KR20200050018A

KR20200050018A - 열전달 매체를 적용한 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기

Info

Publication number: KR20200050018A
Application number: KR1020180131323A
Authority: KR
Inventors: 권오경; 배경진
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2020-05-11
Also published as: KR102155062B1

Abstract

본 발명의 일 실시 예는 열전달 매체를 적용한 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기를 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 열전달 매체를 적용한 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기는, 파이프의 형상이며, 냉각수가 유동하여 통과하는 냉각수파이프; 파이프의 형상이며, 일 부위가 상기 냉각수파이프에 인입되어 상기 냉각수파이프와 결합하는 히트파이프; 및 상기 히트파이프를 관통시켜 상기 히트파이프와 결합하고, 방열을 수행하는 주방열핀;을 포함한다.

Description

열전달 매체를 적용한 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기 {HEAT EXCHANGER OF ADSORPTION TOWER FOR ADSORPTION REFRIGERATOR USING HEAT TRANSFER MEDIA}

본 발명은 열전달 매체를 적용한 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 냉각수파이프 내부에서 냉각수가 통과하는 과정 중 냉각수가 히트파이프와 직접적으로 접촉하기 때문에 냉각수와 외부의 냉매의 열교환이 안정적으로 이루어지게 되는 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기에 관한 것이다.

흡착식 냉동기는 버려지는 폐열을 구동원으로 사용할 수 있어 에너지를 유효하게 재활용(Energy cascading)할 수 있으며, 냉매로 물을 사용함으로써 오존층 파괴와 관계없는 친환경적인 시스템이다. 현재 상용화되고 있는 흡착식 냉동기에서 흡착제로는 주로 실리카겔(Silica gel) 또는 제올라이트(Zeolite)가 사용되고, 냉매로는 물이 일반적으로 사용된다.

흡착식 냉동기는 흡수식 냉동기와 유사한 사이클로 운전되며, 다만 흡수기 대신 흡착탑에서 냉매를 흡착한다는 점이 다르다. 흡수식 냉동기의 경우 흡수용액이 냉매를 흡수하여 시스템 내를 같이 순환하지만 흡착식 냉동기의 경우 흡착탑에 고정되어 있는 고체 상태의 흡착제에 냉매가 흡, 탈착되어 시스템 내에서는 냉매만 순환된다.

특히 흡착제로 실리카겔이나 제올라이트를 사용하는 흡착식 냉동기는 기존의 흡수식 냉동기보다도 저온의 구동열원으로 운전이 가능하므로 열의 다단계 이용의 마지막 단계에서 사용 가능하다는 큰 장점이 있다.

도 1은 종래기술의 흡착식 냉동기의 구성에 대한 개략도이다. 도 1에서 보는 바와 같이, 일반적인 흡착식 냉동기는 증발기, 2개의 흡착탑, 응축기, 물측 밸브 유닛을 구비한다. 그리고, 도 1에서 보는 바와 같이, 흡착식 냉동기는 냉열을 연속적으로 생산하기 위하여 2개의 흡착탑을 구비하고, 각각의 흡착탑은 흡착공정과 탈착공정을 번갈아 가면서 수행한다.

흡착공정은 증발기로부터 발생된 증기를 흡착제에 흡착시키는 과정으로 흡착시 발생되는 열은 흡착성능을 감소시킴에 따라 열을 효율적으로 제거해주어야 한다. 그리고, 탈착공정은 흡착제로부터 냉매를 탈착시키는 과정으로 흡착제로부터 냉매를 탈착시키기 위해 열을 가해주어야 한다.

한편, 흡착식 냉동기에서 흡착탑은 전체 부피 중 50% 이상을 차지할 뿐 아니라 성능에 가장 큰 영향을 미치는 핵심부품이다. 그런데, 대부분의 흡착식 냉동기에서 사용되는 흡착탑은 특허문헌 2에 개시된 바와 같은 핀-튜브(FIN-TUBE) 방식의 열교환기를 채용하고 있는데, 이러한 방식의 열교환기는 열-물질 전달효율이 낮다는 문제가 있다.

또한, 종래기술의 열교환기들은, 흡착제와 열전달 튜브 핀 사이의 열저항이 대단히 크고, 냉매증기의 유로확보가 곤란하여 시스템의 효율을 올리는데 한계가 있다.

하기의 특허문헌 1에는 흡착식 냉동기의 폐열 재활용 장치가 개시되어 있고, 도 1의 일반적인 흡착식 냉동기의 작용이 기재되어 있다. 또한, 하기의 특허문헌 2에는 핀-튜브 방식의 열교환기가 개시되어 있다. 그리고, 하기의 특허문헌 3에는 흡착식 냉동기용 마이크로 채널의 흡착탑이 개시되어 있다. 구체적으로, 특허문헌 3에는 흡착식 냉동기의 흡착탑으로 사용되고 있는 열교환기의 형상으로 셀-튜브 방식(Shell and tube type), 플랫-파이프 방식(Flat-pipe type), 플레이트-핀 방식(Plate-fin type), 스파이럴 플레이트 방식(Spiral plate type)이 개시되어 있다. 그리고, 하기의 비특허문헌 1의 흡착식 냉동기 기술 개발 동향에는 흡착식 냉동기의 기술 개발 동향, 구조와 냉동사이클, 성능과 특징, 효율 향상 방안 및 적용사례가 기재되어 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0827570호 일본 공개특허공보 특개2005-291528호 대한민국 등록특허공보 제10-0727407호

흡착식 냉동기 기술 개발 동향(대한설비공학회, 설비저널 2006년 9월호)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 열교환기를 통과하는 냉각수와 열교환기 외부의 냉매 사이에 안정적으로 열교환이 이루어지도록 하여, 냉각수의 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 열교환기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 냉매의 흡, 탈착 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 열교환기를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 목적은, 내부의 진공 유지하기가 용이한 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 파이프의 형상이며, 냉각수가 유동하여 통과하는 냉각수파이프; 파이프의 형상이며, 일 부위가 상기 냉각수파이프에 인입되어 상기 냉각수파이프와 결합하는 히트파이프; 및 상기 히트파이프를 관통시켜 상기 히트파이프와 결합하고, 방열을 수행하는 주방열핀;을 포함하고, 상기 히트파이프의 외측면과 상기 주방열핀의 외측면에는 흡착제가 코팅되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 히트파이프는, 상기 냉각수파이프의 길이 방향을 따라 배열되어 형성되는 홀인 인입홀을 복수 개 구비할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 일 부위가 상기 인입홀에 인입되어 상기 냉각수파이프의 내부에 위치하는 상기 히트파이프는, 상기 냉각수파이프의 길이 방향을 따라 균일하게 배열되어 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 인입홀이 상기 냉각수파이프의 양 측에 대응되게 배열되어 형성됨으로써, 상기 히트파이프가 상기 냉각수파이프의 양 측에 대응되게 배열되어 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 히트파이프는, 상기 히트파이프의 외경을 따라 전둘레 용접(full-circled welding)되어 상기 냉각수파이프에 결합될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 히트파이프의 일 부위를 둘러싸는 형상으로 형성되어 상기 히트파이프의 일 부위를 보호하는 인입관체를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 인입관체의 길이는 상기 냉각수파이프의 외경 길이보다 더 길게 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 인입관체는, 상기 인입관체의 외경을 따라 전둘레 용접(full-circled welding)되어 상기 냉각수파이프에 결합될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 히트파이프는, 상기 인입관체에 억지끼워맞춤 또는 나사방식으로 결합될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 냉각수파이프에 인입된 상기 히트파이프의 일 부위 길이는, 상기 히트파이프의 나머지 부위 길이에 대해 1/20 ~ 1/5의 비율일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 흡착제는 실리카겔과 제올라이트 및 MOF(Metal-organic framework)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 냉각수파이프에 인입되는 상기 히트파이프의 일 부위와 결합하여 상기 냉각수파이프의 내부에 위치하고, 방열을 수행하는 보조방열핀을 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 파이프의 형상이며, 냉각수가 유동하여 통과하는 냉각수파이프; 파이프의 형상이며, 일 부위가 상기 냉각수파이프에 인입되어 상기 냉각수파이프와 결합하는 히트파이프; 및 상기 히트파이프를 관통시켜 상기 히트파이프와 결합하고, 방열을 수행하는 주방열핀;을 포함하고, 상기 히트파이프의 외측면과 상기 주방열핀의 외측면에는 흡착제가 코팅되며, 복수 개의 냉각수파이프와 복수 개의 히트파이프 및 복수 개의 주방열핀이 결합하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 냉각수파이프 내부에서 냉각수가 통과하는 과정 중 냉각수가 히트파이프와 직접적으로 접촉하기 때문에 냉각수와 열교환기 외부의 냉매의 열교환이 안정적으로 이루어지게 된다는 것이다.

또한, 본 발명의 효과는, 히트파이프 및 다수의 주방열핀의 외부 표면의 넓은 면적에 흡착제가 코팅되기 때문에 냉매의 흡, 탈착이 원활하게 이루어지게 되어 냉매의 흡, 탈착 효율이 향상된다는 것이다.

그리고, 본 발명의 효과는, 냉각수의 열교환 효율 및 냉매의 흡탈착 효율이 크게 향상되고, 흡착식 냉동기의 성능이 크게 향상된다는 것이다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래기술의 흡착식 냉동기의 구성에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 열교환기의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 열교환기의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 열교환기의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 열교환기의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 냉각수파이프와 히트파이프의 결합에 대한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시 예에 따른 냉각수파이프와 히트파이프의 억지끼워맞춤 결합에 대한 분해도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시 예에 따른 냉각수파이프와 히트파이프의 나사 결합에 대한 분해도이다.
도 9은 본 발명의 제4실시 예에 따른 열교환기의 정면도이다.
도 10는 본 발명의 제5실시 예에 따른 열교환기의 사시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 열교환기에 대한 실시 예가 제1 실시 예 내지 제5실시 예로 구분되어 있으나, 이와 같은 구분에 의해 각각의 열교환기가 상이한 것은 아니고, 하나의 실시 예에 의한 열교환기와 다른 실시 예에 따른 열교환기의 구성이 조합되어 본 발명의 열교환기를 형성할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 열교환기의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 열교환기의 평면도이다.

도 2와 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 열교환기는, 파이프의 형상이며, 냉각수가 유동하여 통과하는 냉각수파이프(100); 파이프의 형상이며, 일 부위가 냉각수파이프(100)에 인입되어 냉각수파이프(100)와 결합하는 히트파이프(200); 및 히트파이프(200)를 관통시켜 히트파이프(200)와 결합하고, 방열을 수행하는 주방열핀(310);을 포함한다. 그리고, 히트파이프(200)의 외측면과 주방열핀(310)의 외측면에는 흡착제가 코팅될 수 있다. 이와 같은 흡착제에 의해 본 발명의 열교환기를 통과하는 냉매의 흡착 또는 탈착이 수행될 수 있다.

냉각수파이프(100)는 직선 관의 형상일 수 있고, 냉각수파이프(100)의 일단으로 유입된 냉각수가 냉각수파이프(100)의 타단으로 유출될 수 있고, 반대로, 냉각수파이프(100)의 타단으로 유입된 냉각수가 냉각수파이프(100)의 일단으로 유출될 수 있다. 그리고, 상기와 같이, 히트파이프(200)의 일 부위가 냉각수파이프(100)에 인입되어 결합함으로써, 냉각수파이프(100)에 의해 복수 개의 히트파이프(200)가 고정 지지될 수 있다.

흡착제는 실리카겔과 제올라이트 및 MOF(Metal-organic framework)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질일 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는, 흡착제로써 상기와 같은 물질이 이용된다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 흡착제로써 다른 종류의 물질이 이용될 수 있다.

히트파이프(200)는, 냉각수파이프(100)의 길이 방향을 따라 배열되어 형성되는 홀인 인입홀(110)을 복수 개 구비할 수 있다. 여기서, 냉각수파이프(100)에 인입되는 히트파이프(200)의 일 부위는 히트파이프 인입부위(210)라고 할 수 있다. 이하, 동일하다. 히트파이프 인입부위(210)는 인입홀(110)을 관통하여 냉각수파이프(100)의 내부에 위치할 수 있으며, 이에 따라, 냉각수파이프(100) 내 유로를 따라 유동하는 냉각수와 히트파이프 인입부위(210)가 접촉하게 되고, 히트파이프(200)를 통해 이동하는 열이 냉각수로 전달될 수 있다.

그리고, 히트파이프 인입부위(210)는, 히트파이프 인입부위(210)를 관통하는 홀인 유동홀(211)을 구비할 수 있다. 상기와 같이 히트파이프 인입부위(210)는 냉각수파이프(100) 내 유로에 위치하는 경우, 히트파이프 인입부위(210)에 의해 냉각수파이프(100) 내부를 통과하는 냉각수의 유동이 방해 받을 수 있다. 따라서, 히트파이프 인입부위(210)의 유동홀(211)을 냉각수가 통과하도록 하면 히트파이프 인입부위(210)에 의한 냉각수 유동 방해 현상이 감소할 수 있다. 또한, 유동홀(211)을 통과하는 동안 냉각수가 와류를 형성할 수 있고, 이와 같은 냉각수의 와류는 히트파이프(200)와 냉각수 간 열전달 효율을 증대시킬 수 있다.

주방열핀(310)은 ?은 금속 판체로써, 복수 개의 주방열핀(310)이 히트파이프(200)의 노출 부위(히트파이프(200)에서 히트파이프 인입부위(210)를 제외한 나머지 부위)의 전체에 걸쳐 균일한 간격으로 삽입 설치될 수 있다. 그리고, 일 부위가 인입홀(110)에 인입되어 냉각수파이프(100)의 내부에 위치하는 히트파이프(200)는, 냉각수파이프(100)의 길이 방향을 따라 균일하게 배열되어 형성될 수 있다.

냉각수파이프(100)에 인입된 히트파이프(200)의 일 부위 길이(즉, 히트파이프 인입부위(210)의 길이, 이하, 동일하다)는, 히트파이프(200)의 나머지 부위 길이에 대해 1/20 ~ 1/5의 비율일 수 있다. 이에 따라, 히트파이프(200)의 나머지 부위 길이가 히트파이프 인입부위(210)의 길이 보다 현저히 길게 형성될 수 있다. 히트파이프(200)의 나머지 부위 길이가 히트파이프 인입부위(210)의 길이의 5배 미만의 길이로 형성되는 경우, 히트파이프(200)와 결합하는 주방열핀(310)의 수가 감소하고, 히트파이프(200)와 냉매 간 접촉 면적도 감소하여 본 발명의 열교환기의 효율이 감소할 수 있다. 그리고, 히트파이프(200)의 나머지 부위 길이가 히트파이프 인입부위(210)의 길이의 20배 초과의 길이로 형성되는 경우, 히트파이프(200)의 나머지 부위 길이 증가에도 본 발명의 열교환기의 효율 증가 폭이 현저히 감소하여, 히트파이프(200)의 나머지 부위 길이 증가 효과가 미비할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 열교환기의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 열교환기의 평면도이다.

도 4와 도 5에서 보는 바와 같이, 인입홀(110)이 냉각수파이프(100)의 양 측에 대응되게 배열되어 형성됨으로써, 히트파이프(200)가 냉각수파이프(100)의 양 측에 대응되게 배열되어 형성될 수 있다. 그리고, 냉각수파이프(100)의 일 측에 형성된 복수 개의 히트파이프(200)와 복수 개의 주방열핀(310)이 결합하고, 냉각수파이프(100)의 타 측에 형성된 복수 개의 히트파이프(200)와 복수 개의 주방열핀(310)이 결합할 수 있다. 여기서, 복수 개의 주방열핀(310) 각각은 서로 균일한 간격으로 배열되어 히트파이프(200)에 삽입 설치될 수 있다. 그리고, 냉각수파이프(100)와 히트파이프(200)의 결합에 대한 사항 등 나머지에 대한 사항은, 제1실시 예에서 기재된 사항과 동일할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 냉각수파이프(100)와 히트파이프(200)의 결합에 대한 모식도이고, 도 7은 본 발명의 제3실시 예에 따른 냉각수파이프(100)와 히트파이프(200)의 억지끼워맞춤 결합에 대한 분해도이며, 도 8은 본 발명의 제3실시 예에 따른 냉각수파이프(100)와 히트파이프(200)의 나사 결합에 대한 분해도이다.

도 6 내지 도 8에서 보는 바와 같이, 히트파이프(200)의 일 부위를 둘러싸는 형상으로 형성되어 히트파이프(200)의 일 부위를 보호하는 인입관체(400)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 인입관체(400)의 길이는 냉각수파이프(100)의 외경 길이보다 더 길게 형성될 수 있다. 여기서, 본 발명의 열교환기에 인입관체(400)가 포함되는 경우, 인입관체(400)가 인입홀(110)을 관통하여 냉각수파이프(100)에 인입되어 냉각수파이프(100)와 결합하고, 히트파이프 인입부위(210)가 인입관체(400)에 인입되어 인입관체(400)와 결합할 수 있다.

상기된 바와 같이 히트파이프 인입부위(210)를 직접적으로 인입홀(110)을 통과시켜 냉각수파이프(100)에 인입 설치 및 고정시키는 경우, 본 발명의 열교환기의 사용 중에 히트파이프(200)에 고온이 전달되어 히트파이프(200)에 변형이 발생할 수 있다. 그리고, 이와 같이 히트파이프(200)의 변형은 히트파이프(200)의 성능 저하의 주된 이유일 수 있다. 따라서, 히트파이프 인입부위(210)에 인입관체(400)를 결합시키고, 인입관체(400)의 길이를 상기와 같이 형성하면, 히트파이프(200)가 고온에 노출되더라도, 냉각수파이프(100)와 히트파이프(200)의 결합 경계 부위(히트파이프 인입부위(210)와 히트파이프(200) 나머지 부위 구분의 기준이 되는 부위)의 강도가 증가하고 내열성이 증가하여, 히트파이프(200)의 변형이 방지될 수 있다.

히트파이프 인입부위(210)가 인입관체(400)와 결합하지 않고 냉각수파이프(100)에 인입되는 경우, 히트파이프(200)는, 상기 히트파이프(200)의 외경을 따라 전둘레 용접(full-circled welding)되어 상기 냉각수파이프(100)에 결합될 수 있다. 또는, 본 발명의 제3실시 예와 같이, 본 발명의 열교환기에 인입관체(400)가 포함되어, 히트파이프 인입부위(210)가 인입관체(400)와 결합하여 냉각수파이프(100)에 인입되는 경우, 인입관체(400)는, 상기 인입관체(400)의 외경을 따라 전둘레 용접(full-circled welding)되어 상기 냉각수파이프(100)에 결합될 수 있다. 상기와 같이 전둘레 용접(full-circled welding)을 수행함으로써, 인입홀(110)에 대한 기밀이 유지될 수 있다.

그리고, 히트파이프 인입부위(210)가 인입관체(400)와 결합하지 않고 냉각수파이프(100)에 인입되는 경우, 히트파이프(200)의 외측면과 인입홀(110)의 내측면이 접촉하도록 히트파이프(200)의 외경과 인입홀(110)의 내경이 형성될 수 있고, 히트파이프 인입부위(210)가 인입관체(400)와 결합하여 냉각수파이프(100)에 인입되는 경우, 인입관체(400)의 외측면과 인입홀(110)의 내측면이 접촉하도록 인입관체(400)의 외경과 인입홀(110)의 내경이 형성될 수 있다.

히트파이프(200)는, 인입관체(400)에 억지끼워맞춤 또는 나사방식으로 결합될 수 있다. 구체적으로, 도 7에서 보는 바와 같이, 히트파이프 인입부위(210)와 인입관체(400)에 나사산 등이 형성되지 않은 경우, 히트파이프 인입부위(210)와 인입관체(400) 직접 결합하여 히트파이프 인입부위(210)의 외측면과 인입관체(400)의 내측면의 마찰력에 의해 고정되는 억지끼워맞춤 결합되어, 히트파이프(200)와 인입관체(400)가 결합될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 히트파이프(200)와 인입관체(400)가 상기와 같은 방식으로 결합된다고 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 방식으로 결합될 수도 있다.

또한, 도 8에서 보는 바와 같이, 히트파이프 인입부위(210)의 외측면에 수나사산이 형성되고, 인입관체(400)의 내측면에 암나사산이 형성되어, 히트파이프 인입부위(210)와 인입관체(400)가 나사방식으로 결합됨으로써, 히트파이프(200)와 인입관체(400)가 나사결합될 수 있다.

도 9은 본 발명의 제4실시 예에 따른 열교환기의 정면도이다.

도 9에서 보는 바와 같이, 본 발명의 열교환기는, 냉각수파이프(100)에 인입되는 히트파이프(200)의 일 부위와 결합하여 냉각수파이프(100)의 내부에 위치하고, 방열을 수행하는 보조방열핀(320)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 보조방열핀(320)의 형상은 냉각수파이프(100)의 내부 형상에 대응되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 복수 개의 보조방열핀(320)에 있어서, 냉각수파이프(100)의 내부 일측으로부터 냉각수파이프(100)의 내부 중심으로 배열되는 보조방열핀(320)은 너비가 점점 증가하고, 냉각수파이프(100)의 내부 중심으로부터 냉각수파이프(100)의 내부 타측으로 배열되는 보조방열핀(320)은 너비가 점점 감소할 수 있다.

그리고, 히트파이프(200)가 복수 개의 보조방열핀(320)을 관통함으로써, 복수 개의 보조방열핀(320)과 히트파이프(200)가 결합할 수 있다. 이와 같이, 히트파이프 인입부위(210)와 외부에 노출된 히트파이프(200)의 나머지 부위에 주방열핀(310) 및 보조방열핀(320)이 결합하여, 본 발명의 열교환기에서 방열 효율 및 열교환 효율이 증가할 수 있다.

도 10는 본 발명의 제5실시 예에 따른 열교환기의 사시도이다.

도 10에서 보는 바와 같이, 본 발명의 열교환기는, 파이프의 형상이며, 냉각수가 유동하여 통과하는 냉각수파이프(100); 파이프의 형상이며, 일 부위가 냉각수파이프(100)에 인입되어 냉각수파이프(100)와 결합하는 히트파이프(200); 및 히트파이프(200)를 관통시켜 히트파이프(200)와 결합하고, 방열을 수행하는 주방열핀(310);을 포함하고, 히트파이프(200)의 외측면과 주방열핀(310)의 외측면에는 흡착제가 코팅되며, 복수 개의 냉각수파이프(100)와 복수 개의 히트파이프(200) 및 복수 개의 주방열핀(310)이 결합하여 형성될 수 있다. 도 10에서 보는 바와 같이, 복수 개의 냉각수파이프(100)와 복수 개의 히트파이프(200) 및 복수 개의 주방열핀(310)이 결합하여 열교환 모듈을 형성할 수 있으며, 이와 같은 열교환 모듈이 적어도 하나 이상 설치되어 본 발명의 열교환기를 형성할 수 있다.

복수 개의 냉각수파이프(100) 각각은 일 방향으로 배열되어 형성될 수 있고, 복수 개의 냉각수파이프(100) 각각의 일단이 서로 연결되고, 복수 개의 냉각수파이프(100) 각각의 타단이 서로 연결되어, 외부로부터 전달된 냉각수가, 하나의 방향으로 복수 개의 냉각수파이프(100)로 유입되고, 복수 개의 냉각수파이프(100)를 통과한 후, 다른 방향으로 복수 개의 냉각수파이프(100)로부터 유출될 수 있다. 이와 같은 경우, 모듈화 된 본 발명의 열교환기를 통과하는 냉각수의 양이 증대될 수 있다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 열교환기가 흡착탑에 설치되는 흡착식 냉동기를 제작할 수 있다.

상기와 같은 구성에 의해, 본 발명의 열교환기를 통과하는 냉각수와 열교환기 외부의 냉매 사이에 안정적으로 열교환이 이루어지도록 하여, 냉각수의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 이에 따라, 본 발명의 열교환기에 형성된 흡착제의 흡,탈착 효율이 증가할 수 있다. 그리고, 인입홀(110)의 기밀 유지가 용이하여, 본 발명의 열교환기 내부의 진공 유지가 용이할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 냉각수파이프
110 : 인입홀
200 : 히트파이프
210 : 히트파이프 인입부위
211 : 유동홀
310 : 주방열핀
320 : 보조방열핀
400 : 인입관체

Claims

파이프의 형상이며, 냉각수가 유동하여 통과하는 냉각수파이프;
파이프의 형상이며, 일 부위가 상기 냉각수파이프에 인입되어 상기 냉각수파이프와 결합하는 히트파이프; 및
상기 히트파이프를 관통시켜 상기 히트파이프와 결합하고, 방열을 수행하는 주방열핀;을 포함하고,
상기 히트파이프의 외측면과 상기 주방열핀의 외측면에는 흡착제가 코팅되는 것을 특징으로 하는 열전달 매체를 적용한 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기.
청구항 1에 있어서,
상기 히트파이프는, 상기 냉각수파이프의 길이 방향을 따라 배열되어 형성되는 홀인 인입홀을 복수 개 구비하는 것을 특징으로 하는 열전달 매체를 적용한 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기.
청구항 2에 있어서,
일 부위가 상기 인입홀에 인입되어 상기 냉각수파이프의 내부에 위치하는 상기 히트파이프는, 상기 냉각수파이프의 길이 방향을 따라 균일하게 배열되어 형성되는 것을 특징으로 하는 열전달 매체를 적용한 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기.
청구항 2에 있어서,
상기 인입홀이 상기 냉각수파이프의 양 측에 대응되게 배열되어 형성됨으로써, 상기 히트파이프가 상기 냉각수파이프의 양 측에 대응되게 배열되어 형성되는 것을 특징으로 하는 열전달 매체를 적용한 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기.
청구항 2에 있어서,
상기 히트파이프는, 상기 히트파이프의 외경을 따라 전둘레 용접(full-circled welding)되어 상기 냉각수파이프에 결합되는 것을 특징으로 하는 열전달 매체를 적용한 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기.
청구항 2에 있어서,
상기 히트파이프의 일 부위를 둘러싸는 형상으로 형성되어 상기 히트파이프의 일 부위를 보호하는 인입관체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전달 매체를 적용한 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기.
청구항 6에 있어서,
상기 인입관체의 길이는 상기 냉각수파이프의 외경 길이보다 더 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 열전달 매체를 적용한 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기.
청구항 6에 있어서,
상기 인입관체는, 상기 인입관체의 외경을 따라 전둘레 용접(full-circled welding)되어 상기 냉각수파이프에 결합되는 것을 특징으로 하는 열전달 매체를 적용한 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기.
청구항 6에 있어서,
상기 히트파이프는, 상기 인입관체에 억지끼워맞춤 또는 나사방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 열전달 매체를 적용한 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각수파이프에 인입된 상기 히트파이프의 일 부위 길이는, 상기 히트파이프의 나머지 부위 길이에 대해 1/20 ~ 1/5의 비율인 것을 특징으로 하는 열전달 매체를 적용한 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기.
청구항 1에 있어서,
상기 흡착제는 실리카겔과 제올라이트 및 MOF(Metal-organic framework)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 열전달 매체를 적용한 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각수파이프에 인입되는 상기 히트파이프의 일 부위와 결합하여 상기 냉각수파이프의 내부에 위치하고, 방열을 수행하는 보조방열핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전달 매체를 적용한 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기.
파이프의 형상이며, 냉각수가 유동하여 통과하는 냉각수파이프;
파이프의 형상이며, 일 부위가 상기 냉각수파이프에 인입되어 상기 냉각수파이프와 결합하는 히트파이프; 및
상기 히트파이프를 관통시켜 상기 히트파이프와 결합하고, 방열을 수행하는 주방열핀;을 포함하고,
상기 히트파이프의 외측면과 상기 주방열핀의 외측면에는 흡착제가 코팅되며,
복수 개의 냉각수파이프와 복수 개의 히트파이프 및 복수 개의 주방열핀이 결합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 열전달 매체를 적용한 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기.
청구항 1 내지 청구항 13 중 선택되는 어느 하나의 항에 의한 열전달 매체를 적용한 흡착식 냉동기용 흡착탑 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착식 냉동기.