KR20010079300A - 삼중 히트 파이프를 장착한 열풍기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온의 연소가스와 열매체유가 동시에 장입되어 열풍을 만들수있는 삼중 히트 파이프 구조를 지닌 열풍기에 관한 것으로, 열풍기의 연소열을 최소한으로 사용하여 고온의 열풍을 발생시켜 이를 필요로 하는 산업현장, 농사용 비닐 하우스등 열을 필요로하는 모든시설에 에너지 절약시설로서적용된다.

종래의 열풍기들은 열을 획득하기 위해 직접 열이나 일반 파이프를 이용하여 열교환하므로 배기 가스 오염 , 화재등과 열교환 효율이 떨어져 왔다.

이를 위하여 본 발명은 열풍기의 연소실(4)내부에 열매체 가열관(5-1)과 열풍기 본체(H)에 연소가스, 열풍, 열매체를 동시에 이송시키는 삼중히트파이프(9)를 장착하여 버너(3)가 연소실(4)에서 점화되면 고온의 연소가스와 가열된 열매체유가 삼중히트 파이프(9)의 내외측에서 송풍기(1)에 의해 이송된 공기를 가열하여 고온의 열풍을 생성하며 삼중히트파이프의 내부에 연소가스와 열풍이 통과하는 부분에는 체류시간을 연장하는 나선형의 가이드가 대칭형으로 장착되어 있어 열효율을 극대화하였다. 본 발명에 따른 열풍기는 열매체유의 온도가 상한점에 도달하면 버너가 중지되며 열매체유의 온도만으로도 열풍이 일정시간 생성되므로 배기가스에의한 환경오염을 줄일 수 있고 가열된 열매체유를 용도(바닥난방, 건조등)에 따라 활용하므로 일석이조의 에너지 활용과 절감효과를 기대할 수 있는 특징이 있다.

Description

삼중 히트 파이프를 장착한 열풍기{Fever wind construct with three heat pipe}

본 발명은 최소의 연료로 고온의 열풍을 만들수 있는 장치로서, 고온의 연소가스와 열매체유가 동시에 장입되어 열풍을 만들 수 있는 삼중 히트 파이프(9) 구조를 지닌 열풍기(H)에 관한 것으로, 외부에서 흡입된 공기를 파이프의 삼중 히트 파이프(9)의 양측에서 연소된 고온의 연소가스와 동시에 가열된 열매체유가 이동 하므로서 중간부분에 흡입된 공기를 고온의 열풍으로 만들어 열풍기의 연소량을 최소한으로 사용하여 이를 필요로 하는 산업현장, 농사용 비닐 하우스등 열을 필요로하는 모든시설에 에너지 절약시설로서 적용된다.

종래에 열을 얻기위한 열풍기는 밀폐된 용기에 사용연료를 연소하여 그 단일 연소열을 열 에너지로 이용하여 열이 용기 밖으로 전도될 때 외부에서 흡입되는 공기와 혼합하여 사용하였으나 이는 흡입 송풍량이 전도열보다 많고 연소열이나 흡입된 열풍의 체류시간이 짧아 에너지 손실이 많아지고 한정된 온도 이상은 불가능 하였고, 이 를 보완하여 열매체유를 가열하여 간접 가열원으로 열풍 발생부분에 추가로 보조 장착하여 사용되는 장치도 있었으나 역시 한정된 온도 이상은 불가능 하였다. 또한 직접 연소열을 이용한 열풍기는 불완전한 연소로 인한 배기가스에의 노출 , 화재 위험성등의 불합리한 요소들이 있었고 그리고 물을 사용하여 스팀을 이용하는 보일러 역시 물을 끓여서 그 스팀을 간접열로 사용하므로 장시간이 걸렸고 그로 인한 연료손실이 많고 높은 압력의 위험성, 온도의 한계성, 배관의 부식등이 문제점으로 지적되어왔다.

본 발명은 상기의 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 열풍기의 내부에 삼중 히트파이프를 장착하여 외부에서 흡입된 공기를 고온의 열풍으로 만들어 사용함과 아울러 에너지를 절약하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기의 방법은 연소실(4) 내부에 열매체유 가열관(5-1)을 장착하여 연소실에서 연소된 배출가스와 함께 동시에 가열되어서 삼중 히트파이프로 이동된다. 열매체유가 상한온도에 이르면 버너가 소화되며 가열된 열매체유에 의해 열풍이 만들어 진다 . 가열된 열매체유는 큰 잠열을 갖고있어 일정 시간동안 열풍을 만들수 있으므로 단일 연소방법과는 달리 연소량을 줄일수있고 삼중파이프의 구조상 고온의 열풍을 만들수 있는 제품의 우수성과 경제적인 효과를 얻고자 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 열풍기의 평면,정면도

도 2는 도 1의 (9)- 삼중 히트 파이프 단면도

도 3은 도 1의 A부분인 열풍상승노즐판의 단면도

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1. 송풍기 2. 열매체유 이송펌프

3. 버 너 4. 연소실

5. 열매체유 이송관-A 5-1 열매체유 가열관

6. 열풍 예열 챔버 7. 열풍 하단 챔버 7-1. 열풍 상단챔버

8. 열매체 하단 챔버 8-1. 열매체 상단 챔버

9. 삼중 히트 파이프 9-1. 연소가스 이송관 9-2. 열풍 이송관

9-3. 열매체유 이송관-B 9-4. 연소가스 이송 나선형 가이드

9-4. 열풍 이송 나선형 가이드 10. 열풍 OUTLET 11. 연도(STACK)

12. 단열재 H. 열풍기 본체

A. 열풍 상승 노즐판 A-1. 열풍 상승 노즐

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 연소실(4)에서 연소된 고온의 가스와 이와 동시에 연소실(4)에서 가열된 열매체유를 삼중 히트 파이프(9)에서 흡입된 공기를 고온의 열풍으로 만들어 이용하는 열풍기에 관한 것이다.

이에 대한 기초 원리는 열은 다음의 서로 다른 세가지 열 흐름이 있는데 즉,

전도, 대류, 복사가 그것이다. 열은 고체 또는 액체의 내부에서는 전도에 의해 전달될 수 있다. 전도에는 전도현상이 내재하기 위한 매질(medium)이 필요하며, 그리고 복사는 진공내부에서도 발생할 수 있으며 어떠한 전달물질도 필요로 하지 않는다. 한편 열은 운동하고 있는 유체내에서는 대류에 의해 전달된다. 이러한 관점에서 전도와 복사만이 오직 열흐름의 두 가지 기본 양식으로 볼 수도 있는데 즉, 대류는 운동이 수반된 유체에서의 전도현상으로 간주된다.

유체가 고체의 표면 위를 흐르고 이들 사이의 온도가 서로 다를 때에는, 액체의 운동에 의하여 유체와 고체 표면 사이에 열전달이 발생한다. 이러한 열전달메커니즘을 대류하는데, 그 이유는 유체의 운동이 열 전달률을 증가시키는데 중요한 역할을 하기 때문이다.

이와 같이 본 발명은 위의 원리에 기초하여 펌프나 송풍기와 같은 기구에 의해 인위적으로 물체표면 위를 강제적으로 흐르는 유체와 기체사이에서의 열전달을 강제 대류를 통하여 열전달을 한다.

위에서 언급한 본 열풍장치를 도면에 의하여 구체적으로 설명하므로서 종래의 열풍장치와 명백히 비교될 수 있을 것이다 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 열풍기의 평면도 및 정면도이다. 도 1에서 수직 원통형의 열풍기 본체(H) 외측에 외부 공기를 강제 인입시키는 송풍기(1) 및 열매체유를 강제 순환시키는 열매체유 이송펌프(2)와 가열버너(3)가 설치되며, 열풍기 내부에는 수직원통 하단에 동심축을 갖는 작은 원통이 연소실(4)이며, 연소실 내부에는 열매체유 가열관(5-1)을 나선형으로 장착, 체류시간을 연장하여 열효율을 극대화 한후 열매체유 이송관-A(5)으로 보낸다. 그리고 열풍기 외통과 연소실(4)의 사이를 가깝게 유지하여 송풍기(1)에서 이송된 외부공기를 예열하는 열풍예열챔버(6)를 설치하며 열풍기 외통과 연소실(4)의 상단부에 열풍 상승노즐판(A)을 설치하여 열풍예열챔버(6)에 인입된 공기를 충분히 예열후 열풍상승노즐(A-1)을 통하여 열풍 이송관(9-2)으로 이송된다.

연소실(4)의 상부에는 예열된 열풍이 모이는 열풍 하단 챔버(7)와 연소실에서 가열된 열매체유가 모이는 열매체 하단 챔버(8) 그리고 삼중히트파이프(9)가 설치되며 이 삼중히트파이프로 연소된 고온의 연소가스와 가열된 열매체유가 이송되어 파이프의 내외측을 가열하여 고온의 열풍을 만든다. 삼중히트파이프 상부에는 열교환된 열매체유가 모이는 열매체 상단 챔버(8-1)와 고온의 열풍이 모이는 열풍 상단 챔버(7-1)이 설치된다. 열풍 상단 챔버에 모인 열풍은 열풍 OUTLET(닥트)(10)으로 이송되어 배출되며, 연소된 고온의 가스는 삼중히트파이프에서 열교환 되어져 연도(STACK)(11)로 배출된다. 또한 전체적인 보온을 위하여 단열재(12)로 열풍기 본체(H)의 외부를 보온한다.

본 발명의 도 2는 도 1의 (9)번으로 본 발명의 주구성품인 삼중 히트 파이프 단면도로서 이것의 구조는 연소가스 이송관(9-1)이 제일 안쪽에 설치되며 그 중심부에 고온 연소가스의 체류시간을 극대화하는 연소가스 이송 나선형 가이드(9-5)가 장착된다. 열풍 이송관(9-2)은 중간에 설치되며 그 내면에는 고온의 열풍을 더 효율적으로 만들기위해 연소가스 이송 나선형 가이드(9-5)와 대칭형의 열풍 이송 나선형 가이드(9-4)를 장착하며 삼중히트파이프 제일 외측에는 열매체 이송관-B(9 -3)을 설치한다.

도 3은 열풍상승노즐판(A)의 단면도이다. 열풍상승노즐판에는 열풍이 상승하기위한 노즐(A-1)이 장착된다.

이와 같이 된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

열풍기의 외부에 장착된 송풍기(1)와 열매체유 이송펌프(2), 버너(3)를 작동시키고 확인한다. 연소실에서 연소된 고온가스는 삼중히트파이프(9)의 연소가스이송관 (9-1)으로 이송되며 흡입된 공기는 열풍예열챔버(6)의 표면온도를 흡수하여 열풍하단챔버(7) 및 열풍이송관(9-2)으로 이송된다. 한편, 연소실에서 가열된 열매체유는 열매체 하단 챔버(8) 및 삼중히트파이프(9)의 열매체유 이송관(9-3)으로 이송하게된다.

이렇게 삼중히트파이프(9)로 이송되어진 고온의 연소가스와 고온의 열매체유는 예열되어진 공기를 열교환 후 연도 (11), 열풍 상단 챔버(7-1), 열매체 상단 챔버(8-1)로 이송되어 배출된다. 한편 연소된 고온의 연소가스와 예열된 공기는 각각의 이송관(9-1,9-2)내에 서로 대칭형인 가이드(9-4,9-5)에 의해 최대한의 체류시간을 가지며 열교환에의한 열상승을하여 연도(11)와 열풍OUTLET(DUCT)(10)로 배출 되어 원하는 장소로 이송하여 사용한다.

또한 위와같은 작동에 의하여 가동되어진 열풍기는 열매체유가 상한 한계 온도에 이르면 자동으로 버너가 소화되며, 이 때부터 큰 잠열을 가진 열매체유만 순환되어 일정시간동안 열풍이 만들어지며, 열풍이 하한 한계온도에 이르면 버너가 자동으로 점화되어 같은순서를 반복하므로서 본 발명에 따른 열풍기는 최소한의 연료로 가동되므로 에너지 및 배기 가스에 의한 환경오염을 줄일수 있고 배출된 열매체유를 외부용도(바닥난방,건조기등)에 따라 활용할 수 있으므로 일석이조의 에너지 활용을 할 수 있도록 한 것이다.

상기한 바와 같이 열풍기 본체에 삼중 히트 파이프를 장착하여 연소실에서 연소된 고온의 가스와 이와 동시에 가열된 열매체유를 이용하여 고온의 열풍을 만들므로 적은 연료로 난방효과가 우수하며 버너가 일정조건에 의하여 소화된 후에도

높은 잠열을 가지고 있는 열매체유에 의하여 열풍이 발생하므로 일반 연소방법과는 달리 연소량을 줄일 수 있어 에너지 절감효과를 기대할 수 있다.

Claims (2)

1. 수직원통형의 열풍장치(H) 내부의 연소실(4)에 열매체유 가열관(5-1)을 장착시키 고, 버너(3)에 의해 가열된 고온의 연소가스와 열매체유를 이용하여, 흡입된 외

   부 공기를 고온의 열풍으로 만드는 삼중히트파이프가 설치된 열풍장치.
2. 제 1항에 있어서 연소가스와 열매체유를 동시에 사용하여 흡입된 공기를 고온의 열풍으로 민들수있는 삼중히트파이프(9).