KR20060004148A - 히트 패널용 히트 파이프 열 공급 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트 패널에 적용하기 위한 히트 파이프의 열 공급 시스템에 관한 것으로 특히, 온수배관에 히트 파이프를 브레이징 접합하여 결합하는데 있어서 그 주위를 열전도도가 양호한 관으로 감쌓아 구성하여 열 손실을 줄이고 열전도도를 향상시키며, 또한 시공성을 향상시킴과 아울러 누수에 안전에 대한 신뢰성을 확보하기 위한 히트 패널의 열 공급 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 히트 패널용 히트 파이프의 열 공급 시스템는, 가온된 물이 유동하는 온수배관과, 상기 온수배관의 소정의 위치에 접합되어 저압의 조건에서 작동 유체를 액체에서 증기로 상변화시키고, 그 상변화에 따른 잠열로 열을 표면층으로 전달하는 다수의 히트 파이프로 이루어지는 히트 패널의 히트 파이프 열 공급 시스템에 있어서, 상기 온수배관을 따라 그 외부를 둘러쌓고, 상기 온수배관과 접합되어 외부측으로 연장되는 히트 파이프를 따라 상기 온수배관과 히트 파이프의 접합면을 커버하는 열공급관을 구비하는 것을 특징으로 한다.

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Description

히트 패널용 히트 파이프 열 공급 시스템{System of heat supply to heat pipe for heat panel}

도 1은 종래의 히트 패널 구조를 설명하기 위한 종래의 히트 패널 구성도

도 2는 종래의 히트 패널 구성의 다른 예를 보인 구성도

도 3은 종래의 히트 파이프 결합 상태를 설명하기 위한 참고도

도 4는 종래의 히트 파이프 결합 상태를 설명하기 위한 또 다른 참고도

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 히트 패널용 히트 파이프의 열 공급 시스템의 전체 구조를 설명하기 위한 참고도

도 6의 (a)(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 히트 파이프의 열공급관 적용 상태를 설명하기 위한 참고도

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 히트 파이프의 열공급관 구성의 예를 보인 참고도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

30 : 온수배관 31 : 히트 파이프

32 : 열공급관 33 : 메인바디

34 : 분기파이프 35 : 물재킷

본 발명은 히트 패널용 히트 파이프의 열 공급 시스템에 관한 것으로 특히, 온수배관에 히트 파이프를 브레이징 접합하여 결합하는데 있어서 그 주위를 열전도도가 양호한 관으로 감쌓아 구성하여 열 손실을 줄이고 열전도도를 향상시키며, 또한 시공성을 향상시킴과 아울러 누수에 안전에 대한 신뢰성을 확보하기 위한 히트 패널용 히트 파이프의 열 공급 시스템에 관한 것이다.

사계절이 뚜렷한 우리나라는 온난방에 대한 독특한 온돌문화를 형성하여 왔으며, 침대가 있더라도 온돌 난방을 선호하는 것이 일반적이다.

온돌은 대개 보일러장치로 부터 가열된 온수를 순환펌프를 이용하여 온수배관을 순환시킴으로 열전달이 이루어지도록 하며, 근래에는 에너지 효율을 향상시키기 위하여 보일러의 온수배관에 열전도성이 뛰어난 히트 파이프를 결합하는 기술이 다양하게 개발되는 추세에 있다.

히트 파이프(heat pipe)는 열전달수단으로서 이미 전기, 전자 등의 산업분야및 농업분야 등에서 널리 응용되고 사용되고 있는 것으로서, 진공상태의 금속관 내에 비점이 낮고 증발 잠열이 큰 작동유체를 주입하여 제작한 것으로 저압의 조건에서 작동유체가 쉽게 액체에서 증기로 상변화하는 특징을 이용하여 상변화시의 잠열로써 열을 전달하는 장치이다.

히트 파이프는 작용 온도 범위가 0℃에서 200℃의 범위에 속하는 것으로 일 반 공조 및 냉난방, 전자기기의 냉각, 중온 범위의 폐열회수, 태양열의 집열 등에 효율적인 열전달 요소로 사용되며, 그 장점은 무엇보다도 별도의 동력원 없이 구리의 최고 수 천 배에 달하는 열전도 성능을 낼 수 있다는 것이다.

이러한 열전도 특성을 갖는 히트 파이프의 일단부를 온수배관에 접속시켜 온돌기능을 하게 하는 히트 패널이 개발되어 사용되고 있다.

종래 기술의 히트 패널은 도 1과 같이, 히트 패널(100)의 패널(170) 써온수단으로써 온수배관(110)에 홀을 형성하고 히트 파이프(120)를 삽입하여 용접하는 방식과, 오링을 끼워 강제 압입하는 방식 또는 도 2와 같이, 티이 이음관(140)을 이용하여 체결하는 등 온수에 히트 파이프(120)가 직접 노출 접촉되도록 하는 방식 등이 있었다.

그러나, 이와 같이, 용접 결합되거나 티이(T) 이음관(140)을 사용하는 기술은 용접이 이종금속 사이에 이루어짐으로서 수온의 고저에 따른 온수배관(110)의 신축 발생으로 용접부(130) 또는 체결부위에서 이격이 발생되며, 특히 용접결합부는 외부 충격 등으로 클랙이 발생되어 누수가 발생되는 등의 문제점이 있었다.

이에 대하여 도 3 및 도 4에 나타낸 히트 파이프를 이용하는 히트패널(10)은, 열절단 매체인 온수가 유동되는 온수배관(11)과 상기 온수배관(11)의 일단부가 결합되는 다수의 히트 파이프(20)로 이루어지는 가온수단이 히트 패널에 내설되는 온수 히트패널에 있어서, 온수배관(11)에 형성된 홀(12)에 누수를 차단하기 위해 인서트 결합되는 핑거튜브(13)와, 상기 핑거튜브(13)에 삽입 결합되는 히트 파이프(20)로 이루어지는 가온수단을 포함하여 구성하여, 온수배관(11)에 핑거튜브(13)를 브레이징(14) 결합으로 접합하여 온수배관을 100% 밀봉한 위에 히트 파이프(20)를 결합시키어 온수배관(11)의 누수 발생이 차단되는 일정 단위면적의 패널로 구성되어 온돌난방 시공시 건식 공법에 의해 간편하게 이루어져 시공성을 향상시키고 누수 안전에 대한 신뢰성을 확보하고 난방 시공의 수명을 향상시키도록 한 것이다.

그러나, 이와 같은 히트 패널(10)은, 온수배관(11)과 히트 파이프(20)가 연결되는 부분을 통해 열을 외부로 빼앗기고 또한 온수배관(11)에 접촉하는 히트 파이프(20)의 접촉면이 온수배관(11)과 히트 파이프(20)의 접촉면적으로 결정되어 접촉면적이 한정되어 충분한 열전도도를 유지할 수 없었고, 외부측 온도에 의한 열손실량도 커서 효과적인 열관리에 미흡한 문제점이 있었다.

또한, 온수배관(11)과 히트 파이프(20)의 결합시 브레이징(14) 접합이나 그 밖의 접합에 있어서 작은 접합 면적때문에 히트 파이프(20)의 이탈 등의 문제점이 나타났고, 시공성도 불량할 뿐만 아니라, 접합면의 훼손 등에 의한 누수 안전에 대한 신뢰성을 확보하기 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 히트 파이프를 이용한 히트 패널을 구성하는데 있어서, 온수배관과 히트 파이프의 결합부위를 중심으로 하는 열전달을 열손실 없이 양호한 상태로 유지하여 고성능의 히트 패널을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 히트 패널을 구성하는데 있어서, 온수배관과 히트 파이프의 결합부분에서 나타나는 히트 파이프의 이탈을 방지하고, 히트 파이프의 접합시 양호한 접합성을 유지하며, 접합면상에서의 누수 등에 의한 안전을 확보하여 제품 신뢰성을 제고 시키는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 히트 패널용 히트 파이프의 열 공급 시스템는,

가온된 물이 유동하는 온수배관과, 상기 온수배관의 소정의 위치에 접합되어 저압의 조건에서 작동 유체를 액체에서 증기로 상변화키고, 그 상변화에 따른 잠열로 열을 표면층으로 전달하는 다수의 히트 파이프로 이루어지는 히트 파이프의 열공급 시스템에 있어서,

상기 온수배관을 따라 그 외부를 둘러쌓고, 상기 온수배관과 접합되어 외부측으로 연장되는 히트 파이프를 따라 상기 온수배관과 히트 파이프의 접합면을 커버하는 열공급관을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 히트 패널용 히트 파이프의 열 공급 시스템의 전체 구조를 설명하기 위한 참고도이다. 도 6의 (a)(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 히트 파이프의 열공급관 적용 상태를 설명하기 위한 참고도이다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 열공급관의 다른 구성의 예이다.

본 발명에 따른 히트 패널의 예는 도 5 내지 도 7과 같다.

본 발명에 따른 히트 패널용 히트 파이프의 열 공급 시스템는, 가온된 물이 유동하는 온수배관(30)과, 상기 온수배관(30)의 소정의 위치에 접합되어 저압의 조건에서 작동 유체를 액체에서 증기로 상변화키고, 그 상변화시의 잠열로 열을 표면층으로 전달하는 다수의 히트 파이프(31)로 이루어진다.

구체적으로는, 상기 온수배관(30)을 따라 그 외부를 둘러쌓고, 상기 온수배관(30)과 접합되어 외부측으로 연장되는 히트 파이프(31)를 따라 상기 온수배관(30)과 히트 파이프(31)의 접합면을 커버하는 열공급관(32)을 구비하는 것이다.

또한, 상기 열공급관(32)은 온수배관(30)을 따라 그 외부에 씌워지는 메인바디(33)와, 상기 온수배관(30)과 연결되어 외부로 연장되는 히트 파이프(31)의 결합부를 씌워주기 위해 상기 메인바디(33)을 따라 등간격으로 일체로 연장된 다수의 분기파이프(34)로 구성될 수 있다.

또한, 상기 열공급관(32)은 열전도도가 우수한 동관으로 제작하여 적용하는 것이 바람직하다.

또한, 도 6과 같이, 상기 열공급관(32)은 온수배관(30)에 결합되는 메인바디(33)와 그 온수배관(30)에 접합된 히트 파이프(31)를 따라 결합되는 분기파이프(34)를 상하로 구분시켜 온수배관(30)과 히트 파이프(31)를 따라 결합시킬 수 있다.

또한, 도 7과 같이, 열공급관(32)을 통해 가온된 물을 흐르도록 물재킷(35)을 형성함으로서, 열을 직접 온수배관(30)에 공급할 수 있게 할 수 있다.

본 발명은 도 5 및 도 6과 같이, 온수배관(30)과 여기에 접합된 히트 파이프(31)를 따라 메인바디(33)와 분기파이프(34)로 이루어지는 열공급관(32)을 온수배 관(30)과 히트 파이프(31)의 외부에 씌워서 구성함으로서, 온수배관(30)과 히트 파이프(31)의 연결부위에서의 열전도율을 높혀 열효율을 좋게 하고 또한 온수배관(30)과 히트 파이프(31)의 접합부에서 발생되는 열손실을 줄여 효과적인 열관리가 될 수 있도록 되어 있다.

종전에는 온수배관(30)의 외부로 열손실이 많았으며, 또한 온수배관(30)과 히트 파이프(31)의 연결 부위를 통한 열손실도 빠르게 나타나는 구조였다. 즉, 온수배관(30)을 따라 흐르는 온수는 그 외부측의 차가운 공기에 의해 열을 빼앗기고 또한, 온수배관(30)으로부터 분기되는 히트 파이프(31)의 연결부위를 통해서도 열손실이 발생되는 구조였으며, 온수배관(30)과 히트 파이프(31)의 결합 부위 또한 브레이징 접합 등의 방법으로 접합하였으나 그 접합부가 떨어지거나 누수에 대한 안정성도 미흡했었다.

도 6은 본 발명에 따른 열공급관(32)의 적용 예로서, 온수배관(30)을 따라 메인바디(33)를 씌우고, 또한 히트 파이프(31)는 메인바디(33)로 부터 연장된 분기파이프(34)로 동시에 씌워줌으로서, 온수배관(30)의 표면이 대기와 직접 접촉하지 못하게 함으로서 그만큼 열손실을 줄이고, 마찬가지로 온수배관(30)과 히트 파이프(34)의 연결부위도 분기파이프(34)를 통해 그 표면이 대기와 접촉되는 것을 회피시켜 그 만큼 열손실을 최소로 줄이게 된다. 이를 위하여 열전도도가 우수한 소재로서 구리합금 동관이 바람직한 열공급관(32)의 소재로서 사용될 수 있다.

또한, 온수배관(30)과 히트 파이프(31)의 접합은 통상 브레이징 접합으로 연결되는데, 이 부분은 메인바디(33)와 분기파이프(34)를 통해 외부 보호막을 형성함 으로서 온수배관(30)으로부터 히트 파이프(31)가 분리되거나 이탈 등이 없이 안전하게 장기간 접합상태를 유지할 수 있도록 해 준다.

한편, 열공급관(32)은 도 6의 (a)와 같이, 열공급관(32)을 통체로 하여 온수배관(30)과 히트 파이프(31)를 따라 장착할 수 있으며, 도 6의 (b)와 같이, 상하부로 분할되는 구조를 적용하여 쉽게 온수배관(30)과 히트 파이프(31)의 접합부를 중심으로 결합시킬 수 있는데, 도 6의 (b)와 같은 상하부로 분할되는 구조를 적용하는 경우에는 상하부측 열공급관(32a)(32b)을 서로 접합하기 위한 별도의 브레이징 접합 공정이 필요하다.

즉, 온수배관(30)과 히트 파이프(31)를 따라 하부측 열공급관(32a)을 장착하고, 위로부터 상부측 열공급관(32b)을 온수배관(30)과 히트 파이프(31)를 따라 장착시켜 상하부측 열공급관(32a)(32b)이 접촉하는 면을 중심으로 접합하면 간단히 히트 패널의 열 공급구조를 구성할 수 있게 된다. 이러한 상하부측 열공급관(32a)(32b)의 접합에는 브레이징 접합 방법이 바람직하게 적용될 수 있다.

또한, 도 7과 같이 열공급관(32)을 통해 가온된 물을 흐르도록 물재킷(35)을 형성함으로서, 열을 직접 온수배관(30)에 공급할 수 있으므로 온수배관(30)을 따라 흐르는 난방수의 온도를 상승시킬 수 있어 충분한 열원 조절도 가능하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 히트 패널의 열공급 시스템는, 비교적 간단한 구조를 통해 온수배관과 히트 파이프의 결합부위를 중심으로 하는 열전달을 열손실 없이 양호한 상태로 유지하여 고성능의 히트 패널을 제공할 수 있으며, 온수배관과 히트 파이프의 결합부분에서 나타나는 히트 파이프의 이탈을 방지하고, 히트 파이프의 접합시 양호한 접합성을 유지하며, 접합면상에서의 누수 등에 의한 안전을 확보하여 제품 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 가온된 물이 유동하는 온수배관과, 상기 온수배관의 소정의 위치에 접합되어 저압의 조건에서 작동 유체를 액체에서 증기로 상변화키고, 그 상변화에 따른 잠열로 열을 표면층으로 전달하는 다수의 히트 파이프로 이루어지는 히트 패널용 히트 파이프의 열공급 시스템에 있어서,

   상기 온수배관을 따라 그 외부를 둘러쌓고, 상기 온수배관과 접합되어 외부측으로 연장되는 히트 파이프를 따라 상기 온수배관과 히트 파이프의 접합면을 커버하는 열공급관을 구비하는 것을 특징으로 하는 히트 패널용 히트 파이프의 열 공급 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 열공급관은,

   온수배관을 따라 그 외부에 씌워지는 메인바디와,

   상기 온수배관과 연결되어 외부로 연장되는 히트 파이프의 결합부를 씌워주기 위해 상기 메인바디을 따라 등간격으로 일체로 연장된 다수의 분기파이프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트 패널용 히트 파이프의 열 공급 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 열공급관은 열전도도가 우수한 동관으로 제작된 것을 특징으로 하는 히 트 패널용 히트 파이프의 열 공급 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 열공급관은 온수배관에 결합되는 메인바디와 그 온수배관에 접합된 히트 파이프를 따라 결합되는 분기파이프를 상하로 구분시켜 온수배관과 히트 파이프를 따라 결합시키는 것을 특징으로 하는 히트 패널용 히트 파이프의 열 공급 시스템.
5. 제 1 항에 잇어서,

   상기 열공급관은, 가온된 물이 흐르도록 하는 물재킷을 형성한 것을 특징으로 하는 히트 패널용 히트 파이프의 열 공급 시스템.

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