KR100351170B1 - 카본 전기 히트 열 파이프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카본 전기 히트 열 파이프에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 일정한 길이를 지니면서 일 측은 개방되고, 타측은 폐쇄되는 동파이프(110)와; 상기 동파이프(110)의 개방부를 밀폐되게 하며, 중앙에 동파이프(110)의 내부를 향해 카본수용원통(123)이 형성되는 마개부(120)와; 상기 동파이프(110)의 내부에 발열액이 주입될 수 있게 하는 한편, 발열액의 주입 후 내부가 진공상태로 될 수 있게 하는 주입부(111a)로 구성되는 것으로, 제조 단가 및 난방 설비 후 운전비용을 대폭 줄일 수 있는 한편, 적은 전력으로 열전도효율이 높은 고품질의 제품을 소비자에게 제공할 수 있게 되는 효과가 있는 것이다.

Description

카본 전기 히트 열 파이프{CARBON ELECTRIC HEAT PIPE}

본 발명은 카본 전기 히트 열 파이프에 관한 것으로, 특히, 열전도성이 우수한 동파이프를 일정한 길이로 절단하여, 일 측단부는 카본이 삽입되는 마개로 폐쇄되게 하며, 그 반대편 단부는 폐쇄하되, 발열액의 주입부가 구비되게 하여, 발열액의 주입후 내부가 진공상태가 되게 주입부를 폐쇄하여서 되는 카본 전기 히트 열 파이프에 관한 것이다.종래의 히트 파이프(heat pipe)는 스테인레스(stainless) 파이프를 일정한 길이로 절단한 후, 양단부에 마개를 용접으로 부착하여 밀폐시키면서 파이프의 내부를 진공상태로 되게 하는 동시에 내부에 일정한 양의 작동유체가 주입되게 하는 것으로, 밀폐 공간에서 순환하는 작동 유체가 연속적으로 액체-증기간의 상변호(증발과 응측)할 때 동반되는 잠열(潛熱)을 이용하게 되는 것이다. 그런데 이러한 경우 열전도효율은 작용 유체의 성분 및 가열 등에 의해 많은 영향을 받게 되는 점과, 작동 유체의 순환이 원활히 이루어지게 모세관 압력이 최대가 되게 하는 점등이 문제점으로 대두되고 있으며, 응축부에서 증발부로 작동 유체가 귀환하는 속도가 지연되어 열 전달 효율이 저하되는 등의 문제점이 있었다.이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 히트 파이프 내부에 주입된 작동유체의 순환이 보다 원할하게 이루어지도록 하기 위하여 히트 파이프의 단면 구조가 내주면을 따라 모세관이 형성되는 구조에 대한 개선이 이루어지고, 이와 같은 구조에 대한 여러 구조 형태의 개발이 이루어져 왔다.그러나, 이와 같은 히트 파이프들은 모두가 작동유체가 원할하게 순환될 수 있도록 하는 기술적인 부분만을 다루고 있으며, 보다 근본적인 문제를 해결하고 있지 못하였다. 즉, 작동유체를 가열하게 되는 발열구조에 대한 개선이나 발열체에 공급되는 전력 등의 문제를 해결하고 있지 못하고 있는 것이다.다시 말하면, 종래의 전기를 발열원으로 하는 히트 파이프들은 일반적인 발열체의 구성에 의해 전기적인 효율이 떨어지고, 또한 사용상 소비되는 전기의 양을 근본적으로 줄일 수 없다는 단점이 있다. 물론 종래의 히트 파이프들은 작동유체의 순환을 원할하게 하므로 인해 열효율을 개선하기는 하였으나, 근본적인 발열체의 소비 전력을 크게 낮추지는 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 열전도성이 우수한 동파이프를 일정한 길이로 절단하여, 일 측단부는 카본이 삽입되는 마개로 폐쇄되게 하며, 그 반대편 단부는 폐쇄하되, 발열액의 주입부가 구비되게 하여, 발열액의 주입후 내부가 진공상태가 되게 주입부를 폐쇄하여서 되는 카본 전기 히트 열 파이프를 제공하는 것이다.본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 일정한 길이를 지니면서 일 측은 내부와 연락되게 개방되고, 타측은 폐쇄되는 동파이프와; 상기 동파이프의 개방부를 밀폐되게 하며, 중앙에 동파이프의 내부를 향해 카본수용원통이 형성되는 마개부와; 상기 동파이프의 내부에 발열액이 주입될 수 있게 하는 한편, 발열액의 주입 후 내부가 진공상태로 될 수 있게 하는 주입부로 구성되는 카본 전기 히트 열 파이프를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 분해사시도,

도 2는 본 발명의 결합 단면도,

도 3a는 본 발명에 따른 파이프에 발열액을 주입하기 위한 상태의 사시도,

도 3b는 도 3a의 다음 과정으로, 발열액 주입부를 진공 용접하는 상태도,

도 4a는 도 3b의 과정을 거친 상태의 단면도,

도 4b는 본 발명에 따른 다른 실시 예의 단면도,

도 4c는 본 발명에 따른 또 다른 실시 예의 단면도,도 5는 본 발명의 설치상태도 이다.*도면의주요부분에대한부호의설명*100 ... 본체 110 ... 동파이프111 ... 폐쇄단부 111a ... 구멍111b ... 주입부 112 ... 개방부120,120-1,120-2 ... 마개부120a ... 발열액 121 ... 덮개판부122 ... 플랜지 123 ... 카본수용원통123a ... 수용홈 130 ... 카본131 ... 전극단자 200 ... 발열액저수통201 ... 솔레노이드 202 ... 유량계203 ... 주입관 300 ... 진공탱크301 ... 진공계 302 ... 모터303 ... 모터축 304 ... 마찰열판305 ... 풀리 306 ... 벨트400 ... 설치지면

다음 본 발명의 실시 예를 도면에 의거하여 구체적으로 설명하겠다.

도 1 및 도 2 에는 본 발명에 따른 카본 전기 히트 열 파이프가 도시되어 있는데, 이 카본 전기 히트 열 파이프 본체(100)는 동파이프(110)와, 마개부(120) 및 카본(130)으로 구성된다.

상기 동파이프(110)는 일정한 길이(약 2m 정도)를 지니게 되고, 일 측단부에는 폐쇄부(111)가 형성되고, 그 반대편 단부에는 내부와 연락되는 개방부(112)가 형성된다. 상기 폐쇄부(111)는 원형의 판체로, 동파이프(110)의 일 측단부에 일체로 결합되고, 그 중앙에 동일 중심을 이루면서 주입부(111a)가 돌출 되어 형성되는데, 이 주입부(111a)의 정중앙에는 동파이프(110)의 내부와 연락되게 하는 수직의 구멍(111b)이 관통되어 형성된다. 상기 주입부(111a)는 후술하게 되는 발열액(120a)의 주입후 내부가 진공 되게 하면서 폐쇄되어 상기 폐쇄부(111)와 동일한 면을 이루게 된다.

상기 마개부(120)는 상기 동파이프(110)의 개방부(112)를 폐쇄되게 하는 것으로, 알루미늄 또는 동으로 성형된다. 원형의 판체로 개방부(112)의 직경과 동일한 직경을 이루게 되는 덮개판부(121)가 형성되고, 그 중앙에 상기 동파이프(110)의 내부를 향해 돌출 되는 카본수용원통(123)이 형성되며, 덮개판부(121)의 둘레면에 상기 개방부(110)의 외부면을 감싸줄 수 있게 되는 플랜지(122)가 형성된다. 상기 카본수용원통(123)과, 플랜지(122)는 상기 덮개판부(121)와 동일중심을 이루면서 형성된다. 상기 카본수용원통(123)은 상기 덮개판부(121)로부터 70m/m의 높이를 지니게 되고, 상부면은 막혀지게 되며, 저면은 개방되는 한편, 그 내부에 수용홈(123a)이 형성된다. 한편, 상기 플랜지(122)는 상기 개방부(110)를 이루게 되는 동파이프(110)의 둘레면을 감싸줄 수 있는 정도의 높이를 지니게 된다.

상기 카본(carbon electrode)(130)은 상기 카본수용원통(123)의 수용홈(123a)에 긴밀하게 삽입되어 결합되는 것으로, 원형의 통체로 형성되며, 상기 수용홈(123a)에 삽입되어 저면이 덮개판부(121)의 저면과 동일하게 된다. 상기 카본(130)에는 철심으로 되는 한 쌍의 전극단자(131)가 일정한 간격을 유지하면서 압입되어 위치하게 된다.

이렇게 구성되는 본 발명은 a)일정한 길이의 동파이프(110)를 성형하고, b)동파이프(110)의 일 측단부에 주입부(111a)가 구비되는 원형판체인 폐쇄부(111)를 위치시켜 용접하여 폐쇄되게 하고, c)타측단부에 마개부(120)를 위치시켜 플랜지(122)가 동파이프(110)의 개방부(112) 둘레면에 면접되게 한 상태에서 용접하여 폐쇄되게 하고, d)상기 마개부(120)의 카본수용원통(123)의 수용홈(123a)에 카본(130)이 삽입되어 결합되게 하고, e)상기 카본(130)에 전극단자(131)가 설치되게 하면 되는 것으로, 이러한 본체(100)는, f)도 3a 도시와 같이 주입부(111a)의 구멍(111b)으로 발열액(120a)이 주입되는데, 본체(100)는 수직으로 세워진 상태로 이송되는 한편, 발열액저수통(200)에 위치하데 되면 상부로 상승하게 되어 주입관(203)이 구멍(111b)을 통해 내부에 위치하게 된다. 이때 솔레노이드(201)가 동작하게 되어 발열액저수통(200)내의 발열액(120a)이 유량계(202)와 주입관(203)을 통해 본체(100)내로 일정량 주입된다. 상기 유량계(202)는 정확한 양의 발열액(120a)이 본체(100)내에 주입되게 하고, 상기 주입관(203)은 가는 관으로 된다. g)발열액(120a)이 주입된 본체(100)는 다시 하강하여 진공부로 이송되는데, 도 3b 도시와 같이 마찰열판(304)에 상단부가 삽입된 상태에서 내부가 진공 되는 한편, 마찰열판(304)에 의해 주입부(111a)가 폐쇄된다. 상기 마찰열판(304)은 모터(302)와 직교하게 위치하게 되고, 모터축(303)상의 풀리(305)에 축설되며, 이 풀리(305)는 진공탱크(300)의 풀리(305)와 벨트(306)로 연결된다. 상기 마찰열판(304)에는 상기 진공탱크(300)와 연결되는 관이 설치되며, 이 관에는 진공계(301)가 설치된다. 따라서 본체(100)의 진공 상태에서 마찰열판(304)에 의해 주입부(111a)가 폐쇄됨으로써, 보다 적은 전력의 사용 및 화재의 위험 요소를 배제할 수 있게 되는 것이다. h)상기와 같은 과정을 거치게 되면 도 4a 도시와 같은 상태로 본체(100)가 성형된다.

도 4b 에는 본 발명에 따른 다른 실시 예의 카본 전기 히트 열 파이프가 도시되어 있는데, 이 카본 전기 히트 열 파이프 본체(100)는 동파이프(110)와, 마개부(120-1) 및 카본(130)으로 구성된다.

상기 동파이프(110)는 폐쇄부(111)의 반대편이 폐쇄된 원통체로 형성되고, 상기 카본(130)은 상기 동파이프(110)의 하부를 감싸주게 형성되며, 그 외부면을 상기 마개부(120-1)가 감싸주게 형성된다. 상기 카본(130)은 중앙에 상기 동파이프(110)가 삽입될 수 있게 원형의 홀이 형성되고, 상부는 점차 직경이 좁아지게 형성되며, 상기 마개부(120-1) 역시 상기 카본(130)을 감싸줄 수 있게 상부는 좁고, 하부는 넓은 원통체로 형성된다. 그리고 상기 마개부(120-1)의 하부에는 이 마개부(120-1)를 막아주게 되는 한편, 상기 카본(130)의 저면을 받여주게 되는 판이 일체로 결합되며, 이 판을 통해 전극단자(131)가 카본(130)에 압입된다. 따라서 동파이프(110)와 마개부(120-1)가 별도로 성형되어 동파이프(110)내에 발열액(120a)을 주입한 후 마개부(120-1)를 설치할 수 있게 되는 것이다.

도 4c 에는 본 발명에 따른 또 다른 실시 예의 카본 전기 히트 열 파이프가 도시되어 있는데, 이 카본 전기 히트 열 파이프 본체(100)는 동파이프(110)와, 마개부(120-2) 및 카본(130)으로 구성된다.

상기 동파이프(110)는 폐쇄부(111)의 반대편이 폐쇄된 원통체로 형성되고, 상기 카본(130)은 상기 동파이프(110)의 하부를 감싸주게 원통 또는 사각의 통체로 형성되며, 그 외부면을 상기 마개부(120-2)가 감싸주게 형성된다. 상기 카본(130)은 중앙에 상기 동파이프(110)가 삽입될 수 있게 원형의 홈이 형성되고, 상기 마개부(120-2)는 원통 또는 직육면체의 통체로 형성되며, 상기 마개부(120-2)의 저면을 통해 전극단자(131)가 카본(130)에 압입된다. 따라서 동파이프(110)와 마개부(120-2)가 별도로 성형되어 동파이프(110)내에 발열액(120a)을 주입한 후 마개부(120-2)를 설치할 수 있게 되는 것이다.

상기 본체(100)는 도 5 도시와 같이 설치지면(예:주택 및 아파트의 실내 바닥)(400)에 일정한 거리를 두고 다수개 나란히 눕혀서 설치되는데, 이때 선단부가 설치지면(400)으로부터 약 15-20m/m의 높이(h)를 지니면서 설치된다. 즉, 발열체인 카본(130)의 위치가 하방에 위치되도록 설치되어 각각의 전극단자(131)는 전기적으로 연결된다.이와 같이 상기 카본(130)이 하방에 위치되도록 하는 이유는 작동유체인 발열액(120a)이 기화되면서 상부인 폐쇄단부(111) 위치로 이동하여 열을 발산하고, 발열액(120a)이 다시 응축되어 중력에 의해 다시 발열체인 카본(130)이 있는 위치로 되돌아 오도록 하기 위함이다. 즉, 종래의 모세관 압력을 이용하여 작동유체를 순환시키는 파이프와는 다른 방식으로 작동유체를 순환시키는 것이다.이와 같은 구성에 의해 본 발명에 따른 히트 파이프의 상기 전극단자(131)에 전원을 인가하게 되면, 카본(130)이 발열되는 동시에 이 열에 의해 발열액(120a)이 발열되어 본체(100)의 내부에서 카본(130)이 있는 위치와 폐쇄단부(111)가 있는 위치를 순환하면서 고온의 열을 발생하게 됨으로써, 실내가 난방 된다. 상기 카본(130)을 발열체로 구성하는 본 발명에 따른 히트 파이프의 본체(100)는 2m를 기준으로 130℃ 가열시키는데, 각각 10W 정도의 전력이 소모된다.

따라서 주택 및 아파트의 난방비를 대폭 절감할 수 있게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 제조 단가 및 난방 설비 후 운전비용을 대폭 줄일 수 있는 한편, 적은 전력으로 열전도효율이 높은 고품질의 제품을 소비자에게 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 일정한 길이를 지니면서 일 측은 내부와 연락되게 개방되고, 타측은 폐쇄되는 동파이프(110)와; 상기 동파이프(110)의 개방부를 밀폐되게 하며, 중앙에 동파이프(110)의 내부를 향해 카본수용원통(123)이 형성되는 마개부(120)와; 상기 동파이프(110)의 내부에 발열액이 주입될 수 있게 하는 한편, 발열액의 주입 후 내부가 진공상태로 될 수 있게 하는 주입부(111a)로 구성됨을 특징으로 하는 카본 전기 히트 열 파이프.
2. 제 1 항에 있어서, 진공 상태로 밀폐되는 한편, 발열액이 주입된 상기 동파이프(110)는 실내의 바닥면에 다수개 나란히 설치되게 하고, 전기적으로 연결되게 하여 실내가 난방 되게 함을 특징으로 하는 카본 전기 히트 열 파이프.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 동파이프(110)는 전면에 그릴을 구비하는 통체의 내부에 나란히 설치되게 하는 한편, 전기적으로 연결되게 하여 실내가 난방 되게 함을 특징으로 하는 카본 전기 히트 열 파이프.
4. 제 1 항에 있어서, 발열액(120a)이 위치하게 되는 상기 동파이프(110)의 하부의 외부면에 카본(130)이 내삽된 마개부를 설치하여서 됨을 특징으로 하는 카본 전기 히트 열 파이프.