KR200380721Y1 - 히트파이프 결합구조체 - Google Patents

Abstract

개시된 본 고안은, 히트파이프(heat pipe)의 파이프 본체 통수관(通水管)과, 상기 본체 통수관의 외주면을 감싸며 결합되어 누수를 방지하는 패킹(packing)과, 상기 본체 통수관의 단부에 결합되어 밀폐시키는 내주면에 나사가 형성된 캡(cap)을 구비하는 것을 특징으로 하는 히트파이프의 결합구조에 관한 것이다.

상기의 히트파이프 결합구조는, 물의 흐름이 저항을 받지 않고 열을 전달한 후, 다시 보일러로 빠르게 귀환함으로써, 난방제품이 일반적으로 요구하는 에너지를 절감할 수 있게 해 주고, 통수관과 히트파이프의 접촉면을 최대한 크게 함으로써 수밀성을 유지하여 누수를 방지할 수 있어, 물을 절약하고 에너지의 낭비를 제거할 수 있는 효과를 제공하며, 통수관의 크기를 종래의 방식에 비해 1/2 정도 줄임으로써, 통수관의 제조원가가 50% 이상 절감될 수 있어 판매단가를 낮추어 소비자의 선택 폭을 넓힐 수 있는 효과를 제공한다.

Description

히트파이프 결합구조체{Head Assembly Structure of Heat Pipe}

본 고안은 히트파이프 결합 구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 히트파이프(heat pipe)의 파이프 본체 통수관(通水管)과, 상기 본체 통수관의 외주면을 감싸며 결합되어 누수를 방지하는 패킹(packing)과, 상기 본체 통수관의 단부에 결합되어 밀폐시키는 내주면에 나사가 형성된 캡(cap)을 구비하는 것을 특징으로 하는 히트파이프 결합 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 히트파이프는 전열관(傳熱管)이라고도 하는데, 우주선의 방열용으로 1942년 미국의 제너럴모터스사에서 제작되어 1963년경부터 실용화되었다.

이는 내부를 배기(排氣)한 파이프로 작은 구멍이 많이 뚫려 있는 안쪽에 열매체를 넣은 것으로서, 이 파이프의 한쪽 끝에 열을 가하면 액체는 증발하여 열에너지를 가지면서 다른 끝으로 이동하고, 상기 파이프의 다른 끝에서 방열하고 본래의 위치로 돌아오는 구조로 된다.

상기 파이프의 재료는 구리(Cu)·스테인리스강(staunless steel)·세라믹스(ceramics)·텅스텐(W) 등이 사용되고, 안벽은 다공질의 파이버(fiber) 등이 사용되는 것이 일반적이다.

이러한 히트파이프는 일반 금속 파이프에 비해 열 전달 능력이 높고, 히트파이프 전체의 표면 온도가 동일하며, 물리적 구조가 단순하며, 무게가 가볍고, 유지 보수가 거의 필요하지 않을 뿐 아니라, 열 전달에 별도의 에너지가 필요없다는 장점이 있어 널리 사용되고 있다.

히트파이프를 이용한 열교환기는 주로 빌딩, 공장 등의 폐열회수, 가열 공정에서의 고효율 에너지 변환 및 이송, 공기조화 및 냉동장치 등에서 활용되고 있으며, 제철공장, 정유소 등 중화학 플랜트의 가열로, 고온 공기로, 보일러, 공기예열기, 건조탑 등의 150℃-450℃ 의 배열을 사용하여 산업용 폐열의 30∼50%를 회수할 수 있으며, 연료절감률은 5∼10%에 이른다.

종래의 기술에 따른 히트파이프 헤드는 도 1에 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 히트파이프의 통수관(22)에 히트파이프(16)가 복수 개 결합되고, 상기 히트파이프(16)의 헤드부(10)는 히트파이프(16)와 통수관(22)의 결합부로서, 오링 및 와셔를 삽입하고, 그 후에 나사가 형성된 캡(15)을 상기 헤드부(11)의 내주면에 형성된 나사산(12)과 나사결합함으로써 체결하는 방식이다.

상기 체결방식에 있어서 히트파이프의 A라인과 B라인의 길이가 길어질수록 물의 흐름에 저항을 받아 보일러에서 공급되는 입수온도와 배수온도와의 차이가 커지게 되어 보일러의 가동시간이 길어지며, 전기모터의 가동시간이 길어져 에너지의 소모가 많아지게 된다. 따라서 히트파이프의 제조에 있어 가장 큰 목적 중의 하나가 에너지를 절감할 수 있는 제품을 개발하는 것이므로, 특히 헤드의 구조를 어떻게 만드느냐가 중요하다.

이러한 상기 종래의 히트파이프 구조는 헤드(10)의 조립 후에 누수현상으로 인하여 에너지의 낭비가 심하고, 물의 흐름에 장애가 발생하여 열교환 후 다시 귀환하는 열매체 또는 냉매의 속도에 장애가 발생하는 문제가 있으며, 입수온도와 배수온도의 차이가 커서 에너지의 낭비가 심하다는 문제가 있어 왔다.

즉, 히트파이프와 헤드(10)의 조립부에 오링(O ring, 14) 및 와셔(13)의 접촉면이 적어 압력에 의한 누수가 발생할 수 있는 조건을 가지며, 나사부(12)의 길이가 길어 수압에 의하여 미세한 누수현상이 발생하는 경우가 종종 발생하고 있다.

또한, 상기 히트파이프의 통수관 사이에 결합되는 결합부(30)는 통수관의 각 단부(31, 32)가 접합되어 용접하기 위한 보강부재(33)가 삽입되고 이를 상기 통수관의 단부(31, 32)에 용접함으로써 접합이 이루어지게 된다.

따라서 용접에 불량이 생기는 경우 수압에 의하여 누수현상이 일어나는 경우가 종종 있어 왔으므로, 이로 인한 열손실이 발생하여 열효율이 떨어질 뿐 아니라, 순환하는 물의 보충을 자주해 줘야 하는 문제가 있어 온 것이다.

또한, 상기에 도시되고 개시된 히트파이프 결합구조에 있어 오링에 의한 접촉면이 작아 체결되는 면을 따라 내부의 열매체가 누수되는 경우가 많으며, 기밀성이 낮아 전체적인 열효율이 낮고, 누수로 인한 순환수의 보충이 자주 필요한 문제를 가지고 있다.

본 고안은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 도 1에서의 A라인과 B라인의 거리를 최대한 좁혀 줌으로써, 물의 흐름이 저항을 받지 않고 열을 전달한 후, 다시 보일러로 빠르게 귀환함으로써, 난방제품이 일반적으로 요구하는 에너지를 절감할 수 있게 해 준다.

또한, 본 고안의 다른 목적은, 통수관과 히트파이프의 접촉면을 최대한 크게 함으로써 수밀성을 유지하여 누수를 방지할 수 있어, 물을 절약하고 에너지의 낭비를 제거할 수 있는 히트파이프의 결합 구조체를 제공하는데 있다.

또한, 본 고안의 또 다른 목적은, 통수관의 크기를 1/2 정도 줄임으로써, 통수관의 제조원가가 50% 이상 절감될 수 있어 판매단가를 낮추어 소비자의 선택폭을 넓힐 수 있는 히트파이프의 결합 구조체를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 열매체가 내부로 흐르는 히트파이프(heat pipe)의 파이프 본체 통수관(通水管)과, 상기 본체 통수관과 히트파이프가 결합되는 통수관 헤드부의 외주면을 감싸며, 상기 헤드부의 외주면에 형성된 나사산과 나사결합되는 내주면에 나사가 형성된 캡(cap)을 구비한다.

이때, 상기 통수관 헤드부의 내주면과 상기 히트파이프의 외주면 사이에 설치되어 누수를 방지하는 내열재 실리콘 고무재질의 패킹(packing)이 더 부가되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 통수관의 열매체가 유출입하는 라인(도 2a의 A라인)과 히트파이프가 결합된 통수관 사이를 결합하는 결합부 라인(도 2a의 B라인) 사이의 거리가 45mm 이내인 것이 바람직하다.

이하 도면을 참조하여 본 고안에 따른 히트파이프 결합구조의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 2a는 본 고안의 일실시예에 따른 히트파이프의 헤드구조 및 통수관의 결합구조를 도시한 단면도이며, 도 2b는 도 2a에 도시한 헤드 및 통수관의 결합구조를 도시한 사시도이다.

도면을 참조하면, 히트파이프(160)에 캡(120)을 삽입한 다음, 와셔(140)를 끼우고, 그 이후 내열재 실리콘 패킹(130)을 삽입하고, 통수관헤드부(110)에 끼워 넣고, 1차로 수동에 의해 돌려 체결한 다음, 2차로 스패너 등의 도구를 이용하여 견고하게 조임으로써 조립을 할 수 있다.

통수관헤드부(110)과 히트파이프(160)를 조립함에 있어서, 복잡하게 여러부품을 사용함으로써 누수를 방지할 수 있는 조건을 만들어주기 위하여, 통수관헤드부(110)과 히트파이프(160) 사이에 내열재 실리콘 패킹(130)을 체결함으로써 최대한 접촉면을 넓게 하여 조여 줌으로써, 간단하게 조립이 가능하게 된다.

즉, 종래의 방식에 의한 히트파이프와 통수관의 조립에 있어 오링 등을 사용하는 것에 비하여 히트파이프와 통수관의 접촉면에 실리콘 패킹을 삽입함으로써 접촉면을 넓히고, 상기 캡(120)을 돌려 체결하여 조여 줌으로써 상기 내열재 실리콘 패킹이 위아래 및 그 원주측으로부터 압력을 받게 되어 상기 히트파이프와 통수관의 연결부위의 기밀성이 보강되어 누수를 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 통수관 결합부(300)에 있어서도, 각각의 통수관돌출부(130)와 본체통수관(320)을 조립하는데 하나의 통수관과 다른 통수관 결합부(300)는 일측의 통수관 돌출부(310)와 타측의 본체통수관(320)의 단부가 암수결합을 함으로써, 종래와 같이 별도의 보강부품을 삽입하여 히트파이프 통수관의 양측을 용접하여 접합하는 것보다 간편하고 기밀하게 용접이 가능하게 되는 잇점이 있다.

따라서, 상기 통수관돌출부(310)에 의해 본체통수관(320)의 단부가 암수결합 됨으로써 본체통수관(320)을 흐르는 물이 상기 통수관결합부(300)를 통해 누수되는 것을 방지할 수 있게 되어 열손실을 줄이고, 누수현상을 막아 에너지를 획기적으로 절감할 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 열매체가 내부로 흐르는 히트파이프(heat pipe)의 파이프 본체 통수관(通水管)과, 상기 본체 통수관과 히트파이프가 결합되는 통수관 헤드부의 외주면을 감싸며, 상기 헤드부의 외주면에 형성된 나사산과 나사결합되는 내주면에 나사가 형성된 캡(cap)을 구비하는 것을 특징으로 하는 히트파이프 헤드구조는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 도 2a에서 보는 바와 같이 A라인과 B라인의 거리를 최대한 좁혀 줌으로써, 물의 흐름이 저항을 받지 않고 열을 전달한 후, 다시 보일러로 빠르게 귀환함으로써, 난방제품이 일반적으로 요구하는 에너지를 절감할 수 있게 해 준다.

둘째, 통수관헤드부와 히트파이프의 접촉면을 최대한 크게 함으로써 수밀성을 유지하여 누수를 방지할 수 있어, 물을 절약하고 에너지의 낭비를 제거할 수 있는 효과를 제공한다.

셋째, 통수관의 크기를 1/2 정도 줄임으로써, 통수관의 제조원가가 50% 이상 절감될 수 있어 판매단가를 낮추어 소비자의 선택폭을 넓힐 수 있는 효과를 제공한다.

본 고안은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.

도 1은 종래의 기술에 의한 일반적인 히트파이프의 결합 구조체를 도시한 단면도이다.

도 2a는 본 고안에 따른 히트파이프의 결합 구조체를 도시한 단면도이다.

도 2b는 도 2a에 도시한 히트파이프 결합 구조체의 사시도이다.

< 도면의 주요부호에 대한 간단한 설명 >

100 : 히트파이프 헤드부 110 : 통수관 헤드부

120 : 캡 130 : 패킹

140 : 와셔 160 : 히트파이프

300 : 통수관 결합부 310 : 통수관 돌출부

320 : 본체 통수관

Claims (3)

1. 열매체가 내부로 흐르는 히트파이프(heat pipe)의 파이프 본체 통수관(通水管)과;

   상기 본체 통수관과 히트파이프가 결합되는 통수관 헤드부의 외주면을 감싸며, 상기 헤드부의 외주면에 형성된 나사산과 나사결합되는 내주면에 나사가 형성된 캡(cap)을 구비하는 것을 특징으로 하는 히트파이프 결합 구조체.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 통수관 헤드부의 내주면과 상기 히트파이프의 외주면 사이에 설치되어 누수를 방지하는 내열재 실리콘 고무재질의 패킹(packing)이 더 부가되는 것을 특징으로 하는 히트파이프 결합 구조체.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 통수관의 열매체가 유출입하는 라인(도 2a의 A라인)과 히트파이프가 결합된 통수관 사이를 결합하는 결합부 라인(도 2a의 B라인) 사이의 거리가 45mm 이내인 것을 특징으로 하는 히트파이프 결합 구조체.