KR20220124869A - Heater jacket for pipe using heat reflecting layer - Google Patents

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KR20220124869A KR1020210028508A KR20210028508A KR20220124869A KR 20220124869 A KR20220124869 A KR 20220124869A KR 1020210028508 A KR1020210028508 A KR 1020210028508A KR 20210028508 A KR20210028508 A KR 20210028508A KR 20220124869 A KR20220124869 A KR 20220124869A
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Abstract

The present invention presents a heater jacket for a pipe using a heat reflection layer that is inexpensive by reducing the thickness of an insulation layer and reduces power consumption by increasing heat transfer efficiency. The jacket includes: a pipe for transporting a fluid; a carbon sheet layer made of a porous carbon sheet surrounding the pipe; a heating element disposed on the carbon sheet layer and emitting heat; and a heat reflection layer disposed on the heating element and reflecting heat generated from the heating element, wherein the carbon sheet layer, the heating element, and the heat reflection layer form a circulation space in which heat is circulated.

Description

열반사층을 이용한 배관용 히터자켓{Heater jacket for pipe using heat reflecting layer}Heater jacket for pipe using heat reflecting layer

본 발명은 히터자켓에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열반사층을 활용하여 열전달 효율을 높이고 전력소비를 줄이는 배관용 히터자켓에 관한 것이다.The present invention relates to a heater jacket, and more particularly, to a heater jacket for piping that utilizes a heat reflective layer to increase heat transfer efficiency and reduce power consumption.

반도체, LCD, 장비제조 등의 공정에서는 액체 또는 기체와 같은 유체가 수송로 내부 표면에 고화되어 침착되는 것을 방지하기 위해서, 배관 내부의 온도를 특정온도로 유지하고 있다. 이를 위해, 발열선이 매설된 히터자켓으로 배관의, 튜브, 밸브 등 유체 수송 경로의 외면을 감싸고, 발열선으로 특정온도로 가열한다. 작업자가 히터자켓에 접촉되더라도 화상을 입지 않기 위해서, 발열선이 매설된 발열체를 단열재로 감싼다. 또한, 히터자켓의 단열재는 발열선에서의 열이 외부로 방출되지 아니하게 하여, 전력소비를 줄이는 역할을 한다. 이러한 히터자켓에 관해서는 국내등록특허 제10-1562238호 등에서 다양하게 제시되어 있다. In the process of semiconductor, LCD, equipment manufacturing, etc., in order to prevent a fluid such as liquid or gas from being solidified and deposited on the inner surface of the transport path, the temperature inside the pipe is maintained at a specific temperature. To this end, a heater jacket in which a heating wire is embedded is wrapped around the outer surface of a fluid transport path such as a pipe, a tube, a valve, and the like, and heated to a specific temperature with the heating wire. In order to avoid burns even if the worker comes into contact with the heater jacket, the heating element in which the heating wire is embedded is wrapped with an insulating material. In addition, the heat insulating material of the heater jacket prevents heat from the heating wire from being emitted to the outside, thereby reducing power consumption. Such a heater jacket is variously presented in Korean Patent No. 10-1562238 and the like.

그런데, 국내등록특허 제10-1655253호 등과 같은 종래의 히터자켓은 단열재를 활용하기 때문에, 열효율을 높이고 전력소비를 감소시키는 데에는 한계가 있다. 구체적으로, 열효율을 높이고 전력소비를 감소시키는 단열재는 단열특성이 우수한 물질을 사용하거나 단열층의 두께를 크게 하는 방향으로 진행되고 있다. 하지만, 단열특성이 우수한 물질은 비용 측면에서 적용하기 어려운 점이 많고, 단열층의 두께를 크게 하면 히터자켓의 설계에서의 제약으로 작용한다. 설계의 제약을 줄이려면, 단열층의 두께를 줄이는 것이 바람직하다. However, since the conventional heater jackets such as Korean Patent Registration No. 10-1655253 use an insulating material, there is a limit in increasing thermal efficiency and reducing power consumption. Specifically, the heat insulating material for increasing thermal efficiency and reducing power consumption is progressing in the direction of using a material having excellent insulating properties or increasing the thickness of the insulating layer. However, materials having excellent thermal insulation properties are difficult to apply in terms of cost, and increasing the thickness of the thermal insulation layer acts as a limitation in the design of the heater jacket. In order to reduce the design constraints, it is desirable to reduce the thickness of the insulating layer.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 단열층의 두께를 줄여서 비용이 저렴하고, 열전달 효율을 높여서 전력소비를 줄이는 열반사층을 이용한 배관용 히터자켓을 제공하는 데 있다. The problem to be solved by the present invention is to provide a heater jacket for piping using a heat reflective layer that is inexpensive by reducing the thickness of the heat insulating layer and reduces power consumption by increasing heat transfer efficiency.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 열반사층을 이용한 배관용 히터자켓은 유체를 수송하는 배관과, 상기 배관을 감싸며 다공질 탄소시트로 이루어진 탄소시트층과, 상기 탄소시트층 상에 배치되고, 열을 방출하는 발열체 및 상기 발열체 상에 배치되고, 상기 발열체로부터 발생한 열을 반사하는 열반사층을 포함한다. 이때, 상기 탄소시트층, 상기 발열체 및 상기 열반사층은 상기 열이 순환되는 순환공간을 형성한다.A heater jacket for piping using a heat reflective layer for solving the problems of the present invention includes a pipe for transporting a fluid, a carbon sheet layer made of a porous carbon sheet surrounding the pipe, and disposed on the carbon sheet layer to emit heat and a heat reflective layer disposed on the heating element and reflecting heat generated from the heating element. In this case, the carbon sheet layer, the heating element, and the heat reflection layer form a circulation space in which the heat is circulated.

본 발명의 자켓에 있어서, 상기 다공질 탄소시트는 탄소섬유로 이루어지며, 상기 탄소섬유 사이에는 다수의 열포켓이 존재한다. 상기 열포켓은 서로 연통되어, 상기 배관 전체를 보온한다. In the jacket of the present invention, the porous carbon sheet is made of carbon fibers, and a plurality of heat pockets exist between the carbon fibers. The heat pockets communicate with each other to keep the entire pipe insulated.

본 발명의 자켓에 있어서, 상기 열반사층은 금속시트로 이루어질 수 있고, 상기 금속시트는 알루미늄 재질 또는 스테인리스 재질로 이루어질 수 있다. 상기 금속시트는 백색 또는 은색 계열로 표면처리될 수 있다. 상기 열반사층은 요철을 포함할 수 있고, 상기 요철은 상기 열반사층의 전체 또는 부분적으로 존재할 수 있다. 상기 열반사층은 열반사도가 서로 다른 다수의 열반사편이 적층된 적층 반사층으로 이루어질 수 있다. In the jacket of the present invention, the heat reflective layer may be made of a metal sheet, and the metal sheet may be made of an aluminum material or a stainless material. The metal sheet may be surface-treated in white or silver color. The heat reflective layer may include unevenness, and the unevenness may be present in whole or in part of the heat reflection layer. The heat reflecting layer may be formed of a laminated reflecting layer in which a plurality of heat reflecting pieces having different heat reflectances are stacked.

본 발명의 열반사층을 이용한 배관용 히터자켓에 의하면, 열반사층을 채용함으로써, 상대적으로 비용이 저렴하고, 단열층의 두께를 줄이며, 열전달 효율을 높이고 전력소비를 줄인다. 또한, 열반사층을 다양하게 변형함으로써, 배관으로 전달되는 열의 효율을 높일 수 있다. 상기 발열체는 발열선 및 열선크로스로 이루어지며, 상기 열선크로스는 상기 발열선을 고정시키고 메시 구조로 이루어질 수 있다.According to the heater jacket for piping using the heat reflecting layer of the present invention, by employing the heat reflecting layer, the cost is relatively low, the thickness of the heat insulating layer is reduced, heat transfer efficiency is increased, and power consumption is reduced. In addition, by variously deforming the heat reflective layer, it is possible to increase the efficiency of heat transferred to the pipe. The heating element may include a heating wire and a heating wire cross, and the heating wire cross may have a mesh structure to fix the heating wire.

도 1은 본 발명에 의한 배관용 히터자켓을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3 내지 도 6는 본 발명의 히터자켓에 적용된 열반사층의 사례를 나타내는 단면도들이다.1 is a perspective view showing a heater jacket for piping according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1 .
3 to 6 are cross-sectional views showing examples of the heat reflective layer applied to the heater jacket of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 과장되게 표현하였다. 한편, 도면들에 있어서, 막(층, 패턴) 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장될 수 있다. 또한, 막(층, 패턴)이 다른 막(층, 패턴)의 상, 상부, 하부, 일면에 있다고 언급되는 경우에, 그것은 다른 막(층, 패턴)에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 다른 막(층, 패턴)이 개재될 수도 있다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described in detail below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. In the drawings, exaggerated representations are made for convenience of explanation. Meanwhile, in the drawings, thicknesses of films (layers, patterns) and regions may be exaggerated for clarity. Further, when it is said that a film (layer, pattern) is on, over, under, or on one side of another film (layer, pattern), it may be formed directly on the other film (layer, pattern) or other films (layers, patterns) may be formed therebetween. A film (layer, pattern) may be interposed.

본 발명의 실시예는 열반사층을 채용함으로써, 상대적으로 비용이 저렴하고, 단열층의 두께를 줄이며, 열전달 효율을 높이고 전력소비를 줄이는 배관용 히터자켓을 제시한다. 이를 위해, 열반사층이 채용된 히터자켓의 구조를 자세하게 알아보고, 열반사층에 의하여 열이 전달되는 효율이 증가되는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명의 히터자켓은 발열선이 매설되고, 배관, 튜브, 밸브 등 유체수송을 위한 배관구조의 외면을 감싸며, 발열선으로 배관 등을 특정온도로 가열하는 역할을 한다. 본 발명의 실시예에 의한 히터자켓은 대략 500℃ 이상의 고온의 유체수송을 하는 배관구조에 적용된다.An embodiment of the present invention proposes a heater jacket for piping that is relatively inexpensive by employing a heat reflective layer, reduces the thickness of the heat insulating layer, increases heat transfer efficiency, and reduces power consumption. To this end, the structure of the heater jacket employing the heat reflecting layer will be described in detail, and the process of increasing the efficiency of heat transfer by the heat reflecting layer will be described in detail. In the heater jacket of the present invention, the heating wire is embedded, and the outer surface of the piping structure for fluid transportation such as piping, tube, and valve is covered, and the heating wire serves to heat the piping to a specific temperature. The heater jacket according to an embodiment of the present invention is applied to a piping structure that transports a fluid at a high temperature of about 500° C. or more.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 배관용 히터자켓(100)을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단한 단면도이다. 다만, 엄밀한 의미의 도면을 표현한 것이 아니며, 설명의 편의를 위하여 도면에 나타나지 않은 구성요소가 있을 수 있다. 1 is a perspective view showing a heater jacket 100 for piping according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1 . However, the drawings are not expressed in a strict sense, and there may be components not shown in the drawings for convenience of description.

도 1 및 도 2를 참조하면, 히터자켓(100)은 탄소시트층(10), 발열체(12), 열반사층(13), 단열층(15) 및 자켓외피(16)를 포함한다. 경우에 따라, 열반사층(13)과 단열층(15) 사이에 격리층(14)이 추가될 수 있다. 통상적으로, 히터자켓(100)은 길이 방향으로 분리된 분리면(11)을 가지는 원통 형태로써, 측면은 자켓외피(16)와 동일한 구조를 가지면서 연장된 측면외피(17)에 의해 덮여 있다. 자켓외피(16) 및 측면외피(17)와 실질적으로 동일한 구조를 가진다. 결합부(18)는 분리면(11)이 서로 밀착되어 결합되도록 하고, 다양한 방식으로 결합될 수 있다. 도면에서는 그 사례로써 암수 벨크로테이프를 부착하는 방법을 제시하였다.1 and 2 , the heater jacket 100 includes a carbon sheet layer 10 , a heating element 12 , a heat reflection layer 13 , a heat insulation layer 15 , and a jacket shell 16 . In some cases, an isolation layer 14 may be added between the heat reflective layer 13 and the heat insulating layer 15 . Typically, the heater jacket 100 has a cylindrical shape having a separation surface 11 separated in the longitudinal direction, and the side surfaces are covered by the extended side shell 17 while having the same structure as the jacket shell 16 . It has substantially the same structure as the jacket shell 16 and the side shell 17 . The coupling portion 18 allows the separation surfaces 11 to be coupled in close contact with each other, and may be coupled in various ways. In the drawings, a method of attaching male and female velcro tapes is presented as an example.

탄소시트층(10)은 자켓내피의 역할을 하며, 일측은 유체수송 배관에 접촉하며 타측은 발열체(12)에 접촉한다. 탄소시트층(10)은 열전도성이 우수하고, 고온에도 잘 견디며, 유연성이 있어서 상기 배관구조를 용이하게 감쌀 수 있는 다공질 탄소시트가 적용된다. 탄소시트층(10)을 이루는 탄소섬유(10a)는 폴리아크릴로니트릴(PAN)계, 피치계, 레이온계 등으로 이루어질 수 있다. 탄소섬유(10a) 중에서, 기계적 강도, 유연성 및 신축성이 우수하며, 취급이 용이한 PAN계나 피치계, 특히 PAN계 탄소섬유(10a)가 바람직하다. 탄소시트층(10)은 기계적 강도, 유연성 및 신축성이 우수하여, 배관을 감쌀 때 주름이 없이 상기 배관에 밀착시킨다. 상기 주름이 생기면, 열전달이 불균일하여 상기 배관 내부 표면에 고화되어 침착되는 것을 제대로 방지하지 못하고, 히터자켓(100)의 설치에도 어려움이 있다. The carbon sheet layer 10 serves as the jacket endothelium, and one side is in contact with the fluid transport pipe and the other side is in contact with the heating element 12 . The carbon sheet layer 10 is a porous carbon sheet that has excellent thermal conductivity, can withstand high temperatures well, and has flexibility to easily wrap the pipe structure. The carbon fibers 10a constituting the carbon sheet layer 10 may be made of polyacrylonitrile (PAN)-based, pitch-based, rayon-based, or the like. Among the carbon fibers 10a, PAN-based or pitch-based carbon fibers 10a, which are excellent in mechanical strength, flexibility and elasticity, and are easy to handle, are preferable. The carbon sheet layer 10 has excellent mechanical strength, flexibility, and elasticity, and adheres to the pipe without wrinkles when wrapping the pipe. When the wrinkle occurs, heat transfer is non-uniform, so that it cannot be properly prevented from being solidified and deposited on the inner surface of the pipe, and there is a difficulty in installing the heater jacket 100 .

탄소섬유(10a)의 길이는 3~20mm가 바람직하며, 길이가 20mm보다 길어지면 탄소섬유(10a)를 분산시켜 초지해 탄소시트를 얻을 때, 탄소섬유(10a)의 분산성이 나빠진다. 3mm보다 짧아지면, 다공질 탄소시트의 인장강도, 굽힘강도와 같은 기계적 강도가 낮아진다. 또한 탄소섬유(10a)의 직경은 4~20㎛이 바람직하다. 이때, 편평한 단면의 탄소섬유(10a)의 경우, 장경과 단경의 평균을 직경으로 한다. 직경이 4㎛보다 작으면 열포켓(b) 역할을 하는 세공의 크기가 너무 작아지고, 20㎛보다 굵으며 세공의 크기가 지나치게 커진다. 한편, 탄소섬유(10a)는 열전도도가 우수하여, 발열체(12)에서 발생한 열을 상기 배관에 효율적으로 전달한다.The length of the carbon fiber 10a is preferably 3 to 20mm, and when the length is longer than 20mm, the dispersibility of the carbon fiber 10a is deteriorated when the carbon fiber 10a is dispersed to obtain a carbon sheet. When it is shorter than 3 mm, the mechanical strength such as tensile strength and bending strength of the porous carbon sheet is lowered. In addition, the diameter of the carbon fiber (10a) is preferably 4 to 20㎛. At this time, in the case of the carbon fiber 10a having a flat cross section, the average of the major and minor diameters is defined as the diameter. If the diameter is smaller than 4㎛, the size of the pores serving as the heat pocket (b) is too small, and thicker than 20㎛, the size of the pores becomes too large. On the other hand, the carbon fiber (10a) has excellent thermal conductivity, and efficiently transfers the heat generated by the heating element (12) to the pipe.

발열체(12)는 발열선(12a) 및 열선크로스(12b)을 포함한다. 발열선(12a)에 전기적으로 연결된 리드선(21)과, 리드선(21)에 전기적으로 연결된 커넥터(20)에 의해 외부의 전원과 연결된다. 발열선(12a)은 본 발명의 실시예에 의한 고온 유체수송을 위하여, 충분한 정도의 열을 발생한다. 이를 위하여, 발열선(12a)의 재질, 가해지는 전력 등은 적절하게 조절할 수 있다. 발열선(12a)은 실리카(sillica) 등과 같은 내열성 재질의 열선크로스(12b)에 의해 탄소시트층(10)에 고정된다. 경우에 따라, 탄소시트층(10) 및 발열체(12)는 접합층으로 접착될 수 있다. 상기 접합층은 발열체(12)의 온도에 따라 예컨대 공지된 실리카 계열의 접합재, 규소 탄산나트륨계 접합제 또는 실리콘 고용체인 Si1-xRx(R;은 고용물질; x는 원자량 비) 접합제 등과 같은 세라믹 접합제를 사용할 수 있다. The heating element 12 includes a heating wire 12a and a heating wire cross 12b. It is connected to an external power source by a lead wire 21 electrically connected to the heating wire 12a and a connector 20 electrically connected to the lead wire 21 . The heating wire 12a generates a sufficient level of heat for high-temperature fluid transport according to an embodiment of the present invention. To this end, the material of the heating wire 12a, applied power, etc. may be appropriately adjusted. The heating wire 12a is fixed to the carbon sheet layer 10 by a heating wire cross 12b made of a heat-resistant material such as silica. In some cases, the carbon sheet layer 10 and the heating element 12 may be bonded as a bonding layer. According to the temperature of the heating element 12, the bonding layer may include, for example, a known silica-based bonding material, a silicon sodium carbonate-based bonding agent, or a Si 1-x R x (R; silver solid solution; x is an atomic weight ratio) bonding agent, etc. The same ceramic bonding agent can be used.

발열선(12a)을 감싸는 열선크로스(12b)는 평면, 즉 x-y면을 x축 반대방향에서 바라보면, 메시(mesh) 구조가 바람직하다. 열선크로스(12b)가 메시 구조를 이루면, 발열선(12a)의 열의 대부분은 메시 구조 사이의 공간으로 방출된다. 즉, 메시 구조의 열선크로스(12b)는 열반사층(13)으로 전달되는 열을 효과적으로 방출시킬 수 있다. 추후에 설명하겠지만, 메시 구조의 열선크로스(12b)는 순환공간(a)에서의 열순환 효과를 증대시킨다.The heating wire cross 12b surrounding the heating wire 12a preferably has a mesh structure when viewed from a plane, that is, an x-y plane in a direction opposite to the x-axis. When the heating wire cross 12b forms a mesh structure, most of the heat of the heating wire 12a is emitted to the space between the mesh structures. That is, the heat ray cross 12b having a mesh structure can effectively dissipate heat transferred to the heat reflection layer 13 . As will be described later, the heat ray cross 12b of the mesh structure increases the thermal circulation effect in the circulation space (a).

열반사층(13)은 전달되는 열, 특히 복사열을 반사시키며, 얇은 시트 형태로 이루어진다. 열반사층(13)은 전달되는 복사열을 효과적으로 반사시키기 위하여 반사성 물질을 포함한다. 열반사층(13)은 백색 또는 은색 계열로 표면처리된 금속시트일 수 있다. 백색 또는 은색 등의 색상을 띠는 금속은 높은 반사도를 가진다. 상기 금속시트는 선택에는 제한이 없으나, 열전도도가 상대적으로 낮으며 가공성이 우수한 금속이 바람직하다. 본 발명의 실시예는, 상기 금속시트는 알루미늄 재질 또는 스테인리스 재질이 바람직하다. 발열선(12a)을 향하는 열반사층(13)의 표면은 그라인딩, 폴리싱 등과 같은 주지의 방법으로 고광택으로 표면처리를 하여 반사도를 높일 수 있다.The heat reflective layer 13 reflects transmitted heat, particularly radiant heat, and is formed in the form of a thin sheet. The heat reflective layer 13 includes a reflective material to effectively reflect the transmitted radiant heat. The heat reflective layer 13 may be a metal sheet surface-treated in white or silver color. Metals having a color such as white or silver have high reflectivity. There is no limitation in the selection of the metal sheet, but a metal having relatively low thermal conductivity and excellent workability is preferable. In an embodiment of the present invention, the metal sheet is preferably made of an aluminum material or a stainless material. The surface of the heat reflective layer 13 facing the heating wire 12a may be surface-treated to a high gloss by a well-known method such as grinding or polishing to increase the reflectivity.

탄소시트층(10), 발열체(12) 및 열반사층(13)은 열이 순환하는 순환공간(a)을 이룬다. 구체적으로, 발열체(12)로부터 발생한 열은 열반사층(13)에 의해 반사되어 열전도도가 높은 탄소시트층(10)을 거쳐 상기 배관에 전달된다. 발열체(12)의 열은 열반사층(13)에 의해 반사되므로, 상기 배관으로 전달되는 열효율이 높아진다. 만일, 열반사층(13)이 존재하지 않으면, 발열체(12)의 열은 격리층(14) 또는 단열층(15)에 부분적으로 흡수되므로, 상기 열전달 효율이 떨어진다. 또한, 순환공간(a)은 탄소시트층(10), 발열체(12) 및 열반사층(13)으로 폐쇄된 공간으로, 발열체(12)의 열이 외부로 방출되지 않고 순환공간(a)에 머무르게 하여 상기 열효율을 높인다. 더불어, 탄소시트층(10)의 열전도도가 높으므로, 순환공간(a)에서의 열이 상기 배관에 충분하게 전달된다.The carbon sheet layer 10 , the heating element 12 , and the heat reflection layer 13 form a circulation space (a) in which heat circulates. Specifically, the heat generated from the heating element 12 is reflected by the heat reflection layer 13 and transferred to the pipe through the carbon sheet layer 10 having high thermal conductivity. Since the heat of the heating element 12 is reflected by the heat reflection layer 13, the thermal efficiency transferred to the pipe increases. If the heat reflective layer 13 is not present, the heat of the heating element 12 is partially absorbed by the insulating layer 14 or the heat insulating layer 15 , and thus the heat transfer efficiency is lowered. In addition, the circulation space (a) is a space closed by the carbon sheet layer 10, the heating element 12 and the heat reflection layer 13, so that the heat of the heating element 12 is not released to the outside and stays in the circulation space (a). to increase the thermal efficiency. In addition, since the thermal conductivity of the carbon sheet layer 10 is high, the heat in the circulation space (a) is sufficiently transferred to the pipe.

탄소시트층(10)은 우수한 열전도도와 함께 보온의 효과를 가진다. 구체적으로, 탄소섬유(10a) 사이에는 다수의 열포켓(b)이 존재한다. 열포켓(b)은 순환공간(a)으로부터 전달된 열이 상기 배관으로 전달되기 이전에, 상기 열을 일정시간 동안 보유한다. 열포켓(b)은 서로 연통되어 있으므로, 상기 열은 탄소시트층(10) 전체에 걸쳐 균일하게 분포한다. 또한, 열포켓(b)은 상기 배관으로부터 방출되는 열을 일정시간 동안 보유한다. 이렇게 되면, 상기 열은 상기 배관을 전체적으로 감싸며, 보온하는 역할을 한다. 열포켓(b)은 상기 배관으로의 열전달을 균일하게 하여, 상기 배관 내부의 표면에서 유체가 고화되어 침착되지 않도록 한다. The carbon sheet layer 10 has excellent thermal conductivity and a thermal insulation effect. Specifically, a plurality of heat pockets (b) exist between the carbon fibers (10a). The heat pocket (b) retains the heat for a predetermined time before the heat transferred from the circulation space (a) is transferred to the pipe. Since the heat pockets (b) communicate with each other, the heat is uniformly distributed throughout the carbon sheet layer (10). In addition, the heat pocket (b) retains the heat emitted from the pipe for a certain period of time. In this case, the heat surrounds the pipe as a whole and serves to keep it warm. The heat pocket (b) makes the heat transfer to the pipe uniform, so that the fluid is not solidified and deposited on the surface inside the pipe.

열반사층(13)은 격리층(14)에 의해 단열층(15)과 격리될 수 있다. 격리층(14)은 발열체(12)의 온도에 따라 금속 섬유, 또는 세라믹 섬유 또는 그들이 혼합된 섬유 중의 어느 하나로 이루어진 직물로 형성할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 단열층(15)과 접하는 격리층(14)의 표면에는 공지의 세라믹 접합제가 도포될 수 있다. 경우에 따라, 격리층(14)을 적용하지 않고, 열반사층(13)과 단열층(15)이 직접 접촉할 수도 있다. 단열층(15)은 발열체(12)로부터 발생하는 열이 외부로 손실되지 않도록 하며, 세라믹계, 폴리이미드계 등과 같은 공지의 물질을 활용할 수 있다. 여기서는, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. The heat reflective layer 13 may be isolated from the heat insulating layer 15 by the isolation layer 14 . The isolation layer 14 may be formed of a fabric made of any one of metal fibers, ceramic fibers, or a mixture thereof depending on the temperature of the heating element 12 . Although not shown, a known ceramic bonding agent may be applied to the surface of the insulating layer 14 in contact with the heat insulating layer 15 . In some cases, the heat reflective layer 13 and the heat insulating layer 15 may be in direct contact without applying the isolation layer 14 . The heat insulating layer 15 prevents heat generated from the heating element 12 from being lost to the outside, and a known material such as ceramic or polyimide may be used. Here, a detailed description thereof will be omitted.

자켓외피(16)는 외피층(16a)을 포함한다. 외피층(16a)은 내열성 및 가요성 등을 가지는 실리콘 조성물, 테프론 조성물, 폴리염화비닐 조성물 등을 사용할 수 있다. 선택적으로, 외피층(16a)을 보호하는 외피보호층(16b)을 구비할 수 있으며, 외피보호층(16b)은 경화성 수지로 경화되어 피복될 수 있다. 상기 경화성 수지는 열경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지일 수 있다. 여기서는, 외피층(16a)과 외피보호층(16b)의 자켓외피(16)로 구성된 히터자켓(100)을 제시하였다. 그런데, 히터자켓(100)이 적용되는 배관구조의 크기 및 형상을 고려하여, 히터자켓(100)의 설계를 다르게 할 수 있다. 본 발명의 히터자켓(100)은 다공성 탄소시트로 이루어진 탄소시트층(10) 및 열반사층(13)을 제외하고 다른 요소, 예컨대, 단열층(15) 및 자켓외피(16)는 본 발명의 범주 내에서 다양하게 변형될 수 있다. The jacket skin 16 includes a skin layer 16a. For the outer skin layer 16a, a silicone composition having heat resistance and flexibility, a Teflon composition, a polyvinyl chloride composition, or the like may be used. Optionally, an outer skin protective layer 16b for protecting the outer skin layer 16a may be provided, and the outer outer protective layer 16b may be cured and coated with a curable resin. The curable resin may be a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin. Here, the heater jacket 100 composed of the jacket skin 16 of the outer skin layer 16a and the outer skin protective layer 16b is presented. However, in consideration of the size and shape of the piping structure to which the heater jacket 100 is applied, the design of the heater jacket 100 may be different. In the heater jacket 100 of the present invention, except for the carbon sheet layer 10 and the heat reflection layer 13 made of a porous carbon sheet, other elements such as the heat insulating layer 15 and the jacket shell 16 are within the scope of the present invention. can be varied in various ways.

본 발명의 실시예에 의한 히터자켓(100)은 열반사층(13)을 채용함으로써, 부가적으로 단열효과를 획득할 수 있다. 부가적인 단열효과로 인하여, 고가의 단열재를 사용하지 않아도 되기 때문에 상대적으로 비용이 저렴하게 히터자켓(100)을 제작할 수 있다. 또한, 단열의 효과를 얻으면, 단열층(15)의 두께를 줄일 수 있어서 히터자켓(100) 설계의 제약을 크게 줄일 수 있다. 나아가, 열반사층(13)으로 발열체(12)의 열을 순환시키므로, 열전달 효율을 높이면서 전력소비를 줄일 수 있다. The heater jacket 100 according to the embodiment of the present invention may additionally obtain a thermal insulation effect by employing the heat reflective layer 13 . Due to the additional thermal insulation effect, the heater jacket 100 can be manufactured at relatively low cost because it is not necessary to use an expensive insulating material. In addition, if the effect of heat insulation is obtained, the thickness of the heat insulation layer 15 can be reduced, thereby greatly reducing the restrictions on the design of the heater jacket 100 . Furthermore, since the heat of the heating element 12 is circulated to the heat reflective layer 13 , it is possible to reduce power consumption while increasing heat transfer efficiency.

도 3 내지 도 6는 본 발명의 실시예에 의한 히터자켓(100)에 적용된 열반사층(13)의 사례를 나타내는 단면도들이다. 이때, 히터자켓(100)은 앞에서 설명한 바와 같다.3 to 6 are cross-sectional views illustrating examples of the heat reflective layer 13 applied to the heater jacket 100 according to an embodiment of the present invention. At this time, the heater jacket 100 is the same as described above.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 열반사층(13)의 사례는 제1 내지 제4 열반사층(13a, 13b, 13c, 13d)을 제시한다. 물론, 열반사층(13)의 사례는 본 발명의 범주 내에서 다양하게 변형될 수 있다. 제1 열반사층(13a)은 열반사 물질층(30) 자체가 열반사의 역할을 하며, 평탄한 표면을 가진다. 제1 열반사층(13a)은 선택에는 제한이 없으나, 열전도도가 상대적으로 낮으며 가공성이 우수한 금속이 바람직하다. 제1 열반사층(13a)은 알루미늄 재질 또는 스테인리스 재질이 바람직하다.Referring to FIGS. 3 to 6 , examples of the heat reflecting layer 13 present first to fourth heat reflecting layers 13a , 13b , 13c and 13d . Of course, the case of the heat reflective layer 13 may be variously modified within the scope of the present invention. The first heat reflective layer 13a serves as a heat reflective material layer 30 itself to reflect heat and has a flat surface. There is no limitation in the selection of the first heat reflective layer 13a, but a metal having relatively low thermal conductivity and excellent workability is preferable. The first heat reflective layer 13a is preferably made of an aluminum material or a stainless material.

제2 열반사층(13b)은 모재(31)에 열반사를 유도하는 코팅층(32)이 코팅된 것이다. 모재(31)는 열전도율이 작은 재질, 예컨대 열경화성 수지인 폴리이미드로 이루어지는 것이 좋고, 코팅층(32)은 금속이 바람직하며, 상기 금속은 Al, Ag, Cu, Au, Pt, Pd, Rh, Ni, W, Mo, Cr, Sn, Ti로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 층 또는 그들의 복합층일 수 있다. 적합하게는, Ag 또는 Al 중의 어느 하나 또는 Ag-Al 합금이 좋다. 제2 열반사층(13b)은 열전도도가 낮은 모재(31)를 활용하기 때문에, 코팅층(32)으로 선택될 수 있는 금속은 제1 열반사층(13a)보다 다양하게 설정될 수 있다.The second heat reflection layer 13b is coated with a coating layer 32 for inducing heat reflection on the base material 31 . The base material 31 is preferably made of a material having low thermal conductivity, for example, polyimide, which is a thermosetting resin, and the coating layer 32 is preferably a metal, and the metal is Al, Ag, Cu, Au, Pt, Pd, Rh, Ni, It may be at least one layer selected from the group consisting of W, Mo, Cr, Sn, and Ti, or a composite layer thereof. Suitably, either Ag or Al or an Ag-Al alloy is preferred. Since the second heat reflective layer 13b utilizes the base material 31 having low thermal conductivity, a metal that can be selected as the coating layer 32 may be set more variously than that of the first heat reflective layer 13a.

제3 열반사층(13c)은 모재(33)에 요철(33a)이 존재한다. 요철(33a)은 발열체(12)의 열이 난반사가 되도록 유도한다. 발열체(12)의 열이 난반사되면, 순환공간(a)에서의 열의 유동이 활발하게 되어, 탄소시트층(10)으로 열전달이 제1 및 제2 열반사층(13a, 13b)에 비해 열의 유동이 활발해진다. 열의 유동이 활발하면, 상기 배관으로 전달되는 열효율이 증가한다. 요철(33a)은 제3 반사층(13c)의 전면에 존재할 수 있고, 부분적으로 존재할 수 있다. 요철(33a)이 제3 반사층(13c)에서 부분적으로 존재하면, 상기 열이 유동하는 양상은 정밀하게 조절될 수 있다. 요철(33a)은 제3 반사층(13c)에서 띠 형태, 섬 형태 등과 같은 패턴이 존재할 수 있다. The third heat reflective layer 13c has irregularities 33a on the base material 33 . The unevenness 33a induces the heat of the heating element 12 to be diffusely reflected. When the heat of the heating element 12 is diffusely reflected, the flow of heat in the circulation space (a) becomes active, and the heat transfer to the carbon sheet layer 10 is lower than that of the first and second heat reflection layers 13a and 13b. become active If the flow of heat is active, the thermal efficiency transferred to the pipe increases. The unevenness 33a may exist on the entire surface of the third reflective layer 13c or may exist partially. When the unevenness 33a is partially present in the third reflective layer 13c, the flow of heat may be precisely controlled. The unevenness 33a may have a pattern such as a band shape or an island shape in the third reflective layer 13c.

제4 열반사층(13d)은 열반사도가 다른 제1 및 제2 열반사편(34a, 34b)으로 이루어진 적층 반사층(34)으로 이루어진다. 제1 및 제2 열반사편(34a, 34b)은 탄소시트층(10)에 대하여 수직하게 배열된다. 여기서는, 열반사도가 다른 2개의 열반사편을 제시하였으나, 적층 반사층(34)은 열반사도가 다른 3개 이상의 열반사편으로 구성할 수 있다. 열반사도가 서로 다르면, 제4 열반사층(13d)에서의 열이 난반사되도록 유도한다. 발열체(12)의 열이 난반사되면, 순환공간(a)에서의 열의 유동이 활발하게 되어, 탄소시트층(10)으로 열전달이 제1 및 제2 열반사층(13a, 13b)에 비해 열의 유동이 활발해진다. 열의 유동이 활발하면, 상기 배관으로 전달되는 열효율이 증가한다. 제4 열반사층(13d)을 구성하는 각각의 열반사편의 열반사도, 두께를 조절하여, 상기 열이 유동하는 양상을 정밀하게 조절할 수 있다. The fourth heat reflecting layer 13d is formed of a laminated reflecting layer 34 including first and second heat reflecting pieces 34a and 34b having different heat reflectivity. The first and second heat reflection pieces 34a and 34b are arranged perpendicular to the carbon sheet layer 10 . Here, two heat reflecting pieces having different heat reflectances are presented, but the laminated reflective layer 34 may be composed of three or more heat reflecting pieces having different heat reflectances. If the heat reflectivity is different from each other, the heat in the fourth heat reflecting layer 13d is induced to be diffusely reflected. When the heat of the heating element 12 is diffusely reflected, the flow of heat in the circulation space (a) becomes active, and the heat transfer to the carbon sheet layer 10 is lower than that of the first and second heat reflection layers 13a and 13b. become active If the flow of heat is active, the thermal efficiency transferred to the pipe increases. By adjusting the heat reflectivity and thickness of each heat reflecting piece constituting the fourth heat reflecting layer 13d, it is possible to precisely control the flow of heat.

이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다. As mentioned above, although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention. It is possible.

10; 탄소시트층 11; 분리면
12; 발열체 12a; 발열선
12b; 열선크로스 13; 열반사층
13a, 13b, 13c, 13d; 제1 내지 열반사층
14; 격리층 15; 단열층
16; 자켓외피 16a; 외피층
16b; 외피보호층 17; 측면외피
18; 결합부 20; 커넥터
21; 리드선
30; 열반사 물질층
31, 33; 모재
32; 코팅층 34; 적층 반사층
100; 히터자켓10; carbon sheet layer 11; separation side
12; heating element 12a; heating wire
12b; hot wire cross 13; heat reflective layer
13a, 13b, 13c, 13d; first to heat reflective layers
14; isolation layer 15; insulation layer
16; jacket skin 16a; integumentary layer
16b; outer protective layer 17; side skin
18; coupling part 20; connector
21; lead wire
30; heat reflective material layer
31, 33; base material
32; coating layer 34; laminated reflective layer
100; heater jacket

Claims (10)

유체를 수송하는 배관;
상기 배관을 감싸며, 다공질 탄소시트로 이루어진 탄소시트층;
상기 탄소시트층 상에 배치되고, 열을 방출하는 발열체;
상기 발열체 상에 배치되고, 상기 발열체로부터 발생한 열을 반사하는 열반사층을 포함하고,
상기 탄소시트층, 상기 발열체 및 상기 열반사층은 상기 열이 순환되는 순환공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 열반사층을 이용한 배관용 히터자켓.piping for transporting the fluid;
a carbon sheet layer surrounding the pipe and made of a porous carbon sheet;
a heating element disposed on the carbon sheet layer and emitting heat;
a heat reflective layer disposed on the heating element and reflecting heat generated from the heating element;
The carbon sheet layer, the heating element and the heat reflecting layer are heater jackets for piping using a heat reflecting layer, characterized in that forming a circulation space in which the heat is circulated. 제1항에 있어서, 상기 다공질 탄소시트는 탄소섬유로 이루어지며, 상기 탄소섬유 사이에는 다수의 열포켓이 존재하는 열반사층을 이용한 배관용 히터자켓.The heater jacket for piping using a heat reflection layer according to claim 1, wherein the porous carbon sheet is made of carbon fibers, and a plurality of heat pockets are present between the carbon fibers. 제2항에 있어서, 상기 열포켓은 서로 연통되어, 상기 배관 전체를 보온하는 것을 특징으로 하는 열반사층을 이용한 배관용 히터자켓.[3] The heater jacket for piping using a heat reflective layer according to claim 2, wherein the heat pockets communicate with each other to insulate the entire pipe. 제1항에 있어서, 상기 열반사층은 금속시트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열반사층을 이용한 배관용 히터자켓.The heater jacket for piping using a heat reflecting layer according to claim 1, wherein the heat reflecting layer is made of a metal sheet. 제4항에 있어서, 상기 금속시트는 알루미늄 재질 또는 스테인리스 재질로 이루어진 금속시트인 것을 특징으로 하는 열반사층을 이용한 배관용 히터자켓.The heater jacket for piping using a heat reflective layer according to claim 4, wherein the metal sheet is a metal sheet made of an aluminum material or a stainless material. 제4항에 있어서, 상기 금속시트는 백색 또는 은색 계열로 표면처리된 것을 특징으로 하는 열반사층을 이용한 배관용 히터자켓.[Claim 5] The heater jacket for piping using a heat reflective layer according to claim 4, wherein the metal sheet is surface-treated in white or silver color. 제1항에 있어서, 상기 열반사층은 요철을 포함하는 것을 특징으로 하는 열반사층을 이용한 배관용 히터자켓.The heater jacket for piping using a heat reflecting layer according to claim 1, wherein the heat reflecting layer includes irregularities. 제7항에 있어서, 상기 요철은 상기 열반사층의 전체 또는 부분적으로 존재하는 것을 특징으로 하는 열반사층을 이용한 배관용 히터자켓.[Claim 8] The heater jacket for piping using a heat reflecting layer according to claim 7, wherein the unevenness is present in whole or in part of the heat reflecting layer. 제1항에 있어서, 상기 열반사층은 열반사도가 서로 다른 다수의 열반사편이 적층된 적층 반사층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열반사층을 이용한 배관용 히터자켓.The heater jacket for piping using a heat reflecting layer according to claim 1, wherein the heat reflecting layer comprises a laminated reflecting layer in which a plurality of heat reflecting pieces having different heat reflectances are stacked. 제1항에 있어서, 상기 발열체는 발열선 및 열선크로스로 이루어지며, 상기 열선크로스는 상기 발열선을 고정시키고 메시 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열반사층을 이용한 배관용 히터자켓.The heater jacket for piping using a heat reflective layer according to claim 1, wherein the heating element comprises a heating wire and a heating wire cross, and the heating wire cross fixes the heating wire and has a mesh structure.
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