KR100500190B1 - Cooling roll using heatpipe mode - Google Patents
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Abstract
본 발명은 히트파이프 방식의 냉각롤을 이용한 가공장치에 관한 것으로, 특히 냉각롤 외통의 내면에 메쉬형태의 윅을 설치하거나 냉각롤 외통의 내면에 수많은 요홈을 형성하여 그 내부를 진공상태로 형성하고 작동유체를 삽입하여 히트파이프 원리에 의해 고온의 원단을 가공하는 장치에 관한 것으로서, 히트파이프 방식 냉각롤의 적용으로 회전하는 냉각롤 내부를 통상의 히트파이프 상태로 형성하여 열교환이 이루어지도록 하여 매우 빠른 열교환과 높은 열교환 효과를 얻으며, 아울러 표면온도 편차가 적고 결로가 발생하지 않아 원단의 가공품질을 높일 수 있으며, 냉각롤 외통의 내면에 메쉬형태의 윅을 설치하거나 냉각롤 외통의 내면에 수많은 요홈을 설치하여 작동유체의 표면장력에 의한 내면 확산을 유도하여 저회전시에도 열교환 효율을 높이고, 냉각수 파이프의 외경에 플레이트 형상의 핀을 부착하거나 냉각수 파이프의 외경을 파형 형상으로 함으로서 냉각수 파이프의 열효율을 증가시켜, 냉각수 파이프의 숫자를 줄여 제작단가를 낮추는 효과가 있다. The present invention relates to a processing apparatus using a cooling pipe of the heat pipe type, in particular, to install a wick in the form of a mesh on the inner surface of the cooling roll outer cylinder or to form a number of grooves on the inner surface of the cooling roll outer cylinder to form the inside of the vacuum state The present invention relates to a device for processing a high temperature fabric by a heat pipe principle by inserting a working fluid, and by applying a heat pipe type cooling roll, the inside of a rotating cooling roll is formed in a normal heat pipe state so that heat exchange is performed very quickly. It achieves heat exchange and high heat exchange effect, and it improves the processing quality of the fabric because there is little surface temperature variation and no condensation occurs, and a mesh wick is installed on the inner surface of the cooling roll outer cylinder or numerous grooves are provided on the inner surface of the cooling roll outer cylinder. By inducing diffusion of the inner surface by surface tension of working fluid, it improves heat exchange efficiency even at low rotation speed. And, to the outer diameter of the cooling water pipe by increasing the thermal efficiency of the cooling water pipe to the outer diameter of the mounting pin or the cooling water pipe to the plate-like shape as a waveform, there is an effect to reduce the number of the cooling water pipe to lower the production cost.
Description
본 발명은 히트파이프 방식의 냉각롤을 이용한 가공장치에 관한 것으로, 특히 냉각롤 외통의 내면에 메쉬형태의 윅을 설치하거나 냉각롤 외통의 내면에 수많은 요홈을 형성하여 그 내부를 진공상태로 형성하고 작동유체를 삽입하여 히트파이프 원리에 의해 고온의 원단을 가공하는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a processing apparatus using a cooling pipe of the heat pipe type, in particular, to install a wick in the form of a mesh on the inner surface of the cooling roll outer cylinder or to form a number of grooves on the inner surface of the cooling roll outer cylinder to form the inside of the vacuum state The present invention relates to an apparatus for inserting a working fluid to process a high temperature fabric by the heat pipe principle.
일반적으로 히트파이프는 밀폐용기 내부의 작동유체가 연속적으로 기-액간의 상변화 과정을 통하여 용기 양단 사이에 열을 전달하는 장치로서, 잠열(latent heat)을 이용하여 열을 이동시킴으로써, 단일상의 작동유체를 이용하는 통상적인 열전달 기기에 비해 매우 큰 열전달 성능을 발휘한다. 히트파이프는 밀폐용기, 작동유체와 용기내부의 모세관으로 이루어지며, 외벽의 재료 및 작동유체의 종류, 모세관 구조물의 종류, 액체의 귀환방법, 내부의 기하학적 형태, 작동온도등에 따라 다양하게 분류된다. 한편, 모세관 구조는 윅(wick) 또는 그루브가 사용되고, 윅은 심지의 역할을 할 수 있는 다공성 구조물로서, 가급적 같은 재질로 만들어져 내벽에 부착되며, 그루브는 용기의 내벽을 적당한 형태로 가공하여 만든다. In general, a heat pipe is a device in which a working fluid in a sealed container transfers heat between two ends of a vessel through a phase-change process between gas and liquid, and moves heat using latent heat to operate a single phase. It exhibits very large heat transfer performance compared to conventional heat transfer devices using fluids. Heat pipes consist of a sealed container, working fluid and capillary inside the container, and are classified into various types according to the material and working fluid of the outer wall, the type of capillary structure, the liquid return method, the internal geometry, and the operating temperature. On the other hand, the capillary structure is a wick (wick) or groove is used, the wick is a porous structure that can act as a wick, is made of the same material as possible attached to the inner wall, the groove is made by processing the inner wall of the container in a suitable form.
이러한, 액체의 궤환이 윅에 의하여 이루어지는 경우를 "히트파이프"라 부르며, 중력, 원심력등 여러 가지 다양한 방법에 의하여 이루어지기도 하며, 통칭하여 "히트파이프"라 칭한다. Such a case in which the liquid is returned by the wick is called a "heat pipe", and may be formed by various methods such as gravity and centrifugal force, and collectively called a "heat pipe."
또한, 히트파이프는 증발부, 응축부, 단열부 세부분으로 나누어져 있고, 증발부에서 증발된 증기는 응축부로 이송되며, 응축부에서 응축된 응축액은 윅(Wick)을 통하여 증발부로 궤환된다. 이때, 증발부에서 증발된 열은 증발부 내부의 작동유체에 의하여 잠열의 형태로 응축부로 이송되어 응축된다.In addition, the heat pipe is divided into evaporation unit, condensation unit, and heat insulation subdivision, and the vapor evaporated from the evaporation unit is transferred to the condensation unit, and the condensate condensed in the condensation unit is returned to the evaporation unit through the wick. At this time, the heat evaporated from the evaporator is transferred to the condenser in the form of latent heat by the working fluid inside the evaporator to condense.
이러한 히트파이프는 외부의 동력 없이도 대량의 열 수송이 가능하고, 열 전달효율이 우수하며, 열 초전도체이므로 길이에 관계없이 파이프 전체에 순간적으로 열전달이 이루어지고, 온도 분포가 거의 동일하며, 에너지 사용효율이 매우 우수하고, 빠른 열 전달로 열 응답이 좋아 체감 만족도가 좋은 장점이 있다.These heat pipes are capable of transporting a large amount of heat without external power, and are excellent in heat transfer efficiency, and are thermal superconductors. Thus, heat pipes are instantaneously transferred to the entire pipe regardless of their length, and the temperature distribution is almost the same. This very good, fast heat transfer, good heat response has a good haptic satisfaction.
연포장, 섬유류, 철판코일 산업분야에서 각종 원단의 가공제작시 많은 실린더 롤이 사용되고 있는데, 그 중에서 라미네이팅, 시즈닝, 코팅등 원단의 표면 가공이나 냉각을 위해서 실린더 롤에 냉각수를 통과하여 원단의 열을 전도시켜 빼앗아 가는 일반 냉각롤 방식이 사용되고 있다. 이러한 기존의 냉각롤에 있어서 냉각수가 냉각롤의 내부를 통과할 때 나선형 형태의 수로를 형성하여 냉각수가 오랜 시간 냉각롤 안에 머무르게 하면서 열교환하는 기법도 사용되고 있다. Many cylinder rolls are used in the fabrication and processing of various fabrics in the soft packaging, textiles, and sheet metal coil industries. Among them, heat is applied to the cylinder rolls through cooling water for cooling or surface processing of fabrics such as laminating, seasoning, and coating. A general cooling roll method is used to take over and take away. In such a conventional cooling roll, a technique of heat-exchanging while forming a helical water channel as the cooling water passes through the inside of the cooling roll to keep the cooling water in the cooling roll for a long time is also used.
그러나, 이러한 기존방식 냉각롤은 냉각수가 통과하면서 고온의 원단에 의해 온도가 상승하기 때문에 냉각롤의 온도 편차가 크게 발생하며, 주위의 공기가 항상 외통을 통하여 냉각수와 열교환이 이루어지고 있기 때문에 표면에 결로가 발생하여 원단을 훼손시키거나 원단 가공 작업을 어렵게 한다. However, this conventional cooling roll has a large temperature variation of the cooling roll because the temperature rises due to the high temperature fabric as the cooling water passes, and since the surrounding air is always exchanging heat with the cooling water through the outer cylinder, Condensation may occur and damage the fabric or make fabric processing difficult.
또한, 히트파이프 방식 냉각롤이 저속 회전으로 가동될 때에는 회전 원심력이 작아 외통의 내면에 작동유체가 부착되기가 어려우며, 냉각수 파이프에 응축된 작동유체의 궤환도 어려워 열교환 효율이 떨어지는 단점이 있었다. In addition, when the heat pipe type cooling roll is operated at a low speed rotation, it is difficult to attach the working fluid to the inner surface of the outer cylinder because of the small centrifugal force, and it is difficult to return the working fluid condensed on the cooling water pipe, thereby reducing the heat exchange efficiency.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 냉각롤 내부를 진공상태로 형성하고 그 내부에 작동유체를 충진하여 통상의 히트파이프 상태로 하고, 냉각수 파이프에 응축된 작동유체를 원심력에 의해 궤환시켜 냉각롤 외통과 냉각수 파이프사이의 열교환이 이루어지도록 하는 히트파이프방식 냉각롤을 제공함으로써, 열교환 효율을 획기적으로 높이며 표면온도 편차가 균일하여 원단의 가공품질을 높일 수 있고 주위온도의 영향으로 롤 표면에 결로가 발생하는 것을 막는 히트파이프방식 냉각롤을 이용한 가공장치의 제공에 있다. The present invention has been invented to solve such a problem, and forms the inside of the cooling roll in a vacuum state and fills the working fluid into a normal heat pipe state, and returns the working fluid condensed in the cooling water pipe by centrifugal force. By providing heat pipe type cooling roll to make heat exchange between the cooling roll outer cylinder and the cooling water pipe, the heat exchange efficiency is dramatically increased and the surface temperature is uniform so that the processing quality of the fabric can be improved and the roll surface is affected by the ambient temperature. The present invention provides a processing apparatus using a heat pipe type cooling roll which prevents condensation from occurring.
또한, 저속 회전시 원심력의 발생이 충분치 않아 냉각롤의 외통 내면에 작동유체 도포가 어렵고 냉각수 파이프에 응축된 작동유체의 궤환이 원활히 이루어지지 않는 관계로 열교환 효율이 떨어질 수 있으나, 냉각롤 외통의 내면에 메쉬형태의 윅을 설치하거나 냉각롤 외통의 내면에 수많은 요홈을 형성하여 적은 원심력에 의해서도 작동유체의 표면장력에 의한 확산을 유도하여 저속 회전시에도 열교환 효율을 높이고, 아울러 냉각수 파이프의 외경에 열교환용 핀을 장착하거나 냉각수 파이프의 외경을 파형(corrugate)형태로 함으로서 열교환 면적을 넓혀 궁극적으로 냉각수파이프의 숫자를 줄여 제조단가를 줄일 수 있는 장치의 제공에 있는 것이다. In addition, due to insufficient centrifugal force during low speed rotation, it is difficult to apply the working fluid to the inner surface of the cooling roll, and the heat exchange efficiency may be reduced due to the inability to return the working fluid condensed in the cooling water pipe. Mesh type wick is installed on the inside or numerous grooves are formed on the inner surface of the cooling roll outer cylinder to induce diffusion due to the surface tension of the working fluid even with a small centrifugal force to increase the heat exchange efficiency even at low speed rotation, and to heat exchange the outer diameter of the coolant pipe. By installing a fin or by corrugating the outer diameter of the coolant pipe, the present invention provides a device that can increase the heat exchange area and ultimately reduce the number of coolant pipes, thereby reducing the manufacturing cost.
이하 본 발명에 따른 히트파이프방식 냉각롤에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the heat pipe cooling roll according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 히트파이프 방식 냉각롤 내부 개략도이며, 도 2a는 본 발명의 냉각롤 정지시에 히트파이프 방식 냉각롤의 단면도로서, 냉각롤(100)의 정지시에 작동유체가 외통(10)의 최하부에 충진되어 있는 것을 나타내고 있다.1 is a schematic view of the inside of a heat pipe cooling roll according to the present invention, and FIG. 2A is a cross-sectional view of the heat pipe cooling roll at the time of stopping the cooling roll of the present invention. It is filled at the bottom of the
도 2b는 본 발명의 냉각롤 회전시 히트파이프 방식 냉각롤의 단면도로서, 히트파이프 방식 냉각롤(100)은 고온의 원단(90)을 냉각시키기 위하여 원단이 닿는 외통(10)과 축이 되는 샤프트(60)로 회전하는 원통형을 이루고 있으며, 외부 냉동기에 의해 냉각된 냉각수가 일측의 축으로 유입되어 상기 냉각롤(100)의 내부에 형성된 다수의 냉각수 파이프(20)를 통과하면서 열교환이 이루어진 후 타측의 축으로 냉각수가 유출되고 있다. Figure 2b is a cross-sectional view of the heat pipe cooling roll during the rotation of the cooling roll of the present invention, the heat pipe cooling roll 100 is a shaft which is the shaft and the outer cylinder 10 to which the fabric touches in order to cool the high temperature fabric 90 Comprising a cylindrical shape that rotates to 60, the cooling water cooled by the external freezer flows into the shaft of one side and passes through a plurality of cooling water pipes 20 formed in the cooling roll 100 while the other side is heat exchanged Coolant is flowing out to the axis of.
본 발명은 상기 히트파이프 방식 냉각롤(100)은 고온의 원단(90)이 닿는 외통(10)과 그 내부의 냉각수 파이프(20) 사이에서 열교환이 이루어지는데 이 공간을 통상의 히트파이프 방식으로 형성하여 열교환이 이루어지기 때문에 열교환이 매우 빠르게 발생하고 열교환 효율이 높은 것이다, In the present invention, the heat pipe cooling roll (100) is heat exchanged between the outer cylinder (10) to which the high temperature fabric (90) contacts and the coolant pipe (20) therein. This space is formed in a conventional heat pipe method. Heat exchange occurs, so heat exchange occurs very quickly and heat exchange efficiency is high,
본 발명의 열교환 원리는 상기 냉각롤(100)의 외통(10)과 그 내부에 형성된 다수의 냉각수 파이프(20) 사이의 공간, 즉 냉각롤 내부의 공간(88)을 진공상태로 하고 적당량의 작동유체(80)를 충진함으로써 상기 외통(10)의 내부공간은 히프파이프 상태가 되어 외통(10)과 냉각수 파이프(20)사이에서 열교환이 이루어지도록 하는데 있다. The heat exchange principle of the present invention is a vacuum between the space between the outer cylinder 10 of the cooling roll 100 and the plurality of cooling water pipes 20 formed therein, that is, the space 88 inside the cooling roll in a vacuum state. By filling the fluid 80, the inner space of the outer cylinder 10 is in a bottom pipe state to allow heat exchange between the outer cylinder 10 and the coolant pipe 20.
도 2b는 본 발명의 냉각롤 회전시 히트파이프 방식 냉각롤의 단면도를 나타내고 있으며, 도 4a는 본 발명의 냉각수 파이프의 외경에 설치된 열교환용 핀에 대한 것으로써, 고온의 원단(90)이 냉각롤의 외통(10)에 닿아 고온의 열을 전달하면 외통(10)의 외면으로부터 열이 전도되어 외통(10)의 내면에 부착되어 있던 작동유체가 증발하여 가스형태가 되면서 압력이 상승하며, 이 증발가스가 압력차이로 이동하여 열교환용 핀(40)의 구조로 된 다수의 냉각수 파이프(20)에 닿으면 온도차에 의해 작동유체가 응축된다. 이 응축된 작동유체는 냉각롤(100)이 회전으로 인하여 발생하는 원심력에 의해 비산되어 다시 냉각롤(100)의 외통 내부로 뿌려지고(작동유체의 궤환) 결과적으로 외통(10)의 온도를 낮추는 역할을 한다. 이러한 열교환 원리는 히트파이프 열교환 원리로서 열교환 속도가 매우 빠르고 높은 열교환 효율을 얻을 수 있다. Figure 2b is a cross-sectional view of the heat pipe type cooling roll during the cooling roll rotation of the present invention, Figure 4a is a heat exchange fin installed in the outer diameter of the cooling water pipe of the present invention, the high temperature fabric 90 is a cooling roll When the high temperature heat is transmitted to the outer cylinder 10, heat is conducted from the outer surface of the outer cylinder 10 so that the working fluid attached to the inner surface of the outer cylinder 10 evaporates to form a gas, and the pressure increases. The working fluid is condensed by the temperature difference when the gas moves to the pressure difference and contacts the plurality of cooling water pipes 20 having the structure of the heat exchange fins 40. The condensed working fluid is scattered by the centrifugal force generated due to the rotation of the cooling roll 100 and is again sprayed into the outer cylinder of the cooling roll 100 (the return of the working fluid), thereby lowering the temperature of the outer cylinder 10. Play a role. This heat exchange principle is a heat pipe heat exchange principle, the heat exchange rate is very fast and high heat exchange efficiency can be obtained.
상기 냉각수 파이프에 장착된 열교환용 핀(40)에 대한 다른 바람직한 실시예로서 도 4b와 같이 냉각수 파이프(20)의 외경을 파형(corrugate)으로 형성하여 냉각수 파이프(20)의 열교환 효율을 증가시키고자 하는 것이다As another preferred embodiment of the heat exchange fin 40 mounted on the coolant pipe, as shown in FIG. 4B, the outer diameter of the coolant pipe 20 is corrugated to increase the heat exchange efficiency of the coolant pipe 20. To do
도 2b는 본 발명의 냉각롤 회전시 히트파이프 방식 냉각롤의 단면도를 나타내고 있으며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예로서 본 발명의 히트파이프 방식 냉각롤 내부 개략도를 나타내고 있는 것으로서, 현장의 원단가공 적용예에 따라 냉각롤의 회전수가 낮아 원심력이 작게 되면, 응축액이 비산되지 않기 때문에, 작동유체의 궤환이 신속하게 이루어지지 않고, 작동유체가 외통의 내면에서 모두 증발해버리는 번아웃(Burn out) 현상이 일어남에 따라 열교환이 원활히 이루어지지 않을 수 있다. Figure 2b is a cross-sectional view of the heat pipe type cooling roll during the cooling roll rotation of the present invention, Figure 3 is a schematic view showing the inside of the heat pipe type cooling roll of the present invention as another embodiment of the present invention, the site fabric processing According to the application, if the rotational speed of the cooling roll is low and the centrifugal force is small, since the condensate is not scattered, the return of the working fluid does not occur quickly, and the burnout out of the working fluid evaporates from the inner surface of the outer cylinder. As the phenomenon occurs, heat exchange may not be performed smoothly.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 도 2b와 같이 냉각롤 외통(10)의 내면에 메쉬형태의 윅(30)을 부착하거나 도 3에 나타낸 바와 같이, 냉각롤 외통(10)의 내면에 수많은 요홈(35)을 형성하여 작동유체(80)가 표면장력에 의해 내면을 타고 올라갈 수 있도록 하여 작은 원심력에 의해서도 작동유체의 도포가 용이할 수 있도록 하여 상대적으로 낮은 회전수에도 원활한 열교환이 이루어지도록 한다. 이때의 응축액은 원심력보다 중력에 의해 바닥에 떨어져서 궤환하도록 되는 것이다. In order to solve this problem, in the present invention, as shown in FIG. 2B, a wick 30 having a mesh shape is attached to the inner surface of the cooling roll outer cylinder 10, or as shown in FIG. 3, a number of grooves are provided on the inner surface of the cooling roll outer cylinder 10. (35) is formed so that the working fluid 80 can ride up the inner surface by the surface tension to facilitate the application of the working fluid even by a small centrifugal force to achieve a smooth heat exchange even at a relatively low rotational speed. The condensate at this time is to be fed back to the bottom by gravity rather than centrifugal force.
히트파이프 방식 냉각롤 구조를 이루기 위해서는 도 1과 같은 원통 모양의 냉각롤(100)과 그 내부에 냉각수가 통과하기 위한 다수의 냉각수 파이프(20)를 형성하고, 냉각롤 외통(10)을 외부와의 기밀이 없도록 밀폐시킨 다음, 내부 공간을 진공공간(88)로 하고 여기에 적당량의 작동유체(80)를 삽입하면 냉각롤(100)내부는 열전도가 매우 빠른 히트파이프 상태가 되어 외통(10)과 냉각수 파이프(20) 사이에서 빠른 열교환이 이루어진다. 여기서 냉각수 파이프(20)는 진공에 견디도록 강도와 기밀이 유지되어야 하며 외통(10)도 또한 외부와의 기밀이 없이 제작되어 진공이 유지되어야 한다. In order to achieve the heat pipe type cooling roll structure, a cylindrical cooling roll 100 as shown in FIG. 1 and a plurality of cooling water pipes 20 through which cooling water passes are formed therein, and the cooling roll outer cylinder 10 is connected to the outside. After the airtight seal was sealed, the inner space was a vacuum space 88, and an appropriate amount of the working fluid 80 was inserted therein, so that the inside of the cooling roll 100 became a heat pipe having a very high thermal conductivity. And fast heat exchange between the cooling water pipe 20. Here, the coolant pipe 20 should be maintained in strength and airtight to withstand the vacuum, and the outer cylinder 10 should also be made without airtightness to maintain the vacuum.
고온의 원단(90)이 회전하고 있는 냉각롤(100)의 외통(10) 표면에 닿으면 외통(10)의 외면에서 내면으로 열이 전도되어 내면의 표면에 부착되어 있던 작동유체(80)가 증발하면서 열을 빼앗아간다. 이 증발된 가스는 압력이 상승하고 내부의 냉각수가 지나가는 냉각수 파이프(20)로 이동하여 열을 전달하며 물방울 형태로 응축되고, 냉각롤(100)이 회전하면서 발생하는 원심력에 의해 물방울이 외통(10)의 내면을 향하여 비산하고, 이러한 동작을 반복하면서 열교환이 신속하게 이루어진다. When the high temperature fabric 90 touches the outer cylinder 10 surface of the cooling roll 100 that is rotating, heat is conducted from the outer surface of the outer cylinder 10 to the inner surface, and the working fluid 80 attached to the inner surface of the cooling roll 100 It takes away heat as it evaporates. The evaporated gas moves to the coolant pipe 20 through which the pressure rises and the coolant passes, transfers heat, condenses in the form of droplets, and the droplets are discharged by the centrifugal force generated while the cooling roll 100 rotates. The heat is rapidly dissipated toward the inner surface of the shell while repeating this operation.
원심력에 의한 물방울 모양의 응축액 비산량은 원심력과 응축액이 냉각수 파이프(20)에 부착되어 있는 부착력과의 차이에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 동일한 원심력에서 비산이 원활하게 이루어지려면, 냉각수 파이프(20)의 표면에 응축액 부착력을 떨어뜨리기 위한 테프론, 스테아린산 혹은 올레인산 코팅 등의 코팅처리를 할 수 있다. 그러나 테프론 코팅은 열전도성을 나쁘게 하며, 스테아린산이나 올레인산 코팅은 시간이 지남에 따라 녹아서 약화되며, 작동유체를 오염시킬 수가 있으므로 주의하여야 한다. The amount of droplet-shaped condensate scattered by the centrifugal force may vary depending on the difference between the centrifugal force and the adhesion force of the condensate attached to the cooling water pipe 20. Therefore, in order for the scattering to be smoothly performed at the same centrifugal force, a coating treatment such as Teflon, stearic acid or oleic acid coating for lowering the condensate adhesion force on the surface of the cooling water pipe 20 may be performed. However, care should be taken because Teflon coatings degrade thermal conductivity, and stearic or oleic acid coatings may melt over time and weaken and contaminate the working fluid.
이 때, 냉각롤 외통(10)의 내면과 냉각수 파이프(20) 사이가 진공상태로 격리되어 있으며, 이 공간에서 히트파이프 원리에 의한 열교환이 이루어지기 때문에 원단이 닿지 않는 부분이나, 도2a에 나타난 바와 같이 냉각롤(100)이 정지시에는 열교환이 이루어지지 않는다. At this time, between the inner surface of the cooling roll outer cylinder 10 and the cooling water pipe 20 is isolated in a vacuum state, because the heat exchange is carried out by the heat pipe principle in this space, the portion does not reach the fabric, as shown in Figure 2a As described above, heat exchange is not performed when the cooling roll 100 is stopped.
따라서, 결로가 발생하지 않는 장점이 있다. 또한, 내부에서의 열교환이 냉각롤(100) 길이 방향 전체에서 동시에 이루어지기 때문에 냉각롤(100)의 표면온도 편차도 매우 작아 원단의 가공 품질을 높일 수 있다. Therefore, there is an advantage that no condensation occurs. In addition, since the heat exchange in the interior is made at the same time throughout the longitudinal direction of the cooling roll 100, the surface temperature variation of the cooling roll 100 is also very small, thereby improving the processing quality of the fabric.
작동유체(80)의 종류와 농도 및 진공도는 냉각롤(100)을 구성하고 있는 재질과 사용 온도에 따라 달라질 수 있다. The type and concentration of the working fluid 80 and the degree of vacuum may vary depending on the material constituting the cooling roll 100 and the use temperature.
그러나, 히트파이프 방식 냉각롤(100)이 저속 회전으로 가동되는 경우에는 회전 원심력이 작아 외통(10)의 내면에 작동유체(80)가 부착되기가 어려우며, 원심력에 의한 냉각수 파이프(20)에 응축된 작동유체의 궤환도 어려워 열교환 효율이 떨어지는 단점이 있다. However, when the heat pipe type cooling roll 100 is operated at a low speed rotation, the centrifugal force is small and it is difficult to attach the working fluid 80 to the inner surface of the outer cylinder 10, and condensation on the coolant pipe 20 by the centrifugal force. The return of the working fluid is also difficult, so there is a disadvantage in that the heat exchange efficiency is lowered.
본 발명에서는 이러한 단점을 해결하기 위해서, 도2a 및 도2b에 나타난 바와 같이, 외통(10)의 내면에 메쉬 형태의 윅(30)을 설치하여 적은 원심력에 의해서도 작동유체가 표면장력에 의해 내면 전체에 도포되도록 하여 작동유체의 번아웃을 방지함으로써 열교환 효율이 떨어지지 않도록 할 수 있다. In the present invention, in order to solve this disadvantage, as shown in Figure 2a and 2b, by installing the wick 30 of the mesh form on the inner surface of the outer cylinder 10, the working fluid is the entire inner surface by the surface tension even with a small centrifugal force It can be applied to the to prevent the burnout of the working fluid to prevent the heat exchange efficiency is lowered.
메쉬형태의 윅의 메쉬 크기는 작동유체의 종류와 사용온도에 따라 다르게 할 수 있으나, 통상 메쉬는 50 ~ 200 메쉬의 철망형이나 금속섬유를 사용하여 작동유체의 모세관력을 이용하거나, 외통 내면을 그루브로 가공하여 회전시 작동유체가 벽면을 타고 올라갈 수 있도록 한다. 저속 회전의 범위라는 것은 냉각롤의 직경과 사용 회전수에 따라 달라질 수 있다.The mesh size of the wick in the form of a mesh can vary depending on the type of working fluid and the operating temperature.However, the mesh generally uses a capillary force of the working fluid using a wire mesh or metal fiber of 50 to 200 mesh or the inner surface of the outer cylinder. It is machined with grooves so that the working fluid can climb on the wall during rotation. The range of low speed rotation may vary depending on the diameter of the cooling roll and the number of rotations used.
또한, 다른 바람직한 실시예로서, 도 3에 나타난 바와 같이, 외통(10)의 내면에 샌드 블라스트(sand blast) 등에 의하여 수많은 요홈(35)을 형성하여 상기 메쉬 형태의 윅(30)과 같은 동일한 효과를 포함하도록 하고 있다. In addition, as another preferred embodiment, as shown in Figure 3, on the inner surface of the outer cylinder 10 by forming a number of grooves (35) by sand blast (sand blast), such as the same effect as the wick 30 of the mesh form It is to include.
도 4a는 냉각수 파이프(20)의 외경에 열교환용 핀(40)을 형성하여 제작함으로써 열교환 면적을 넓혀 핀이 없는 파이프를 사용하는 경우보다 냉각수 파이프의 숫자를 줄일 수 있다. 핀의 크기와 부착밀도에 따라 열교환 면적은 달라지며, 필요 열교환 용량에 따라 핀의 크기와 밀도가 계산되어지며, 냉각수 파이프의 수를 결정할 수 있다. FIG. 4A shows that the heat exchange fins 40 are formed on the outer diameter of the coolant pipe 20 to increase the heat exchange area, thereby reducing the number of coolant pipes compared to the case of using a finless pipe. The heat exchange area varies according to the fin size and adhesion density, the fin size and density are calculated according to the required heat exchange capacity, and the number of coolant pipes can be determined.
또한, 도 4a의 다른 바람직한 실시예로서, 냉각수 파이프(20)의 외경을 파형( corrugate)으로 형성하여 냉각수 파이프(20)의 열교환 효율을 증가시키고자 하는 것을 포함하고 있다. In addition, as another preferred embodiment of FIG. 4A, the outer diameter of the coolant pipe 20 is corrugated to increase the heat exchange efficiency of the coolant pipe 20.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 히트파이프 방식 냉각롤의 적용으로 회전하는 냉각롤 내부를 히트파이프 상태로 열교환이 이루어지도록 하여 매우 빠른 열교환과 높은 열교환 효과를 얻으며, 아울러 표면온도 편차가 적고 결로가 발생하지 않아 원단의 가공품질을 높일 수 있으며, 냉각롤 외통의 내면에 메쉬형태의 윅을 설치하거나 외통의 내면에 수많은 요홈을 형성하여 작동유체의 표면장력에 의한 내면확산을 유도하여 저속 회전시에도 열교환 효율을 높이고, 냉각수 파이프를 핀형태로 하므로서 냉각수 파이프의 숫자를 줄여 제작단가를 낮추는 효과가 있다. As described above, heat exchange is performed inside the rotating cooling roll in the heat pipe state by the application of the heat pipe type cooling roll of the present invention to obtain very fast heat exchange and high heat exchange effect, and the surface temperature variation is small and condensation occurs. The processing quality of the fabric can be improved, and the mesh-shaped wick is installed on the inner surface of the cooling roll outer cylinder or numerous grooves are formed on the inner surface of the outer cylinder to induce internal diffusion by the surface tension of the working fluid. Increasing efficiency and reducing the number of cooling water pipes by making the cooling water pipes in the form of fins reduces the manufacturing cost.
도 1은 본 발명의 히트파이프 방식 냉각롤 내부 개략도,1 is a schematic diagram of a heat pipe cooling roll of the present invention;
도 2a는 본 발명의 냉각롤 정지시에 히트파이프 방식 냉각롤의 단면도,2A is a cross-sectional view of the heat pipe type cooling roll at the time of stopping the cooling roll of the present invention;
도 2b는 본 발명의 냉각롤 회전시 히트파이프 방식 냉각롤의 단면도,Figure 2b is a cross-sectional view of the heat pipe cooling roll during the cooling roll rotation of the present invention,
도 3은 본 발명의 다른 실시예로서 본 발명의 히트파이프 방식 냉각롤 내부 개략도,Figure 3 is a schematic diagram of the inside of the heat pipe cooling roll of the present invention as another embodiment of the present invention,
도 4a는 본 발명의 냉각수 파이프의 외경에 설치된 열교환용 핀,Figure 4a is a heat exchange fin installed in the outer diameter of the coolant pipe of the present invention,
도 4b는 본 발명의 파형 형상의 냉각수 파이프이다.4B is a wave shaped coolant pipe of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10: 외통 20: 냉각수 파이프,10: outer cylinder 20: coolant pipe,
30: 윅 35: 요홈 30: Wick 35: Home
40: 열교환용 핀 60: 축40: heat exchange fin 60: shaft
80: 작동유체 88: 진공 공간80: working fluid 88: vacuum space
90: 원단 100: 냉각롤90: fabric 100: cooling roll
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