KR200181129Y1

KR200181129Y1 - Heat pipe heat exchanger and electric radiator having 3-layer structure

Info

Publication number: KR200181129Y1
Application number: KR2019990026477U
Authority: KR
Inventors: 임화준; 임항준
Original assignee: 임화준; 임항준
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2000-05-15

Abstract

본 고안은 증발부관의 외부 열 영향으로 인한 증발부 내에서 발생하는 작동 물질의 응축현상을 제어하는 별도의 단열장치를 조성한 3중구조의 일체형 열 파이프에 전기에너지로 제조된 열을 열 교환하는 것으로서The present invention is to heat exchange the heat produced by electrical energy in a three-piece integrated heat pipe with a separate insulation device to control the condensation of the working material generated in the evaporator due to the external heat effect of the evaporator tube.

본 고안에 따르면 일체형의 열 파이프 용기 증발 부 영역에 해당하는 용기 하단 부관 내부에 발열체인 전기히터를 삽입할 수 있도록 관 경이 적은 별도의관과 외부에 증발 부의 발열 에너지 보호 및 외부 온도조건을 차단하는 단열부분의 3중구조를 조성 설치한다.According to the present invention, to protect the exothermic energy of the evaporation unit and the external temperature condition of the evaporation unit to the outside of the tube and the outside of the evaporation unit to insert the electric heater, which is a heating element, inside the vessel sub-pipe corresponding to the evaporation unit region of the integrated heat pipe. The triple structure of insulation part is established.

발열체인 전기히터는 스테인레스나 티타늄과 같은 재질의 중공의 관형으로 열선의 배열을 발열부분과 비 발열 부분으로 구성하며 한쪽 끝 부분에 나사형의 붓싱을 부착하여 삽입 관에 부착된 소켓에 연결하여 열에너지의 외부누출이 없도록 하였다.Electric heater, which is a heating element, is a hollow tubular tube made of stainless steel or titanium. The heating wire is composed of a heating part and a non-heating part, and a screw-type bushing is attached to one end and connected to a socket attached to the insertion tube. There was no external leakage of.

열 파이프의 증발 부 부분에서 상 변화한 작동물질이 증발부 관 외경의 낮은 열 에너지와의 접촉으로 인해 발생하는 작동물질의 응축현상을 없애기 위하여 증발 부관 외부에 실리콘을 도포 한 밴드형의 전기히터나, 단열성이 뛰어난 발포 성 P. V. C , 고무, 실리콘, 유리섬유, 등의 가온 및 단열소재를 장착하여 증발 부의 발열 에너지 보호 및 외부 온도조건을 차단하는 단열부분을 구성하여 기체화한 작동물질의 응축 부로의 이동 즉, 열 전달능력을 좋게 하였다.In order to eliminate condensation of the working materials caused by contact with the low thermal energy of the evaporation pipe outer diameter, the band-type electric heater coated with silicon outside the evaporation pipe is used. It is equipped with heating and insulating materials such as foamed PV C, rubber, silicone, glass fiber, etc., which has excellent thermal insulation properties, to form a heat insulating part that protects the exothermic energy of the evaporation part and blocks external temperature conditions. In other words, the heat transfer capacity was improved.

Description

Heat pipe heat exchanger with triple structure, electric radiator.

본 고안은 제조된 열을 열 파이프를 통하여 열 교환하는 장치에 관한 것이며 상세히는3중구조의 일체형 열 파이프를 통하여, 전기에너지로 제조된 열을 열 교환하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to a device for heat exchanging manufactured heat through a heat pipe, and more particularly, to heat exchanging heat produced by electric energy through an integrated heat pipe having a triple structure.

일반적으로 열 파이프는 중공 체의 용기에 작동물질을 삽입하고 용기의 내부를 대 기압 이하(진공)로 조건으로 조성하여 용접 밀봉한 것으로 일정부분(증발 부)에 열을 가하면 용기내의 진공조건 아래 있는 작동물질이 낮은 온도에서부터 상 변화하여(증발 부) 빠른 속도로 다른 부분(응축 부)으로 이동하여 용기외부로 열에너지를 방출(방열)한다. 그 과정에서 기체화된 작동물질은 용기내벽에서 응축되어 중력 장이나 용기내의 압력차이로 증발 부로 귀환하며, 이러한 상황을 지속적으로 반복 순환하며 열 전달이 이루어지는 장치로서 열 전달 성능이 우수하여 일반 상업 또는 산업적으로 널리 보급되어 왔으며 반도체냉각, 폐 열 회수, 공간 난방 등의 열 교환장치로 널리 응용 되어왔다.In general, the heat pipe is welded and sealed by inserting the working material into the hollow container and forming the inside of the container under atmospheric pressure (vacuum). The working material phase changes from low temperature (evaporation) and moves to another part (condensation) at high speed, releasing (heating) heat energy out of the vessel. In the process, the gasified working material condenses on the inner wall of the vessel and returns to the evaporation section due to the pressure field or the pressure difference in the vessel. It has been widely used industrially and has been widely applied as a heat exchanger such as semiconductor cooling, waste heat recovery, and space heating.

본 고안에서 증발부관의 외경에 대한 단열장치의 장착은 이제까지 증발 부 및 응축 부 이외에 단열부분의 인식이 심도 있게 고려되지 않은 채 사용되어 열 파이프의 열 전달 성능 및 그 활용 효율이 저하되는 문제점을 개선한 것이다. 이것은 폐 열의 회수나 처리수의 냉각 등에 이용하는 현 열의 열 교환을 목적으로 하는 경우에는 문제의 정도가 적으나, 제조 열을 직접 히트파이프를 통하여 열 교환할 경우에 있어서 열 파이프의 증발 부에서의 작동물질의 상 변화에 필요한 가열 에너지의 보호가 유지되어야 열 파이프의 증발 부에서 작동물질의 상 변화가 원활하게 이루어져 응축 부로 이동하는 작동물질의 운동이 활발해지며 열 전달속도가 높아지며 이를 이용하는 열 교환에 있어서 그 효율의 향상을 제공하기 위한 것이다.In the present invention, the installation of the heat insulation device on the outer diameter of the evaporation pipe is used without any consideration of the heat insulation part in addition to the evaporation and condensation parts, thus improving the problem of deteriorating the heat transfer performance and utilization efficiency of the heat pipe. It is. This is less problematic in the case of the purpose of heat exchange of the current heat used for recovery of waste heat, cooling of the treated water, etc., but it works in the evaporation section of the heat pipe when heat is directly exchanged through the heat pipe. The protection of the heating energy required for the phase change of the material must be maintained to facilitate the phase change of the working material at the evaporation part of the heat pipe, thereby facilitating the movement of the working material moving to the condensation part, and increasing the heat transfer rate. It is to provide the improvement of the efficiency.

또한 본 고안에서 주지하는 바 와 같이 증발부 관 외경에 단열장치를 한 열파이프에 열원을 공급하는 매체를 전열히터로 하여 직접 증발 부에 내장하여 일상 생활의 라지에타로 이용할 경우, 물이나, 스팀 등의 매질을 사용하는 경우에서 발생하는 매질의 가열 과정에서의 연료 유휴 손실 및 불완전 연소 등으로인한 여러 가지 에너지 손실의 보전을 제시한 것이다.In addition, as known in the present invention, when a medium for supplying a heat source to a heat pipe insulated from the evaporator tube outer diameter is used as a heat transfer heater, it is directly embedded in the evaporator and used as a radiator for daily life. This paper suggests the conservation of various energy losses due to fuel idle loss and incomplete combustion during heating of medium.

도 1은 본 고안의 일체형 열 파이프 조립 부분품의 예시도.1 is an illustration of an integrated heat pipe assembly part of the present invention.

도 2는 본 고안의 단열부를 구성한 일체형 열 파이프에 전열히터를 장착한 형태를 도시한 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing a form in which the heat transfer heater is mounted on the integrated heat pipe constituting the heat insulating part of the present invention.

도 3는 발열 히터의 구조를 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view showing the structure of a heating heater.

도 4a는 본 고안의 단열부를 구성한 일체형 열 파이프에 전열히터를 삽입하고 응축관에 방열휜이 부착된 형태를 도시한 단면도.Figure 4a is a cross-sectional view showing a form in which the heat transfer is inserted into the heat transfer heater and the heat dissipation tube to the integrated heat pipe constituting the heat insulation of the subject innovation.

도 4b는 방열휜의 구조를 예시한 예시도.Figure 4b is an exemplary view illustrating the structure of a heat radiation fan.

도 5a는 본 고안의 실시예의 도시한 단면도.Figure 5a is a sectional view of an embodiment of the present invention.

도 5b는 본 고안의 실시예의 도시한 측면도.Figure 5b is a side view showing an embodiment of the present invention.

도 6a, 6b,는 본 고안의 제2 변형 실시예의 단면도6A, 6B are cross-sectional views of a second modified embodiment of the present invention.

＜ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

1, 일체형 열 파이프. 2, 3, 5, 열전달관. 4, 증발부관. 4-1, 증발부 부분. 5-1, 응축부 부분. 6, 가열관. 7, 용접가공 부위. 8, 단열부. 8-1, 밴드형 전기히터. 8-2. 단열소재. 14,전열히터 연결소켓. 15, 온도조절 및 배전 box. 16, 전선 구. 17, 방열휜. 18, C클립. 19, 작동물질. 20, 전열히터. 21, 전열히터 관. 22, 열선. 23, 붓 싱. 24, 발열부분. 25, 비 발열부분. 30, 진공 및 작동물질 주입 부.1, integral heat pipe. 2, 3, 5, heat transfer tubes. 4, evaporation unit. 4-1, evaporation part. 5-1, part of the condenser. 6, heating tube. 7, welded area. 8, heat insulation. 8-1, band type electric heater. 8-2. Insulation material. 14, Electric Heater Connection Socket. 15, temperature control and power distribution box. 16, wire nine. 17, heat dissipation. 18, C clip. 19, working material. 20, electric heater. 21, electric heater tube. 22, heating wire. 23, brushing. 24, fever part. 25, non-heating part. 30, vacuum and working material injection section.

본 고안은 제조된 열을 직접 열 교환하는 열 전달 장치에 관한 것이며 상세히는 증발 부관의 내부에는 가열 관을 두고 외부에는 단열장치를 구성한 3중 구조로 하여 가열 관에는 전열히터를 삽입하고 증발부의 관 외경을 단열 처리하여 전기 에너지로 제조된 열을 일체형 열 파이프를 통하여 열 교환하는 특징으로 하는 열 파이프 형식의 전기 라지에타 이다.The present invention relates to a heat transfer device for directly exchanging heat produced in detail. In detail, the heat transfer device is inserted into the heating tube and the heat transfer tube is inserted into the heating tube. It is an electric radiator of the heat pipe type, characterized by heat-exchanging the outer diameter and heat-exchanging the heat produced by the electric energy through the integrated heat pipe.

이하 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 고안에서 다수의 관으로 형성되는 일체형 열 파이프의 구성을 도시한 것으로 중공형의 열 전도성이 좋은 동이나 스테인레스 관을 상부(3)와 하부(4)로 하고 다수의 관을 서로 일체의 통로를 형성하도록 성형, 용접가공(7)하고 열 파이프 용기의 증발 부로 구분되는 용기 하단 부관(4)의 내부에 발열체인 전기히터를 삽입하는 관 경이 적은 별도의관(가열 관)(6)을 길이방향으로 삽입 설치한다.1 is a view showing the configuration of an integrated heat pipe formed of a plurality of tubes in the present invention, a hollow or high thermal conductivity copper or stainless tube as the upper (3) and the lower (4) and a plurality of tubes integrated with each other A separate tube (heating tube) having a small diameter of inserting and heating the electric heater, which is a heating element, inside the vessel lower side pipe (4), which is formed and welded (7) to form a passage of the heat pipe, and is divided into an evaporation part of the heat pipe vessel. Insert in the longitudinal direction.

이 가열 관(6)은 용기 하단 부의 관(4) 보다 길이를 길게 하여, 한쪽 끝 부분(6-1)은 경 판형 마개(13)로 용접 밀폐시키고 다른 쪽 끝은 나사형 소켓(14)을 용접 부착하여 전기히터 봉(21)과 장착할 수 있도록 하고 관(6)의 외면과 용기 하단 부의 관(4)끝을 말아 용접가공(7)으로 접합한다. 또한 용기의 상단 부 관(3)의 양쪽 끝 부분(3-1)은 경 판형 마개(12)로 용접 밀폐시키고 증발 부로 구분되는 용기 하단부의 관(4) 외면에 내열 및 단열성이 좋은 소재로 별도의 단열부분으로 구성한다.The heating tube 6 has a length longer than the tube 4 at the lower end of the vessel, one end 6-1 is hermetically sealed with a hard plate cap 13, and the other end has a threaded socket 14. It is attached by welding so that it can be mounted with the electric heater rod 21, and the outer surface of the tube 6 and the end of the tube 4 of the lower end of the container are rolled up and welded together. In addition, both ends (3-1) of the upper tube (3) of the container is welded and sealed with a light-plate stopper (12) and is a separate material of good heat resistance and heat insulation on the outer surface of the tube (4) of the lower container divided into evaporation section Consists of insulation part of.

도 2는 단열부분을 구성한 일체형 열 파이프에 전열히터를 장착한 형태를 도시한 것으로 용기 내부를 진공으로 하고 여기에 일정양의 작동물질을 주입한 열 파이프(1)에서 내부 작동물질이 열을 받아 상 변화하는 증발 부 부분(4-1)에서 증발부관(4) 외경의 낮은 열 에너지와의 접촉으로 발생하는 작동물질의 응축현상을 없애기 위하여 증발부관(4) 외부에 실리콘을 도포 한 밴드형의 전기히터나, 단열성이 뛰어난 발포 성 P. V. C , 고무, 실리콘, 유리섬유, 등의 단열소재를 도포 하여 증발 부의 발열 에너지 보호 및 외부 온도조건을 차단하는 단열부분(8)을 구성하며 카트리지 히터(21)를 삽입하여 히터에 부착된 붓싱(23)을 가열 관(6)에 부착된 소켓(14)에 결속한 것을 제시한다,FIG. 2 illustrates a form in which a heat transfer heater is mounted on an integrated heat pipe constituting an insulating part, and the inner working material receives heat from the heat pipe 1 in which the inside of the container is vacuumed and a certain amount of working material is injected thereto. In order to eliminate condensation of the working material caused by contact with the low thermal energy of the outer diameter of the evaporation tube 4 in the phase-evaporating portion 4-1, a band-type coating of silicon is applied outside the evaporation tube 4 By applying an insulating material such as electric heater, foamable PV C having excellent thermal insulation, rubber, silicone, glass fiber, etc., it constitutes an insulating part 8 which protects the exothermic energy of the evaporation part and blocks the external temperature condition, and the cartridge heater 21 Insert) to bind the bushing 23 attached to the heater to the socket 14 attached to the heating tube 6,

도 3은 카트리지 전기히터를 도시한 것으로 발열체인 전기히터 봉(21)을 직접 가열 관(6)으로 사용 할 수도 있으며, 전기히터 봉(21)의 구성은 스테인레스나 티타늄과 같은 재질의 중공의 관형으로 열선의 배열을 발열부분(24)과 비 발열 부분(25)으로 구성하며 열선의 내구성이 좋도록 열선 및 소재의 장 입 후 관을 압축하고 한쪽 끝 부분에 나사형의 붓 싱(23)을 부착하여 가열 관(6)에 장착 시 열에너지의 외부누출이 없도록 하였다.3 is a view showing the cartridge electric heater, the electric heater rod 21, which is a heating element, may be used directly as a heating tube 6, and the configuration of the electric heater rod 21 is a hollow tubular material made of a material such as stainless steel or titanium. The heating wire arrangement consists of the heating part 24 and the non-heating part 25. Compression of the pipe after the heating wire and the material is inserted to improve durability of the heating wire, and a screw-type bushing 23 is attached to one end. Attached to the heating tube (6) to prevent external leakage of thermal energy.

도 4a 및 4b는 본 고안에서 단열부분(8)을 구성한 일체형 열 파이프의 가열관(6)에 전열히터(21)를 삽입하고 응축부 관에 방열휜(17)을 부착한 형태를 도시한 것으로 열 파이프의 증발 부에서 열을 받아 상 변화한 작동물질이 응축부로 이동하여 응축 부 외부면 의 낮은 열 에너지와 열 교환이 이루어지는데 그 열 교환의 양을 많게 하기 위하여 열전도가 우수한 동이나 알루미늄의 소재로 방사형의 방열휜(17)을 제작하여 부관에 부착하였다. 방열휜(17)은 응축부 관으로부터 전도되는 열의 전도효율이 높도록 2-3조로 나누어 C자형 클립(18)으로 각각의 조각을 결속하여 응축부관에 밀착이 되도록 부착하여 효율적으로 열 교환이 되도록 한 것이다.4A and 4B illustrate a form in which the heat transfer heater 21 is inserted into the heating tube 6 of the integrated heat pipe constituting the heat insulation part 8 and the heat dissipation fin 17 is attached to the condenser tube. The working materials changed in phase by receiving heat from the evaporation part of the heat pipe are transferred to the condensation part to perform heat exchange with low heat energy on the outer surface of the condensation part. In order to increase the amount of heat exchange, copper or aluminum material with excellent thermal conductivity Furnace radial radiating heat (17) was produced and attached to the secondary pipe. The heat dissipation fan 17 is divided into 2-3 sets so that the conduction efficiency of heat conducted from the condensation unit tube is high, and each piece is bonded with the C-shaped clip 18 so as to be in close contact with the condensation unit tube for efficient heat exchange. It is.

도5a 및 5b는 본 고안의 실시예의 도시한 것으로 일체형 열 파이프 용기의 상부 면(3)에 온도감지 센서와 하부 면에 과열감지 센서를 설치하고 점멸등 이 부착된 온도 조절기(15)에 연결하여 안전하게 사용 할 수 있도록 하였으며 열 영향이 전기배선에 미치는 점을 고려하여 별도의 위치에 전선 관(16)을 두어 전체 전기배선을 안전하게 하였다. 또한 용기의 상부 위에는 타 공 성형한 커버(9)를 장착하여 더워진 공기의 열 대류가 원할 하게 하였으며 하부에는 바닥 지지면 이 넓은 사다리꼴 모양의 틀(10)을 만들어 용기 하부에 조성된 단열장치(8)및 발열장치(6), 기타 전기 배선 등을 내장 할 수 있도록 하고 상부의 커버(9)와 하부의 커버(10)는 방열휜(17)에 연결 부착하여 제품의 전체적인 균형을 안전하게 하였다.5A and 5B illustrate an embodiment of the present invention, in which a temperature sensor and an overheat sensor are installed on an upper surface 3 of an integrated heat pipe container and connected to a temperature controller 15 to which a flashing light is attached. In consideration of the effect of heat on the electrical wiring, the conduit 16 was placed in a separate location to secure the entire electrical wiring. In addition, by installing a perforated cover 9 on the upper part of the container, heat convection of the heated air is smooth, and a lower trapezoidal frame 10 having a wide bottom support surface is formed on the lower part of the container. 8) and the heating device (6), and other electrical wiring to be built in, and the upper cover (9) and the lower cover (10) is attached to the heat dissipation fan (17) to secure the overall balance of the product.

도 6a 와 6b는 본 고안의 제2 변형 실시 예를 도시한 것으로 전기에너지를 이용한 제조열의 열 교환에 있어서 가열, 증발, 단열의 3중 구조를 취한 열 파이프, 열 교환기의 구성을 제시한 것이다.6A and 6B illustrate a second modified embodiment of the present invention and show a configuration of a heat pipe and a heat exchanger having a triple structure of heating, evaporation, and heat insulation in heat exchange of manufacturing heat using electric energy.

일반적으로 열 파이프는 그 열 전달성능이 우수하여 폐 열의 회수나 반도체의 냉각 등 주로 현 열의 열 교환기기에 많이 사용하였다. 그러나 실제 우리일상에는 제조 된 열의 교환을 통해 사용되는 것이 대부분을 차지한다해도 좋을 것이다. 우선 열 파이프의 제 열 교환에 있어서 열 파이프의 특성이 먼저 고찰되어 그 이용방법이 제시되어야 한다.In general, heat pipes have excellent heat transfer performance, and thus, heat pipes have been mainly used in heat exchangers of current heat such as recovery of waste heat and cooling of semiconductors. In practice, however, in our daily life, it is better to be used through the exchange of manufactured heat. First, in the heat exchange of the heat pipe, the characteristics of the heat pipe should be considered first, and a method of use thereof should be suggested.

본 고안으로 얻어지는 효과는 첫째, 증발부관을 단열을 통하여 증발부 내에서 발생하는 작동물질의 응축현상을 제어함으로서 열 전달효율을 향상시켜 유효 손실에너지의 낭비를 줄일 수 가있다. 둘째, 전열히터의 발열 에너지를 열 전달이 빠른 일체형의 열 파이프를 통하여 빠르게 열 교환하므로 에너지 사용에 있어서 낭비적 요소가 없는 것이다.The effect obtained by the present invention is, first, by controlling the condensation of the working material generated in the evaporator through the heat insulating evaporator can improve the heat transfer efficiency can reduce the waste of effective loss energy. Second, since the exothermic energy of the electrothermal heater is quickly heat exchanged through an integrated heat pipe with fast heat transfer, there is no wasteful factor in energy use.

Claims

In the integrated heat pipe, heat exchanger and fastening assembly, a plurality of pipes form an integral passage, and a heat-transfer heater insertion tube is formed in the longitudinal direction inside the working material volume of the evaporator to insert an electric heater using electric energy. The heat of the electric heater is used to evaporate or boil the working material, and the heat insulating material is applied to the outer surface of the evaporator tube to form a heat insulating unit that blocks the low heat from flowing into the evaporator. Integral heat pipe, heat exchanger, characterized in that the composition is used as a heat exchange means of manufacturing heat to protect the device.

The heat exchange of heat of manufacture using an electric heater for the purpose of preventing the freezing and snowing of the road, including a heating and warming function in the evaporation sub-pipe with a band-type heater or hot wire on the outer surface of the evaporation sub-tube for the heat protection of the evaporation unit. Assembly body, characterized in that to perform.