KR20160044130A - 히트 파이프를 이용한 온풍기 - Google Patents

히트 파이프를 이용한 온풍기 Download PDF

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KR20160044130A
KR20160044130A KR1020140138340A KR20140138340A KR20160044130A KR 20160044130 A KR20160044130 A KR 20160044130A KR 1020140138340 A KR1020140138340 A KR 1020140138340A KR 20140138340 A KR20140138340 A KR 20140138340A KR 20160044130 A KR20160044130 A KR 20160044130A
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최명일
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/02—Air heaters with forced circulation
    • F24H3/04—Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes

Abstract

본 발명은 히트 파이프를 이용한 온풍기에 관한 것으로, 열전도 하우징을 통해 발열체로부터 히트 파이프에 대한 열전도 효율을 향상시켜 히트 파이프에 의한 발열 성능을 향상시키고, 특히, 발열체 및 열전도 하우징을 별도의 분리판에 의해 분리 구획된 히팅 챔버에 배치하여 외부와의 열교환이 차단되도록 함으로써, 히트 파이프에 대한 열원으로 기능하는 발열체 및 열전도 하우징에 대한 열손실을 최소화하고, 이에 따라 히트 파이프의 발열 성능 향상 및 장치 전체의 열 효율을 향상시킬 수 있는 히트 파이프를 이용한 온풍기를 제공한다.

Description

히트 파이프를 이용한 온풍기{Fan Heater Using Heat Pipe}
본 발명은 히트 파이프를 이용한 온풍기에 관한 것이다. 보다 상세하게는 열전도 하우징을 통해 발열체로부터 히트 파이프에 대한 열전도 효율을 향상시켜 히트 파이프에 의한 발열 성능을 향상시키고, 특히, 발열체 및 열전도 하우징을 별도의 분리판에 의해 분리 구획된 히팅 챔버에 배치하여 외부와의 열교환이 차단되도록 함으로써, 히트 파이프에 대한 열원으로 기능하는 발열체 및 열전도 하우징에 대한 열손실을 최소화하고, 이에 따라 히트 파이프의 발열 성능 향상 및 장치 전체의 열 효율을 향상시킬 수 있는 히트 파이프를 이용한 온풍기에 관한 것이다.
최근 소득수준이 향상되면서 겨울철에 보다 쾌적하고 깨끗한 실내 환경을 원하는 소비자의 요구가 커지고 있다. 따라서 석유나 가스를 연료로 사용하여 산소를 소비하고 연소가스가 발생하는 기존의 온풍기보다 훨씬 쾌적한 전기 온풍기에 대한 관심이 크게 증가하고 있다.
기존의 전기 온풍기는 주로 니크롬선을 사용한 발열체와, 세라믹 표면에 얇은 금속 막의 저항을 이용한 세라믹 발열체 또는 카본의 저항을 이용하는 카본 발열체 등에 전류를 저항에 직접 흘려서 발생되는 주울열(joule heating)을 이용하여 공기를 가열하는 방식으로 실내 온도를 조절한다.
이러한 일반적인 전기 온풍기는 구조적으로 발열체와 공기의 접촉 면적과 열전도율이 작아 온풍기의 열 공급능력과 에너지 효율이 매우 낮다는 단점을 가지고 있으며 따라서 큰 소비전력을 요구하여 가정용 이외의 용도로 주로 사용되고 있다.
그러나 최근 소득수준이 높아지면서 쾌적한 실내 환경을 원하는 요구가 급증하고 있으며, 이에 따라 개량된 세라믹 발열체나 히트파이프(HEAT-PIPE)를 사용한 절전형 전기 온풍기가 점차 가정용으로 확대 보급되고 있는 추세이다.
종래 기술에 따른 히트 파이프를 이용한 온풍기는 아직까지 매우 단순한 형태로서 초보적인 기술 수준에 머물고 있으며, 그 구조상 공기와의 접촉 면적이나 접촉 시간 등이 부족하여 충분하게 열을 공급하지 못하고 있을 뿐만 아니라 에너지 효율 또한 높지 않다는 문제가 있었다.
특히, 이러한 온풍기는 히트 파이프의 특성상 발열체로부터 히트 파이프로 열을 전달하는 과정에서 발생하는 열 손실이 상대적으로 커서 히트 파이프의 성능이 저하되는 등의 문제가 있었다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 열전도 하우징을 통해 발열체로부터 히트 파이프에 대한 열전도 효율을 향상시켜 히트 파이프에 의한 발열 성능을 향상시키고, 특히, 발열체 및 열전도 하우징을 별도의 분리판에 의해 분리 구획된 히팅 챔버에 배치하여 외부와의 열교환이 차단되도록 함으로써, 히트 파이프에 대한 열원으로 기능하는 발열체 및 열전도 하우징에 대한 열손실을 최소화하고, 이에 따라 히트 파이프의 발열 성능 향상 및 장치 전체의 열 효율을 향상시킬 수 있는 히트 파이프를 이용한 온풍기를 제공하는 것이다.
본 발명은, 전방면에 공기 송풍홀이 형성되는 메인 케이스; 상기 메인 케이스의 내부 공간에 배치되어 상기 공기 송풍홀을 향해 공기를 송풍하는 송풍팬; 및 상기 송풍팬에 의해 송풍되는 공기가 열교환되도록 상기 송풍팬과 공기 송풍홀 사이에 배치되는 히팅 유닛을 포함하고, 상기 히팅 유닛은 상기 메인 케이스 내부에 배치되어 일측이 상기 송풍팬과 연통되고 타측이 상기 공기 송풍홀과 연통되는 히팅 케이스; 상기 히팅 케이스 내부에 상하 방향으로 길게 배치되며 내부 작동 유체의 잠열 방출에 의해 가열되는 다수개의 히트 파이프; 상기 히트 파이프의 열이 전도되어 방출되도록 다수개의 상기 히트 파이프에 동시에 접촉 결합되며 상하 방향으로 일렬 배치되는 다수개의 방열판; 전원을 공급받아 열을 발생시키는 하나의 발열체; 및 상기 발열체를 감싸는 발열부와, 상기 발열부로부터 각각 돌출 형성되어 상기 히트 파이프의 하단부 외주면을 각각 감싸는 열전도부를 포함하고, 상기 발열체의 열을 상기 히트 파이프에 전달하는 열전도 하우징을 포함하고, 상기 히팅 케이스에는 내부 공간을 열교환 챔버와 히팅 챔버로 상하 분리 구획하도록 분리판이 장착되고, 상기 히트 파이프는 상기 분리판을 상하 관통하도록 배치되며, 상기 방열판은 상기 열교환 챔버에 배치되고 상기 발열체 및 열전도 하우징은 상기 히팅 챔버에 배치되며, 상기 열교환 챔버가 상기 송풍팬 및 공기 송풍홀과 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 히트 파이프를 이용한 온풍기를 제공한다.
이때, 상기 분리판은 상기 열교환 챔버와 히팅 챔버에 대한 상호 간의 열전달이 차단되도록 단열재로 형성될 수 있다.
또한, 상기 히팅 케이스의 열교환 챔버는 별도의 송풍 덕트를 통해 상기 송풍팬과 연통되고, 별도의 배출 덕트를 통해 상기 공기 송풍홀과 연통될 수 있다.
또한, 상기 히팅 케이스에는 외측면을 감싸도록 별도의 단열재가 장착될 수 있다.
본 발명에 의하면, 열전도 하우징을 통해 발열체로부터 히트 파이프에 대한 열전도 효율을 향상시켜 히트 파이프에 의한 발열 성능을 향상시키고, 특히, 발열체 및 열전도 하우징을 별도의 분리판에 의해 분리 구획된 히팅 챔버에 배치하여 외부와의 열교환이 차단되도록 함으로써, 히트 파이프의 열원으로 작동하는 발열체 및 열전도 하우징에 대한 열손실을 최소화하고, 이에 따라 히트 파이프의 발열 성능 향상 및 장치 전체의 열 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 분리판과 히트 파이프가 서로 접촉되지 않도록 함과 동시에 열전도 하우징과 분리판 또한 서로 접촉하지 않도록 함으로써, 분리판으로의 열전달을 방지하여 히트 파이프에 대한 열전달 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 송풍 덕트 및 배출 덕트를 히팅 케이스의 열교환 챔버에 연통 결합하여 공기의 송풍이 덕트를 통해 이루어지도록 함과 동시에 열교환 챔버에서만 열교환이 발생되도록 함으로써, 공기에 대한 열교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 파이프를 이용한 온풍기의 형상을 개략적으로 도시한 일부 분해 사시도,
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 파이프를 이용한 온풍기의 히팅 유닛에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 파이프를 이용한 온풍기의 방열판에 대한 구조를 개략적으로 도시한 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 파이프를 이용한 온풍기의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 파이프를 이용한 온풍기의 형상을 개략적으로 도시한 일부 분해 사시도이고, 도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 파이프를 이용한 온풍기의 히팅 유닛에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 파이프를 이용한 온풍기의 방열판에 대한 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온풍기는 히트 파이프를 이용하여 온풍을 송풍하는 구조로, 메인 케이스(100)와, 송풍팬(200)과, 히팅 유닛(400)을 포함하여 구성된다.
메인 케이스(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 내부 공간이 형성되도록 케이스 본체(110)와 케이스 커버(120)로 분리 형성될 수 있으며, 케이스 본체(110)는 전방면이 개방된 형태로 형성되고, 케이스 커버(120)는 케이스 본체(110)의 개방된 전방면에 결합되는 형태로 구성된다. 케이스 커버(120)에는 메인 케이스(100) 내부에서 송풍팬(200)에 의해 송풍되는 공기가 외부로 송풍될 수 있도록 공기 송풍홀(121)이 형성된다. 또한, 케이스 커버(120)의 전방면에는 사용자에 의해 온도, 송풍량 등을 조절할 수 있는 조작반(122)이 장착될 수 있다.
한편, 케이스 본체(110)의 내부에는 히팅 유닛(400)을 고정 장착시킬 수 있도록 별도의 지지대(111)가 형성되며, 이러한 지지대(111)를 기준으로 상부에 히팅 유닛(400)이 안착되고 하부에는 송풍팬(200) 및 히팅 유닛(400)의 동작을 제어하는 별도의 제어부(300)가 장착될 수 있다. 또한, 송풍팬(200)은 메인 케이스(100) 내부에서 히팅 유닛(400)의 후방에 장착될 수 있으며, 따라서, 메인 케이스(100)의 후방측에는 송풍팬(200)에 의한 공기 송풍이 원활하게 이루어지도록 다수개의 공기 유입홀(112)이 형성될 수 있다.
송풍팬(200)은 메인 케이스(100)의 내부 공간 후방측에 배치되어 공기 송풍홀(121)을 향해 공기를 송풍하도록 구성되며, 히팅 유닛(400)은 송풍팬(200)에 의해 송풍되는 공기가 열교환되며 가열되도록 송풍팬(200)의 전방에 배치된다. 즉, 송풍팬(200)은 공기 유입홀(112)을 통해 메인 케이스(100) 외부로부터 공기를 유입하여 공기를 송풍할 수 있도록 형성되고, 이러한 송풍팬(200)에는 히팅 유닛(400)으로 공기가 송풍되도록 송풍 덕트(210)가 장착될 수 있으며, 히팅 유닛(400)에는 공기 송풍홀(121)과 연통되도록 배출 덕트(401)가 장착될 수 있다. 이러한 구조를 통해 송풍팬(200)으로부터 송풍되는 공기는 송풍 덕트(210)를 통해 히팅 유닛(400)에 유입되어 히팅 유닛(400)에 의해 가열된 후 배출 덕트(401)를 통과하여 공기 송풍홀(121)을 통해 외부로 배출되는 방식으로 송풍된다.
히팅 유닛(400)은 송풍팬(200)에 의해 송풍되는 공기를 가열하기 위한 구성으로, 히팅 케이스(410)와, 히트 파이프(430)와, 방열판(440)과, 발열체(450)와, 열전도 하우징(460)을 포함하여 구성된다.
히팅 케이스(410)는 메인 케이스(100) 내부의 지지대(111)에 안착되는데, 도 1에 도시된 바와 같이 상면이 개방되고 전면 및 후면에는 각각 배출 덕트(401) 및 송풍 덕트(210)가 장착된다. 이러한 배출 덕트(401) 및 송풍 덕트(210)에 의해 송풍팬(200)으로부터 송풍되는 공기가 누설되지 않고 히팅 케이스(410) 내부로 유입됨과 동시에 히팅 케이스(410) 내부에서 가열된 공기는 누설되지 않은 채 배출 덕트(401)를 통해 공기 송풍홀(121)로 송풍 배출된다. 이와 같이 송풍팬(200)에 의해 송풍되는 공기가 누설되지 않고 히팅 케이스(410) 내부로 유입되어 공기 송풍홀(121)로 송풍되기 때문에, 열 효율이 향상되어 더욱 우수한 성능을 나타낼 수 있다.
한편, 히팅 케이스(410)의 내부에 히트 파이프(430), 발열체(450) 등이 배치되므로, 히팅 케이스(410)의 내부에는 열이 발생하게 된다. 따라서, 이러한 열 발생에 의해 메인 케이스(100)의 조작반(122) 또는 제어부(300) 등 주변 구성 부품에 열 손상이 발생할 수 있으므로, 이를 방지할 수 있도록 히팅 케이스(410)에는 외주면을 감싸는 별도의 단열재(420)가 장착되는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 단열재(402)는 히팅 케이스(410) 내부에서 외부로의 열 손실을 방지할 수 있고, 이에 따라 열 효율 또한 향상된다.
히트 파이프(430)는 내부에 끓는점이 낮은 작동 유체가 하단부에 일부 충전되어 있으며, 발열체(450)로부터 열을 전달받아 작동 유체가 기화되고, 기체 상태의 작동 유체가 응축하며 응축 잠열을 방출함으로써 파이프 전체가 가열되도록 구성되는데, 별도의 동력 없이 높은 열전달 성능을 가지며 산업 전반에서 널리 사용되는 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이러한 히트 파이프(430)는 다수개 구비되어 히팅 케이스(410)의 내부에 상하 방향으로 길게 배치된다.
방열판(440)은 히트 파이프(430)의 열이 전도되어 방출되도록 다수개의 히트 파이프(430)에 동시에 접촉 결합되며, 다수개 구비되어 히트 파이프(430)의 길이 방향을 따라 상하 방향으로 일렬 배치된다.
발열체(450)는 전원을 공급받아 열을 발생시키는 것으로, 다양한 종류가 사용될 수 있으며, 이러한 발열체(450)에 의해 발생된 열이 히트 파이프(430)에 전달됨으로써, 히트 파이프(430)의 내부 작동 유체가 기화된다. 이때, 발열체(450)는 도 2a에 도시된 바와 같이 히트 파이프(430)와 분리되도록 별도로 형성되고 열전도 하우징(460)을 통해 열이 전달되도록 구성될 수도 있고, 도 2b에 도시된 바와 같이 히트 파이프(430)와 결합되는 방식으로 일체로 형성되어 열전도 하우징(460)을 통한 열전달 이외에도 직접 접촉에 의한 열전달이 추가적으로 작용하도록 구성될 수도 있다. 또한, 도 2c에 도시된 바와 같이 더욱 효율적인 열전달을 위해 발열체(450)가 히트 파이프(430) 내부 공간에 각각 삽입되는 형태로 결합될 수도 있는 등 발열체의 형태는 다양하게 변경 가능하다.
열전도 하우징(460)은 발열체(450)의 열을 히트 파이프(430)에 전달하기 위한 구성으로 알루니늄과 같이 열전도율이 높은 금속 재질로 형성될 수 있으며, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 발열체(450)를 감싸는 발열부(462)와, 발열부(462)로부터 각각 돌출 형성되어 히트 파이프(430)의 하단부 외주면을 각각 감싸는 열전도부(461)를 포함하여 구성된다. 이러한 열전도 하우징(460)은 서로 대칭되도록 분리 형성되어 발열체(450) 및 히트 파이프(430)를 감싼 상태로 상호 볼트 결합되도록 형성될 수 있다.
이때, 발열부(462)는 발열체(450)와의 열전도율을 향상시킬 수 있도록 발열체(450)의 전체 외주면을 감싸며 접촉하는 형태로 형성되고, 열전도부(461)는 히트 파이프(430)와의 열전도율을 향상시킬 수 있도록 히트 파이프(430) 하단부 외주면을 감싸며 접촉하는 형태로 형성된다. 즉, 열전도 하우징(460)은 발열체(450) 및 히트 파이프(430)와의 열전도율 향상을 위해 발열체(450) 및 히트 파이프(430)와의 접촉 면적을 최대한 확장한 형태로 형성된다.
이러한 구조에 따라 발열체(450)로부터 열이 발생하면, 발열체(450)의 열은 열전도 하우징(460)의 발열부(462) 및 열전도부(461)를 통해 히트 파이프(430)의 하단부에 전도되고, 이에 따라 히트 파이프(430)의 내부 하단부에 저장된 작동 유체에 열이 전달되어 작동 유체가 기화되며, 기화된 작동 유체가 응축되는 과정에서 응축 잠열을 방출함으로써 히트 파이프(430)가 가열된다. 이와 같이 히트 파이프(430)가 가열되면, 히트 파이프(430)에 접촉 결합되는 방열판(440)으로 열이 전도되며 외부로 방출된다.
따라서, 송풍팬(200)을 통해 히팅 유닛(400)으로 송풍되는 공기는 히팅 케이스(410) 내부에서 방열판(440) 사이 사이를 유동하며 열교환되어 가열되고, 가열된 상태의 공기가 메인 케이스(100)의 공기 송풍홀(121)을 통해 외부로 송풍된다.
이때, 방열판(440)은 히트 파이프(430)의 길이 방향을 따라 상하 일렬 배치되기 때문에, 히팅 케이스(410) 내부에서 상하 방향으로 유동하는 공기가 방열판(440)과 열교환하며 원활하게 유동할 수 있도록 방열판(440)에는 다수개의 공기 유동홀(441)이 형성될 수 있다. 이러한 공기 유동홀(441)은 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 다수개의 방열판(440)에 모두 동일한 위치에 형성되어 공기 유동홀(441)이 상하 방향으로 일렬 배치되게 형성될 수도 있고, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 상하 인접하게 배치되는 방열판(440)에서 서로 어긋나게 배치되도록 형성될 수도 있다. 공기 유동홀(441)이 상하 일렬 배치되게 형성되는 경우에는 좀 더 원활한 공기 흐름이 유도될 수 있고, 공기 유동홀(441)이 상하 인접한 방열판(440)에서 서로 어긋나게 배치되도록 형성되는 경우에는 공기가 공기 유동홀(441)을 통해 상하 방향으로 유동하는 과정에서 방열판(440)과의 접촉 면적이 상대적으로 증가하게 되므로 공기에 대한 열전달 효율이 더욱 향상될 수 있다.
또한, 방열판(440)의 일면에는 도 3에 도시된 바와 같이 일측 방향으로 돌출되는 엠보싱 돌기(442)가 다수개 형성될 수 있으며, 이러한 형상에 의해 방열판(440)이 공기와 접촉하는 면적이 증가하게 되므로 공기에 대한 열전달 효율이 더욱 향상될 수 있다.
한편, 히팅 케이스(410)에는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 내부 공간을 열교환 챔버(C1)와 히팅 챔버(C2)로 상하 분리 구획하도록 별도의 분리판(402)이 장착되는 것이 바람직하다.
분리판(402)에는 히트 파이프(430)가 관통할 수 있도록 다수개의 관통홀(403)이 형성되며, 히트 파이프(430)는 이러한 관통홀(403)을 통해 분리판(402)을 관통하며 수직하게 배치된다. 방열판(440)은 분리판(402)에 의해 분리 구획된 히팅 케이스(410)의 열교환 챔버(C1)에 배치되고, 발열체(450) 및 열전도 하우징(460)은 히팅 케이스(410)의 히팅 챔버(C2)에 배치되며, 송풍팬(200)과 연통되는 송풍 덕트(210) 및 공기 송풍홀(121)과 연통되는 배출 덕트(401)는 열교환 챔버(C1)와 연통되도록 배치된다.
이때, 분리판(402)은 열교환 챔버(C1)와 히팅 챔버(C2)에 대한 상호 간의 열전달이 차단되도록 단열재로 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 구조에 따라 송풍팬(200)으로부터 송풍되어 히팅 케이스(410)로 유입되는 공기는 열교환 챔버(C1)로 유입되어 방열판(440)과 접촉하며 열교환된 후, 배출 덕트(401)를 통해 공기 송풍홀(121)로 배출된다. 이때, 열을 발생시키고 히트 파이프(430)에 열을 전달하는 발열체(450) 및 열전도 하우징(460)은 분리판(402)에 의해 분리 구획된 히팅 챔버(C2)에 배치되기 때문에, 송풍팬(200)으로부터 유입되는 공기와 접촉하지 않고 차단되므로, 발열체(450) 및 열전도 하우징(460)에 대한 열손실이 최소화된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 파이프를 이용한 온풍기는 히트 파이프(430)에 열을 제공하는 열원으로 기능하는 발열체(450) 및 열전도 하우징(460)에 대한 열손실이 최소화되어 히트 파이프(430)의 발열 성능을 향상시킬 수 있기 때문에, 전체적인 열 효율이 향상되는 구조이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 파이프를 이용한 온풍기의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온풍기는 전술한 바와 같이 송풍팬(200)에 의해 송풍되는 공기가 송풍 덕트(210)를 통해 히팅 케이스(410)의 열교환 챔버(C1)로 유입되고, 열교환 챔버(C1) 내부에서 방열핀(440)과 접촉하며 가열된 후, 배출 덕트(401)를 통과하여 공기 송풍홀(121)를 통해 외부로 송풍된다.
또한, 히팅 케이스(410)의 내부에 배치되는 발열체(450) 및 열전도 하우징(460)은 전술한 바와 같이 분리판(402)에 의해 분리 구획된 히팅 챔버(C2)에 배치되기 때문에, 송풍팬(200)에 의해 송풍되는 공기와의 접촉이 차단된다. 따라서, 발열체(450) 및 열전도 하우징(460)은 열 손실이 최소화되므로, 발열체(450) 및 열전도 하우징(460)으로부터 발생된 열은 매우 효율적으로 히트 파이프(430)에 전달되고, 이에 따라 히트 파이프(430)의 발열 성능이 향상된다.
즉, 히트 파이프(430)는 전술한 바와 같이 내부 작동 유체의 응축 잠열을 통해 발열하게 되므로, 히트 파이프(430)에 전달되는 열 공급량에 따라 그 발열 성능이 좌우된다. 따라서, 히트 파이프(430)에 열을 공급하는 열원으로 기능하는 발열체(450) 및 열전도 하우징(460)을 분리판(402)에 의해 분리 구획된 별도의 히팅 챔버(C2)에 배치하여 열손실을 최소화함으로써, 히트 파이프(430)에 전달되는 열 공급량이 양호하게 유지되어 그 발열 성능이 향상되고, 이에 따라 송풍팬(200)에 의해 송풍되는 공기와의 열 교환 효율이 향상되며, 아울러 온풍기 장치의 전체적인 열 효율이 향상된다.
이때, 분리판(402)에는 도 4에 도시된 바와 같이 히트 파이프(430)가 관통 배치되도록 관통홀(403)이 형성되는데, 관통홀(403)과 히트 파이프(430)는 도 4의 확대도에 도시된 바와 같이 서로 접촉되지 않도록 배치되는 것이 바람직하며, 이를 통해 히트 파이프(430)의 열이 분리판(402)을 통해 전도되지 않도록 할 수 있어 히트 파이프(430)의 발열 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 즉, 관통홀(403)을 통해 히트 파이프(430)와 분리판(402)이 접촉한 상태로 유지하게 되면, 히트 파이프(430)의 열이 분리판(402)으로 전도되어 손실되므로, 관통홀(403)과 히트 파이프(430)가 서로 이격되도록 함으로써, 이러한 열전도를 방지하여 히트 파이프(430)의 열 손실을 방지할 수 있다.
또한, 히트 파이프(430)에 열을 전달하는 열전도 하우징(460)은 도 4의 확대도에 도시된 바와 같이 분리판(402)과 X 거리 만큼 이격되게 배치되는 것이 바람직하다. 이를 통해 발열체(450)에서 발생된 열이 열전도 하우징(460)을 통해 히트 파이프(460)에 전도되는 과정에서 열전도 하우징(460)으로부터 분리판(402)으로 열전도되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 열전도 하우징(460)의 열 손실을 최소화하여 높은 효율로 히트 파이프(430)에 열을 전달할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 메인 케이스 200: 송풍팬
210: 송풍 덕트 300: 제어부
400: 히팅 유닛 401: 배출 덕트
402: 분리판 403: 관통홀
410: 히팅 케이스 420: 단열재
430: 히트 파이프 440: 방열판
450: 발열체 460: 열전도 하우징
C1: 열교환 챔버 C2: 히팅 챔버

Claims (4)

  1. 전방면에 공기 송풍홀이 형성되는 메인 케이스;
    상기 메인 케이스의 내부 공간에 배치되어 상기 공기 송풍홀을 향해 공기를 송풍하는 송풍팬; 및
    상기 송풍팬에 의해 송풍되는 공기가 열교환되도록 상기 송풍팬과 공기 송풍홀 사이에 배치되는 히팅 유닛
    을 포함하고, 상기 히팅 유닛은
    상기 메인 케이스 내부에 배치되어 일측이 상기 송풍팬과 연통되고 타측이 상기 공기 송풍홀과 연통되는 히팅 케이스;
    상기 히팅 케이스 내부에 상하 방향으로 길게 배치되며 내부 작동 유체의 잠열 방출에 의해 가열되는 다수개의 히트 파이프;
    상기 히트 파이프의 열이 전도되어 방출되도록 다수개의 상기 히트 파이프에 동시에 접촉 결합되며 상하 방향으로 일렬 배치되는 다수개의 방열판;
    전원을 공급받아 열을 발생시키는 하나의 발열체; 및
    상기 발열체를 감싸는 발열부와, 상기 발열부로부터 각각 돌출 형성되어 상기 히트 파이프의 하단부 외주면을 각각 감싸는 열전도부를 포함하고, 상기 발열체의 열을 상기 히트 파이프에 전달하는 열전도 하우징
    을 포함하고, 상기 히팅 케이스에는 내부 공간을 열교환 챔버와 히팅 챔버로 상하 분리 구획하도록 분리판이 장착되고, 상기 히트 파이프는 상기 분리판을 상하 관통하도록 배치되며, 상기 방열판은 상기 열교환 챔버에 배치되고 상기 발열체 및 열전도 하우징은 상기 히팅 챔버에 배치되며, 상기 열교환 챔버가 상기 송풍팬 및 공기 송풍홀과 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 히트 파이프를 이용한 온풍기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리판은 상기 열교환 챔버와 히팅 챔버에 대한 상호 간의 열전달이 차단되도록 단열재로 형성되는 것을 특징으로 하는 히트 파이프를 이용한 온풍기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 히팅 케이스의 열교환 챔버는 별도의 송풍 덕트를 통해 상기 송풍팬과 연통되고, 별도의 배출 덕트를 통해 상기 공기 송풍홀과 연통되는 것을 특징으로 하는 히트 파이프를 이용한 온풍기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히팅 케이스에는 외측면을 감싸도록 별도의 단열재가 장착되는 것을 특징으로 하는 히트 파이프를 이용한 온풍기.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101924981B1 (ko) * 2018-05-31 2019-02-22 장수영 개선된 난방 장치 및 난방 시스템
KR102151737B1 (ko) 2019-03-19 2020-09-04 박병용 히트 파이프를 이용한 냉난방 장치
KR20200111854A (ko) 2019-03-19 2020-10-05 박병용 히터 패널 장치

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