KR101245516B1 - 중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 등유 등의 석유류 및 가스등을 연료로 하여 열을 발생시키는 버너와, 상기 버너로부터 발생된 열을 전달하는 열전달부와, 상기 열전달부의 후방에서 가압 송풍하여 전방인 열풍 배출구로 열풍을 배출하는 송풍 팬을 포함하여 구성된 전기 열풍기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 버너에 대하여 화염을 수직 상향으로 향하게 하여 소요 가열 면적만을 완전 연소로 가열하도록 하고, 상기 열전달부를 중공 히트파이프 튜브와 전열부로 구성하고 상기 중공 히트파이프 튜브에 대하여 진공 밀폐된 내부 공간이 형성되도록 그 진공 밀폐된 내부 공간에 수용된 열매체를 가열하여 기화시켜 발생 전달된 열을 상기 중공 히트파이프 튜브의 내경부에 설치된 허니컴 등의 구조를 가진 전열부로 열교환되도록 함으로써, 완전 연소된 연료의 열량을 전량 소모하여 소정의 온도로 가온된 쾌속의 열풍만을 배출할 수 있는 중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기에 관한 것이다.

Description

중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기{POTABLE HOT AIR BLOWER USING HOLLOW HEAT PIPE TUBE}

본 발명은 등유 등의 석유류 및 가스등을 연료로 하여 열을 발생시키는 버너와, 상기 버너로부터 발생된 열을 전달하는 열전달부와, 상기 열전달부의 후방에서 가압 송풍하여 전방인 열풍 배출구로 열풍을 배출하는 송풍 팬을 포함하여 구성된 전기 열풍기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 버너에 대하여 화염을 수직 상향으로 향하게 하여 소요 가열 면적만을 완전 연소로 가열하도록 하고, 상기 열전달부를 중공 히트파이프 튜브와 전열부로 구성하고 상기 중공 히트파이프 튜브에 대하여 진공 밀폐된 내부 공간이 형성되도록 그 진공 밀폐된 내부 공간에 수용된 열매체를 가열하여 기화시켜 발생 전달된 열을 상기 중공 히트파이프 튜브의 내경부에 설치된 허니컴 등의 구조를 가진 전열부로 열교환되도록 함으로써, 완전 연소된 연료의 열량을 전량 소모하여 소정의 온도로 가온된 쾌속의 열풍만을 배출할 수 있는 중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기에 관한 것이다.

일반적으로 이동식 열풍기란 본체 내에 히터나 코일로 된 열선을 마련하고 이에 전원를 가하여 흡입된 기체를 비교적 높은 온도로 상승시킨 다음 송풍 팬을 이용하여 외부로 분출시키는 전열방식을 갖거나, 연소실 내에서 연료를 연소시켜 발생한 높은 온도의 연소열에 대하여 송풍 팬을 이용하여 가온된 기체와 더불어 외부로 분출시키는 연소 가열방식을 가지면서 이동이 가능한 기기이다.

이러한 이동식 열풍기 중에 연소 가열방식의 이동식 열풍기는 공장이나 작업장에서 더운 열을 필요로 할 때 사용되거나 혹은 온실의 효과를 이용한 비닐하우스, 우사 등에 습기를 제거하는데 이용되는 것이 보통이다.

상기 연소가열 방식의 열풍기는 연소탱크에 있는 연료를 제트 분사하여 버너에 의하여 화염을 발생하게 하고, 후방의 송풍 팬으로 가압된 공기와 상기 버너에서 직화에 의해 생산된 화염 및 연소가스가 혼합되어 외기로 배출시키도록 되어 있다.

종래의 이동식 열풍기에 대하여 도 1 및 도 2를 참고로 설명하면 다음과 같다.

종래의 이동식 열풍기의 일예로서 도 1에 도시된 바와 같이 연료를 연소실에서 태워 화염과 배기가스와 가압 공기를 바로 혼합하여 외기로 배출하는 직접 가열 방식이고, 연료를 담고 있는 연료탱크(11)과 연료를 직접 태우는 연소탱크(12)와, 가압 공기를 불어주는 송풍 팬(13)과, 이들을 외부와 분리 커버하는 덮개 (14) 등으로 구성되어 있다.

이와 같은 종래의 이동식 열풍기의 작동 방식은 도 2에 도시된 바와 같이 연료를 연소탱크(12)에서 태우기에 필요한 공기의 유입과정과 송풍 팬(13)에서 찬 공기를 유입한 후 연소탱크(12)에서 연소된 화염과 연소가스 등을 혼합하여 외기로 배출되는 구조로 되어 있다.

이와 같은 종래의 이동식 열풍기는 화염과 가압 공기를 바로 혼합 배출시킴으로써 연료 소모가 극심하고, 더욱 불완전 연소된 연료와 화염이 외부로 배출되기 때문에 화재나 화상의 위험이 뒤따르고, 또한 배기가스의 매연과 냄새로 인한 난방 공간 내의 사람들과 생물 등의 호흡에도 지장을 주는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 연구개발된 것으로서, 버너에 대하여 화염을 수직 상향으로 향하게 하여 소요 가열 면적만을 완전 연소로 가열하도록 하고, 열전달부를 중공 히트파이프 튜브와 전열부로 구성하고 상기 중공 히트파이프 튜브에서 히트파이프의 원리에 따라 진공 밀폐된 공간에 수용된 열매체를 통하여 거의 음속으로 전달된 열을 전달된 열을 상기 중공 히트파이프 튜브의 내경부에 설치된 허니컴 등의 구조를 가진 전열부에 의하여 열교환되도록 함으로써, 사용 연료를 완전 연소시킬 수 있어 연료를 절감할 수 있고 외부로 소정의 온도로 가온된 쾌속의 열풍만을 배출할 수 있는 중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기는, 연료탱크로부터 공급된 연료에 의하여 열을 발생시키는 버너와, 상기 버너로부터 발생된 열량을 전달하는 열전달부와, 상기 열전달부의 후방에서 가압 송풍하여 전방인 열풍 배출구로 열풍을 배출하는 송풍 팬을 포함하여 구성된 이동식 열풍기에 있어서, 상기 열전달부는 중공 히트파이프 튜브와 전열부로 구성되고, 상기 중공 히트파이프 튜브는 외경부와 내경부로 구성되어 상기 외경부와 내경부 사이에 형성된 내부 공간은 진공 밀폐되고, 상기 진공 밀폐된 내부 공간에 상기 버너의 열에 의하여 기화하여 열전달하는 열매체가 수용되고, 상기 외경부의 전방 하부면은 상기 열매체가 응축될 때 상기 응축된 열매체가 중력에 의한 순환이 원활하게 되도록 상향 경사지게 형성되며, 상기 전열부는 상기 중공 히트파이프 튜브의 내경부에 의하여 형성된 중공부에 설치되어 상기 중공 히트파이프 튜브로 전달된 열량을 방사하며, 상기 버너는 상기 중공 히트파이프 튜브의 하부에 설치되어 상기 중공 히트파이프 튜브의 수직방향으로 화염을 발산하여 상기 중공 히트파이프 튜브 내의 상기 열매체를 기화시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 전열부가 넓은 전열면적을 갖고 열교환을 하는 하니콤 구조로 된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 전열부가 상기 중공부의 내벽면에 설치된 다수개의 전열 핀으로 된 것을 특징으로 한다.

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또한, 본 발명은 상기 열매체가 액체 상태에서 상기 밀폐된 내부 공간 체적의 3~5% 의 부피로 상기 진공 밀폐된 내부 공간에 수용된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 외경부의 전방 하부면은 3도 이상 상향 경사지게 설치된 것을 특징으로 한다.

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본 발명에 따른 중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기는 버너에 대하여 화염을 수직 상향으로 향하게 하여 소요 가열 면적만을 완전 연소로 가열하도록 하고, 열전달부를 중공 히트파이프 튜브와 전열부로 구성하고 상기 중공 히트파이프 튜브에 대하여 밀폐된 내부 공간이 형성되도록 그 밀폐된 내부 공간에 수용된 열매체를 가열하여 기화시켜 발생 전달된 열을 상기 중공 히트파이프 튜브의 내경부에 설치된 허니컴 등의 구조를 가진 전열부에 의하여 열교환되도록 함으로써, 소요량의 연료를 완전 연소 가능하여 연료를 절약할 수 있고 소요 온도로 가온된 쾌속의 열풍만을 배출하여 화재, 화상 및 매연을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 전열부를 허니컴 구조로 함으로써 열전달 효율이 대폭적으로 개선되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 버너가 설치된 수직 상부에는 상기 버너로부터 발생된 배기 가스를 상향으로 바로 배출시킬 수 있는 연통을 구비하게 함으로써, 불완전 연소를 해소할 수 있어 불완전 연소로 인한 매연 등을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 중공 히트파이프 튜브의 밀폐된 내부 공간은 진공 상태를 유지하도록 되어 있어 상기 밀폐된 내부 공간에 수용되어 기화된 열매체가 진공 중에서 이동하므로 거의 음속의 속도로 빠른 열전달이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 중공 히트파이프 튜브의 상기 외경부 전방 하부면이 일정 각도 이상으로 상향 경사지게 형성되어 있어 상기 열매체가 열전달을 한 뒤 액화될 때 그 액화된 열매체가 중력에 의한 순환이 원활하게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 친환경적인 열풍의 온도를 송풍 팬의 풍속을 조절함으로써 가능하게 하여 열풍기의 사용처에 안락한 분위기를 창출할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 열풍기의 단면 사시도
도 2는 종래의 열풍기의 내연기관과 같은 가열방식의 작동 상태 단면도
도 3은 본 발명에 따른 중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기의 일실시예(허니컴 구조)의 내부도
도 4는 본 발명에 따른 중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기의 다른 실시예(열전달 핀 구조)의 내부도
도 5 (a) 및 (b)는 도 3에서 발명에서 열전달부 및 송풍 팬의 전 후 방 사시도
도 6은 도 5 (b)의 A-A'의 단면을 도시한 것으로서 본 발명에서 중공 히트파이프 튜브에서 열이 발생되고 전달되는 작동 상태를 도시한 도면
도 7은 본 발명에서 중공 히트파이프 튜브에서 열이 발생되고 전달되는 과정을 설명하기 위한 도면
도 8은 본 발명에서 내경부에 허니컴 구조의 전열부가 설치된 중공 히트파이프 튜브의 단면도
도 9는 본 발명에 따른 중공 히트파이프를 이용한 이동식 열풍기의 전체 사시도

이하, 본 발명에 따른 중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기에 대하여 첨부된 도면을 참고로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기는 도 3 내지 도 9에 도시된 바와 같이 간접 가열 방식에 중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 연료를 보관 저장하는 연료탱크(110)와, 상기 연료탱크(110)로부터 연료공급라인(111)을 통하여 공급된 연료를 사용하여 화염을 발산하여 열을 발생시키는 버너(112)와, 상기 버너(112)로부터 발생된 열을 전달하는 열전달부(120)와, 상기 열전달부(120)의 후방에서 외부로부터 찬 공기를 유입하여 가압 송풍하여 전방인 열풍 배출구로 열풍을 배출하는 송풍 팬(130)과, 상기 버너(112)로부터 발생된 연소가스를 상기 열전달부(120) 외부의 좌우에 형성된 연로를 거쳐 상향으로 배출시키는 연통(150)과, 상기 열전달부(120)와 송풍 팬(130)를 외부로부터 보호 커버하는 외부 커버(140) 등으로 구성되어 있다.

상기 열전달부(120)는, 중공 히트파이프 튜브(121)와 전열부(122)로 구성되고, 상기 중공 히트파이프 튜브(121)는 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 외부에 형성된 외경부(121a)와 내경부(121b)로 구성되어 내경부(121b)의 형성으로 인하여 중공부(121d)가 형성되고 상기 외경부와 내경부 사이에 밀폐된 내부 공간(121c)이 형성된 것으로서 길이 방향으로 길게 형성되어 있다.

상기 중공 히트파이프 튜브(121)의 하부에는 열매체(127)를 가열하여 기화시키는 버너(112)가 설치되고, 상기 열매체(127)는 액체 상태에서 상기 밀폐된 내부 공간 체적의 일정 부피로 상기 밀폐된 내부 공간에 수용되어 있다. 상기 열매체(127)는 액체 상태에서 상기 밀폐된 내부 공간 체적의 5% 미만, 더욱 바람직하게는 3~5% 정도 부피로 하는 것이 좋다. 상기 열매체(127)가 5%보다 클 경우 기화되는 시간이 길어지게 되는 문제점이 있다. 상기 열매체(127)은 물 또는 물보다 비등점이 낮거나 높은 액체를 사용한다.

상기 중공 히트파이프 튜브(121)의 밀폐된 내부 공간(121c)은 그 내부 공간에 수용되어 기화되는 열매체(127)가 거의 음속의 속도로 빠른 열전달이 가능하도록 진공 상태를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 중공 히트파이프 튜브(121)의 상기 외경부(121a) 전방 하부면, 즉 상기 외경부(121a)의 하부면에서 상기 버너(112)가 설치되어 화염을 발산하는 후방을 제외한 부분은 상기 열매체(127)가 열교환을 한 뒤 액상으로 될 때 그 액상의 열매체(127)가 중력에 의하여 순환될 수 있도록 일정 각도 이상으로 상향 경사지게 형성되어 있다. 상기 외경부(121a) 전방 하부면이 상향 경사지게 할 경우 그 경사도가 너무 낮으면 액상의 열매체(127)가 상기 내부공간(121c)에 표면장력 등에 의하여 부착되어 이동되지 않기 때문에 적어도 3도 이상의 상향 경사지게 하는 것이 바람직하다.

상기 전열부(122)는 상기 중공 히트파이프 튜브(121)의 내경부(121b)에 의하여 형성된 중공부(121d)에 설치되어 상기 중공 히트파이프 튜브(121)에서 발생된 열을 상기 중공 히트파이프 튜브(121)의 중공부(121d)로 송풍 팬 (130)에 의해 공급되는 찬 가압 공기와 부딪치게 되어 열교환을 하여 배출공기를 일정 온도 이상으로 상승시키는 역할을 한다.

상기 전열부(122)는 상기 중공 히트파이프 튜브(121)에서 발생된 열을 외부로 효율적으로 방사할 수 있는 구조로 된 것으로서, 그 일실시예로서 도 3 등에서 도시된 바와 같이 상기 중공 히트파이프 튜브의 내경부(121b)에 의하여 형성된 중공부(121d)의 내측에 열원으로부터 발생된 열량을 후방에서 외부로부터 찬 공기를 유입하여 가압 송풍하여 전방인 열풍 배출구로 열풍을 배출하는 송풍 팬(130)에 의하여 전량 방사할 수 있는 넓은 전열면적을 갖고 열교환을 하는 하니콤 구조로 할 수 있다. 상기와 같은 하니콤 구조를 사용함으로써 열전달 효율이 대폭적으로 개선되는 이점이 있다.

상기 전열부(122)의 다른 실시예로서 도 4에서 도시된 바와 같이 상기 중공 히트파이프 튜브의 내경부(121c)에 의하여 형성된 중공부(121d)의 내 벽면에 설치된 전열 면적으로서 열원으로부터 발열된 열량을 전량 방사할 수 있는 넓이를 갖도록 주름지게 형성된 다수개의 전열 핀으로 할 수 있다. 그 외에도 상기 전열부(122)는 격자 형태 등 상기 중공 히트파이프 튜브(121)에서 발생된 열을 외부로 효율적으로 방사할 수 있는 구조로 된 것이라면 무방하다.

상기 버너(112)는 상기 중공 히트파이프 튜브(121)에서 상기 송풍 팬(130) 쪽 위치의 하부에 설치되는데, 상기 중공 히트파이프 튜브(121)의 수직방향으로 화염을 발산하여 상기 중공 히트파이프 튜브 내의 상기 열매체(127)를 기화시키는 것으로서 상기 버너(112)에서 발산되는 화염 방향은 상기 중공 히트파이프 튜브(121)의 길이방향과 직교 방향으로 되는 수직 상향식으로 설치하게 한다. 또한 상기 버너(112)가 설치된 수직 상부에는 연통(150)을 설치하여 상기 버너(112)로부터 발생된 배기가스를 상향으로 바로 배출시킬 수 있도록 한다. 상기와 같이 상기 버너(112)를 상기 중공 히트파이프 튜브(121)의 하부에서 수직 상향식으로 설치하고 연통(150)을 그 수직 상부에 설치함으로써 소요 가열 면적만을 완전 연소로 가열할 수가 있다. 또한, 상기 버너(112)에 연료를 가압하여 공급하게 하고 일정한 화염 온도를 유지하기 위한 화염조절기(미 도시)를 더 구비하게 할 수 있다.

도 5 (a) 및 (b)는 본 발명에서 중공 히트파이프 튜브(121) 및 송풍 팬(130)의 전 후 방 사시도이고, 도 6은 도 5 (b)의 A-A'의 단면을 도시한 것으로서 도 5 (a) 및 (b), 도 6에 도시된 바와 같이 버너(112)로부터 발생된 열량을 중공 히트파이프 튜브(121)의 중공부(121d)에 설치된 전열부(122)와 송풍 팬(130)으로부터 공급된 찬 가압 공기와의 강제 대류에 의한 열평형으로서 빠른 열교환이 이루어지게 되고, 튜브 소재와 사용온도 범위에 적합한 열매체(127)를 주입하고 진공 밀봉된 중공 히트파이프 튜브(121)에 상기 버너 (112)가 착화되어 화염으로서 가열하게 되면, 상기 중공 히트파이프 튜브(121) 밑면에 잔류하고 있던 열매체(127)가 스팀 상으로 기화(127a)되어 상승하면서 중공 튜브 내면에 설치되어 있는 전열부(122)와 송풍 팬(130)으로부터 가압된 차가운 공기와의 빠른 열 교환에 의해 액상(127b)으로 전환하여 경사면을 따라 가열부로 중력에 의해 회귀하는 열매체의 순환과정을 보여주고 있으며, 이러한 순환 과정이 음속으로 이루어지므로 연료를 태워 버너(112)에서 공급된 열량을 상기 중공 히트파이프 튜브(121)의 중공부(121d)에 설치된 전열부(122)와 송풍 유입된 찬 공기와의 강제 대류에 의한 열전달로서 빠른 열교환을 수행함으로서 양질의 열풍을 쾌속으로 외기로 배출할 수 있게 된다.

상기 송풍 팬(130)은 그 풍속을 조절하여 열풍 배출구로 배출되는 열풍의 온도를 조절할 수 있어 열풍기의 사용처에 따라 친환경적 또는 안락한 분위기를 창출할 수는 이점이 있다.

도 6 내지 도 8을 참고로 본 발명에서 중공 히트파이프 튜브에서 열이 발생되고 전달되는 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 6는 본 발명에 따른 중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기의 핵심 부품을 도시한 것으로서, 물 등의 열매체를 주입하고 진공 밀봉된 중공 히트파이프 튜브(121)에 버너(112)가 하부에서 수직방향으로 화염을 발산하여 상기 중공 히트파이프 튜브(121)를 가열하게 되면, 상기 중공 히트파이프 튜브(121)의 밑면[외경부(121a)가 수평을 이루는 면]에 잔류하고 있던 열매체 (127)가 기화되어 상승하면서 중공 히트파이프 튜브(121)의 중공부(121d)에 설치되어 있는 전열부(122)과 송풍 팬(130)으로부터 가압된 차가운 공기와의 빠른 열교환에 의해 액상으로 전환하여 경사면을 따라 중력에 의해 상기 중공 히트파이프 튜브(121)의 밑면[외경부(121a)가 수평을 이루는 면]으로 회귀하는 열매체(127)의 순환과정을 보여주고 있다.

이러한 순환 과정은 진공 상태이어서 거의 음속으로 이루어지므로 상기 버너(112)에 의하여 공급된 열량을 상기 중공 히트파이프 튜브(121)의 중공부(121d)에 설치된 하니콤 구조의 전열부(122)와 송풍 유입된 찬 공기와의 강제 대류에 의한 열전달로서 빠른 열교환을 수행함으로서 양질의 열풍을 쾌속으로 외기로 배출할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 중공 히트파이프 튜브(121)의 단면도로서, 물 등의 열매체를 주입하고 진공 밀봉된 중공 히트파이프 튜브(121)에 버너(112)가 하부에서 수직방향으로 화염을 발산하여 상기 중공 히트파이프 튜브(121)를 가열하게 되면, 상기 버너(112)로부터 +Q 만큼의 열량이 공급되고, 상기 중공 히트파이프 튜브(121)의 내부 공간(121c) 에 수용된 열매체(127)가 기화되어 증기 상으로 변환하여 음속으로 열전달되면서 열매체(127a)가 강제 대류에 의한 열교환으로 -Q 만큼의 열량을 방출하게 되면, 상기 열량을 방출한 열매체(127b)가 액상으로 전환되어 경사 구배에 따라 중력으로 상기 버너(112)가 화염을 발산하는 위치로 회귀하며, 이와 같은 지속적이면서도 빠른 열매체(127)의 순환과정을 통해 본 발명에 따른 중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기의 열 유통을 담당하게 되는 것이다.

도 9에 도시된 바와 같이 연료탱크(110)는 전체 시스템을 지지하는 구조로 되고, 상기 외부 커버(140)에는 상기 버너(112)에 연료의 연소를 위해 공기를 공급해 주는 공기 유입구(113)가 형성되어 있다.

도면들에서는 도시되어 있지 않지만 상기 연료탱크(110)의 하부에 바퀴를 설치하여 용이하게 이동 가능하게 할 수도 있다.

한편, 본 발명은 종래의 열풍기와 같이 연료를 태워서 가압 공기와 더불어 배출하는 강제 대류 방식에서 탈피할 수 있는 방안으로 다음과 같은 강제 대류 열전달 방정식에서 해결책을 모색할 수 있고, 열원으로부터 발생된 열량을 전량 방사 하는데 필요한 전열면적(A)은 다음 식(1)에 의하여 산정할 수 있다.

(식 1)

열풍기로서의 역할을 하려면 예를 들어, 외기의 온도가 0°C라 하면 적어도 70°C 정도로 가온된 열풍을 배출해야 한다. 이러한 요구조건 하에서 최대의 열전달량을 추구하려면, 열전달 계수와 전열면적을 가능한 한 증대시켜야 한다.

높은 열전달 계수는 레이놀즈 넘버에 의해 좌우 된다는 실험 결과가 있으므로, 이를 활용하면, 될 수 있는 한 풍속을 높여야 하므로, 송풍 팬(130)으로 공기를 가압 시, 공기의 흐름을 원활하게 해주어야 한다. 또한, 위 식 1에서 보면 알 수 있듯이 보다 넓은 전열면적이 열전달량을 향상시킬 수 있다는 것도 자명한 일이다.

이렇게 열원인 높은 온도의 화염의 제한된 전열면적으로부터 해당 열량을 넓은 전열면적에 일정한 온도차를 유지할 수 있는 방안으로 본 발명과 같이 히트파이프의 원리를 적용하는 방안 이외에는 없다는 점에서 본 발명이 창안되었다.

본 발명에 따른 히트파이프를 이용한 이동식 열풍기에 대하여 열용량이 20 Kwatt급으로서 개발하는 실시 예를 보여줌으로서 본 발명의 기술내용을 명확히 하고자 한다.

본 발명에 따른 열풍기는 강제 대류방식의 열전달을 추구하고 있으므로 상기 식 1을 근거로 제시한 바와 같이 가온 전후의 공기의 온도 차를 ΔT = 70 °K 로 하고, 강제 대류 열전달에 있어서 공기의 흐름의 최대 속도를 U = 10 m/sec 로 책정하면, 히트파이프 튜브의 내 벽면의 내경(D)을 다음의 식을 이용하여 산정할 수 있다.

(식 2)

상기 계산에 따르면, 20 Kwatt 급의 히트파이프 튜브의 내벽면의 내경은 대략 0.2 m가 된다.

여기서 해당 열량은 연료를 태워서 발생한 열이 중공 히트파이프 튜브(121)의 중공부(121d)에 설치된 하니콤 구조의 전열부(122)의 전열 면적으로부터 송풍 팬에서 가압된 공기로 강제 대류에 의한 열전달에 의해 열평형을 이루게 되므로, 이때의 강제 대류 열전달 계수는 다음과 같은 실험식 (식 3)으로부터 구할 수 있다.

(식 3)

본 발명의 상기 실시 예에 따른 강제 대류에 따른 열전달 계수 “h" 는 대략 h = 115 (W/m²-°K) 의 값을 갖게 된다. 이제 히트파이프 튜브의 길이와 해당 열량을 강제 대류에 의한 열전달을 위한 전열면적 “A"를 식 1.을 사용하여 구한 후, 전열부의 형상 및 개수를 계산해 낼 수 있다.

본 발명의 상기 실시 예에 따른 히트파이프 튜브의 길이를 0.5m 로 하면 대략 12 개의 열전달 핀(주름 형상)을 해당 튜브 내에 설치해야 한다.

위와 같이 설계된 히트파이프 열풍기는 외기가 0 °C 일 경우, 20 Kwatt 열량을 가진 70 °C의 열풍을 풍속 10 m/s로 외부로 배출할 수 있는 능력을 갖는다.

본 발명의 상기 실시 예에서의 히트파이프 튜브(121)는 해당 열풍기의 운용 시, 열매체의 원활한 순환을 위하여 연료를 태워 가열하는 가열부의 일단으로부터 열풍 배출구까지의 히트파이프 튜브의 경사는 3° 이상이 바람직하며, 해당 히트파이프 튜브의 설계는 당업자들에게는 잘 알려진 사항이므로 본 발명의 실시 예에서는 생략하기로 한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 아래의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 연료를 태워서 열풍을 생산하는 버너 방식 열풍기에 중공형의 히트파이프 튜브를 개재시킴으로서 연료의 완전 연소를 통한 연료 절감과 종래의 직접 가열 방식의 열풍기에서 발생할 수 있는 화재나 화상 또는 매연의 우려를 완전 해소한 친환경적인 열풍기로서 임의의 연료나 전기 히터 방식에 있어서도 보다 에너지를 절약할 수 있으며, 친환경적인 열풍만을 생산함으로서 축사 난방, 생물 건조기, 비닐하우스 등 온실 가온에도 적용할 수 있는 다양한 용량의 열풍기를 설계 및 제작할 수 있다.

110: 연료탱크 111: 연료공급라인
112: 버너 113: 공기 유입구
120: 열전달부 121: 중공 히트파이프 튜브
121a: 외경부 121b: 내경부
121c: 내부공간 121d: 중공부
122: 전열부 127: 열매체
130: 송풍팬 140: 외부 커버
150: 연통

Claims (9)

1. 연료탱크로부터 공급된 연료에 의하여 열을 발생시키는 버너와, 상기 버너로부터 발생된 열량을 전달하는 열전달부와, 상기 열전달부의 후방에서 가압 송풍하여 전방인 열풍 배출구로 열풍을 배출하는 송풍 팬을 포함하여 구성된 이동식 열풍기에 있어서,
   상기 열전달부는 중공 히트파이프 튜브와 전열부로 구성되고,
   상기 중공 히트파이프 튜브는 외경부와 내경부로 구성되어 상기 외경부와 내경부 사이에 형성된 내부 공간은 진공 밀폐되고, 상기 진공 밀폐된 내부 공간에 상기 버너의 열에 의하여 기화하여 열전달하는 열매체가 수용되고, 상기 외경부의 전방 하부면은 상기 열매체가 응축될 때 상기 응축된 열매체가 중력에 의한 순환이 원활하게 되도록 상향 경사지게 형성되며,
   상기 전열부는 상기 중공 히트파이프 튜브의 내경부에 의하여 형성된 중공부에 설치되어 상기 중공 히트파이프 튜브로 전달된 열량을 방사하며,
   상기 버너는 상기 중공 히트파이프 튜브의 하부에 설치되어 상기 중공 히트파이프 튜브의 수직방향으로 화염을 발산하여 상기 중공 히트파이프 튜브 내의 상기 열매체를 기화시키는 것
   을 특징으로 하는 중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 전열부는 넓은 전열면적을 갖고 열교환을 하는 하니콤 구조로 된 것
   을 특징으로 하는 중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 전열부는 상기 중공부의 내벽면에 설치된 다수개의 전열 핀으로 된 것
   을 특징으로 하는 중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 열매체는 액체 상태에서 상기 밀폐된 내부 공간 체적의 3~5% 의 부피로 상기 진공 밀폐된 내부 공간에 수용된 것
   을 특징으로 하는 중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 외경부의 전방 하부면은 3도 이상 상향 경사지게 설치된 것
   을 특징으로 하는 중공 히트파이프 튜브를 이용한 이동식 열풍기.
   
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

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