KR101918964B1 - 흡열장치 - Google Patents

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한국철도기술연구원
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Abstract

흡열장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 흡열장치는, 유체가 이동되는 흡열관을 포함하여 흡열하는 흡열부와, 공간부가 형성되어, 흡열관이 수용되는 하우징부와, 공간부에 충진되어, 하우징부의 열을 흡열관에 전달하는 충진부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

흡열장치{APPARATUS FOR HEAT ABSORBING}
본 발명은 흡열장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 외부의 열을 효율적으로 흡열할 수 있는 흡열장치에 관한 것이다.
일반적으로, 흡열장치는 터널 등의 시설물에서 발생되는 열, 또는 열차의 폐열 등을 흡수하기 위하여 사용되는 장치에 해당한다. 이러한 흡열장치는, 공기 등과 같은 기체 상태의 냉매와의 열전달을 이용하여 주위의 열을 흡열하는 공랭식과, 냉각수 등과 같은 액체 상태의 냉매와의 열전달을 이용하여 주위의 열을 흡열하는 수랭식으로 크게 나뉠 수 있다.
종래의 흡열장치는, 금속판 또는 석고보드와 같은 판의 일측에, 냉각관 등을 접착제로 접합하는 방식으로 설치되므로, 냉각관과 접하는 부위에만 냉각 성능이 집중되어 균일한 냉각이 어려우며, 이를 보완하기 위하여 일측면에 단열재를 적용하는 경우에는 단열재에 의하여 냉각 범위가 한정되는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경 기술은, 한국 등록특허공보 제10-0866065호(2008.10.30. 공고, 발명의 명칭: 단열판넬이 구비된 국소복사냉방장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 흡열부와 하우징부 사이의 열전달이 균일하게 이루어질 수 있도록 하고, 흡열 범위를 증대하며, 흡열 성능을 향상시킬 수 있는 흡열장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 흡열장치는, 유체가 이동되는 흡열관을 포함하여 흡열하는 흡열부; 공간부가 형성되어, 상기 흡열관이 수용되는 하우징부; 및 상기 공간부에 충진되어, 상기 하우징부의 열을 상기 흡열관에 전달하는 충진부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 흡열부는, 상기 흡열관에 연결되어, 상기 흡열관에 유체를 공급하는 유체공급부; 및 상기 흡열관에 연결되어, 상기 흡열관에서 전달되는 유체를 배출하는 유체배출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 흡열관은, 상기 유체공급부에 연결되어 상기 유체공급부로부터 유체를 공급받는 유체공급관; 상기 유체배출부에 연결되어 상기 유체배출부로 유체를 배출하는 유체배출관; 및 상기 유체공급관과 상기 유체배출관을 연결하며, 내측으로 유체가 이동되는 흡열연결관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 유체공급관과 상기 유체배출관은, 상호 이격되어 평행하게 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 흡열연결관은, 상기 유체공급관 또는 상기 유체배출관에 수직하게 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 흡열연결관은, 복수 개가 구비되어, 평행하게 배열되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 하우징부는, 내부에 상기 공간부가 형성되어, 상기 흡열관 및 상기 충진부가 수용되는 하우징바디; 및 상기 하우징바디에 형성되고, 상기 공간부와 연통되어, 상기 충진부가 주입되는 충진재주입홀부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 하우징바디는, 판 형상으로 형성되고, 설치면에 대하여 수직하게 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 하우징바디는, 설치면을 향하여 오목하게 형성되고, 양단부가 상기 설치면에 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 하우징바디의 외주면에는 요철이 형성되어, 상기 하우징바디의 열전달면적을 증대시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 충진부는, 상기 충진재주입홀부를 통하여 상기 공간부에 주입되는 그라우트재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 흡열관은, 복수 개가 구비되고, 이웃하는 상기 흡열관과 상호 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 유체공급부는, 유체가 저장되는 유체저장부; 및 상기 유체저장부로부터 유체를 전달받는 메인유체전달부와, 복수 개가 구비되고 상기 메인유체전달부에서 분기되어 상기 메인유체전달부로부터 전달받은 유체를 상기 흡열관에 전달하는 서브유체전달부를 포함하는 유체전달부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 복수 개의 상기 흡열관을 연결하여, 유체를 전달하는 연결관부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 연결관부는, 상기 흡열관의 상기 유체배출관과, 이웃하는 상기 흡열관의 상기 유체공급관을 연결하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 흡열장치는, 충진부가 하우징부 내부에 충진되므로, 흡열부에 의한 냉각효과가 하우징부의 특정 영역에 국한되는 것을 방지하여, 위치 별로 냉각 성능이 달라지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은, 하우징부에 수용되는 흡열관이 충진부에 의하여 고정되므로, 흡열관의 유동 등이 방지되며, 흡열관을 고정하기 위한 전열 접착제 또는 열저항 감소를 위한 써멀 그리스 등의 적용 없이, 액상의 그라우트재를 하우징부의 내측에 주입하여 건조하는 과정만으로도 흡열관을 고정할 수 있고, 흡열관으로의 열전달을 가능하게 한다.
또한, 본 발명은, 충진부가, 면상인 하우징부에서 흡수하는 열을 면상의 흡열부에 전달하므로, 하우징부의 위치 별로 표면온도 편차가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 흡열부에 모세관을 적용하여 열전달 면적 및 효율을 증대시키고, 양측면을 모두 활용하여 흡열을 수행하므로, 흡열 성능 및 흡열 영역이 확장되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치에서 충진부가 적용되기 전과, 충진부가 적용된 후를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치에서 하우징부에 흡열관이 장착되기 전과, 흡열관이 장착된 상태에서 하우징부에 충진부가 충진된 후를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치에서 흡열부를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치에서 하우징부가 설치면에 수직하게 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치에서 하우징부가 곡면으로 형성된 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치에서 하우징부의 표면에 요철이 형성된 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치에서 복수 개의 흡열관이 유체공급부 및 유체배출부에 의하여 연결된 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치에서 복수 개의 흡열관이 유체공급부, 유체배출부 또는 연결관부에 의하여 연결된 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치에서 지하수를 이용하여 유체를 냉각하는 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 흡열장치의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치에서 충진부가 적용되기 전과, 충진부가 적용된 후를 나타내는 단면도이다.
또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치에서 하우징부에 흡열관이 장착되기 전과, 흡열관이 장착된 상태에서 하우징부에 충진부가 충진된 후를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치에서 흡열부를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 4를 참조하면, 본 실시예에서 흡열장치(1)는 흡열부(100), 하우징부(200) 및 충진부(300)를 포함하여, 흡열장치(1)가 설치된 주위, 예를 들어 터널 내부의 열차 또는 승강장 선로 상에 정차되어 있는 열차로부터 폐열 등을 흡수한다.
흡열부(100)는 흡열관(110)을 포함하여, 주위의 물체를 복사, 전도 냉각 등의 방식으로 냉각한다. 본 실시예에서 흡열부(100)는 흡열관(110), 유체공급부(130) 및 유체배출부(150)를 포함한다.
흡열관(110)은 내부에 공기, 냉각수 등의 유체가 흐르도록 구비되며, 충진부(300) 또는 하우징부(200)와 열교환을 수행하여 하우징부(200)의 온도를 낮춤으로써, 하우징부(200)에서 주위의 열을 흡수할 수 있게 한다. 본 실시예에서 흡열관(110)은 유체공급관(111), 유체배출관(113) 및 흡열연결관(115)을 포함한다.
유체공급관(111)은 유체공급부(130)에 연결되어 유체를 공급받고, 흡열연결관(115)에 유체를 전달한다. 본 실시예에서 유체공급관(111)은 대략 봉 형상의 관으로 형성되며, 복수 개의 흡열연결관(115)과 연통되어, 유체공급부(130)로부터 전달받은 유체를 흡열연결관(115)에 분배한다. 본 실시예에서 유체공급관(111)은 외경이 대략 20mm 정도이며, 폴리프로필렌을 포함하여 이루어지는 관으로 예시된다.
유체배출관(113)은 유체배출부(150)에 연결되어 흡열연결관(115)에서 전달받은 유체를 유체배출부(150)에 전달한다. 본 실시예에서 유체배출관(113)은 대략 봉 형상의 관으로 예시되며, 복수 개의 흡열연결관(115)과 연통되어, 흡열연결관(115)으로부터 전달받은 유체를 외부로 배출한다.
본 실시예에서 유체배출관(113)은 외경이 대략 20mm 정도이고, 폴리프로필렌을 포함하여 이루어지는 관으로 예시되며, 유체공급관(111)과 이격되어, 유체공급관(111)과 평행하게 배열된다.
흡열연결관(115)은 유체공급관(111)과 유체배출관(113)을 연결하며, 내측으로 유체가 이동되어 주위의 열을 흡수한다. 본 실시예에서 흡열연결관(115)은 유체공급관(111) 또는 유체배출관(113)에 수직하게 결합된다.
본 실시예에서 흡열연결관(115)은 대략 평행하게 구비되며, 1 ~ 4 m 내외의 길이를 갖도록 하여, 하나의 흡열연결관(115)의 길이가 과도하게 증대되는 것을 방지함으로써, 지그재그로 형성되는 배관 대비 압력손실을 대폭 줄일 수 있다.
본 실시예에서 흡열연결관(115)은 폴리프로필렌 소재를 포함하여 이루어지며, 내경이 5mm 이하인 모세관으로 예시된다.
흡열연결관(115)의 내경이 작아지는 경우, 내경 및 유속에 비례하는 레이놀즈수(Re)가 낮아져 흡열연결관(115) 내부의 유동이 층류 유동하게 되므로, 압력 강하를 줄일 수 있다.
또한, 흡열연결관(115)의 내경이 작게 형성되므로, 흡열연결관(115)의 외경 역시 작게 형성될 수 있는바, 단위면적당 적은 유량이 흐르는 반면, 단위 면적에 포함되는 흡열연결관(115)의 흡열 면적이 크게 증가하여 단위 면적 당 흡열 면적을 증대시킬 수 있다.
또한, 넓은 설치면적에 흡열관(110)을 적용할 경우에도, 면적 대비 필요한 유량이 감소하고, 복수의 흡열관(110)을 병렬 순환회로로 구성할 경우에도 압력손실이 제한되어, 설치 규모에 비해 작은 용량의 펌프를 적용할 수 있다.
유체공급관(111)으로부터 복수 개의 흡열연결관(115)에 전달되는 유체는, 각각의 흡열연결관(115) 내부로 분배되면서 유량이 크게 감소하며, 하나의 흡열연결관(115)에 공급되는 유량이 0.5 ~ 0.6 LPM인 경우, 흡열연결관(115) 내부를 흐르는 유체의 유속은 대략 0.05 ~ 0.20 m/s 범위에 해당한다.
흡열연결관(115) 내부의 유속이 0.05 ~ 0.20 m/s 범위에 해당하는 경우, 레이놀즈수(Re)가 더욱 낮아져, 작은 내경을 적용한 것과 함께 작용하여, 흡열연결관(115) 내부에서 유체는 층류 유동된다.
흡열연결관(115) 내부의 유체가 층류 유동되면, 흡열연결관(115) 내부에서의 압력 손실이 감소하므로 흡열연결관(115)에서 유체를 유동시키기 위한 압력 조건을 완화할 수 있다.
흡열연결관(115) 내부의 유동이 층류를 유지하므로, 복수 개의 흡열연결관(115)을 대략 10 ~ 20mm의 간격으로 촘촘히 배치하여도 각각의 흡열연결관(115)에 전달되는 유량이 균일하게 될 수 있고, 열전달 면적을 최대한 증대시킴으로써 흡열 성능이 향상되며, 유체가 복수 개의 흡열연결관(115)에 고르게 분배되므로, 흡열관(110) 전체의 온도 분포를 위치 별로 고르게 할 수 있다.
또한, 흡열연결관(115)은 유체공급관(111) 및 유체배출관(113)과 연결되어 대략 면상으로 형성되므로, 대면적 흡열을 가능하게 하며, 위치 별 냉각 성능 편차를 줄여, 특정 부위에 냉각 성능이 집중되는 것을 방지한다.
유체공급부(130)는 흡열관(110)에 유체를 공급한다. 본 실시예에서 유체공급부(130)는 유체저장부(131), 유체전달부(133) 및 유체전달조절부(135)를 포함한다.
유체저장부(131)에는 냉각수 등의 유체가 저장되며, 유체온도측정부(미도시)와, 유체온도조절부(미도시)가 구비되어, 유체저장부(131)에 저장된 유체의 온도가 설정 범위 이내에 들어가도록 조절함으로써, 흡열부(100)의 냉각 성능을 유지할 수 있다.
본 실시예에서 유체저장부(131)에 적용되는 유체는 터널과 같은 설치면(10) 주위의 지하수 등으로부터 공급되어, 유체의 공급을 위한 유체저장부(131)의 부피를 줄일 수 있으며, 흡열 과정에서 손실되는 유체를 용이하게 보충할 수 있다.
유체전달부(133)는 유체저장부(131)와 흡열관(110)을 연결하여, 유체저장부(131)의 유체를 흡열관(110)에 전달한다.
유체전달조절부(135)는 유체전달부(133)에 결합되고, 유체전달부(133)를 통하여 흡열관(110)에 전달되는 유체의 양을 조절하여, 흡열관(110)에 의한 냉각 성능을 조절할 수 있다.
예를 들어 유체전달조절부(135)는, 대상온도측정부(미도시)에서 측정한 피흡열체의 온도와, 흡열온도측정부(미도시)에서 측정한 하우징부(200) 또는 흡열관(110)의 온도에 기초하여, 흡열관(110)에 전달되는 유체의 양을 조절한다.
즉, 흡열 성능을 증대시켜야 하는 경우, 유체전달부(133)에서 흡열관(110)에 전달되는 유체의 양을 증대시키고, 흡열 성능을 줄여야 하는 경우, 유체전달부(133)에서 흡열관(110)에 전달되는 유체의 양을 줄일 수 있다.
유체배출부(150)는 흡열관(110)에서 배출되는 유체를 전달받아 하우징부(200)의 외부로 유체를 배출한다. 본 실시예에서 유체배출부(150)는 흡열관(110)과 연통되며, 하우징부(200)의 외측으로 돌출되는 관으로 예시되어, 흡열관(110)에서 배출되는 유체를 전달받아 외부로 배출하거나, 유체저장부(131)에 전달하여, 유체를 재순환시킬 수 있다.
하우징부(200)는 내부에 공간부(213)가 형성되며, 공간부(213)에 흡열관(110)이 수용된다. 본 실시예에서 하우징부(200)는 하우징바디(210) 및 충진재주입홀부(230)를 포함한다.
하우징바디(210)는 내부에 공간부(213)가 형성되어, 흡열관(110) 및 충진부(300)가 수용된다. 본 실시예에서 하우징바디(210)는 복수 개의 패널을 볼팅, 끼움 결합 등의 방식으로 조립하여 형성되며, 금속 재질 등을 포함하여 이루어져, 내부에 수용되는 충진부(300) 및 흡열관(110)을 견고하게 지지하고, 충진부(300) 및 흡열관(110)이 외부의 충격에 의하여 파손되는 것을 방지한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치에서 하우징부가 설치면에 수직하게 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에서 하우징부(200), 구체적으로 하우징바디(210)는 편평한 판 형상으로 형성되고, 터널의 바닥면 또는 승강장 선로의 벽체와 같은 설치면(10)에 대략 수직하게 설치되어, 양측면을 통한 흡열을 동시에 수행할 수 있으므로 흡열 성능을 증대할 수 있고, 설치에 필요한 면적을 줄일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치에서 하우징부가 곡면으로 형성된 상태를 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 본 실시예에서 하우징바디(210)는 양단부가, 터널의 벽면 등으로 예시되는 설치면(10)을 향하는 곡면으로 형성되어 양단부가 설치면(10)에 결합되는 방식으로 설치될 수 있다.
하우징바디(210)가 곡면으로 형성되어 터널의 벽면 등에 설치되는 경우, 양측면을 통한 흡열기능을 수행할 수 있으며, 설치면(10)과의 사이로 열차풍 등과 같은 공기의 흐름이 유도되므로, 주위의 열을 흡열하는 것과 동시에 흡열되어 냉각된 공기가 터널 내부에 전파될 수 있도록 하여, 터널 또는 터널에 위치하는 열차의 열을 흡열하는 정도를 증대시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치에서 하우징부의 표면에 요철이 형성된 상태를 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 본 실시예에서 하우징바디(210)는 외부면에 요철(211)이 형성되어, 하우징바디(210)의 표면적을 증대시킴으로써, 주위의 피흡열체 등으로부터의 열전달 성능을 증대시킬 수 있다.
충진재주입홀부(230)는 하우징바디(210)에 형성되고, 공간부(213)와 연통되어, 충진부(300)가 충진재주입홀부(230)를 통하여 공간부(213)에 전달될 수 있도록 한다,
본 실시예에서 하우징바디(210)는 충진재주입홀부(230) 이외에도 충진재배출홀부(250)가 구비되어, 하우징바디(210)의 공간부(213)에 충진부(300)가 주입될 때, 공간부(213) 내부의 공기가 충진재배출홀부(250)를 통하여 하우징바디(210)의 외부로 배출될 수 있도록 하여, 충진부(300)의 주입을 용이하게 한다.
충진부(300)는 공간부(213)를 충진하여, 하우징부(200)의 열이 충진부(300)를 통하여 흡열관(110)에 전달되도록 한다. 본 실시예에서 충진부(300)는 충진재주입홀부(230)를 통하여 공간부(213)에 그라우트재를 주입하는 방식으로 형성된다.
충진재주입홀부(230) 및 충진재배출홀부(250)는, 그라우트재가 하우징바디(210)에 진입되는 방향을 고려하여 위치가 결정된다.
그라우트재가 하우징바디(210)의 상측에서 진입하는 경우(도 2 참조), 충진재주입홀부(230) 및 충진재배출홀부(250)은 하우징바디(210)의 상측면에 위치한다.
또한, 그라우트재가 하우징바디(210)의 전면 또는 후면으로 진입하는 경우(도 3 참조), 충진재주입홀부(230) 및 충진재배출홀부(250)는 하우징바디(210)의 전면 또는 후면에 위치한다(도 3 참조).
이러한 충진재주입홀부(230) 및 충진재배출홀부(250)는 이격되게 위치하여 각각 그라우트재의 주입 및 배출을 수행할 수도 있으나(도 2 참조), 충진재주입홀부(230), 충진재배출홀부(250)를 장홀과 같이 길게 형성하여, 하나의 홀을 통하여 그라우트재의 주입 및 공기의 배출이 동시에 수행될 수 있다.
또한, 흡열부(100)의 유체공급부(130) 및 유체배출부(150)가, 충진재주입홀부(230) 및 충진재배출홀부(250)가 일체로서 형성된 홀에 삽입되도록 하여, 흡열관(110)으로의 유체의 공급 또는 흡열부(100)로부터의 유체 배출도 하나의 홀을 통하여 수행되도록 할 수 있다.
본 실시예에서 충진부(300)는 석고, 시멘트, 몰탈 등의 그라우트재를 포함하여 이루어지며, 하우징바디(210)와 흡열관(110) 사이에 충진되어 흡열관(110)의 위치를 고정한다.
이에 따라 본 실시예에서 흡열장치(1)는 액상의 그라우트재가 공간부(213)에 빈틈없이 충진된 후 건조되어 충진부(300)를 형성하므로, 충진부(300)가 흡열관(110) 및 하우징바디(210)의 내측면에 밀착되어 열전달 효율이 증대되며, 접착제 등의 적용 없이도 흡열관(110)을 안정적으로 고정할 수 있고, 접촉 저항을 줄여 열전달 효율이 증대된다.
또한 충진부(300)는 하우징바디(210)로부터 흡열관(110)으로 전달되는 열전달량을 증대시키고, 나아가 하우징바디(210)로부터 흡열관(110)으로 전달되는 정도를 고르게 하여, 하우징바디(210)의 위치 별 온도가 균일하게 되도록 한다.
본 실시예에서 흡열관(110)은 복수 개가 구비되어 이웃하는 흡열관(110)과 연결됨으로써, 터널과 같은 대면적 구간에 적용되어 터널을 통과하는 열차의 폐열 등을 흡열할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치에서 복수 개의 흡열관이 유체공급부 또는 유체배출부에 의하여 연결된 상태를 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하면, 복수 개의 흡열관(110)은 유체공급부(130) 또는 유체배출부(150)를 매개로 연결될 수 있다.
복수 개의 흡열관(110)을 유체공급부(130)를 매개로 연결할 때, 유체전달부(133)는 유체저장부(131)와 연결되는 메인유체전달부(1331)와, 메인유체전달부(1331)에서 분기되어, 유체공급관(111)에 유체를 전달하는 복수 개의 서브유체전달부(1333)를 포함하여, 복수 개의 하우징부(200)의 내측에 구비되는 흡열관(110)에 유체를 개별적으로 전달하게 된다.
이때, 복수 개의 서브유체전달부(1333)에는 서브유체전달조절부(1334)가 구비되어, 각각의 서브유체전달부(1333)를 통하여 하우징부(200)의 내측으로 전달되는 유량을 조절함으로써, 하우징부(200)의 흡열 성능을 개별적으로 조절할 수 있도록 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치에서 복수 개의 흡열관이 유체공급부, 유체배출부 또는 연결관부로 연결된 상태를 나타내는 도면이다. 도 9를 참조하면, 본 실시예에서 흡열장치(1)는 연결관부(400)를 더 포함한다.
연결관부(400)는, 복수 개의 하우징바디(210)에 각각 구비되는 흡열관(110), 예를 들어 유체배출관(113)과 유체공급관(111) 또는 유체공급부(130)와 유체배출부(150)를 연결하여, 이웃하는 흡열관(110) 사이의 유체의 이동을 가능하게 한다.
본 실시예에서 연결관부(400)는, 이웃하는 하우징바디(210)에 수용된 흡열관(110)의 유체배출관(111)과, 이웃하는 흡열관(110)의 유체배출관(113)을 연결하여, 흡열관(110)의 유체배출관(113)에서 배출되는 유체가 이웃하는 흡열관(110)의 유체공급관(111)으로 전달될 수 있도록 한다.
본 실시예에서 연결관부(400)는 유체배출관(113)과 유체공급관(130)을 연통시키는 관으로 예시되어, 흡열관(110)으로부터 이웃하는 흡열관(110)으로 유체를 전달하여, 복수 개의 흡열관(110)을 하나의 모듈로 연결, 부품의 개수를 줄이고, 흡열 제어를 용이하게 하며, 대면적 흡열을 가능하게 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치에서 지하수를 이용하여 유체를 냉각하는 상태를 나타내는 도면이다. 도 10을 참조하면, 본 실시예에서 흡열장치(1)는 흡열관(110)에 공급되는 유체를 냉각시키기 위하여, 흡열장치(1)가 설치된 외부의 유체, 예를 들어 저수지, 지하수, 하천 등에 수용된 물과 같은 냉각유체(30)를 사용할 수 있다.
예를 들어 흡열장치(1)가 터널에 설치되는 경우에, 터널 등의 폐열을 흡열하는 경우, 흡열관(110) 내부를 순환하는 유체는 유체저장부(131) 등에 설치되는 열교환장치(E)에 의하여 냉각유체(30)와 열교환이 수행되어 냉각될 수 있다.
이러한 냉각유체(30)는, 냉각유체공급펌프(P2)에 의하여 발생되는 동력을 동력원으로 하여, 냉각유체공급관(40)을 통해 열교환장치(E)에 전달된다.
다만, 지하수 등으로 예시되는 냉각유체(30)의 오염을 방지하기 위하여 흡열관(110) 내부를 순환하는 유체는 폐 순환유로를 순환하게 함으로써, 흡열관(110) 내부의 유체가 냉각유체(30)와 섞이는 것을 차단할 수 있다.
폐 순환유로를 순환하는 유체는 순환펌프(P1)에 의하여 순환되는데, 상술한 바와 같이 짧은 길이의 모세관인 흡열연결관(115) 내부를 이동하면서 흡열하므로, 작은 용량의 펌프를 적용하여도 대면적 흡열이 가능하다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡열장치(1)의 작동원리 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
하우징부(200)의 내부에 형성되는 공간부(213)에 흡열관(110)을 위치시킨 상태에서 충진재주입홀부(230)를 통하여 액체 상태의 충진부(300)를 주입한다. 본 실시예에서 충진부(300)는 석고, 시멘트, 몰탈 등의 그라우트재로 예시된다.
충진부(300)가 충진재주입홀부(230)를 통하여 공간부(213)에 주입될 때, 공간부(213) 내부의 공기는 충진재배출홀부(250)를 통하여 배출되므로, 충진부(300)가 공간부(213)에 원활하게 주입될 수 있다.
공간부(213)가 충진부(300)에 의하여 충진되면, 소정의 시간 동안 충진부(300)를 건조시키게 되는데, 충진부(300)가 건조되어 고체 상태가 되면, 하우징부(200) 내부에 위치하는 흡열관(110)을 지지하고, 동시에 흡열관(110)의 흡열연결관(115) 사이, 공간부(213) 등을 빈틈없이 충진하여, 하우징부(200)의 열이 충진부(300)를 거쳐 흡열관(110)에 고르게 전달되도록 한다.
흡열관(110)에는 유체공급부(130)로부터 냉각수 등의 유체가 공급된다. 유체공급부(130)로부터 전달되는 액체는 유체공급관(111)의 길이 방향으로 전달되면서, 동시에 모세관인 복수 개의 흡열연결관(115)에 분배되어, 충진부(300) 및 하우징부(200)의 열을 흡수한다.
열을 흡수하여 온도가 상승한 유체는 흡열연결관(115)으로부터 유체배출관(113)에 전달된 후 유체배출부(150)를 통하여 외부에 배출된다.
이로써, 본 실시예에 따른 흡열장치(1)는, 하우징부(200)에 수용되는 흡열관(110), 구체적으로 흡열관(110)을 충진부(300)를 이용하여 고정하므로, 흡열관(110)의 유동 등이 방지되고, 나아가 충진부(300)가, 면상인 하우징부(200)에서 흡수하는 열을 면상의 흡열관(110)에 전달하므로, 하우징부(200)의 위치 별로 표면온도 편차가 발생되는 것을 방지함으로써, 위치 별로 냉각 성능이 달라지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 흡열장치(1)는 흡열부(100)에 모세관을 적용하여 열전달 면적 및 효율을 증대시키고, 양측면을 모두 활용하여 흡열을 수행하므로, 흡열 성능 및 흡열 가능 범위가 확장될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 흡열장치 10: 설치면
30: 냉각유체 40: 냉각유체공급관
100: 흡열부 110: 흡열관
111: 유체공급관 113: 유체배출관
115: 흡열연결관 130: 유체공급부
131: 유체저장부 133: 유체전달부
1331: 메인유체전달부 1333: 서브유체전달부
1334: 서브유체전달조절부 135: 유체전달조절부
150: 유체배출부 200: 하우징부
210: 하우징바디 211: 요철
213: 공간부 230: 충진재주입홀부
250: 충진재배출홀부 300: 충진부
400: 연결관부

Claims (15)

  1. 유체가 이동되는 흡열관을 포함하여 흡열하는 흡열부;
    공간부가 형성되어, 상기 흡열관이 수용되는 하우징부; 및
    상기 공간부에 충진되어, 상기 하우징부의 열을 상기 흡열관에 전달하는 충진부;를 포함하고,
    상기 흡열관에 연결되어, 상기 흡열관에 유체를 공급하는 유체공급부; 및
    상기 흡열관에 연결되어, 상기 흡열관에서 전달되는 유체를 배출하는 유체배출부;를 더 포함하며,
    상기 흡열관은,
    상기 유체공급부에 연결되어 상기 유체공급부로부터 유체를 공급받는 유체공급관;
    상기 유체배출부에 연결되어 상기 유체배출부로 유체를 배출하는 유체배출관; 및
    상기 유체공급관과 상기 유체배출관을 연결하며, 내측으로 유체가 이동되는 흡열연결관;을 포함하고,
    상기 하우징부는,
    내부에 상기 공간부가 형성되어, 상기 흡열관 및 상기 충진부가 수용되는 하우징바디; 및
    상기 하우징바디에 형성되고, 상기 공간부와 연통되어, 상기 충진부가 주입되는 충진재주입홀부;
    를 포함하며,
    상기 하우징바디의 외주면에는 요철이 형성되어, 상기 하우징바디의 열전달면적을 증대시키고,
    상기 유체공급부는,
    유체가 저장되는 유체저장부; 및
    상기 유체저장부로부터 유체를 전달받는 메인유체전달부와, 복수 개가 구비되고 상기 메인유체전달부에서 분기되어 상기 메인유체전달부로부터 전달받은 유체를 상기 흡열관에 전달하는 서브유체전달부를 포함하는 유체전달부; 및
    상기 유체전달부에 결합되어 상기 유체전달부를 통하여 상기 흡열관에 전달되는 유체의 양을 조절하는 유체전달조절부;를 포함하며,
    상기 유체공급관과 상기 유체배출관은, 상호 이격되어 평행하게 배치되고,
    상기 흡열연결관은 모세관으로 이루어지고,
    상기 흡열연결관은, 상기 유체공급관 또는 상기 유체배출관에 수직하게 결합되고,
    상기 흡열연결관은, 복수 개가 구비되어, 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 흡열장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서, 상기 하우징바디는,
    판 형상으로 형성되고, 설치면에 대하여 수직하게 설치되는 것을 특징으로 하는 흡열장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 하우징바디는,
    설치면을 향하여 오목하게 형성되고, 양단부가 상기 설치면에 결합되는 것을 특징으로 하는 흡열장치.
  10. 삭제
  11. 제 1항에 있어서, 상기 충진부는,
    상기 충진재주입홀부를 통하여 상기 공간부에 주입되는 그라우트재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡열장치.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 흡열관은,
    복수 개가 구비되고, 이웃하는 상기 흡열관과 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 흡열장치.
  13. 삭제
  14. 제 12항에 있어서,
    복수 개의 상기 흡열관을 연결하여, 유체를 전달하는 연결관부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡열장치.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 연결관부는,
    상기 흡열관의 상기 유체배출관과, 이웃하는 상기 흡열관의 상기 유체공급관을 연결하는 것을 특징으로 하는 흡열장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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