KR102270987B1 - 고효율 가온 및 냉각 라디에이터 - Google Patents
고효율 가온 및 냉각 라디에이터 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102270987B1 KR102270987B1 KR1020200123581A KR20200123581A KR102270987B1 KR 102270987 B1 KR102270987 B1 KR 102270987B1 KR 1020200123581 A KR1020200123581 A KR 1020200123581A KR 20200123581 A KR20200123581 A KR 20200123581A KR 102270987 B1 KR102270987 B1 KR 102270987B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- radiator
- heat exchange
- exchange medium
- cooling
- tubes
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
- F28D1/05316—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
- F28D1/05325—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with particular pattern of flow, e.g. change of flow direction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
- F28F13/08—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by varying the cross-section of the flow channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
- F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
- F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0202—Header boxes having their inner space divided by partitions
- F28F9/0204—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions
- F28F9/0209—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions having only transversal partitions
- F28F9/0212—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions having only transversal partitions the partitions being separate elements attached to header boxes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0028—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cooling heat generating elements, e.g. for cooling electronic components or electric devices
- F28D2021/0031—Radiators for recooling a coolant of cooling systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0035—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for domestic or space heating, e.g. heating radiators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
- F28F2009/222—Particular guide plates, baffles or deflectors, e.g. having particular orientation relative to an elongated casing or conduit
- F28F2009/226—Transversal partitions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
본 발명에 따른 라디에이터는 열교환매체가 입수되는 입수부와 출수되는 출수부를 포함하고, 상기 라디에이터 내부에는 상기 열교환매체가 유동하는 복수개의 튜브가 병렬로 구비되며, 상기 복수개의 튜브 양 끝단과 상기 라디에이터 내부 양 끝단 사이는 소정의 간격을 이루며 내부 공간이 마련되고, 상기 내부공간에는 상기 열교환매체의 순환 속도를 증가시키며 자화장치와 와류발생핀을 설치하여 열효율을 증대시키는 열효율 개량수단이 구비된다. 상기 열효율 개량수단은 상기 튜브의 길이방향으로 형성된 격벽에 해당하거나, 상기 튜브를 행 방향과 나란한 방향으로 구획하여 상기 열교환매체의 흐름을 상하로 제어하는 복수개의 격벽에 해당한다. 상기 라디에이터를 포함하는 라디에이터 시스템이 구비되고, 상기 라디에이터는 히터와 냉각팬 사이에 구비되어 상기 히터로부터 전달된 열과 열전달촉매를 추가하여 가온 시 열효율을 높이고 냉각 시 냉각을 극대화 할 수 있는 촉매를 사용하여 냉각효율을 높인다.
Description
본 발명은 라디에이터에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 라디에이터 내부 구조에 격벽구조와 와류발생핀을 설치하여 라디에이터 내부를 유동하는 유체의 가압과 빠른 회전을 통해 열손실과 냉각손실을 최소화하는 고효율 가온 및 냉각 라디에이터에 관한 것이다.
보통 라디에이터라고 하면 외부로 노출된 관에 액체를 순환시킴으로써 냉각이나 가열을 하는 시스템을 말한다. 외부와의 접촉면적을 넓히기 위해 지느러미(fin) 형태의 구조물이 붙어 있는 것이 보통이다. 이에 반해 대류기(convector)는 열원이 직접 노출이 되어 있지 않은 시스템을 일컫는다. 라디에이터에서의 열전달은 복사, 공기나 액체의 대류, 그리고 전도를 통해서 일어난다. 기화열을 이용한 냉각처럼 상전이를 활용하는 라디에이터들도 존재한다.
라디에이터는 대부분 실내 공간난방을 위한 용도로 널리 쓰인다. 일반적으로 중앙 보일러에서 뜨거운 물이나 증기를 만들고 이를 실내에 설치되어 있는 라디에이터에 순환시킨다. 공기와 넓은 접촉면을 갖게끔 제작되어 있는 라디에이터에서 방출하는 열이 실내 공기를 데우게 된다.
또한 자동차나 일부 비행기의 피스톤-엔진, 기차의 기관차, 오토바이, 발전소 등등의 내연 기관을 냉각시키기 위해서도 라디에이터는 널리 쓰인다. 엔진을 냉각시키기 위해서는 엔진의 실린더 블록으로 냉매를 통과시키게 되고, 이 냉매는 엔진의 열을 흡수하여 가열된 후 라디에이터의 용기로 유입이 되고, 라디에이터 중심부를 지나 반대쪽의 냉매 용기에 모인다.
이 냉매가 라디에이터의 관을 통과할 때 관에 붙어 있는 지느러미(fin)들을 통해 외부로 열을 방출한다. 이렇게 냉각된 냉매는 다시 엔진의 실린더 블록으로 들어가서 엔진과 라디에이터를 계속 순환한다. 뜨거운 엔진에서 나와 라디에이터를 통과하는 냉매는 엔진보다는 충분히 낮은 온도로 떨어져서 엔진을 냉각시키기에 충분해야 엔진의 과열을 막아준다.
도 1은 종래의 라디에이터를 도시한 내부 단면도에 해당한다.
도 1을 참고하면 알 수 있듯이, 종래의 라디에이터(1)는 열교환매체가 유입되는 입수부(2)와 배출되는 출수부(3)를 포함하며, 라디에이터(1) 내부에는 열교환매체가 순환할 수 있도록 복수의 튜브(4)가 구비되어 있다.
다만 라디에이터(1) 내부 구조를 살펴보면 입수부(2)를 통해 유입된 열교환매체가 입수부(2)와는 상대적으로 멀리 떨어져 있는 튜브(4)까지 균일하게 이동하기 어렵다. 따라서 상대적으로 입수부(2)와 가까운 튜브(4)를 통해서만 순환을 하게 되고 이로 인해 출수부(3)로 배출되는 시간이 지연되며, 입수효율 대비 출수 냉각효율이 떨어지는 문제점이 존재하였다.
상기와 같은 구조는 빠른 열전달을 통한 가온 및 냉각을 목표로 하는 라디에이터 시스템에 고질적인 문제점이었다. 따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명이 고안되었다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따른 고효율 가온 및 냉각 라디에이터는 종래 발명에 따른 유체의 라디에이터 내부 흐름과 달리 라디에이터 내부에 격벽과 와류발생핀을 설치함으로써 종전보다 더 빠른 유체 순환과 압력과 회전을 구현하며 열효율 및 냉각효율을 증대시킨다.
본 발명은 열교환매체가 입수되는 입수부와 출수되는 출수부 및 입수부와 출수부 사이에 형성되는 중간경유부를 포함하고, 열교환매체의 유동시 압력변화가 생기도록 입수부의 면적 대비 중간경유부의 면적이 상대적으로 작았다가 출수부의 면적은 다시 커지도록 구성된 라디에이터로서, 상기 라디에이터의 내부에는 상기 열교환매체가 유동하는 복수개의 튜브가 병렬로 구비되고, 상기 복수개의 튜브 양 끝단과 상기 라디에이터 내부 양 끝단 사이는 소정의 간격을 이루며 내부 공간이 마련되며, 상기 내부공간에는 상기 열교환매체의 순환 속도를 증가시키며 열효율을 증대시키는 열효율 개량수단이 구비된 것을 특징으로 하는 라디에이터에 있어서;
상기 튜브 내부에는 상기 열교환매체의 와류를 발생시키는 와류발생핀을 추가로 구비하되,
상기 와류발생핀은 수직 단면이 상기 열교환매체가 유동하도록 역 삼각 꼭지점 배치 형태로 복수의 관통홀이 형성된 제1 와류발생핀과, 삼각 꼭지점 형태의 복수의 관통홀이 형성된 제2 와류발생핀이 교대로 복수개 형성되며;
상기 관통홀은 삼각 꼭지점과 역삼각 꼭지점의 교차형식으로 형성된 것을 특징으로 하는 고효율 가온 및 냉각 라디에이터를 제공한다.
상기 튜브 내부에는 상기 열교환매체의 와류를 발생시키는 와류발생핀을 추가로 구비하되,
상기 와류발생핀은 수직 단면이 상기 열교환매체가 유동하도록 역 삼각 꼭지점 배치 형태로 복수의 관통홀이 형성된 제1 와류발생핀과, 삼각 꼭지점 형태의 복수의 관통홀이 형성된 제2 와류발생핀이 교대로 복수개 형성되며;
상기 관통홀은 삼각 꼭지점과 역삼각 꼭지점의 교차형식으로 형성된 것을 특징으로 하는 고효율 가온 및 냉각 라디에이터를 제공한다.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
상기와 같은 과제의 해결 수단을 통해 본 발명에 따른 고효율 가온 및 냉각 라디에이터는 가온 시 열효율이 매우 우수하여 에너지 효율을 증대시키며, 냉각용으로 사용하는 경우 유체의 빠른 순환과 회전을 통해 냉각속도를 증대시킨다.
도 1은 종래 라디에이터를 도시한 내부 단면도,
도 2 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 가온 및 냉각 라디에이터의 흐름 구조도,
도 6 내지 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고효율 가온 및 냉각 라디에이터의 흐름 구조도,
도 8 내지 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 가온 및 냉각 라디에이터 시스템을 도시한 도면에 해당한다.
도 2 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 가온 및 냉각 라디에이터의 흐름 구조도,
도 6 내지 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고효율 가온 및 냉각 라디에이터의 흐름 구조도,
도 8 내지 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 가온 및 냉각 라디에이터 시스템을 도시한 도면에 해당한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 가온 및 냉각 라디에이터의 흐름을 나타낸 구조도에 해당한다.
도 2 내지 5를 참고하면 알 수 있듯이 본 발명의 일 실시예에 따른 라디에이터(10)는 열교환매체가 입수되는 입수부(11)와 출수되는 출수부(12)를 구비한다. 입수부(11)로 입수된 열교환매체가 라디에이터(10) 내부를 순환하여 출수부(12)로 출수되며, 상기와 같은 과정이 반복되며 열전달이 이루어진다. 라디에이터의 재질을 특별히 제한하고 있지 않으나, 바람직하게는 알루미늄, 구리합금, 스테인레스 강 , 철 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 라디에이터 내부에는 상기 열교환매체가 유동하는 관 형태의 복수개의 튜브(30)가 병렬로 구비된다. 상기 복수개의 튜브(30) 양 끝단과 상기 라디에이터(10) 내부 양 끝단 사이는 소정의 간격을 이루며 라디에이터 내부 공간이 마련된다. 도면을 기준으로 튜브(30)와 라디에이터(10) 내부의 끝단은 상측 끝단과 하측 끝단으로 확인할 수 있으며 내부 공간은 도면상에서 편의상 알파벳 기호(a, b, c, d, e, f, g)로 표기하였다. a, c, e, g 공간은 라디에이터(10) 상부에 형성된 내부공간이며, b, d, f는 라디에이터(10) 하부에 형성된 내부공간이다.
전술한 입수부(11)와 출수부(12)는 입수부(11)와 출수부(12)와 직접 마주하는 a 공간 및 g 공간 각각의 중앙에 설치되는 것이 가장 바람직하다. 또한 입수부(11)와 출수부(12)에는 물의 입자 크기를 줄여주며 열효율을 증대시키는 자화기(13)가 부착될 수 있다.
상기와 같은 라디에이터 내부공간에는 상기 열교환매체의 순환 속도를 증가시키며 열효율을 증대시키는 열효율 개량수단이 구비된 것이 본 발명의 기술적 특징에 해당한다.
상기 열효율 개량수단은 상기 튜브(20)의 길이 방향으로 형성된 격벽(30)에 해당한다. 상기 격벽(30)은 튜브(20)의 양 끝단부터 상기 라디에이터(10) 내부 양 끝단까지 연장된다. 격벽(30)의 경우 용접 및 기타 접합으로 완전 수밀처리가 이루어진다. 따라서 열교환매체가 격벽 틈 사이로 누수 되는 것을 방지하여 라디에이터(10) 내부의 설계된 방향으로 유동하도록 보조 한다.
상기 격벽(30)은 상호간에 소정의 간격을 형성하며 상기 튜브(20)의 양 끝단(도면의 경우 상부 끝단과 하부 끝단에 해당한다.)에 번갈아가며 순차적으로 형성되어 상기 열교환매체의 흐름을 상하로 제어한다. 격벽(30) 사이의 일정한 간격에는 복수개의 튜브(20)가 포함된다. 즉, 복수개의 튜브(20)를 하나의 군으로 하여 군 사이에 격벽(30)이 형성되는 것이다.
이로 인해 라디에이터(10) 내부 공간에 해당하는 a 공간에서 c 공간, c 공간에서 e 공간, e 공간에서 g 공간으로의 수평 흐름을 차단한다. b공간에서 d공간, d 공간에서 f 공간으로의 수평 흐름도 마찬가지다. 즉, 상기 열교환매체의 라디에이터(10) 내부의 수평방향 흐름을 제어하게 된다.
예를 들어 a 공간을 유동하는 열교환매체의 유량이 b 방향으로 이동하면서 각 실의 공간조절로 실린더 공간 유압에 따른 압력에너지가 발생하게 된다. 수평이동이 불가능하기 때문에 도면상 하부 방향으로 매체의 이동 및 압력이 집중된다. b 공간으로 이동한 열교환매체는 c 공간으로 수직이동 한다.
이처럼 상기 격벽(30)은 상기 복수개의 튜브(20)를 포함하는 공간을 각각 형성하기 때문에 단일 공간에 존재하는 상기 튜브(20)의 개수에 따라 열교환매체가 유동하는 단면적의 크기가 좌우된다. 즉 튜브(20)의 개수가 많을수록 단면적이 넓어지는 것이다.
상기 격벽(30) 중 입수부(11)에 가장 가깝게 설치된 격벽(30)이 나머지 격벽(30)보다 튜브(20)의 수량을 더 많이 포함하는 공간을 형성하며 최대 단면적을 형성한다. 상기 최대 단면적에서 상대적으로 더 좁은 단면적으로 열교환매체가 유동하며 열효율 및 냉각효율을 증대시키는 것이다.
즉 a 공간에 구비된 복수의 튜브(20)를 유동하는 열교환매체는 Sa 단면을 유동한다고 볼 수 있으며, 상기 열교환매체가 비교적 면적이 좁은 Sb 단면을 연이어 유동하는 경우 면적의 수축으로 인해 압력이 커지고 유속이 증가하여 열효율 및 냉각효율이 증대된다.
일반적으로 추후 설명할 라디에이터 시스템 내부의 냉각팬(F)이 대부분 라디에이터(10) 중앙과 마주하는 위치에 구비되기 때문에 중앙부를 유동하는 열교환매체에 가장 빠른 가온 및 냉각을 발현시키기 위해 상대적으로 중앙부의 단면을 좁게하여 열교환 매체의 순환을 빠르게 하는 것이다.
특히 도 4를 참고하면 알 수 있듯이 라디에이터 상부(10a) 및 라디에이터 하부(10b) 구조를 확인해보면 b, c, d, e 공간의 경우 각각 하나의 공간 내에 상부 및 하부로 수직이동 하는 열교환매체의 흐름이 존재한다. 따라서 이로 인해 라디에이터(10) 내부에서 열교환매체의 빠른 순환과 회전이 가능하며, 열교환매체의 열손실을 최소화 할 수 있다.
본 발명에 따른 라디에이터 내부공간에는 상기 열교환매체의 순환 속도를 증가시키며 열효율을 증대시키는 또 하나의 열효율 개량수단이 구비될 수 있는데 바로 와류발생핀(201,202)에 해당한다.
상기 와류발생핀(201,202)은 튜브(20) 내부에 형성되며 이에 의해 열교환매체의 와류현상이 발생한다. 상기 와류발생핀(201,202)의 수직 단면은 상기 열교환매체가 유동하도록 역 삼각 꼭지점 배치 형태의 복수의 관통홀이 형성된 제1 와류발생핀(201)과 삼각 꼭지점 형태의 복수의 관통홀이 형성된 유동관 제2 와류발생핀(202)이 교대로 복수 개 형성된다.
관통홀이 삼각 꼭지점과 역삼각 꼭지점의 교차형식으로 형성되어 있기 때문에 열교환매체가 튜브(20) 내부에 머무르는 시간이 증가하고 이로 인해 냉각팬(F) 등의 영향을 더욱 오랜 시간 받게 된다.
격벽(30)의 경우 라디에이터(10) 내부에서 2개 내지 필요에 따라 수량 제한 없이 무한대로 설치가 가능하다. 다만 바람직하게는 라디에이터(10)의 규격 등을 고려할 때, 상부 및 하부 각각 2 내지 20개의 설치가 이상적이다.
특히 도 4 내지 5를 참고하면 상기 튜브(20)의 경우 행과 열을 이루며 복수개 구비가 가능한 것을 알 수 있는데, 바람직하게는 2행, 2열 이상 10행, 10열 이하로 튜브(20)의 단면적에 따라 용량별로 배치되는 것이 이상적이다. 따라서 상기 본 발명의 일 실시예는 열과 나란한 방향으로 격벽이 형성될 수 있다.
격벽이 상부에 3개 하부에 2개가 설치되어 총 a, b, c, d, e, f-g 6개의 내부 공간을 형성하는 경우를 하나의 실시예로 상정해보면 각 공간에 형성되는 튜브(20)의 행의 개수는 순서대로 6-3-3-3-3-6개 배치되는 것이 가장 이상적이다.
도 6 내지 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고효율 가온 및 냉각 라디에이터의 흐름을 나타낸 구조도에 해당한다.
도 6 내지 7을 참고하면 알 수 있듯이 상기 튜브(20)는 행과 열을 이루며 라디에이터(10) 내부에 복수 개가 구비되고, 상기 열효율 개량수단은 상기 튜브(20)를 열 방향과 나란한 방향으로 구획하여 상기 열교환매체의 흐름을 상하로 제어하는 복수개의 격벽(30)에 해당한다.
마찬가지로 상기 튜브(20)의 경우 행과 열을 이루며 복수개 구비가 가능하며, 바람직하게는 2행, 2열 이상 10행, 10열 이하로 튜브(20)의 단면적에 따라 용량별로 배치되는 것이 이상적이다. 즉, 격벽(30)을 가로로 설치하여 열효율 개량수단을 구현하는 것이다. 격벽(30)은 복수개의 튜브(20)가 2열을 이루는 경우 1개, 3열을 이루는 경우 2개, 4열을 이루는 경우 3개가 설치되며 튜브의 열 개수의 n-1개를 구비하는 것을 특징으로 한다.
특히 도 7을 자세히 들여다보면 알 수 있듯이 가로로 설치된 격벽(30)으로 인해 상하 방향의 열교환매체 흐름이 구현되는 것이다. 상기 실시예와 마찬가지로 라디에이터(10) 내부의 양 끝단과 튜브(20)의 양 끝단 사이에 존재하는 별도의 이격 공간에 상기 격벽(30)이 형성되는 것이다.
이처럼 격벽을 설치하는 경우 라디에이터(10)를 가온 및 냉각용으로 사용 시, 가온 시에는 열효율이 매우 우수하여 에너지 효율을 증대시키게 되며, 냉각용으로 사용될 경우 열교환매체의 흐름에 따라 추후 설명할 라디에이터 시스템 중 일부에 해당하는 냉각팬의 냉각효율을 증대시킨다.
도 8 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 가온 및 냉각 라디에이터를 이용하여 시스템을 구현한 예를 도시한 도면에 해당한다.
도 8 내지 10을 참고하면 알 수 있듯이, 본 발명의 기술적 특징에 해당하는 라디에이터를 포함하는 라디에이터 시스템이 구현된다. 라디에이터 시스템의 경우 히터(H), 냉각팬(F), 펌프(P) 및 상기 라디에이터(10)를 포함한다. 특히 히터(H)의 경우, 특별히 종류를 제한하지는 않으나 와류를 발생시켜 열효율을 극대화시키는 압력 및 와류발생 보일러에 해당한다.
상기 라디에이터(10)는 히터(H)와 냉각팬(F) 사이에 구비되어 상기 히터(H)로부터 전달된 열을 가온 또는 냉각시킨다. 하나의 히터(H)를 지난 열교환매체가 라디에이터 상부(10a)에 구비된 입수부를 통해 라디에이터(10) 내부로 입수된다.
라디에이터(10) 내부를 순환하는 열교환매체는 출수부로 출수되며 열 교환이 이루어지고 다른 히터(H)를 지난다. 다른 히터(H)를 지난 열교환매체는 펌프를 통해 종전 히터(H)를 다시 지나며 순환이 반복된다. 이 경우, 가온을 필요로 하는 경우 히터 가열 및 라디에이터(10) 내부에서 열교환매체의 순환을 통해 구현되며, 냉각을 필요로 하는 경우, 설치된 냉각팬(F)과 라디에이터(10) 내부를 순환하는 열교환매체의 상호작용에 의해 열교환매체의 온도가 내려가고, 이를 통해 주변 및 부품의 온도를 낮춘다.
상기 라디에이터(10) 입구에는 자화장치가 장착되며 라디에이터와 상기 냉각팬(F) 사이에는 가온 또는 냉각 시 촉매작용을 하는 음이온을 방생시키는 음이온 발생기(50)가 추가로 구비된다. 이를 통해 특히 가온 시, 히터의 잠열까지 열로 변환되어 열손실을 최소화 할 수 있다. 뿐만 아니라, 라디에이터 내부의 공기를 정화시켜 열교환매체 순환에 따라 발생할 수 있는 유해균과 악취 등을 제거할 수 있는 오염방지효과 또한 존재한다.
상기 라디에이터(10)는 가열용 라디에이터(10H)와 냉각용 라디에이터(10C)가 병렬로 형성될 수 있다. 냉각용 라디에이터(10C)에는 냉각수 입수부(11C)와 냉각수 출수부(12C)가 구비된다. 따라서 컨트롤 시스템(미도시)을 통해 상기 가열용 라디에이터(10H)와 냉각용 라디에이터(10C) 중 상황에 따라 필요한 라디에이터를 택일적으로 사용할 수 있다.
물론 컨트롤 시스템(미도시)을 통해 상기 복수의 라디에이터를 동시에 사용할 수 있음은 자명한 일이다. 이는 가온과 냉각이 짧은 시간 내 반복적으로 필요한 경우, 시간 지체 없이 독립적으로 사용할 수 있다는 점에서 효율적이다.
특히 냉각용으로 사용할 경우 냉각수 및 냉매가 사용된다. 가열용 라디에이터(10H)의 경우 가온용 희토류 세륨(Ce)과 란타늄(La)이나 구리(Copper), 나노탄소 풀러렌(Fullerene) 등의 촉매를 택일적 또는 복합적으로 사용하고, 냉각용 라디에이터(10C)의 경우 수용성 텅스텐과 주석 (Colloidal Tungsten, Tin), 하프늄(Hf)이나 나노탄소 그래핀(Graphene)과 수용성규소(Colloidal Si) 등의 고효율 열전달 촉매를 택일적 또는 복합적으로 사용하여 냉각효율을 높이면서 방청기능을 우수하게 한다. 일반적으로 날씨가 추운 겨울의 경우 가온용으로 사용되며, 날씨가 더운 여름의 경우 냉각수 투입 등으로 냉각용으로 사용된다.
바람직하게는 가온용으로 라디에이터가 사용되는 경우 상기 전술한 세로형 격벽을 구비한 라디에이터를 사용함이 이상적이며, 냉각용으로 사용되는 경우 상기 전술한 가로형 격벽을 구비한 라디에이터를 사용함이 이상적이다.
종합적으로 본 발명에 따른 고효율 가온 및 냉각 라디에이터 및 라디에이터 시스템의 경우 라디에이터 내부에 격벽과 와류발생핀을 설치하기 때문에 열에너지를 효율적으로 활용할 수 있어 종래의 라디에이터에 비하여 획기적인 에너지 절감과 비용적 우위를 점할 수 있다.
특히 종래 기술에 따른 라디에이터 내부의 열교환매체의 흐름은 냉각용으로 사용하는 경우 라디에이터 내부 전체를 냉각하는 방식이지만, 본 발명의 경우 열교환매체의 흐름을 격벽으로 차단함으로 인해 열교환매체내의 흐름에 변화를 주어 냉각속도를 빠르게 증진시킬 수 있다.
뿐만 아니라 다양한 형상의 변화도 가능하기 때문에 상황에 따라 유동적으로 구조를 선택하여 사용할 수 있는 탄력성도 함께 제공된다.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 가온 및 냉각 라디에이터 및 라디에이터 시스템은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 라디에이터 11: 입수부
12: 출수부 13: 자화기
20: 튜브 30: 격벽
201,202: 와류발생핀 50: 음이온 발생기
10a: 라디에이터 상부 10b: 라디에이터 하부
10H: 가열용 라디에이터 10C: 냉각용 라디에이터
11C: 냉각수 입수부 12C: 냉각수 출수부
H: 히터 F: 냉각팬
12: 출수부 13: 자화기
20: 튜브 30: 격벽
201,202: 와류발생핀 50: 음이온 발생기
10a: 라디에이터 상부 10b: 라디에이터 하부
10H: 가열용 라디에이터 10C: 냉각용 라디에이터
11C: 냉각수 입수부 12C: 냉각수 출수부
H: 히터 F: 냉각팬
Claims (10)
- 열교환매체가 입수되는 입수부와 출수되는 출수부 및 입수부와 출수부 사이에 형성되는 중간경유부를 포함하고, 열교환매체의 유동시 압력변화가 생기도록 입수부의 면적 대비 중간경유부의 면적이 상대적으로 작았다가 출수부의 면적은 다시 커지도록 구성된 라디에이터로서, 상기 라디에이터의 내부에는 상기 열교환매체가 유동하는 복수개의 튜브가 병렬로 구비되고, 상기 복수개의 튜브 양 끝단과 상기 라디에이터 내부 양 끝단 사이는 소정의 간격을 이루며 내부 공간이 마련되며, 상기 내부공간에는 상기 열교환매체의 순환 속도를 증가시키며 열효율을 증대시키는 열효율 개량수단이 구비된 것을 특징으로 하는 라디에이터에 있어서;
상기 튜브 내부에는 상기 열교환매체의 와류를 발생시키는 와류발생핀을 추가로 구비하되,
상기 와류발생핀은 수직 단면이 상기 열교환매체가 유동하도록 역 삼각 꼭지점 배치 형태로 복수의 관통홀이 형성된 제1 와류발생핀과, 삼각 꼭지점 형태의 복수의 관통홀이 형성된 제2 와류발생핀이 교대로 복수개 형성되며;
상기 관통홀은 삼각 꼭지점과 역삼각 꼭지점의 교차형식으로 형성된 것을 특징으로 하는 고효율 가온 및 냉각 라디에이터.
- 제1항에 있어서,
상기 열효율 개량수단은 상기 튜브의 길이방향으로 형성된 격벽에 해당하며,
상기 격벽은 튜브의 양 끝단부터 상기 라디에이터 내부 양 끝단까지 연장되어 상기 열교환매체의 상기 라디에이터 내부의 수평방향 흐름을 제어하되,
상기 튜브의 양 끝단에 번갈아가며 순차적으로 형성되어 상기 열교환매체의 흐름을 상하로 제어하는 것을 특징으로 하는 고효율 가온 및 냉각 라디에이터. - 제2항에 있어서,
상기 격벽은 상기 복수개의 튜브를 포함하는 공간을 각각 형성하고,
상기 튜브의 개수에 따라 열교환매체가 유동하는 단면적의 크기가 좌우되며,
상기 격벽 중 입수부에 가장 가깝게 설치된 격벽이 나머지 격벽보다 상기 튜브의 수량을 더 많이 포함하는 공간을 형성하며, 최대 단면적을 형성하고,
상기 최대 단면적에서 상대적으로 더 좁은 단면적으로 열교환매체가 유동함에 따라 압력 및 유속이 증가하여 열효율 및 냉각효율을 증대시키는 것을 특징으로 하는 고효율 가온 및 냉각 라디에이터. - 제1항에 있어서,
상기 튜브는 행과 열을 이루며 복수 개 구비되고,
상기 열효율 개량수단은 상기 튜브를 행 방향과 나란한 방향으로 구획하여 상기 열교환매체의 흐름을 상하로 제어하는 복수개의 격벽에 해당하는 것을 특징으로 하는 고효율 가온 및 냉각 라디에이터. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 출수부 및 입수부 각각에는 물 입자의 크기를 줄여주는 자화기가 부착되는 것을 특징으로 하는 고효율 가온 및 냉각 라디에이터. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200123581A KR102270987B1 (ko) | 2020-09-24 | 2020-09-24 | 고효율 가온 및 냉각 라디에이터 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200123581A KR102270987B1 (ko) | 2020-09-24 | 2020-09-24 | 고효율 가온 및 냉각 라디에이터 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102270987B1 true KR102270987B1 (ko) | 2021-07-01 |
Family
ID=76859874
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200123581A KR102270987B1 (ko) | 2020-09-24 | 2020-09-24 | 고효율 가온 및 냉각 라디에이터 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102270987B1 (ko) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR960032276U (ko) * | 1995-03-28 | 1996-10-24 | 라디에이터 | |
KR20020080392A (ko) * | 2000-01-28 | 2002-10-23 | 엥겔하드 코포레이션 | 촉매 및 흡착 조성물 |
KR20100046660A (ko) * | 2008-10-28 | 2010-05-07 | 위선정 | 냉온풍기의 실내 열교환기 |
JP2014006003A (ja) * | 2012-06-25 | 2014-01-16 | Mitsubishi Electric Corp | 熱交換器 |
KR101716086B1 (ko) * | 2016-05-10 | 2017-03-14 | 신경재 | 열교환 장치용 유체 이송 파이프 내 삽입 장치 |
-
2020
- 2020-09-24 KR KR1020200123581A patent/KR102270987B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR960032276U (ko) * | 1995-03-28 | 1996-10-24 | 라디에이터 | |
KR20020080392A (ko) * | 2000-01-28 | 2002-10-23 | 엥겔하드 코포레이션 | 촉매 및 흡착 조성물 |
KR20100046660A (ko) * | 2008-10-28 | 2010-05-07 | 위선정 | 냉온풍기의 실내 열교환기 |
JP2014006003A (ja) * | 2012-06-25 | 2014-01-16 | Mitsubishi Electric Corp | 熱交換器 |
KR101716086B1 (ko) * | 2016-05-10 | 2017-03-14 | 신경재 | 열교환 장치용 유체 이송 파이프 내 삽입 장치 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105121978B (zh) | 共烧吸收***发生器 | |
CN110006019B (zh) | 一种悬空结构蒸汽发生器 | |
KR102270987B1 (ko) | 고효율 가온 및 냉각 라디에이터 | |
CN103593026A (zh) | 双相变化循环式水冷模块及其使用方法 | |
CN108489303A (zh) | 一种带隔热层的散热器装置 | |
KR101497347B1 (ko) | 열교환기 | |
RU2563946C1 (ru) | Теплообменник | |
Barrak | Heat pipes heat exchanger for HVAC applications | |
CN221376377U (zh) | 一种换热效率高的散热器 | |
RU181093U1 (ru) | Устройство для нагрева и охлаждения, в частности, для водяного центрального отопления | |
CN104895662B (zh) | 一种新型汽车散热器 | |
CN209295502U (zh) | 一种排浪式冷却器 | |
CN116222265B (zh) | 一种炼油化工用闭式循环散热器 | |
CN112683080B (zh) | 一种热动力型超导冷却工艺 | |
CN209027344U (zh) | 一种散热管 | |
RU2324883C2 (ru) | Блок теплообменников | |
CN1754078B (zh) | 热交换装置以及工作介质的调节方法 | |
KR200255152Y1 (ko) | 히트 파이프를 이용한 열교환기 | |
Wiryanta et al. | Experimental Analysis of Fluid Flow Variation Effect to Thermal Performances of Radiator as a Source of Dryer Simulation | |
KR20070097607A (ko) | 열교환기 | |
KR20070064957A (ko) | 열교환기용 방열핀 | |
CN104896969A (zh) | 换热模块及暖风供热*** | |
KR200289510Y1 (ko) | 판형 밀폐식 냉각탑 | |
CN115691956A (zh) | 一种变压器散热装置 | |
KR100547668B1 (ko) | 자동차 열교환기용 헤더탱크 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GRNT | Written decision to grant |