KR100371388B1 - 히트파이프를 이용한 유니트 난방기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실내온도를 적절하게 유지하기 위한 난방기에 있어서, 열효율을 높일 수 있는 히트파이프를 이용한 유니트 난방기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 열에너지를 방출하여 실내온도를 상승시키는 유니트 난방기에 있어서, 진공으로 된 상태로 내부에 유체를 수용하는 복수의 히트파이프(50, 150)와, 상기 복수의 히트파이프(50, 150)의 하부에 열을 가하는 가열수단(30, 190)을 포함하며, 상기 히트파이프(50, 150)의 내부에 채워진 유체는 상기 가열수단(30, 190)에서 발생하는 열에 의해 기화하고 상기 히트파이프(50, 150)의 상부에서 열을 방출하면서 액화하는 과정을 반복적으로 수행하는 히트파이프를 이용한 유니트 난방기가 제공된다.

Description

히트파이프를 이용한 유니트 난방기{Unit heater with heat pipe}

본 발명은 실내를 난방하기 위해 사용되는 유니트 난방기에 관한 것이며, 특히, 열효율을 높여 에너지를 절약할 수 있는 히트파이프를 이용한 유니트 난방기에 관한 것이다.

겨울철에 사람이 주거하는 실내공간 또는 동식물을 사육 및 재배하는 비닐하우스의 내부온도를 조절하기 위해 난방기를 설치한다. 이러한 난방기 중에 하나인 유니트 난방기는 고온수를 유니트 난방기의 내부로 통과시키면서 방열휜으로부터 열을 방출시키는 난방기로서, 유니트 난방기를 통과하는 고온수는 유니트 난방기의 내부 전체 체적을 채운 상태로 유동한다. 따라서, 순환하는 고온수의 양이 많아지며 방열할 수 있을 정도의 고온수로 가열하기 위해서는 상당한 양의 열에너지가 필요하며 많이 시간이 소요된다. 또한, 더 이상 난방이 필요치 않아 난방기의 스위치를 온(on)에서 오프(off)로 전환하였을 때에 고온수가 가지고 있는 열에너지가 대기중으로 그냥 방출되어 에너지 손실이 크다는 단점이 있다

또한, 유니트 난방기에서 전기가열에 의해 방열하고자 하는 경우에도 유니트 난방기의 내부에 채워진 많은 양의 열매체유를 가열하여야 하기 때문에 고온수와 마찬가지로 열매체유를 방열온도까지 상승시키기 위해서는 많은 에너지손실과 방열온도까지 도달하는 데 소요되는 시간이 길어지게 되는 단점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 히트파이프를 사용하여 에너지손실이 적으며, 방열온도까지 도달하는 시간을 짧게 할 수 있는 히트파이프를 이용한 유니트 난방기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트파이프를 이용한 유니트 난방기를 나타낸 사시도이고,

도 2는 도 1에 도시된 히트파이프를 이용한 유니트 난방기의 정단면도이고,

도 3은 도 1에 도시된 히트파이프를 이용한 유니트 난방기의 측단면도이고,

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트파이프를 이용한 유니트 난방기를 나타낸 사시도이고,

도 5는 도 4에 도시된 히트파이프를 이용한 유니트 난방기의 정면도이며,

도 6은 도 4에 도시된 히트파이프를 이용한 유니트 난방기의 측면도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

10 : 유니트 난방기 11 : 케이스

30 : 고온수 31, 131 : 고온수유동관

32 : 유입관 34 : 배출관

50, 150 : 히트파이프 52, 152 : 방열휜

56, 156 : 고정너트 190 : 전기히터

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 열에너지를 방출하여 실내온도를 상승시키는 유니트 난방기에 있어서, 진공으로 된 상태로 내부에 유체를 수용하는 복수의 히트파이프와, 상기 복수의 히트파이프의 하부에 열을 가하는 가열수단을 포함하며, 상기 히트파이프의 내부에 채워진 유체는 상기 가열수단에서 발생하는 열에 의해 기화하고 상기 히트파이프의 상부에서 열을 방출하면서 액화하는 과정을 반복적으로 수행하는 히트파이프를 이용한 유니트 난방기가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 복수의 히트파이프와 상기 가열수단을 수용하는 케이스와, 상기 복수의 히트파이프의 상부에서 방출하는 열을 상기 케이스의 외부로 배출하도록 공기를 이동시키는 팬을 포함한다.

또한, 본 발명의 상기 가열수단은 고온수이다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 케이스의 내부 저면에는 상기 고온수가 유동하는 고온수유동관가 설치되고, 상기 복수의 히트파이프의 하부가 상기 고온수유동관의 상면을 관통하여 고정된다.

또한, 본 발명의 상기 가열수단은 상기 히트파이프의 둘레에 위치하는 전기히터이다.

아래에서, 본 발명에 따른 히트파이프를 이용한 유니트 난방기의 양호한 실시예들을 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

히트파이프(heat pipe)는 파이프 내부를 진공으로 한 상태에서 물 또는 알코올 등의 액체를 넣고 한 쪽을 가열하면 액체가 증기로 되어 다른 쪽으로 흐르고, 그 곳에서 방열되어 액체로 응축되면 모세관 현상에 의해 액체가 증발부로 되돌아 온다. 이 작용의 반복으로 열에너지가 증발부에서 응축부로 전달된다. 이런 히트파이프는 약간의 온도차를 이용하는 난방이나 냉방, 냉각기 등의 용도에 사용된다.

이와 같은 히트파이프를 부위별로 구분하면, 열이 가해지는 부분을 증발부라 정의하고, 히트파이프의 내부에 채워진 액체가 증발되어 다시 액화되는 부분을 응축부라 정의한다.

[실시예 1]

도면에서, 도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트파이프를 이용한 유니트 난방기를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 히트파이프를 이용한 유니트 난방기의 정단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 히트파이프를 이용한 유니트 난방기의 측단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 히트파이프(50)를 이용한 유니트 난방기(10)는 그 케이스(11)의 내부에 다수 개의 히트파이프(50)와 팬(40)이 설치되고, 케이스(11)의 내부 전방하단에는 고온수유동관(31)이 위치하며 이런 고온수유동관(31)을 통해 고온수(30)가 유동한다. 이런 고온수유동관(31)의 일측면에는 고온수(30)가 유입되는 유입관(32)이 케이스(11)의 외부로 돌출되고, 고온수유동관(31)의 타측면에는 고온수(30)가 배출되는 배출관(34)이 케이스(11)의 외부로 돌출된다. 따라서, 유입관(32)을 통해 유입된 고온수(30)는 고온수유동관(31)을 따라 이동하다가 배출관(34)을 통해 배출된다. 또한, 케이스(11)의 전면과 상면은 공기가 원활하게 통풍되도록 구멍(13)이 형성된다.

그리고, 다수 개의 히트파이프(50)는 케이스(11)의 길이방향으로 2열 횡대로 배열되며, 히트파이프(50)의 하단부는 고온수유동관(31)의 상면을 관통하여 고온수유동관(31)을 따라 유동하는 고온수(30)와 접하도록 설치된다. 이렇게 케이스(11) 내부에 설치된 히트파이프(50)는 케이스(11) 내부의 대각선방향을 따라 위치하는 데, 이는 히트파이프(50)의 길이가 최대한 길면서 히트파이프(50)의 내부에 위치한 액체가 원활하게 증발부와 응축부 사이를 이동할 수 있도록 하기 위해서 이다. 그리고, 이런 각각의 히트파이프(50)의 둘레를 방열휜(52)이 감싸고 있어 히트파이프(50)의 열을 효과적으로 대기중으로 방출한다. 또한, 히트파이프(50)와 고온수유동관(31)이 접하는 부위에는 고정너트(56)가 체결되어 히트파이프(50)는 고온수유동관(31)에 고정된다.

한편, 케이스(11)의 내부 하부에는 팬(40)이 설치되며, 케이스(11) 내부의 공기는 팬(40)의 구동에 따라 방열휜(52)을 거쳐 케이스(11)의 외부로 배출된다. 또한, 케이스(11)의 저면에는 이동이 편리하도록 다수 개의 이동바퀴(20)가 설치된다.

이상과 같이 구성된 히트파이프를 이용한 유니트 난방기의 작동에 대하여 상세히 설명하겠다.

유입관(32)을 통해 가열된 고온수(30)가 고온수유동관(31)으로 유입되고, 고온수(30)는 고온수유동관(31)을 따라 유동하며 배출관(34)을 통해 배출된다. 이 때, 고온수유동관(31)을 따라 유동하는 고온수(30)는 히트파이프(50)의 하단부와 접하게 되면서 열교환이 이루어진다. 고온수(30)의 열에너지는 히트파이프(50)를 통해 히트파이프(50)의 내부에 채워진 액체를 증발시킨다. 이 때, 히트파이프(50)의 내부는 진공된 상태임으로, 표준상태(standard state; 1atm, 20℃)에서의 액체의 기화점보다 낮은 온도에서도 증발이 이루어진다. 앞에서 설명한 바와 같이, 히트파이프(50)의 증발부는 고온수(30)와 접하는 히트파이프(50)의 하단부가 된다. 이렇게 발생한 증기는 히트파이프(50)를 따라 케이스(11)의 상부로 이동하게 되고, 이동하는 도중에 열에너지를 방출하면서 액체상태로 액화한다. 이 때, 열에너지는 히트파이프(50)로 전달되고 히트파이프(50)에서는 대기중으로 열에너지를 방출한다. 이 때, 표면적이 넓은 방열휜(52)이 히트파이프(50)의 둘레에 위치함으로써, 열에너지는 히트파이프(50)에서 대기중으로 효과적으로 방출된다. 한편, 응축된 액체는 모세관 현상에 의해 히트파이프(50)의 하단부로 이동하여 다시 가열된다. 이와 같은 순환을 계속적으로 반복하면서 히트파이프(50) 상단 즉 응축부에서는 열을 방출한다.

이와 같이 히트파이프(50)에서 방출되는 열에너지는 케이스(11) 내부공기의 온도를 상승시키며, 히트파이프(50)의 하부에서 가동되는 팬(40)에 의해 케이스(11) 내부공기는 케이스(11)의 전면과 상면에 형성된 구멍(13)을 통해 배출된다.

따라서, 유니트 난방기(10)에서 배출되는 열에너지를 포함한 공기 즉, 열풍에 의해 실내온도는 상승한다.

[실시예 2]

실시예 2에서의 히트파이프를 이용한 유니트 난방기를 실시예 1의 유니트 난방기와 비교하였을 때, 케이스가 없다는 것과 히트파이프의 증발부에 가해지는 열에너지를 고온수 또는 전기히터에 의해 공급할 수 있다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하거나 유사함으로 도면에 부여되는 도면부호 또한 유사하거나 동일한 도면부호를 부여하였으며 상세한 설명은 생략하였다.

도면에서, 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트파이프를 이용한 유니트 난방기를 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 히트파이프를 이용한 유니트 난방기의 정면도이며, 도 6은 도 4에 도시된 히트파이프를 이용한 유니트 난방기의 측면도이다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 2열 횡대로 배열된 히트파이프(150)의 하단부는 고온수유동관(131)을 관통하여 고정너트(156)에 의해 고정되고, 히트파이프(150)의 둘레에는 방열휜(152)이 감싸여 있으며, 수직방향으로 곧게 뻗은 상태로 대기중에 노출된다.

한편, 고온수유동관(131)에는 전기히터(190)가 2열로 배열된 히트파이프(150)의 하단부 사이에 위치하며, 고온수유동관(131)에 고온수를 공급하기 어려울 경우에는 전기히터(190)에서 발생하는 열에너지를 이용하여 히트파이프(150)의 내부에 채워진 액체를 증발시킨다.

히트파이프(150)의 내부에서 증발된 증기는 히트파이프(150)의 내부를 따라 상부로 이동하고 히트파이프(150)의 상부에서 응축되어 다시 히트파이프(150)의 하부로 이동한다. 따라서, 대기중에 노출된 히트파이프(150)의 상부에서 열에너지를 대기중으로 방출하여 실내온도를 상승시킨다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 히트파이프를 이용한 유니트 난방기는 적은 양의 순환수를 가열하여 난방할 수 있으므로, 열에너지 효율이 높다는 장점이 있다.

또한, 고온수가 공급되지 않는 조건에서도 전기히터를 이용하여 난방할 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 히트파이프를 이용한 유니트 난방기에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (5)

1. 측면에 관통공들이 형성된 케이스와, 상기 케이스 내부에 위치하며 상기 관통공을 통해 상기 케이스 내부의 공기를 상기 케이스 외부로 송풍하는 팬을 구비하며, 진공상태에 유체가 수용된 복수의 히트파이프를 이용한 유니트 난방기에 있어서,

   상기 케이스의 내부에 위치하며, 일단으로 유입되어 타단으로 배출되는 고온수에 상기 히트파이프의 일단부가 접하도록 상기 복수의 히트파이프가 2열로 배치되고 또한 분리 가능하게 체결되는 고온수유동관과,

   상기 고온수유동관을 관통해 위치하며 상기 2열로 배치된 상기 히트파이프의 일단부들 사이에 배치되는 전기히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 유니트 난방기.
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