KR200204223Y1 - 히트파이프 타입 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고진공 히트파이프가 적용된 히트파이프 타입 보일러에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 히트파이프 타입 보일러는 가열장치와, 상기 가열장치에 의해 가열됨으로써 난방수의 가열순환 작용을 수행하는 난방수 순환파이프와, 상기 가열장치에 그 일단이 가열되고, 타단이 상기 난방수 순환파이프에 접속됨으로써 가열장치에서 발생된 열을 난방수 순환파이프의 일단으로 전달하는 히트파이프를 포함하며; 상기 가열장치가 상기 히트파이프에 삽입되고, 상기 히트 파이프의 내부는 고진공으로 형성되며 난방수 순환파이프에는 난방수 공급구와 공기 배출구를 구비하는 난방수에 포함된 공기를 제거하기 위한 집수탱크가 연결되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 히트파이프 타입의 보일러에 의하면 가열장치가 히트 파이프 내부로 삽입되어 더욱 효과적으로 히트 파이프를 가열할 수 있고, 히트파이프 내부를 고진공으로 형성하여 열전달의 효율을 향상시킬 수 있으며, 가열된 난방수에 포함된 공기를 효과적으로 제거하여 순환모터의 작동상 오류를 줄일 수 있다.

Description

히트파이프 타입 보일러{A boiler with the form of heat pipe}

본 발명은 보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가열장치가 삽입되고 내부가 고진공으로 형성된 히트파이프가 적용된 히트파이프 타입 보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 보일러는 냉수를 가열하여 온수로 만드는 장치로서, 난방설비 등에 적용되며, 가열 방식에 따라 여러 가지로 분류된다. 이중에서 히트파이프 타입 보일러는 물 등의 연절달 매질이 열원에 의해 직접 가열되지 않고, 히트파이프를 통해 간접 가열되도록 하는 것으로서, 도 1에 나타난 것과 같이 전기발열체 등의 가열장치(10)와, 상기 가열장치(10)에 그 일단이 가열되도록 장착된 히트파이프(20)와, 상기 히트파이프(20)의 타단에 연결된 난방수 순환파이프(30)를 주구성요소로 하여 이루어져있다.

여기서, 히트파이프(20)는 밀폐된 구조의 금속재 진공관(22)과, 상기 진공관 (22)내에 주입된 작동유체(24)와, 진공관(22) 내에 구비된 유체이동수단(26)을 포함하여 이루어지는데, 상기 작동유체(24)는 진공관(22) 내에서 증발 및 응축을 반복하면서 진공관(22)내에서 열을 전달하는 직접적인 작용을 하는 것으로, 대개 증류수, 메탄올, 소듐 등이 사용되며, 히트파이프(20)의 사용목적에 따라 결정된다. 그리고, 상기 유체이동수단(26)은 진공관(22)의 일단(가열단)에서 가열 증발되어 기화된 다음, 다시 타단(방열단)에서 액화된 작동유체(24)를 되돌리기 위한 것으로써 모세관 현상을 이용해 액체를 이동시키는 스크린메쉬 등으로 구성되어 있다.

이러한 히트파이프(20)에 의하면, 가열장치(10)에 의해 진공관(22)의 일단(가열단)이 가열될 경우, 진공관(22) 내의 낮은 압력상태에서 작동유체(24)가 쉽게 증발하게 되고, 증발 기화된 작동유체(24)가 진공관(22)의 타단(방열단)으로 이동하면서 증발 잠열을 밀폐된 진공관(22) 주위에 전달하고 응축되며, 응축된 작동유체(24)가 다시 유체이동수단(26)에 의해 가열단으로 이동하는, 순환작용으로 열이 전달된다. 이 같은 히트파이프(20)의 이른바 초열전도 작용에 의하면 가열단과 방열단이 거의 동시에 같은 온도로 가열되며, 열손실이 거의 없기 때문에 매우 효과적으로 열을 전달할 수 있게 된다.

따라서, 상술한 바와 같이 종래기술에 따른 히트파이프 타입 보일러에 의하면, 열전달 효율이 높은 히트파이프(20)를 통해 난방수를 가열하기 때문에, 난방수 순환파이프(30)를 직접 가열하여 차가운 난방수를 데우는 직접 가열식 보일러에 비해 난방수 순환파이프(30)의 배관설비가 감소되는 등의 구조적인 간결성과 함께 히트파이프(20)의 높은 열전달특성을 이용한 에너지 절약효과를 얻을 수 있게 된다.

그러나, 이와 같이 가열장치가 분리되어 히트 파이프의 일단에 연결된 종래의 히트파이프 타입 보일러에 있어서는, 가열장치가 히트파이프를 가열하는 과정에서 열손실이 많으며, 난방수 순환파이프(30)가 히트파이프(20)의 진공관(22) 일단(방열단)을 직접 감싸는 구조로 이루어져 있어 진공관(22) 내에서 발생하는 작동유체(24)의 상변화(응축)를 통해 열을 전달하는 히트파이프(20)의 작동특성상 방열단이 차가운 난방수와 접하여 작동유체(24)가 급격히 응축됨으로써 상대적으로 열전달 시간이 짧아지기 때문에 열전달 효율이 저하된다는 문제점이 있다.

또한, 난방수가 순환파이프에서 히트파이프에 의하여 가열되면서 기포가 발생하게 되는데, 이와 같은 기포가 포함된 난방수가 난방장치(도시되지 않음)를 통과한 후 순환모터(도시되지 않음)로 유입되면 난방수 내의 공기가 순환모터를 헛돌게하여 작동상 오류의 원인되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 가열장치가 히트 파이프 내부로 삽입되어 더욱 효과적으로 히트 파이프를 가열할 수 있고, 히트파이프 진공관의 고진공으로 형성하여 열전달의 효율을 향상시킬 수 있으며, 가열된 난방수 내의 공기를 효율적으로 제거할 수 있는 히트파이프 타입 보일러의 제공을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 히트파이프 타입 보일러의 구조를 나타낸 개략적인 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 적용되는 히트파이프 및 난방수 순환파이프의 구조를 나타낸 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

40: 가열장치 42: 진공관

44: 열전달 매체 46: 유체이동수단

50: 히트파이프 60: 난방수 순환파이프

70; 집수 탱크 72: 난반수 공급구

74: 에어 배출구

상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 히트파이프 타입 보일러는 가열장치와, 상기 가열장치에 의해 가열됨으로써 난방수의 가열순환 작용을 수행하는 난방수 순환파이프와, 상기 가열장치에 그 일단이 가열되고, 타단이 상기 난방수 순환파이프에 접속됨으로써 가열장치에서 발생된 열을 난방수 순환파이프의 일단으로 전달하는 히트파이프를 포함하여 구성되며; 상기 가열장치가 상기 히트파이프에 삽입되고, 상기 히트 파이프의 내부는 고진공으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 난방수 순환파이프에는 난방수를 난방장치로 공급하기 위한 난방수 공급구와 공기 배출구를 구비하는 난방수에 포함된 공기를 제거하기 위한 집수탱크가 연결된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세하게 설명하며, 종래구성과 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하고 동일부호를 부여하기로 한다.

우선, 본 발명의 실시예에 따른 히트파이프 타입 보일러는 도 2에 나타난 것과 같이 가열장치(40)와, 난방수의 순환을 위한 난방수 순환파이프(60) 및, 상기 가열장치(40)로부터 난방수 순환파이프(60) 측으로 열을 전달하는 히트파이프(50)로 이루어지는데, 상기 가열장치(40)는 상기 히트파이프(50)에 열을 전달함에 있어 열이 손실되지 않도록 히트 파이프(50)의 일단(가열단)에 오목한 홈(48)을 형성하여 그 일부 또는 전부가 홈(48) 내부로 삽입되도록 구성된다.

이러한 삽입형 가열장치(40)의 열공급원으로는 세라믹 발열체, 또는 금속 히터 등이 히트 파이프의 용도에 따라 사용될 수 있다.

그리고, 상기 히트 파이프의 진공관(42)은 진공펌프를 사용하여 수은주 10^-3, 10^-4mm 이하의 고진공을 형성하게 되는데, 이러한 고진공 상태의 히트 파이프(50)는 같은 열공급원으로 더 많은 열량을 얻을 수 있게 된다. 또한, 이러한 고진공의 진공관(42)은 순환되면서 가열된 난방수가 다시 히트 파이프(50)의 열공급원으로서 작용할 수 있어 효율적으로 에너지를 이용할 수 있게 된다.

또한, 상기 난방수 순환파이프(60)에는 난방수를 잠시동안 저장하였다가 난방 장치(도시되지 않음)로 공급하는 집수 탱크(70)가 연결된다. 상기 집수탱크(70)에는 공기를 배출하기 위한 공기 배출구(74)와 난방수를 난방장치로 공급하기 위한 난방수 공급구(72)가 구비된다.

따라서, 상기 집수탱크(70)에서는 유입된 난방수 중 공기를 분리하여 공기 배출구(74)를 통하여 배출하고, 공기가 제거된 난방수는 난방장치로 공급되게 된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따르면, 히트 파이프(50) 내부로 삽입된 가열장치(40)에 의하여 진공관(42)이 큰 열손실없이 가열된다.

고진공 상태의 진공관(42)에서는 작동유체(44)가 증발하게 되며, 증발 기화된 작동유체(44)가 진공관(42)의 방열단으로 이동하면서 증발 잠열을 밀폐된 진공관(42) 주위에 전달하고 응축되고, 응축된 작동유체(44)가 다시 유체이동수단(46)에 의해 가열단으로 이동하는, 순환작용중 더욱 효과적으로 열을 전달하게 된다.

이와 같이 전달된 열에 의하여 순환파이프(60)를 흐르는 난방수가 가열되고, 가열된 난방수는 진공관 둘레의 순환 파이프(60)를 흐르는 동안 다시 고진공의 진공관(42)에 열을 공급하게 된다.

이러한 과정에서 가열된 난방수는 집수탱크(70)에서 공기가 제거된 후 난방장치로 공급되게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 히트파이프 타입의 보일러는 히트 파이프에 삽입되는 형태의 가열장치를 구비하고 히트 파이프의 진공관을 고진공의 상태로 유지함에 의하여 열손실을 최대한 줄이고 열전달 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 가열장치와,

   상기 가열장치에 의해 가열됨으로써 난방수의 순환 작용을 수행하는 난방수 순환파이프와,

   상기 가열장치에 그 일단이 가열되고, 타단이 상기 난방수 순환파이프에 접속됨으로써 가열장치에서 발생된 열을 난방수 순환파이프의 일단으로 전달하는 히트파이프를 포함하는 히트파이프 타입 보일러에 있어서;

   상기 가열장치가 상기 히트파이프에 삽입되고,

   상기 히트 파이프의 내부는 고진공으로 형성되는 것을 특징으로 하는 히트파이프 타입 보일러.
2. 제1항에 있어서, 상기 난방수 순환파이프는

   난방수를 난방장치로 공급하기 위한 난방수 공급구와 공기 배출구를 구비하는 난방수에 포함된 공기를 제거하기 위한 집수탱크가 연결되는 것을 특징으로 하는 히트파이프 타입 보일러.