KR200368926Y1

KR200368926Y1 - 진공전도 가온식 난방용 라디에이터

Info

Publication number: KR200368926Y1
Application number: KR20-2004-0026561U
Authority: KR
Inventors: 장치국
Original assignee: 주식회사 네오이앤티
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2004-12-03

Abstract

본 고안은 진공전도 가온식 난방용 라디에이터의 난방수유통관의 구조를 개선한 것으로서, 난방수유통관(90)에 다수개의 진공전도 가온 파이프구조물(70)의 증발부쪽 단부(71)가 연결 설치되어 이루어진 라디에이터유닛(110) 두개가 한 쌍으로 병렬 배치되고, 상기 두개의 라디에이터유닛(110)의 난방수유통관(90)의 입수측과 출수측이 각각 주름관(120)을 통해 입수구(130)와 출수구(140)에 연결 설치되며, 상기 난방수유통관(90)은 난방수가 그 내부를 통해 흐르는 내관(90a)과 이 내관(90a)을 진공의 공간을 격해 에워싸는 외관(90b)으로 구성되어 그 외관(90b)에 상기 진공전도 가온 파이프구조물(70)의 증발부쪽 단부(71)가 연결 설치된 것에 있어서, 상기 난방수유통관(90)의 내관(90a)과 외관(90b) 사이에 위크(WICK)(300)가 설치되는 것을 특징으로 하여 구성되어 어떠한 설치조건 하에서도 열전달 효과를 최대화 할 수 있도록 고안된 진공전도 가온식 난방용 라디에이터에 관한 것으로서, 작동유체를 고르게 분포시켜 어떠한 설치조건 하에서도 증발된 작동유체가 다수개의 진공전도 가온 파이프구조물 모두에 고르게 이동되므로 극대화된 난방효율을 달성하는 유용한 효과를 제공한다.

Description

진공전도 가온식 난방용 라디에이터{CONDUCTING UNDER VACUUM AND HEATING TYPE RADIATOR FOR HEATING}

본 고안은 진공전도 가온식 난방용 라디에이터의 개선에 관한 것으로, 난방수유통관의 구조를 개선하여 어떠한 설치조건 하에서도 열전달 효과를 최대화 할 수 있도록 고안된 진공전도 가온식 난방용 라디에이터에 관한 것이다.

공지된 바와 같이 압력이 낮을수록 물질의 비등점은 낮아지며, 예로써 물은 18.77mmHg의 기압 하에서 21℃에 증발하기 시작한다. 따라서 일정 길이 및 직경의 파이프구조물 내부를 진공화하고 그 진공화된 파이프내부에 수열 및 방열에 의해 액체 및 기체간의 상변화를 일으킬 수 있는 작동유체를 적당량 수용한 상태에서, 상기 파이프의 일측을 가열시키면 파이프 내부에 수용되어 있는 작동유체가 액체 및 기체간의 상변화를 연속적으로 일으켜 파이프 내부를 순환하면서 파이프 일측으로부터 타측으로 신속하게 열을 전달하게 되며, 이때의 열전달 성능은 은이나 구리와 같은 양질의 열전도체 자체를 통한 열전달보다 수백배 내지 수십만배 이상의 성능을 나타내게 된다.

상기와 같은 열전달 성능을 실현시키도록 구성된 진공전도 가온 파이프구조물은, 내부의 진공화된 밀폐공간에서 순환하는 작동유체가 액체-기체간의 상변화를 연속적으로 수행할 때 동반하는 잠열을 이용하여 열을 이동시키므로, 단일상의 열전달매체를 이용하는 통상적인 열전달 기기에 비해 매우 큰 열전달 성능을 발휘하는 열전달요소의 일종으로서, 그 탁월하고 특징적인 열전달성능으로 인하여 전자,정밀기계, 항공, 우주, 냉난방 등 열전달이 적용될 수 있는 산업분야 전반에 걸쳐 광범위한 응용가능성을 가지고 있다.

본 고안의 고안자는 상기와 같은 진공전도 가온 파이프구조물의 특성을 이용하는 난방기구를 실용신안등록 제281026호 및 제343594호에서 소개한 바 있다.

상기의 선등록고안 가운데 후자는 전자의 문제점을 개량한 것으로서, 도 1 및 도 2를 이용하여 구성을 살펴보면, 난방수유통관(90)에 다수개의 진공전도 가온 파이프구조물(70)의 증발부쪽 단부(71)가 연결 설치되어 이루어진 라디에이터유닛(110) 두개가 한 쌍으로 병렬 배치되고, 상기 두개의 라디에이터유닛(110)의 난방수유통관(90)의 입수측과 출수측이 각각 주름관(120)을 통해 입수구(130)와 출수구(140)에 연결 설치되며, 상기 난방수유통관(90)은 난방수가 그 내부를 통해 흐르는 내관(90a)과 이 내관(90a)을 진공의 공간을 격해 에워싸는 외관(90b)으로 구성되어 그 외관(90b)에 상기 진공전도 가온 파이프구조물(70)의 증발부쪽 단부(71)가 연결 설치되는 것을 특징으로 하여 구성되어 있다.

상기와 같은 선등록고안의 난방기구에 의하면, 가동이 중단된 상태에서는 난방수유통관(90)의 내관(90a)과 외관(90b)사이에 작동유체가 머무르게 되는데, 상기 난방수유통관(90)이 완전한 수평을 이루도록 설치되지 않은 경우에는 중력에 의하여 작동유체가 난방수유통관(90)의 한쪽으로 편중되어 분포될 수 있다.

그러나, 난방수유통관(90)의 내관(90a)의 모든 표면에서 난방수가 가지고 있던 열에너지를 발산할 수 있음에도 불구하고, 상기와 같이 작동유체(30)가 편중된 경우에는 작동유체가 분포하는 부분에서만 열전달이 이루어지고, 그 외의 부분에서는 열전달이 원활하게 이루어지지 못할 뿐만 아니라, 열전달이 이루어지는 부분에서도 한꺼번에 모든 작동유체(30)가 열에너지를 받아 증발하는 것이 아니라, 난방수유통관(90)의 내관(90a)에 접촉된 작동유체(30)만이 우선적으로 열에너지를 받을 수 있게 되므로, 모든 작동유체들(30) 열에너지를 받기까지 다소의 시간차가 발생할 수밖에 없어 난방기기의 효율이 감소된다는 문제점이 있었다.

또한, 이렇게 작동유체가 편중되어 분포하면, 난방수를 공급할 경우 작동유체가 편중된 부분에서만 작동유체의 증발이 시작되고, 열에너지를 가진 증기는 증발이 시작되는 부위의 직상방에 연결 설치된 진공전도 가온 파이프구조물(70)로 우선적으로 이동을 시작하게 되므로 열전달 및 방열이 라디에이터유닛(110) 전체에서 고르게 진행되지 못한다는 문제점이 있었다.

물론 난방수의 공급이 지속됨에 따라 최종적으로는 작동유체 의 증발량이 많아지게 되면 그 증기압에 의하여 다른 부분으로도 열전달이 이루어질 수 있지만, 이러한 상황에 이르기까지는 상당한 시간이 필요하며, 따라서, 열전달 및 방열 효과가 현저하게 감소하게 되는 것이다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 난방수유통관의 내관과 외관 사이의 공간에 위크(WICK)를 구비하여 각도나 방향 등의 설치조건에 큰 영향을 받지 않고 우수한 열전달 성능을 발휘할 수 있는 진공전도 가온식 난방용 라디에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 고안이 관련된 진공전도 가온 파이프구조물의 기본구성 및 작동개념도

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 구성을 나타내는 사시도

도 3은 본 고안의 요부발췌 확대도

도 4는 종래의 진공전도 가온식 난방용 라디에이터의 요부발췌 단면도

도 5는 본 고안의 요부발췌 단면도

<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 진공전도 가온 파이프구조물 몸체 30 : 작동유체

40 : 증발부 50 : 단열부 60 : 응축부

70 : 진공전도 가온 파이프구조물 71 : 증발부쪽 단부

72 : 방열핀 90 : 난방수 유통관

90a : 내관 90b : 외관

120 : 주름관 130 : 입수구

140 : 출수구 300 : 위크(WICK)

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일실시예에 따른 진공전도 가온식 난방용 라디에이터는, 난방수유통관(90)에 다수개의 진공전도 가온 파이프구조물(70)의 증발부쪽 단부(71)가 연결 설치되어 이루어진 라디에이터유닛(110) 두개가 한 쌍으로 병렬 배치되고, 상기 두개의 라디에이터유닛(110)의 난방수유통관(90)의 입수측과 출수측이 각각 주름관(120)을 통해 입수구(130)와 출수구(140)에 연결 설치되며, 상기 난방수유통관(90)은 난방수가 그 내부를 통해 흐르는 내관(90a)과 이 내관(90a)을 진공의 공간을 격해 에워싸는 외관(90b)으로 구성되어 그 외관(90b)에 상기 진공전도 가온 파이프구조물(70)의 증발부쪽 단부(71)가 연결 설치된 것에 있어서, 상기 난방수유통관(90)의 내관(90a)과 외관(90b) 사이에 위크(WICK)(300)가 설치되는 것을 특징으로 하여 구성된다.

상기 위크(300)는 다공성 구조물로 이루어지는 것이 바람직하며, 이때 다공성 구조물의 망눈 사이에 액체상태의 작동유체가 포집될 수 있어야 하므로 그 규격은 80 MESH(1 inch²당 6400개의 망눈이 형성된 규격) 이상이 되는 것이 바람직하고, 기기의 수명을 증가시키기 위하여 내식성이 높은 스테인리스 또는 구리합금으로 된 다공성 구조물을 사용하는 것이 바람직하다.

이하에서는, 상기와 같이 구성된 본 고안의 작용효과를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

본 고안에서 열전도 및 방열 위하여 사용되는 진공전도 가온 파이프구조물의 구성 및 작동원리는 본 고안자에 의한 등록실용신안 제281026호 및 제343594호 등에 자세하게 설명된 바와 같이, 양단이 폐쇄된 금속재의 파이프로 이루어지고, 그 내부공간을 진공화시킨 파이프구조물 몸체(10)와, 상기 파이프구조물 몸체의 내부공간에 적정비율로 수용시킨 작동유체(30)를 포함하는 구성으로 되어 있으며, 이와 같이 구성된 파이프구조물의 증발부(40)에 열이 가해지면 그 열은 열전도에 의해 파이프구조물 몸체를 통해 내부의 작동유체(30)로 전달된다. 평형상태에 있던 작동유체(30)는 열을 받아 액체-기체 경계면에서 증발이 일어나면서 증발부(40)내의 밀도와 압력이 증가하여 압력구배가 유발되며, 이에 의하여 증기는 단열부(50)를 거쳐 응축부쪽(60)으로 이동하게 된다. 상기 응축부(60)의 외부에는 예컨대 실내공기와 같은 냉각원(HEAT SINK)이 존재하는데, 증발부(40)에서 이동된 증기의 온도가 응축부(60)에서의 액체 및 벽부온도보다 높은 상태에 있으므로 증기는 열을 방출한 후 액체상태로 응축된다. 응축된 액체는 상기 파이프구조물 몸체(70)의 내주면에 위크(WICK)가 설치된 경우 이 위크의 모세관작용에 의해, 그리고 위크가 없는 경우에는 파이프구조물 몸체(10)의 내주면을 따라 증발부(40)로 귀환되고, 귀환된 액체는 다시 위의 과정을 반복하여 작동유체의 연속적인 상변환 순환 및 이로 인한 고효율의 열전달이 이루어지게 되는 것이다.

상기와 같은 원리에 의하여 보일러 가동시 상기 난방수유통관(90)의 내관(90a)에 난방수가 유통되면, 그 내관(90a)과 외관(90b)사이에 존재하고 있던 작동유체(30)에 열에너지가 공급되어 작동유체(30)의 증발이 시작되고, 증발된 작동유체(30)는 상방향으로 이동하면서 신속하게 열을 전달하여 다수개의 진공전도 가온 파이프구조물(70)들을 가열시키고, 상기 진공전도 가온 파이프구조물(70)의 외주면에 형성된 방열핀(72)을 통해 열을 방출하여 난방효과를 달성할 수 있게 된다.

또한, 난방수의 공급이 중단되면 라디에이터가 서서히 냉각되어 액화된 작동유체가 난방수유통관(90)의 내관(90a)과 외관(90b)사이로 복귀하고, 이러한 작동유체는 위크(300)의 표면장력에 의하여 위크(300)의 망눈 사이에 포집되므로 난방수유통관(90)이 완전한 수평을 이루지 못한 경우에도 작동유체가 일측으로 편중되게 분포하지 않고 난방수유통관(90) 전체에 고르게 분포하게 된다.

따라서, 난방수의 공급이 재개될 경우 난방수유통관(90)의 내관(90a)의 모든 표면에서 난방수의 열이 작동유체(30)로 전달되며, 열을 받아 증발된 작동유체(30)들은 다수개의 진공전도 가온 파이프구조물(70) 모두에 동시다발적으로 이동하게 되어 열전달 및 방열작용을 수행하므로 난방효율이 높아지게 된다.

본 고안에 따른 진공전도 가온식 난방용 라디에이터는, 작동유체를 고르게 분포시켜 어떠한 설치조건 하에서도 증발된 작동유체가 다수개의 진공전도 가온 파이프구조물 모두에 고르게 이동되므로, 난방수 공급후 최단시간 내에 모든 방열핀들의 온도가 일정수준 이상으로 상승하여 방열기능을 수행하게 되어 극대화된 난방효율을 달성하는 유용한 효과를 제공한다.

Claims

난방수유통관(90)에 다수개의 진공전도 가온 파이프구조물(70)의 증발부쪽 단부(71)가 연결 설치되어 이루어진 라디에이터유닛(110) 두개가 한 쌍으로 병렬 배치되고, 상기 두개의 라디에이터유닛(110)의 난방수유통관(90)의 입수측과 출수측이 각각 주름관(120)을 통해 입수구(130)와 출수구(140)에 연결 설치되며, 상기 난방수유통관(90)은 난방수가 그 내부를 통해 흐르는 내관(90a)과 이 내관(90a)을 진공의 공간을 격해 에워싸는 외관(90b)으로 구성되어 그 외관(90b)에 상기 진공전도 가온 파이프구조물(70)의 증발부쪽 단부(71)가 연결 설치된 것에 있어서, 상기 난방수유통관(90)의 내관(90a)과 외관(90b) 사이에 위크(WICK)(300)가 설치되는 것을 특징으로 하는 진공전도 가온식 난방용 라디에이터.