KR101082916B1 - 이중진공관을 갖는 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로 더욱 상세하게는 열을 발산하는 진공관을 이중관으로 형성하여 열교환을 원활히 하고 열효율을 극대화 할 수 있으며, 냉풍과 온풍을 선택적으로 발생시킬 수 있는 이중진공관을 갖는 열교환기에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 관 형태의 진공열교환관과, 상기 진공열교환관의 내부에 삽입되며 외부의 전원과 연결되는 히터와, 상기 진공열교환관의 상부와 일측이 연통되게 조립되며 타측이 밀폐된 상태로 외주면에 방열핀이 말려 형성되는 여러 개의 진공발열관과, 상기 진공발열관의 공간 내부로 파이프가 삽입되며 외주면에 형성된 방열핀이 진공발열관의 진공 공간 내부 파이프에 부착되어 양측 끝부분이 진공열교환관과 진공발열관 및 순환관을 관통하여 조립되는 내부파이프를 포함하여 이루어진 것에 특징이 있다.

열교환기, 방열핀, 발열관, 이중진공관

Description

이중진공관을 갖는 열교환기{Among these the heat exchanger which has the vacuum tube}

본 발명은 열교환기에 관한 것으로 더욱 상세하게는 열을 발산하는 진공관을 이중관으로 형성하여 열교환을 원활히 하고 열효율을 극대화 할 수 있으며, 냉풍과 온풍을 선택적으로 발생시킬 수 있는 이중진공관을 갖는 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화 설비에 구비되는 냉 온열교환기는 그 열교환기의 내부에서 순환되는 고온의 순환매체에 의해 발열하면서 그 발열되는 열을 이용하여 열 교환이 이루어질 수 있도록 하는 구조다. 이 같은 종래의 열 교환기는 순환매체를 고온으로 상승시키기 위하여 액체연료 및 가스를 사용하여 그 열원에 의해 순환 매체를 고온으로 상승시켜 열 교환 순환시키는 것이 통상적이다.

그에 따라 순환매체를 고온으로 상승시키기 위해 소비되는 열량은 많은 비용이 소요되는 문제점이 발생하였을 뿐만 아니라 액체연료의 연소에 따른 공해물질 또한 발생하는 문제점이 초래되었다.

따라서 근래에 들어서는 공해물질이 전혀 발생하지 않고 전기에너지를 이용 하는 전기히터와 냉온수를 사용하여 열 교환이 이루어질 수 있도록 한 냉방 열교환기와 온방 열교환기로 분리되어 생산하여 사용되고 있는 실정이다.

이렇게 액체연료 및 전기를 사용하는 종래의 열교환기에 있어서는 액체연료 및 가스를 사용하여 발열되는 열을 직접적으로 열 교환하는 것이 아니라 열전달 매체를 통하여 간접적으로 열전달이 이루어진 후 열 교환이 이루어질 수 있도록 하는 복잡한 구조를 갖도록 구성됨으로써 간접 열전달에 따른 불필요한 열 손실이 발생하여 열 교환 효율성이 저하되는 문제점은 물론 열 교환 효율성에 비해 많은 에너지가 소모되는 문제점이 초래되었다

또한 액체연료 및 전기를 사용하는 종래의 열교환기에 있어서는 고온으로 열 교환이 이루어질 수 있도록 하기 위해서는 많은 개수의 전기 히터가 필요로 하는 관계로 이 또한 많은량의 전기에너지가 소모되는 문제점과 함께 부피 또한 상당히 커져야 하는 문제점을 가지고 있었다.

또 많은 개수의 전기히터를 사용함에 따라 열 교환이 이루어질 수 있도록 구비되는 열교환부 또한 상당히 복잡한 구조를 가지게 됨은 물론 그로 인해 부피도 상당히 커지는 문제점이 있다.

또 열효율을 높이기 위해 고온의 온도까지 상승되는 전기히터를 사용하고자 하였으나 통상적으로 열교환부는 열팽창계수가 높은 동 및 비철금속재질로 제작됨으로 인해 고온의 온도까지 상승되는 전기히터와는 다른 재질인 관계로 열교환부와 다른 재질인 전기히터를 접목시키지 못하는 문제점을 가지고 있다.

또한 찬 공기를 얻기 위하여서는 프레온 가스 및 암모니아가스를 압축펌프로 압축시켜서 냉매를 만들어서 냉매를 압축펌프가 순환 작동하여 사용하며 이때 프레온 가스 및 암모니아가스를 사용하여 공해 물질을 배출하므로 환경문제와 경제적인 손실이 많아 사회적인 문제로 대두되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 열교환기의 효율을 극대화하기 위하여 진공발열관의 내부에 여러개의 방열핀을 갖는 내부 파이프를 형성하고 그 내부로 온수 또는 냉수를 선택적으로 흘림으로써 냉풍과 온풍을 발산할 수 있는 다기능의 열교환기를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적으로는 진공발열관을 쉽게 진공상태로 형성할 수 있으며 불응축 가스의 발생시 쉽게 제거할 수 있는 순환관을 형성한 열교환기를 제공함에 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 관 형태의 진공열교환관과, 상기 진공 열교환관의 내부에 삽입되며 외부의 전원과 연결되는 히터와, 상기 진공열교환관의 상부와 일측이 연통되게 조립되며 타측이 밀폐된 상태로 외주면에 방열핀이 말려 형성되는 여러 개의 진공발열관과, 상기 진공발열관의 내부에 삽입되며 외주면에 형성된 전도핀이 진공발열관의 내면에 밀착되고 양측 끝부분이 진공열교환관과 진공발열관을 관통하여 조립되는 내부파이프를 포함하여 이루어진 이중진공중합관을 갖는 열교환기를 제공함에 있다.

또한, 상기에서 진공발열관의 상부측이 서로 연통되도록 조립되는 순환관을 형성함으로써 불응축가스의 원활한 제거 및 진공발열관의 내부를 쉽게 진공상태로 만들 수 있는 것에 특징이 있다.

또한, 상기 내부파이프의 상/하부에 연결되어 내부파이프를 서로 연결하여 하나의 유로를 형성하는 연결관을 더 형성함으로써 열교환기의 효율을 극대화 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 이중진공관을 갖는 열교환기는 전기히터를 이용한 열교환기에 있어 최소한의 전기에너지로 고온으로 발열할 수 있도록 발열부에 진공열교환관을 형성하여 진공열교환관의 내부에는 소량의 열매체를 주입하며 외부 일 측에서 전기히터를 다수 개 삽입할 수 있도록 된 진공열교환관과 진공열교환관에 연결 설치된 진공발열관이 일정한 간격으로 다수 개 반복연결 형성되고 그 내부로 내부파이프를 길이방향으로 통과시키며 그 통과된 내부 파이프의 외주면에 형성된 전도핀에서 각각 방열하게 되면 적은 공간에서도 진공파이프의 방열핀과 내부 파이프의 전도핀에 의하여 방열 면적을 최대한 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 진공발열판의 내부 파이프를 서로 연결하여 내경속으로 냉온수를 순환시켜서 진공발열관의 방열핀이 방열하도록 각각의 내부파이프를 연결하는 연결관을 형성하여 방열효율을 최대한 높일 수 있는 효과가 있다.

또한 열교환부의 열매체에서 발생되는 불응 축 가스를 충진 후 용이하게 배기가 이루어질 수 있도록 순환관을 형성함으로써 불응축 가스로 인한 위험성을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 진공열교환관의 내부에 여러개의 히터를 설치함으로써 열교환의 효율성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

다음 본 발명의 실시 예를 도면에 의거하여 구체적으로 설명하겠다.

도시한 바와 같이 본 발명의 이중진공관을 갖는 열교환기(100)는 내부에 열매체(70)가 수용되는 진공열교환관(10)과, 이 진공열교환관(10)과 연통되게 조립되는 하나이상의 진공발열관(30)과, 상기 진공발열관(30)의 내부에 형성되는 내부파이프(40) 및 각각의 진공발열관(30)을 연결하는 순환관(50)으로 구성된다.

상기 진공열교환관(10)은 양측이 밀폐된 관형태로 형성되어 내부에 열매체(70)가 수용된 상태로 일측에 히터(20)이 장착되어 열매체를 가온시키도록 구성된다.

또한 상기 히터(20)는 열매체의 빠른 가온을 위하여 하나의 진공열교환관(10)의 내부에 여러 개를 장착할 수 있다.

한편, 상기 진공열교환관(10)에는 방열핀(31)이 형성된 여러 개의 진공발열관(30)이 내부가 연통되게 조립된다.

상기 진공발열관(30)은 일측이 진공열교환관(10)과 연통되게 연결되고 타측은 밀폐시켜 내부를 진공상태로 형성함으로써 열매체에서 발생된 열이 빠르게 상부로 전도되도록 한다.

또한, 진공발열관(30)의 상부에는 열교환기의 사용중 발생되는 불응축가스를 포집하여 배기할 수 있는 순환관(50)을 형성하여 불응축가스를 원활히 배기함은 물론 진공발열관(30)의 공기를 쉽게 제거할 수 있다.

또한, 상기 진공발열관(30)의 내부에는 외주면에 여러 개의 전도핀(41)을 갖는 내부파이프(40)가 형성되며 상기 전도핀(41)은 진공발열관(30)의 내면과 밀착되어 열전도되게 한다.

상기 내부파이프(40)는 내부에 온수 및 냉수를 주입할 수 있도록 양측이 노출되어 형성된다.

한편, 도 4에는 내부파이프(40)의 다른 실시예를 도시한 것으로써 보는바와 같이 각각의 내부파이프(40)를 연결관(60)으로 연결하여 하나의 유로를 형성함으로써 냉풍 및 온풍의 효율을 높인다.

한편, 도 5에는 순환관(50)의 다른 실시예가 도시되어 있다.

도시한 바와 같이 순환관(50)의 내부에 순환되거나 또는 양측으로 관통되는 내부관(51)을 더 포함함으로써 이 내부관(51)을 통하여 냉온수를 통과 시켜서 열 교환 효율을 높일 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 이중진공관을 갖는 열교환기의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

여러 개의 진공발열관(30)이 형성된 진공열교환관(10)의 히터(20)를 동작시켜 진공열교환부(10)내부의 열매체(70)를 가온사킴으로써 발생된 열이 여러 개의 진공발열관(30)으로 전도됨과 동시에 외주면의 방열핀(31)에 의하여 외부로 발산된다.

이때, 진공발열관(30)의 내부에 형성된 내부파이프(40)에 흐르는 온수의 열이 전도핀(41)을 따라 파이프 외부로 전이되고 이 열이 다시 진공 발열관(30)의 외부로 전도됨으로써 열매체(70)에 의한 발열량과 더해져 높은 효율을 갖는 열교환기를 형성한다.

한편, 내부파이프(40)는 도 1에서와 같이 파이프를 각각 형성함으로써 다량의 물을 순간적으로 통과시킴을 가능하게 한다.

이러한 구성은 열교환기를 냉풍용으로 사용시 각각의 내부파이프에 지하수 등의 냉수를 순간적으로 이동시켜 열을 빼앗음으로써 냉풍을 발생시킬 수 있는 형태를 제공할 수 있다.

한편, 도 4에는 각각의 파이프(40)을 연결관(60)을 이용하여 서로 연결함으로써 하나의 유로를 형성하여 사용할 수 있다.

상기 도 1과 같은 직렬식 파이프와 도 4와 같은 병열식 파이프의 구조는 열교환기가 사용되는 환경과 목적에 따라 변형시켜 사용함으로써 냉풍과 온풍의 발생에서 높은 효율을 갖도록 할 수 있는 특징이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이중진공관을 갖는 열교환기의 정면도

도 2는 본 발명에 따른 이중진공관을 갖는 열교환기의 내부를 보인 부분 확대 사시도

도 3은 본 발명에 따른 이중진공관을 갖는 열교환기의 일부 단면도

도 4는 본 발명에 따른 이중진공관을 갖는 열교환기의 다른 실시예의 정면도

도 5는 본 발명에 따른 이중진공관을 갖는 순환관의 사시도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 ... 진공열교환관 20 ... 히터

30 ... 진공발열관 40 ... 내부파이프

50 ... 순환관 60 ... 연결관

Claims (4)

1. 관 형태의 내부에 열매체(70)가 수용되는 진공열교환관(10);

   상기 진공 열교환관(10)의 내부에 삽입되며 외부의 전원과 연결되는 히터(20);

   상기 진공열교환관(10)의 상부에 연통되게 조립되며 외주면에 방열핀(31)이 말려 형성되는 여러 개의 진공발열관(30);

   상기 진공발열관(30)의 타측에 조립되어 서로 연통되게 형성되며 내부에 순환되거나 관통되는 내부관(51)이 형성된 순환관(50);

   상기 진공발열관(30)의 내부로 삽입되며 외주면에 형성된 전도핀(41)이 진공발열관(30)의 내면에 부착되며 양측 끝부분이 진공열교환관(10)과 진공발열관(30) 및 순환관(50)을 관통하여 조립되는 내부파이프(40);를 포함하며,

   여기서, 상기 히터(20)가 발열됨에 따라 열매체(70)의 온도가 상승하고 이 열이 진공발열관(30)으로 전도됨과 동시에 방열핀(31)에 의하여 외부로 발산되며 이때, 내부파이프(40)에 흐르는 온수가 내부파이프(40) 및 전도핀(41)에 열을 전도하여 외부로 발산되는 열효율을 극대화시키는 것을 특징으로 하는 이중진공관을 갖는 열교환기.
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4. 열매체가 일정량 수용되며 일측에서 히터가 삽입되는 진공열교환관과, 상기 진공열교환관의 상부에 연통되게 조립되며 외주면에 방열핀이 말려 형성되는 여러 개의 진공발열관 및 상기 진공발열관의 타측에 조립되며 서로 연통되게 형성되는 순환관으로 구성되는 열교환기에 있어서,

   상기 진공발열관의 내부에 방열핀을 갖는 내부파이프를 통과시켜 이중진공관을 만들고 순환관의 내부에도 통과되는 내부관을 형성시켜 내부 파이프 및 내부관의 내경공간으로 진공발열관의 열을 방열하는 것을 특징으로 하는 이중진공관을 갖는 열교환기.

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