KR101647657B1 - 히터를 구비하는 히트파이프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 몸체(111) 상부에 히트파이프 안착홈(112)을 형성하고 상기 히트파이프 안착홈(112)의 양측 끝단에 걸림턱(113)을 구비하는 열전도체(110)와, 상기 열전도체(110)의 일측에 내장되는 히터(130)와, 상기 열전도체(110)의 히트파이프 안착홈(112)에 끝단부가 얹혀지는 히트파이프(100)와, 상기 히트파이프(100)의 끝단부를 감싸기 위한 홀딩밴드(121)와 열전도체(110)의 걸림턱(113)에 걸리기 위한 걸이구(122)를 구비하는 히트파이프 홀딩구(120)로 구성되는 히터를 구비하는 히트파이프를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 효과로는 히터를 구비하는 열전도체와 히트파이프 홀딩구에 의해 히트파이프를 서로 끌어안듯이 결합되도록 하므로써 간편하면서도 빠른 결합을 가능하게 하고, 이로 인해 히터를 구비하는 히트파이프의 제작이 편리하게 되고 또 고장 및 설치시 조립분해가 신속한 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

히터를 구비하는 히트파이프{Heat-pipe with heater}

본 발명은 히터를 구비하는 히트파이프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 히터와 히트파이프의 결합을 매우 단순화하면서도 간편하게 할 수 있도록 하여 제작의 편리성과 조립의 신속성을 기할 수 있는 히터를 구비하는 히트파이프에 관한 것이다.

일반적으로, 히트파이프라 함은 원통 또는 다각형의 밀폐된 파이프 내부에 기화성이 강한 작동유체를 내장하고 상기 기화점이 낮은 작동유체가 열을 받는 순간 기화하도록 하여 매우 빠른 속도로 열을 받은 파이프의 일단으로 부터 끝단까지 가 신속하게 가열되도록 하는 장치로, 잠열(latent heat)을 이용하여 열을 이동시킴으로써 단일상(phase)의 작동유체를 이용하는 통상적인 열전달 기기에 비해 매우 큰 열전달 성능을 발휘한다. 히트파이프의 기본적인 구조는 밀폐용기, 작동유체와 파이프 내부의 모세관(wick)으로 이루어지며, 외벽의 재료 및 작동유체의 종류, 모세관 구조물의 종류, 액체의 귀환(return)방법, 내부의 기하학적 형태, 작동온도 등에 따라 다양하게 분류된다.

이때 중력에 의하여 작동유체가 귀환하는 히트파이프는 써모싸이폰타입(Thermosyphon-Type)이라 하고, 작동유체는 주로 암모니아(Ammonia), 프레온11(Freon11), 매탄올(Methanol) 등이 사용된다.

종래에는 도 1에 도시한 바와 같이 히트파이프를 가열하기 위한 장치로 일단부가 히터수납부(2)를 형성하며 밀폐되어 있고 타단부는 개방되어 있는 외부 주관(1)과, 상기 외부 주관의 외부에 일렬로 다수 개 설치되는 방열핀(8)과, 상기 외부 주관의 개방부에 설치되어 관 내부에 충입된 작동유체를 밀봉하는 마개부(4)와, 상기 외부 주관의 히터수납부(2)에 설치되어 열에너지를 방출하는 세라믹 히터(5)와, 상기 외부 주관의 내벽을 따라 설치하되 상기 히터수납부(2)와 일정간격을 두고 설치되는 스트린 메쉬(3) 및 상기 외부 주관의 히터수납부(2) 일측면에 설치되는 외부마개(7)로 구성된 히터를 내장한 히트 파이프가 개발되어 사용하기도 하였으나, 이는 히트파이프를 구성하는 파이프 내부에 히터를 내장하는 구성이어서 열효율에서는 매우 좋은 방식이나 발열히터에 과부하가 걸리는 단점과 표준화된 형태로 제작된 히트파이프를 사용할 수 없어 기존 히트파이프의 구조를 변경하여야만 하는 것으로 결국 제작이 곤란하고, 표준화된 제품을 사용하지 못함으로 인해 제작비용이 상승하는 단점을 갖는다,

또한 전열히터를 제어하기 위해서는 히터에 바이메탈등 제어장치를 부착하나, 표면이 둥근 파이프형 히터일 경우 바이메탈을 부착하는 것이 매우 어려운 기술이고, 상기한 종래의 기술과 같이 히트파이프 내부에 히터를 삽입하는 구조인 경우에는 바이메탈의 부착은 실질적으로 불가능하다.

이처럼 제어장치가 없는 히트파이프의 경우 히터에 과부하가 걸리거나 히트파이프가 과열될 경우 히트파이프 자체가 폭발할 가능성이 상존하는 단점을 갖는다.

이를 해결하기 위한 기술로 도 2에 도시한 바와 같이 정온히터를 가열수단으로 하는 히트파이프 가열장치가 공개특허 10-2006-0099774호로 안출되기도 하였다.

그러나 이는 히트파이프와 히터를 연결함에 있어 요홈이 형성된 열전도체(30)에 히트파이프(10)을 삽입하는 구조여서 요홈의 직경과 히트파이프의 직경이 헐겁게 되면 쉬 빠지게 되고, 또 너무 꼭 끼게 되면 결합과 분리가 곤란한 단점을 갖는 것이다. 또한 이처럼 요홈의 직경을 히트파이프의 직경에 맞춰 정확하게 가공하기란 쉬운 일이 아니고, 다양한 히트파이프의 종류 및 직경에 맞춰 모든 열전도체를 제작한다는 것은 매우 비효율적인 일이 아닐 수 없다.

[선행기술문헌]

1. 국내실용신안등록 : 제20-0354624호

본 발명은 종래처럼 열전도체에 요홈을 형성하고, 그 요홈에 히트파이프를 삽입하여 결합하는 비합리적 방식이 아닌, 히트파이프의 일측면, 즉 외주면의 절반에만 밀착되도록 하는 히트파이프 안착홈과 상기 히트파이프 안착홈 양측에 걸림턱을 구비하는 열전도체를 형성하고 상기 열전도체의 일측에 히터를 내장하도록 하되 상기 열전도체에는 히트파이프 홀딩구가 히트파이프를 서로 감싸듯이 결합되도록 하여 간편하면서도 신속하게 히터와 히트파이프를 결합할 수 있도록 함에 본 발명의 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 성취하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 해결수단을 살펴보면, 몸체 상부에 히트파이프 안착홈을 형성하고 상기 히트파이프 안착홈의 양측 끝단에 걸림턱을 구비하는 열전도체와, 상기 열전도체의 일측에 내장되는 히터와, 상기 열전도체의 히트파이프 안착홈에 끝단부가 얹혀지는 히트파이프와, 상기 히트파이프의 끝단부를 감싸기 위한 홀딩밴드와 열전도체의 걸림턱에 걸리기 위한 걸이구를 구비하는 히트파이프 홀딩구로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 열전도체의 일측에는 히터내장공간(114)을 형성하여 상기 히터내장공간에 히터가 내장되도록 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 열전도체의 히트파이프 안착홈과 히트파이프 홀딩구의 홀딩밴드의 단면형상은 반원(半圓)형상으로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 히트파이프 홀딩구의 걸이구는 열전도체의 걸림턱에 대응하는 걸림홈을 구비하고, 걸림턱을 타고 넘기 쉽게 하기 위한 호(弧)형상의 가이드날개를 구비하도록 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 히트파이프 홀딩구의 걸이구에는 열전도체의 걸림턱에 형성된 이탈방지홈에 걸리기 위한 이탈방지돌기가 형성됨을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 히터를 구비하는 히트파이프의 효과로는 히터를 구비하는 열전도체와 히트파이프 홀딩구에 의해 히트파이프를 서로 끌어안듯이 결합되도록 하므로써 간편하면서도 빠른 결합을 가능하게 하고, 이로 인해 히터를 구비하는 히트파이프의 제작이 편리하게 되고 또 고장 및 설치시 조립분해가 신속한 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1 내지 도 2는 종래 히터를 구비하는 히트파이프의 개략적인 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 히터를 구비하는 히트파이프의 분해사시도.
도 4는 도 3의 결합된 상태의 단면도.
도 5는 히터와 히트파이프의 결합상태를 상세히 도시한 확대단면도.
도 6은 본 발명의 사용상태 참고도.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 또 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다. 다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

사시도를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 및/또는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 예를 들면, 편평하다고 도시되거나 설명된 영역은 일반적으로 거칠거나/거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다. 또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것이 아니다.

이하, 본 발명에 따른 히터를 구비하는 히트파이프에 대한 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면들을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 히터를 구비하는 히트파이프의 분해사시도이고, 도 4는 도 3의 결합된 상태의 단면도이며, 도 5는 히터와 히트파이프의 결합상태를 상세히 도시한 확대단면도이고, 도 6은 본 발명의 사용상태 참고도이다.

우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 히터를 구비하는 히트파이프는, 몸체(111) 상부에 히트파이프 안착홈(112)을 형성하고 상기 히트파이프 안착홈(112)의 양측 끝단에 걸림턱(113)을 구비하는 열전도체(110)와, 상기 열전도체(110)의 일측에 내장되는 히터(130)와, 상기 열전도체(110)의 히트파이프 안착홈(112)에 끝단부가 얹혀지는 히트파이프(100)와, 상기 히트파이프(100)의 끝단부를 감싸기 위한 홀딩밴드(121)와 열전도체(110)의 걸림턱(113)에 걸리기 위한 걸이구(122)를 구비하는 히트파이프 홀딩구(120)로 이루어진다.

상기 열전도체(110)의 일측에는 히터내장공간(114)을 형성하여 상기 히터내장공간(114)에 히터(130)가 내장되도록 하되, 상기 히터(130)의 이탈을 방지하기 위해 히터(130) 양쪽에 마감캡(115)를 씌울 수도 있다. 물론 히터(130)의 이탈을 방지하기 위해 본드 등과 같은 접착제를 사용할 수도 있으나, 대부분의 본드는 장기간 열에 노출될 경우 접착력이 떨어지기 때문에 마감캡(115)을 이용해 고정하는 것이 바람직하다. 물론 상기 마감캡(115) 대신에 나사 등을 사용하여 고정할 수도 있음은 당연하다.

또한 본 발명에서 사용되는 열전도체(110)는 열이 쉽게 전달되고 가공이 쉬운 금속을 사용함이 바람직하다. 따라서 알루미늄과 그와 유사한 특성을 갖는 금속 등이 적합하며, 히터(130)의 내장을 위해서 열전도체(110)에 히터내장공간(114)를 형성하여 상기 히터내장공간(114)에 히터(130)를 삽입하여 고정함이 바람직하다.

이는 히터(130)와 열전도체(110) 간의 밀착력을 높여 열효율이 좋아지며, 동시에 히터(130)가 보다 안정적으로 열전도체(110)에 안착될 수 있기 때문이다.

또한 본 발명은 상기 열전도체(110)의 히트파이프 안착홈(112)과 히트파이프 홀딩구(120)의 홀딩밴드(121)의 단면형상을 반원(半圓)형상을 갖도록 함이 바람직하다. 이는 현재 제작되고 있는 대개의 히트파이프가 원형상이기 때문이다. 물론 본 발명은 상기 열전도체(110)의 히트파이프 안착홈(112)과 히트파이프 홀딩구(120)의 홀딩밴드(121)의 단면형상을 반원형상으로만 한정하지 않으며, 사용하고자 하는 히트파이프의 단면 형상에 따라 열전도체(110)의 히트파이프 안착홈(112)과 히트파이프 홀딩구(120)의 홀딩밴드(121)의 단면형상은 달라질 수 있음은 당연하다.

이때 상기 열전도체(110)의 히트파이프 안착홈(112)은 직접 히트파이프(100)와 밀착되는 부분이고 열이 전달되는 부분이므로 상기 열전도체(110)의 히트파이프 안착홈(112)과 히트파이프(10) 사이에는 서로 간의 공극을 메워 열전달 효율을 높이기 위하여 열전달물질(미도시)로 충진시켜 줌이 바람직하다.

이때 사용되는 열전달물질로는 열그리스나 파라핀 등이 바람직하나, 다른 ㄷ다양한 열전달물질도 사용할 수도 있음은 당연하다.

이때 열전도체(110)의 외부로 열을 방출되는 것을 방지하기 위해서 상기 열전도체(110)의 외측을 단열재(미도시)로 감쌀 수도 있음은 당연하고, 이때 사용되는 단열재로는 세라믹 울 등이 바람직하다.

상기 히트파이프 홀딩구(120)의 걸이구(122)는 열전도체(110)의 걸림턱(113)에 대응하는 걸림홈(122a)을 구비하고, 상기 걸림턱(113)을 타고 넘기 쉽게 하기 위한 호(弧)형상의 가이드날개(123)를 구비하는바, 상기 걸림홈(122a)은 걸림턱(113)이 끼워져 결합되기 위한 구성이고, 가이드날개(123)는 상기 걸이구(122)가 걸림턱(113)을 손쉽게 타고 넘도록 유도하는 기능을 한다. 따라서 상기 히트파이프 홀딩구(120)의 걸이구(122)는 탄성을 가져야 하며, 히트파이프를 홀딩할 수 있도록 상당한 강도를 가져야 하므로 알미늄 또는 스텐인레스와 같은 금속재질을 사용함이 바람직하다. 물론 동일한 효과를 갖는 다양한 성분의 재질도 사용할 수 있음은 당연하다.

이때 히트파이프 홀딩구(120)의 걸이구(122)가 열전도체(110)의 걸림턱(113)으로 부터 쉽게 이탈되지 않도록 하기 위해 상기 열전도체(110)의 걸림턱(113)에는 이탈방지홈(113a)이 형성되고, 히트파이프 홀딩구(120)의 걸이구(122)에는 상기 이탈방지홈(113a)에 대응하는 이탈방지돌기(122a)를 형성할 수도 있다.

본 발명에 있어 히터(130)는 정온히터를 사용함이 바람직한데, 이는 바이메탈을 사용하지 않아도 히터 과열 등에 의한 히트파이프의 폭발 위험성 등을 방지할 수 있기 때문이다. 상기 히터(130)는 히터에 전원을 공급하는 리드선(131)과 전원과의 접속을 위한 소켓(132)이 외부로 노출되도록 형성된다.

상술 한 바와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예들에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

100: 히트파이프 110: 열전도체
111: 몸체 112: 히트파이프 안착홈
113: 걸림턱 120: 히트파이프 홀딩구
121: 홀딩밴드(holding band) 122: 걸이구
130: 히터 A: 난방패널

Claims (6)

1. 몸체(111) 상부에 히트파이프 안착홈(112)을 형성하고 상기 히트파이프 안착홈(112)의 양측 끝단에 걸림턱(113)을 구비하는 열전도체(110)와, 상기 열전도체(110)의 일측에 내장되는 히터(130)와, 상기 열전도체(110)의 히트파이프 안착홈(112)에 끝단부가 얹혀지는 히트파이프(100)로 이루어지는 히터를 구비하는 히트파이프에 있어서,
   상기 히트파이프(100)의 끝단부를 감싸기 위한 홀딩밴드(121)와 열전도체(110)의 걸림턱(113)에 걸리기 위한 걸이구(122)를 구비하는 히트파이프 홀딩구(120)로 이루어지되, 상기 열전도체(110)의 일측에는 히터내장공간(114)을 형성하여 상기 히터내장공간(114)에 히터(130)가 내장되도록 하고 히터(130) 양쪽에 마감캡(115)을 씌워 히터(130)의 이탈을 방지하도록 하며,
   상기 열전도체(110)의 히트파이프 안착홈(112)과 히트파이프 홀딩구(120)의 홀딩밴드(121)의 단면형상은 반원형상으로 이루어지고, 상기 히트파이프 홀딩구(120)의 걸이구(122)는 열전도체(110)의 걸림턱(113)에 대응하는 걸림홈(122a)을 구비하며, 상기 걸림턱(113)을 타고 넘기 쉽게 하기 위한 호 형상의 가이드날개(123)가 히트파이프 홀딩구(120)에 구비하도록 구성됨을 특징으로 하는 히터를 구비하는 히트파이프.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 열전도체(110)의 히트파이프 안착홈(112)과 히트파이프(10) 사이에는 서로 간의 공극을 메워 열전달 효율을 높이기 위하여 열전달물질로 충진함을 특징으로 하는 히터를 구비하는 히트파이프.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 열전도체(110)의 걸림턱(113)에는 이탈방지홈(113a)이 형성되고, 히트파이프 홀딩구(120)의 걸이구(122)에는 상기 이탈방지홈(113a)에 대응하는 이탈방지돌기(122a)를 형성되도록 구성됨을 특징으로 하는 히터를 구비하는 히트파이프.
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