KR100909913B1 - 히트파이프 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트파이프의 제조방법 및 그 방법에 의한 히트파이프에 관한 것이다.

본 발명에 따른 히트파이프의 제조방법의 특징은, 소재 파이프를 투입하고 정해진 제어정보를 제어장치에 세팅한 후, 시스템이 가동되면, 롤링장치에 의해 상기 소재 파이프를 잘록한 형상으로 형성하면서 연마하는 연마 공정; 상기 연마 공정 후에 절단장치에 의해 상기 소재 파이프의 잘록한 부분을 절단하는 절단 공정; 용접장치로 상기 절단 공정에 의해 형성된 상기 파이프의 절단면을 용접하여 밀봉하는 용접 공정으로 되며, 상기 각 공정이 제 1 제어박스의 제어 프로그램으로 제어되는 전처리 단계와, 상기 전처리 단계를 거쳐서 이송관에 의해 진공실로 이송된 파이프에 드릴에 의해 주입공을 형성하는 주입공 형성 공정; 상기 파이프의 주입공 속으로 열매체 주입기의 열매체 주입구가 들어가 열매체 탱크 내의 열매체가 주입되는 열매체 주입 공정; 열매체 주입이 완료된 상기 파이프를 진공상태로 한 즉시 상기 파이프의 주입공을 용접하여 밀봉하는 진공 및 용접 공정으로 되며, 상기 각 공정이 제 2 제어박스의 제어 프로그램으로 제어되는 후처리 단계와, 상기 제 1 제어박스 및 상기 제 2 제어박스는 중앙 제어장치에 의해 통합 제어되는 점에 있다.

히트파이프, 그 제조방법, 열매체, 방열기

Description

히트파이프 제조방법{Manufacturing Method of Heat Pipe}

본 발명은 히트파이프 제조방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 방열기에 포함되는 히트파이프의 제조방법에 있어서, 제조과정 및 제조장치를 일관공정화 및 자동화한 히트파이프 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 히트파이프(Heat Pipe)는 열전달성능이 가장 우수한 기기로 그 내부의 밀폐된 진공 공간에서 순환하는 작동 유체가 연속적으로 액체-증기간의 상변화(증발과 응측)할 때 동반되는 잠열(潛熱)을 이용하여 열을 이동시킴으로써, 단일상의 작동 유체를 이용하는 통상의 열전달기기에 비해 획기적인 성능을 발휘하게 되는 것으로 난방기인 방열기에 사용된다.

이와 같은 히트파이프의 종래 제조방법으로는 동파이프의 양단에 마개를 용접하되, 상측 마개의 중앙으로는 주입공이 형성된 테이퍼형 돌출부를 형성하고, 주입공으로는 액체, 또는 겔(Gel)상태의 열전도성 조성물을 주입한 후, 이 주입공을 통하여 파이프 내부의 공기를 흡출하여 진공상태가 되도록 한 다음 돌출부를 회전 하는 치구로 가압 마찰하여 주입공이 함몰되면서 밀폐되도록 하여 히트파이프를 완성하도록 한 것이 있었다.

그러나 상기와 같이 제작되는 종래의 히트파이프는 동파이프의 양단을 마개로 막은 후 용접하여야 하는 불편함과 진공상태가 되도록 한 다음 마개의 돌출부를 함몰 밀폐함에 있어서 그 신뢰성 및 밀폐의 영구성을 확신할 수 없으며, 또한 돌출부의 밀폐성이 약함으로 인하여 히트파이프 전체가 불량품이 되는 등의 문제점이 있었다.

본 출원인은 앞서 상기와 같은 점을 감안하여서 된 히트파이프 제조방법을 특허출원 제 10-2007-0078303호로 출원하였는 바, 이를 도 11을 참조하여 간단히 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 11에서와 같이, 상단의 외주연부에 나사부(311)가 형성된 원통형 파이프(310)의 개방된 일단을 반구형의 하부덮개(330)로 씌우고 아르곤 용접등으로 고정붙임한다. 또한, 상기 원통형의 파이프(310)의 타단에는 중앙부에 주입공(322)이 형성된 돌출부(321)가 외측상면에 형성되어 있는 상부덮개(320)의 내주연부에 형성된 나사부(323)를 상기 파이프의 나사부(311)에 나사결합하여 원통형 파이프(310)의 상단을 막는다. 다음으로 상기 히트파이프(300) 내의 공기를 빼내는 진공작업을 하고난 후 상기 진공화된 히트파이프(300)에 열매체를 주입한다. 마지막으로 상기 열매체가 주입된 히트파이프(300)의 끝단 즉, 상부덮개(320)의 돌출부(321) 선단을 아르곤 용접 등으로 밀봉처리한다.

그런데, 이와 같은 본 출원인의 선출원발명은 상기와 같은 제조공정이 각각 개별적으로 이루어지고 있으며 나아가서 제조과정의 소요시간 및 노동 생산성 등에서 비능률적이고 효율성이 낮을 뿐만 아니라 균일한 품질의 제품생산이 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 히트파이프 제조방법에 있어서, 제조과정 및 제조장치를 일관 공정화 및 자동화함으로써 용접작업 등 제조시 발생하는 미세균열 등의 불량률을 최소화하여 균일한 품질의 제품생산이 가능함은 물론 제조시간 단축 등으로 생산원가를 크게 낮출 수 있는 히트파이프 제조방법을 제공하는 것에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 히트파이프 제조방법의 특징은, 소재 파이프를 투입하고 정해진 제어정보를 제어장치에 세팅한 후, 시스템이 가동되면, 롤링장치에 의해 상기 소재 파이프를 잘록한 형상으로 형성하면서 연마하는 연마 공정; 상기 연마 공정 후에 절단장치에 의해 상기 소재 파이프의 잘록한 부분을 절단하는 절단 공정; 용접장치로 상기 절단 공정에 의해 형성된 상기 파이프의 절단면을 용접하여 밀봉하는 용접 공정으로 되며, 상기 각 공정이 제 1 제어박스의 제어 프로그램으로 제어되는 전처리 단계와, 상기 전처리 단계를 거쳐서 이송관에 의해 진공실로 이송된 파이프에 드릴에 의해 주입공을 형성하는 주입공 형성 공정; 상기 히트파이프의 주입공 속으로 열매체 주입기의 열매체 주입구가 들어가 열매체 탱크 내에 아세톤, 증류수, 메탄올 및 에탄올 중의 어느 하나로 이루어진 1 ~ 10 중량부의 열매체가 주입되는 열매체 주입 공정; 열매체 주입이 완료된 후 진공펌프에 의해 진공실 내의 공기를 흡출하여 파이프의 내부 진공상태를 10^-1 ~ 10^-3 토르로 유지하고 체크밸브가 진공통로를 차단하는 즉시 모터의 작동으로 용접토치가 상기 파이프의 주입공을 용접하여 밀봉하는 진공 및 용접 공정으로 되며, 상기 각 공정이 제 2 제어박스의 제어 프로그램으로 제어되는 후처리 단계와, 상기 제 1 제어박스 및 상기 제 2 제어박스는 중앙 제어장치에 의해 통합 제어되는 점에 있다.

삭제

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 히트파이프 제조방법은 제조과정 및 제조장치를 일관 공정화 및 자동화하여 용접작업 등의 제조시 발생하는 미세균열 등의 불량률을 최소화하여 균일한 품질의 제품생산이 가능함은 물론 제조시간 단축 등으로 생산원가를 크게 낮출 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 실시예를 통한 구성 및 작용을 첨부된 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 자동화된 히트파이프 제조방법에서의 전체 공정 구성도이고, 도 2는 본 발명에서의 소재 파이프의 연마, 절단 및 용접 공정 구성도이고, 도 3은 본 발명에서의 소재 파이프 연마장치 개략 구성도로서 측면도 및 평면 도이고, 도 4는 본 발명에서의 소재 파이프 절단장치 개략 구성도로서 측면도 및 평면도이고, 도 5는 본 발명에서의 소재 파이프 용접장치 개략 구성도이며, 도 6은 본 발명에서의 파이프 진공 및 열매체 주입장치 개략 구성도이다.

또한, 도 7은 본 발명에 따른 히트파이프를 나타내는 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 히트파이프에 방열판이 장착된 상태의 평면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 히트파이프를 구비한 방열기의 구성도이며, 도 10은 본 발명에 따른 히트파이프를 구비한 방열기의 연결조립 상태도이다.

먼저 본 발명에 따른 히트파이프 제조방법에 있어서 필요한 소재 파이프(1)를 투입한다. 이 소재 파이프에 해당하는 각종 제어 정보들, 예를들면 파이프의 길이, 연마시간, 절단시간, 용접시간, 열매체 주입시간 및 진공조건등을 제 1 및 제 2 제어박스(6),(7)와 중앙제어장치(8)에 각각 입력한다. 그리고, 해당하는 각각의 연마장치나 용접장치 등에 동일한 자료를 세팅함으로써 시스템을 작동시킨다.

상기 소재 파이프(1)가 투입구에 삽입되면 유압펌프(26)가 작동되면서 유압실린더(24)가 실린더고정대(25)로 움직이며 회전축(21)이 작동하고 작업삽입구에 연마판(22)이 들어가고 상기 파이프가 접촉되어 밀착 가압하여 상기 파이프를 잘록한 형상으로 형성한다.

이와 같은 연마작업에 주어진 시간이 종료되면 연마장치(20)는 정위치로 귀환하기 위하여 연마작업을 멈추고 정위치로 돌아간다.

상기 연마장치(20)가 귀환하는 동안에, 도 4에서와 같은 절단장치(30)의 모터(36)가 작동하게 되면 회전축(31)이 회전하면서 작업 삽입구에 들어오면 상기 절 단장치의 유압실린더(34)에 의해 실린더고정대(35)를 이용하여 잘록한 상기 파이프면에 닿으면서 절단날(32)이 상기 파이프(1)를 절단하게 된다.

이와 같은 절단작업에 주어진 절단시간이 종료되면 상기 절단장치(30)는 정위치로 귀환하기 위하여 절단작업을 멈추고 서서히 정위치로 귀환하여 정지한다.

상기 절단장치(30)가 작업을 멈추면 곧이어서 용접장치(40)가 작동하게 된다. 즉, 도 5에서와 같은 용접장치가 작동하며 작업 삽입구 내로 들어가고 가스탱크(41) 내의 아르곤(헬륨)가스가 가스게이지(42)를 통해 유입되면서 동시에 물탱크(43)의 물이 다른 호스를 통하여 유입된다. 한편, 실린더(47)에 의해 용접헤드(46)가 상기 파이프(1)와 파이프(1) 사이의 절단된 부분에 이르면 용접토치(45)가 멈추고 이때 아르곤 가스 분위기하에 용접작업을 마무리하여 상기 파이프의 절단면을 밀봉하게 된다.

이와 같은 주어진 용접시간이 종료되면 자동으로 상기 용접장치(40)는 멈추게 되어 정위치로 귀환하게 된다.

상기에서와 같은 연마작업과 절단작업 및 용접작업으로 되는 상기 소재 파이프(1)의 전처리단계는 상기 제 1 제어박스(6)에 설정된 제어 프로그램에 의해서 입력된 제어정보에 따라 제어된다.

다음으로 상기 전처리 단계의 용접작업이 완료되어 상기 용접장치(40)가 정위치로 귀환함과 동시에 파이프조임판(61)이 상기 파이프(1)를 조여잡아 이송관을 통해 진공실(51)에 이르게 된다.

그러면, 도 6에서와 같이, 진공실(51)에 진입된 상기 파이프(1)는 상기 제 2 제어박스(7)에 설정된 제어 프로그램에 의해서 입력된 제어정보에 따라 실린더(66)에 의해 드릴(69)이 상기 파이프의 일끝단면에 접촉하여 주입공(62)을 형성한다. 주입공(62)이 형성되면 상기 드릴 속의 열매체 주입구(63)가 상기 주입공(62) 속으로 들어가고, 열매체 주입기(68)에 의해 열매체 탱크(67)의 열매체를 체크밸브(65)를 통하여 일정량 주입하고 정위치로 귀환한다.

이때, 파이프 내부 진공상태는 10^-1 ~ 10^-3 토르(torr)를 유지한다.

다음으로, 자동적으로 상기 진공실 내의 공기를 진공펌프(53)로 뽑아내고 체크밸브(54)가 진공통로를 차단하면 모터(55)가 작동하면서 용접헤드(56)에 의해 용접토치(57)가 상기 주입공(62)과 접촉하며 용접작업을 통하여 상기 주입공을 밀봉한다.

상기 용접작업을 마친 용접장치는 정위치로 귀환하게 되고 다른 파이프조입판(61)이 작동하면서 생산된 히트파이프를 이송관을 통해 히트파이프 출구에 모아 놓는다. 이와 같은 히트파이프는 운반구에 적재하여 제품창고에 보관된다.

한편, 상기에서와 같은 주입공 형성작업과 열매체 주입작업 및 진공 용접작업으로 되는 상기 소재 파이프(1)의 후처리 단계는 상기 제 2 제어박스(7)에 설정된 제어 프로그램에 의해서 입력된 제어정보에 따라 제어된다.

상기 제 1 제어박스(6) 및 제 2 제어박스(7)는 중앙제어장치(8)에 의해 통합제어된다.

미설명부호 (4)는 자동 호이스트이다.

다음에 본 발명에 따른 히트파이프 제조방법에 의해 제조된 히트파이프(100)가 채택된 방열기(200)에 대해서 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 9에 있어서, 상기 제조방법에 의해 제조된 다수의 히트파이프(100)가 삽입되어 고정붙임되도록 파이프 삽입구멍이 관수파이프(160)에 형성되어 있다. 상기 관수 파이프의 삽입구멍에 그 외주연에 방열판(110)이 끼움결합되어 있는 4개의 히트파이프(100)가 삽입되고 서로 접합하는 외주면이 아르곤 용접 등으로 고정붙임된다. 다음에 히트파이프 끼움구멍이 형성된 지지대(170)가 상기 히트파이프(100)의 상단에 삽입된다.

상기와 같이 다수의 히트파이프(100)와, 상기 히트파이프들이 하단이 삽입되어 고정붙임되는 관수파이프(160)와, 상기 히트파이프들의 상단이 삽입되어 고정붙임되는 지지대(170)를 포함하여 상기 방열기(200)가 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 되는 방열기(200)는 설치 면적이나 공간의 크기에 따라 다수의 방열기를 연결하여 설치하게 되는 바, 본 발명에 따른 방열기는 상부의 지지대(170)와 하부의 관수파이프(160)에 각각 연결링(161)이나 연결관(162)을 나사결합으로 연결 조립할 수 있다. 따라서, 연결 조립작업이 매우 용이할 뿐만 아니라 설치 후에 문제가 발생하는 경우 상기 연결링 및 연결관의 나사결합을 해제함으로서 부품교체 및 원 상태로의 조립작업이 간단하고 용이하게 이루어진다.

나아가서, 본 발명에 의한 히트파이프(100)는 상기와 같은 방열기 뿐만 아니고 바닥 난방용 등 여러분야에 쓰일 수 있는 것이다.

이상에서는 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 본 발명의 기술사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형 및 수정이 이루어질 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니고 특허 청구의 범위 및 그와 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 히트파이프 제조방법은 제조과정 및 제조장치를 일관공정화 및 자동화하여 용접작업 등의 제조시 발생하는 미세균열 등의 불량률을 최소화하여 균일한 품질의 제품생산이 가능함은 물론 제조시간 단축 등으로 생산원가를 크게 낮출 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동화된 히트 파이프 제조 방법에서의 전체 공정 구성도.

도 2는 본 발명에서의 소재 파이프의 연마, 절단 및 용접공정 구성도.

도 3은 본 발명에서의 소재 파이프 연마 장치 개략 구성도로서 측면도 및 평면도.

도 4는 본 발명에서의 소재 파이프 절단 장치 개략 구성도로서 측면도 및 평면도.

도 5는 본 발명에서의 소재 파이프 용접장치 개략 구성도.

도 6은 본 발명에서의 파이프 진공 및 열매체 주입장치 개략 구성도.

도 7은 본 발명에 따른 히트파이프를 나타내는 사시도.

도 8은 본 발명에 따른 히트파이프에 방열판이 장착된 상태의 평면도.

도 9는 본 발명에 따른 히트파이프를 구비한 방열기의 구성도.

도 10은 본 발명에 따른 히트파이프를 구비한 방열기의 연결 조립 상태도.

도 11은 종래의 히트파이프 제조방법에 의한 히트파이프의 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 파이프 2,3 : 파이프 지지대

4 : 자동 호이스트 5 : 모터

6 : 제1 제어박스 7 : 제2 제어박스

8 : 중앙 제어장치

10 : 롤링장치

20 : 연마 장치

21 : 회전축 22 : 연마판

23 : 조임나사 24 : 유압실린더

25 : 실린더 고정대 26 : 유압펌프

30 : 절단 장치

31 : 회전축 32 : 절단날

33 : 조임나사 34 : 유압실린더

35 : 실린더 고정대 36 : 모터

40 : 용접장치

41 : 가스 탱크 42 : 가스 게이지

43 : 물탱크 44 : 전원선

45 : 용 접토치 46 : 용접 헤드

47 : 실린더 48 : 배전판

49 : 와이어 공급기

50 : 진공 장치

51 : 진공실 52 : 진공 게이지

53 : 진공 펌프 54 : 체크 밸브

55 : 모터 56 : 용접 헤드

57 : 용접 토치

60 : 열매체 주입장치

61 : 파이프 조임판 62 : 주입공

63 : 주입구 64 : 열매체 게이지

65 : 체크 밸브 66 : 실린더

67 : 열매체 탱크 68 : 열매체 주입기

100 : 히트 파이프

110 : 방열판 160 : 관수 파이프

161 : 연결링 162 : 연결관

170 : 지지대

200 : 방열기

300 : 히트 파이프

310 : 파이프 311 : 나사부

320 : 상부덮개 321 : 돌출부

322 : 주입공 323 : 나사부

330 : 하부 덮개

Claims (7)

1. 소재 파이프(1)를 투입하고 정해진 제어정보를 제어장치에 세팅한 후, 시스템이 가동되면 롤링장치(10)에 의해 상기 소재 파이프를 잘록한 형상으로 형성하면서 연마하는 연마 공정;

   상기 연마 공정 후에 절단장치(30)에 의해 상기 소재 파이프의 잘록한 부분을 절단하는 절단 공정;

   용접장치(40)로 상기 절단 공정에 의해 형성된 상기 파이프의 절단면을 용접하여 밀봉하는 용접 공정으로 되며,

   상기 각 공정이 제 1 제어박스(6)의 제어 프로그램으로 제어되는 전처리 단계와,

   상기 전처리 단계를 거쳐서 이송관에 의해 진공실(51)로 이송된 파이프(1)에 드릴에 의해 주입공(62)을 형성하는 주입공 형성 공정;

   상기 히트파이프의 주입공 속으로 열매체 주입기(68)의 열매체 주입구(63)가 들어가 열매체 탱크(67) 내에 증류수, 메탄올 및 에탄올 중 어느 하나로 이루어진 3 ~ 8 중량부의 열매체가 주입되는 열매체 주입 공정;

   열매체 주입이 완료된 후 진공펌프(53)에 의해 진공실(51) 내의 공기를 흡출하여 파이프(1)의 내부 진공상태를 10^-1 ~ 10^-3 토르(torr)로 유지하고 체크밸브(54)가 진공통로를 차단하는 즉시 모터(55)의 작동으로 용접토치(57)가 상기 파이프의 주입공(62)을 용접하여 밀봉하는 진공 및 용접 공정으로 되며,

   상기 각 공정이 제 2 제어박스(7)의 제어 프로그램으로 제어되는 후처리 단계와,

   상기 제 1 제어박스 및 상기 제 2 제어박스는 중앙 제어장치(8)에 의해 통합 제어되는 것을 특징으로 하는 히트파이프 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

Images