KR100870985B1 - 히트파이프 및 이를 이용한 열교환 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 히트파이프 및 이를 이용한 난방시스템에 관한 것이다.

이는 특히, 열원공급부와 상기 열원공급부에 의해 열원이 공급되는 히트파이프를 구비하는 하나 이상의 온풍기로서 이루어 지며, 상기 온풍기에는 히트파이프의 열을 분사시키는 송풍기가 구비되고, 상기 온풍기는 열원공급부에 연결되는 열원공급관에 각각 연결되면서 각각의 온풍기에 공급되는 열원을 차단토록 차단기가 구비되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라서, 열손실을 최소화 하면서 다수의 온풍기나 히터 및 보일러용 배관을 동시에 가동시키도록 하는 것이다.

열원공급관, 온풍기, 히터, 열원공급유니트

Description

히트파이프 및 이를 이용한 열교환 시스템{a heat pipe and heat exchange system using above the heat pipe}

도1은 종래의 히트파이프를 이용한 온풍기를 도시한 단면도 이다.

도2 및 도3은 각각 본 발명에 따른 히트파이프를 도시한 사시도 및 측면도 이다.

도4는 본 발명의 히트파이프가 적용된 열교환 시스템을 도시한 블록도 이다.

도5는 본 발명에 따른 열교환 시스템의 온풍기를 도시한 사시도 이다.

도6은 본 발명에 따른 온풍기의 연결상태를 도시한 단면도 이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100...히트파이프 113...발열체

114...첵 밸브 150...발열유니트

153...방열핀 170...연결관

180...유체전달관 200...히터

300...온풍기

본 발명은 히트파이프 및 이를 이용한 난방시스템에 관한 것으로서 보다 상세하게로는, 내측에 열전달매체가 유동하도록 발열체가 일체로 구비되면서 그 외경측에 발열체의 열전달에 의해 상변환되는 열매가 충진되는 제1챔버와, 상기 제1챔버와 관통 연결되어 상변환 되는 열매가 유동되는 하나 이상의 열전달관과 그 외측에 밀착되어 열교환면적을 극대화 하는 다수의 방열핀으로 이루어 진 발열유니트를 포함하는 구성으로 이루어져 열손실을 최소화 하면서 다수의 온풍기나 히터 및 보일러용 배관을 동시에 가동시키도록 하는 히트파이프 및 이를 이용한 난방시스템에 관한 것이다.

일반적으로 히트파이프 식 열 교환기는, 히트파이프의 외경측에 별도의 방 열핀을 장착하여 히트파이프의 열 교환 면적을 증가시킴으로써 주변 공기와 열교환을 일으키도록 설치되었으며, 이러한 히트파이프는 중공 체이며 열 전도성을 지닌 밀폐된 금속용기 내부에 물이나 알콜, 아세톤, 프레온, 등 상황에 따라 상 변화를 일으키는 성질의 작동물질을 적당량 삽입한 후 용기 내부를 대 기압 이하, 조건(진공)으로 조성하여 용접 밀봉한 것으로서 열원에 의해 히트 파이프 내에 충진되는 작동물질은 열에 의해 기화와 열전달 후의 응축동작을 반복수행하면서 주변에 열전달을 수행하는 것이다.

그리고, 이러한 히트파이프는 열 전달 성능이 우수하여 일반상업 또는 산업적으로 널리 보급되어 왔으며 반도체냉각, 폐열 회수, 난방 등의 열교환장치로 널리 이용되고 있다.

이와같은 기술과 관련된 종래의 히트파이프를 이용한 온풍기가 등록신용신안 공보 제405035호에 개시되어 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 온풍기(100)는, 본체(10)와, 본체(10)의 입구측에서 외기를 불어 넣어주는 송풍기(20)로서 이루어지며, 상기 본체(10)의 상부면에는 내측에 설치된 복수의 전열히터(40)의 타단을 냉각시켜 주기 위해 복수의 지지부재(12)를 사용하여 일정간격을 두고 배치된 커버(11)가 설치되고, 상기 전열히터(40)는 히트파이프의 외측에 다수의 방열핀이 장착되는 구성으로 상,하부지지판(16)(17)을 통하여 본체(10)에 지지되며, 상기 본체(10)의 내측에 구비되는 분리판(13)에 음이온발생장치(14)와 원적외선발생장치(15)가 구비되는 구성으로 이루어 진다.

상기와 같은 온풍기는, 본체(10)의 외측면에 설치된 송풍기(20)가 작동되어 본체(10)의 내측으로 바람을 불어 넣게 되면 외기는 본체(10)의 내측에 설치된 복수의 전열히터(40)를 통과하면서 히트파이프에서 발생되는 잠열에 의해 따뜻하게 온도가 상승되고, 상승된 공기는 음이온발생장치(14)에서 발생되는 음이온과 원적외선발생장치(15)에서 발생되는 원적외선과 함께 토출토록 되는 것이다.

그러나, 상기 온풍기는, 다수의 히트파이프로 이루어진 다수의 전열히터(40)로서 이루어져 온풍기의 동작시 다수의 히트파이프가 동시에 동작되어 필요 열량을 자유롭게 조절할 수 없으며, 복수의 온풍기를 필요로 할 때 각 온풍기에 다수의 히트파이트를 구비하여야 함은 물론 각각의 온풍기 동작에 따른 전열비의 상승을 가져오는 등의 문제점이 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 하나의 열 원으로서 복수의 히터 또는 온풍기를 동시에 또는 선택적으로 가동할 수 있도록 하고, 히터나 온풍기등의 작동을 자유롭게 조절할 수 있도록 하며, 열손실을 최소화 하면서 다수의 온풍기나 히터 및 보일러용 배관을 동시에 동작시키도록 하고, 각 부품의 연결 및 분리가 손쉽게 이루어 지도록 하는 히트파이프 및 이를 이용한 난방시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 내측에 열전달매체가 유동하도록 발열체가 일체로 구비되면서 그 외경측에 발열체의 열전달에 의해 상변환되는 열매가 충진되는 제1챔버와,

상기 제1챔버와 관통 연결되어 상변환 되는 열매가 유동되는 하나 이상의 열전달관과 그 외측에 밀착되어 열교환면적을 극대화 하는 다수의 방열핀으로 이루어 진 발열유니트를 포함하는 구성으로 이루어진 히트파이프를 제공한다.

또한, 본 발명은 열원공급부와 상기 열원공급부에 의해 열원이 공급되는 히트파이프를 각각 구비되는 하나 이상의 온풍기로서 이루어 지며, 상기 온풍기에는 히트파이프의 열을 분사는 송풍기가 구비되고, 상기 온풍기는 열원공급부에 연결되는 하나의 열원공급관에 각각 연결되면서 각각의 온풍기에 공급되는 열원을 차단토록 차단기가 구비되는 구성으로 이루어진 히트파이프를 이용한 난방시스템을 제공한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2 및 도3은 각각 본 발명에 따른 히트파이프를 도시한 사시도 및 측면도 이고, 도4는 본 발명의 히트파이프가 적용된 열교환 시스템을 도시한 블록도 이며, 도5는 본 발명에 따른 열교환 시스템의 온풍기를 도시한 사시도 이고, 도6은 본 발명에 따른 온풍기의 연결상태를 도시한 단면도 이다.

본 발명의 히트파이프(100)는, 제1챔버(110)와 제2챔버(130) 및 발열유니트(150)로서 이루어 진다.

그리고, 상기 발열유니트(150)는, 상기 제1챔버와 제2챔버를 연결하는 열전달관(151)과 그 외측에 밀착되는 방열핀(153)으로 이루어 진다.

상기 제1챔버(110)는, 내측에 기체상태의 열전달물질(H2)이 유동하는 발열체(113)가 일체로 구비된다.

또한, 상기 발열체(110)는, 내측에 열전달매체가 유동되는 히팅관으로 이루어 진다.

더하여, 상기 제1챔버(110)는, 그 일측 단부에 첵밸브가 직접연결되어도 되나 배관의 연결이 가능토록 별도의 연결관(170)을 통하여 연결된 후 그 단부에 첵밸브(114)가 구비되는 구성으로 이루어 진다.

그리고, 상기 연결관(170)에 연결될 때 첵밸브(114)를 개방토록 작동구(185)가 구비되는 유체전달관(180)이 더 연결되며, 상기 유체전달관의 외경에는 단열부재(173)가 구비된다.

더하여, 상기 유체전달관(180)은, 플렉시블관으로 이루어져 방향전환이 가능토록 되고, 일단에 캐스터등으로서 이동가능한 히터(200)등을 더 연결하거나 다른 히트파이프(100)를 연결하도록 설치된다.

또한, 상기 히트파이프(100)는, 2방향밸브(140)를 통하여 열전달매체가 공급토록 설치되고, 일측에 바이패스관(160)이 더 연결된다.

그리고, 상기 제1챔버의 내측에는 액체상태에서 기체상태로의 상변화가 가능토록 되는 열매(H1)가 충진되도록 설치된다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 구성으로 이루어진 각각의 히트파이프(100)가 온풍기(300)나 히터(200)등에 각각 설치되며, 상기 온풍기나 히터는 온수나 스팀을 공급하는 보일러등으로 이루어진 열원공급부(500)와 유체전달관(180)을 통하여 온수나 스팀등으로 이루어진 열전달물질(H2)이 전달토록 설치된다.

그리고, 상기 온풍기(300)는, 열을 분사는 송풍기(330)가 구비되고, 제어부(400)에 연결되는 복수의 제1,2감지센서(410)(430)를 통하여 송풍온도를 조절토록 설치된다.

또한, 본 발명의 히트파이프(100)는, 평면상에 장착시 일반적인 온수보일러용 배관을 대체할 수 있게 된다.

이때, 상기 제1,2챔버(110)(130)는, 그 직경이 열전달관(151)보다 확대되어 동일수평면상에 장착시 열전달관보다 하향하는 위치에 구비되어 전체적으로 동일 수평면을 형성하도록 설치된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.

도2 및 도3에서와 같이 본 발명의 히트파이프(100)는, 발열체(113)에 의해 그 외경측에 위치하는 열매(H1)에 열을 전달하면 상기 열매(H1)는 열전달에 의해 기화되면서 그 열을 열전달관(151)에 각각 전달토록 한다.

이때, 상기 열전달관(151)은 열매(H1)가 충진되는 제1챔버(110)에 각각 관통토록 연결되어 기체상태로 상변환 되는 열매(H1)의 유동이 용이하게 이루어 지도록 한다.

그리고, 상기 열전달관(151)은, 그 상부에 하나의 제2챔버(130)로 관통연결하면 각각의 열전달관(151)에 기체상태로 상 변환되는 열매(H1)가 균일하게 유동토록 되어 열전달이 원활하게 된다.

더하여, 상기 열전달관(151)에는 다수의 발열핀(153)이 일체로 연결되어 외부 공기와의 접촉면적을 극대화 시킴으로써 열매(H1)를 통하여 열전달관(151)에 전달되는 열을 주위에 용이하게 확산시키도록 한다.

또한, 상기 열전달관(151)은, 지그재그 형상으로 그 양단만이 제1챔버(110)에 각각 연결되어 구성으로 이루어 져도 동일한 효과를 가져온다.

계속하여, 상기 발열체(113)는 본 발명에서는 내측에 열전달물질(H2)이 충진되는 파이프로 이루어져 열전달물질의 유동시 주변에 접촉토록 되는 열매(H1)에 열을 전달하도록 한다.

그리고, 상기 열매(H1)는, 사용상의 제약은 없으나 메탄올, 아세톤, 증류수, 및 합성냉동기유 등을 사용할 수 있다.

한편, 도4 내지 도6에서와 같이 본 발명의 히트파이프(100)는, 첵밸브(114)가 구비되는 연결관(170)이 양단에 각각 연결될 때 열원공급부(500)로 부터 열원을 공급받도록 하고, 일측의 연결관에는 열원공급부의 열원이 공급되고 타측의 연결관 에는 히트파이프에서의 열전달된 후 냉각되는 열원이 열원공급부로 다시금 공급되는 구성으로 순환싸이클을 형성하게 된다.

이때, 상기 히트파이프(100)는 온풍기(300)나 히터(200)에 내장되는 구성으로 하나의 열원공급부(500)에 의해 공급받는 열원을 다수의 온풍기(300)나 히터(200)에 공급토록 한다.

계속하여, 상기 온풍기(300)나 히터(200)는 연결관(170)에 노출되는 형상으로 이에 유체전달관(180)을 연결하면 일정거리 이격되는 다른 온풍기(300)나 히터(200)를 용이하게 연결하게 되고, 상기 유체전달관(180)의 양단에 형성되는 작동구(185)가 연결관(170)의 첵밸브(114)를 개방하여 연결과 동시에 유체의 유동이 가능토록 된다.

그리고, 상기 히터(200)는, 저면에 캐스터가 부착되는 구성으로 실내에서 용이하게 유동토록 된다.

한편, 본 발명의 히트파이프(100)가 온풍기(300)에 적용될 때에는 각각의 온풍기(300)에 바이패스관(160)이 더 연결되어 2방향밸브(140)의 조작시 바이패스관이나 연결관을 통하여 선택적으로 유동토록 된다.

이때, 상기 바이패스관(140)을 개방하면 그 내측에 유동하는 열전달매체(180)는 해당 바이패스관(140)이 구비되는 온풍기는 동작시키지 않으면서 다음의 온풍기에 열전달물질(180)을 전달하여 선택적인 동작이 가능토록 된다.

그리고, 상기 온풍기(300)의 선택적 조작을 위한 2방향밸브의 개방은 그 일측에 연결되는 제어부(400)의 스위치조작이 의해 수행되고, 상기 제어부(400)에는 송풍기(330)와 히트파이프(100)에 각각 구비되는 제1,2감지센서(410)(430)를 통하여 실내온도 및 배출온도를 체크할 수 있도록 된다.

더하여, 본 발명의 히트파이프(100)는, 제1,2챔버(110)(130)의 상면을 열전달관(151)의 상면과 동일수평면을 유지토록 설치하면 평면상의 장착이 가능하여 온돌용으로 사용할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 하나의 열원으로서 복수의 히터 또는 온풍기를 동시에 또는 선택적으로 가동하고, 히터나 온풍기등의 작동을 자유롭게 조절하며, 열손실을 최소화 하면서 다수의 온풍기나 히터 및 보일러용 배관을 동시에 동작시키고, 각 부품의 연결 및 분리가 손쉽게 이루어 지는 효과가 있는 것이다.

본 발명한 실시예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀 두고자 한다.

Claims (10)

1. 히트파이프가 내측에 열전달매체가 유동하도록 발열체가 일체로 구비되면서 그 외경측에 발열체의 열전달에 의해 상변환되는 열매가 충진되는 제1챔버와,

   상기 제1챔버와 관통 연결되어 상변환 되는 열매가 유동되는 하나 이상의 열전달관과 그 외측에 밀착되어 열교환면적을 극대화 하는 다수의 방열핀으로 이루어 진 발열유니트를 포함하는 히트파이프에 있어서,

   상기 제1챔버는, 양단에 연결되는 연결관에 2방향밸브의 개폐로서 동작하는 바이패스관이 연결되는 것을 특징으로 하는 히트파이프
2. 제1항에 있어서, 상기 발열유니트는, 열전달관이 중공의 제2챔버에 연결되어 각각의 열전달관이 서로 연결되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 히트파이프
3. 제1항에 있어서, 상기 제1챔버는, 양단에 일방향으로의 유체 유동을 제한하도록 첵밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 히트파이프
4. 삭제
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항으로 이루어진 히트파이프가 내장되면서 하나 이상의 송풍기가 연결되며, 상기 송풍기의 동작 및 2방향밸브를 제어토록 제어부가 구비되는 하나 이상의 온풍기;

   상기 연결관 사이를 연결하여 이격되는 온풍기 사이의 열전달물질의 유동이 가능토록 하는 유체전달관; 및,

   상기 유체전달관을 통하여 연결되는 하나 이상의 온풍기에 열원을 공급하도록 설치되는 열원공급부를 포함하는 구성으로서,

   하나의 열원공급부에 의해 다수의 온풍기를 선택적으로 가동시키도록 하는 히트파이프를 이용한 열교환 시스템
6. 제5항에 있어서, 첵밸브가 양단에 장착되는 제1챔버를 갖는 히트파이프가 온풍기에 내장될 때 온풍기 사이를 연결하도록 설치되는 유체전달관은, 첵밸브를 개폐하도록 작동구가 구비되어 연결시 각각의 온풍기 사이에서 열전달매체가 유동하도록 하는 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 열교환 시스템
7. 제5항에 있어서, 상기 연결관은, 캐스터로서 이동가능한 히터가 유체전달관으로서 연결되어 실내에 열기를 공급하도록 하는 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 열교환 시스템
8. 제5항에 있어서, 열전달관이 중공의 제2챔버에 연결되는 구성의 발열유니트를 구비하는 히트파이프는, 제1,2챔버 및 열전달관이 동일수평면상에 배치되는 구성으로 바닥면에 매립시 온돌의 역활을 수행토록 하는 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 열교환 시스템
9. 제5항에 있어서, 상기 열원공급부는, 온수나 스팀을 공급하는 보일러로 이루어져 제1챔버의 열매체에 온수 및 스팀을 공급하도록 하는 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 열교환 시스템
10. 제5항에 있어서, 상기 온풍기는, 제어부에 연결되는 복수의 제1,2감지센서를 통하여 송풍온도를 조절토록 설치하는 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 열교환 시스템

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