KR100716238B1 - 히트파이프 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

개시된 히트파이프는, 양단부 내주면에는 걸림돌기 및 밀폐돌기가 각각 원둘레로 형성된 중공을 가지는 원통형의 본체관, 본체관의 내부에 주입되어 본체관 내부에서 열전달을 용이하게 하는 열매체물, 외주면 일측부에는 본체관의 밀폐돌기에 대응되는 밀폐홈이 원둘레로 형성되며 본체관 양단부에 삽입된 상태로 본체관의 걸림돌기에 걸림되어 본체관 내부의 열매체물을 밀봉하는 한 쌍의 밀폐캡, 본체관의 밀폐돌기와 밀폐캡의 밀폐홈 사이에 설치되어 밀폐캡과 본체관 사이를 통해 열매체물이 유출되지 않도록 밀봉상태를 보강하는 고리형상의 밀폐보강링을 구비한다.

이와 같은 히트파이프 및 그 제조방법은, 본체관의 양단부에 각각 재질 자체의 탄성이 우수한 연질의 합성수지 및 합성고무로 제조한 밀폐캡을 삽입한 상태에서 본체관 양단부를 압입롤러로 압입시켜 밀폐캡이 본체관을 밀봉하여 본체관의 재질변형이 크게 발생되지 않으므로 본체관의 손상에 의한 열매체물이 손실되는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

히트, 파이프, 열매체물

Description

히트파이프 및 그 제조방법{Heat pipe and the manufacturing method}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 히트파이프의 분해 사시도.

도 2는 도 1의 결합시 단면도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 히트파이프 제조방법의 순서도,

도 4a 내지 도 4g는 도 3의 각 실시 개략도,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100:본체관 110:걸림돌기

120:밀폐돌기 200:열매체물

300:밀폐캡 310:밀폐홈

400:밀폐보강링 500:압입롤러

600:펌프

본 발명은 파이프에 관한 것으로서, 특히 내부에 주입된 열매체의 증발과 응축으로 인한 잠열을 이용하여 작은 온도차에서도 무동력으로 열을 효과적으로 이송하는 히트 파이프 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 히트파이프는 동이나 스테인리스 파이프 내에 비점이 낮은 열매체물을 주입한 후 진공상태로 양단부를 캡으로 밀봉하여 제조하게 된다.

따라서, 히트파이프의 열매체물이 채워진 부분을 가열하면 열매체물은 진공상태에서 빠르게 팽창하여 파이프 전체공간에 확산되고 파이프 비 가열부 내벽면에 결로하여 잠열을 파이프에 방출한 후 파이프 내벽면을 흘러 가열부로 회수되는 작용으로 파이프 내에서 빠른 열확산 작용을 하게 된다.

이에 따라, 히트파이프는 저온 열순환계를 닫힌 파이프 내에 구축하므로 난방장치의 열공급을 빠르게 하여 열효율을 높이고 보일러의 난방용량을 확대하는데 사용하게 된다.

그러나, 종래의 히트파이프는 양단부의 캡을 용접에 의해 밀봉함으로써 히트파이프 수명이 단축되는 문제점을 내재하게 된다.

즉, 히트파이프의 양단부에 캡을 용접작업으로 밀봉시 히트파이프에 산화작용이 발생하여 작은 충격에도 균열이 발생하게 되며, 용접열에 의한 팽창과 수축현상이 발생하는 과정에서 재질의 조직이 변하고 경화되면서 미세한 균열이 발생하여 내부에 주입된 열매체물이 균열된 부분을 통해 미세하게 손실되면서 히트파이프의 수명이 단축되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 내부에 주입된 열매체물이 손실되는 것을 방지하여 사용수명을 연장할 수 있는 히트파이프 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다.

또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 히트파이프는, 양단부 내주면에는 걸림돌기 및 밀폐돌기가 각각 원둘레로 형성된 중공을 가지는 원통형의 본체관과; 상기 본체관의 내부에 주입되어 상기 본체관 내부에서 열전달을 용이하게 하는 열매체물과; 외주면 일측부에는 상기 본체관의 밀폐돌기에 대응되는 밀폐홈이 원둘레로 형성되며, 상기 본체관 양단부에 삽입된 상태로 상기 본체관의 걸림돌기에 걸림되어 상기 본체관 내부의 상기 열매체물을 밀봉하는 한 쌍의 밀폐캡; 및, 상기 본체관의 밀폐돌기와 상기 밀폐캡의 밀폐홈 사이에 설치되어 상기 밀폐캡과 상기 본체관 사이를 통해 상기 열매체물이 유출되지 않도록 밀봉상태를 보강하는 고리형상의 밀폐보강링을 포함한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 히트파이프 제조방법은, 중공을 가지는 원통형의 본체관 양단부를 압입롤러로 압입하여 내주면 원둘레로 걸림돌기를 형성하는 단계와; 상기 본체관의 일단부에 밀폐보강링이 결합된 밀폐캡을 삽입하는 단계와; 상기 밀폐캡이 삽입된 상기 본체관의 상기 밀폐보강링 위치에 대응되는 부분을 압입롤러로 압입하여 내주면 원둘레로 밀폐돌기를 형성하여 일단부를 밀봉시키는 단계와; 상기 밀폐캡이 삽입된 상기 본체관의 일단 가장자리부를 압 입롤러로 압입하여 상기 밀폐캡의 이탈을 방지하는 단계와; 상기 본체관 내부에 열매체물을 주입하는 단계와; 상기 밀폐캡이 삽입된 상기 본체관 일단부를 하방으로 향하게 한 상태에서 개방된 상방의 상기 본체관 일단부에 밀폐보강링이 결합된 밀폐캡을 삽입하는 단계와; 상방에 위치하는 상기 본체관 일단부에 펌프를 연결하여 상기 본체관 내부의 공기를 배출시켜 상기 본체관 내부를 진공상태로 만드는 단계와; 상방에 위치하는 상기 본체관 일단부의 상기 밀폐보강링 위치에 대응되는 부분을 압입롤러로 압입하여 내주면 원둘레로 밀폐돌기를 형성하여 일단부를 밀봉시키는 단계; 및, 상방에 위치하는 상기 본체관 일단 가장자리부를 압입롤러로 압입하여 상기 밀폐캡의 이탈을 방지하는 단계를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예에 따른 히트파이프에 대 한 분해 사시도, 도 1의 결합시 단면도이다.

도시된 바와 같이 본 실시예의 상기 히트파이프는, 본체관(100), 열매체물(200), 밀폐캡(300), 밀폐보강링(400)을 구비하고 있다.

상기 본체관(100)은 내부에 열전달을 용이하게 하는 열매체물(200)이 주입되는 중공을 가지는 원통형의 관 부재이다.

이러한, 상기 본체관(100) 양단부의 내주면에는 걸림돌기(110) 및 밀폐돌기(120)를 원둘레로 형성한다.

그리고, 상기 본체관(100)은 열전달율이 높은 동이나 스테인리스로 제조하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않으며 다른 금속 및 비철금속이나 합금을 사용할 수도 있다.

상기 열매체물(200)은 상기 본체관(100) 내부에 주입되어 상기 본체관(100) 내부에서 열전달이 용이하게 이루어지도록 하는 물질이다.

이러한, 상기 열매체물(200)은 물, 암모니아 또는 가열될 때 증발하고 냉각될 때 응축할 수 있는 다른 유체를 사용할 수 있다.

따라서, 상기 열매체물(200)은 열원으로부터 열을 흡수하여 증발함으로써 열원으로부터 열을 전달받아 상기 본체관(100) 내부 전체로 열을 전달하게 된다.

상기 밀폐캡(300)은 상기 본체관(100) 내부에 주입된 상기 열매체물(200)을 밀봉하는 한 쌍의 부재이다.

이러한, 상기 밀폐캡(300)의 외주면 일측부에는 상기 본체관(100)의 밀폐돌기(120)에 대응되는 밀폐홈(310)을 원둘레로 형성한다.

따라서, 상기 밀폐캡(300)은 각각 상기 본체관(100)의 내주면에 형성된 걸림돌기(110)와 접하도록 삽입되며, 상기 밀폐캡(300)이 상기 본체관(100)의 밀폐돌기(120)와 상호 체결되어 상기 밀폐캡(300)이 상기 본체관(100) 양단부에 인입된 상태에서 밀봉하면서 쉽게 이탈되지 않도록 한다.

여기서, 상기 밀폐캡(300)은 재료자체의 탄성에 의해 상기 본체관(100)의 양단부에 인입된 상태에서 내부에 주입된 상기 열매체물(200)을 밀봉할 수 있도록 연질의 합성수지나 합성고무를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 밀폐보강링(400)은 상기 밀폐캡(300)과 상기 본체관(100) 사이의 미세공간을 통해 상기 열매체물(200)이 외부로 누출되지 않도록 밀봉상태를 보강하는 고리형상의 부재이다.

이러한, 상기 밀폐보강링(400)은 상기 본체관(100)의 밀폐돌기(120)와 상기 밀폐캡(300)의 밀폐홈(310) 사이에 설치하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 밀폐보강링(400)은 -40℃의 저온상태에서도 수축현상이 발생하지 않는 연질의 합성수지나 합성고무를 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 실시예에 의한 히트파이프의 제조방법을 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 히트파이프의 제조방법을 나타낸 순서도이다.

도면을 참조하면, 먼저 중공을 가지는 원통형의 상기 본체관(100) 양단부 내주면에 걸림돌기(110)를 형성한다.(S1)

도 4a에 도시한 바와 같이 압입롤러(500)로 상기 본체관(100)의 외주면을 원 둘레로 압입 가공하여 상기 본체관(100) 내주면 원둘레로 걸림돌기(110)가 형성되게 한다.

이렇게, 압입롤러(500)를 사용하여 상기 본체관(100)의 양단부 내주면에 상기 걸림돌기(110)를 형성하면(S1), 상기 본체관(100)의 일단부에 밀폐캡(300)을 삽입한다.(S2)

여기서, 상기 밀폐캡(300)은 외주면 일측부에 원둘레로 밀폐홈(310)을 형성한 후 상기 밀폐캡(300)에 고리형상의 밀폐보강링(400)을 결합하여 사용하게 된다.

또한, 상기 밀폐캡(300)은 연질의 합성수지나 합성고무를 사용한 상태로 직경이 상기 본체관(100)의 내경보다 크게 제작하여 상기 본체관(100)에 삽입시 재료 자체의 탄성력에 의해 밀봉되도록 한다.

더불어, 상기 밀폐보강링(400)은 -40℃의 저온상태에서도 수축되지 않는 연질의 합성수지나 합성고무를 사용하게 된다.

이러한, 상기 밀폐보강링(400)이 결합된 상기 밀폐캡(300)은 상기 본체관(100) 일단부에 형성된 걸림돌기(110)에 접하는 부분까지 삽입하게 된다.

상기 밀폐캡(300)을 상기 본체관(100)의 일단부에 삽입하게 되면(S2), 도 4b와 같이 상기 밀폐캡(300)이 삽입된 상기 본체관(100)의 상기 밀폐보강링(400) 위치에 대응되는 부분을 압입롤러(500)로 압입 가공하여 상기 본체관(100)의 내주면 원둘레로 밀폐돌기(120)를 형성하여 상기 본체관(100)의 일단부를 밀봉하게 된다.(S3)

이때, 상기 밀폐돌기(120)가 상기 밀폐캡(300) 및 상기 밀폐보강링(400)을 압착하게 되면서 재료자체의 탄성에 의해 상기 본체관(100)의 내주면과 상기 밀폐캡(300) 사이가 밀봉되면서 상기 본체관(100)의 일단부를 완전 밀봉상태가 되게 한다.

여기서, 상기 밀폐보강링(400)은 저온상태가 되어 일정크기로 상기 밀폐캡(300)이 수축되더라도 상기 밀폐돌기(120)와 상기 밀폐홈(310) 사이에 공간이 발생되지 않도록 하여 안정적인 밀봉상태를 유지할 수 있게 한다.

상기 본체관(100)의 일단부 내주면에 밀폐돌기(120)를 형성하여 일단부를 밀봉한 후에는(S3), 도 4c와 같이 상기 밀폐캡(300)이 삽입된 상기 본체관(100)의 일단 가장자리부를 압입롤러(500)로 압입 가공하여 상기 밀폐캡(300)이 상기 본체관(100)에 삽입된 상태에서 이탈되지 않도록 한다.(S4)

이후, 개방된 상기 본체관(100) 일단부를 통해 상기 본체관(100) 내부에 열매체물(200)을 주입하게 된다.(S5)

이러한, 상기 열매체물(200)은 상기 본체관(100) 내부에서 열원으로부터 열을 흡수하여 증발함으로써 열원으로부터 열을 전달받아 상기 본체관(100) 내부 전체로 열을 전달하게 된다.

따라서, 상기 열매체물(200)은 물, 암모니아 또는 가열될 때 증발하고 냉각될 때 응축할 수 있는 다른 유체를 사용할 수 있다.

상기 본체관(100) 내부에 열매체물(200)을 주입하면(S5), 상기 밀폐캡(300)이 삽입된 상기 본체관(100) 일단부를 하방으로 향하게 한 상태에서 개방된 상방의 상기 본체관(100) 일단부에 밀폐보강링(400)이 결합된 밀폐캡(300)을 삽입하게 된 다.(S6)

이때, 상기 밀폐보강링(400)이 결합된 상기 밀폐캡(300)은 상기 본체관(100) 일단부에 형성된 걸림돌기(110)에 접하는 부분까지 삽입하게 된다.

상방의 상기 본체관(100) 일단부에 상기 밀폐캡(300)을 삽입한 후에는(S6), 도 4d와 같이 상방의 상기 본체관(100) 일단부에 펌프(600)를 연결하여 상기 본체관(100) 내부의 공기를 배출시켜 상기 본체관(100) 내부를 진공상태로 만들게 된다.(S7)

이때, 상기 본체관(100) 내부의 공기는 상기 본체관(100) 내주면 및 상기 밀폐캡(300) 사이의 미세공간을 통해 배출된다.

이러한, 상기 본체관(100) 내부를 진공상태로 만들게 되면 상기 열매체물(200)의 열전달율이 커지게 된다.

그리고, 상기 본체관(100) 내부를 진공상태로 만드는 작업을 수행하면서(S7), 도 4e와 같이 상방의 상기 본체관(100) 일단부의 상기 밀폐보강링(400) 위치에 대응되는 부분을 압입롤러(500)로 압입하여 상기 본체관(100) 내주면 원둘레로 밀폐돌기(120)를 형성하여 상방에 위치하는 상기 본체관(100) 일단부를 밀봉하게 된다.(S8)

따라서, 상방에 위치한 상기 본체관(100) 일단부에 밀폐돌기(120)를 형성하게 되면(S8), 상기 본체관(100) 내부는 진공상태를 유지할 수 있게 된다.

이후, 마지막으로 도 4f와 같이 상방의 상기 본체관(100) 일단 가장자리부를 압입롤러(500)로 압입하여 상기 밀폐캡(300)이 상기 본체관(100) 내부에 삽입된 상 태에서 이탈되지 않도록 한다.(S9)

이와 같이, 상기 본체관(100)의 양단부에 각각 재질 자체의 탄성이 우수한 연질의 합성수지 및 합성고무로 제조한 상기 밀폐캡(300)을 삽입한 상태에서 상기 본체관(100) 양단부를 압입롤러(500)로 압입 가공함으로써 상기 밀폐캡(300)이 상기 본체관(100)을 밀봉되게 하여 상기 본체관(100)의 재질변형이 크게 발생되지 않으므로 상기 본체관(100)의 손상에 의한 열매체물(200)이 손실되는 것을 방지할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 히트파이프 및 그 제조방법은, 본체관의 양단부에 각각 재질 자체의 탄성이 우수한 연질의 합성수지 및 합성고무로 제조한 밀폐캡을 삽입한 상태에서 본체관 양단부를 압입롤러로 압입시켜 밀폐캡이 본체관을 밀봉하여 본체관의 재질변형이 크게 발생되지 않으므로 본체관의 손상에 의한 열매체물이 손실되는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (5)

1. 양단부 내주면에는 걸림돌기 및 밀폐돌기가 각각 원둘레로 형성된 중공을 가지는 원통형의 본체관과;

   상기 본체관의 내부에 주입되어 상기 본체관 내부에서 열전달을 용이하게 하는 열매체물과;

   외주면 일측부에는 상기 본체관의 밀폐돌기에 대응되는 밀폐홈이 원둘레로 형성되며, 상기 본체관 양단부에 삽입된 상태로 상기 본체관의 걸림돌기에 걸림되어 상기 본체관 내부의 상기 열매체물을 밀봉하는 한 쌍의 밀폐캡; 및,

   상기 본체관의 밀폐돌기와 상기 밀폐캡의 밀폐홈 사이에 설치되어 상기 밀폐캡과 상기 본체관 사이를 통해 상기 열매체물이 유출되지 않도록 밀봉상태를 보강하는 고리형상의 밀폐보강링을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트파이프.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 밀폐보강링은 -40℃의 저온상태에서도 수축되지 않는 연질의 합성수지나 합성고무로 제조된 것을 특징으로 하는 히트파이프.
3. 중공을 가지는 원통형의 본체관 양단부를 압입롤러로 압입하여 내주면 원둘레로 걸림돌기를 형성하는 단계와;

   상기 본체관의 일단부에 밀폐보강링이 결합된 밀폐캡을 삽입하는 단계와;

   상기 밀폐캡이 삽입된 상기 본체관의 상기 밀폐보강링 위치에 대응되는 부분을 압입롤러로 압입하여 내주면 원둘레로 밀폐돌기를 형성하여 일단부를 밀봉시키는 단계와;

   상기 밀폐캡이 삽입된 상기 본체관의 일단 가장자리부를 압입롤러로 압입하여 상기 밀폐캡의 이탈을 방지하는 단계와;

   상기 본체관 내부에 열매체물을 주입하는 단계와;

   상기 밀폐캡이 삽입된 상기 본체관 일단부를 하방으로 향하게 한 상태에서 개방된 상방의 상기 본체관 일단부에 밀폐보강링이 결합된 밀폐캡을 삽입하는 단계와;

   상방에 위치하는 상기 본체관 일단부에 펌프를 연결하여 상기 본체관 내부의 공기를 배출시켜 상기 본체관 내부를 진공상태로 만드는 단계와;

   상방에 위치하는 상기 본체관 일단부의 상기 밀폐보강링 위치에 대응되는 부분을 압입롤러로 압입하여 내주면 원둘레로 밀폐돌기를 형성하여 일단부를 밀봉시키는 단계; 및,

   상방에 위치하는 상기 본체관 일단 가장자리부를 압입롤러로 압입하여 상기 밀폐캡의 이탈을 방지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트파이프 제조방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 밀폐캡은 외주면 일측부에 원둘레로 밀폐홈을 형성한 후 상기 밀폐홈에 밀폐보강링을 삽입 결합한 것을 특징으로 하는 히트파이프 제조방법.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 밀폐캡은 연질의 합성수지나 합성고무 재질을 사용하며, 상기 밀폐보강링은 -40℃의 저온상태에서도 수축되지 않는 합성수지나 합성고무 재질로 제조한 것을 특징으로 하는 히트파이프 제조방법.

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