WO2017171103A1 - Heat exchanger using magnetic material - Google Patents

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WO2017171103A1
WO2017171103A1 PCT/KR2016/003113 KR2016003113W WO2017171103A1 WO 2017171103 A1 WO2017171103 A1 WO 2017171103A1 KR 2016003113 W KR2016003113 W KR 2016003113W WO 2017171103 A1 WO2017171103 A1 WO 2017171103A1
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rotor
magnetic material
magnetic
heat exchanger
pipe
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이희복
이재우
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(주)아크웨이브솔루션스코리아
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    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger, and more particularly, to a heat exchanger using a magnetic material.
  • An eddy current or foucault current is a current flowing in a spiral shape inside a conductor by electromotive force generated inside the conductor.
  • a method of generating the eddy current there is a method of changing the magnetic flux.
  • the magnetic flux is to be changed to generate an eddy current
  • the polarities of the magnets that is, the N pole and the S pole
  • the magnetic flux that bridges the conductor around the magnetic body changes with time.
  • Joule heat is generated in a direction crossing the magnetic flux.
  • the heat exchange device may be configured by arranging a pipe through which fluid flows around the rotating magnet.
  • the technical idea of the present invention provides a heat exchange apparatus using a magnetic material that can efficiently use Joule heat generated by the eddy current.
  • Heat exchange apparatus using a magnetic material includes a rotor having a ring shape and a plurality of magnetic materials.
  • the plurality of magnetic bodies may be disposed along the circumferential direction, and each of the magnetic bodies may be disposed so that one surface of the respective magnetic body is exposed on the outer surface of the rotor and the other surface of the magnetic body is exposed on the inner surface of the rotor. have.
  • a heat exchange apparatus using a magnetic material includes a rotating shaft connected to the rotor along a central axis of the rotor in a direction perpendicular to the circumferential direction, an inner pipe disposed along the inner surface of the rotor and having an inlet and an outlet, and the ash At least one outer pipe disposed along the outer surface of the former and having an inlet and an outlet.
  • FIG. 1 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing in detail the structure of the rotor shown in FIG.
  • FIG. 3 is a view showing in detail the structure of the rotor core shown in FIG.
  • FIG. 4 is a view showing in detail the portion A shown in FIG.
  • FIG. 5 is a detailed view showing portion A of FIG. 3.
  • FIG. 6 is a view showing the assembly of the rotor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view illustrating an inner pipe of a heat exchange apparatus using the magnetic material illustrated in FIG. 7.
  • FIG. 9 is a view showing the inner pipe shown in FIG. 8 being flattened.
  • FIG. 10 is a view illustrating another example of the inner pipe illustrated in FIG. 7.
  • FIG. 11 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view showing in detail the shape of the outer pipe shown in FIG.
  • 13 and 14 are views illustrating a structure of a flow path formed inside the outer pipes and the connection part.
  • FIG. 15 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a view showing in detail the structure of the rotor shown in FIG.
  • FIG. 17 is a view showing in detail the structure of the rotor core shown in FIG.
  • FIG. 18 is a detailed view of portion A shown in FIG. 17.
  • FIG. 19 is a view showing in detail the first fixing plate shown in FIG.
  • 20 is a view showing the assembly of the rotor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a view showing the power lock shown in FIG.
  • FIG. 22 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
  • 25 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
  • 26 is a view showing an embodiment of a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is a view illustrating a structure of the connecting unit illustrated in FIG. 26.
  • FIG. 28 is a view showing in detail the structure of the first connecting plate shown in FIG.
  • FIG. 29 is a view illustrating in detail the structure of the second connecting plate illustrated in FIG. 27.
  • FIG. 30 is a view showing a fluid flow in the pipe of the heat exchange apparatus using a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
  • 31 is a view showing the structure of a flow path formed inside the pipes and the connecting portion.
  • FIG. 32 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 33 is a view illustrating in detail the structure of the connection unit illustrated in FIG. 32.
  • FIG. 34 is a sectional view of a portion A-B shown in FIG. 33.
  • FIG. 35 is a view illustrating a fluid flow in a pipe of the heat exchange apparatus using the magnetic body illustrated in FIG. 32.
  • 36 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 37 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
  • 38 to 40 are views illustrating a heat exchange apparatus using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
  • 11 is a view showing the best mode for practicing the present invention.
  • a heat exchange apparatus 1000 using a magnetic material includes rotors 1100-1 to 1100-3, a rotor connection part 1200, a rotation shaft 1300, and a rotor fixing part 1400. can do.
  • the rotors 1100-1 to 1100-3 may include a magnetic material (eg, a permanent magnet) for generating an eddy current.
  • the rotors 1100-1 to 1100-3 may be connected by the rotor connector 1200.
  • the rotor connector 1200 is shown as a long rod-shaped penetrating the rotors 1100-1 to 1100-3, but the rotor connector 1200 includes the rotors 1100-1 to 1. 1100-3) may be in various shapes or means capable of connecting to each other.
  • the rotors 1100-1 to 1100-3 connected by the rotor connecting unit 1200 may be connected to the rotation shaft 1300 by the rotor fixing unit 1400.
  • the rotor 1100-3 is illustrated as being fixed to the rotating shaft 1300 by the long rod-shaped rotor fixing unit 1400, but the rotor fixing unit 1400 includes the rotors 1100-1 to 1. 1100-3) may be various means or devices capable of fixing at least one of the rotating shafts 1300.
  • the rotor 1100-1 may include a rotor core 1120, magnetic bodies 1140, and a fixing plate 1160. Grooves may be formed on the outer edge of the rotor core 1120 so that the plurality of magnetic bodies 1140 may be fastened. The number of grooves may be formed by the number of magnetic bodies 1140. As shown in the figure, when the magnetic bodies 1140 are fastened to the rotor core 1120, the magnetic bodies 1140 may be exposed on the inner and outer surfaces of the rotor 1100-1. Grooves may be formed.
  • the rotor core 1120 may have a shape in which a plurality of grooves to which magnetic bodies (see FIG. 2 and 1140) are fastened to a circular plate is formed.
  • the rotor core 1120 may be in the form of a ring as shown in the figure.
  • Holes 1121 for fastening with the fixing plate 1160 may be formed in the rotor core 1120, and holes 1122 for connection with the rotor cores of the other rotors 1100-2 and 1100-3 may be formed. ) May be formed.
  • the holes 1121 may not penetrate the rotor core 1120, and the holes 1122 may penetrate the rotor core 1120.
  • the material of the rotor core 1120 may be aluminum (Al). However, the present invention is not limited thereto and may be processed into various metals.
  • the magnetic body 1140-1 is disposed such that the N pole faces the outer surface of the rotor core 1120, and the magnetic body 1140-2 has the S pole facing the outer surface of the rotor core 1120. Deployed. Although not shown in the drawing, the N pole of another magnetic body (not shown) disposed adjacent to the magnetic body 1140-2 will be disposed to face the outer surface of the rotor core 1120. That is, the north pole and the south pole may be alternately arranged on the outer surface of the rotor 1100-1.
  • the magnetic bodies 1140 may be permanent magnets.
  • the magnetic bodies 1140 may be magnetic bodies made of samarium cobalt.
  • Samarium cobalt is an intermetallic compound (SmCo5) of samarium (Sm) and cobalt (Co), and is a ferromagnetic material having a coercive force much larger than ferrite.
  • Samarium cobalt magnetic material has a maximum operating temperature of about 350 ° C., and is a magnetic material having little demagnetizing due to its high temperature stability.
  • the magnetic body 2140 may be a neodium magnet, a ferrite magnet, or an AlNiCo magnet.
  • FIG. 5 An example for this case is illustrated in FIG. 5.
  • FIG. 5 is a detailed view showing portion A of FIG. 3.
  • Grooves formed in the rotor core 1120 for fastening with the magnetic bodies 1140 may be partially protruded as shown in the drawing.
  • the shapes of the magnetic bodies 1140 may also be protruded to fit into the grooves formed in the rotor core 1120.
  • this form is exemplary and various apparatus or means may be used to prevent the magnetic bodies 1140 from leaving the rotor core 1120.
  • FIG. 6 is a view showing the assembly of the rotor according to an embodiment of the present invention.
  • the rotor shown in this figure may be any one of the rotors 1100-1 to 1100-3 of FIG. 1.
  • the magnetic bodies 1140 are fastened to a plurality of grooves formed in the rotor core 1120.
  • a bolt may be fastened after the fixing plate 1160 is attached to one surface of the rotor core 1120.
  • each of the magnetic bodies 1140 is illustrated as being a hexahedron, but the magnetic bodies 1140 are prevented from being separated from the rotor core 1120 when the rotor core 1120 is rotated.
  • the rotor core 1120 and the magnetic bodies 1140 may have a shape as shown in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
  • the heat exchanger illustrated in FIG. 7 is basically the same as the heat exchanger illustrated in FIG. 1, and an inner pipe 1500 is further provided on an inner surface of the rotors 1100-1 to 1100-3.
  • FIG. 8 is a view illustrating an inner pipe 1500 of the heat exchanger 1000 using the magnetic material illustrated in FIG. 7.
  • FIG. 9 is a view showing the inner pipe 1500 shown in FIG. 8 being flattened.
  • the inlet pipe and the outlet port of the inner pipe 1500 may face the same direction.
  • the inner pipe 1500 is shown having curved portions to extend along the longitudinal direction (ie, Z direction) and then extend in the opposite direction (ie, -Z direction).
  • the shape of the inner pipe 1500 is not limited thereto.
  • the inner pipe 1500 may have a screw form (or, similarly, a spring form) about the Z axis.
  • Cold fluid eg, water
  • hot fluid eg, water
  • the inner pipe 1500 is around the inner surface of the rotors 1100-1 to 1100-3 so as not to contact the rotors 1100-1 to 1100-3, the rotational axis 1300, and the rotor fixing part 1400. May be appropriately arranged.
  • the inner pipe 1500 may be made of various metals having high thermal conductivity such as aluminum (Al), copper (Cu), and the like.
  • a ceramic coating layer for improving heat transfer efficiency and a silicon coating layer for improving heat resistance may be formed on a surface of the inner pipe 1500. For example, a ceramic coating layer may be formed first, and then a silicon coating layer may be formed on the ceramic coating layer.
  • one inner pipe 1500 is illustrated in a zigzag form along the inner surface of the rotors 1100-1 to 1100-3.
  • two or more inner pipes may be provided. In this case, this example is shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating another example of the inner pipe 1500 shown in FIG. 7.
  • the first inner pipe 1500-1 and the second inner pipe 1500-2 are shown in a flat plane in a flat state, but the first inner pipe 1500-1 and the second inner pipe 150-0 are shown. 2) may take the form of a round ring when viewed in the Z-axis direction as shown in FIG. 8.
  • the first inner pipe 1500-1 and the second inner pipe 1500-2 may be disposed along the inner surfaces of the rotors 1100-1 to 1100-3 shown in FIG. 7.
  • the drawing shows that the outlet of the first inner pipe 1500-1 through which hot fluid is discharged and the inlet of the second inner pipe 1500-2 through which cold fluid is introduced are adjacent to each other, the first inner pipe 1500 The outlet of -1) and the outlet of the second inner pipe 1500-2 may be adjacent to each other.
  • FIG. 11 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
  • the heat exchanger illustrated in FIG. 11 is basically the same as the heat exchanger illustrated in FIG. 7, and a plurality of outer pipes 1600-1 to 1600-n are further provided around the heat exchanger.
  • the plurality of outer pipes 1600-1 to 1600-n may be appropriately disposed around the rotors 1100-1 to 1100-3 so as not to contact the rotors 1100-1 to 1100-3.
  • the surfaces of the rotors 1100-1 to 1100-3 are rotated. Eddy currents may occur.
  • the fluid eg, water
  • the plurality of outer pipes 1600-1 to 1600-n may be formed of various metals such as aluminum (Al), copper (Cu), and the like.
  • a ceramic coating layer for improving heat transfer efficiency and a silicon coating layer for improving heat resistance may be formed on the surfaces of the pipes. For example, a ceramic coating layer may be formed first, and then a silicon coating layer may be formed on the ceramic coating layer.
  • FIG. 12 is a view showing in detail the shape of the outer pipe shown in FIG. Grooves for increasing the surface area may be formed on the surface of each of the outer pipes 1600-1 to 1600-3.
  • the surface of the outer pipe is shown in the form of a screw.
  • the shape of the surface of the outer pipe is not limited to this, and may be in various forms to increase the surface area such as a screw or a drill.
  • the inner pipe 1500 may be in the form of a screw that can increase its surface area.
  • FIG. 13 and 14 are views illustrating a structure of a flow path formed inside the outer pipes and the connection part.
  • the outer pipes 1600-1-1600-n shown in FIG. 11 are shown to unfold in a flat plane.
  • the first outer pipe 1600-1 to the nth outer pipe 1160-n may be connected by the connecting portions 1610 to form one flow path.
  • the fluid introduced through the inlet of the first outer pipe 1600-1 will be discharged through the outlet of the nth outer pipe 1160-n.
  • the outer pipes 1600-1 to 1600-n may be connected to have two or more flow paths. This embodiment is illustrated in FIG. 14.
  • the first outer pipe 1600-1 to kth outer pipe 1160-k may be connected by the connecting portions 1610 to form one flow path.
  • the k + 1th external pipes 1160-(k + 1) to the nth external pipes 1160-n may be connected by the connecting parts 1610 to form one flow path. That is, although the external pipes 1600-1 to 1600-n form two flow paths according to the connection by the connection parts 1610, the number of flow paths is not limited thereto.
  • the outer pipes 1600-1 to 1600-n may have inlets and outlets, respectively.
  • the heat exchanger 2000 using the magnetic material may include rotors 2100-1 to 2100-3, power locks 2200-1 to 2200-3, and a rotating shaft 2300.
  • the rotors 2100-1 to 2100-3 may include a magnetic material (eg, a permanent magnet) for generating an eddy current.
  • a magnetic material eg, a permanent magnet
  • an eddy current is generated on the conductor surface.
  • a pipe not shown
  • FIG. 16 Detailed structures of the rotors 2100-1 to 2100-3 will be described below with reference to FIG. 16. Although three rotors 2100-1 to 2100-3 are illustrated in the drawings, the number of rotors is not limited thereto.
  • the rotation shaft 3300 may be coupled to the rotors 2100-1 to 2100-3 by the power locks 2200-1 to 2200-3.
  • the number of power locks 2200-1 to 2200-3 may be provided by the number of rotors 2100-1 to 2100-3.
  • the rotation shaft 2300 may be made of iron (Fe).
  • FIG. 16 is a view illustrating in detail the structure of the rotor 2100-1 shown in FIG. 15.
  • the rotor 2100-1 may include a rotor core 2120, a magnetic body 2140, a first fixing plate 2160-1, and a second fixing plate (not shown).
  • Grooves may be formed on the outer edge of the rotor core 2120 so that the plurality of magnetic bodies 2140 may be fastened.
  • the number of grooves may be formed by the number of magnetic materials 2140.
  • the thickness of the rotor core 2120 may be smaller than the thickness of the magnetic bodies 2140. As a result, as shown in the figure, some space may be formed between the magnetic bodies (2140). These spaces serve to prevent the magnetic bodies 2140 from overheating due to the eddy current generated when the rotor 2100-1 rotates at a high speed.
  • the rotor core 2120 may have a shape in which a plurality of grooves to which magnetic bodies (see FIG. 16 and 2140) are fastened to a circular plate is formed.
  • the plurality of grooves may be trapezoidal. By forming the grooves in the shape of a trapezoid, it is possible to prevent magnetic bodies from escaping when the rotor rotates at high speed.
  • a hole may be formed in the center of the rotor core 2120 as shown in the drawing so that the rotation shaft (see FIG. 15, 2300) may be inserted.
  • the material of the rotor core 2120 may be aluminum (Al).
  • the present invention is not limited thereto and may be processed into various metals.
  • FIG. 18 is a detailed view of portion A shown in FIG. 17.
  • the groove 2122 into which the magnetic material 2140 may be fastened may be trapezoidal.
  • auxiliary grooves 2124 and 2126 may be further formed on both sides of the groove 2122.
  • the auxiliary grooves 2124 and 2126 serve to prevent the magnetic bodies 2140 from overheating due to the eddy current generated when the rotor (see FIG. 15, 2100-1 to 2100-3) rotates at high speed.
  • two circular auxiliary grooves 2124 and 2126 are further formed at both ends of the groove 2122.
  • the shape, position, and number of grooves are not limited thereto.
  • the magnetic body 2140 may be inserted so that the N pole faces the outer direction of the rotor and the S pole faces the direction of the center axis of the rotor.
  • adjacent magnetic bodies may be inserted such that the N pole is directed toward the center axis of the rotor, and the S pole is directed toward the outside direction of the rotor. That is, the north pole and the south pole may be alternately arranged on the surface of the rotor.
  • the present invention is not limited thereto, and the magnetic bodies 2140 may be inserted such that only the N pole or the S pole is disposed on the surface of the rotor. As shown in the figure, one magnetic body 2140 may be inserted into one groove 2122.
  • the magnetic body 2140 may be a permanent magnet.
  • the magnetic material 2140 may be a magnetic material made of samarium cobalt.
  • Samarium cobalt is an intermetallic compound (SmCo5) of samarium (Sm) and cobalt (Co), and is a ferromagnetic material having a coercive force much higher than that of ferrite.
  • Samarium cobalt magnetic material has a maximum operating temperature of about 350 ° C., and is a magnetic material having little demagnetizing due to its high temperature stability.
  • the magnetic body 2140 may be a neodium magnet, a ferrite magnet, or an AlNiCo magnet.
  • FIG. 19 is a detailed view of the first fixing plate 2160-1 shown in FIG. 16.
  • the first fixing plate 2160-1 serves to bind the magnetic body 2140 inserted into the rotor core (see FIG. 2, 2120).
  • the thickness of the edge of the first fixing plate 2160-1 may be thinner than the thickness of other portions.
  • a space may be formed between the magnetic bodies 2140, as described in FIG. 16.
  • the first holes 2162 and the second holes 2164 may be formed on the first fixing plate 2160-1.
  • the rotor core 2120 and the first fixing plate 2160-1 may be fastened by bolts (not shown) provided through the first holes 2162.
  • the second holes 2164 may be formed to reduce vibrations generated when the rotors rotate at high speed.
  • the second hole 2164 may be provided only at the outermost part of the heat exchanger (see FIG. 15, 2000) using the magnetic material. That is, it may be formed only on the fixed plates of the outermost side of the rotors 2100-1 and 2100-3.
  • the 20 is a view showing the assembly of the rotor according to an embodiment of the present invention.
  • the magnetic bodies 2140 are inserted into a plurality of grooves formed at the edge of the rotor core 2120.
  • the bolts may be fastened. Can be.
  • the power lock 2200-1 serves to bind the rotors (see FIG. 15, 2100-1 to 2100-3) and the rotation shaft 2300.
  • a groove may be formed in a portion where the rotor and the rotating shaft contact each other, thereby binding the rotor and the rotating shaft.
  • the center of gravity may not be uniformly distributed about the rotation axis, it may be preferable to bind using the power lock.
  • FIG. 22 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
  • the heat exchanger shown in FIG. 22 is basically the same as the heat exchanger shown in FIG. 15, and a plurality of pipes 2400-1 to 2400-n are provided around the heat exchanger.
  • the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n may be in contact with adjacent pipes.
  • the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n may be appropriately disposed around the rotors 2100-1 to 2100-3 so as not to contact the rotors 2100-1 to 2100-3. .
  • the surfaces of the rotors 2100-1 to 2100-3 are rotated. Eddy current occurs in the When Joule heat is generated due to the generated eddy current, the fluid (eg, water) flowing inside the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n may be heated.
  • the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n may be formed of various metals such as aluminum (Al), copper (Cu), and the like.
  • a ceramic coating layer for improving heat transfer efficiency and a silicon coating layer for improving heat resistance may be formed on the surfaces of the pipes. For example, a ceramic coating layer may be formed first, and then a silicon coating layer may be formed on the ceramic coating layer.
  • FIG. 23 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
  • the heat exchanger illustrated in this figure is basically the same as the heat exchanger illustrated in FIG. 22 except that the shapes of the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n provided around the heat exchanger are different.
  • the cross sections of the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n may be trapezoidal. Both the outer section of the pipe and the inner section through which the fluid flows can be trapezoidal. As shown in FIG. 23, the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n may be disposed such that the upper side and the lower side of the trapezoid cross each other. By arranging the top and bottom sides of the trapezoid to intersect, the gap between the rotor and the pipe can be minimized. As a result, the magnetoresistance is reduced, so that the loss of Joule heat generated by the eddy current can be minimized.
  • the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n may be made of a metal such as aluminum or copper, and a ceramic coating layer and a silicon coating layer may be formed on the surface thereof.
  • FIG. 24 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
  • the heat exchanger illustrated in this figure is basically the same as the heat exchanger illustrated in FIG. 22 except that the shapes of the plurality of pipes 3400-1 to 3400-n provided around the heat exchanger are different.
  • the outer cross section of the pipe may be rectangular, and the inner cross section through which the fluid flows may be circular.
  • the surface of this pipe has a relatively wider surface than the circular pipe shown in FIG. Therefore, the large surface area is advantageous over circular pipes in terms of thermal efficiency.
  • the pipe of this shape is made of a relatively large amount of metal as compared to the pipes of other shapes because the inner cross section through which the fluid flows is circular. Thus, the ability to accumulate Joule heat generated by eddy currents is relatively excellent.
  • the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n may be made of a metal such as aluminum or copper, and a ceramic coating layer and a silicon coating layer may be formed on the surface thereof.
  • FIG. 25 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
  • the heat exchanger illustrated in this figure is basically the same as the heat exchanger illustrated in FIG. 22 except that the shapes of the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n provided around the heat exchanger are different.
  • both the outer cross section of the pipe and the inner cross section through which the fluid flows may be rectangular.
  • the surface of this pipe has a relatively wider surface than the circular pipe shown in FIG. Therefore, the large surface area is advantageous over circular pipes in terms of thermal efficiency.
  • the inner cross section is also rectangular, it is made of a relatively small amount of metal as compared to the pipe shown in FIG. Thus, such shaped pipes are advantageous for instantaneous heat transfer.
  • the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n may be made of a metal such as aluminum or copper, and a ceramic coating layer and a silicon coating layer may be formed on the surface thereof.
  • FIG. 26 is a view showing an embodiment of a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
  • the heat exchanger 2000 using the magnetic material illustrated in the drawing further includes connection parts 2500 and 2600 in the heat exchanger illustrated in FIG. 22.
  • the connecting parts 2500 and 2600 allow the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n to be connected in a zigzag form.
  • Fluid for example, water
  • the inflowed fluid is zigzag in a plurality of pipes 2400-2 to 2400-n.
  • the fluid is discharged through the outlet of the pipe (2400-n) connected to the connecting portion (500).
  • the fluid passing through the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n is heated by Joule heat generated by the eddy current.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating a structure of the connection part 2500 illustrated in FIG. 26.
  • the structures of the connection part 2500 and the connection part 2600 are substantially the same, and the connection part 2500 will be described as an example.
  • the connection part 2500 may include a first connection plate 2510 and a second connection plate 2520.
  • the connector 2500 may further include a gasket (not shown) for preventing leakage.
  • FIG. 28 is a view illustrating in detail the structure of the first connecting plate 2510 shown in FIG. 27.
  • a plurality of holes 2512-1 to 2512-n penetrating the first connecting plate 2510 may be formed on the first connecting plate 2510.
  • a plurality of pipes (refer to FIG. 26 and 2400-1 to 2400-n) may be connected to the plurality of holes 2512-1 to 2512-n, respectively.
  • the material of the first connection plate 2510 may be aluminum (Al), but is not limited thereto.
  • FIG. 29 is a view illustrating in detail the structure of the second connecting plate 2520 illustrated in FIG. 27.
  • a plurality of grooves and holes 2522-1 to 2522-n may be formed on the second connecting plate 2520. Only the holes 2252-n may be formed to completely pass through the second connecting plate 2520, and the remaining grooves may not be formed to completely pass through the second connecting plate 2520.
  • the holes 2252-n correspond to holes 2252-n formed in the pipe (see FIG. 26, 2400-n) and the first connecting plate (see FIG. 28, 2510).
  • the groove 2522-2 corresponds to the holes 2512-1 and 2512-2 formed in the pipes (see FIG. 26, 2400-1 and 2400-2) and the first connecting plate (see FIG. 28, 2510). do. That is, two pipes correspond to each of the remaining grooves except the hole 2252-n.
  • Fluid (eg, water) flowing in a zigzag form through the pipes (see FIG. 26, 2400-1 to 2400-n) includes holes 2252-n formed in the first connecting plate (FIG. 28, 2510) and It is discharged to the outside through the holes (2522-n) formed in the second connecting plate (2520). In this figure, a case in which water is discharged through the connection part has been described as an example.
  • FIG. 30 is a view showing a fluid flow in the pipe of the heat exchange apparatus using a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
  • fluid is introduced through the pipe 2400-1.
  • the introduced fluid will flow through the pipe 2400-2 along the hole formed in the connector 2500.
  • the fluid flowing through the pipe 2400-1 passes through a hole (see FIG. 28, 2512-1) of the first connecting plate 2510, and then a groove of the second connecting plate 2520. (See FIG. 29, 2522-2). Then, the fluid passes through the hole (see Fig. 28, 2512-2) of the first connecting plate 2510, and then flows into the pipe 2400-2. As such, when the fluid passes through the pipes in a zigzag fashion, the fluid finally flows through the pipes 2400-n. Then, it is discharged to the outside through the holes (see FIG. 28 and 2510) of the first connecting plate 2510 and the holes (see FIG. 29 and 2522-n) of the second connecting plate 2520. That is, the pipe 2400-1 connected to the inlet port through which the fluid flows from the outside and the pipe 2400-n through which the fluid is discharged to the outside may be disposed adjacent to each other.
  • FIG. 31 is a view showing the structure of a flow path formed inside the pipes and the connecting portion.
  • the pipes and connections shown in FIG. 30 are shown unfolded to reveal the flow path. It can be seen that the fluid flows through one flow path while the fluid introduced through the inlet is discharged through the outlet.
  • Heat exchange apparatus using a magnetic material may include a pipe connected in a zigzag form to form one flow path. As a result, it is possible to secure sufficient time for the fluid to flow through the pipe and to efficiently use the Joule heat generated by the eddy current.
  • FIG. 32 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
  • the heat exchanger shown in this figure is similar to the heat exchanger shown in FIG. 26 except for the structures of the connections 2500 and 2600.
  • a flow path is formed in a zigzag form in one pipe unit, but in this embodiment, a flow path is formed in a zigzag form in three pipe units (hereinafter, referred to as a sub flow path).
  • FIG. 33 is a view illustrating in detail the structure of the connection unit 2500 illustrated in FIG. 32.
  • the connecting part 2500 may include a first connecting plate 2510, a second connecting plate 2520, and a third connecting plate 2530.
  • the connection unit 2500 may further include a gasket (not shown) for preventing leakage.
  • a gasket not shown for preventing leakage.
  • FIG. 33 a case in which the fluid is discharged to the outside through the outlet 2532 of the connection part 2500 will be described as an example, and the following description will be given to the outside of the fluid through the inlet of the connection part (FIGS. The same applies to the inflow from.
  • a plurality of holes penetrating the first connecting plate 2510 may be formed on the first connecting plate 2510.
  • a plurality of holes penetrating the second connecting plate 2520 may be formed on the second connecting plate 2520.
  • Three holes among the holes formed on the first connection plate 2510 correspond to one hole formed on the second connection plate 2520.
  • the hole formed on the second connection plate 2520 may be formed such that only a central portion thereof penetrates through the second connection plate 2520 as shown in the drawing. That is, a hole is formed on the second connecting plate 2520 so as to penetrate only a portion overlapping with the center hole among the three holes on the corresponding first connecting plate 2510.
  • a hole 2532 and a plurality of grooves may be formed on the third connecting plate 2530. As shown in the figure, the hole 2532 is formed to pass through the third connecting plate 2530, and the plurality of grooves are formed not to pass through the third connecting plate 2530.
  • One hole formed on the second connecting plate 2520 corresponds to the hole 2532.
  • two holes formed on the second connection plate 2520 correspond to the other grooves formed on the third connection plate 2530. Their correspondence is shown in dashed lines in the figures.
  • FIG. 34 is a sectional view of a portion A-B shown in FIG. 33. This figure is sectional drawing in the state which bonded the 1st connecting plate 2510, the 2nd connecting plate 2520, and the 3rd connecting plate 2530.
  • FIG. 34 After the fluid flows through three holes formed on the first connection plate 2510, the fluid flows through one hole formed on the second connection plate 2520. Then, the fluid flowing along one groove formed on the third connecting plate 2530 passes through one hole formed on the second connecting plate 2520, and then three fluids formed on the first connecting plate 2510 are formed. Go through the hall. That is, among the plurality of holes formed on the first connection plate 2510, a flow path may be formed based on three holes (or three pipes connected to the three holes, that is, one sub-channel). have.
  • FIG. 35 is a view illustrating a fluid flow in a pipe of the heat exchange apparatus using the magnetic body illustrated in FIG. 32.
  • fluid is introduced through the inlet 2632.
  • the introduced fluid will flow into three pipes along the hole formed in the connection portion 2600.
  • a sub flow path is formed based on three pipes as a basic unit. Then, the fluid will pass through the pipes in a zigzag form and then be discharged to the outside through the outlet 2532.
  • the fluid passes through holes or grooves formed in the pipes and connections 2500 and 2600, the fluid is heated by Joule heat generated by eddy currents generated as the rotors (not shown) rotate.
  • the heat exchange apparatus 3000 using the magnetic material may include rotors 3100-1 to 3100-3, a rotation shaft 3300, and magnetic body insertion parts 3350.
  • the difference between the heat exchanger illustrated in the drawing and those described above is that long magnetic bodies are inserted through the magnetic body insertion unit 3350. As shown in the figure, the magnetic material is inserted into the internal space of the magnetic material insertion portion 3350. The space between the magnetic insert 3350 and the adjacent magnetic insert may prevent the magnetic body from overheating when the rotors 3100-1 to 3100-3 rotate at high speed.
  • FIG. 37 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
  • the heat exchanger shown in FIG. 37 is basically the same as the heat exchanger shown in FIG. 36, and a plurality of pipes 3400-1 to 3400-n are provided around the heat exchanger.
  • Cross sections of the plurality of pipes 3400-1 to 3400-n may be circular, as shown in the figure.
  • the plurality of pipes 3400-1 to 3400-n may be in contact with adjacent pipes.
  • the plurality of pipes 3400-1 to 3400-n may be appropriately disposed around the rotors 3100-1 to 3100-3 so as not to contact the rotors 3100-1 to 3100-3. .
  • FIGS. 38 to 40 are views illustrating a heat exchange apparatus using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
  • the heat exchangers shown in FIGS. 38-40 are basically the same as the heat exchanger shown in FIG. 36, except for the shape of the pipes. Therefore, redundant descriptions will be omitted.
  • the cross sections of the pipes 3400-1 to 3400-n shown in FIG. 38 are trapezoidal in shape.
  • the cross sections of the pipes 3400-1 to 3400-n shown in FIG. 39 are rectangular in the outside and circular in the fluid flow.
  • the cross sections of the pipes 3400-1 to 3400-n shown in FIG. 40 are rectangular both outside and inside the fluid flows.
  • Heat exchange apparatus using a magnetic material may include a pipe connected in a zigzag form to form one flow path. As a result, it is possible to secure sufficient time for the fluid to flow through the pipe and to efficiently use the Joule heat generated by the eddy current.
  • the present invention can be used for a heat exchanger using a magnetic material.

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Abstract

A heat exchanger using magnetic material according to an embodiment of the present invention may include: a rotor having a ring shape and including a plurality of magnetic materials; a rotation shaft disposed along a central axis of the rotor in a direction perpendicular to a circumferential direction and connected to the rotor; an inner pipe disposed along an inner surface of the rotor and having an inlet and an outlet; and at least one outer pipe disposed along an outer surface of the rotor and having an inlet and outlet. The plurality of magnetic materials are disposed on the rotor along the circumferential direction, each of the magnetic materials is disposed on the outer surface of the rotor so that one side of each of the magnetic materials is exposed, and may be disposed on the inner surface of the rotor so that the other surface of each of the magnetic materials is exposed.

Description

자성체를 이용한 열교환 장치Heat exchanger using magnetic material
본 발명은 열교환 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는, 자성체를 이용한 열교환 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger, and more particularly, to a heat exchanger using a magnetic material.
최근 기존의 화석 연료의 고갈 문제, 및 화석 연료의 사용에 따른 환경 문제 등 다양한 요인으로 인하여 대체 에너지 개발에 대한 많은 연구가 있어 왔다. 그 중에서도 와전류에 의해 생성되는 줄 열(Joule heat)을 이용하여 열 교환 장치를 개발하려는 많은 노력도 있었다.Recently, there have been many studies on the development of alternative energy due to various factors such as depletion of existing fossil fuels and environmental problems caused by the use of fossil fuels. Among others, there have been many efforts to develop a heat exchange device using joule heat generated by eddy currents.
와전류(eddy current 또는 Foucault current)란 도체 내부에 생기는 기전력에 의해 도체 내부에 소용돌이 모양으로 흐르는 전류를 말한다. 와전류를 발생시키는 방법으로써, 자속(magnetic flux)을 변화시키는 방법이 있다. 자속을 변화시켜 와전류를 발생시키고자 하는 경우, 자석의 극성(즉, N극과 S극)이 번갈아 나타나도록 회전시키면, 자성체 주변의 도체를 쇄교하는 자속이 시간에 따라 변하게 된다. 이때, 자속을 가로지르는 방향으로 줄 열(Joule heat)이 발생한다. 이때 회전하는 자성 주변에 유체가 흐르는 파이프를 배치하여 열교환 장치를 구성할 수 있다.An eddy current or foucault current is a current flowing in a spiral shape inside a conductor by electromotive force generated inside the conductor. As a method of generating the eddy current, there is a method of changing the magnetic flux. When the magnetic flux is to be changed to generate an eddy current, when the polarities of the magnets (that is, the N pole and the S pole) are rotated alternately, the magnetic flux that bridges the conductor around the magnetic body changes with time. At this time, Joule heat is generated in a direction crossing the magnetic flux. In this case, the heat exchange device may be configured by arranging a pipe through which fluid flows around the rotating magnet.
본 발명의 기술적 사상은 와전류로 인하여 생성되는 줄 열을 효율적으로 이용할 수 있는 자성체를 이용한 열교환 장치를 제공한다.The technical idea of the present invention provides a heat exchange apparatus using a magnetic material that can efficiently use Joule heat generated by the eddy current.
본 발명의 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치는 링 형태를 갖고 복수의 자성체들을 포함하는 회전자를 포함한다. 상기 복수의 자성체들은 원주 방향을 따라 배치되고, 각각의 자성체는 상기 회전자의 외면에 상기 각각의 자성체의 일면이 드러나도록 그리고 상기 회전자의 내면에 상기 각각의 자성체의 타면이 드러나도록 배치될 수 있다. 자성체를 이용한 열교환 장치는 상기 원주 방향에 수직 방향으로 상기 회전자의 중심축을 따라 상기 회전자와 연결되는 회전축, 상기 회전자의 상기 내면을 따라 배치되고, 입수구 및 출수구를 갖는 내부 파이프, 그리고 상기 회전자의 상기 외면을 따라 배치되고, 입수구 및 출수구를 갖는 적어도 하나의 외부 파이프를 포함한다.Heat exchange apparatus using a magnetic material according to an embodiment of the present invention includes a rotor having a ring shape and a plurality of magnetic materials. The plurality of magnetic bodies may be disposed along the circumferential direction, and each of the magnetic bodies may be disposed so that one surface of the respective magnetic body is exposed on the outer surface of the rotor and the other surface of the magnetic body is exposed on the inner surface of the rotor. have. A heat exchange apparatus using a magnetic material includes a rotating shaft connected to the rotor along a central axis of the rotor in a direction perpendicular to the circumferential direction, an inner pipe disposed along the inner surface of the rotor and having an inlet and an outlet, and the ash At least one outer pipe disposed along the outer surface of the former and having an inlet and an outlet.
본 발명의 실시 예에 따르면, 와전류로 인하여 생성되는 줄 열을 효율적으로 이용할 수 있는 자성체를 이용한 열교환 장치를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a heat exchange apparatus using a magnetic material that can efficiently use Joule heat generated by the eddy current.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다.1 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 회전자의 구조를 상세하게 보여주는 도면이다.2 is a view showing in detail the structure of the rotor shown in FIG.
도 3은 도 2에 도시된 회전자 코어의 구조를 상세하게 보여주는 도면이다.3 is a view showing in detail the structure of the rotor core shown in FIG.
도 4는 도 3에 도시된 A 부분을 상세하게 보여주는 도면이다.4 is a view showing in detail the portion A shown in FIG.
도 5는 도 3에 도시된 A 부분을 상세하게 보여주는 도면이다.FIG. 5 is a detailed view showing portion A of FIG. 3.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 회전자의 조립도를 보여주는 도면이다.6 is a view showing the assembly of the rotor according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다.7 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
도 8은 도 7에 도시된 자성체를 이용한 열교환 장치의 내부 파이프를 보여주는 도면이다. FIG. 8 is a view illustrating an inner pipe of a heat exchange apparatus using the magnetic material illustrated in FIG. 7.
도 9 는 도 8에 도시된 내부 파이프를 평평한 평면에 편 것을 보여주는 도면이다.FIG. 9 is a view showing the inner pipe shown in FIG. 8 being flattened. FIG.
도 10은 도 7에 도시된 내부 파이프의 다른 예를 보여주는 도면이다. FIG. 10 is a view illustrating another example of the inner pipe illustrated in FIG. 7.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다.11 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
도 12는 도 11에 도시된 외부 파이프의 형태를 상세하게 보여주는 도면이다. 12 is a view showing in detail the shape of the outer pipe shown in FIG.
도 13 및 도 14는 외부 파이프들 및 연결부 내부에 형성된 유로의 구조를 보여주는 도면이다.13 and 14 are views illustrating a structure of a flow path formed inside the outer pipes and the connection part.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다.15 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
도 16은 도 15에 도시된 회전자의 구조를 상세하게 보여주는 도면이다.16 is a view showing in detail the structure of the rotor shown in FIG.
도 17은 도 16에 도시된 회전자 코어의 구조를 상세하게 보여주는 도면이다.17 is a view showing in detail the structure of the rotor core shown in FIG.
도 18은 도 17에 도시된 A 부분을 상세하게 보여주는 도면이다.FIG. 18 is a detailed view of portion A shown in FIG. 17.
도 19는 도 16에 도시된 제 1 고정판을 상세하게 보여주는 도면이다.19 is a view showing in detail the first fixing plate shown in FIG.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 회전자의 조립도를 보여주는 도면이다. 20 is a view showing the assembly of the rotor according to an embodiment of the present invention.
도 21은 도 15에 도시된 파워 록을 보여주는 도면이다.21 is a view showing the power lock shown in FIG.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다.22 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
도 23은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다.23 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
도 24는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다.24 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다.25 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치의 일 실시 예를 보여주는 도면이다.26 is a view showing an embodiment of a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
도 27은 도 26에 도시된 연결부의 구조를 보여주는 도면이다.FIG. 27 is a view illustrating a structure of the connecting unit illustrated in FIG. 26.
도 28은 도 27에 도시된 제 1 연결 판의 구조를 상세하게 보여주는 도면이다.28 is a view showing in detail the structure of the first connecting plate shown in FIG.
도 29는 도 27에 도시된 제 2 연결 판의 구조를 상세하게 보여주는 도면이다.FIG. 29 is a view illustrating in detail the structure of the second connecting plate illustrated in FIG. 27.
도 30은 본 발명의 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치의 파이프에서의 유체 흐름을 보여주는 도면이다.30 is a view showing a fluid flow in the pipe of the heat exchange apparatus using a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
도 31은 파이프들 및 연결부 내부에 형성된 유로의 구조를 보여주는 도면이다.31 is a view showing the structure of a flow path formed inside the pipes and the connecting portion.
도 32는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다.32 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
도 33은 도 32에 도시된 연결부의 구조를 상세하게 보여주는 도면이다.FIG. 33 is a view illustrating in detail the structure of the connection unit illustrated in FIG. 32.
도 34는 도 33에 도시된 A-B 부분의 단면도를 보여주는 도면이다.FIG. 34 is a sectional view of a portion A-B shown in FIG. 33.
도 35는 도 32에 도시된 자성체를 이용한 열교환 장치의 파이프에서의 유체 흐름을 보여주는 도면이다.FIG. 35 is a view illustrating a fluid flow in a pipe of the heat exchange apparatus using the magnetic body illustrated in FIG. 32.
도 36은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다.36 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
도 37은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다.37 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
도 38 내지 도 40는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다.38 to 40 are views illustrating a heat exchange apparatus using a magnetic material according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 실시를 위한 최선의 형태를 보여주는 도면은 도 11이다.11 is a view showing the best mode for practicing the present invention.
앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두 예시적이라는 것이 이해되어야 하며, 청구된 발명의 부가적인 설명이 제공되는 것으로 여겨져야 한다. 참조 부호들이 본 발명의 바람직한 실시 예들에 상세히 표시되어 있으며, 그것의 예들이 참조 도면들에 표시되어 있다. 가능한 어떤 경우에도, 동일한 참조 번호들이 동일한 또는 유사한 부분을 참조하기 위해서 설명 및 도면들에 사용된다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary, and that additional explanations of the claimed invention are provided. Reference numerals are shown in detail in preferred embodiments of the invention, examples of which are shown in the reference figures. In any case, like reference numerals are used in the description and the drawings to refer to the same or like parts.
한 요소(element) 또는 층(layer)이 다른 요소 또는 층에 "연결되는", "결합하는", 또는 "인접하는" 것으로 언급되는 때에는, 다른 요소 또는 층에 직접적으로(directly) 연결되거나, 결합 되거나, 또는 인접하는 것을 의미할 수 있고, 또는 다른 요소 또는 층을 사이에 두고 간접적으로(indirectly) 연결되거나, 결합 되거나, 또는 인접하는 것을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "및/또는"이라는 용어는 나열된 요소들의 하나 또는 그 이상의 가능한 조합들을 포함할 것이다.When an element or layer is referred to as being "connected", "coupled", or "adjacent" to another element or layer, it is directly connected to or coupled to another element or layer. It may mean to be adjacent to, or adjacent to, or may mean to be indirectly connected to, coupled to, or adjacent to each other with another element or layer therebetween. The term "and / or" as used herein will include one or more possible combinations of the listed elements.
비록 "제 1", "제 2" 등의 용어가 여기서 다양한 요소를 설명하기 위해 사용될 수 있다 하더라도, 이들 요소는 이 용어들에 의해 한정되지 않는다. 이 용어들은 단지 다른 것들로부터 하나의 구성요소를 구별하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 사용된 제 1 구성요소, 구간, 층과 같은 용어는 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 제 2 구성요소, 구간, 층 등으로 사용될 수 있다.Although terms such as "first", "second", and the like may be used herein to describe various elements, these elements are not limited by these terms. These terms may only be used to distinguish one component from the other. Accordingly, terms such as the first component, section, and layer used herein may be used as the second component, section, layer, etc. without departing from the spirit of the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명할 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 자성체를 이용한 열교환 장치(1000)는 회전자들(1100-1 내지 1100-3), 회전자 연결부(1200), 회전축(1300), 및 회전자 고정부(1400)를 포함할 수 있다.1 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a heat exchange apparatus 1000 using a magnetic material includes rotors 1100-1 to 1100-3, a rotor connection part 1200, a rotation shaft 1300, and a rotor fixing part 1400. can do.
회전자들(1100-1 내지 1100-3)은 와전류를 발생시키기 위한 자성체(예를 들어, 영구 자석)를 포함할 수 있다. 회전자들(1100-1 내지 1100-3)은 회전자 연결부(1200)에 의해 연결될 수 있다. 도면에는 예시적으로 회전자 연결부(1200)가 회전자들(1100-1 내지 1100-3)을 관통하는 긴 막대 형태인 것으로 도시되었으나, 회전자 연결부(1200)는 회전자들(1100-1 내지 1100-3)을 서로 연결할 수 있는 다양한 형상 또는 수단일 수 있다. 그리고, 회전자 연결부(1200)에 의해 연결된 회전자들(1100-1 내지 1100-3)은 회전자 고정부(1400)에 의해 회전축(1300)에 연결될 수 있다. 마찬가지로, 회전자(1100-3)는 긴 막대 형태의 회전자 고정부(1400)에 의해 회전축(1300)에 고정되는 것으로 도시되었으나, 회전자 고정부(1400)는 회전자들(1100-1 내지 1100-3) 중 적어도 하나를 회전축(1300)에 고정할 수 있는 다양한 수단 또는 장치일 수 있다.The rotors 1100-1 to 1100-3 may include a magnetic material (eg, a permanent magnet) for generating an eddy current. The rotors 1100-1 to 1100-3 may be connected by the rotor connector 1200. In the drawing, for example, the rotor connector 1200 is shown as a long rod-shaped penetrating the rotors 1100-1 to 1100-3, but the rotor connector 1200 includes the rotors 1100-1 to 1. 1100-3) may be in various shapes or means capable of connecting to each other. In addition, the rotors 1100-1 to 1100-3 connected by the rotor connecting unit 1200 may be connected to the rotation shaft 1300 by the rotor fixing unit 1400. Similarly, the rotor 1100-3 is illustrated as being fixed to the rotating shaft 1300 by the long rod-shaped rotor fixing unit 1400, but the rotor fixing unit 1400 includes the rotors 1100-1 to 1. 1100-3) may be various means or devices capable of fixing at least one of the rotating shafts 1300.
회전축(1300)에 고정된 회전자들(1100-1 내지 1100-3)이 회전축(1300)을 중심으로 회전하면, 도체 표면에 와전류가 생성된다. 생성된 와전류에 의해 발생하는 줄 열(Joule heat)에 의해, 회전자들(1100-1 내지 1100-3) 주위에 제공되는 파이프(미도시)를 흐르는 물이 가열될 수 있다. 회전자들(1100-1 내지 1100-3)의 상세한 구조에 대해서는 도 2 이하에서 좀 더 상세하게 설명하기로 한다. 비록 도면에는 예시적으로 3 개의 회전자들(1100-1 내지 1100-3)이 도시되었으나, 회전자의 개수는 이에 한정되지는 않는다.When the rotors 1100-1 to 1100-3 fixed to the rotating shaft 1300 rotate about the rotating shaft 1300, an eddy current is generated on the conductor surface. By Joule heat generated by the generated eddy current, water flowing through a pipe (not shown) provided around the rotors 1100-1 to 1100-3 may be heated. Detailed structures of the rotors 1100-1 to 1100-3 will be described below in more detail with reference to FIG. 2. Although three rotors 1100-1 to 1100-3 are illustrated in the drawings, the number of rotors is not limited thereto.
도 2는 도 1에 도시된 회전자(1100-1)의 구조를 상세하게 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 회전자(1100-1)는 회전자 코어(1120), 자성체들(1140), 및 고정판(1160)을 포함할 수 있다. 회전자 코어(1120)의 외각 테두리에는 복수의 자성체들(1140)이 체결될 수 있도록 홈이 형성될 수 있다. 홈들의 개수는 자성체들(1140)의 개수만큼 형성될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 자성체들(1140)을 회전자 코어(1120)에 체결하였을 때, 회전자(1100-1)의 내측 면과 외측 면에 자성체들(1140)이 드러날 수 있도록, 복수의 홈들이 형성될 수 있다.2 is a view showing in detail the structure of the rotor 1100-1 shown in FIG. Referring to FIG. 2, the rotor 1100-1 may include a rotor core 1120, magnetic bodies 1140, and a fixing plate 1160. Grooves may be formed on the outer edge of the rotor core 1120 so that the plurality of magnetic bodies 1140 may be fastened. The number of grooves may be formed by the number of magnetic bodies 1140. As shown in the figure, when the magnetic bodies 1140 are fastened to the rotor core 1120, the magnetic bodies 1140 may be exposed on the inner and outer surfaces of the rotor 1100-1. Grooves may be formed.
도 3은 도 2에 도시된 회전자 코어(1120)의 구조를 상세하게 보여주는 도면이다. 회전자 코어(1120)는 원형의 판에 자성체(도 2 참조, 1140)들이 체결될 복수의 홈들이 형성된 형태일 수 있다. 회전자 코어(1120)는 도면에 도시된 것과 같은 링 형태일 수 있다. 회전자 코어(1120)에는 고정판(1160)과의 체결을 위한 홀들(1121)이 형성될 수 있으며, 다른 회전자(1100-2 및 1100-3)의 회전자 코어와의 연결을 위한 홀들(1122)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 홀들(1121)은 회전자 코어(1120)를 관통하지 않을 수 있으며, 홀들(1122)은 회전자 코어(1120)를 관통할 수 있다. 회전자 코어(1120)의 재질은 알루미늄(Al)일 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 다양한 금속으로 가공될 수 있다.3 is a view showing in detail the structure of the rotor core 1120 shown in FIG. The rotor core 1120 may have a shape in which a plurality of grooves to which magnetic bodies (see FIG. 2 and 1140) are fastened to a circular plate is formed. The rotor core 1120 may be in the form of a ring as shown in the figure. Holes 1121 for fastening with the fixing plate 1160 may be formed in the rotor core 1120, and holes 1122 for connection with the rotor cores of the other rotors 1100-2 and 1100-3 may be formed. ) May be formed. For example, the holes 1121 may not penetrate the rotor core 1120, and the holes 1122 may penetrate the rotor core 1120. The material of the rotor core 1120 may be aluminum (Al). However, the present invention is not limited thereto and may be processed into various metals.
도 4는 도 3에 도시된 A 부분을 상세하게 보여주는 도면이다. 예시적으로 자성체들(1140)과의 결합을 위한 홈들이 회전자 코어(1120)에 14개 생성된 것으로 도시되었기 때문에, 자성체들(1140)의 개수도 14개인 것으로 도시되었다. 예를 들어, 자성체들(1140)의 개수는 짝수일 수 있다. 4를 참조하면, 자성체(1140-1)는 N극이 회전자 코어(1120)의 외면을 향하도록 배치되었으며, 자성체(1140-2)는 S극이 회전자 코어(1120)의 외면을 향하도록 배치되었다. 비록 도면에는 도시되지 않았지만, 자성체(1140-2)와 인접하여 배치되는 또 다른 자성체(미도시)의 N극은 회전자 코어(1120)의 외면을 향하도록 배치될 것이다. 즉, 회전자(1100-1)의 외면상에 N극과 S극이 번갈아가며 배치될 수 있다. 4 is a view showing in detail the portion A shown in FIG. For example, since 14 grooves for coupling with the magnetic bodies 1140 are illustrated in the rotor core 1120, the number of the magnetic bodies 1140 is also illustrated as 14. For example, the number of the magnetic bodies 1140 may be even. 4, the magnetic body 1140-1 is disposed such that the N pole faces the outer surface of the rotor core 1120, and the magnetic body 1140-2 has the S pole facing the outer surface of the rotor core 1120. Deployed. Although not shown in the drawing, the N pole of another magnetic body (not shown) disposed adjacent to the magnetic body 1140-2 will be disposed to face the outer surface of the rotor core 1120. That is, the north pole and the south pole may be alternately arranged on the outer surface of the rotor 1100-1.
자성체들(1140)은 영구 자석일 수 있다. 예를 들어, 자성체들(1140)은 사마륨 코발트(samarium cobalt)로 만들어진 자성체일 수 있다. 사마륨 코발트는 사마륨(Sm)과 코발트(Co)의 금속 간 화합물(SmCo5)로써, 보자력(coercive force)이 페라이트(ferrite)보다 훨씬 큰 강자성체이다. 사마륨 코발트 자성체는 최대 사용 온도가 350℃ 정도로써, 온도에 대한 안전성이 높아 감자(demagnetizing)가 거의 없는 자성체이다. 또는, 자성체(2140)는 네오듐 자석, 페라이트(Ferrite) 계열 자석, 또는 알니코(AlNiCo) 계열 자석일 수도 있다. 다만, 회전자(1100-1)가 회전할 때, 자성체들(1140)이 회전자 코어(1120)로부터 이탈하지 않도록 할 필요가 있다. 이러한 경우를 대비하기 위한 실시 예가 예시적으로 도 5에 도시되었다.The magnetic bodies 1140 may be permanent magnets. For example, the magnetic bodies 1140 may be magnetic bodies made of samarium cobalt. Samarium cobalt is an intermetallic compound (SmCo5) of samarium (Sm) and cobalt (Co), and is a ferromagnetic material having a coercive force much larger than ferrite. Samarium cobalt magnetic material has a maximum operating temperature of about 350 ° C., and is a magnetic material having little demagnetizing due to its high temperature stability. Alternatively, the magnetic body 2140 may be a neodium magnet, a ferrite magnet, or an AlNiCo magnet. However, when the rotor 1100-1 rotates, it is necessary to prevent the magnetic bodies 1140 from leaving the rotor core 1120. An example for this case is illustrated in FIG. 5.
도 5는 도 3에 도시된 A 부분을 상세하게 보여주는 도면이다. 자성체들(1140)과의 체결을 위해 회전자 코어(1120)에 형성되는 홈들은 도면에 도시된 바와 같이 일부가 돌출될 수 있다. 그리고 자성체들(1140)의 형태도 회전자 코어(1120)에 형성된 홈들에 맞도록 돌출된 형태일 수 있다. 그러나, 이러한 형태는 예시적인 것이며, 자성체들(1140)이 회전자 코어(1120)로부터 이탈하는 것을 방지하기 위한 다양한 장치 또는 수단이 사용될 수 있다.FIG. 5 is a detailed view showing portion A of FIG. 3. Grooves formed in the rotor core 1120 for fastening with the magnetic bodies 1140 may be partially protruded as shown in the drawing. In addition, the shapes of the magnetic bodies 1140 may also be protruded to fit into the grooves formed in the rotor core 1120. However, this form is exemplary and various apparatus or means may be used to prevent the magnetic bodies 1140 from leaving the rotor core 1120.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 회전자의 조립도를 보여주는 도면이다. 본 도면에 도시된 회전자는 도 1의 회전자들(1100-1 내지 1100-3) 중 어느 하나일 수 있다. 회전자 코어(1120)에 형성된 복수의 홈들에 자성체(1140)들이 체결된다. 그리고, 자성체(1140)들이 이탈하는 것을 방지하기 위해, 회전자 코어(1120)의 일면에 고정판(1160)이 부착된 후 볼트가 체결될 수 있다. 다만, 본 도면에서는 설명의 편의를 위해 자성체들(1140) 각각은 육면체인 것으로 도시되었으나, 회전자 코어(1120)의 회전시 자성체들(1140)이 회전자 코어(1120)로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해, 회전자 코어(1120) 및 자성체들(1140)은 도 5에 도시된 것과 같은 형태를 가질 수 있다.6 is a view showing the assembly of the rotor according to an embodiment of the present invention. The rotor shown in this figure may be any one of the rotors 1100-1 to 1100-3 of FIG. 1. The magnetic bodies 1140 are fastened to a plurality of grooves formed in the rotor core 1120. In addition, in order to prevent the magnetic bodies 1140 from being separated, a bolt may be fastened after the fixing plate 1160 is attached to one surface of the rotor core 1120. However, in the drawings, for convenience of description, each of the magnetic bodies 1140 is illustrated as being a hexahedron, but the magnetic bodies 1140 are prevented from being separated from the rotor core 1120 when the rotor core 1120 is rotated. For this purpose, the rotor core 1120 and the magnetic bodies 1140 may have a shape as shown in FIG. 5.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다. 도 7에 도시된 열교환 장치는 기본적으로는 도 1에 도시된 열교환 장치와 동일하며, 회전자들(1100-1 내지 1100-3)의 내면에 내부 파이프(1500)가 더 제공되었다. 도 8은 도 7에 도시된 자성체를 이용한 열교환 장치(1000)의 내부 파이프(1500)를 보여주는 도면이다. 도 9 는 도 8에 도시된 내부 파이프(1500)를 평평한 평면에 편 것을 보여주는 도면이다.7 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention. The heat exchanger illustrated in FIG. 7 is basically the same as the heat exchanger illustrated in FIG. 1, and an inner pipe 1500 is further provided on an inner surface of the rotors 1100-1 to 1100-3. FIG. 8 is a view illustrating an inner pipe 1500 of the heat exchanger 1000 using the magnetic material illustrated in FIG. 7. FIG. 9 is a view showing the inner pipe 1500 shown in FIG. 8 being flattened.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 내부 파이프(1500)는 그 입수구와 출수구가 동일한 방향을 향할 수 있다. 예시적으로 내부 파이프(1500)는 길이 방향(즉, Z 방향)을 따라 연장하다가 반대 방향(즉, -Z 방향)으로 연장하기 위해 굴곡진 부분을 갖는 것으로 도시되었다. 그러나, 내부 파이프(1500)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 내부 파이프(1500)는 Z 축을 중심으로 스크루(screw) 형태(또는, 유사하게는, 스프링 형태)를 가질 수도 있다.7 to 9, the inlet pipe and the outlet port of the inner pipe 1500 may face the same direction. By way of example, the inner pipe 1500 is shown having curved portions to extend along the longitudinal direction (ie, Z direction) and then extend in the opposite direction (ie, -Z direction). However, the shape of the inner pipe 1500 is not limited thereto. For example, the inner pipe 1500 may have a screw form (or, similarly, a spring form) about the Z axis.
내부 파이프(1500)의 입수구를 통하여 차가운 유체(예를 들어, 물)가 유입될 수 있고, 내부 파이프(1500)의 출수구를 통하여 뜨거운 유체(예를 들어, 물)가 배출될 수 있다. 물론, 출수구로부터 뜨거운 유체가 배출되기 위해서는, 유체를 가열하기 위한 줄 열(Joule heat)이 발생하도록 회전자들(1100-1 내지 1100-3)이 회전해야 할 것이다. 내부 파이프(1500)는 회전자들(1100-1 내지 1100-3), 회전축(1300), 및 회전자 고정부(1400)와 닿지 않도록 회전자들(1100-1 내지 1100-3)의 내면 주위에 적절히 배치될 수 있다.Cold fluid (eg, water) may be introduced through the inlet of the inner pipe 1500, and hot fluid (eg, water) may be discharged through the outlet of the inner pipe 1500. Of course, in order for hot fluid to be discharged from the outlet, the rotors 1100-1 to 1100-3 will have to rotate to generate Joule heat for heating the fluid. The inner pipe 1500 is around the inner surface of the rotors 1100-1 to 1100-3 so as not to contact the rotors 1100-1 to 1100-3, the rotational axis 1300, and the rotor fixing part 1400. May be appropriately arranged.
내부 파이프(1500)는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등과 같은 열 전도도가 높은 다양한 금속으로 구성될 수 있다. 그리고, 내부 파이프(1500)의 표면에 열전달 효율을 향상시키기 위한 세라믹 코팅층 및 내열성을 향상시키기 위한 실리콘 코팅층이 형성될 수 있다. 예를 들어, 세라믹 코팅층이 먼저 형성된 후, 세라믹 코팅층 상에 실리콘 코팅층이 형성될 수 있다.The inner pipe 1500 may be made of various metals having high thermal conductivity such as aluminum (Al), copper (Cu), and the like. In addition, a ceramic coating layer for improving heat transfer efficiency and a silicon coating layer for improving heat resistance may be formed on a surface of the inner pipe 1500. For example, a ceramic coating layer may be formed first, and then a silicon coating layer may be formed on the ceramic coating layer.
도 7 내지 도 8에 도시된 실시 예에서는 하나의 내부 파이프(1500)가 회전자들(1100-1 내지 1100-3)의 내면을 따라 지그재그 형태로 배치되는 것으로 도시되었다. 그러나, 실시 예에 따라서 둘 이상의 내부 파이프들이 제공될 수도 있다. 이 경우, 이러한 예가 도 10에 도시되었다.7 to 8, one inner pipe 1500 is illustrated in a zigzag form along the inner surface of the rotors 1100-1 to 1100-3. However, according to the embodiment, two or more inner pipes may be provided. In this case, this example is shown in FIG.
도 10은 도 7에 도시된 내부 파이프(1500)의 다른 예를 보여주는 도면이다. 이해를 돕기 위해 제 1 내부 파이프(1500-1) 및 제 2 내부 파이프(1500-2)는 평평한 평면에 편 상태로 도시되었으나, 제 1 내부 파이프(1500-1) 및 제 2 내부 파이프(1500-2)는 도 8에 도시된 것과 같이 Z 축 방향으로 바라볼 때 둥근 링 형태를 취할 수 있다. 제 1 내부 파이프(1500-1) 및 제 2 내부 파이프(1500-2)는 도 7에 도시된 회전자들(1100-1 내지 1100-3) 내면을 따라 배치될 수 있다. 비록 도면에는 뜨거운 유체가 배출되는 제 1 내부 파이프(1500-1)의 출수구와 차가운 유체가 유입되는 제 2 내부 파이프(1500-2)의 입수구가 서로 인접하는 것으로 도시되었으나, 제 1 내부 파이프(1500-1)의 출수구와 제 2 내부 파이프(1500-2)의 출수구가 서로 인접할 수도 있다.FIG. 10 is a diagram illustrating another example of the inner pipe 1500 shown in FIG. 7. For the sake of understanding, the first inner pipe 1500-1 and the second inner pipe 1500-2 are shown in a flat plane in a flat state, but the first inner pipe 1500-1 and the second inner pipe 150-0 are shown. 2) may take the form of a round ring when viewed in the Z-axis direction as shown in FIG. 8. The first inner pipe 1500-1 and the second inner pipe 1500-2 may be disposed along the inner surfaces of the rotors 1100-1 to 1100-3 shown in FIG. 7. Although the drawing shows that the outlet of the first inner pipe 1500-1 through which hot fluid is discharged and the inlet of the second inner pipe 1500-2 through which cold fluid is introduced are adjacent to each other, the first inner pipe 1500 The outlet of -1) and the outlet of the second inner pipe 1500-2 may be adjacent to each other.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다. 도 11에 도시된 열교환 장치는 기본적으로는 도 7에 도시된 열교환 장치와 동일하며, 열교환 장치의 둘레에 복수의 외부 파이프들(1600-1 내지 1600-n)이 더 제공되었다. 복수의 외부 파이프들(1600-1 내지 1600-n)은 회전자들(1100-1 내지 1100-3)과 닿지 않도록 회전자들(1100-1 내지 1100-3) 주위에 적절히 배치될 수 있다. 11 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention. The heat exchanger illustrated in FIG. 11 is basically the same as the heat exchanger illustrated in FIG. 7, and a plurality of outer pipes 1600-1 to 1600-n are further provided around the heat exchanger. The plurality of outer pipes 1600-1 to 1600-n may be appropriately disposed around the rotors 1100-1 to 1100-3 so as not to contact the rotors 1100-1 to 1100-3.
회전축(1300)을 통해 동력(예를 들어, 전기 모터, 풍력 에너지 등)이 공급되어 회전자들(1100-1 내지 1100-3)이 회전하면 회전자들(1100-1 내지 1100-3) 표면에 와전류가 발생할 수 있다. 생성된 와전류로 인하여 줄 열이 발생하면, 내부 파이프(1500) 및 복수의 외부 파이프들(1600-1 내지 1600-n) 내부에 흐르는 유체(예를 들어, 물)가 가열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 외부 파이프들(1600-1 내지 1600-n)은 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등과 같은 다양한 금속으로 구성될 수 있다. 그리고, 파이프들의 표면에 열전달 효율을 향상시키기 위한 세라믹 코팅층 및 내열성을 향상시키기 위한 실리콘 코팅층이 형성될 수 있다. 예를 들어, 세라믹 코팅층이 먼저 형성된 후, 세라믹 코팅층 상에 실리콘 코팅층이 형성될 수 있다.When power (eg, electric motor, wind energy, etc.) is supplied through the rotating shaft 1300 and the rotors 1100-1 to 1100-3 rotate, the surfaces of the rotors 1100-1 to 1100-3 are rotated. Eddy currents may occur. When Joule heat is generated due to the generated eddy current, the fluid (eg, water) flowing inside the inner pipe 1500 and the plurality of outer pipes 1600-1 to 1600-n may be heated. For example, the plurality of outer pipes 1600-1 to 1600-n may be formed of various metals such as aluminum (Al), copper (Cu), and the like. In addition, a ceramic coating layer for improving heat transfer efficiency and a silicon coating layer for improving heat resistance may be formed on the surfaces of the pipes. For example, a ceramic coating layer may be formed first, and then a silicon coating layer may be formed on the ceramic coating layer.
도 12는 도 11에 도시된 외부 파이프의 형태를 상세하게 보여주는 도면이다. 외부 파이프들(1600-1 내지 1600-3) 각각의 표면에 표면적을 늘리기 위한 홈이 형성될 수 있다. 예시적으로 본 도면에는 외부 파이프의 표면은 스크루 형태인 것으로 도시되었다. 그러나, 외부 파이프의 표면의 형태는 이에 한정되지 않으며, 나사못 또는 드릴과 같이 표면적을 늘릴 수 있는 다양한 형태일 수 있다. 물론, 외부 파이프들(1600-1 내지 1600-3)의 표면뿐만 아니라, 내부 파이프(1500)도 그 표면적을 늘릴 수 있는 스크루 형태일 수 있다.12 is a view showing in detail the shape of the outer pipe shown in FIG. Grooves for increasing the surface area may be formed on the surface of each of the outer pipes 1600-1 to 1600-3. By way of example, the surface of the outer pipe is shown in the form of a screw. However, the shape of the surface of the outer pipe is not limited to this, and may be in various forms to increase the surface area such as a screw or a drill. Of course, not only the surface of the outer pipes 1600-1 to 1600-3, but also the inner pipe 1500 may be in the form of a screw that can increase its surface area.
도 13 및 도 14는 외부 파이프들 및 연결부 내부에 형성된 유로의 구조를 보여주는 도면이다. 이해를 돕기 위하여, 도 11에 도시된 외부 파이프들(1600-1 내지 1600-n)이 평평한 평면에 펼쳐지도록 도시되었다. 제 1 외부 파이프(1600-1) 내지 제 n 외부 파이프(1600-n)는 하나의 유로를 형성하도록 연결부들(1610)에 의해 연결될 수 있다. 이러한 연결에 의하여, 제 1 외부 파이프(1600-1)의 입수구를 통하여 유입된 유체는 제 n 외부 파이프(1600-n)의 출수구를 통하여 배출될 것이다. 그러나, 외부 파이프들(1600-1 내지 1600-n)은 둘 이상의 유로를 가지도록 연결될 수도 있다. 이러한 실시 예는 도 14에 도시되었다.13 and 14 are views illustrating a structure of a flow path formed inside the outer pipes and the connection part. For ease of understanding, the outer pipes 1600-1-1600-n shown in FIG. 11 are shown to unfold in a flat plane. The first outer pipe 1600-1 to the nth outer pipe 1160-n may be connected by the connecting portions 1610 to form one flow path. By such a connection, the fluid introduced through the inlet of the first outer pipe 1600-1 will be discharged through the outlet of the nth outer pipe 1160-n. However, the outer pipes 1600-1 to 1600-n may be connected to have two or more flow paths. This embodiment is illustrated in FIG. 14.
도 14를 참조하면, 제 1 외부 파이프(1600-1) 내지 제 k 외부 파이프(1600-k)는 하나의 유로를 형성하도록 연결부들(1610)에 의해 연결될 수 있다. 그리고 제 k+1 외부 파이프(1600-(k+1)) 내지 제 n 외부 파이프(1600-n)는 하나의 유로를 형성하도록 연결부들(1610)에 의해 연결될 수 있다. 즉, 비록 본 도면에서는 연결부들(1610)에 의한 연결에 따라 외부 파이프들(1600-1 내지 1600-n)은 두 개의 유로를 형성하는 것으로 도시되었으나, 유로의 개수는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 연결부들(1610) 없이, 외부 파이프들(1600-1 내지 1600-n) 각각 입수구와 출수구를 가질 수도 있다.Referring to FIG. 14, the first outer pipe 1600-1 to kth outer pipe 1160-k may be connected by the connecting portions 1610 to form one flow path. The k + 1th external pipes 1160-(k + 1) to the nth external pipes 1160-n may be connected by the connecting parts 1610 to form one flow path. That is, although the external pipes 1600-1 to 1600-n form two flow paths according to the connection by the connection parts 1610, the number of flow paths is not limited thereto. For example, without the connections 1610, the outer pipes 1600-1 to 1600-n may have inlets and outlets, respectively.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다. 도 15를 참조하면, 자성체를 이용한 열교환 장치(2000)는 회전자(2100-1 내지 2100-3), 파워 록(2200-1 내지 2200-3), 및 회전축(2300)을 포함할 수 있다.15 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 15, the heat exchanger 2000 using the magnetic material may include rotors 2100-1 to 2100-3, power locks 2200-1 to 2200-3, and a rotating shaft 2300.
회전자(2100-1 내지 2100-3)는 와전류를 발생시키기 위한 자성체(예를 들어, 영구 자석)를 포함할 수 있다. 회전축(2300)에 고정된 회전자(2100-1 내지 2100-3)들이 회전축(2300)을 중심으로 회전하면, 도체 표면에 와전류가 생성된다. 생성된 와전류에 의해 발생하는 줄 열에 의해, 회전자(2100-1 내지 2100-3) 주위에 제공되는 파이프(미도시)를 흐르는 물이 가열될 수 있다. 회전자(2100-1 내지 2100-3)의 상세한 구조에 대해서는 도 16 이하에서 좀 더 상세하게 설명하기로 한다. 비록 도면에는 예시적으로 3 개의 회전자(2100-1 내지 2100-3)들이 도시되었으나, 회전자의 개수는 이에 한정되지는 않는다.The rotors 2100-1 to 2100-3 may include a magnetic material (eg, a permanent magnet) for generating an eddy current. When the rotors 2100-1 to 2100-3 fixed to the rotation shaft 2300 rotate about the rotation shaft 2300, an eddy current is generated on the conductor surface. By the Joule heat generated by the generated eddy current, water flowing through a pipe (not shown) provided around the rotors 2100-1 to 2100-3 can be heated. Detailed structures of the rotors 2100-1 to 2100-3 will be described below with reference to FIG. 16. Although three rotors 2100-1 to 2100-3 are illustrated in the drawings, the number of rotors is not limited thereto.
회전축(3300)은 파워 록(2200-1 내지 2200-3)에 의해 회전자(2100-1 내지 2100-3)들과 결합할 수 있다. 파워 록(2200-1 내지 2200-3)들의 개수는 회전자(2100-1 내지 2100-3)의 개수만큼 제공될 수 있다. 예를 들어, 회전축(2300)은 철(Fe)로 제조될 수 있다.The rotation shaft 3300 may be coupled to the rotors 2100-1 to 2100-3 by the power locks 2200-1 to 2200-3. The number of power locks 2200-1 to 2200-3 may be provided by the number of rotors 2100-1 to 2100-3. For example, the rotation shaft 2300 may be made of iron (Fe).
도 16은 도 15에 도시된 회전자(2100-1)의 구조를 상세하게 보여주는 도면이다. 도 16을 참조하면, 회전자(2100-1)는 회전자 코어(2120), 자성체(2140), 제 1 고정판(2160-1) 및 제 2 고정판(미도시)을 포함할 수 있다.FIG. 16 is a view illustrating in detail the structure of the rotor 2100-1 shown in FIG. 15. Referring to FIG. 16, the rotor 2100-1 may include a rotor core 2120, a magnetic body 2140, a first fixing plate 2160-1, and a second fixing plate (not shown).
회전자 코어(2120)의 외각 테두리에는 복수의 자성체(2140)들이 체결될 수 있도록 홈이 형성될 수 있다. 홈들의 개수는 자성체(2140)들의 개수만큼 형성될 수 있다. 그리고, 회전자 코어(2120)의 두께는 자성체(2140)들의 두께보다 작을 수 있다. 그 결과, 도면에 도시된 바와 같이, 자성체(2140)들 사이에 약간의 공간이 형성될 수 있다. 이러한 공간들은, 회전자(2100-1)가 고속으로 회전할 때 발생하는 와전류로 인하여, 자성체(2140)들이 과열되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.Grooves may be formed on the outer edge of the rotor core 2120 so that the plurality of magnetic bodies 2140 may be fastened. The number of grooves may be formed by the number of magnetic materials 2140. In addition, the thickness of the rotor core 2120 may be smaller than the thickness of the magnetic bodies 2140. As a result, as shown in the figure, some space may be formed between the magnetic bodies (2140). These spaces serve to prevent the magnetic bodies 2140 from overheating due to the eddy current generated when the rotor 2100-1 rotates at a high speed.
도 17은 도 16에 도시된 회전자 코어(2120)의 구조를 상세하게 보여주는 도면이다. 회전자 코어(2120)는 원형의 판에 자성체(도 16 참조, 2140)들이 체결될 복수의 홈들이 형성된 형태일 수 있다. 예를 들어, 복수의 홈들은 사다리꼴의 형태일 수 있다. 사다리꼴의 형태로 홈들을 형성함으로써, 회전자가 고속으로 회전 시, 자성체들이 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 회전자 코어(2120)의 중앙에는 회전축(도 15 참조, 2300)이 삽입될 수 있도록 도면과 같이 홀이 형성될 수 있다. 예를 들어, 회전자 코어(2120)의 재질은 알루미늄(Al)일 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 다양한 금속으로 가공될 수 있다.17 is a view showing in detail the structure of the rotor core 2120 shown in FIG. The rotor core 2120 may have a shape in which a plurality of grooves to which magnetic bodies (see FIG. 16 and 2140) are fastened to a circular plate is formed. For example, the plurality of grooves may be trapezoidal. By forming the grooves in the shape of a trapezoid, it is possible to prevent magnetic bodies from escaping when the rotor rotates at high speed. In addition, a hole may be formed in the center of the rotor core 2120 as shown in the drawing so that the rotation shaft (see FIG. 15, 2300) may be inserted. For example, the material of the rotor core 2120 may be aluminum (Al). However, the present invention is not limited thereto and may be processed into various metals.
도 18은 도 17에 도시된 A 부분을 상세하게 보여주는 도면이다. 도 18을 참조하면, 자성체(2140)가 체결될 수 있는 홈(2122)은 사다리꼴일 수 있다. 그 결과, 회전자(도 15 참조, 2100-1 내지 2100-3)가 고속으로 회전 시, 자성체(2140)가 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 도면에 도시된 바와 같이, 홈(2122)의 양쪽으로 보조 홈들(2124 및 2126)이 더 형성될 수 있다. 보조 홈들(2124 및 2126)은 회전자(도 15 참조, 2100-1 내지 2100-3)가 고속으로 회전할 때 발생하는 와전류로 인하여, 자성체(2140)들이 과열되는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 도면에는, 홈(2122)의 양 끝단에 두 개의 원형 보조 홈(2124 및 2126)이 더 형성되는 것으로 도시되었다. 그러나, 홈의 형태, 위치, 및 개수는 이에 한정되지 않는다.FIG. 18 is a detailed view of portion A shown in FIG. 17. Referring to FIG. 18, the groove 2122 into which the magnetic material 2140 may be fastened may be trapezoidal. As a result, when the rotors (refer to FIG. 15, 2100-1 to 2100-3) rotate at high speed, the magnetic body 2140 can be prevented from escaping. As shown in the figure, auxiliary grooves 2124 and 2126 may be further formed on both sides of the groove 2122. The auxiliary grooves 2124 and 2126 serve to prevent the magnetic bodies 2140 from overheating due to the eddy current generated when the rotor (see FIG. 15, 2100-1 to 2100-3) rotates at high speed. In the drawing, two circular auxiliary grooves 2124 and 2126 are further formed at both ends of the groove 2122. However, the shape, position, and number of grooves are not limited thereto.
자성체(2140)는 N극이 회전자의 바깥 방향을 향하도록, 그리고, S 극이 회전자의 중심축 방향을 향하도록 삽입될 수 있다. 그리고, 인접한 자성체는 N극이 회전자의 중심축 방향을 향하도록, 그리고, S극이 회전자의 바깥 방향을 향하도록 삽입될 수 있다. 즉, 회전자의 표면상에 N극과 S극이 번갈아가며 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 회전자의 표면상에 N극만 배치되거나, S극만 배치되도록 자성체(2140)들이 삽입될 수 있다. 그리고 도면에 도시된 바와 같이, 하나의 홈(2122)에 하나의 자성체(2140)가 삽입될 수 있다.The magnetic body 2140 may be inserted so that the N pole faces the outer direction of the rotor and the S pole faces the direction of the center axis of the rotor. In addition, adjacent magnetic bodies may be inserted such that the N pole is directed toward the center axis of the rotor, and the S pole is directed toward the outside direction of the rotor. That is, the north pole and the south pole may be alternately arranged on the surface of the rotor. However, the present invention is not limited thereto, and the magnetic bodies 2140 may be inserted such that only the N pole or the S pole is disposed on the surface of the rotor. As shown in the figure, one magnetic body 2140 may be inserted into one groove 2122.
자성체(2140)는 영구 자석일 수 있다. 예를 들어, 자성체(2140)는 사마륨 코발트(samarium cobalt)로 만들어진 자성체일 수 있다. 사마륨 코발트는 사마륨(Sm)과 코발트(Co)의 금속간 화합물(SmCo5)로써, 보자력(coercive force)이 페라이트(ferrite)보다 훨씬 큰 강자성체이다. 사마륨 코발트 자성체는 최대 사용 온도가 350℃ 정도로써, 온도에 대한 안전성이 높아 감자(demagnetizing)가 거의 없는 자성체이다. 또는, 자성체(2140)는 네오듐 자석, 페라이트(Ferrite) 계열 자석, 또는 알니코(AlNiCo) 계열 자석일 수도 있다.The magnetic body 2140 may be a permanent magnet. For example, the magnetic material 2140 may be a magnetic material made of samarium cobalt. Samarium cobalt is an intermetallic compound (SmCo5) of samarium (Sm) and cobalt (Co), and is a ferromagnetic material having a coercive force much higher than that of ferrite. Samarium cobalt magnetic material has a maximum operating temperature of about 350 ° C., and is a magnetic material having little demagnetizing due to its high temperature stability. Alternatively, the magnetic body 2140 may be a neodium magnet, a ferrite magnet, or an AlNiCo magnet.
도 19는 도 16에 도시된 제 1 고정판(2160-1)을 상세하게 보여주는 도면이다. 제 1 고정판(2160-1)은 회전자 코어(도 2 참조, 2120)에 삽입된 자성체(2140)를 결속시키는 역할을 한다. 도면에 도시된 바와 같이, 제 1 고정판(2160-1)의 가장자리의 두께는 다른 부분의 두께보다 얇을 수 있다. 제 1 고정판(2160-1)의 가장자리 두께를 얇게 가공함으로써, 도 16에서 설명된 것과 같은, 자성체(2140)들 사이에 공간이 형성될 수 있다. FIG. 19 is a detailed view of the first fixing plate 2160-1 shown in FIG. 16. The first fixing plate 2160-1 serves to bind the magnetic body 2140 inserted into the rotor core (see FIG. 2, 2120). As shown in the figure, the thickness of the edge of the first fixing plate 2160-1 may be thinner than the thickness of other portions. By thinly processing the edge thickness of the first fixing plate 2160-1, a space may be formed between the magnetic bodies 2140, as described in FIG. 16.
제 1 홀(2162)들 및 제 2 홀(2164)들이 제 1 고정판(2160-1) 상에 형성될 수 있다. 제 1 홀(2162)들을 통하여 제공되는 볼트(미도시)에 의해 회전자 코어(2120)와 제 1 고정판(2160-1)이 체결될 수 있다. 제 2 홀(2164)들은 회전자들이 고속으로 회전할 때 발생하는 진동을 감소시키기 위해 형성될 수 있다. 이때, 제 2 홀(2164)은 자성체를 이용한 열교환 장치(도 15 참조, 2000)의 가장 바깥 부분에만 제공될 수 있다. 즉, 회전자(2100-1 및 2100-3)의 가장 바깥 측면의 고정판에만 형성될 수 있다.The first holes 2162 and the second holes 2164 may be formed on the first fixing plate 2160-1. The rotor core 2120 and the first fixing plate 2160-1 may be fastened by bolts (not shown) provided through the first holes 2162. The second holes 2164 may be formed to reduce vibrations generated when the rotors rotate at high speed. In this case, the second hole 2164 may be provided only at the outermost part of the heat exchanger (see FIG. 15, 2000) using the magnetic material. That is, it may be formed only on the fixed plates of the outermost side of the rotors 2100-1 and 2100-3.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 회전자의 조립도를 보여주는 도면이다. 회전자 코어(2120)의 테두리에 형성된 복수의 홈들에 자성체(2140)들이 삽입된다. 그리고, 자성체(2140)들이 이탈하는 것을 방지하기 위해, 회전자 코어(2120)의 양 측면에 제 1 고정판(2160-1) 및 제 2 고정판(2160-2)이 부착된 후, 볼트가 체결될 수 있다.20 is a view showing the assembly of the rotor according to an embodiment of the present invention. The magnetic bodies 2140 are inserted into a plurality of grooves formed at the edge of the rotor core 2120. In addition, after the first fixing plate 2160-1 and the second fixing plate 2160-2 are attached to both sides of the rotor core 2120 to prevent the magnetic bodies 2140 from being separated, the bolts may be fastened. Can be.
도 21은 도 15에 도시된 파워 록을 보여주는 도면이다. 파워 록(2200-1)은 회전자들(도 15 참조, 2100-1 내지 2100-3)과 회전축(2300)을 결속시키는 역할을 한다. 회전자들과 회전축이 닿는 부분에 홈을 형성하여, 회전자들과 회전축을 결속시키는 방법도 있을 수 있다. 그러나, 이 경우, 회전축을 중심으로 무게 중심이 균일하게 분포되지 않을 수 있으므로, 파워 록을 이용하여 결속시키는 것이 바람직할 수 있다.21 is a view showing the power lock shown in FIG. The power lock 2200-1 serves to bind the rotors (see FIG. 15, 2100-1 to 2100-3) and the rotation shaft 2300. A groove may be formed in a portion where the rotor and the rotating shaft contact each other, thereby binding the rotor and the rotating shaft. However, in this case, since the center of gravity may not be uniformly distributed about the rotation axis, it may be preferable to bind using the power lock.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다. 도 22에 도시된 열교환 장치는 기본적으로는 도 15에 도시된 열교환 장치와 동일하며, 열교환 장치 둘레에 복수의 파이프들(2400-1 내지 2400-n)이 제공되었다. 복수의 파이프들(2400-1 내지 2400-n)은 인접한 파이프들과 서로 접할 수 있다. 그리고, 복수의 파이프들(2400-1 내지 2400-n)은 회전자들(2100-1 내지 2100-3)과 닿지 않도록 회전자들(2100-1 내지 2100-3) 주위에 적절히 배치될 수 있다. 22 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention. The heat exchanger shown in FIG. 22 is basically the same as the heat exchanger shown in FIG. 15, and a plurality of pipes 2400-1 to 2400-n are provided around the heat exchanger. The plurality of pipes 2400-1 to 2400-n may be in contact with adjacent pipes. In addition, the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n may be appropriately disposed around the rotors 2100-1 to 2100-3 so as not to contact the rotors 2100-1 to 2100-3. .
회전축(2300)을 통해 동력(예를 들어, 전기 모터, 풍력 에너지 등)이 공급되어 회전자들(2100-1 내지 2100-3)이 회전하면 회전자들(2100-1 내지 2100-3) 표면에 와전류가 발생한다. 생성된 와전류로 인하여 줄 열이 발생하면, 복수의 파이프들(2400-1 내지 2400-n) 내부에 흐르는 유체(예를 들어, 물)가 가열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 파이프들(2400-1 내지 2400-n)은 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등과 같은 다양한 금속으로 구성될 수 있다. 그리고, 파이프들의 표면에 열전달 효율을 향상시키기 위한 세라믹 코팅층 및 내열성을 향상시키기 위한 실리콘 코팅층이 형성될 수 있다. 예를 들어, 세라믹 코팅층이 먼저 형성된 후, 세라믹 코팅층 상에 실리콘 코팅층이 형성될 수 있다. When power (eg, electric motor, wind energy, etc.) is supplied through the rotating shaft 2300 and the rotors 2100-1 to 2100-3 rotate, the surfaces of the rotors 2100-1 to 2100-3 are rotated. Eddy current occurs in the When Joule heat is generated due to the generated eddy current, the fluid (eg, water) flowing inside the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n may be heated. For example, the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n may be formed of various metals such as aluminum (Al), copper (Cu), and the like. In addition, a ceramic coating layer for improving heat transfer efficiency and a silicon coating layer for improving heat resistance may be formed on the surfaces of the pipes. For example, a ceramic coating layer may be formed first, and then a silicon coating layer may be formed on the ceramic coating layer.
도 23은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다. 본 도면에 도시된 열교환 장치는 열교환 장치 둘레에 제공된 복수의 파이프들(2400-1 내지 2400-n)의 형상이 다른 것을 제외하고는, 기본적으로는 도 22에 도시된 열교환 장치와 동일하다.23 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention. The heat exchanger illustrated in this figure is basically the same as the heat exchanger illustrated in FIG. 22 except that the shapes of the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n provided around the heat exchanger are different.
도면에 도시된 바와 같이, 복수의 파이프들(2400-1 내지 2400-n)의 단면은 사다리꼴일 수 있다. 파이프의 바깥쪽 단면과 유체가 흐르는 안쪽 단면 모두 사다리꼴일 수 있다. 도 23에 도시된 바와 같이, 복수의 파이프들(2400-1 내지 2400-n)은 사다리꼴의 윗변과 밑변이 교차하여 접하도록 배치될 수 있다. 사다리꼴의 윗변과 밑변이 교차하여 접하도록 배치하면, 회전자와 파이프 사이의 공극을 최소화시킬 수 있다. 그 결과, 자기 저항이 감소하여, 와전류로 인하여 발생하는 줄 열의 손실을 최소화시킬 수 있다.As shown in the figure, the cross sections of the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n may be trapezoidal. Both the outer section of the pipe and the inner section through which the fluid flows can be trapezoidal. As shown in FIG. 23, the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n may be disposed such that the upper side and the lower side of the trapezoid cross each other. By arranging the top and bottom sides of the trapezoid to intersect, the gap between the rotor and the pipe can be minimized. As a result, the magnetoresistance is reduced, so that the loss of Joule heat generated by the eddy current can be minimized.
복수의 파이프들(2400-1 내지 2400-n)은 알루미늄 또는 구리 등과 같은 금속으로 구성될 수 있으며, 그 표면상에 세라믹 코팅층 및 실리콘 코팅층이 형성될 수 있다.The plurality of pipes 2400-1 to 2400-n may be made of a metal such as aluminum or copper, and a ceramic coating layer and a silicon coating layer may be formed on the surface thereof.
도 24는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다. 본 도면에 도시된 열교환 장치는 열교환 장치 둘레에 제공된 복수의 파이프들(3400-1 내지 3400-n)의 형상이 다른 것을 제외하고는, 기본적으로는 도 22에 도시된 열교환 장치와 동일하다.24 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention. The heat exchanger illustrated in this figure is basically the same as the heat exchanger illustrated in FIG. 22 except that the shapes of the plurality of pipes 3400-1 to 3400-n provided around the heat exchanger are different.
도면에 도시된 바와 같이, 파이프의 바깥쪽 단면은 사각형일 수 있으며, 유체가 흐르는 안쪽 단면은 원형일 수 있다. 이러한 파이프의 표면은 도 22에 도시된 원형 파이프에 비해 상대적으로 넓은 표면을 갖는다. 따라서 넓은 표면적으로 인하여 열효율 면에서 원형 파이프보다 유리하다. 그리고, 이러한 형상의 파이프는, 유체가 흐르는 내부 단면이 원형이기 때문에, 다른 형상의 파이프들에 비하여 상대적으로 많은 양의 금속으로 구성되어 있다. 따라서, 와전류로 인하여 발생하는 줄 열을 축적하는 능력이 상대적으로 우수한 특징이 있다.As shown in the figure, the outer cross section of the pipe may be rectangular, and the inner cross section through which the fluid flows may be circular. The surface of this pipe has a relatively wider surface than the circular pipe shown in FIG. Therefore, the large surface area is advantageous over circular pipes in terms of thermal efficiency. The pipe of this shape is made of a relatively large amount of metal as compared to the pipes of other shapes because the inner cross section through which the fluid flows is circular. Thus, the ability to accumulate Joule heat generated by eddy currents is relatively excellent.
복수의 파이프들(2400-1 내지 2400-n)은 알루미늄 또는 구리 등과 같은 금속으로 구성될 수 있으며, 그 표면상에 세라믹 코팅층 및 실리콘 코팅층이 형성될 수 있다.The plurality of pipes 2400-1 to 2400-n may be made of a metal such as aluminum or copper, and a ceramic coating layer and a silicon coating layer may be formed on the surface thereof.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다. 본 도면에 도시된 열교환 장치는 열교환 장치 둘레에 제공된 복수의 파이프들(2400-1 내지 2400-n)의 형상이 다른 것을 제외하고는, 기본적으로는 도 22에 도시된 열교환 장치와 동일하다.25 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention. The heat exchanger illustrated in this figure is basically the same as the heat exchanger illustrated in FIG. 22 except that the shapes of the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n provided around the heat exchanger are different.
도면에 도시된 바와 같이, 파이프의 바깥쪽 단면 및 유체가 흐르는 안쪽 단면은 모두 사각형일 수 있다. 이러한 파이프의 표면은 도 22에 도시된 원형 파이프에 비해 상대적으로 넓은 표면을 갖는다. 따라서, 넓은 표면적으로 인하여 열효율 면에서 원형 파이프보다 유리하다. 그리고, 내부 단면 또한 사각형이기 때문에, 도 24에 도시된 파이프에 비하여 상대적으로 적은 양의 금속으로 구성되어 있다. 따라서, 이러한 형상의 파이프는 순간적인 열 전달에 유리한 특성이 있다.As shown in the figure, both the outer cross section of the pipe and the inner cross section through which the fluid flows may be rectangular. The surface of this pipe has a relatively wider surface than the circular pipe shown in FIG. Therefore, the large surface area is advantageous over circular pipes in terms of thermal efficiency. In addition, since the inner cross section is also rectangular, it is made of a relatively small amount of metal as compared to the pipe shown in FIG. Thus, such shaped pipes are advantageous for instantaneous heat transfer.
복수의 파이프들(2400-1 내지 2400-n)은 알루미늄 또는 구리 등과 같은 금속으로 구성될 수 있으며, 그 표면상에 세라믹 코팅층 및 실리콘 코팅층이 형성될 수 있다.The plurality of pipes 2400-1 to 2400-n may be made of a metal such as aluminum or copper, and a ceramic coating layer and a silicon coating layer may be formed on the surface thereof.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치의 일 실시 예를 보여주는 도면이다. 본 도면에 도시된 자성체를 이용한 열교환 장치(2000)는 도 22에 도시된 열 교환 장치에 연결부(2500 및 2600)를 더 포함한다. 26 is a view showing an embodiment of a heat exchanger using a magnetic material according to an embodiment of the present invention. The heat exchanger 2000 using the magnetic material illustrated in the drawing further includes connection parts 2500 and 2600 in the heat exchanger illustrated in FIG. 22.
연결부(2500 및 2600)는 복수의 파이프들(2400-1 내지 2400-n)이 지그재그 형태로 연결될 수 있도록 한다. 연결부(2600)에 연결된 파이프(2400-1)의 입수구를 통하여 유체(예를 들어, 물)가 유입되고, 유입된 유체는 복수의 파이프들(2400-2 내지 2400-n)을 타고 지그재그 형태로 흐른다. 그리고, 연결부(2500)에 연결된 파이프(2400-n)의 출수구를 통하여 유체가 배출된다. 복수의 파이프들(2400-1 내지 2400-n)을 통과하는 유체는 와전류에 의해 발생한 줄 열에 의해 가열된다. 연결부(2500) 및 연결부(2600)의 상세한 구조에 대해서는 도 27 이하에서 상세하게 설명하기로 한다.The connecting parts 2500 and 2600 allow the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n to be connected in a zigzag form. Fluid (for example, water) is introduced through an inlet of the pipe 2400-1 connected to the connection part 2600, and the inflowed fluid is zigzag in a plurality of pipes 2400-2 to 2400-n. Flow. Then, the fluid is discharged through the outlet of the pipe (2400-n) connected to the connecting portion (500). The fluid passing through the plurality of pipes 2400-1 to 2400-n is heated by Joule heat generated by the eddy current. Detailed structures of the connection unit 2500 and the connection unit 2600 will be described below with reference to FIG. 27.
도 27은 도 26에 도시된 연결부(2500)의 구조를 보여주는 도면이다. 연결부(2500)와 연결부(2600)의 구조는 실질적으로 동일하며, 연결부(2500)를 예로 들어 설명하기로 한다. 도 27을 참조하면, 연결부(2500)는 제 1 연결 판(2510) 및 제 2 연결 판(2520)을 포함할 수 있다. 비록 도면에 도시되지 않았지만, 연결부(2500)는 누수 방지를 위한 개스킷(미도시)을 더 포함할 수 있다.FIG. 27 is a diagram illustrating a structure of the connection part 2500 illustrated in FIG. 26. The structures of the connection part 2500 and the connection part 2600 are substantially the same, and the connection part 2500 will be described as an example. Referring to FIG. 27, the connection part 2500 may include a first connection plate 2510 and a second connection plate 2520. Although not shown in the drawings, the connector 2500 may further include a gasket (not shown) for preventing leakage.
도 28은 도 27에 도시된 제 1 연결 판(2510)의 구조를 상세하게 보여주는 도면이다. 제 1 연결 판(2510) 상에 제 1 연결 판(2510)을 관통하는 복수의 홀들(2512-1 내지 2512-n) 이 형성될 수 있다. 복수의 홀들(2512-1 내지 2512-n)에 복수의 파이프들(도 26 참조, 2400-1 내지 2400-n)이 각각 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 연결 판(2510)의 재질은 알루미늄(Al)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.28 is a view illustrating in detail the structure of the first connecting plate 2510 shown in FIG. 27. A plurality of holes 2512-1 to 2512-n penetrating the first connecting plate 2510 may be formed on the first connecting plate 2510. A plurality of pipes (refer to FIG. 26 and 2400-1 to 2400-n) may be connected to the plurality of holes 2512-1 to 2512-n, respectively. For example, the material of the first connection plate 2510 may be aluminum (Al), but is not limited thereto.
도 29는 도 27에 도시된 제 2 연결 판(2520)의 구조를 상세하게 보여주는 도면이다. 제 2 연결 판(2520) 상에 복수의 홈들 및 홀(2522-1 내지 2522-n)이 형성될 수 있다. 홀(2522-n)만 제 2 연결 판(2520)을 완전히 관통하도록 형성되고, 나머지 홈들을 제 2 연결 판(2520)을 완전히 관통하지 않도록 형성될 수 있다.FIG. 29 is a view illustrating in detail the structure of the second connecting plate 2520 illustrated in FIG. 27. A plurality of grooves and holes 2522-1 to 2522-n may be formed on the second connecting plate 2520. Only the holes 2252-n may be formed to completely pass through the second connecting plate 2520, and the remaining grooves may not be formed to completely pass through the second connecting plate 2520.
홀(2522-n)은 파이프(도 26 참조, 2400-n) 및 제 1 연결 판(도 28 참조, 2510)에 형성된 홀(2512-n)에 대응한다. 그리고, 홈(2522-2)은 파이프들(도 26 참조, 2400-1 및 2400-2) 및 제 1 연결 판(도 28 참조, 2510)에 형성된 홀들(2512-1 및 2512-2)에 대응한다. 즉, 홀(2522-n)을 제외한 나머지 홈들 각각에 두 개의 파이프들이 대응한다. 파이프들(도 26 참조, 2400-1 내지 2400-n)을 통하여 지그재그 형태로 흐르는 유체(예를 들어, 물)는 제 1 연결 판(도 28 참조, 2510)에 형성된 홀(2512-n) 및 제 2 연결 판(2520)에 형성된 홀(2522-n)을 통하여 외부로 배출된다. 본 도면에서는 연결부를 통하여 물이 배출되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 연결부를 통하여 물이 유입되는 경우에도 실질적으로 동일한 구조이다. The holes 2252-n correspond to holes 2252-n formed in the pipe (see FIG. 26, 2400-n) and the first connecting plate (see FIG. 28, 2510). The groove 2522-2 corresponds to the holes 2512-1 and 2512-2 formed in the pipes (see FIG. 26, 2400-1 and 2400-2) and the first connecting plate (see FIG. 28, 2510). do. That is, two pipes correspond to each of the remaining grooves except the hole 2252-n. Fluid (eg, water) flowing in a zigzag form through the pipes (see FIG. 26, 2400-1 to 2400-n) includes holes 2252-n formed in the first connecting plate (FIG. 28, 2510) and It is discharged to the outside through the holes (2522-n) formed in the second connecting plate (2520). In this figure, a case in which water is discharged through the connection part has been described as an example.
도 30은 본 발명의 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치의 파이프에서의 유체 흐름을 보여주는 도면이다. 도 30을 참조하면, 파이프(2400-1)를 통하여 유체가 유입된다. 유입된 유체는 연결부(2500)에 형성된 홀을 따라 파이프(2400-2)를 통하여 흐를 것이다. 30 is a view showing a fluid flow in the pipe of the heat exchange apparatus using a magnetic material according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 30, fluid is introduced through the pipe 2400-1. The introduced fluid will flow through the pipe 2400-2 along the hole formed in the connector 2500.
좀 더 상세하게 설명하면, 파이프(2400-1)를 통하여 흐르는 유체는 제 1 연결 판(2510)의 홀(도 28 참조, 2512-1)을 통과한 후, 제 2 연결 판(2520)의 홈(도 29 참조, 2522-2)을 통과한다. 그리고, 유체는 제 1 연결 판(2510)의 홀(도 28 참조, 2512-2)을 통과한 후, 파이프(2400-2)로 유입된다. 이와 같이 유체가 지그재그 형태로 파이프들을 통과하면, 유체는 마지막으로 파이프(2400-n)를 통하여 흐른다. 그리고, 제 1 연결 판(2510)의 홀(도 28 참조, 2510) 및 제 2 연결 판(2520)의 홀(도 29 참조, 2522-n)을 통하여 외부로 배출된다. 즉, 외부로부터 유체가 유입되는 입수구와 연결된 파이프(2400-1)와 외부로 유체가 배출되는 파이프(2400-n)는 서로 인접하여 배치될 수 있다.In more detail, the fluid flowing through the pipe 2400-1 passes through a hole (see FIG. 28, 2512-1) of the first connecting plate 2510, and then a groove of the second connecting plate 2520. (See FIG. 29, 2522-2). Then, the fluid passes through the hole (see Fig. 28, 2512-2) of the first connecting plate 2510, and then flows into the pipe 2400-2. As such, when the fluid passes through the pipes in a zigzag fashion, the fluid finally flows through the pipes 2400-n. Then, it is discharged to the outside through the holes (see FIG. 28 and 2510) of the first connecting plate 2510 and the holes (see FIG. 29 and 2522-n) of the second connecting plate 2520. That is, the pipe 2400-1 connected to the inlet port through which the fluid flows from the outside and the pipe 2400-n through which the fluid is discharged to the outside may be disposed adjacent to each other.
유체가 파이프들(2400-1 내지 2400-n) 및 연결부(2500 및 2600)에 형성된 홀 또는 홈들 통과하는 동안에, 회전자들(2100-1 내지 2100-3)이 회전하면서 발생된 와전류에 의하여 생성되는 줄 열에 의하여 유체가 가열된다.While fluid flows through holes or grooves formed in pipes 2400-1-2400-n and connections 2500 and 2600, eddy currents are generated as the rotors 2100-1-2100-3 rotate The fluid is heated by the row heat.
도 31은 파이프들 및 연결부 내부에 형성된 유로의 구조를 보여주는 도면이다. 이해를 돕기 위하여, 유로가 드러나도록 도 30에 도시된 파이프들 및 연결부가 펼쳐지게 도시되었다. 입수구를 통하여 유입된 유체가 출수구를 통하여 배출되는 동안, 하나의 유로를 통하여 유체가 흐르는 것을 알 수 있다.31 is a view showing the structure of a flow path formed inside the pipes and the connecting portion. For the sake of understanding, the pipes and connections shown in FIG. 30 are shown unfolded to reveal the flow path. It can be seen that the fluid flows through one flow path while the fluid introduced through the inlet is discharged through the outlet.
본 발명의 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치는 지그재그 형태로 연결되어 하나의 유로를 형성하는 파이프들을 포함할 수 있다. 그 결과, 유체가 파이프를 흐르는 시간을 충분히 확보하여 와전류에 의하여 생성된 줄 열을 효율적으로 이용할 수 있다.Heat exchange apparatus using a magnetic material according to an embodiment of the present invention may include a pipe connected in a zigzag form to form one flow path. As a result, it is possible to secure sufficient time for the fluid to flow through the pipe and to efficiently use the Joule heat generated by the eddy current.
도 32는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다. 본 도면에 도시된 열교환 장치는, 연결부(2500 및 2600)의 구조를 제외하고는, 도 26에서 도시된 열교환 장치와 유사하다. 도 26에서 설명된 열교환 장치는 하나의 파이프 단위로 지그재그 형태로 유로가 형성되었지만, 본 실시 예에서는 3개의 파이프 단위(이를 서브 유로라고 칭하기로 한다.)로 지그재그 형태로 유로가 형성되었다.32 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention. The heat exchanger shown in this figure is similar to the heat exchanger shown in FIG. 26 except for the structures of the connections 2500 and 2600. In the heat exchange apparatus illustrated in FIG. 26, a flow path is formed in a zigzag form in one pipe unit, but in this embodiment, a flow path is formed in a zigzag form in three pipe units (hereinafter, referred to as a sub flow path).
도 33은 도 32에 도시된 연결부(2500)의 구조를 상세하게 보여주는 도면이다. 연결부(2500)는 제 1 연결 판(2510), 제 2 연결 판(2520) 및 제 3 연결 판(2530)을 포함할 수 있다. 비록 도면에는 도시되지 않았지만, 연결부(2500)는 누수 방지를 위한 개스킷(미도시)을 더 포함할 수 있다. 그리고, 본 도면에서는 연결부(2500)의 출수구(2532)를 통하여 유체가 외부로 배출되는 경우를 예로 들어 설명하고자 하며, 이하 설명되는 내용들은, 연결부(도 32, 2600)의 입수구를 통하여 유체가 외부로부터 유입되는 경우에도 유사하게 적용된다.FIG. 33 is a view illustrating in detail the structure of the connection unit 2500 illustrated in FIG. 32. The connecting part 2500 may include a first connecting plate 2510, a second connecting plate 2520, and a third connecting plate 2530. Although not shown in the drawings, the connection unit 2500 may further include a gasket (not shown) for preventing leakage. In addition, in this drawing, a case in which the fluid is discharged to the outside through the outlet 2532 of the connection part 2500 will be described as an example, and the following description will be given to the outside of the fluid through the inlet of the connection part (FIGS. The same applies to the inflow from.
도 33을 참조하면, 제 1 연결 판(2510) 상에 제 1 연결 판(2510)을 관통하는 복수의 홀들이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 33, a plurality of holes penetrating the first connecting plate 2510 may be formed on the first connecting plate 2510.
제 2 연결 판(2520) 상에 제 2 연결 판(2520)을 관통하는 복수의 홀들이 형성될 수 있다. 제 1 연결 판(2510) 상에 형성된 홀들 중 3 개의 홀들이 제 2 연결 판(2520) 상에 형성된 하나의 홀에 대응된다. 이때, 제 2 연결 판(2520) 상에 형성되는 홀은, 도면과 같이, 중앙 부분만 제 2 연결 판(2520)을 관통하도록 형성될 수 있다. 즉, 대응하는 제 1 연결 판(2510) 상의 3 개의 홀들 중 가운데의 홀과 오버래핑되는 부분만 관통하도록 제 2 연결 판(2520) 상에 홀이 형성된다. A plurality of holes penetrating the second connecting plate 2520 may be formed on the second connecting plate 2520. Three holes among the holes formed on the first connection plate 2510 correspond to one hole formed on the second connection plate 2520. In this case, the hole formed on the second connection plate 2520 may be formed such that only a central portion thereof penetrates through the second connection plate 2520 as shown in the drawing. That is, a hole is formed on the second connecting plate 2520 so as to penetrate only a portion overlapping with the center hole among the three holes on the corresponding first connecting plate 2510.
제 3 연결 판(2530) 상에 홀(2532) 및 복수의 홈들이 형성될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 홀(2532)은 제 3 연결 판(2530)을 관통하도록 형성되며, 복수의 홈들은 제 3 연결 판(2530)을 관통하지 않도록 형성된다. 홀(2532)에, 제 2 연결 판(2520) 상에 형성된 하나의 홀이 대응된다. 그리고, 제 3 연결 판(2530) 상에 형성된 나머지 홈들 하나에, 제 2 연결 판(2520) 상에 형성된 두 개의 홀들이 대응된다. 이들의 대응 관계는 도면에 점선으로 도시되었다.A hole 2532 and a plurality of grooves may be formed on the third connecting plate 2530. As shown in the figure, the hole 2532 is formed to pass through the third connecting plate 2530, and the plurality of grooves are formed not to pass through the third connecting plate 2530. One hole formed on the second connecting plate 2520 corresponds to the hole 2532. In addition, two holes formed on the second connection plate 2520 correspond to the other grooves formed on the third connection plate 2530. Their correspondence is shown in dashed lines in the figures.
도 34는 도 33에 도시된 A-B 부분의 단면도를 보여주는 도면이다. 본 도면은 제 1 연결 판(2510), 제 2 연결 판(2520), 및 제 3 연결 판(2530)을 접합한 상태에서의 단면도이다. 도 34를 참조하면, 제 1 연결 판(2510) 상에 형성된 3 개의 홀을 통하여 유체가 유입된 후, 제 2 연결 판(2520) 상에 형성된 하나의 홀을 통하여 유체가 흐른다. 그리고, 제 3 연결 판(2530) 상에 형성된 하나의 홈을 따라 흐른 유체는 제 2 연결 판(2520) 상에 형성된 하나의 홀을 통과한 후, 제 1 연결 판(2510) 상에 형성된 3 개의 홀을 통과한다. 즉, 제 1 연결 판(2510) 상에 형성된 복수의 홀들 중, 3 개의 홀(또는, 3 개의 홀에 연결되는 3 개의 파이프들, 즉 하나의 서브 유로)을 기본 단위로 하여 유로가 형성될 수 있다.FIG. 34 is a sectional view of a portion A-B shown in FIG. 33. This figure is sectional drawing in the state which bonded the 1st connecting plate 2510, the 2nd connecting plate 2520, and the 3rd connecting plate 2530. FIG. Referring to FIG. 34, after the fluid flows through three holes formed on the first connection plate 2510, the fluid flows through one hole formed on the second connection plate 2520. Then, the fluid flowing along one groove formed on the third connecting plate 2530 passes through one hole formed on the second connecting plate 2520, and then three fluids formed on the first connecting plate 2510 are formed. Go through the hall. That is, among the plurality of holes formed on the first connection plate 2510, a flow path may be formed based on three holes (or three pipes connected to the three holes, that is, one sub-channel). have.
도 35는 도 32에 도시된 자성체를 이용한 열교환 장치의 파이프에서의 유체 흐름을 보여주는 도면이다. 도 35를 참조하면, 입수구(2632)를 통하여 유체가 유입된다. 유입된 유체는 연결부(2600)에 형성된 홀을 따라 3 개의 파이프들로 유입될 것이다. 도 34에서 설명된 바와 같이, 3 개의 파이프들을 기본 단위로 하여 서브 유로가 형성된다. 그리고, 유체는 지그재그 형태로 파이프들을 통과한 후, 출수구(2532)를 통하여 외부로 배출될 것이다.FIG. 35 is a view illustrating a fluid flow in a pipe of the heat exchange apparatus using the magnetic body illustrated in FIG. 32. Referring to FIG. 35, fluid is introduced through the inlet 2632. The introduced fluid will flow into three pipes along the hole formed in the connection portion 2600. As illustrated in FIG. 34, a sub flow path is formed based on three pipes as a basic unit. Then, the fluid will pass through the pipes in a zigzag form and then be discharged to the outside through the outlet 2532.
유체가 파이프들 및 연결부(2500 및 2600)에 형성된 홀 또는 홈들 통과하는 동안에, 회전자들(미도시)이 회전하면서 발생된 와전류에 의하여 생성되는 줄 열에 의하여 유체가 가열된다.While the fluid passes through holes or grooves formed in the pipes and connections 2500 and 2600, the fluid is heated by Joule heat generated by eddy currents generated as the rotors (not shown) rotate.
도 36은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다. 도 36을 참조하면, 자성체를 이용한 열교환 장치(3000)는 회전자들(3100-1 내지 3100-3), 회전축(3300), 및 자성체 삽입부(3350)들을 포함할 수 있다. 36 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 36, the heat exchange apparatus 3000 using the magnetic material may include rotors 3100-1 to 3100-3, a rotation shaft 3300, and magnetic body insertion parts 3350.
본 도면에 도시된 열교환 장치가 앞서 설명된 것들과 갖는 차이점은, 자성체 삽입부(3350)를 통하여 긴 자성체들이 삽입된다는데 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 자성체 삽입부(3350)의 내부 공간에 자성체가 삽입된다. 그리고, 자성체 삽입부(3350)와 인접한 자성체 삽입부 사이의 공간은, 회전자(3100-1 내지 3100-3)가 고속으로 회전시 자성체가 과열되는 것을 방지할 수 있다.The difference between the heat exchanger illustrated in the drawing and those described above is that long magnetic bodies are inserted through the magnetic body insertion unit 3350. As shown in the figure, the magnetic material is inserted into the internal space of the magnetic material insertion portion 3350. The space between the magnetic insert 3350 and the adjacent magnetic insert may prevent the magnetic body from overheating when the rotors 3100-1 to 3100-3 rotate at high speed.
도 37은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다. 도 37에 도시된 열교환 장치는 기본적으로는 도 36에 도시된 열교환 장치와 동일하며, 열교환 장치 둘레에 복수의 파이프들(3400-1 내지 3400-n)이 제공되었다. 복수의 파이프들(3400-1 내지 3400-n)의 단면은, 도면에 도시된 바와 같이, 원형일 수 있다. 복수의 파이프들(3400-1 내지 3400-n)은 인접한 파이프들과 서로 접할 수 있다. 그리고, 복수의 파이프들(3400-1 내지 3400-n)은 회전자들(3100-1 내지 3100-3)과 닿지 않도록 회전자들(3100-1 내지 3100-3) 주위에 적절히 배치될 수 있다. 37 is a view showing a heat exchanger using a magnetic material according to another embodiment of the present invention. The heat exchanger shown in FIG. 37 is basically the same as the heat exchanger shown in FIG. 36, and a plurality of pipes 3400-1 to 3400-n are provided around the heat exchanger. Cross sections of the plurality of pipes 3400-1 to 3400-n may be circular, as shown in the figure. The plurality of pipes 3400-1 to 3400-n may be in contact with adjacent pipes. In addition, the plurality of pipes 3400-1 to 3400-n may be appropriately disposed around the rotors 3100-1 to 3100-3 so as not to contact the rotors 3100-1 to 3100-3. .
도 38 내지 도 40는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치를 보여주는 도면이다. 도 38 내지 도 40에 도시된 열교환 장치들은, 파이프들의 형상을 제외하고는, 기본적으로는 도 36에 도시된 열교환 장치와 동일하다. 따라서, 중복되는 설명들을 생략하기로 한다.38 to 40 are views illustrating a heat exchange apparatus using a magnetic material according to another embodiment of the present invention. The heat exchangers shown in FIGS. 38-40 are basically the same as the heat exchanger shown in FIG. 36, except for the shape of the pipes. Therefore, redundant descriptions will be omitted.
도 38에 도시된 파이프들(3400-1 내지 3400-n)의 단면은 사다리꼴 형태이다. 도 39에 도시된 파이프들(3400-1 내지 3400-n)의 단면은, 외부는 사각형이며, 유체가 흐르는 내부는 원형이다. 도 40에 도시된 파이프들(3400-1 내지 3400-n)의 단면은, 외부 및 유체가 흐르는 내부 모두 사각형이다.The cross sections of the pipes 3400-1 to 3400-n shown in FIG. 38 are trapezoidal in shape. The cross sections of the pipes 3400-1 to 3400-n shown in FIG. 39 are rectangular in the outside and circular in the fluid flow. The cross sections of the pipes 3400-1 to 3400-n shown in FIG. 40 are rectangular both outside and inside the fluid flows.
본 발명의 실시 예에 따른 자성체를 이용한 열교환 장치는 지그재그 형태로 연결되어 하나의 유로를 형성하는 파이프들을 포함할 수 있다. 그 결과, 유체가 파이프를 흐르는 시간을 충분히 확보하여 와전류에 의하여 생성된 줄 열을 효율적으로 이용할 수 있다.Heat exchange apparatus using a magnetic material according to an embodiment of the present invention may include a pipe connected in a zigzag form to form one flow path. As a result, it is possible to secure sufficient time for the fluid to flow through the pipe and to efficiently use the Joule heat generated by the eddy current.
본 발명의 범위 또는 기술적 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 구조가 다양하게 수정되거나 변경될 수 있음은 이 분야에 숙련된 자들에게 자명하다. 상술한 내용을 고려하여 볼 때, 만약 본 발명의 수정 및 변경이 아래의 청구항들 및 동등물의 범주 내에 속한다면, 본 발명이 이 발명의 변경 및 수정을 포함하는 것으로 여겨진다.It will be apparent to those skilled in the art that the structure of the present invention may be variously modified or changed without departing from the scope or spirit of the present invention. In view of the foregoing, it is believed that the present invention includes modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the following claims and their equivalents.
본 발명은 자성체를 이용한 열교환 장치에 이용 가능하다.The present invention can be used for a heat exchanger using a magnetic material.

Claims (10)

  1. 링 형태를 갖고 복수의 자성체들을 포함하는 회전자로써, 상기 복수의 자성체들은 원주 방향을 따라 배치되고, 각각의 자성체는 상기 회전자의 외면에 상기 각각의 자성체의 일면이 드러나도록 그리고 상기 회전자의 내면에 상기 각각의 자성체의 타면이 드러나도록 배치되는 것;A rotor having a ring shape and including a plurality of magnetic bodies, wherein the plurality of magnetic bodies are disposed along the circumferential direction, each magnetic body having one surface of each of the magnetic bodies exposed on the outer surface of the rotor and Disposed on the inner surface of the magnetic material to reveal the other surface thereof;
    상기 원주 방향에 수직 방향으로 상기 회전자의 중심축을 따라 상기 회전자와 연결되는 회전축;A rotating shaft connected to the rotor along a central axis of the rotor in a direction perpendicular to the circumferential direction;
    상기 회전자의 상기 내면을 따라 배치되고, 입수구 및 출수구를 갖는 내부 파이프; 그리고An inner pipe disposed along the inner surface of the rotor and having an inlet and an outlet; And
    상기 회전자의 상기 외면을 따라 배치되고, 입수구 및 출수구를 갖는 적어도 하나의 외부 파이프를 포함하는 자성체를 이용한 열교환 장치.Heat exchanger using a magnetic material disposed along the outer surface of the rotor, including at least one outer pipe having an inlet and an outlet.
  2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 회전자는:The rotor is:
    링 형태를 갖는 회전자 코어로써, 상기 회전자 코어의 일면에는 상기 복수의 자성체들을 고정하기 위한 복수의 홈들이 형성되는 것; 그리고A rotor core having a ring shape, wherein one surface of the rotor core is provided with a plurality of grooves for fixing the plurality of magnetic bodies; And
    상기 복수의 자성체들을 고정하기 위해 상기 회전자 코어에 체결되는 고정판을 더 포함하는 자성체를 이용한 열교환 장치.And a fixing plate fastened to the rotor core to fix the plurality of magnetic bodies.
  3. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 각각의 자성체는 상기 각각의 자성체가 상기 회전자 코어에 체결되도록 돌출부를 갖는 자성체를 이용한 열교환 장치.Each of the magnetic body is a heat exchange apparatus using a magnetic body having a projection so that the respective magnetic body is fastened to the rotor core.
  4. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 복수의 자성체들은 상기 회전자의 상기 외면으로 N극과 S극이 번갈아 배치되는 자성체를 이용한 열교환 장치.The plurality of magnetic bodies are heat exchangers using a magnetic body in which the north pole and the south pole are alternately arranged on the outer surface of the rotor.
  5. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 적어도 하나의 자성체는 사마륨 계열, 또는 네오듐 계열 자석인 자성체를 이용한 열교환 장치.The at least one magnetic material is a heat exchange device using a magnetic material that is a samarium-based, or neodium-based magnet.
  6. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 내부 파이프는 상기 회전자의 상기 내면을 따라 지그재그 형태로 배치되고, 상기 내부 파이프의 상기 입수구와 상기 내부 파이프의 상기 출수구는 동일한 방향을 향하는 자성체를 이용한 열교환 장치.The inner pipe is arranged in a zigzag form along the inner surface of the rotor, the inlet of the inner pipe and the outlet of the inner pipe heat exchange apparatus using a magnetic material facing the same direction.
  7. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 적어도 하나의 외부 파이프는 상기 회전자의 상기 외면을 따라 원주 방향으로 지그재그 형태로 배치되는 자성체를 이용한 열교환 장치.The at least one outer pipe is a heat exchanger using a magnetic material arranged in a zigzag form in the circumferential direction along the outer surface of the rotor.
  8. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 적어도 하나의 외부 파이프의 표면상에 표면적을 증가시키기 위한 홈이 형성되는 자성체를 이용한 열교환 장치.Heat exchanger using a magnetic material formed with a groove for increasing the surface area on the surface of the at least one outer pipe.
  9. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 내부 파이프 및 상기 적어도 하나의 외부 파이프의 표면에 세라믹 코팅층 및 실리콘 코팅층이 형성되는 자성체를 이용한 열교환 장치.Heat exchange device using a magnetic material is a ceramic coating layer and a silicon coating layer is formed on the surface of the inner pipe and the at least one outer pipe.
  10. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 자성체들의 개수는 짝수인 자성체를 이용한 열교환 장치.Heat exchanger using the magnetic material is even number of the magnetic material.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070078484A (en) * 2006-01-27 2007-08-01 주식회사 대우일렉트로닉스 Active magnetic refrigerator
JP2010101576A (en) * 2008-10-24 2010-05-06 Toshiba Corp Rotary magnetic temperature regulation device
JP2012002388A (en) * 2010-06-14 2012-01-05 Crew Kenkyusho Co Ltd Heat exchanger for heat pump and heat pump type hot water supply system thereof
KR101304121B1 (en) * 2013-07-11 2013-09-05 주식회사 엔바이로앤에너지 Water treatment and boiling apparatus using magnetic force
KR20150108620A (en) * 2014-03-18 2015-09-30 삼성전자주식회사 Magnetic regenerator unit and magnetic cooling system with the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070078484A (en) * 2006-01-27 2007-08-01 주식회사 대우일렉트로닉스 Active magnetic refrigerator
JP2010101576A (en) * 2008-10-24 2010-05-06 Toshiba Corp Rotary magnetic temperature regulation device
JP2012002388A (en) * 2010-06-14 2012-01-05 Crew Kenkyusho Co Ltd Heat exchanger for heat pump and heat pump type hot water supply system thereof
KR101304121B1 (en) * 2013-07-11 2013-09-05 주식회사 엔바이로앤에너지 Water treatment and boiling apparatus using magnetic force
KR20150108620A (en) * 2014-03-18 2015-09-30 삼성전자주식회사 Magnetic regenerator unit and magnetic cooling system with the same

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