KR200344927Y1 - 히트파이프 및 그를 채용한 난방유닛 - Google Patents

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KR200344927Y1
KR200344927Y1 KR20-2003-0040888U KR20030040888U KR200344927Y1 KR 200344927 Y1 KR200344927 Y1 KR 200344927Y1 KR 20030040888 U KR20030040888 U KR 20030040888U KR 200344927 Y1 KR200344927 Y1 KR 200344927Y1
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Abstract

본 고안은 히트파이프 및 그를 채용한 난방유닛에 관한 것으로서, 히트파이프는 작동유체가 수용된 파이프 몸체(11)와, 파이프 몸체(11) 내부에 설치되는 것으로서 관형상의 금속망(12)과, 금속망(12)을 감싸는 것으로서 작동유체를 흡수하는 다공성의 화이버(13)를 포함하고, 난방유닛은, 열매체가 흐르는 파이프(21)에 소정의 간격으로 히트파이프가 삽입되어 결합될 수 있도록 결합부(22)가 형성된 열원공급파이프(20)를 포함한다.

Description

히트파이프 및 그를 채용한 난방유닛{heat pipe and heating unit using the same}
본 고안은 히트파이프 및 그를 채용한 난방유닛에 관한 것이다.
도 1은 종래의 히트파이프의 동작원리를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 히트파이프(1)는, 증발부(1a), 단열부(1b), 응축부(1c)로 구성되어 있는 파이프 몸체내에 사용온도에 맞는 적정량의 작동유체를 주입후 밀폐시킴으로써 구현된다. 이러한 히트파이프(1)에 있어서, 증발부(1a) 부분을 가열시키면 작동유체는 증기로 증발되어 압력차에 의해 고속으로 응축부(1c) 까지 이동하여 열을 전달하고, 이때 응축부(1c)가 외부의 저온 상태에 노출되면 증발된 작동유체는 응축잠열을 파이프 몸체 외부로 방출하면서 응축하여 액화된다. 액화된 작동유체는 중력으로 인하여 증발부(1a)로 흐르게 된다. 즉, 증발 -> 이동 -> 발열 -> 응축 -> 환원이라는 CYCLE을 반복하면서 증발부에서의 열을 응축부까지 아주 빠르게 전달시키는 것이다.
그런데, 이러한 구조의 히트파이프에 있어서, 작동유체를 증발시키기 위하여, 파이프 몸체에 약간의 경사를 주어 작동유체가 증발부에 고여질 수 있도록 하여야 한다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 경사를 주지 않아도 되고, 더 나아가 열전달효율이 극대화된 히트파이프 및 그를 채용한난방유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 종래의 히트파이프의 동작원리를 도시한 도면,
도 2는 본 고안에 따른 히트파이프의 단면도,
도 3은 도 2에 채용되는 금속망을 도시한 도면,
도 4는 도 3에 감겨지는 화이버를 도시한 도면,
도 5는 본 고안의 히트파이프가 열원공급파이프에 삽입되는 상태를 도시한 도면,
도 6은 도 5의 VI-VI'를 따라 절취한 단면도,
도 7은 본 고안의 히트파이프가 열원공급원파이프에 수평방향으로 삽입된 상태를 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
10 ... 히트파이프
10a, 10b, 10c ... 증발부, 단열부, 응축부
11 ... 파이프 몸체
12 ... 금속망
13 ... 화이버
20 ... 열원공급파이프
21 ... 파이프
22 ... 결합부
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 히트파이프는,
증발부와, 단열부와, 응축부로 나누어지며 작동유체가 수용된 파이프 몸체(11); 상기 파이프 몸체(11) 내부에 설치되는 것으로서 관형상의 금속망(12); 및 상기 금속망(12)을 감싸는 것으로서 작동유체를 흡수하는 다공성의 화이버(13);를 포함하며,
상기 작동유체가 열원으로부터 열을 흡수하여 기체상태로 증발하게 됨으로써 열이 증발부에서 응축부의 방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 히트파이프 난방유닛은,
작동유체가 수용된 파이프 몸체(11)와, 상기 파이프 몸체(11) 내부에 설치되는 것으로서 관형상의 금속망(12)과, 상기 금속망(12)을 감싸는 것으로서 작동유체를 흡수하는 다공성의 화이버(13)를 포함하는 히트파이프(10); 및 열매체가 흐르는 파이프(21)에 소정의 간격으로 상기 히트파이프가 삽입되어 결합될 수 있도록 결합부(22)가 형성된 열원공급파이프(20);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 고안에 따른 개선된 구조의 히트파이프 및 그를 채용한 난방유닛을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 고안에 따른 히트파이프의 단면도이고, 도 3은 도 2에 채용되는 금속망을 도시한 도면이며, 도 4는 도 3에 감겨지는 화이버를 도시한 도면이다.또, 도 5는 본 고안의 히트파이프가 열원공급원파이프에 삽입되는 상태를 도시한 도면이고, 도 6은 도 5의 VI-VI'를 따른 단면도이며, 도 7은 본 고안의 히트파이프가 열원공급원파이프에 수평방향으로 삽입된 상태를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 히트파이프(10)는, 증발부(Evaporator ; 10a)와, 단열부(Adiabatic Section ; 10b)와, 응축부(Condenser Section ; 10c)로 나누어진다. 이러한 히트파이프(10)는 작동유체가 수용된 파이프 몸체(11)와, 파이프 몸체(11) 내부에 설치되는 것으로서 관형상의 금속망(12)과, 금속망(12)을 감싸는 것으로서 작동유체를 흡수할 수 있도록 다공성의 화이버(13)를 포함한다.
파이프 몸체(11)는 열전도율이 큰 구리, 스테인리스강, 텅스텐 등의 재질을 사용하고, 본 실시예에서는 구리를 사용한다. 또, 파이프 몸체(11) 내부는 작동유체가 낮은 온도에서 증발할 수 있도록 낮은 압력상태를 형성하여야 하며, 본 실시예에서는 0.048 ~ 0.054 kg/㎠ 의 압력상태를 유지한다.
이러한 파이프 몸체(11)에 수용된 작동유체는 증류수와, 휘발성 물질로서, 메탄올, 아세톤, 물, 수은등을 사용하고, 본 실시예에서는 증류수를 사용한다. 파이프 몸체나 작동유체는 사용온도나 적용제품에 따라 적절히 선정된다.
금속망(12)은 마름모골의 다공을 가지며 그 재질은 구리나 스테인레스, 텅스텐등을 사용한다. 본 실시예에서는 동망을 사용하고 있다.
화이버(13)는 작동유체를 흡수하는 모세관력(Capillary Force)을 발생시킬 수 있도록 다공성 구조물로 되어 있다. 이러한 화이버(13)가 작동유체를 흡수함으로써, 본원의 히트파이프가 수평을 이루거나 역방향으로 경사져 있더라도 작동유체의 증발과 응축과정이 가능하고 원할해질 수 있다.
금속망(12)에 화이버(13)가 감겨진 구조체는 파이프 몸체(11)의 내벽에 밀착되도록 설치된다. 금속망(12)에 화이버(13)가 감겨짐으로써, 작동유체의 증발과 응축이 더욱 활발해진다. 즉, 증발부측의 금속망은 열을 받음으로써 화이버(13)에 흡수된 작동유체의 증발을 촉진시키고, 응측부측의 금속망은 작동유체의 열을 파이프 몸체를 거쳐 외기로 전달하므로 작동유체의 응축을 더욱 촉진시킨다.
이러한 구조에 의하여, 증발부(10a)가 열원으로부터 열을 흡수하게 되면 작동유체가 기체상태로 증발하게 되고 그럼으로써 열은 증발부(10a)에서 응축부(10c)로 거의 순간적으로 이동하게 된다. 이와는 반대로 응축부(10c)에서는 온도가 낮은 외부로 열을 빼앗기면서 기체상태의 작동유체는 응축하여 액화된다. 그러면, 액화된 작동유체는 모세관력에 의하여 증발부(10a)로 이동하게 된다.
이때, 금속망(12)과 화이버(13)가 어우러지고, 또 파이프 몸체 내부를 0.048 ~ 0.054kg/㎠ 정도의 압력으로 유지시킴으로써 32 ~ 34℃ 정도의 낮은 열원에서도 작동유체가 증발할 수 있으며, 따라서 결과적으로 연료비를 약 40% 가량 줄일 수 있다.
다음, 본 고안에 따른 히트파이프 난방유닛을 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 히트파이프 난방유닛은, 히트파이프(10)에 열을 제공하는 열원공급파이프(20)를 포함한다. 이러한 열원공급파이프(20)는. 열매체가 흐르는 파이프(21)에 일정한 간격으로 히트파이프(10)가 삽입되어 결합될 수 있도록 결합부(22)가 형성된 구조로 되어 있다.
이때, 결합부(22)는 히트파이프(10)의 가장자리를 지지할 수 있도록 파이프(21)에서 상방으로 돌출된 구조를 하고 있으며, 그 내주면은 히트파이프(10)와의 접촉면적이 많아지도록 매끄럽게 가공되어 있다. 또, 결합부(22)의 단부는 바깥쪽으로 벌어진 확대관(22a)을 이루는데, 이는 히트파이프(10)가 용이하게 결합부(22)에 끼어지도록 하기 위함이다. 이와 같이, 결합부(22) 내주면이 매끄럽게 가공되고 그 결합부의 단부에 확대관(22a)이 형성됨으로써 히트파이프(10)가 원터치식으로 삽입 또는 분리될 수 있으며, 열원공급파이프(20)로부터 히트파이프로(10)의 열전달효율이 높아지는 것이다.
본 고안은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
이와 같이 본 고안에 따르면, 히트파이프는 금속망과 그 금속망 외주에 감겨진 화이버를 채용함으로써 수평 또는 역구배 상태에서도 열전달이 가능함과 동시에 열전달효율이 높아지고, 난방유닛은 단부가 벌어지고 내주면이 매끄럽게 가공된 결합부를 가짐으로써 히트파이프의 용이한 착탈이 가능하다는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 증발부와, 단열부와, 응축부로 나누어지며 작동유체가 수용된 파이프 몸체(11);
    상기 파이프 몸체(11) 내부에 설치되는 것으로서 관형상의 금속망(12); 및
    상기 금속망(12)을 감싸는 것으로서 작동유체를 흡수하는 다공성의 화이버(13);를 포함하며,
    상기 작동유체가 열원으로부터 열을 흡수하여 기체상태로 증발하게 됨으로써 열이 증발부에서 응축부의 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 히트파이프.
  2. 작동유체가 수용된 파이프 몸체(11)와, 상기 파이프 몸체(11) 내부에 설치되는 것으로서 관형상의 금속망(12)과, 상기 금속망(12)을 감싸는 것으로서 작동유체를 흡수하는 다공성의 화이버(13)를 포함하는 히트파이프(10); 및
    열매체가 흐르는 파이프(21)에 소정의 간격으로 상기 히트파이프가 삽입되어 결합될 수 있도록 결합부(22)가 형성된 열원공급파이프(20);를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트파이프 난방유닛.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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