KR100359305B1

KR100359305B1 - 카본히터

Info

Publication number: KR100359305B1
Application number: KR1020000048807A
Authority: KR
Inventors: 유강탁
Original assignee: 청림에스코 주식회사
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2002-10-31
Also published as: KR20020015744A

Abstract

본 발명은 카본히터에 관한 것으로 열매체가 흐르는 내부 파이프의 외부에 전기에 의해 발열하는 카본이 감싸지도록 결합되고, 카본의 외부에 절연 및 단열 특성을 갖는 파이프가 결합되며, 전극단자가 삽입되는 마개로 밀폐되게 구성되어 카본에 의해 발생되는 열이 내부 파이프를 통해 흐르는 열매체에 전달되어 온도가 상승되도록 하는 것으로 난방기 또는 온수기 등과 같은 다양한 열 교환기에 응용될 수 있는 카본히터에 관한 것이다.

Description

카본히터{CARBON HEATER}

본 발명은 카본히터에 관한 것으로, 특히, 열매체가 흐르는 내부 파이프의 외부에 전기에 의해 발열하는 카본이 감싸지도록 결합하고, 카본의 외부에 절연 및 단열 특성을 갖는 파이프를 결합한 후, 전극단자가 삽입되는 마개로 밀폐되게 구성하여 카본에 의해 발생되는 열이 내부 파이프를 통해 흐르는 열매체에 전달되어 온도가 상승되도록 하는 것으로 난방기 또는 온수기 등과 같은 다양한 열 교환기에 응용될 수 있는 카본히터에 관한 것이다.

일반적으로 카본히터는 히트 파이프의 일종으로 파이프 자체가 발열을 할 수 있는 구조로 구성되어 열을 전달할 수 있도록 하는 발열장치의 한 종류이다.내부에 열매체가 흐르도록 구성되는 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.이와 같은 히트 파이프는 단지 난방을 위한 장치로 난방장치 이외의 다른 장치에는 응용을 할 수 없다는 단점이 있다.이러한 단점을 개선하기 위하여 히트 파이프에 대한 다양한 연구가 수행되어 왔으나, 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 열매체가 흐르는 내부 파이프의 외부에 전기에 의해 발열하는 카본이 감싸지도록 결합하고, 카본의 외부에 절연 및 단열 특성을 갖는 파이프를 결합한 후, 전극단자가 삽입되는 마개로 밀폐되게 구성하여 카본에 의해 발생되는 열이 내부 파이프를 통해 흐르는 열매체에 전달되어 온도가 상승되도록 하는 것으로 난방기 또는 온수기 등과 같은 다양한 열 교환기에 응용될 수 있는 카본히터를 제공하는 데에 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징은 카본히터에 있어서, 일정한 길이로 중앙이 관통되게 형성되는 내부 파이프; 중앙이 관통된 원통형으로 내경은 내부 파이프의 외경과 같거나, 또는 약간 크게 형성되며, 내부 파이프의 길이 보다 짧게 형성되어 상기 내부 파이프의 외측에 결합되는 카본; 중앙이 관통된 원통형으로 카본과 동일한 길이로 형성되며, 내경은 카본의 외경과 같거나, 또는 약간 크게 형성되어 카본의 외부면에 결합되는 외부 파이프; 일 측이 폐쇄된 원통형상으로 외부 파이프의 외경과 상응하는 내경을 가지며, 폐쇄된 부분의 일 측에는 구멍이 형성되고, 또한, 폐쇄된 부분의 중앙부에는 내부 파이프의 외경과 상응하는 내경으로 결합부가 관통되게 돌출되는 마개; 및 마개의 일측에 형성된 구멍에 삽입되어 카본의 측에 연결되는 전극단자로 구성되는 것에 있다.이와 같이 구성되는 상기 카본히터는 다수개가 배열되어 내부 파이프에 "U" 자 형상의 연결파이프에 의해 연통되게 결합되고, 최외단에 위치되는 카본히터의 내부 파이프에는 각 열매체 공급관과 배출관이 연결되는 "L" 자 형상의 연결 파이프가 연결되며, 다수개로 배열된 카본히터의 일 측에는 제어기가 위치되어 전선에 의해 전극단자와 연결되도록 구성될 수 있다.여기서, 상기 외부 파이프는 외부로 손실되는 열을 차단하기 위하여 단열 특성을 갖는 물질로 구성되고, 또한, 외부 파이프와 카본 사이에 유격을 갖도록 구성되는 것이 바람직하다.상기와 같이 응용되는 카본히터는 온도를 감지하여 전원공급을 제어할 수 있도록 일 측면에 온도 감지부가 결합되고, 온도 감지부는 상기 제어기와 열결되게 구성되게 구성하여 항시 일정한 온도를 공급하도록 구성될 수도 있다.그리고, 상기 카본히터에 결합된 각 전극단자는 서로 직렬로 연결되거나, 또는 각 카본히터가 동일한 전압으로 작동될 수 있도록 서로 병렬로 연결되게 구성할 수도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 카본히터의 분해사시도 이고,

도 2는 본 발명에 따른 카본히터의 결합 단면도 이고,

도 3은 본 발명에 따른 카본히터의 결합사시도 이고,

도 4는 본 발명에 따른 카본히터의 사용상태도 이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 ... 카본히터 110 ... 내부 파이프120 ... 외부 파이프 130 ... 마개131 ... 구멍 132 ... 결합부140 ... 카본 141 ... 전극단자200 ... 제어기 210 ... 온도 감지부310,320a,320b ... 연결 파이프 410 ... 전선

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일 실시예를 통하여 본 발명의 바람직한 구성을 설명하도록 하겠다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 카본히터가 도시되어 있는데, 카본히터(100)는 내부 파이프(110), 외부 파이프(120)와, 마개(130) 및 카본(140)으로 구성된다.

상기 내부 파이프(110)는 일정한 길이로 중앙이 열매체가 흐를 수 있도록 관통되게 형성되며, 열 전도율이 높은 물질(예를 들어 동과 같은 물질)로 구성되는 것이 바람직하고, 또한 약 25cm의 길이로 형성되는 것이 바람직하다.상기 내부 파이프(110)의 외부면에는 중앙이 관통된 원통형으로 형성되는 카본(carbon electrode)(140)이 끼움 결합된다. 이때, 상기 카본(140)의 내경은 상기 내부 파이프(110)의 외경과 같거나, 또는 약간 크게 형성되어 상기 카본(140)의 내면과 내부 파이프(110)의 외부면이 밀착되어 열전달을 용이하게 할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.또한, 이하 설명되는 바와 같이 마개(130)가 결합된 상태에서 상기 내부 파이프(110)의 양 단부가 연결 파이프(310)와 결합될 수 있을 정도의 길이로 외부로 돌출될 수 있게 상기 카본(140)의 길이는 상기 내부 파이프(110)의 길이 보다 짧게 형성되는 것이 바람직하다.그리고, 상기 카본(140)의 외부면에는 중앙이 관통된 원통형으로 형성되는 외부 파이프(120)가 끼움 결합된다. 이때, 상기 외부 파이프(120)는 상기 카본(140)과 동일한 길이로 형성되며, 내경은 상기 카본(140)의 외경과 같거나, 또는 약간 크게 형성되어 상기 카본(140)의 외부면과 상기 외부 파이프(110)의 밀차되게 구성되어 상기 카본이 유동되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 외부 파이프(120)는 상기 카본(140)에서 발생되는 열의 대부분이 모두 내부 파이프(110)로 전달될 수 있도록 단열 특성을 갖는 물질로 구성되는 것이 바람직하다.물론 상기 카본(140)이 상기 내부 파이프(110)와 결합된 상태로 인해 유동이 발생되지 않는 다면, 상기 외부 파이프(120)와 카본(140) 사이에 약간의 이격이 발생되어도 무방하다. 실질상 상기 외부 파이프(120)가 단열효과를 더욱 양호하게 하기 위하여 카본(140)과 약간의 유격을 갖는 것이 바람직할 수 있다.그리고, 상기 마개(130)는 상기 외부 파이프(120)의 외경과 상응하는 내경을 가지며, 일 측이 폐쇄된 원통형상으로 폐쇄된 부분의 일 측에는 이하 설명되는 전극단자(141)가 삽입되는 구멍(131)이 형성되고, 상기 폐쇄된 부분의 중앙부에는 상기 내부 파이프(110)의 외경과 상응하는 내경을 갖도록 일정한 길이로 결합부(132)가 관통되게 돌출된다.상기 마개(130)는 도 2에 도시된 것과 같이 내부 파이프(110)와 카본(140) 및 외부 파이프(120)가 결합된 상태에서, 그 양 측으로부터 내부 파이프(110)에 상기 마개(130)의 결합부(132)가 끼워지게 삽입되어 외부 파이프(120)와 카본(140)의 양 단부가 밀봉되게 결합된다. 이때, 상기 마개(130)의 결합부(132) 외측으로 내부 파이프(110)의 양 단부가 돌출되게 된다.그리고, 상기 마개(130)에 형성된 구멍(131)에는 철심과 같은 재질로 구성되는 한 쌍의 전극 단자(141)가 삽입되어 상기 카본(140)에 접하도록 결합된다.이렇게 구성을 갖는 본 발명은 내부 파이프(110)의 외부에 내부 파이프(110) 보다 짧은 길이를 갖는 카본(140)이 끼움 결합되고, 상기 카본(140)의 외부에는 카본(140)의 길이와 같은 길이를 갖는 외부 파이프(120)가 끼움 결합된다. 그 후에 상기 내부 파이프(110)의 양 단부로 마개(130)가 끼워져 상기 외부 파이프(120)와 카본(140)이 폐쇄된 상태에서 용접 등의 수단에 의해 밀봉된 상태로 결합되게 된다. 이와 같이 결합된 상태에서 상기 마개(130)에 형성된 구멍(131)을 통해 전극단자(141)가 삽입되어 상기 카본(140)의 양측에 연결된다.이와 같이 결합된 상기 카본히터(100)는 이와 설명되는 바와 같이 응용될 수 있다.상기 카본히터(100)는 다수개가 배열되어 내부 파이프(110)에 "U" 자 형상의 연결파이프(310)에 의해 연통되게 결합되고, 최외단에 위치되는 카본히터(100)의 내부 파이프(110)에는 각 열매체 공급관과 배출관이 연결되는 "L" 자 형상의 연결 파이프(320a,320b)가 연결된다. 그리고, 상기 각각의 카본히터(100)의 전극단자(141)에는 전선(410)이 연결되고, 상기 전선(410)은 전원공급을 제어하는 제어기(200)에 연결된다.도 4에는 상기 전선의 연결 구조가 직렬로 연결되는 것으로 도시되어 있으나, 각각의 카본히터(100)에 동일한 전압을 인가시키기 위하여 병렬로 구성될 수도 있다. 다시 말하면, 병렬로 구성되는 것이 더욱 바람직하다.그리고, 상기 다수개로 배열된 어느 일 카본히터(100)의 일 측면(바람직하게는 내부 파이프의 일 측)에는 일반적인 온도 감지 센서 등으로 구성되는 온도 감지부(210)가 결합되고, 상기 온도 감지부(210)는 상기 제어기(200)에 연결된다.상기 제어기(200)는 각 히트 파이프(100)로 전원을 공급하며, 동시에 상기 온도 감지부(210)로 부터 가지된 온도를 통해 전원 공급을 제어하도록 구성된다. 이와 같은 제어기(200)의 구성을 종래에 공지된 기술로 충분하게 실시할 수 있기 때문에 더 이상의 설명은 생략하도록 한다.

본 발명에 따른 카본히터는 단일로 사용되거나 또는 다수개가 연결되어 설치될 수 있도록 구성되어 사용될 수 있도록 적용성이 유연한 장점이 있고, 또한 본 발명에 따른 카본히터는 약 300℃정도 온도를 상승시키는 데에 약 20W 정도의 전력이 소모되기 때문에 가정용 보일러로 응용되기에 적당하다.

그리고, 본 발명에 따른 카본히터는 그 구성이 간단하고, 제조하기가 용이하기 때문에 제조에 따른 단가를 절감할 수 있으며, 또한 제조시간을 단축할 수 있고, 사용에 있어서도 운전비용을 대폭 줄일 수 있는 한편, 적은 전력으로 열전도효율이 높은 고품질의 제품을 소비자에게 제공할 수 있게 되는 효과가 있는 것이다.

Claims

카본히터에 있어서,

일정한 길이로 중앙이 관통되게 형성되는 내부 파이프(110);

중앙이 관통된 원통형으로 내경은 상기 내부 파이프(110)의 외경과 같거나, 또는 약간 크게 형성되며, 상기 내부 파이프(110)의 길이 보다 짧게 형성되어 상기 내부 파이프(110)의 외측에 결합되는 카본(140);

중앙이 관통된 원통형으로 상기 카본(140)과 동일한 길이로 형성되며, 내경은 상기 카본(140)의 외경과 같거나, 또는 약간 크게 형성되어 상기 카본(140)의 외부면에 결합되는 외부 파이프(120);

일 측이 폐쇄된 원통형상으로 상기 외부 파이프(120)의 외경과 상응하는 내경을 가지며, 폐쇄된 부분의 일 측에는 구멍(131)이 형성되고, 또한, 상기 폐쇄된 부분의 중앙부에는 상기 내부 파이프(110)의 외경과 상응하는 내경으로 결합부(132)가 관통되게 돌출되는 마개(130); 및

상기 마개(130)의 일측에 형성된 구멍에 삽입되어 상기 카본(140)의 측에 연결되는 전극단자(141)로 구성되는 것을 특징으로 하는 카본히터.
제 1 항에 있어서, 상기 카본히터는 상기 카본히터(100)는 다수개가 배열되어 내부 파이프(110)에 "U" 자 형상의 연결파이프(310)에 의해 연통되게 결합되고, 최외단에 위치되는 카본히터(100)의 내부 파이프(110)에는 각 열매체 공급관과 배출관이 연결되는 "L" 자 형상의 연결 파이프(320a,320b)가 연결되고, 상기 다수개로 배열된 카본히터(100)의 일 측에는 제어기(200)가 위치되어 전선(410)에 의해 전극단자(141)와 연결되는 것을 특징으로 하는 카본히터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외부 파이프(120)는 단열 특성을 갖는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 카본히터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 카본히터는 외부 파이프(120)와 카본(140) 사이에 유격을 갖도록 결합되는 것을 특징으로 하는 카본히터.
제 2 항에 있어서, 상기 카본히터(100)는 온도를 감지하여 전원공급을 제어할 수 있도록 일 측면에 온도 감지부(210)가 결합되고, 상기 온도 감지부(210)는 상기 제어기(200)와 열결되게 구성되는 것을 특징으로 하는 카본히터.
제 2 항에 있어서, 상기 카본히터(100)에 결합된 각각의 전극단자(141)는 서로 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 카본히터.
제 2 항에 있어서, 상기 카본히터(100)에 결합된 각각의 전극단자(141)는 서로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 카본히터.