KR200322928Y1 - 히트파이프를 2중 이용한 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 열교환기의 외부 열원 자체를 진공 밀폐 용기로 만들어, 다공성 Wick(5)과 작동유체(4)가 내재되어 있는 히트파이프(2)화 하여 열교환용 히트파이프(1)와 열전달 헤드(2)가 동시에 히트파이프인 2중구조 열교환 시스템에 관한 것이다. 종래의 열교환 히트파이프는 외부 열원인 온수관등의 열을 흡열하기 위하여서는 온수관(헤드)에 결합되어야 하기 때문에 온수관 헤드(파이프)의 극히 제한된 면적으로 인하여 다량의 열교환용 히트파이프의 결합이 불가능하여 헤드파이프를 크게 하거나, 길이를 U형으로 밴딩하여 길게 이어 지게 하였으나, 본 고안인 2중구조 히트파이프 열교환 시스템은 외부 열원인 헤드 자체를 히트파이프(2)로 만들어 열 전달이 효율적이며 용이하게 한 것이 특징이다. 또한 헤드히트파이프(2) 상판에 열교환용 히트파이프(1)의 결합 홀을 다이아몬드형으로 형성하여 구조 강도 저하 없이 적은 면적에 다량의 열교환용 히트파이프(1)를 부착할 수 있어서 적은 공간에서도 최대의 열교환 효과를 얻을 수 있는 열교환기를 제공한다.

Description

히트파이프를 2중 이용한 열교환기{The Heat Exchanger With Double Heat Pipe Type}

종래의 열교환기는 배기가스관 이나 온수관의 열을 직접 회수하였으나 열회수기의 열저항 때문에 열손실이 많았으며, 또 히트파이프를 이용한 열교환기도 열교환용 히트파이프를 외부 열원인 온수관등에 접속시켜 열교환이 이루어지도록 하였으나 열원인 온수관등의 극히 제한된 면적에서 접열하기에 보다 많은 열교환을 이루기 위해서는 아주 긴 온수관 헤드가 필요하고, 또 배기가스나 온수관의 열을 직접 회수 할 때도 다량의 열교환Tube가 필요해 열교환기의 부피가 커지게 되어 생산 코스트가 높았으며 열교환기의 열효율도 그리 높지 못하였다.

위에서 본 문제점들을 해소하고, 개선하고자 본 고안은 안출 되었는데, 본 고안은 열교환기의 외부 열원을 진공 밀폐 용기로 만들어, 다공성Wick(5)과 작동유체(4)가 내재되어 있는 히트파이프(2)화 하여 열을 회수함으로써 흡열효율이 높아지게 되었다. 또 외부 열원인 온수관등, 극히 제한된 면적에서 열을 회수하기에 아주 긴 헤드가 필요하였으나, 본 고안은 히트파이프화 된 열원부(2) 상판에 열전달용 히트파이프(1) 결합 홀을 다이아몬드형으로 형성하여 구조 강도 저하 없이 적은 면적에서 다량의 열교환용 히트파이프(1)를 부착할 수 있으며, 열원부 내부를 진공 밀폐시켜 히트파이프화(2)한 내면에 형성되어 있는 열원(3) 외면 전체에 다공성Wick(5)이 감싸지도록 밀착하여 부설시킴으로서 이 다공성Wick(5)에 흡수되어 있는 밀도낮은 작동유체(4)가 열원(3)의 열을 더욱 빠르게 흡열(증발)할수 있게되어 최소의 열원으로 최대의 열을 얻을 수 있는 열교환 시스템이 가능하게 되어 고효율의 열교환기를 적은 자재와 저렴한 비용으로 만들 수 있게 되었다.

도1은 본 고안의 전체구성 단면도이고(열원이 FlnTube타입 온수관일 때)

도2는 본 고안의 열교환용 히트파이프 부분을 위에서 본 평면 단면도이다

도3은 본 고안의 측단면도이다(열원이 FinTube타입 온수관일 때)

도4는 본 고안의 헤드 히트파이프속에 내설되어 있는 열원의 단면도들로서도4a는 열원이 FinTube타입 온수관 일 때 이고도4b는 열원이 주름관타입 온수관 일 때 이고도4c는 열원이 전기히타봉 일 때 이다

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

1. 열교환용 히트파이프 2. 열원부(헤드 히트파이프)

3. 열원(FinTube타입 및 주름관타입 온수관, 또는 전기히타봉) 4. 작동유체

5. 다공성 심지(Wick) 6. 방열 Fin

7. 유체입구(물, 공기) 8. 유체출구(물, 공기)

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안인 2중 구조 히트파이프 열교환 시스템을 첨부한 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 고안의 전체 구성 단면도로서(열원(3)이 FinTube타입 온수관일 때) 열교환기 내부에는 방열Fin(6)이 형성되어 있는 열교환용 히트파이프(1)가 다이아몬드 배열 방식으로 입도 되어 있어 공기나 유체가 이 히트파이프(1) 방열Fin(6)의 미세한 공간 사이를 와류현상을 일으키며 흐르기에 열교환이 매우 효율적으로 이루어 지게된다. 또한 하부 열원 부분을 진공 밀폐 용기로 만들어 다공성Wick(5)과 작동유체(4)가 내재되어 있는 히트파이프(2)화 함으로서 열원(3)에서 발산되는 열이 아무 저항 없이 열원부(2) 내부로 토출 되어 있는 열교환용히트파이프(1)로 열전달이 쉽게 일어나고, 열효율도 매우 높아지게 되었다.

도2는 본 고안의 열교환용 히트파이프(1)의 평면 단면도로서 유체나 공기가 다이아몬드형으로 배열된 열교환용 히트파이프(1)의 미세한 사이를 통과할 때 보다 많은 와류 현상이 연쇄적으로 일어나는 흡열효율이 좋아지게 된다.

도3은 본 고안의 측 단면도로서(열원(3)이 FlnTube타입 온수관일 때) 열원(3) 외면 전체에 다공성Wick(5)이 감사지게 형성되어 있어서, 작동유체(4)가 이 다공성Wick(5)에 항상 낮은 밀도로 흡수되어 있으며 열원(3)의 열을 더욱 빠르게 흡열, 증발하여 바로 위에 토출되어 있는 열교환용 히트파이프(1)로 열전달이 손쉽게 이루어진다.

도4는 본 고안의 열원부(2)속에 내설되어 있는 열원(3)의 단면도들로서도4a는 열원(3)이 FinTube타입 온수관 일 때 이며, 열원(3)에 방열Fin(5)을 부착하여 방열 효율이 증가 하게 되었다.도4b는 열원(3)이 주름관타입 온수관일 때 이며, 좀더 긴길이의 온수 주름관도 삽입 할수 있게 되어 방열 면적의 크기를 조정하게 되었다.도4c는 열원(3)이 전기 히타봉 일 때 이다.

이상에서 본 바와 같이 본 고안은 외부 열원를 진공 밀폐 용기로 만들어, 다공성Wick(5)과 작동유체(4)가 내재되어 있는 히트파이프(2)화 함으로서 적은 면적에 많은 열교환용 히트파이프(1)를 부착할 수 있으며, 헤드(2) 내부의 부착되어 있는 열원(3) 외면 전체에 다공성Wick(5)을 형성시켜 다공성Wick(5)에 흡수되어 있는 밀도 낮은 작동유체(4)가 열원(3)의 열을 더욱 빠르게 흡열하여 방열할 수 있게 되어 열효율이 매우 높아진 열교환기를 제공함으로서 한 방울의 기름이라고 절약해야 하는 우리나라의 실정에 조금이라도 폐열을 회수하여 다시 사용하거나, 수입에 의존하는 에너지를 절감한다면 사용자는 물론이고 국가적으로도 매우 유익한 고안이라 하겠다.

Claims (2)

1. 열교환용 히트파이프(1)에는 방열Fin(6)이 부착되어 있고, 외부 열원 또는 진공 밀폐 용기로서, 다공성Wick(5)과 작동유체(4)가 내재되어 있는 히트파이프(2)이고, 열원히트파이프(2) 속에 착설되어 있는 열원(3)외면 전체에 다공성Wick(5)이 밀착 형성되어 있는 이중 히트파이프 구조의 열교환 시스템
2. 제 1항에 있어서

   상기 2중 히트파이프 구조의 열교환 시스템을 이용한 열풍기