KR200363373Y1 - rotating heat exchanger using infrared and heatpipe - Google Patents
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Abstract
본 고안은 내부가 빈 원통형상을 이루게되며 원주방향으로 홈이 파진 다수개의 자켓(11)이 형성되어 있는 실린더(10)와; 상기 실린더(10)의 내부에 설치되며 상기 실린더(10)와 동축을 이루게되고, 외측에 원주방향으로 길게 형성된 다수개의 적외선램프(22)가 소정간격을 이루며 설치되는 가열기(20)와; 상기 자켓(11)에 내삽되어 실린더(10) 일측의 열을 타측으로 전달하여 실린더(10) 전체의 온도를 균일하게 유지하도록 하는 히트파이프(30);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 적외선 및 히트파이프를 이용한 회전 열교환기에 관한 것이다.The present invention forms a hollow cylindrical shape and the cylinder 10 is formed with a plurality of jackets 11 grooved in the circumferential direction; A heater (20) installed inside the cylinder (10) and coaxial with the cylinder (10) and having a plurality of infrared lamps (22) formed in a circumferential direction on the outside at predetermined intervals; Infrared and characterized in that it comprises a; heat pipe 30 is inserted into the jacket 11 to transfer the heat of one side of the cylinder 10 to the other side to maintain the temperature of the entire cylinder 10 uniformly; It relates to a rotary heat exchanger using a heat pipe.
이에따라 회전 열교환기의 표면온도가 균일하게 유지되어 균일한 가열과 균일한 두께를 얻을 수 있어 제품의 품질이 높아지게된다는 효과가 있다.Accordingly, the surface temperature of the rotary heat exchanger is maintained uniformly, so that uniform heating and uniform thickness can be obtained, thereby improving product quality.
Description
본 고안은 적외선 및 히트파이프(30)를 이용한 회전 열교환기에 관한 것으로 보다 상세하게는 실린더(10)의 내부에 다수개의 적외선 램프를 구비하여 램프에서 나오는 적외선으로 실린더(10)를 가열하게 되며 상기 실린더(10)의 원주방향으로형성된 다수개의 자켓(11)에 히트파이프(30)를 내삽하여 실린더(10)표면의 온도를 균일하게 유지하도록 한 적외선 및 히트파이프를 이용한 회전 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a rotary heat exchanger using an infrared ray and a heat pipe (30), more specifically, a plurality of infrared lamps are provided inside the cylinder (10) to heat the cylinder (10) by infrared rays emitted from the lamp. The invention relates to a rotary heat exchanger using infrared and heat pipes in which the heat pipes 30 are inserted into a plurality of jackets 11 formed in the circumferential direction to maintain the temperature of the surface of the cylinder 10 uniformly.
회전형 열교횐기는 마그네틱 테이프, 비닐, 장판, 동판, 알루미늄박, 나이론 등의 제작가공의 열처리 공장에서 사용되고 있다. 이러한 열처리 과정을 위한 가열방법은 롤러 내부 히터의 삽입 식, 오일 순환 식, 유도 가열 식 등 있다. 내부 히터 삽입 방법은 높은 온도를 얻기 위해서 히터를 여러 개 삽입해야할 뿐 아니라 실린더 표면의 온도분포를 고려하기 위해서는 내부히터 배치에 상당한 주의를 기울이지 않으면 안 되며 온도 분포를 고르게 하는 데는 한계가 있다. 오일 순환 식은 설비가 복잡하고 에너지 효율이 낮으며 배관에 의한 누수 때문에 설비 주위가 지저분해지는 단점이 있다.Rotary heat exchangers are used in heat treatment plants for manufacturing and processing magnetic tape, vinyl, sheet metal, copper plate, aluminum foil, nylon, and the like. The heating method for the heat treatment process is the insertion of the heater inside the roller, oil circulation, induction heating and the like. The internal heater insertion method requires not only multiple heaters to be inserted to obtain a high temperature, but also a great deal of attention must be paid to the internal heater arrangement in order to consider the temperature distribution of the cylinder surface, and there is a limitation in uniform temperature distribution. Oil circulation type has the disadvantages of complicated equipment, low energy efficiency, and dirty around the equipment due to leakage by pipes.
유도가열식은 로울러 내부에 전기적 가열장치가 들어 있고 가열장치에서 가열된 열이 로울러 외벽에 잘 열이 분산 되도록 10mm이상의 구리통을 사용하여 제작하게된다. 따라서 로울러의 열 분산, 작업성, 중량증가 등의 문제점이 있다.The induction heating type has an electric heating device inside the roller, and the heat heated by the heating device is manufactured using a copper tube of 10 mm or more so that the heat is well distributed on the outer wall of the roller. Therefore, there is a problem such as heat dissipation, workability, weight increase of the roller.
본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 실린더의 가열이 용이하며 표면의 온도가 등온을 유지하게 되는 회전 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The object of the present invention is to provide a rotary heat exchanger that is designed to solve the above problems and to facilitate the heating of the cylinder and to maintain isothermal temperature of the surface.
또한 작업성이 높으며 중량이 가벼운 회전 열교환기를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 하게된다.It is also another object to provide a rotary heat exchanger having high workability and light weight.
도1 : 본 고안의 일실시예에 따른 적외선 및 히트파이프를 이용한 회전 열교환기의 단면도1 is a cross-sectional view of a rotary heat exchanger using infrared and heat pipes according to an embodiment of the present invention.
도2 : 본 고안의 일실시예에 따른 실린더의 구조를 표시한 사시도2 is a perspective view showing the structure of a cylinder according to an embodiment of the present invention
도3 : 본 고안의 일실시예에 따른 가열기의 구조를 표시한 사시도3 is a perspective view showing the structure of a heater according to an embodiment of the present invention
<도면의 주요부에 사용된 기호의 설명><Description of Symbols Used in Main Parts of Drawing>
10 : 실린더 11 : 자켓10 cylinder 11 jacket
12 : 선택표면 20 : 가열기12: optional surface 20: heater
21 : 중앙부 22 : 적외선램프21: center portion 22: infrared lamp
30 : 히트파이프30: heat pipe
본 고안은 상기의 목적을 달성하기위해 안출된 것으로 내부가 빈 원통형상을 이루게되며 원주방향으로 홈이 파진 다수개의 자켓(11)이 형성되어 있는 실린더(10)와; 상기 실린더(10)의 내부에 설치되며 상기 실린더(10)와 동축을 이루게되고, 외측에 원주방향으로 길게 형성된 다수개의 적외선램프(22)가 소정간격을 이루며 설치되는 가열기(20)와; 상기 자켓(11)에 내삽되어 실린더(10) 일측의 열을 타측으로 전달하여 실린더(10) 전체의 온도를 균일하게 유지하도록 하는 히트파이프(30);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 적외선 및 히트파이프를 이용한 회전 열교환기를 기술적 요지로 한다.The present invention is made to achieve the above object is to form a hollow cylindrical shape inside and the cylinder 10 is formed with a plurality of jackets 11 grooved in the circumferential direction; A heater (20) installed inside the cylinder (10) and coaxial with the cylinder (10) and having a plurality of infrared lamps (22) formed in a circumferential direction on the outside at predetermined intervals; Infrared and characterized in that it comprises a; heat pipe 30 is inserted into the jacket 11 to transfer the heat of one side of the cylinder 10 to the other side to maintain the temperature of the entire cylinder 10 uniformly; A rotary heat exchanger using a heat pipe is a technical gist.
바람직하게는 상기 실린더(10)는 내주면에 요철을 형성한 후 산처리를 하여 다공성의 표면을 이루도록 하여 적외선의 흡수가 용이하도록 한 적외선 선택성표면(12)이 형성되는 것을 특징으로 하게 된다.Preferably, the cylinder 10 is characterized in that the infrared selective surface 12 is formed to facilitate the absorption of infrared rays by forming an uneven surface on the inner circumferential surface and acid treatment to form a porous surface.
또한 바람직하게는 상기 히트파이프(30)는, 슬랩윅을 채용한 것을 특징으로 하게 된다.Also preferably, the heat pipe 30 is characterized in that the slab wick is employed.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 고안의 일실시예에 따른 적외선 및 히트파이프를 이용한 회전 열교환기를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a rotary heat exchanger using infrared and heat pipes according to an embodiment of the present invention.
본 고안의 회전 열교환기는 크게 실린더(10)와 가열기(20)와 히트파이프(30)로 구성된다.The rotary heat exchanger of the present invention is largely composed of a cylinder 10, a heater 20, and a heat pipe 30.
먼저 실린더(10)에 대해 설명하기로 한다. 상기 실린더(10)는 내부가 비어있는 원통형상을 이루게 된다. 상기 실린더(10)는 소정의 두께를 이루게 되며 다수개의 자켓(11)이 형성된다. 상기 자켓(11)은 상기 실린더(10)의 원주방향을 따라 형성되는 홈 또는 관통공으로 후술하게될 히트파이프(30)가 삽입되도록 구성된다.First, the cylinder 10 will be described. The cylinder 10 has a hollow cylindrical shape. The cylinder 10 has a predetermined thickness and a plurality of jackets 11 are formed. The jacket 11 is configured such that a heat pipe 30 to be described later is inserted into a groove or a through hole formed along the circumferential direction of the cylinder 10.
상기 실린더(10)의 내주면은 적외선을 용이하게 흡수할 수 있도록 적외선 선택성 표면을 형성하게 된다. 상기 적외선 선택성 표면은 내주면에 요철을 형성한 후 염산등의 산을 투입하여 표면을 부식시켜 녹이 형성되도록 한다. 이는 표면을 다공성화하여 적외선을 용이하게 흡수할 수 있도록 하기 위함이다.본 고안의 일실시예에서는 상기 실린더(10)의 내주면의 표면을 높이 1mm 피치 1mm정도가 되도록 황삭가공한 후 산처리하여 붉은 녹이 형성되도록 하여 적외선의 열을 보다 많이 흡수할 수 있도록 구성하고 있다. 여기서 상기 실린더(10) 내주면의 표면을 상기와 같이 황삭가공하는 것으로 한정하는 것은 아니다. 다양한 표면처리 및 무기질 코팅을 사용하여 최대한 적외선의 흡수를 높일 수 있도록 구성하는 것도 무방하다.The inner circumferential surface of the cylinder 10 forms an infrared selective surface to easily absorb infrared light. The infrared selective surface forms an unevenness on the inner circumferential surface and then adds acid such as hydrochloric acid to corrode the surface to form rust. This is to make the surface porous and easily absorb infrared rays. In one embodiment of the present invention, the surface of the inner circumferential surface of the cylinder 10 is roughened to have a height of 1 mm and a pitch of about 1 mm. The rust is formed to absorb more of the infrared heat. Here, the surface of the inner peripheral surface of the cylinder 10 is not limited to roughing as described above. Various surface treatments and inorganic coatings can be configured to increase absorption of infrared rays as much as possible.
다음으로 가열기(20)에 대해 설명하기로 한다. 상기 가열기(20)는 상기 실린더(10)의 내부에 삽입됨 상기 실린더(10)와 동축을 이루게 된다. 상기 가열기(20)는 원통형상의 중심부 외측에 상기 실린더(10)의 원주방향을 따라 길게 형성되는 적외선 램프를 소정간격을 이루도록 하여 다수개를 결합하게 된다. 상기 가열기(20)는 전원이 공급되면 상기 적외선 램프에서 적외선이 방출되어 상기 가열기(20)를 외부에서 감싸게 되는 실린더(10)의 내주면을 가열하게 된다. 상기와 같이 적외선을 방출하여 가열하는 것은 복사에 의해 가열이 이루어지므로 대류에 의해 가열되는 것에 비해 열손실이 거의 없어 가열효과가 극대화되기 때문이다.Next, the heater 20 will be described. The heater 20 is coaxial with the cylinder 10 which is inserted into the cylinder 10. The heater 20 is coupled to a plurality of infrared lamps to form a predetermined interval in the circumferential direction of the cylinder 10 outside the central portion of the cylindrical shape. When the heater 20 is supplied with power, infrared rays are emitted from the infrared lamp to heat the inner circumferential surface of the cylinder 10 that surrounds the heater 20 from the outside. The heating by emitting infrared rays as described above is because the heating is made by radiation, so that the heating effect is maximized because there is almost no heat loss compared to heating by convection.
본 고안에서는 파장이 0.8～1.5μm인 적외선을 방사하는 근적외선 램프를 사용하게 된다. 이는 근적외선이 원적외선에 비해 짧고 진동수가 크기 때문 열 침투력이 높아 가열시스템에 적용하면 가열효과가 극대화가 될 수 있기때문이다. 그러나 상기와 같이 근적외선으로 한정하는 것은 아니다. 원적외선을 사용하여 가열하는 것도 무방하다.In the present invention, a near-infrared lamp emitting infrared rays having a wavelength of 0.8 to 1.5 μm is used. This is because the near-infrared ray is shorter than the far-infrared ray and the frequency is high, so the heat penetrating power is high and the heating effect can be maximized when applied to the heating system. However, it is not limited to near infrared rays as mentioned above. It is also possible to heat using far infrared rays.
상기 근적외선은 상기 실린더(10)의 내주면 표면에 형성된 적외선 선택성 표면에의해 보다 용이하게 흡수되어 실린더(10)를 가열하게된다.The near infrared ray is more easily absorbed by the infrared selective surface formed on the inner circumferential surface of the cylinder 10 to heat the cylinder 10.
다음으로 히트파이프(30)에 대해 설명하기로 한다. 상기 히트파이프(30)는 상기 실린더(10)에 형성된 자켓(11)에 내삽되어 상기 실린더(10)의 일측의 열을 타측으로 전달하여 실린더(10) 표면이 등온표면을 이룰 수 있도록 하게된다. 본 고안의 일실시예에서는 상기 실린더(10)의 자켓(11)으로 원주방향으로 형성된 홈으로 구성된다. 상기 홈은 실린더(10)의 양측 말단에서 중앙측으로 형성되되 중앙보다 소정거리 깊게 한다. 이에따라 일측말단에서 삽입된 히트파이프(30)는 중앙부(21)에서 인접한 타측말단에서 삽입된 히트파이프(30)와 오버랩되어 열을 균일하게 이동시킬수 있도록 구성된다.Next, the heat pipe 30 will be described. The heat pipe 30 is inserted into the jacket 11 formed in the cylinder 10 to transfer heat from one side of the cylinder 10 to the other side so that the surface of the cylinder 10 may form an isothermal surface. In one embodiment of the present invention is composed of a groove formed in the circumferential direction with the jacket 11 of the cylinder (10). The groove is formed at both ends of the cylinder 10 toward the center, but deeper than the center by a predetermined distance. Accordingly, the heat pipe 30 inserted at one end is overlapped with the heat pipe 30 inserted at the other end adjacent to the central portion 21 so as to uniformly move the heat.
그러나 본 고안에서 상기와 같이 자켓(11)에 일자형상이 히프파이프를 투입하여 사용하는 것으로 한정하는 것은 아니다. 상기 실린더(10)를 관통하는 관통공으로 자켓(11)으로 구성하고 인접한 두개의 관통공에 폐곡선을 이루는 히트파이프(30)를 결합하여 열을 전달하는 것도 무방하다.However, the present invention is not limited to using a straight pipe in the shape of a straight pipe 11 as described above. The through-hole penetrating the cylinder 10 may be configured as a jacket 11, and heat may be transferred by combining a heat pipe 30 forming a closed curve to two adjacent through-holes.
본 고안의 회전 열교환기는 회전을 하게되고 이에따라 상기 히트파이프(30)가 경사를 이룰 경우 작동이 안될 우려가 있으므로 내부의 증기통로에 슬랩윅(slab wick)을 설치하게 된다. 상기 슬랩윅은 상기 히트파이프(30)가 역경사를 이룰 경우에도 작동유체가 이동하도록 하여 작동이 되도록 하게된다. 본 고안의 일실시예에서는 상기 슬랩윅은 100내지 200 메쉬의 구리망으로 제작된다. 상기와 같은 히트파이프(30)의 구조는 당업자에게는 주지관용의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.The rotary heat exchanger of the present invention rotates and accordingly, there is a risk that the heat pipe 30 may not operate when the heat pipe 30 is inclined, so that a slab wick is installed in the steam passage. The slap wick allows the working fluid to move even when the heat pipe 30 achieves a reverse slope. In one embodiment of the present invention the slab wick is made of copper mesh of 100 to 200 mesh. Since the structure of the heat pipe 30 as described above is well known to those skilled in the art, detailed description thereof will be omitted.
본 고안의 히트파이프(30)는 구리관으로 이루어지며 상기 실린더(10)와 히트파이프(30)사이의 접촉저항이 너무 커서 롤러의 표면온도를 동일하게 하는데 어려움이 있다. 따라서 히트파이프(30)는 원주방향으로 적당한 탄성을 가져야 하며 삽입할 경우 억지 끼움으로 장착되어야한다.The heat pipe 30 of the present invention is made of a copper pipe, and the contact resistance between the cylinder 10 and the heat pipe 30 is too large, making it difficult to equalize the surface temperature of the roller. Therefore, the heat pipe 30 should have a moderate elasticity in the circumferential direction and should be mounted with interference fit when inserted.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 고안의 일실시예에 따른 적외선 및 히트파이프(30)를 이용한 회전 열교환기의 작용과 효과에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the operation and effect of the rotary heat exchanger using infrared and heat pipes 30 according to an embodiment of the present invention.
상기 가열기(20)에 전원이 공급되면 상기 가열기(20)의 외주면에 부설된 근적외선 램프가 근적외선을 방출하게 된다. 상기 방출된 근적외선은 복사에 의해 상기 실린더(10)의 내주면에 전달되어 상기 실린더(10)를 가열하게 된다. 이때 근적외선 램프에 가까운측이 보다 많이 가열되어 온도가 높게된다. 이때 상기 실린더(10)의 자켓(11)에 삽입되어 있는 히트파이프(30)가 상기 열을 흡수하여 작동유체를 증발시키게 되고 상기 증발된 작동유체는 타측으로 이동하여 잠열을 전달하고 응축되어 귀환하게된다. 이에따라 상기 실린더(10)의 표면은 등온을 이루게 된다.When power is supplied to the heater 20, the near infrared lamp placed on the outer circumferential surface of the heater 20 emits near infrared rays. The emitted near infrared rays are transmitted to the inner circumferential surface of the cylinder 10 by radiation to heat the cylinder 10. At this time, the side closer to the near infrared lamp is heated more and the temperature becomes higher. At this time, the heat pipe 30 inserted into the jacket 11 of the cylinder 10 absorbs the heat to evaporate the working fluid, and the evaporated working fluid is transferred to the other side to transfer latent heat and condense to return. do. Accordingly, the surface of the cylinder 10 is isothermal.
상기와 같이 가열된 회전 열교환기를 회전시키고 마그네틱 테이프, 비닐, 장판, 동판, 알루미늄박, 나이론등을 통과시켜 제품을 가열하여 열처리하게 된다.The rotary heat exchanger heated as described above is rotated and passed through magnetic tape, vinyl, sheet, copper plate, aluminum foil, nylon and the like to heat and heat the product.
상술한 바와 같이 본 고안의 적외선 및 히트파이프를 이용한 회전 열교환기에 의하면 실린더(10)의 표면 온도가 균일한 등온표면을 이룰 수 있어 제품을 균일하게 가열할 수 있으며 균일한 두께를 이루도록 하여 높은 품질의 제품을 얻을 수 있다는 효과가 있다. 또한 실린더(10)의 가열이 용이하며 신속하다는 효과가 있다.As described above, according to the rotary heat exchanger using the infrared ray and the heat pipe of the present invention, the surface temperature of the cylinder 10 can achieve a uniform isothermal surface, thereby allowing the product to be heated evenly and achieving a uniform thickness. The effect is to get a product. In addition, there is an effect that the heating of the cylinder 10 is easy and rapid.
또한 구조가 간단하여 제작이 용이하며 중량이 가볍다는 효과도 있다.In addition, the structure is simple, easy to manufacture and has the effect of light weight.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| REGI | Registration of establishment | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |