KR200302876Y1 - 이중관형 히트 파이프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 건축물, 농, 수산물 건조용, 농사용 온실(비닐하우스) 등에 난방을 위해 설치되는 히트 파이프에 관한 것으로, 파이프몸체 내부에 작동유체를 봉입한 후 진공상태를 유지시켜 된 통상의 히트 파이프에 있어서,

상기 파이프몸체(2) 내부로 관통되게 설치되는 일정 길이의 열원파이프(3)와; 상기 열원파이프(3)가 관통되어지며 상기 파이프몸체(2) 양단부에 씌워져 봉인되는 밀봉캡(4)을 포함하여 이루어짐으로써 결합구조를 개선하여 제조가 용이하고 시공이 간편하며, 특히 내부에 열원파이프가 직접 삽입됨으로써 작동유체의 열전달효율이 극대화되어 열원의 소모량을 감소시켜 에너지 소비율을 절감시킬 수 있다.

Description

이중관형 히트 파이프 { duplication heating pipe }

본 고안은 건축물, 농, 수산물 건조용, 농사용 온실(비닐하우스) 등에 난방을 위해 설치되는 히트 파이프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 히트 파이프의 구조를 개선하여 제작과 설치가 용이하게 하고, 열교환 효율을 향상시킴으로써 에너지를 절감시킬 수 있도록 한 히트 파이프에 관한 것이다.

일반적으로 히트 파이프는 도 4a에 도시된 바와 같이, 진공상태의 파이프몸체(2") 내부에 주입구(42")를 통해 일정량의 작동유체(열전달매체)를 주입하고 봉인하여 제조되는 구조를 갖는 것으로, 도 4b에 도시된 바와 같이 파이프몸체(2")의 한쪽 끝에 열원파이프(3")가 설치되어 이로부터 열이 가해지면 작동유체는 증발하여 다른쪽 끝으로 이동하면서 열에너지를 전달하여 방열하고, 열교환에 의해 다시 액체로 응축된 작동유체는 파이프몸체의 내부 원래 위치로 복귀한다.

상기에서 작동유체로는 물, 에탄올, 아세톤, 암모니아, 프로페탄올, R121B, R122B 등이 사용되고, 파이프몸체의 재료로는 구리, 알루미늄, 스테인레스강 등이 사용된다.

상기와 같이 이루어지는 히트 파이프는 외부동력을 사용하지 않고도 등온상태에서 높은 열전달특성을 나타내므로, 건축물의 난방, 반도체 냉각, 폐열 회수, 농작물 하우스난방 등의 다양한 용도의 열교환기로 널리 이용된다.

그런데 이와 같은 종래 히트 파이프는 몸체의 두께가 얇아 고온에 의한 용접으로 양단의 캡을 봉인하기는 과정이 매우 까다롭고, 특히 작동유체를 주입한 후주입구를 용접하는 과정에서 용접열에 의해 작동유체의 성질이 변형되는 문제점이 발생되었다.

또한 종래의 히트 파이프는 바닥에 시공할 때는 후단으로 갈수록 약간 상향경사지게 설치함으로써 열원과 접한 전단에서 증발된 작동유체가 후단으로 이동하면서 열전도가 이루어지게 함이 가장 바람직한 설치방법이나 실제 현장에서 설치할 경우 일일이 경사도를 주기가 번거로워 대개 수평으로 시공을 하는 관계로 열전도가 제대로 이루어지지 않아 난방 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

그리고 종래 히트 파이프는 파이프몸체의 일단에 열원 즉, 온수파이프가 접하도록 설치되므로 내부의 작동유체가 증발 및 열전도가 발생하는데 비교적 시간이 오래걸리고, 열원의 소모량이 많이 발생되므로 에너지 소비율이 증대되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 파이프몸체의 양단 캡의 결합구조를 개선하여 제조가 용이하게 하며, 내부에 열원파이프를 직접 설치함으로써 작동유체의 열전달효율을 극대화시키고, 또한 열원의 소모량을 감소시켜 에너지 소비율을 절감시킬 수 있도록 한 히트 파이프를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안의 또다른 목적은 상기 히트 파이프 시공시 빠르고 쉽게 설치할 수 있도록 등간격으로 다수의 돌출봉과 결합홈을 갖는 바닥판을 구비하는 데 있다.

도 1은 본 고안에 따른 이중관형 히트 파이프의 구조를 보여주는 분해사시도

도 2는 본 고안에 따른 이중관형 히트 파이프의 결합단면도

도 3a 및 도 3b는 본 고안에 따른 이중관형 히트 파이프의 설치상태를 보여주는 사시도

도 4a는 종래 히트 파이프의 구조를 보여주는 단면도

도 4b는 종래 히트 파이프의 설치상태에 대한 사시도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 파이프몸체 3 : 열원파이프

4 : 밀봉캡 5 : 패킹

42 : 주입공 44 ; 금속구

45 : 마개부 46 : 통공

47 : 외측벽 48 : 끼움홈

50 : 가열기 70 : 바닥재

82 : 돌출봉 84 ; 결합홈

이하 본 고안의 바른 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 이중관형 히트 파이프의 구조를 보여주는 분해사시도이고, 도 2는 본 고안에 따른 이중관형 히트 파이프의 결합단면도이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 이중관형 히트 파이프(A)는

파이프몸체 내부에 작동유체를 봉입한 후 진공상태를 유지시킨 통상의 히트 파이프에 있어서,

상기 파이프몸체(2) 내부로 관통되게 설치되는 일정 길이의 열원파이프(3)와; 상기 열원파이프(3)가 관통되어지며 상기 파이프몸체(2) 양단부에 씌워져 봉인되는 밀봉캡(4)을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 파이프몸체(2)는 열전도도가 높은 구리, 스테인리스강, 알루미늄, 세라믹스, 텅스텐이 주재료로 사용되며, 통상의 원통형뿐만 아니라 사각형상이나 기타 필요한 형상으로 변형시켜 제작된다.

상기 밀봉캡(4)은 내측에 상기 파이프몸체(2)의 내주연에 끼워지는 마개부(45)가 형성되고, 그 외주연과 외측벽(47) 사이에 파이프몸체(2)가 끼워지는 끼움홈(48)이 형성되며, 상기 마개부(45)의 하부측에 상기 열원파이프(3)가 끼워지는 통공(46)이 형성되고, 상부측에는 미세한 주입공(42)이 형성된 것으로, 가볍고 열전달성이 우수한 알루미늄 합금이나 부식에 강한 스텐레스(sus)와 같은 금속재질로 제작된 것이며, 상기 파이프몸체(2)의 양단부 외측에 씌워진 후 외측벽을 압착시켜 봉인되는 것이다.

이때 상기 밀봉캡(4)의 내주연에 나사부를 형성시키고, 이와 대응되는 상기 파이프몸체(2)의 외주연에 나사부를 형성시킴으로써 나사결합에 의해 밀봉캡(4)을 봉인시킬 수도 있다.

또한 상기 주입공(42)은 도 2에서 보이듯이, 입구측이 넓은 깔때기 형상으로 형성된 것으로, 입구측에 금속구(44)를 삽입시킨 후 이를 펀칭시켜 밀봉되도록 하였다.

그리고 상기 통공(46)에는 내측에 열원파이프(3)가 끼워진 합성수지재의 패킹(5)을 삽입함으로써 작동유체의 누설을 방지하였다.

한편 상기 본 고안의 이중관형 히트 파이프(A)를 보다 간편하고 신속하게 설치하기 위해 파이프몸체(2)가 삽입되는 결합홈(84)과 이를 고정시키는 돌출봉(82)이 등간격으로 다수 형성되어 된 바닥판(8)이 제공된다.

상기 바닥판(8)은 상면에 다수의 돌출봉(82)이 등간격으로 형성되고, 돌출봉과 돌출봉 사이에는 상기 파이프몸체(2)가 삽입되어지는 결합홈(84)이 형성된 것으로, 상기 히트 파이프(A)를 보다 손쉽게 설치할 수 있고, 또한 상기 결합홈(84)이 통로역할을 하므로 가열된 공기가 연통되도록 하며 하부방향으로의 열손실을 방지하여 난방효율을 극대화시킬 수 있다.

이와 같이 구성된 본 고안의 설치과정을 도 3a에서 보이듯이, 바닥난방용으로 설치할 때를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

대구경의 파이프몸체(2) 내에 소구경의 열원파이프(3)를 관통되게 삽입한 후파이프몸체(2)의 양단부에 밀봉캡(4)을 씌우고 압착시켜 봉인시킨다.

이때 상기 밀봉캡(4)의 통공(46)에는 외주연에 패킹(5)이 구비된 열원파이프(3)가 관통 결합되도록 하여 기밀상태가 유지되게 한다.

이후 상기 밀봉캡(4)의 주입공(42)을 통해 작동유체를 주입시키되 파이프몸체(2) 내용적의 15 ~ 40 % 정도가 되면 주입을 중지한다.

이후 상기 주입공(42)을 통해 파이프몸체(2) 내부의 공기를 빼내어 진공상태로 만든 후 상기 주입공(42)에 금속구(44)를 넣고 이를 펀칭시켜 밀봉한다.

상기 열원파이프(3)는 보일러와 같은 별도의 가열기(50)에 연결된 것으로, 가열매체로는 대개 온수와 같은 액체가 적당하나 이에 한정되지 않고 열선코일이 사용될 수도 있다.

이와 같이 조립이 완료된 상기 히트 파이프(A)를 바닥판(8)의 결합홈(84)에 안착시키고, 상기 바닥판(8)의 상면에 통상의 바닥재(70)를 설치함으로써 히트 파이프 시공이 완료된다.

한편 도 3b는 본 고안의 다른 실시상태를 도시한 것으로, 작물재배 및 건조용도로 사용되는 온실(200)에 설치될 수도 있다.

이때는 도면에서 보이듯이, 일측의 히트 파이프(A)에 삽입된 열원파이프(3)의 일단과 타측의 히트 파이프(3)에 삽입된 열원파이프(3)의 타단을 유니온(UNION)과 같은 통상의 배관연결부재(10)로 연결시킴으로써 연속되게 한 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 따른 이중관형 히트 파이프는 파이프몸체의 양단 캡의 결합구조를 개선하여 제조가 용이하고 시공이 간편하며, 특히 내부에 열원파이프가 직접 삽입됨으로써 작동유체의 열전달효율이 극대화되어 열원의 소모량을 감소시켜 에너지 소비율을 절감시킬 수 있도록 하는 유용한 효과가 제공된다.

Claims (3)

1. 파이프몸체 내부에 작동유체를 봉입한 후 진공상태를 유지시켜 된 통상의 히트 파이프에 있어서,

   상기 파이프몸체(2) 내부로 관통되게 설치되는 일정 길이의 열원파이프(3)와; 상기 열원파이프(3)가 관통되어지며 상기 파이프몸체(2) 양단부에 씌워져 봉인되는 밀봉캡(4)을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 이중관형 히트 파이프.
2. 제1항에 있어서, 상기 밀봉캡(4)은 내측에 상기 파이프몸체(2)의 내주연에 끼워지는 마개부(45)가 형성되고, 그 외주연과 외측벽(47) 사이에 파이프몸체(2)가 끼워지는 끼움홈(48)이 형성되며, 상기 마개부(45)의 하부측에 열원파이프(3)가 끼워지는 통공(46)이 형성되고, 상부측에는 미세한 주입공(42)이 형성된 것을 특징으로 하는 이중관형 히트 파이프.
3. 제2항에 있어서, 상기 주입공(42)에는 금속구(44)가 삽입된 후 펀칭에 의해 밀봉된 것을 특징으로 하는 이중관형 히트 파이프.