KR100191799B1

KR100191799B1 - Heating medium composition for heat-pipe

Info

Publication number: KR100191799B1
Application number: KR1019960020033A
Authority: KR
Inventors: 오석재
Original assignee: 엄기철; 정일공업주식회사
Priority date: 1996-06-05
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 1999-06-15
Also published as: RU2121640C1; KR980002202A

Abstract

본 발명은 배기열회수 장치, 특히 고온용등에 사용되는 히트파이프에 사용할 열매체조성물에 관하여, 보다 구체적으로는 좀더 넓은 작동온도 범위를 가지는 것과 함께, 불연성 및 무독성이고, 또 장기간 사용해도 성능이 저하하는 일이 없고, 또한 가격면에서도 저가(低價)인 히트파이프용의 열매체조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a heat medium composition for use in an exhaust heat recovery apparatus, particularly a heat pipe used for a high temperature or the like, more specifically, it has a wider operating temperature range, is incombustible and non-toxic, And a low-cost heat-medium composition for a heat pipe.

또한, 본 발명은, 스텐레스 등의 철제 및 청동, 알미늄 등의 비철금속재의 소재로 구성되는 히트파이프 안에서 사용되는 열매체 조성물에 있어서, 이들 소재의 부식을 방지 할 수 있고, 또 위에서 설명한 모든 결점을 가지지 않는 반면에 사용되는 온도영역을 좀 더 높일 수 있는 열매체조성물을 제공함을 목적으로 하며, 본 발명은, 하트파이프에 사용되는 열매체조성물에 있어서, 물(증류수) 및, 인산염, 실리콘오일로 구성되는 것을 특징으로 하는 히트파이프용 조성물을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a heat medium composition for use in a heat pipe made of a steel material such as stainless steel or a material of a nonferrous metal material such as bronze or aluminum and which can prevent corrosion of these materials, On the other hand, it is an object of the present invention to provide a heating medium composition which can further increase the temperature range to be used. The present invention is characterized in that the heating medium composition used in the heart pipe is composed of water (distilled water) To provide a composition for a heat pipe.

Description

Heat medium composition for heat pipe

본 발명은 배기열회수 장치, 특히 고온용 등에 사용되는 히트파이트에 사용할 열매체조성물에 관하여, 보다 구체적으로는 좀더 넓은 작동온도 범위를 가지는 것과 함께, 불연성 및 무독성이고, 또 장기간 사용해도 성능이 저하하는 일이 없고, 또한 가격면에서도 저가(低價)인 히트파이프용의 열매체조성물에 관한 것이다.More specifically, the present invention relates to a heat medium composition for use in a heat exchanger for use in a heat recovery apparatus for use in an exhaust heat recovery apparatus, particularly, for a high temperature, and more particularly to a heat medium composition having a broader operating temperature range and being incombustible and non-toxic, And a low-cost heat-medium composition for a heat pipe.

히트파이프에 사용되는 열매체, 또는 열매체조성물로서는, 일반적으로 이제까지 프레온계, 물, 글리세린, 수산화나트륨 수용액 등 각종의 것이 알려져 있는데, 이들의 열매체 또는 열매체조성물에는 각각 일장일단이 있다.As the heating medium or the heating medium composition used in the heat pipe, a variety of known compositions such as freon, water, glycerin, and sodium hydroxide aqueous solutions have been known.

예를 들면, 물은 30~200℃의 비교적 넓은 작동온도 범위로 사용할 수 있으나, 이것을 장기간 사용할 경우, 사용하는 금속제 히트파이프의 소재를 부식시키는 결점이 있고, 또 글리세린이나 수산화나트륨 수용액, 바나진산염 수용액 등은 냉동작동 온도의 범위가 넓어지지 않는 결점을 가지고 있다.For example, water can be used in a relatively wide operating temperature range of 30 to 200 DEG C. However, when it is used for a long period of time, there is a drawback that the material of the metal heat pipe to be used is corroded and also glycerin, an aqueous solution of sodium hydroxide, Aqueous solution or the like has a defect that the range of the freezing operation temperature is not widened.

또 열매체로서 널리 사용되고 있는 플르오르클로르탄화수소계, 즉 불소를 포함하는 탄소화합물인 프레온(Freon Gas)계의 열매체는, -10~140℃의 정도로 사용온도 영역이 좁고 인체에 유해할 뿐만 아니라, 이것이 지구성층권의 오존층을 파괴(OPP)하는 것과 지구온난화(GWP) 시키는 사실 때문에 그 생산자체가 규제되고, 금지되었고, 또한 가격도 비싼 결점이 있다.In addition, the fluorocarbon hydrocarbon-based fluorocarbon-based heating medium, which is a carbon compound containing fluorine, which is widely used as a heating medium, has a narrow operating temperature range at about -10 to 140 ° C and is harmful to the human body. Due to the fact that the ozone layer of the global stratosphere is destructed (OPP) and global warming (GWP), the production itself is regulated, prohibited, and the price is also high.

본 발명은 종래의 열매체와는 달리 사용온도 영역이 넓고 히트파이프의 부식저항이 큰 것으로, 특히 프레온계의 열매체에 대체할 수 있는 것이다.Unlike the conventional heating medium, the present invention has a wide operating temperature range and a large corrosion resistance of the heat pipe, and can be replaced with a heating medium of the Freon system in particular.

본원이 출원한 일본 특허출원 소 5-195308호 명세서에 있어서, 물, 3인산나트륨, 헥시메타인산나트륨, 제3인산나트륨, 제1인산칼륨, 제2인산나트륨(무수) 및 제2인산칼륨으로 구성되는 히트파이프용 열매체 조성물을 제안했고, 일본국 특허출원 헤이세이(平成) 6-0148925호에 증류수, 3인산나트륨으로 구성되는 히트파이프용 열매체조성물을 제안했다.In the specification of Japanese Patent Application No. 5-195308 filed by the present applicant, it is preferable to use water, sodium triphosphate, sodium hexametaphosphate, sodium tertiary phosphate, potassium primary phosphate, sodium secondary phosphate (anhydrous) and potassium secondary phosphate And a heat transfer medium composition for a heat pipe comprising distilled water and sodium triphosphate is proposed in Japanese Patent Application No. Hei 6-0148925.

상기의 조성물은, 특히 히트파이프의 내(耐)부식성을 향상시킨 점에서 유용성이 높은데 있었고, 이 조성물이 사용되는 온도영역은 400℃~350℃까지의 한계가 있다.The above composition is particularly useful in improving the corrosion resistance of a heat pipe, and the temperature range in which the composition is used is limited to 400 ° C to 350 ° C.

본 발명은, 스텐FP스 등의 철제 및 청동, 알미늄 등의 비철금속제의 소재로 구성되는 히트파이프 안에 사용되는 열매체 조성물에 있어서, 이들 소재의 부식을 방지할 수 있고, 또 위에서 설명한 모든 결점을 가지고 있지 않는 반면에 사용되는 온도영역을 좀더 높일 수 있는 열매체조성물을 제공함을 목적으로 한다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention relates to a heat medium composition for use in a heat pipe composed of a steel material such as stainless steel and a material made of a non-ferrous metal such as bronze or aluminum, which can prevent corrosion of these materials and has all the drawbacks The present invention is directed to a heating medium composition which can increase the temperature range to be used.

본 발명은, 히트파이프에 사용되는 열매체조성물에 있어서, 물(증류수) 및, 인산염, 수성실리콘오일로 구성되는 것을 특징으로 하는 히트파이프용 열매체 조성물을 제공하는 것이다.The present invention provides a heat medium composition for a heat pipe, which comprises a water (distilled water), a phosphate and an aqueous silicone oil, as a heat medium composition used in a heat pipe.

상기의 인산염에는, 메탈인산염, 2인산염, 울트인산염, 3인산염 등이 포함되어 이들 1종 이상을 포함하는 것이다. 이들의 인산염중, 특히 3인산염을 단독으로 사용해도 좋고, 그 중, 3인산나트륨이 가장 적격이다. 즉, 3인산염은, 칼슘 기타의 금속이온과 결합하여 착이온을 형성하고, 금속염의 침전을 방지하는 이온 봉쇄작용을 가지고 있다.The phosphates include metal phosphates, diphosphates, ultrafin phosphates, triphosphates, and the like, and include at least one of these phosphates. Of these phosphates, triphosphates may be used singly, among which sodium triphosphate is most suitable. That is, trisphosphate forms an ion complex with calcium and other metal ions, and has ion blocking action to prevent precipitation of metal salts.

또 본 발명에서는, 상기의 구성 중에서도, 그 양적 비율이, 물(증류수 또는 이온 교환수) 40~70중량%, 3인산나트륨 10~20중량%, 실리콘오일 10~40중량%로 구성되는 조성물이 가장 유효하다는 것을 알 수 있다.In the present invention, it is preferable that, in the composition, the composition is such that the quantitative ratio thereof is 40 to 70% by weight of water (distilled water or ion exchange water), 10 to 20% by weight of sodium triphosphate and 10 to 40% It can be seen that it is most effective.

또한, 3인산나트륨 이외에, 헥시메타인산나트륨, 올트인산염의 제1염인 제1인산칼륨, 제2인산염인 제2인산나트륨(무수), 제2인산칼륨, 제3염인 3인산나트륨을 1종 이상, 즉 전부 또는 일부 첨가해도 좋다.Further, in addition to sodium triphosphate, sodium hexametaphosphate, potassium phosphate monophosphate as a primary salt of orthophosphate, sodium secondary phosphate (anhydrous) as a secondary phosphate, potassium secondary phosphate, and sodium tertiary phosphate as a tertiary salt , That is, may be added in whole or in part.

본 발명의 열매체조성물을, 보다 넓은 작동 온도범위를 가지고, 또 그 재료로서 스텐레스, 동, 청동, 알루미늄 등으로 구성된 히트파이프의 어떤 곳에서 적용할 수 있고 그 부식을 유효하게 방지할 수가 있다.The heating medium composition of the present invention can be applied to any part of a heat pipe having a wider operating temperature range and made of stainless steel, copper, bronze, or aluminum as its material, and corrosion thereof can be effectively prevented.

또, 이 조성물은, 그 취급이 간편하고, 불연성이고 인체에 대해서 실질상 무해한, 즉, 해를 미치지 않고 가격적으로도 싸다.Further, the composition is easy to handle, is nonflammable, is practically harmless to the human body, that is, it is harmless and inexpensive.

[실시예][Example]

이하, 본 발명의 실시예를 그 구체적인 조성(組成) 및 그 제조의 양상을 포함하여 설명하는데, 본 발명이 이 실시예에 한정되지 않는 것은 물론이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described including the specific composition (composition) and aspects of the production thereof, but it goes without saying that the present invention is not limited to this embodiment.

본 실시예에서는, 그 조성물의 구성 성분으로서 다음의 각 물질을 아래의 비율로 미리 준비했다.In the present embodiment, the following substances were previously prepared as constituent components of the composition at the following ratios.

[실시예 1][Example 1]

[실시예 2][Example 2]

[실시예 3][Example 3]

[실시예 4][Example 4]

[실시예 1~4의 제조방법][Production methods of Examples 1 to 4]

혼합기를 갖춘 반응열믹서기를 이용하여, 상기 각 성분을 그들 각 양적 비율로 조합하여 제조했다. 우선 반응열믹서기 내부를 물로 세정하고, 그 안에 이물질이 없음을 확인한 후, 물(증류수)로 다시 세정했다.Using a reaction heat mixer equipped with a stirrer and a mixer, the above components were combined in their respective quantitative ratios. First, the inside of the reaction heat mixer was washed with water, and after confirming that there was no foreign substance therein, it was washed again with water (distilled water).

이 반응열믹서기에 증류수를 넣은 후(가물질의 양적비율은 상기와 같다), 3인산나트륨을 넣고 거의 30분간 혼합기를 조작하여 혼합했다. 상온이 될 때까지 기다렸다가 실리콘 오일을 넣고 다시 30분간 기다렸다가 조성물의 제조를 완료했다.After distilled water was added to the reaction heat mixer (the quantitative ratio of the substance was the same as above), sodium triphosphate was added, and the mixture was mixed by operating the mixer for about 30 minutes. After waiting for the temperature to become room temperature, silicone oil was added and the mixture was waited for 30 minutes, and the preparation of the composition was completed.

본 발명의 열매체의 조성비에 있어서, 증류수 40~70중량%, 3인산나트륨 10~20중량%, 수성계실리콘오일 10~40중량%으로 구성되어 있다.The composition of the heat medium of the present invention is composed of 40 to 70% by weight of distilled water, 10 to 20% by weight of sodium triphosphate, and 10 to 40% by weight of an aqueous silicone oil.

물이 40중량%이하로 사용하면 고온(300~400℃)의 열을 전달하지 못하며 70중량% 이상 사용하면 히트파이프의 부식을 유도하여 그 수명을 단축한다.When water is used in an amount of 40 wt% or less, it can not transmit heat at a high temperature (300 to 400 ° C.). When it is used in an amount of 70 wt% or more, corrosion of the heat pipe is induced and the life thereof is shortened.

3인산나트륨 10~20중량% 범위 내에서는 히트파이프의 내부에 유입되는 열이 어느 한계이상이 되면 모세관력에 의한 응축부에서 증발부에의 작동유체의 환류가 뒤따르지 못하게 되어 증발부가 건조하게 되어 열수송능력의 한계를 발생한다.In the range of 10 to 20% by weight of sodium triphosphate, when the heat flowing into the inside of the heat pipe exceeds a certain limit, reflux of the working fluid from the condensing portion due to the capillary force does not follow the evaporation portion, Thereby causing a limit of the heat transport capability.

수성실리콘오일 10~40중량% 이외에서는 고유한 물리적 성질에 기인한 임계 온도 때문에 300~400℃의 고온에서 사용이 불가능하여 열을 수송할 수 없게 되며 히트파이프 내의 압력을 증가시키거나 감소시키기 때문에 기존 사용하는 히트파이프의 두께를 변경해야 한다.Other than 10 to 40% by weight of water-based silicone oil, because of the critical temperature due to inherent physical properties, it can not be used at a high temperature of 300 to 400 캜 and heat can not be transported. The thickness of the heat pipe used must be changed.

따라서 본 발명의 열매체는 히트파이프에서 고온의 영역에서 사용하기에 적합하며 히트파이프를 부식시키지 않는 새로운 열매체이다.Therefore, the heating medium of the present invention is a new heating medium which is suitable for use in a high temperature region in the heat pipe and does not corrode the heat pipe.

이 조성물을, 철강제품인 스텐레스제의 히트파이프용의열매체로서 10개월 등, 장기간 사용했는데, 그 철강제품에 부식은 발생되지 않았다.This composition was used for a long period of time such as 10 months as a heating medium for a heat pipe made of stainless steel which is a steel product, but no corrosion occurred in the steel product.

이것은 이 조성물 안의 3인산나트륨의 성분이, 그 파이프를 통해서 행해지는 간접가열에 의해서, 그 파이프 내의 표면에 인산피막을 형성하기 때문이다.This is because the component of sodium triphosphate in the composition forms a phosphoric acid coating on the surface of the pipe by indirect heating through the pipe.

또 상기 제품조성물을, 각각 황동, 청동 및 알루미늄으로 구성되는 히트파이프용으로서 상기 경우와 같이 사용했는데, 스텐레스제의 히트파이프용으로서 사용한 경우와 같이 이들 재료의 부식은 인정되지 않았다. 이렇게 제조한 열매체조성물의 물성은 다음과 같다.Further, the above-mentioned product composition was used as a heat pipe for brass, bronze and aluminum, respectively, as in the case of the above, but corrosion of these materials was not recognized as in the case of using it as a heat pipe for stainless steel. The physical properties of the thus-prepared heating medium composition are as follows.

색상 : 백색, 형상 : 액상, 조성 : 비이온성, 냄새 : 있음, PH : 7±0.5, 또 이 제품은, 플라스틱 용기에, 예를 들면, 20~100ℓ(리터) 정도 등 적합한 용기에 담고 포장하여 출하하는 것이다.The product is packed in a plastic container, for example, in a suitable container such as 20 to 100 liters (liters), and packed in a suitable container, such as a plastic container. It is shipped.

본 발명의 열매체조성물은, 상기와 같이 조성 및 성질(특성)을 가진 것이고, 히트파이프용의 열매체조성물로 사용함에 있어서, 히트파이프에 부식을 발생시키는 일이 없고, 이 효과는, 스텐레스 등의 철제, 황동 또는 청동 등의 동제(銅製), 알루미늄제 등, 그 히트파이프용 재료의 종류 여하를 막론하고 얻을 수 있다.The heat medium composition of the present invention has the composition and properties (characteristics) as described above. When used as a heat medium composition for a heat pipe, corrosion of the heat pipe is not caused. , Copper (bronze) such as brass or bronze, aluminum, etc., regardless of the kind of the material for the heat pipe.

또 본 발명의 열매체조성물은, 좀더 낮은 열과 좀더 높은 고열을 포함하여 넓은 범위의 작동 온도를 가지고 있고, 더욱이 장기간에 걸쳐 안정적으로 사용 가능하다.Further, the heat medium composition of the present invention has a wide range of operating temperatures including lower heat and higher heat, and furthermore, it can be used stably over a long period of time.

또한 불연성이고, 인체에 대해서 해를 미치지 않고, 그 취급 및 사용방법이 간편하고, 가격면에서도 싼 점 등, 다양한 이점을 가진다.It also has various advantages such as being nonflammable, harmless to the human body, easy handling and use, and low price.

Claims

A heat medium composition for use in a heat pipe, which comprises water, a phosphate and a silicone oil.

The heating medium composition for a heat pipe according to claim 1, wherein the phosphate triphosphate is triphosphate.

The heat medium composition for a heat pipe according to claim 2, wherein the triphosphate is sodium triphosphate.

The heating medium composition for a heat pipe according to claim 1, wherein the silicone oil is aqueous.

The heating medium composition for a heat pipe according to claim 1, which comprises 40 to 70% by weight of water, 10 to 20% by weight of sodium triphosphate, and 10 to 40% by weight of the silicone oil.