KR20160064916A

KR20160064916A - 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프

Info

Publication number: KR20160064916A
Application number: KR1020140178176A
Authority: KR
Inventors: 최영환
Original assignee: 최영환
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-12-11
Publication date: 2016-06-08
Also published as: KR20160064917A; KR20160064927A; KR20160064918A; KR101694839B1; KR20160064921A

Abstract

본 발명은 작동유체 충진을 위한 중공부를 갖고, 중공부 및 작동유체 소통로를 둘러싸는 하판, 양 측판 및 상판으로 구성된 파이프바디가 측판 보다 상판 및 하판의 치수가 더 커서 플랫(flat) 타입 구조를 가져 신축건물이나 기존 건물의 리모델링시 신규 난방시공 또는 보강 난방시공(또는 냉방시공)을 하는 경우 건물 바닥 또는 벽체의 두께를 과도하게 늘이지 않아도 되어 쾌적한 실내 공간의 확보가 가능함은 물론, 빠른 열전도 특성을 통하여 난방(또는 냉방) 효율성을 극대화 할 수 있도록 한 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프에 관한 것이다.
본 발명에 따른 평판형 히트파이프는 하판, 양 측판 및 상판으로 구성되어 작동유체 충진을 위한 중공부를 형성하고, 양 측판의 높이 보다 상판 및 하판의 폭이 더 큰 플랫 타입 파이프바디; 상기 파이프바디의 하판의 내저면에 돌출 배열되며, 작동유체 복귀로를 구성하는 리턴스트립; 상기 파이프바디의 양단에 구비되어 파이프바디의 중공부가 폐쇄된 작동유체 소통로를 형성하도록 하는 폐쇄부;를 포함하여 이루어진다.

Description

수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프{FLAT TYPE HEAT PIPE}

본 발명은 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프에 관한 것으로,

보다 상세하게는 작동유체 충진을 위한 중공부를 갖고, 중공부 및 작동유체 소통로를 둘러싸는 하판, 양 측판 및 상판으로 구성된 파이프바디가 측판 보다 상판 및 하판의 치수가 더 커서 플랫(flat) 타입 구조를 가져 신축건물이나 기존 건물의 리모델링시 신규 난방시공 또는 보강 난방시공(또는 냉방시공)을 하는 경우 건물 바닥 또는 벽체의 두께를 과도하게 늘이지 않아도 되어 쾌적한 실내 공간의 확보가 가능함은 물론, 빠른 열전도 특성을 통하여 난방(또는 냉방) 효율성을 극대화 할 수 있도록 한 수평순환 기능 및 작동유체 소통로와 인접 배열된 축열유체 저장부를 통한 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프에 관한 것이다.

종래 히트파이프, 특히 난방용 히트파이프와 관련된 기술로는 특허공개 제10-2013-0035502호(공개일자 2013년04월09일) [히트파이프를 이용한 난방구조]가 있는데,

이 공개특허는 난방효율이 우수한 히트파이프를 이용한 난방방식을 설치할 때 시공이 매우 간편하고 유지,보수가 용이한 히트파이프를 이용한 난방 구조를 제공하는 바,

상부에 경사진 고정홈이 소정개수 연속 형성되어 바닥에 깔리는 지지패널;, 상기 지지패널의 경사진 고정홈에 삽입되고, 일측 단부가 온수관의 통수관에 체결되는 히트파이프;, 상기 히트파이프가 삽입된 지지패널의 상부에 도포되어 히트파이프를 고정하고 열을 전도시키는 충전제; 및 상기 충전제의 상부에 깔리는 금속패널;을 포함하여 구성된다.

또 특허등록 제10-1333080호(등록일자 2013년11월20일) [히트 파이프를 사용한 난방 설비]가 있는데,

이 등록특허는 적은 양의 난방수를 유동하여 발열원으로 사용하고, 이를 사용하여 난방 영역을 가열할 수 있는 히트 파이프를 사용한 난방 설비에 관한 것이며,

일정 온도 이상의 난방 유체가 유동되는 유동 경로를 갖는 난방관; 및 상기 난방관의 유동 경로에 배치되며, 내부에 발열 매체가 내장되고, 간격을 형성하여 상기 난방관의 외부로 돌출형성되는 U자 형상의 가열관을 포함하는 히트 파이프를 사용한 난방 설비를 제공한다.

나아가 특허등록 제10-1365724호(등록일자 2014년02월14일) [보일러 겸용 난로에 히트파이프가 설치되는 난방장치]가 있는데,

이 등록특허는 에너지 절감이 절실히 요구되는 현 시점에서 펠렛을 이용한 보일러 겸용 난로를 제공하여 난방비를 대폭 절약할 수 있도록 한 것이고, 아울러 특히 보일러 겸용 난로에 열을 효율적으로 전달하는 사각 히트파이프를 연결하여 사용할 수 있도록 한 것이고, 이로 인해 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시키므로 사용자인 소비자들의 다양한 욕구(니즈)를 충족시켜 좋은 이미지를 심어줄 수 있도록 한 것이다

아울러 특허등록 제10-1419679호(등록일자 2014년07월09일 [히트파이프 난방장치]가 있는데,

이 등록특허는 가열분배기로부터 분기 설치된 히트파이프 내의 열매체를 가열분배기측 히터의 가열로서 비교적 짧은 시간 내에 난방이 이루어질 수 있도록 함은 물론, 오랜 사용 후에 히트파이프의 진공상태를 재조정 및 조정과 관련된 부품의 교환이 용이하도록 하며, 히트파이프 내에 충진된 열매체의 기화작용을 극대화하여 효율적인 난방효과를 내고, 난방용 난방판넬 내부에 난방장치의 적용시 부분적인 유지보수가 용이하도록 한 히트파이프 난방장치에 관한 것이다.

그러나 이들 종래기술들은 모두 히트파이프를 이용한 난방장치의 개선에 중점을 둔 것이며, 히트파이프 자체의 구조 특성 개선과는 무관한 기술에 해당한다.

이에 본 발명은 작동유체 충진을 위한 중공부를 갖고, 중공부 및 작동유체 소통로를 둘러싸는 하판, 양 측판 및 상판으로 구성된 파이프바디가 측판 보다 상판 및 하판의 치수가 더 커서 플랫(flat) 타입 구조를 가져 신축건물이나 기존 건물의 리모델링시 신규 난방시공 또는 보강 난방시공(또는 냉방시공)을 하는 경우 건물 바닥 또는 벽체의 두께를 과도하게 늘이지 않아도 되어 쾌적한 실내 공간의 확보가 가능함은 물론, 빠른 열전도 특성을 통하여 난방(또는 냉방) 효율성을 극대화 할 수 있도록 한 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 파이프바디의 하판의 내저면에 돌출 형성되며, 상변화물질(Phase Change Material; PCM), 즉 작동유체 복귀로를 구성하는 리턴스트립을 통하여 신속한 열전도특성 확보 및 열손실 최소화가 가능하도록 한 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 리턴스트립에는 요철부를 형성하여 이 요철부가 윅(wick)타입 히트파이프의 윅(모세관 현상으로 방열하고 응축된 작동유체가 증발부로 귀환하여 다시 열원의 열을 흡열하여 증발을 반복하도록 함) 유사 기능을 하도록 한 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러 본 발명은 파이프바디의 하판의 내저면은 리턴스트립을 향하여 하향 경사진 구배부를 통하여 작동유체가 응축부에서 방열하고 응축된 상태의 작동유체가 자체 중력으로 구배부를 따라 증발부로 모이게 하여 증발 및 응축을 반복하도록 하는(일종의 작동유체의 수평순환 기능) 써모 사이폰(thermo-syphon)타입 히트 파이프의 특장점을 구현하며, 상하 방향 격벽을 사이에 두고 복수의 중공부가 인접 배열되도록 구성되어 복수의 파이프엘리먼트가 구비되도록 구성하여 집적된 구조 제공을 통한 효율성 극대화에 일조할 수 있도록 구성한 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히 본 발명은 복수의 파이프엘리먼트 중 일부 파이프엘리먼트는 열확산 급속화 기능을 하고 다른 파이프엘리먼트는 상변화물질(Phase Change Material; PCM), 즉 작동유체로 확산된 열을 축열하는 기능을 하도록 하여 최소화된 열원만으로도 충분히 난방 효과를 얻도록 하여 수평순환 기능 및 작동유체 소통로와 인접 배열된 축열유체 저장부를 통한 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프는

하판, 양 측판 및 상판으로 구성되어 작동유체 충진을 위한 중공부를 형성하고, 양 측판의 높이 보다 상판 및 하판의 폭이 더 큰 플랫 타입 파이프바디;

상기 파이프바디의 하판의 내저면에 돌출 배열되며, 작동유체 복귀로를 구성하는 리턴스트립;

상기 파이프바디의 양단에 구비되어 파이프바디의 중공부가 폐쇄된 작동유체 소통로를 형성하도록 하는 폐쇄부;

를 포함하는 파이프엘리먼트를 포함하여 이루어진다.

또 본 발명에 따른 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프에서

리턴스트립과 파이프바디의 하판 내저면 사이에는 미세복귀로가 구비되어 있고,

상기 파이프바디의 높이는 5~30mm이고,

파이프바디의 하판의 내저면은 리턴스트립을 향하여 하향 경사진 구배부를 이루고,

파이프바디의 하판 내저면에는 리턴스트립을 위한 수용홈이 형성되어 있으며,

상하 방향 격벽을 사이에 두고 복수의 중공부가 인접 배열되도록 구성되어 복수의 파이프엘리먼트가 구비되며,

상기 파이프바디에는 열원 접촉부가 구비되고,

상기 파이프바디의 상판은 날개부를 갖고,

리턴스트립은 파이프바디의 하판 내저면과의 접면에 미세복귀로 역할을 하는 요철부가 형성되어 있고,

상기 파이프엘리먼트의 작동유체 소통로에는 격벽을 사이에 두고 축열유체 저장부가 인접 배열되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프는 작동유체 충진을 위한 중공부를 갖고, 중공부 및 작동유체 소통로를 둘러싸는 하판, 양 측판 및 상판으로 구성된 파이프바디가 측판 보다 상판 및 하판의 치수가 더 커서 플랫(flat) 타입 구조를 가져 신축건물이나 기존 건물의 리모델링시 신규 난방시공 또는 보강 난방시공(또는 냉방시공)을 하는 경우 건물 바닥 또는 벽체의 두께를 과도하게 늘이지 않아도 되어 쾌적한 실내 공간의 확보가 가능함은 물론, 빠른 열전도 특성을 통하여 난방(또는 냉방) 효율성을 극대화 할 수 있고, 또 파이프바디의 하판의 내저면에 돌출 형성되며, 상변화물질(Phase Change Material; PCM), 즉 작동유체 복귀로를 구성하는 리턴스트립을 통하여 신속한 열전도특성 확보 및 열손실 최소화가 가능하며, 나아가 리턴스트립에는 요철부를 형성하여 이 요철부가 윅(wick)타입 히트파이프의 윅(모세관 현상으로 방열하고 응축된 작동유체가 증발부로 귀환하여 다시 열원의 열을 흡열하여 증발을 반복하도록 함) 유사 기능을 할 수 있고, 아울러 파이프바디의 하판의 내저면은 리턴스트립을 향하여 하향 경사진 구배부를 통하여 작동유체가 응축부에서 방열하고 응축된 상태의 작동유체가 자체 중력으로 구배부를 따라 증발부로 모이게 하여 증발 및 응축을 반복하도록 하는 써모 사이폰(thermo-syphon)타입 히트 파이프의 특장점을 구현하며, 상하 방향 격벽을 사이에 두고 복수의 중공부가 인접 배열되도록 구성되어 복수의 파이프엘리먼트가 구비되도록 구성하여 집적된 구조 제공을 통한 효율성 극대화에 일조할 수 있도록 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프의 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프의 여러 변형예에 대한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 변형 히트파이프의 정면도.
도 5는 본 발명에 따른 히트파이프가 결합되는 마루패널의 결합 정면도.
도 6 및 도 7은 히트파이프와 히트파이프의 연결구조와 관련된 변형예에 대한 도면.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 공지기능 및 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략할 수 있다.

본 발명에 따른 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프(P)를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 1 및 도 2를 참고하여 특정하면, 도시한 그대로의 상태에서 상하, 좌우, 전후를 나누고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

먼저 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프(P)는 중공부(10h)를 포함하는 파이프바디(10)와, 파이프바디의 하판(11)의 내저면(특히 중앙)에 돌출 배열된 리턴스트립(20)((return strip)과, 파이프바디의 양단에 구비되어 폐쇄된 소통로를 형성하도록 하는 폐쇄부를 포함하여 구성된다.

생산성과 단가경쟁력을 고려하여 파이프바디(10)와 리턴스트립(20)은 각각 압출성형된(금속소재, 특히 알루미늄 또는 그 합금 소재일 수 있음) 구조에서,

필요한 만큼 절단한 후 아세톤, 증류수, 알콜, 프레온계 냉매 등 냉방 또는 난방(또는 냉각) 특성에 맞는 축열물질 내지 상변화물질(Phase Change Material; PCM), 즉 작동유체를 충진한 후 파이프바디의 양단부를 폐쇄하여

하판(11), 양 측판(13) 및 상판(15)에 의하여 둘러싸인 중공부(10h)가 폐쇄된 작동유체 소통로(Ps)를 형성하도록 하는 폐쇄부는

도 1의 하부 일점 쇄선 원 내 분해 측면도에서 확인할 수 있는 바와 같이, 마개형 폐쇄부(30)일 수 있으며,

필요에 따라 파이프바디 양단 개구부의 용접부, 본딩 접합부 등 다양하게 변형 구성될 수 있다.

또 본 발명에 따른 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프(P)는 기본적으로 파이프바디(10)가 양 측판(13)의 높이 보다 상판(15) 및 하판(11)의 폭이 더 커서 플랫 타입(flat type)을 구성하고, 파이프바디(10)의 높이는 2~60mm, 바람직하기로는 5~40mm가 좋고,

특히 난방 용도로는 5~30mm인 것이 신축건물이나 기존 건물의 리모델링시 신규 난방시공 또는 보강 난방시공시 보일러의 온수파이프나 전열선 등의 열원의 기본 시공 외에

추가 히트파이프의 매립을 위한 바닥 및 벽체의 콘크리트 등의 두께를 최소화할 수 있는 것이어서 바람직하다.

본 발명에 따른 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프(P)는 파이프바디(10), 리턴스트립(20), 폐쇄부로 구성된 파이프엘리먼트(Pe)를 기본 단위로 하며,

히트파이프 본래의 열전도 특성 최적화를 위하여 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 파이프엘리먼트(Pe)는 2개가 한 쌍으로 히트파이프를 구성하거나, 세 파이프엘리먼트 이상이 일체로 구성되는 것이 바람직하다.

복수의 파이프엘리먼트(Pe)가 구성되는 경우 각 파이프엘리먼트는 격벽(13p)을 사이에 두고 배열되며, 이 격벽(13p)은 각 파이프엘리먼트의 측벽(13)을 겸할 수 있다.

이러한 상하 방향 격벽(13p)을 사이에 두고 각 파이프엘리먼트 중공부(10h)가 인접 배열되는데,

도 1 및 도 2에서와 같이, 각 파이프엘리먼트는 하나의 격벽(13p)을 공유하거나,

도 3 [A]와 같이 다양한 사유로 이격된 각각의 격벽(이 또한 측벽 역할을 한다)을 구성할 수도 있다.

나아가 본 발명에 따른 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프(P)는 각 파이프엘리먼트(Pe)가 작동유체 소통로와 격벽을 사이에 두고 축열유체 저장부가 인접 배열되어 있는 것이 바람직하다.

이를 통하여 난방 또는 냉방 기능을 극대화 할 수 있는데, 축열유체 저장부는 평판형 히트파이프(P)의 파이프엘리먼트(Pe)들 중 어느 하나에 축열유체를 저장하는 방식으로 구성할 수 있다.

또 도 2의 하부 일점 쇄선 원 내 변형예에서 중간 공간은 작동유체 소통로로 활용하도록 작동유체를 저장하고,

좌우 양 공간에는 축열유체 저장부로 활용하도록 축열유체를 충진하는 방식을 취할 수 있다.

아울러 도 3 [B]의 변형예와 같이, 평판형 히트파이프(P)의 중앙 파이프엘리먼트(Pe)의 작동유체 소통로(Ps)(중앙에 리턴스트립이 구비됨)의 좌우 양측에 축열유체 저장부(Ph)(리턴스트립이 생략되고 단순한 사각 단면 공간으로 구성됨)(이 또한 마개 등을 이용하여 외부와 차단된 폐쇄 공간을 갖는다)를 도입한 히트파이프(P)를 구성할 수도 있다.

축열유체 저장부에 저장되는 축열유체는 공지의 유·무기성 축열유체를 사용할 수 있고, 특히 히트파이프 부식 문제가 없고 환경호르몬 등의 문제가 없는 유기계, 특히 파라핀 계열의 축열유체를 사용하는 것이 바람직하다.

이처럼 본 발명에 따른 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프(P)는 상호 차단된 여러 공간부를 특히 박형의 플랫 타입 파이프바디에 도입하고, 일부는 리턴스트립이 구비된 작동유체 소통로를 구성하고, 일부는 축열유체 저장부(리턴스트립 유무와 무관함, 리턴스트립 구비시 초기 축열을 위한 열확산 측면에서 유리할 수 있음)로 구성하는 방식을 취할 수 있다.

나아가 작동유체 소통로 및 축열유체 저장부에 저장되는 유체는 각 공간의 특성에 맞는 것을 채용하며, 기본적으로는 이종 유체를 사용하나 상변화물질 특성 및 축열물질 특성을 모두 갖은 동일 물질을 채용할 수도 있다.

본 발명에 따른 수평순환 및 축열 기능(축열유체 및 그 저장부에 기인함)을 가진 평판형 히트파이프(P)가 활용될 수 있는 냉난방 용도나 방열을 통한 열원의 냉각(조명기구 또는 기타 산업분야 등) 용도인 경우 열원과 히트파이프(P)의 접촉부는 다양한 방식으로 구성될 수 있는데,

난방 용도인 경우에는 도 1 및 도 2나, 도 6 [B] 및 도 7에서와 같이, 파이프바디(10)의 하판(11) 외저면이 접촉부(Pc)를 구성할 수 있다.

도 1의 하부 일점 쇄선 원 내 분해 측면도에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프(P)를 이용하는 경우, 열원체(H), 즉 보일러와 연결되어 온수를 공급받는 폭 약 100mm 내외의 특수제작 온수배관(H)(상호 연결된 세 온수소통로가 구비됨)에 교차하는 형태로 히트파이프를 배열하는 경우 웬만한 집합건물(APT)의 안방 하나 정도는 동절기에도 충분히 난방이 이루어질 수 있는 것으로 확인되었다.

시공시 본 발명에 따른 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프(P)의 파이프바디(10) 상판(15) 위에는 통상 건축물, 특히 실내에서 바닥 또는 벽체의 콘크리트, 벽지, 마루패널, 장판 등이 접촉하게 된다.

다음으로 작동유체 소통로(Ps)에서 작동유체 복귀로를 구성하는 리턴스트립(20)은 단절 없이 파이프바디 전체 길이에 상응하게 형성되며,

이 리턴스트립을 따라 응축된 작동유체의 복귀 및 열 회수 경로로 기능한다.

나아가 도 2의 중간 우측 일점 쇄선 원 내 확대도에서 확인할 수 있는 바와 같이, 리턴스트립(20)에는 전후 길이방향으로 요철부(21)가 형성되어 있어, 이 요철부가 윅(wick)타입 히트파이프의 윅(모세관 현상으로 방열하고 응축된 작동유체가 증발부로 귀환하여 다시 열원의 열을 흡열하여 증발을 반복하도록 함) 유사 기능을 하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

즉, 리턴스트립(20)과 파이프바디(10)의 하판(11) 내저면 사이에는 미세복귀로(rw)를 형성하도록 리턴스트립(20) 저면에는 전후 길이방향으로 요철부(21)가 형성되어 있어, 파이프바디(10)의 하판(11) 내저면과의 접면에 미세틈새를 형성하고, 이 미세틈새는 작동유체의 증발부 귀환을 위한 미세복귀로(rw)로 기능하게 되어

요철부(21)를 구성하는 하나의 요부(凹(部)에서 다른 요부로 작동유체가 표면장력에 의하여 연속적으로 넘어가면서 작동유체의 전이 효율성 및 열전도 효과가 향상된다.

또 파이프바디(10)의 하판(11) 내저면에는 리턴스트립을 위한 수용홈(11G)이 형성되어 있어 리턴스트립의 안정적 결합 기능과 함께, 리턴스트립의 측면에도 요철부(21s)가 형성되어 있는 경우 수용홈(11G)과 요철부(21s)의 접면에도 작동유체를 위한 미세복귀로가 형성되도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

생산성 등을 고려하여 수용홈(11G)과 접하지 않는 리턴스트립의 측면에도 요철부(21s)가 형성되어 있다.

이처럼 리턴스트립(20)의 요철부(21)를 통한 미세복귀로(rw)의 구성은 파이프바디(10)의 하판(11) 내저면 자체(특히 수용홈(11G) 부위)에 리턴스트립과 접하는 부위에 요철부를 형성하는 방식으로 대체될 수 있고,

필요에 따라 하판(11) 내저면 자체(특히 수용홈(11G) 부위) 및 리턴스트립(20)의 접면 모두에 상호 맞물려 결합되지 않고 미세틈새를 형성하는 형태로 요철부를 형성할 수 있다.

더 나아가 리턴스트립 자체가 미세공극을 갖는 소재로 구성하고, 이 미세공극이 미세복귀로를 형성하도록 구성할 수도 있다. 이러한 리턴스트립의 소재는 예를 들어 공지의 발포 알루미늄일 수 있다.

또한 필요에 따라 도 2의 상부 우측 일점 쇄선 원 내 변형예와 같이, 하판(11) 내상면의 구배부(11A)에도 요철부(11B)를 형성하여 작동유체 순환 특성을 향상시키도록 구성할 수 있다.

다음으로 도 2의 중간 좌측 일점 쇄선 원 내 확대도에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 파이프바디(10)의 하판(11)의 내저면은 리턴스트립(20)을 향하여 하향 경사진 구배부(11A)를 이루고, 이 구배부는 중앙에 위치한 리턴스트립에 맞게 리턴스트립 양측에 배열되어 있는데,

리턴스트립을 향하여 하향 경사진 구배부(11A)를 통하여 작동유체가 응축부에서 방열하고 응축된 상태의 작동유체가 자체 중력으로 구배부를 따라 증발부로 모이게 하여 증발 및 응축을 반복하도록 하는 써모 사이폰(thermo-syphon)타입 히트 파이프의 특장점을 구현하여 작동유체의 수평순환 기능에 일조하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

한편, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 파이프바디(10)의 상판(15)은 날개부(15w)를 가져 난방(또는 냉방)을 위한 열전도 적합성이 향상되도록 구성되어 있는 것이 바람직하고, 하판(11) 역시 날개부(15W)를 갖도록 구성할 수 있다.

또 이 날개부는 하향 배열된 지지부를 가져 열원, 특히 난방배관 위에 히트파이프(P)를 배열하고 하판(11)이 접촉부(Pc)를 구성하도록 하는 경우,

히트파이프(P)의 안정적 시공을 보장할 수 있다.

예를 들어 도 7 [A] 및 도 4에서는 상판(15) 날개부(15w)(특히 우측 날개부)가 하향 배열된 지지부(S)(시공지지면(G)(바닥 또는 벽체)과 접촉함)를 가지며, 이 지지부 및 연결부(L)는 파이프바디(10)의 압출성형시 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

또 본 발명에 따른 수평순환 및 축열 기능을 가진 평판형 히트파이프(P)는 히트파이프와 히트파이프의 안정된 연결 시공 보장, 열전도 특성 향상 및 이에 따른 난방(또는 냉방) 효율 향상을 위하여 연결부를 갖는 것이 바람직한 바,

도 7 [A] 및 도 4에서는 날개부(15w) 및 지지부(S)와 함께 날개부, 특히 상부 양 날개부에 연결부(L)가 일체로 압출 성형된 형태로 구비되어 있다.

우측 날개부에서 지지부(S) 상부에 구비된 것은 암연결부(L1)이고, 좌측 날개부에 구비된 것은 수연결부(L2)인 바, 지지부(S) 상부에서 암수 연결부(L1,L2)가 엇물려 후크타입으로 결합된다.

이러한 암수 연결부는 필요에 따라 목공분야에 많이 채용되는 도브테일(dove-tail) 타입의 결합구조가 되도록 구성할 수 있다.

또 도 4에서와 같이, 히트파이프(P)는 좌우 두 파이프엘리먼트(Pe)(이중 하나는 축열유체 저장부로 기능하는 것이 바람직함) 외측의 측판과 날개부(L) 및 지지부(S) 사이에는 공백부가 일체로 형성되어 있어 히트파이프 자체가 마루패널로 활용될 수 있다. 이 공백부에는 필요에 따라 열용량 증가를 통한 열축적 기능 향상을 위하여 충진부재(스티로폼 등의 합성수지, 금속재 또는 목재)가 삽입될 수 있다.

한편 도 5에는 천연 목재 또는 인조 합성 마루패널(F)과 본 발명에 따른 히트파이프(P)의 결합구조가 제시되어 있다.

구체적으로 양측에 마루패널과 마루패널의 상호 연결을 위하여 엇물리는 암수 연결부(Fℓ1,Fℓ2)를 갖는 마루패널(F)은 내측에 히트파이프 장착부가 구비되어 있는데, 이 장착부에는 슬라이딩 결합되는 히트파이프의 상하 날개부(15w,15W) 걸림 결합을 위하여 상응하는 걸림 가이드홈(Fw,FW)이 길이 방향으로 형성되어 있다.

나아가 도 6 [A]의 사시도 및 [B]의 정면 시공 개략도에서는 지지부(s) 및 연결부(ℓ)가 일체형 압출이 아닌, 날개부(15w)를 펀칭 및 벤딩 가공하여 형성되는 구조가 도시되어 있다.

즉, 날개부(15w)에 펀칭홀(15h)이 형성되도록 부분 펀칭 가공하고, 날개부 단부 부위를 벤딩하여

양측 첫 번째는 연결부(ℓ), 즉 좌우 암수 연결부(ℓ1,ℓ2)를 구성하고,

두 번째는 지지부(s)를 구성하는 방식으로 교대로 연결부 및 지지부를 형성한다.

연결부 및 지지부의 필요 크기에 따라 펀칭홀(15h)의 폭은 가변되며,

도시된 바와 같이 나란히 좌우 연결부 및 지지부가 형성되는 것이 아니라

좌측은 연결부를 형성하고 우측은 지지부를 형성하도록 구성할 수 있다.

또 도 7 [B]에는 변형예로 역시 펀칭하여 지지부(SM,Sm)를 구성하는데,

연결부(LS,Ls)는 다리 역할을 하는 지지부를 따낸 엇물린 절개부가 상호 교차 끼움 결합되어 구성되는 형태로 되어 있다.

즉, 도 7 [B]의 상부 좌우 일점 쇄선 원 내 각 부분 평면도에서와 같이, 좌우 날개부(15w)를 각각 한글자음 'ㄷ'자 형태로 따내도록 펀칭하고, 절단되지 않은 날개부 단부의 접이부(Lb)를 벤딩하여 좌우 지지부(SM,Sm)를 형성하는데,

각 좌우 우 지지부(SM,Sm)에는 상호 반대 반향에 판재를 따내 제거하여 형성한 엇물림 절개부(LS,Ls)를 함께 형성하여

각 엇물림 절개부(LS,Ls)가 연결부를 형성하도록 끼움 결합하면 알파벳 'X'자 형태로 지지부(SM,Sm)가 교차하여 확고하게 결합된 연결부를 형성하게 되어

도브테일(dove-tail) 타입의 결합구조를 갖는 연결부에 상응하는 결합력을 제공할 수 있게 된다.

이상의 설명에서 히트파이프 및 구체 작동유체의 원리 등과 관련된 통상의 공지된 기술은 생략되어 있으나, 당업자라면 용이하게 이를 추측 및 추론하고 재현할 수 있다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 히트파이프를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

P: 히트파이프 Pe: 파이프엘리먼트
Ps: 소통로 Pc: 접촉부
H: 열원체 G: 지지면
10: 중공부 10h: 중공부
11: 하판 13: 측판
15: 상판 13p: 격벽
20: 리턴스트립 21: 요철부
30: 폐쇄부

Claims

하판, 양 측판 및 상판으로 구성되어 작동유체 충진을 위한 중공부를 형성하고, 양 측판의 높이 보다 상판 및 하판의 폭이 더 큰 플랫 타입 파이프바디;
상기 파이프바디의 하판의 내저면에 돌출 배열되며, 작동유체 복귀로를 구성하는 리턴스트립;
상기 파이프바디의 양단에 구비되어 파이프바디의 중공부가 폐쇄된 작동유체 소통로를 형성하도록 하는 폐쇄부;
를 포함하는 파이프엘리먼트를 포함하여 이루어진 평판형 히트파이프.
제 1 항에 있어서,
리턴스트립과 파이프바디의 하판 내저면 사이에는 미세복귀로가 구비되어 있고,
상기 파이프바디의 높이는 5~30mm인 것을 특징으로 하는 평판형 히트파이프.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
파이프바디의 하판의 내저면은 리턴스트립을 향하여 하향 경사진 구배부를 이루고,
파이프바디의 하판 내저면에는 리턴스트립을 위한 수용홈이 형성되어 있으며,
상하 방향 격벽을 사이에 두고 복수의 중공부가 인접 배열되도록 구성되어 복수의 파이프엘리먼트가 구비된 것을 특징으로 하는 평판형 히트파이프.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 파이프바디에는 열원 접촉부가 구비되고,
상기 파이프엘리먼트의 작동유체 소통로에는 격벽을 사이에 두고 축열유체 저장부가 인접 배열되어 있고,
리턴스트립은 파이프바디의 하판 내저면과의 접면에 미세복귀로 역할을 하는 요철부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평판형 히트파이프.