KR101662113B1 - 수분이 충진된 방열파이프, 그 제조방법 및 그를 구비한 온열매트 - Google Patents

수분이 충진된 방열파이프, 그 제조방법 및 그를 구비한 온열매트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수분이 충진된 방열파이프, 그 제조방법 및 그를 구비한 온열매트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 열선의 변형 및 손상이 방지되어 내구성과 안전성이 향상되고, 관체의 내부 압력이 진공압력이 되도록 형성하여 열선을 상대적으로 낮은 온도로 가열하더라도 열매체인 수분을 증발시켜서 효과적으로 난방을 수행할 수 있으며, 전기에너지의 소비량을 절감할 수 있는 수분이 충진된 방열파이프, 그 제조방법 및 그를 구비한 온열매트에 관한 것이다.
본 발명에 따른 수분이 충진된 방열파이프는 방열파이프에 있어서, 양단이 밀봉되어 내부에 중공부가 형성된 관체; 상기 관체를 관통하여 설치되는 열선; 상기 관체의 중공부에 충진되는 수분을 포함하되, 상기 열선이 안착, 고정되도록 상기 관체의 내면에 형성되는 열선고정부; 및 상기 열선의 배치방향을 따라 형성되는 열선손상방지부를 더 포함하고, 상기 관체의 중공부는 내부압력이 표준대기압보다 낮은 압력이 되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수분이 충진된 방열파이프를 구비한 온열매트는 온열매트에 있어서, 바닥에 배치되는 바닥지; 상기 바닥지의 상면에 배치되는 내장재; 상기 바닥지의 상부에 배치되는 커버지; 및 상기 바닥지와 상기 커버지 사이에 배치되고 상기한 수분이 충진된 방열파이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수분이 충진된 방열파이프, 그 제조방법 및 그를 구비한 온열매트{HEATING PIPE WITH INCLUDING WATER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, HEATING MAT USING IT}
본 발명은 수분이 충진된 방열파이프, 그 제조방법 및 그를 구비한 온열매트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 열선의 변형 및 손상이 방지되어 내구성과 안전성이 향상되고, 관체의 내부 압력이 진공압력이 되도록 형성하여 열선을 상대적으로 낮은 온도로 가열하더라도 열매체인 수분을 증발시켜서 효과적으로 난방을 수행할 수 있으며, 전기에너지의 소비량을 절감할 수 있는 수분이 충진된 방열파이프, 그 제조방법 및 그를 구비한 온열매트에 관한 것이다.
일반적으로 난방은 바닥에 매설된 온수배관으로 보일러로부터 생성된 온수를 순환시키는 방식으로 시행한다. 보일러는 연료의 종류에 따라 가스보일러, 기름보일러 등이 사용되고 있으나, 이러한 보일러는 고가의 화석 연료를 주로 사용하므로 난방비용이 지나치게 높은 단점이 있다.
이에 따라 보조 난방장치로서 전기장판과 같은 전열기기의 이용이 증가되고 있지만, 전기장판은 발열선의 가열시 열기를 그대로 이용하는 것이므로 화재의 위험성이 높고, 인체에 유해한 전자파가 발생되는 단점이 있다.
이러한 전기장판의 문제점으로 인해 근래에는 전통적인 온수난방과 전기장판의 장점을 두루 갖춘 온수매트 난방장치가 널리 이용되고 있다.
온수매트 난방장치는 온수호스가 내장된 매트와, 이 온수호스에 온수를 생성, 공급하는 소형 온수보일러로 구성된 것으로, 전통적인 온수난방의 장점을 가지고 있지만 온수호스의 내부에 물이 채워져 있으므로 중량이 무거워서 사용, 취급, 보관이 불편한 문제점이 있을 뿐만 아니라 사용시 온수호스가 쉽게 손상되어 뜨거운 용수로 인한 화상이 발생되는 등 안전성이 낮은 한계점이 있었다.
한편, 종래 온수매트 난방장치의 문제점을 개선하기 위한 방안으로 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0320794호에는 수분을 함유한 축열고체가 충진된 방열파이프와 이를 이용한 전기 방열기기가 개시되어 있다.
상기한 등록실용신안 제20-0320794호는 도1a에 도시된 바와 같이 소정 형상의 관체(1) 내부에 축열물질이 충진되고, 그 중심부로 열선(4)이 통과하며, 상기 관체의 양단부를 밀봉캡(3)으로 밀봉하는 방열파이프(1)에 있어서, 상기 방열파이프의 체적에 비례하여 상대적으로 가열되는 축열 물질의 충진되는 양을 적절한 비율로 감소시키고 빠른 가열효과를 발휘하기 위하여 상기 관체의 내부에 축열고체(10)와 축열액체를 혼합하여 충진한 것이다.
그리고, 도1b에 도시된 바와 같이 전기 매트(30)는, 바닥에 단열부재(35)가 설치되고, 소정형상의 관체(32) 양단부를 밀봉캡(33)으로 밀봉한 방열파이프(31)의 내부에 전기가 공급되면 열을 발생시키는 열선을 설치하며, 상기 방열파이프(31)의 상부에 전열판(36)을 설치하고 그 상부에 마감재층(37)이 설치된 것이다.
전술한 등록실용신안 제20-0320794호는 열선에서 발생된 열이 축열고체의 온도를 빠르게 상승시키고, 축열고체의 열이 축열액체에 전달되어 축열액체를 단시간 내에 고온의 증기로 기화시켜 방열파이프 전체를 고르게 가열하게 되어 난방효율을 향상시킬 수 있는 장점은 있지만, 이하와 같은 여러 가지 문제점을 수반하는 한계점이 있다.
첫째, 전술한 등록실용신안 제20-0320794호는 사용, 보관 및 취급시 관체(1)가 꺾이게 되면 열선(4) 또한 꺾이게 되어 변형 및 손상되므로 내구성이 저하되고 화재가 유발되는 문제점이 있다.
둘째, 전술한 등록실용신안 제20-0320794호는 물과 같은 축열액체를 고온의 증기로 기화시키기 위해서는 높은 끓는점까지 열선을 가열하여야 하므로 전기에너지의 낭비가 심하여 에너지효율이 낮은 단점이 있다.
셋째. 전술한 등록실용신안 제20-0320794호는 축열액체로부터 전달된 열기가 관체(1)의 상측 부분인 호 형상의 좁고 안정된 표면으로만 발산되므로 난방효율이 낮고 열기의 전달면적이 작은 단점이 있다.
한국실용신안 등록번호 제20-0320794호 "수분을 함유한 축열고체가 충진된 방열파이프와 이를 이용한 전기 방열기기" 한국특허 등록번호 제10-0513271호 "다공질의 난연성 압축섬유를 이용한 난방파이프"
본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 열선의 변형 및 손상이 방지되어 내구성과 안전성이 향상되고 난방효율과 에너지효율이 향상되도록 한 수분이 충진된 방열파이프, 그 제조방법 및 그를 구비한 온열매트를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 관체의 내부 압력이 진공압력이 되도록 형성하여 열선을 상대적으로 낮은 온도로 가열하더라도 열매체인 수분을 증발시켜서 효과적으로 난방을 수행할 수 있고, 전기에너지의 소비량을 절감할 수 있도록 한 수분이 충진된 방열파이프, 그 제조방법 및 그를 구비한 온열매트를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 수분이 충진된 방열파이프는 방열파이프에 있어서, 양단이 밀봉되어 내부에 중공부가 형성된 관체; 상기 관체를 관통하여 설치되는 열선; 상기 관체의 중공부에 충진되는 수분을 포함하고, 상기 관체의 중공부는 내부압력이 표준대기압보다 낮은 압력이 되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 수분이 충진된 방열파이프는 방열파이프에 있어서, 양단이 밀봉되어 내부에 중공부가 형성된 관체; 상기 관체를 관통하여 설치되는 열선; 상기 관체의 중공부에 충진되는 수분을 포함하되, 상기 열선이 안착, 고정되도록 상기 관체의 내면에 형성되는 열선고정부; 및 상기 열선의 배치방향을 따라 형성되는 열선손상방지부를 더 포함하고, 상기 관체의 중공부는 내부압력이 표준대기압보다 낮은 압력이 되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 관체는 피설치부에 안착, 설치되는 호 형상의 안착부와, 상기 안착부의 상부에 일체로 형성되는 평면 형상의 방열부로 이루어진 종단면구조를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 중공부의 내부 압력은 상기 열선이 95℃ 이하의 온도로 가열되더라도 수분의 증발이 이루어지도록 0.1 내지 0.8bar 범위로 형성될 수 있다.
상기 열선손상방지부는 상기 관체의 내부 저면에 돌출되는 한 쌍의 돌기로 형성되고, 상기 열선고정부는 상기 돌기 사이에 형성되는 홈으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 열선손상방지부는 상기 관체의 내부 저면에 돌출되는 돌출부로 형성되고, 상기 열선고정부는 상기 돌출부의 자유단에 일체로 돌출되는 'u'자형 부재로 형성되며, 상기 열선손상방지부 및 상기 열선고정부의 외표면에는 열선의 열기를 확산시키기 위해 열전도성 금속으로 형성된 방열층이 적층된 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 수분이 충진된 방열파이프를 구비한 온열매트는 온열매트에 있어서, 바닥에 배치되는 바닥지; 상기 바닥지의 상면에 배치되는 내장재; 상기 바닥지의 상부에 배치되는 커버지; 및 상기 바닥지와 상기 커버지 사이에 배치되고 상기한 수분이 충진된 방열파이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 수분이 충진된 방열파이프의 제조방법은 수분이 충진된 방열파이프의 제조방법에 있어서, 관체를 성형하여 준비하는 관체 준비단계; 열선을 제작하여 준비하는 열선 준비단계; 상기 관체의 내부에 수분을 충진하는 수분 충진단계; 상기 관체의 내부에 열선을 삽입하고 양쪽 단부를 밀봉시키는 밀봉단계; 및 상기 관체에 진공 압력을 작용시켜 상기 관체의 중공부 내부압력이 표준대기압보다 낮은 압력이 되도록 형성하는 진공형성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 진공형성단계는 진공 압력이 0.1 내지 0.8bar 범위가 되도록 시행하여 상기 열선이 95℃ 이하의 온도로 가열되더라도 수분의 증발이 이루어지도록 한다.
본 발명에 따른 수분이 충진된 방열파이프 및 그를 구비한 온열매트에 의하면, 관체의 진공 압력이 0.1 내지 0.8bar 범위가 되도록 형성하여 열선을 95℃ 이하의 낮은 온도로 가열하더라도 열매체인 수분을 증발시켜서 효과적으로 난방을 수행할 수 있고, 이로 인해 전기에너지의 소비량 감소로 인한 에너지 절감효과가 있고, 열선을 낮은 온도로 가열하여 난방하므로 화재의 위험성을 줄일 수 있는 동시에 화상과 같은 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 고온 가열에 따른 합성수지재 관체의 변형 및 손상을 방지할 수 있어서 내구성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
그리고, 본 발명에 따른 수분이 충진된 방열파이프 및 그를 구비한 온열매트에 의하면, 호 형상으로 형성된 안착부가 열기를 상부로 모아 전달하고, 방열부가 평면 형상으로 형성되어 방열면적이 넓으므로 난방효율이 향상되고 온도분포가 넓고 균일하여 난방품질이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 수분이 충진된 방열파이프 및 그를 구비한 온열매트에 의하면, 온열매트의 사용, 보관 및 취급시, 또는 외부로부터 충격력이 인가되더라도 열선손상방지부에 의해 열선을 보호할 수 있고 열선의 급격한 꺾임 현상을 방지할 수 있어서 변형 및 손상이 방지되므로 내구성이 향상되고 화재와 같은 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도1a 및 도1b는 종래 방열파이프를 설명하기 위한 도면,
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수분이 충진된 방열파이프를 나타낸 사시도,
도3은 도2의 A-A선 단면도,
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수분이 충진된 방열파이프를 구비한 온열매트의 일 예를 나타낸 도면,
도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수분이 충진된 방열파이프를 나타낸 사시도,
도6은 도5의 B-B선 단면도,
도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수분이 충진된 방열파이프의 변형예를 나타낸 종단면도,
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수분이 충진된 방열파이프의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수분이 충진된 방열파이프를 나타낸 사시도, 도3은 도2의 A-A선 단면도이다.
도2 및 도3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수분이 충진된 방열파이프(1)는 보조 난방장치로 사용되는 온열매트의 가온용 방열파이프로 적용할 수 있는 것으로, 양단이 밀봉되고 내부에 중공부(11a)가 형성된 관체(11), 관체(11)를 관통하여 설치되는 열선(12), 관체(12)의 내부에 충진되는 수분(13)을 포함하여 구성된다.
관체(11)는 내열 특성을 갖는 합성수지재 호스로 형성되는 것으로, 그 양단은 밀봉시에 열용융되어 서로 접합 되거나, 별도의 접합용 합성수지재 캡(미도시)이 끼워진 후 열용융되어 일체로 접합 될 수 있다.
열선(12)은 전원의 공급시에 가열되는 발열선으로서, 시중에 유통중인 다양한 종류의 발열선을 선택하여 구성할 수 있지만 수분(13)이 충진된 관체(11) 내부에 잔류된다는 점을 고려하여 내식성을 갖는 절연피막층이 형성된 발열선을 선택하여 구성한다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 수분이 충진된 방열파이프(1)는 관체(11)의 중공부(11a) 내부압력이 표준대기압보다 낮은 압력이 되도록 형성하는 것이 중요하다. 그 이유는 열매체로 관체(11) 내부에 충진되는 수분(13)이 저온에서 증기화 되도록 함으로써 보다 안전하게 난방작용을 수행할 수 있고, 에너지효율이 향상되도록 하기 위한 것이다.
상기한 이유에 대해 구체적으로 살펴보면, 열매체로 관체(11) 내부에 충진되는 수분(13)은 표준대기압(1 atm)에서 100℃이므로 수분이 관체의 상부 내면으로 증발하여 열기를 발산하기 위해서는 열선을 100℃ 이상으로 가열하여야 한다. 이와 같이 증발점이 100℃일 경우, 열선을 지나치게 고온으로 가열하여야 하므로 이하와 같은 여러 가지 문제점을 수반하게 된다. 첫째, 열선(12)을 고온으로 가열하여야 하므로 전기에너지의 낭비가 심한 단점이 있다. 둘째, 열선(12)의 가열온도가 지나치게 높을 경우 화재의 위험성이 있고 화상과 같은 안전사고를 유발하는 단점이 있다. 셋째, 열선(12)이 고온으로 가열될 경우 합성수지재 관체(11)가 변형 및 손상되어 내구성이 저하되고 이로 인해 수분이 유출되어 방열파이프가 본래의 기능을 수행할 수 없는 단점이 있다.
이러한 단점를 해소하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 수분이 충진된 방열파이프(1)는 관체(11)의 진공 압력이 0.1 내지 0.8bar 범위가 되도록 형성한다. 여기서, 진공압력의 고점을 0.8bar로 설정한 이유는 0.8bar에서 물의 끓는점이 대략 94℃ 인 점을 고려한 것으로 열선의 가열 허용온도 95℃ 이하(국가기술표준원 기준)로 규정하고 있어 이를 만족하기 위한 것이고, 진공압력의 저점을 0.1bar로 설정한 이유는 0.1bar에서 물의 끓는점은 대략 46℃이므로 이보다 끓은 점이 낮을 경우 증발 중 열손실을 고려할 때 난방효과가 낮으므로 적용이 곤란한 한계점이 있기 때문이다.
바람직하게, 관체(11)의 진공 압력은 안전성과 난방의 만족도를 고려하여 0.3bar(0.3bar에서 물의 끓는점 대략 69℃ 정도) 내지 0.6bar(0.6bar에서 물의 끓는점 대략 86℃ 정도) 범위로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 수분(13)은 관체(11)의 중공부 체적에 대하여 물을 2 내지 14% 범위의 체적이 되도록 개량하여 주입하는 것이 바람직하다. 이와 같이 물을 2 내지 14% 범위로 주입하는 이유를 보다 구체적으로 살펴보면, 물을 관체(11)의 중공부(11a) 체적에 대해 2% 미만으로 주입하여 측정한 결과 수분량이 너무 소량이어서 열매체의 기능을 적절하게 수행할 수 없었고, 14% 이상으로 주입한 경우 온도의 상승시간이 증가되고, 온열매트에 설치한 상태에서 온열매트의 전체 중량을 지나치게 증가시키게 되는 단점이 있었다. 이에 따라 본 실시예에서는 에너지 효율의 향상, 난방의 신속성, 온열매트의 중량감소를 모두 만족할 수 있도록 수분 주입량을 5 내지 10% 범위로 하여 구성한다.
첨부도면, 도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수분이 충진된 방열파이프를 구비한 온열매트의 일 예를 나타낸 도면으로서, 이해를 돕기 위해 일부분을 절개하여 도시한 개략적인 사시도이다.
이하 본 발명의 제1 실시예에 따른 수분이 충진된 방열파이프의 작용을 도4를 참조하여 간략하게 설명한다.
먼저, 합성수지재 호스로 형성된 관체(11)의 내부를 관통하도록 열선(12)을 삽입하고 물을 주입하는 방식으로 수분을 충진하고 관체(11)의 양단을 밀봉하게 되면 방열파이프(1)의 제작이 완료되고, 이와 같이 제작된 방열파이프를 이용하여 도4에 도시된 바와 같이 온열매트를 제조하게 된다.
보다 구체적으로 설명하면, 온열매트는 바닥에 배치되는 바닥지(2), 이 바닥지(2)의 상면에 배치되는 내장재(3), 이 바닥지(2)의 상부에 배치되는 커버지(4) 등이 구비된 것으로, 상기한 바닥지(2)와 커버지(4) 사이에 수분이 충진된 방열파이프(1)가 내장되어 결속재(미도시, 방열파이프를 내장재에 고정하는 결속띠, 고정테이프 등의 결속용 부재를 의미함)에 의해 결속되는 형태로 조립된다. 여기서, 내장재(3)는 스폰지, 천연 및 인조솜 시트지 등과 같은 쿠션재가 내장되거나 스티로폼 패드, 에어로겔 패드 등과 같은 단열재가 내장될 수 있다.
그리고, 전술한 바와 같이 조립된 온열매트의 열선(12)의 양극 및 음극 단자에 전원공급장치(5)와 연결된 전원공급케이블(51)이 접속된 상태에서 전원이 공급되면 열선(12)이 가열된다. 열선(12)이 가열되면 관체(11) 내부의 공기 또한 가온 되므로 난방작용을 수행하는 한편 액체 상태로 관체(11)의 바닥 부위에 위치하던 수분이 증발하면서 인체와 접하는 부분인 관체(11)의 상부 내면으로 대류 되므로 보다 효과적으로 난방작용을 수행할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 제2 실시예를 설명하되, 전술한 제1 실시예에 나타난 구성요소와 유사한 구성요소에 대하여는 구체적인 설명을 생략하고 차이점을 갖는 구성요소를 중심으로 설명한다. 그리고, 이하의 제2 실시예에서는 제1 실시예에 나타난 구성요소 중 채용 가능한 구조라면 선택적으로 적용할 수도 있는 것으로 구체적인 설명이나 도면상 도시는 생략한다.
도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수분이 충진된 방열파이프를 나타낸 사시도, 도6은 도5의 B-B선 단면도이다.
도5 및 도6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 수분이 충진된 방열파이프(1')는 양단이 밀봉되어 내부에 중공부(11a)가 형성된 관체(11), 관체(11)를 관통하여 설치되는 열선(12), 관체(11)의 중공부(11a)에 충진되는 수분(13)을 포함하고, 관체(11)의 중공부(11a)는 내부압력이 표준대기압보다 낮은 압력이 되도록 형성되되, 열선(12)의 변형 및 손상이 방지되어 내구성과 안전성이 향상되도록 열선고정부(14)와, 열선손상방지부(15)가 더 구성되어 있다.
상기한 열선고정부(14)는 열선(12)이 안착, 고정되도록 관체(11)의 내면에 형성되는 구성요소이고, 열선손상방지부(15)는 열선(12)의 꺾임을 방지하기 위해 열선의 배치방향을 따라 형성되는 구성요소로서 다양한 형태로 구성될 수 있지만, 본 실시예에 따른 열선손상방지부(15)는 관체(11)의 내부 저면에 돌출되는 한 쌍의 돌기로 형성되고, 열선고정부(14)는 상기한 한 쌍의 돌기 사이에 형성되는 홈으로 형성되어 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 수분이 충진된 방열파이프(1')는 관체(11)를 방열 특성이 향상되도록 구성한 점에 특징이 있다.
도6에 도시된 바와 같이 관체(11)는 종단면상에서 도시되는 형상이 피설치부(온열매트의 내장재 표면과 같이 방열파이프가 설치되는 부분을 의미함)에 안착, 설치되는 호 형상의 안착부(11b)와, 이 안착부(11b)의 상부에 일체로 연장되고 방열면적이 넓어지도록 평면 형상으로 형성된 방열부(11c)로 이루어진다.
상기한 본 발명의 제2 실시예에 따른 수분이 충진된 방열파이프(1') 또한 전술한 제1 실시예에 따른 방열파이프(1)와 마찬가지로 열선(12)의 열기에 의해 관체(11) 내부의 공기가 가온 되어 난방작용을 수행하고, 액체상태로 관체(11)의 바닥 부위에 위치하던 수분이 증발하면서 인체와 접하는 부분인 관체(11)의 방열부(11c) 내면으로 대류 되면서 보다 효과적으로 난방작용을 수행할 수 있다. 이때, 열선(12)은 열선고정부(14)에 움직임 없이 정위치 되어 균일하게 열기를 발산하므로 관체(11)의 온도분포가 보다 균일하여 난방품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 온열매트의 사용, 보관 및 취급시 접혀지거나, 또는 외부로부터 충격력이 인가되어 관체(11)가 접혀지더라도 열선손상방지부(15)에 의해 열선을 보호할 수 있고 열선의 급격한 꺾임 현상을 방지할 수 있어서 변형 및 손상이 방지되므로 내구성이 향상되고 화재와 같은 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
특히, 본 발명의 제2 실시예에 따른 수분이 충진된 방열파이프(1')는 안착부(11b)가 호 형상으로 형성되어 열기가 상부로 모아져 전달되고, 방열부(11c)가 종래와 같이 반원 형상으로 형성되어 있지 않고 평면 형상으로 형성되어 상대적으로 방열면적이 넓으므로 난방효율이 향상되고 온도분포가 넓고 균일하여 난방품질이 우수한 장점이 있다.
도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수분이 충진된 방열파이프의 변형예를 나타낸 종단면도이다.
도7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예의 변형예에 따른 수분이 충진된 방열파이프(1')는 양단이 밀봉되어 내부에 중공부(11a)가 형성된 관체(11), 관체(11)를 관통하여 설치되는 열선(12), 관체(11)의 중공부에 충진되는 수분(13), 열선(12)의 변형 및 손상이 방지되어 내구성과 안전성이 향상되도록 열선고정부(14) 및 열선손상방지부(15)가 구성되되, 열선손상방지부(15)는 관체(11)의 내부 저면에 돌출되는 돌출부(15b)로 형성되어 있고, 열선고정부(14)는 돌출부(15b)의 자유단에 일체로 돌출되는 'u'자형 부재(14b)로 형성되어 있다.
그리고, 상기한 열선손상방지부(15) 및 열선고정부(14)의 외표면에는 열선(12)의 열기를 확산시키기 위해 열전도성 금속으로 형성된 방열층(16)이 적층되어 있다.
방열층(16)은 은박층이 덧씌워지거나, 알루미늄(Al)이나 동(Cu)과 같은 열전도성 금속재가 증착 등의 방식으로 코팅되어 형성될 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 제2 실시예의 변형예에 따른 수분이 충진된 방열파이프는 열선(12)이 'u'자형 부재(14b)로 형성된 열선고정부(14)에 정위치 되어 비교적 높은 온도의 열기를 상방을 향해 직접 발산하고, 방열층(16)을 통해 열기가 전도되어 발산되므로 열기를 낭비 없이 난방용으로 활용할 수 있다. 또한 열선(12)은 열전도성 금속으로 형성된 방열층(16)에 안착되는 것이므로 관체(11)의 열변형을 감소시킬 수 있어서 내구성을 향상시킬 수 있고 화재와 같은 안전사고의 염려를 줄일 수 있는 장점이 있다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수분이 충진된 방열파이프의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수분이 충진된 방열파이프의 제조방법은 관체 준비단계(s1), 열선 준비단계(s2), 수분 충진단계(s3), 밀봉단계(s4), 및 진공형성단계(s5)를 순차적으로 수행하여 전술한 바와 같이 열선(12)이 내장된 관체(11)에 수분이 충진되고, 관체(11)의 중공부(11a) 내부압력이 표준대기압보다 낮은 압력이 되도록 형성한 방열파이프(1)로 제조한다.
관체 준비단계(s1)는 사출 성형방식에 의해 제조된 내열 특성을 갖는 합성수지재로 호스를 온열매트의 크기나 열선의 배치형태에 맞는 길이로 절단하여 준비한다.
열선 준비단계(s2)는 니크롬선의 외부에 절연수지에 의해 절연피막층이 덧씌워진 발열선을 절단하여 준비하되, 외부의 전원공급케이블과의 접속을 위한 여유 길이를 고려하여 관체(11)의 길이보다 긴 길이를 갖도록 형성한다.
수분 충진단계(s3)는 관체(11)의 내부에 수분(13)을 충진하는 단계로서 관체(11)의 양단을 하나로 모아 'u'자 형상으로 배치한 상태에서 개량한 물을 주입하는 방식으로 시행한다. 이때 충진되는 수분(13)은 전술한 바와 같이 에너지 효율의 향상, 난방의 신속성, 온열매트의 중량감소를 고려하여 관체(11)의 중공부(11a) 체적에 대하여 물을 2 내지 14% 범위로 주입하는 것이 바람직하다.
밀봉단계(s4)는 관체(11)의 내부에 열선(12)을 삽입하고 양쪽 단부를 밀봉시키는 단계로서, 합성수지재로 형성된 관체(11)의 양단에 열기를 인가하여 용융시킨 다음 서로 접합하고 경화시키는 방식으로 시행한다. 그리고, 밀봉단계(s4)는 관체(11)의 양단에 별도의 접합용 합성수지재 캡을 삽입한 다음 열기를 인가하여 융융 시킨 다음 접합하는 방식으로도 수행할 수 있다.
진공형성단계(s5)는 관체(11)에 진공 압력을 작용시켜 관체의 중공부 내부압력이 표준대기압보다 낮은 압력이 되도록 하는 단계로서, 진공펌프(미도시)와 같은 진공발생장치에 연결된 진공호스의 주사기 바늘을 밀봉된 관체(11)에 삽입하여 진공압력을 걸어주는 방식으로 시행한다.
이때, 진공 압력은 안전성을 고려하여 열선을 95℃ 이하의 온도로 가열되더라도 수분의 증발이 이루어지도록 0.1 내지 0.8bar 범위가 되도록 시행하는 것이 바람직하다. 이와 같은 범위로 진공 압력이 설정되면 주사기 바늘이 삽입된 부분을 급속 경화재나 접착제 등을 이용하여 밀봉한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 수분이 충진된 방열파이프, 그 제조방법 및 그를 구비한 온열매트를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.
상기한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
1,1':수분이 충진된 방열파이프 11:관체
11a:중공부 12:열선
13:수분 14:열선고정부
15:열선손상방지부 16:방열층
2:바닥지 3:내장재
4:커버지 5:전원공급장치
s1:관체 준비단계 s2:열선 준비단계
s3:수분 충진단계 s4:밀봉단계
s5:진공형성단계

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 방열파이프에 있어서,
    양단이 밀봉되어 내부에 중공부가 형성된 관체; 상기 관체를 관통하여 설치되는 열선; 상기 관체의 중공부에 충진되는 수분, 상기 열선이 안착, 고정되도록 상기 관체의 내면에 형성되는 열선고정부; 및 상기 열선의 배치방향을 따라 형성되는 열선손상방지부를 포함하고,
    상기 관체의 중공부는 내부압력이 표준대기압보다 낮은 압력이 되도록 형성되되 상기 열선이 95℃ 이하의 온도로 가열되더라도 수분의 증발이 이루어지도록 0.1 내지 0.8bar 범위로 형성되고,
    상기 수분은 상기 관체의 중공부 체적에 대하여 물을 2 내지 14% 범위의 체적이 되도록 주입하며,
    상기 열선손상방지부는 상기 관체의 내부 저면에 돌출되는 돌출부로 형성되고, 상기 열선고정부는 상기 돌출부의 자유단에 일체로 돌출되는 'u'자형 부재로 형성되며,
    상기 열선손상방지부 및 상기 열선고정부의 외표면에는 열선의 열기를 확산시키기 위해 열전도성 금속으로 형성된 방열층이 적층된 것을 특징으로 하는 수분이 충진된 방열파이프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 관체는 피설치부에 안착, 설치되는 호 형상의 안착부와, 상기 안착부의 상부에 일체로 형성되는 평면 형상의 방열부로 이루어진 종단면구조를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 수분이 충진된 방열파이프.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 온열매트에 있어서,
    바닥에 배치되는 바닥지;
    상기 바닥지의 상면에 배치되는 내장재;
    상기 바닥지의 상부에 배치되는 커버지; 및
    상기 바닥지와 상기 커버지 사이에 배치되고 제2항 또는 제3항의 수분이 충진된 방열파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 수분이 충진된 방열파이프를 구비한 온열매트.
  7. 삭제
  8. 삭제
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