KR200282138Y1 - 열전달 파이프 단위조립체 - Google Patents

Abstract

본 고안은 열전달 파이프 단위조립체에 관한 것으로서, 상세하게는 보일러 및 난방용 배관 등을 조립시공시키는 열전달 파이프 단위조립체에 관한 것으로, 2중 파이프의 내부 파이프로서 내측에 1차 열전달 매질이 수용되는 1차 파이프와, 상기 2중파이프의 외부 파이프로서, 양 단부가 상기 1차 파이프의 양단에서 밀폐되고, 몸체에 단부가 상호 연결된 다수개의 분지파이프가 연통되어 형성되며 밀폐공간인 내부가 진공상태이고, 열전달 효율이 높은 작동유가 내삽된 2차 파이프와, 상기 1차 파이프의 양단에 형성되어 2개의 1차 파이프를 상호 연결되도록 결합시키는 결합수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 열전달파이프 단위조립체에 관한 것이다.

본 고안에 의해, 고효율을 내면서도 넓은 장소의 난방에 적합하고 시공성이 우수하며, 공간적응성이 높은 열전달 파이프 단위조립체가 제공되는 이점이 있다.

Description

열전달 파이프 단위조립체{heat-pipe unit}

본 고안은 열전달 파이프 단위조립체에 관한 것으로서, 상세하게는 보일러 및 난방용 배관 등을 조립시공시키는 열전달 파이프 단위조립체에 관한 것으로, 2중 파이프의 내부 파이프로서 내측에 1차 열전달 매질이 수용되는 1차 파이프와, 상기 2중파이프의 외부 파이프로서, 양 단부가 상기 1차 파이프의 양단에서 밀폐되고, 몸체에 단부가 상호 연결된 다수개의 분지파이프가 연통되어 형성되며 밀폐공간인 내부가 진공상태이고, 열전달 효율이 높은 작동유가 내삽된 2차 파이프와, 상기 1차 파이프의 양단에 형성되어 2개의 1차 파이프를 상호 연결되도록 결합시키는 결합수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 열전달파이프 단위조립체에 관한 것이다.

종래의 열전달파이프로는 본 출원인이 선출원한 실용신안등록 20-0228259-0000이 있다.

상기 고안에 의하면 히트파이프는 진공상태의 금속관 내에 비점이 낮고 증발잠열이 큰 작동유가 주입되어 제작된 것으로서, 저압의 조건에서 작동유체가 쉽게 액체에서 증기로 상변화하는 특징을 이용하여 상변화시의 잠열로써 열을 전달하게된다.

이런 초열전도특성은, 진공상태에서는 열의 이동에 따른 열저항이 적어 매우 빠른 속도로 열전달이 발생되고, 모든 물체의 끓는점이 낮아지는 등의 이론에 근거한다.

상기 종래기술방식의 히트파이프에 관한 작동원리를 설명하면 다음과 같다.

상기 히트파이프는 진공상태로 밀폐된 금속관 내부에 소량의 작동유가 봉입되며, 금속관의 일측단부는 가열부가 되고 타측 단부는 방열부가 된다. 가열부에 열이 가해지면 작동유는 증발하여 증기상태로 방열부로 이동된다. 이 과정에서 작동유는 열을 방출하게 되고 방열부에 도달한 증기는 응축되어 원래의 액체가 된다.

상기와 같은 순환이 반복되면서 열이 신속하게 전달되어진다.

한편 상기한 종래기술방식에 의하면 히트파이프(이하 본 고안의 설명에 있어서는 '열전달파이프'라고 함)를 시공 면적에 맞게 별도 제작하여야 하므로 시공시마다 재 설계하여야 하는 문제점이 있다.

또한 장기 사용으로 파이프가 노후화 되었을 경우나 파이프 일부의 천공이 발생된 경우에, 전체적인 교체 수리 작업을 하여야 하는 문제점이 있다.

그리고 평면적인 난방용 열전달 파이프 뿐만 아니라, 입체적 형상을 이루는 열전달 파이프까지 시공자의 의사에 따라 자유롭게 시공할 수 있게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 고안은, 고효율을 내면서도 넓은 장소의 난방에 적합하고 시공성이 우수하며, 시공장소나 구조등에 대한 공간적응성이 높은 열전달 파이프 단위조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1는 상기 열전달 파이프 단위조립체의 개략적인 구성을 보여주는 부분 단면도

도2는 본 고안의 연결수단의 예시도

도3은 본 고안의 1차 파이프를 연결하여 완성시킨 열전달파이프

도4는 본 고안의 또 다른 실시예

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>

100 : 1차 파이프 200 : 2차 파이프

210 : 분지파이프 220 : 220 방열판

300 : 결합수단

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 2중파이프의 내부 파이프로서, 내측에 열전달체가 수용되는 1차 파이프와, 상기 2중파이프의 외부 파이프로서, 양 단부가 상기 1차 파이프의 양단에서 밀폐되고, 몸체에 단부가 상호 연통된 다수개의 분지파이프가 등간격으로 형성된 2차 파이프와, 상기 1차 파이프의 양단에서 결합되며 2개의 1차 파이프를 상호 연결되도록 결합시키는 결합수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 열전달파이프 단위조립체를 기술적 요지로 한다.

그리고 상기 2차 파이프는, 밀폐공간인 내부가 진공 또는 저압상태이며, 열전달효율이 높으며 진공 또는 저압상태에서 비점이 낮고 증발잠열이 큰 프로파논계열의 작동유가 내삽되는 것을 특징으로 하는 열전달 파이프 단위조립체로 되는 것이 바람직 하다.

또한 상기 열전달체는 상기 1차 파이프의 내부를 통하여 유동되는 온수인 것을 특징으로 하는 열전달 파이프 단위조립체로 되는 것이 바람직 하다.

또한 역시 상기 열전달체는 상기 1차 파이프의 내부에 내삽된 전기발열체인 것을 특징으로 하는 열전달파이프 단위조립체로 되는 것이 바람직 하다.

그리고 상기 분지파이프에는 방열면적을 넓혀 방열효과를 증대시키는 방열판이 압입결속되는 것을 특징으로 하는 열전달 파이프 단위조립체로 되는 것이 바람직 하다.

즉, 본 고안의 열전달 파이프 단위조립체는 개개의 단위조립체를 연속적으로 연결 조립시켜서 일련의 배관을 구성시키고 열매체를 공급하여 열을 발산시키는 장치이다.

본 고안에 따른 열전달 파이프 단위조립체를 이용하면 가정용뿐 아니라 화훼단지와 같이 넓은 장소에서의 난방시스템을 간편히 구성할 수 있음과 아울러 일반 난방시스템을 사용하는 것에 비해 효율적인 에너지 관리를 할 수 있는 이점이 있다.

이하로부터는 도면과 함께 본 고안의 일 실시예에 따른 열전달 파이프 단위조립체에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

도1는 상기 열전달 파이프 단위조립체의 개략적인 구성을 보여주는 부분 단면도이고 도2는 본 고안의 연결수단의 예시도이며 도3은 본 고안의 1차 파이프를 연결하여 완성시킨 열전달파이프 이다.

도1에 의하면, 본 고안의 열전달 파이프 단위조립체는 1차 파이프(100), 2차파이프(200) 그리고 결합수단(300)으로 구성된다.

자세하게는 본 고안의 열전달 파이프 단위조립체는 2차 파이프(200)에 1차 파이프(100)가 내삽된 이중관 구조를 이루고 있으며 상기 2차 파이프(200)는 1차 파이프(100)의 양단면에서 밀폐되어 있다.

상기 밀폐방법은 용접등의 방법을 통하여 외부와 공기가 차단되게 유지시키고, 상기 밀폐후 내부는 진공상태로 유지되는 것이 바람직 하다.

본 고안의 실제 제작에 있어서는 상기 2차 파이프의 내부를 완전진공상태로 이루는 것이 힘들므로 가능한 한 저압상태로 유지시키는 것이 바람직 하다.

상기 2차 파이프(200)는 또한, 몸체에 단부가 상호 연통된 다수개의 분지파이프(210)가 형성된다.

즉, 상기 2차 파이프(200)는 파이프 몸체부에서 연통되어 분지되고 분지된 파이프의 단부도 연통되어 결합된 상기 분지파이프(210)에 의하여 공간 또는 발열넓이를 확장시킨다.

또한 상기 2차 파이프(200)의 내부에는, 열전달 효율이 높은 작동유가 내삽되는 데, 상기 작동유는 진공상태의 파이프내에서 비점이 낮고 증발잠열이 큰 프로파논 계열이 적당하다.

상기 1차 파이프(100)는 이중관의 내부 파이프로서, 내측에 1차 열전달 매질이 수용된다.

상기 열전달 매질은 상기 1차 파이프를 결합수단에 의하여 상호 연통되도록 결합시키고 1차 파이프내부에 보일러로부터 전달되는 온수를 유동시키는 것으로 구성되는 것이 보통이나 전기 발열체 또는 탄소발열체로 된 열발생체를 구성시키는 것도 고려할 만 하다.

즉, 1차 파이프의 내측에 니크롬 또는 탄소봉등의 전기발열체를 내삽시켜 직접적인 열발생수단을 열전달 매질로 사용하는 것도 가능하다.

요약하면, 본 고안의 열전달파이프 단위조립체는 열전달매질이 내삽된 1차 파이프(100)와 진공밀폐 상태의 2차 파이프(200)로 구성되는 이중관 구조의 단위체를 기본으로 하고, 상기 단위체를 상호 연결시키는 결합수단에 의하여 상호 조립되어 열전달파이프를 구성시키는 것이다.

[실시예]

이하에서는 본 고안의 기능에 관하여 살펴보기로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 고안의 1차 파이프(100) 내부에는 열을 가진 열전달 매질이 위치된다.

여기서는 실내보일러의 열전달 매질로 널리 공지된 온수를 예로 들어 설명하기로 한다.

상기 1차 파이프(100)에 유동되는 온수가 공급되면 상기 온수는 2차 파이프(200) 내부에 마련된 작동유를 기화시키고, 상기 기화된 작동유는 분지파이프(210)를 통하여 빠르게 확산되며, 상기 분지파이프(210)에서는 외부와의 온도차에 의하여 열이 발산된다.

즉, 상기 2차 파이프(200)의 내부는 진공상태로써 상기 작동유가 소량 포함되어 있고, 상기와 같은 진공상태에서 1차 파이프(100)를 통하여 열을 전달받으면 작동유은 증발되어 분지파이프(210) 전체로 확산되고, 분지파이프(210)에 도달한 기체상태의 작동유는 외부로 열을 발산시킨 후 다시 액화되어 열전달 준비를 하게 된다.

상기 2차 파이프(200)의 내부가 진공상태를 유지하는 것은 대기중과 진공중의 물질의 끓는 점이 다르고, 진공중에 물질의 끓는 점이 낮아지는 특성을 이용하기 위함이다. (대기중에 물은 100도씨에서 끓고, 진공중에서는 60도씨에서 끓는다.)

그리고 상기 2차 파이프(200)에 상기 작동유를 소량 내입시키므로써, 상기 작동유가 상승비점 도달에 따른 체적상승으로 인한, 2차 파이프(200)의 내압스트레스를 축소시킬 수 있다.

상기 작동유의 기화와 액화를 통한 빠른 열전달 특성은 본 출원인이 선출원한 실용신안등록 (20-0228259-0000)에 더 자세히 기재되어 있다.

본 고안은 상기한 바와 같이 넓은 공간에 설치되는 열전달파이프를 간편하게 시공할 수 있도록 하는 단위체이다.

도3은 본 고안의 1차 파이프(100)를 연결하여 완성시킨 열전달파이프이다.

도3에 도시된 바와 같이 본 고안에 의한 열전달파이프는 1차 파이프(100)를 통하여 열전달이 발생되는데, 열전달의 1차 경로가 전체 발열부위에 비교하여 매우짧은 것을 주목할 만 하다.

2차 파이프(200) 내부에서 1차 파이프(100)와 2차 파이프(200) 사이에서 발생되는 열전달의 2차 경로는 상설한 바와 같이 열전달 효율이 매우 높다.

따라서 전체적으로 열의 전달이 빠르고 효율적으로 달성되는 열전달파이프가 구성된다.

또한 단위조립체를 조립시켜 전체를 형성시킴으로써, 공간 적응성이 높고 별도의 시공 설계가 요구되지 않는다.

즉 본 고안의 조립으로써 평면적 열전달 파이프 뿐만 아니라, 입체적 형상을 이루는 열전달 파이프까지 시공자의 의사에 따라 자유롭게 시공할 수 있게 된다.

[응용예]

상기와 같이 구성완료된 열전달파이프는 대공간 난방 예를들어 화훼단지의 비닐하우스 내부 같은 곳의 난방에 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 일반 가정용 보일러에 직접연결하여 가정용 난방장치로 활용된다.

본 고안의 응용으로는 상기 1차 파이프를 전기적으로 상호 연결하고 1차 파이프내에 직접적으로 발열되는 전기적 발열체를 내장시키는 것도 고려할 만 하다.

상기 전기적 발열체를 내장시킬 경우 온수보다 열전달의 제어를 보다 손쉽게 실시할 수 있다.

또한 도4에 도시된 바와 같이 분지파이프 외측에 방열판을 압입결속시켜 방열효율을 높이는 것도 고려할 만 하다.

도4와 같은 구성은 입상형 열전달 파이프로 구성되는 경우 유용하다.

상기와 같은 구성에 의한 본 고안은, 열효율이 우수하면서도 시공이 간편한 열전달파이프 단위조립체를 제공할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 시공면적에 대한 적응성이 있어 시공면적에 따른 별도 설계 필요성이 발생되지 않는 이점이 있다.

그리고 평면적 열전달 파이프 뿐만 아니라, 입체적 형상을 이루는 열전달 파이프까지 시공자의 의사에 따라 자유롭게 시공할 수 있는 열전달파이프 단위 조립체가 제공되는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 2중파이프의 내부 파이프로서, 내측에 열전달체가 수용되는 1차 파이프와;

   상기 2중파이프의 외부 파이프로서, 양 단부가 상기 1차 파이프의 양단에서 밀폐되고, 몸체에 단부가 상호 연통된 다수개의 분지파이프가 등간격으로 형성된 2차 파이프와;

   상기 1차 파이프의 양단에서 결합되며 2개의 1차 파이프를 상호 연결되도록 결합시키는 결합수단으로; 구성되는 것을 특징으로 하는 열전달파이프 단위조립체.
2. 제 1항에 있어서 상기 2차 파이프는,

   밀폐공간인 내부가 진공상태이며, 진공상태에서 비점이 낮고 증발잠열이 큰 프로파논 계열의 작동유가 내삽되는 것을 특징으로 하는 열전달 파이프 단위조립체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서 상기 열전달체는

   상기 1차 파이프의 내부를 통하여 유동되는 온수인 것을 특징으로 하는 열전달 파이프 단위조립체.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서 상기 열전달체는

   상기 1차 파이프의 내부에 내삽된 전기발열체인 것을 특징으로 하는 열전달파이프 단위조립체.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서 상기 분지파이프에는

   방열면적을 넓혀 방열효과를 증대시키는 방열판이 압입결속되는 것을 특징으로 하는 열전달 파이프 단위조립체.