일반기술

판상형 열전달장치

본기술은 타원형태 또는 사각형태의 단면을 가진 관을 여러 개 옆으로 합쳐 놓은 형상으로 전체적으로는 판상을 이루게 하고, 각각의 관에는 물과 같은 작동유체를 주입하여 관의 내부에는 액체부와 기체부가 상존하도록 하여 액체부에서 기체부쪽으로 한 방향으로만 열이 전달되어 열정류자 또는 단열 기능을 갖는 열전달장치에 관한 것이다. 본 장치는 기체의 응축잠열을 이용한다. 관내에 작동유체를 반쯤 주입한 판의 아래쪽에서 열이 가해지면 그 열에 의해 관내부의 액체가 증발하여 관 내부의 윗쪽으로 이동하게 된다. 이 기체는 상대적으로 온도가 낮은 곳에 위치한 관 내의 기체부에서 다시 냉각, 응축되어 다시 액체가 되는데 이 때 응축잠열이 발생하여 외부로 방출된다. 따라서 관 내의 액체부에서 기체부로의 열이동이 가능하게 되고, 그 반대방향으로는 단열된다. 따라서 본 기술에 의한 열전달장치를 수평면에 설치하면 항상 판의 아래쪽에서 판의 윗쪽으로 열이 전달되고 반대방향으로는 단열시킬 수 있다. 응축잠열을 이용한 열을 전달시키는 장치는 열사이폰(thermosyphon)이 있으나, 비교적 좁은 직경의 관으로 제조되어 있고 액체부의 관벽을 통해 열이 흡수되고 기체부의 관벽을 통해 열이 방출되도록 되어 있어 열전달 또는 단열하고자 하는 면적이 넓은 경우 열사이폰을 여러개를 설치해야 하는 단점이 있다. 하지만 본 장치는 판상이므로 넓은 면적에 걸쳐 적용하기가 쉽다. 또 열사이폰의 경우 열을 방출하는 부분은 공기중에 노출시켜야 되므로 파손의 염려가 크고 그로 인해 단열기능을 상실하게 된다. 반면에 본 열전달장치의 경우 지하에 매설되므로 파손의 염려가 없다 본 장치는 같은 평면상에 계속해서 연결하면 송유관, 도로 또는 기타 건축물 지반과 같이 넓은 지역의 전체 면적에 걸쳐 수평으로 설치할 수 있어 설치효율이 크게 향상되고 단열효과도 크게 향상된다. 또 온도조절을 필요로 하는 대형주거공간, 대형사무용건물, 공장, 저장창고, 냉장차량 등의 천정재나 바닥재에 적용되어 온도조절 보조장치로 사용될 수 있으며 이에 따른 운전비도 전혀 소요되지 않는 장점을 갖고 있다. 본 장치는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 플라스틱을 재료로 하는 경우 압출성형법으로, 금속재료인 경우 압연성형법으로 만들 수 있다. 기존의 열사이폰이 금속으로 만들어진 것과 달리, 본 장치는 플라스틱으로도 만들 수 있는데, 열전달 효율의 주요인자는 장치 외부면의 열전달 계수이기 때문에 열전달 효율에 큰 영향을 미치지 않으며, 금속에 비해 월등한 생산성을 갖는다. 본 장치의 내부에 주입되는 작동유체로는 물, 프레온II, CO2, NH3 또는 에탄올 등 단일 성분체를 사용할 수도 있고, 특히 영하의 온도에서는 어는 것을 막기 위해 물과 에탄올, 또는 물과 에틸렌글리콜 등 혼합유체를 사용하기도 하는데 이 경우 제조원가가 낮아지는 장점이 있다