KR20050068739A - Aero fin adiabatic system using fan - Google Patents

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Abstract

본 발명은 팬을 이용한 에어로 핀 단열시스템에 관한 것으로서, 열매체가 흐르는 열원공급파이프(10); 열원공급파이프(10)와 유기적으로 연결되는 히트파이프그룹(20); 히트파이프그룹(20)으로 공기를 강제로 흐르게 하는 팬(30);을 포함하며, 히트파이프그룹(20)은, 열원공급파이프(10)의 외부를 밀봉되게 감싸며 작동유체가 수용된 하부파이프(21)와, 하부파이프(21)에 연통되게 결합되는 복수개의 파이프 몸체(22)와, 파이프 몸체(22)의 상부에 연통되게 결합되는 상부파이프(23)와, 파이프 몸체(22) 내부에 설치되는 것으로서 관형상의 금속망(24)과, 금속망(24)에 감싸여져 작동유체를 흡수하는 다공성의 화이버(25)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an aero fin insulation system using a fan, the heat source supply pipe 10 through which the heat medium flows; A heat pipe group 20 organically connected to the heat source supply pipe 10; And a fan 30 for forcibly flowing air to the heat pipe group 20, wherein the heat pipe group 20 encloses the outside of the heat source supply pipe 10 to be sealed and includes a lower pipe 21 containing a working fluid therein. ), A plurality of pipe bodies 22 coupled in communication with the lower pipe 21, an upper pipe 23 coupled in communication with the upper portion of the pipe body 22, and installed inside the pipe body 22. It is characterized in that it comprises a tubular metal mesh 24 and a porous fiber 25 wrapped in the metal mesh 24 to absorb the working fluid.

Description

팬을 이용한 에어로 핀 단열시스템{aero fin adiabatic system using fan}Aero fin adiabatic system using fan

본 발명은 주위의 공기를 데우기 위한 히터에 관한 관한 것으로서, 상세하게는 히트파이프를 이용하여 빠른 난방을 가능하게 하는 팬을 이용한 에어로 핀 단열시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a heater for warming ambient air, and more particularly, to an aero fin insulation system using a fan that enables rapid heating using a heat pipe.

사무실이나 작업장에서 주위를 난방하기 위하여 다양한 종류의 히터가 사용되고 있다. 이러한 히터의 일 예로서, 열매체를 가열한 후 그 열매체가 방열핀이 형성된 튜브 내부에서 자연 대류함으로써 방열핀을 가열시키고, 따라서 방열핀과 접촉된 공기를 데움으로써 난방하게 하는 라디에이터 사팁의 히터가 소개되고 있다. Various types of heaters are used to heat the environment in an office or a workplace. As an example of such a heater, a heater of a radiator tip is introduced that heats a heat radiating fin by heating the heat medium and then heats the heat radiating fin naturally by convection inside the tube where the heat radiating fin is formed, and thus heats the air contacted with the heat radiating fin.

그러나, 이러한 히터는, 가열된 열매체는 튜브 내부에서 온도에 따른 밀도차이에 의한 자연 대류에 의하여 이동되므로 방열핀을 가열시키기까지 많은 시간이 소요되었고, 따라서 빠른 난방을 하는데 적절하지 않았다.However, such a heater, since the heated heating medium is moved by the natural convection due to the density difference with the temperature inside the tube, it takes a lot of time to heat the heat radiation fins, and thus was not suitable for rapid heating.

더욱이, 방열핀에 의하여 데워지는 주위 공기 역시, 온도에 따른 밀도차이에 의한 자연대류에 의하여 주위 공간을 난방하게 되므로, 특정공간을 난방하는데 더더욱 많은 시간이 소요되었고, 이는 연료비의 상승 요인으로 작용하였다. In addition, since the ambient air warmed by the heat radiation fins also heats the surrounding space by natural convection due to the density difference according to the temperature, it took more time to heat the specific space, which acted as an increase in fuel cost.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 빠른 시간내에 주위 공간을 난방할 수 있으며 연료비를 절감할 수 있는 팬을 이용한 에어로 핀 단열시스템를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an aero fin insulation system using a fan that can heat the surrounding space within a short time and can reduce fuel costs.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 팬을 이용한 에어로 핀 단열시스템는, In order to achieve the above object, the aero fin insulation system using a fan according to the present invention,

열매체가 흐르는 열원공급파이프(10); 상기 열원공급파이프(10)와 유기적으로 연결되는 히트파이프그룹(20); 상기 히트파이프그룹(20)으로 공기를 강제로 흐르게 하는 팬(30);을 포함하며, A heat source supply pipe 10 through which the heat medium flows; A heat pipe group 20 organically connected to the heat source supply pipe 10; And a fan (30) forcing air to flow into the heat pipe group (20).

상기 히트파이프그룹(20)은, 상기 열원공급파이프(10)의 외부를 밀봉되게 감싸며 작동유체가 수용된 하부파이프(21)와, 상기 하부파이프(21)에 연통되게 결합되는 복수개의 파이프 몸체(22)와, 상기 파이프 몸체(22)의 상부에 연통되게 결합되는 상부파이프(23)와, 상기 파이프 몸체(22) 내부에 설치되는 것으로서 관형상의 금속망(24)과, 상기 금속망(24)에 감싸여져 작동유체를 흡수하는 다공성의 화이버(25)를 포함하는 것을 특징으로 한다. The heat pipe group 20 seals the outside of the heat source supply pipe 10 and seals the lower pipe 21 in which a working fluid is received, and a plurality of pipe bodies 22 connected in communication with the lower pipe 21. ), An upper pipe 23 coupled to the upper portion of the pipe body 22, a tubular metal mesh 24 installed inside the pipe body 22, and the metal mesh 24. It is characterized in that it comprises a porous fiber 25 is wrapped in to absorb the working fluid.

본 발명에 있어서, 상기 히트파이프그룹(20)의 주위에는 그 히트파이프그룹(20)으로부터 방사되는 적외선을 반사시키기 위한 반사부(40)가 설치된다. In the present invention, around the heat pipe group 20 is provided with a reflector 40 for reflecting the infrared radiation emitted from the heat pipe group 20.

본 발명에 있어서, 상기 열원공급파이프(10) 외주면은 금속망(14)이 감싸여지고, 그 금속망(14)은 작동유체를 흡수하는 다공성의 화이버(15)로 감싸여진다. In the present invention, the outer circumferential surface of the heat source supply pipe 10 is wrapped with a metal net 14, the metal net 14 is wrapped with a porous fiber 15 to absorb the working fluid.

이하, 본 발명에 따른 히트파이프를 이용한 난방시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a heating system using a heat pipe according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 팬을 이용한 에어로 핀 단열시스템를 정면에서 본 단면도이고, 도 2는 도 1의 팬을 이용한 에어로 핀 단열시스템를 측면에서 본 단면도이며, 도 3은 3패스 방식을 이용한 히트파이프 그룹의 일예를 도시한 도면이다. 1 is a cross-sectional view of an aero fin insulation system using a fan according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of an aero fin insulation system using a fan of FIG. 1, and FIG. 3 is a heat pipe group using a three-pass method. Figure 1 shows an example.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 팬을 이용한 에어로 핀 단열시스템은, 크게 열매체가 흐르는 열원공급파이프(10)와, 열원공급파이프(10)와 유기적으로 연결되는 히트파이프그룹(20)과, 히트파이프그룹(20)으로 공기를 강제로 흐르게 하는 팬(30)과, 히트파이프그룹(20)의 주위를 감싸도록 설치되어 그 히트파이프그룹(20)으로부터 방사되는 적외선을 반사시키기 위한 반사부(40)를 포함한다. 이들 구성들은 히터를 이루는 몸체에 설치된다. As shown, the aero fin insulation system using the fan according to the present invention, the heat source supply pipe 10 through which the heat medium largely flows, the heat pipe group 20 is organically connected to the heat source supply pipe 10, and the heat A fan 30 for forcibly flowing air to the pipe group 20, and a reflector 40 installed to surround the heat pipe group 20 to reflect infrared rays emitted from the heat pipe group 20. ). These components are installed in the body forming the heater.

열원공급파이프(10)는, 전기나 연소되는 가스에 의하여 가열된 열매체가 흐른다. 이러한 열원공급파이프(10)의 외주에는 금속망(14)이 싸여지고, 그 금속망(14)은 작동유체를 흡수하는 다공성의 화이버(15)로 감싸여진다. In the heat source supply pipe 10, a heat medium heated by electricity or a gas to be burned flows. A metal mesh 14 is wrapped around the outer circumference of the heat source supply pipe 10, and the metal mesh 14 is wrapped in a porous fiber 15 that absorbs the working fluid.

히트파이프그룹(20)은, 열원공급파이프(10)의 외부를 밀봉되게 감싸며 작동유체가 수용된 하부파이프(21)와, 하부파이프(21)에 연통되게 결합되는 복수개의 파이프 몸체(22)와, 파이프 몸체(22)의 상부에 연통되게 결합되는 상부파이프(23)와, 파이프 몸체(22) 내부에 설치되는 것으로서 관형상의 금속망(24)에 감싸여져 작동유체를 흡수하는 다공성의 화이버(25)를 포함한다. 이때, 상부파이프(23)에는 열매체를 주입하거나, 또는 진공을 형성하기 위한 주입구(23a)가 형성되어 있다. The heat pipe group 20 includes a lower pipe 21 sealingly enclosing the outside of the heat source supply pipe 10 and a working fluid therein, a plurality of pipe bodies 22 connected in communication with the lower pipe 21, An upper pipe 23 coupled to the upper portion of the pipe body 22 and a porous fiber 25 installed inside the pipe body 22 and wrapped in a tubular metal mesh 24 to absorb the working fluid. ). At this time, the injection pipe 23a for injecting a heat medium or forming a vacuum is formed in the upper pipe 23.

파이프 몸체(22)의 외주에는 공기와의 접촉면적이 커질 수 있도록 다수개의 방열핀(22a)이 형성된다. 방열핀(22a)은 파이프 몸체(22)에 결합되는 구조일 수도 있고, 또는 두꺼운 파이프를 직접 가공하여 형성할 수도 있다. A plurality of heat dissipation fins 22a are formed on the outer circumference of the pipe body 22 to increase the contact area with air. The heat dissipation fins 22a may have a structure coupled to the pipe body 22, or may be formed by directly processing a thick pipe.

상기한 파이프(21)(22)(23)들은 열전도율이 큰 구리, 스테인리스강, 텅스텐 등의 재질을 사용하고, 본 실시예에서는 구리를 사용한다. 또, 파이프(21)(22)(23)들 내부는 작동유체가 낮은 온도에서 증발할 수 있도록 낮은 압력상태를 형성하여야 하며, 본 실시예에서는 0.048 ~ 0.054kg/㎠ 의 압력상태를 유지한다.The pipes 21, 22, and 23 are made of copper, stainless steel, tungsten, or the like having a high thermal conductivity, and copper is used in the present embodiment. In addition, the inside of the pipes 21, 22, 23 should be formed in a low pressure state so that the working fluid can evaporate at a low temperature, in this embodiment maintains a pressure of 0.048 ~ 0.054kg / ㎠.

이러한 파이프(21)(22)(23)들 내부에 수용된 작동유체는 증류수와, 휘발성 물질로서, 메탄올, 아세톤, 물, 수은등을 사용하고, 본 실시예에서는 증류수를 사용한다. 용기나 작동유체는 사용온도나 적용제품에 따라 적절히 선정된다. The working fluid contained in these pipes 21, 22, 23 is used as distilled water and volatile substances, such as methanol, acetone, water, mercury, etc., and distilled water is used in this embodiment. Containers or working fluids are appropriately selected depending on the operating temperature or the product being applied.

금속망(14)(24)는 마름모골의 다공을 가지며 그 재질은 구리나 스테인레스, 텅스텐등을 사용한다. 본 실시예에서는 동망을 사용하고 있다. The metal meshes 14 and 24 have pores of rhombus bone and the material is copper, stainless steel, tungsten or the like. In this embodiment, the same network is used.

화이버(15)(25)는 작동유체를 흡수하는 모세관력(Capillary Force)을 발생시킬 수 있도록 다공성 구조물로 되어 있다. 이러한 화이버(15)(25)가 작동유체를 흡수함으로써, 본원의 히트파이프그룹이 수평을 이루거나 역방향으로 경사져 있더라도 작동유체의 증발과 응축과정이 가능하고 원할해질 수 있다.The fibers 15 and 25 are made of a porous structure to generate a capillary force to absorb the working fluid. As the fibers 15 and 25 absorb the working fluid, even if the heat pipe group of the present application is horizontally or inclined in the opposite direction, the process fluid may be evaporated and condensed, and may be desired.

금속망(14, 24)에 화이버(15)(25)가 감겨진 구조체는 파이프 몸체(22)의 내벽에 밀착되도록 설치된다. 금속망(14, 24)에 화이버(15)(25)가 감겨짐으로써, 작동유체의 증발과 응축이 더욱 활발해진다. 즉, 증발부측의 금속망은 열을 받음으로써 화이버)에 흡수된 작동유체의 증발을 촉진시키고, 응측부측의 금속망은 작동유체의 열을 용기를 거쳐 외기로 전달하므로 작동유체의 응축을 더욱 촉진시킨다. The structure in which the fibers 15 and 25 are wound on the metal meshes 14 and 24 is installed to be in close contact with the inner wall of the pipe body 22. As the fibers 15 and 25 are wound around the metal meshes 14 and 24, the evaporation and condensation of the working fluid becomes more active. That is, the metal mesh on the evaporation side receives heat to promote the evaporation of the working fluid absorbed by the fiber, and the metal mesh on the measuring side transmits the heat of the working fluid to the outside air through the container to further condensate the working fluid. Promote

열원공급파이프(10)는 하부파이프(21)을 관통하는데, 이때 열원공급파이프(10)의 외주면과 하부파이프(21) 사이에는 소정의 공간이 형성되어 있어 작동유체가 적당량 채워진다. The heat source supply pipe 10 penetrates the lower pipe 21. At this time, a predetermined space is formed between the outer circumferential surface of the heat source supply pipe 10 and the lower pipe 21 to fill an appropriate amount of the working fluid.

팬(30)은 공기를 히트파이프그룹(20)으로 강제 순환시킨다. 이러한 팬은 공지의 시로코팬이나 덕트팬등 다양한 종류로 구현할 수 있다. The fan 30 circulates air forcibly to the heat pipe group 20. Such a fan can be implemented in various types such as a known sirocco fan or a duct fan.

반사부(40)는 도 2에 도시된 바와 같이 히트파이프그룹(20)의 주위를 감싸도록 몸체에 설치되며, 히트파이프그룹(20)으로부터 방사되는 적외선을 전방으로 반사시킨다. Reflector 40 is installed in the body to surround the heat pipe group 20, as shown in Figure 2, and reflects the infrared radiation emitted from the heat pipe group 20 to the front.

이러한 구조에 의하여, 열매체가 열원공급파이프(10)를 흐르게 되면, 열은 열원공급파이프 주위의 작동유체로 전달된다. 그러면, 작동유체는 열을 흡수하면서 기체상태로 증발하게 되어 히트파이프 그룹의 상부 방향으로 빠르게 이동하게 되고, 거의 실시간으로 이 열은 파이프 몸체(22) 및 방열핀(22a)을 거쳐 외로 전달된다. 이때, 팬(30)으로부터 공급되는 바람이 파이프 몸체(22) 및 방열핀(22a)을 통과하면서 작동유체의 열을 더더욱 효과적으로 빼앗아간다. By this structure, when the heat medium flows through the heat source supply pipe 10, heat is transferred to the working fluid around the heat source supply pipe. Then, the working fluid is evaporated in a gaseous state while absorbing heat to quickly move to the upper direction of the heat pipe group, the heat is transmitted to the outside via the pipe body 22 and the heat radiation fins 22a in almost real time. At this time, while the wind supplied from the fan 30 passes through the pipe body 22 and the heat dissipation fins 22a, the heat of the working fluid is taken more effectively.

이 과정을 통하여 기체상태의 작동유체는 응축하여 액화되는데, 액화된 작동유체는 모세관력이나 중력에 의하여 하부파이프(21) 내부로 떨어지게 된다. 이때, 금속망(32)과 화이버(33)가 어우러지고, 또 용기 내부를 0.048 ~ 0.054kg/㎠ 정도의 압력으로 유지시킴으로써 32 ~ 34℃ 정도의 낮은 열원에서도 작동유체가 증발할 수 있으며, 따라서 결과적으로 연료비를 약 40% 가량 줄일 수 있다. Through this process, the working fluid in the gas state is condensed and liquefied. The liquefied working fluid falls into the lower pipe 21 by capillary force or gravity. At this time, the metal mesh 32 and the fiber 33 are combined, and by maintaining the inside of the container at a pressure of about 0.048 to 0.054 kg / cm 2, the working fluid can evaporate even at a low heat source of about 32 to 34 ° C. As a result, fuel costs can be reduced by about 40%.

이와 같이, 열원공급파이프(10)의 열은 히트파이프그룹(20)으로 매우 빠르게 전달되고, 이 열은 팬(30)에 의하여 순환되는 공기로 전달되어 주위 공기를 빠르게 난방한다. 즉, 열원공급파이프(10)에 열매체가 흐름에 따라 거의 순간적으로 히트파이프그룹(20)이 데워질 수 있는 것이다. 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 3패스 방식의 팬을 이용한 에어로 핀 단열시스템은 열효율을 향상시킬 수 있으며, 팬을 사용함으로써 방열기 면적을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 보일러 용량을 줄일 수 있다.As such, the heat of the heat source supply pipe 10 is transferred to the heat pipe group 20 very quickly, and this heat is transferred to the air circulated by the fan 30 to quickly heat the ambient air. That is, as the heat medium flows in the heat source supply pipe 10, the heat pipe group 20 may be warmed almost instantaneously. As shown in Figures 2 and 3, the aero fin insulation system using a three-pass fan can improve the thermal efficiency, by using a fan can reduce the radiator area, as well as reduce the boiler capacity. .

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.

이와 같이 본 발명에 따르면, 히트파이프그룹을 채용함으로써 그 히트파이프그룹이 가열될 때까지 걸리는 시간을 획기적으로 줄일 수 있으며, 따라서 연료비를 절감할 수 있다. Thus, according to the present invention, by adopting the heat pipe group, it is possible to drastically reduce the time taken until the heat pipe group is heated, thereby reducing the fuel cost.

또한, 금속망과 그 금속망 외주에 감겨진 화이버를 내장하는 히트파이프그룹을 채용함으로써 수평 또는 역구배 상태에서도 열전달이 가능함과 동시에 열전달효율이 높아진다는 효과가 있다.In addition, by adopting a heat pipe group incorporating a metal mesh and a fiber wound around the metal mesh outer periphery, heat transfer is possible in a horizontal or reverse gradient state and heat transfer efficiency is increased.

도 1은 본 발명에 따른 팬을 이용한 에어로 핀 단열시스템를 정면에서 본 단면도,1 is a cross-sectional view of an aero fin insulation system using a fan according to the present invention;

도 2는 도 1의 팬을 이용한 에어로 핀 단열시스템를 측면에서 본 단면도,Figure 2 is a side cross-sectional view of the aero fin insulation system using the fan of Figure 1,

도 3은 3패스방식을 이용한 히트파이프 그룹의 일예를 도시한 도면.3 is a view showing an example of a heat pipe group using a three-pass method.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명><Description of Signs of Major Parts of Drawings>

10 ... 열원공급파이프 14 ... 금속망10 ... heat source supply pipe 14 ... metal mesh

15 ... 화이버 20 ... 히트파이프그룹15 ... Fiber 20 ... Heat Pipe Group

21 ... 하부파이프 22 ... 파이프 몸체21 ... lower pipe 22 ... pipe body

23 ... 상부파이프 24 ... 금속망23 ... upper pipe 24 ... metal mesh

25 ... 화이버 30 ... 팬25 ... Fiber 30 ... Fan

40 ... 반사부40 ... reflector

Claims (3)

열매체가 흐르는 열원공급파이프(10);A heat source supply pipe 10 through which the heat medium flows; 상기 열원공급파이프(10)와 유기적으로 연결되는 히트파이프그룹(20);A heat pipe group 20 organically connected to the heat source supply pipe 10; 상기 히트파이프그룹(20)으로 공기를 강제로 흐르게 하는 팬(30);을 포함하며,And a fan (30) forcing air to flow into the heat pipe group (20). 상기 히트파이프그룹(20)은, 상기 열원공급파이프(10)의 외부를 밀봉되게 감싸며 작동유체가 수용된 하부파이프(21)와, 상기 하부파이프(21)에 연통되게 결합되는 복수개의 파이프 몸체(22)와, 상기 파이프 몸체(22)의 상부에 연통되게 결합되는 상부파이프(23)와, 상기 파이프 몸체(22) 내부에 설치되는 것으로서 관형상의 금속망(24)과, 상기 금속망(24)에 감싸여져 작동유체를 흡수하는 다공성의 화이버(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬을 이용한 에어로 핀 단열시스템.The heat pipe group 20 seals the outside of the heat source supply pipe 10 and seals the lower pipe 21 in which a working fluid is received, and a plurality of pipe bodies 22 connected in communication with the lower pipe 21. ), An upper pipe 23 coupled to the upper portion of the pipe body 22, a tubular metal mesh 24 installed inside the pipe body 22, and the metal mesh 24. Aero fin insulation system using a fan, characterized in that it comprises a porous fiber 25 is wrapped in the absorbing working fluid. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 히트파이프그룹(20)의 주위에는 그 히트파이프그룹(20)으로부터 방사되는 적외선을 반사시키기 위한 반사부(40)가 설치되는 것을 특징으로 하는 팬을 이용한 에어로 핀 단열시스템.The aero fin insulation system using a fan, characterized in that the reflection portion 40 for reflecting the infrared radiation emitted from the heat pipe group 20 is installed around the heat pipe group (20). 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 열원공급파이프(10) 외주면은 금속망(14)이 감싸여지고, 그 금속망(14)은 작동유체를 흡수하는 다공성의 화이버(15)로 감싸지는 것을 특징으로 하는 팬을 이용한 에어로 핀 단열시스템. The outer circumferential surface of the heat source supply pipe 10 is wrapped with a metal net 14, the metal net 14 is wrapped with a porous fiber 15 that absorbs the working fluid, the aero fin insulation using a fan system.
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