KR100643399B1 - 방열파이프와 그 제조방법 및 방열파이프를 이용한 방열기 - Google Patents

방열파이프와 그 제조방법 및 방열파이프를 이용한 방열기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 방열파이프에 있어서, 방열파이프용 관체(4)와, 관체(4)내주면의 내주요철부(6), 및 관체(4)외주면의 방열핀(8)들을 일체로 성형 구성하되, 내주요철부(6)의 요철형성 내주길이를 방열파이프 재질의 열전도율을 고려하여 요철비형성시 내원주길이에 비해 3배 내지 10배가 되게 형성하고, 내주요철부(6)의 서로 인접한 제1돌선(10)과 제2돌선(12)은 서로 다른 높이를 가지도록 구성한다.
방열파이프, 방열기, 내주요철부, 일체 성형

Description

방열파이프와 그 제조방법 및 방열파이프를 이용한 방열기{RADIATING PIPE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND RADIATOR USING THAT}
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 방열파이프 사시도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 방열파이프 단면도,
도 3은 도 2의 방열파이프 부분 단면도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 방열파이프의 내부에 충진된 열매로부터 열을 흡수하는 상태를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 방열파이프 모재 사시도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 방열파이프를 이용한 구현한 방열기 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2: 방열파이프 4: 관체
6: 내주요철부 8: 방열핀
8a: 외주요철부 10: 제1돌선
12: 제2돌선 16: 열매
20: 방열파이프 모재 30: 방열기
32a,32b: 좌우지지대 34: 받침대
36: 절곡부
본 발명은 열교환장치에 관한 것으로, 특히 높은 방열 및 방열효율을 가지는 방열 파이프구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.
방열기(radiator)는 열을 발산시키는 장치로서, 열을 발산하는 부위에는 주로 방열파이프가 구비된다. 이러한 방열기는 주위를 가열하도록 하는 역할로도 사용될 수 있고, 자동차 엔진 앞에 설치된 라디에이터처럼 엔진 열을 식혀주도록 하는 냉각기 역할로도 사용될 수 있다.
그중 난방용 방열기는 실내에 주로 설치되며 대류작용을 이용하여 난방을 하게된다. 방열기의 방열 효과가 좋으려면 방열기 재질은 열전도성이 뛰어난 금속이어야 하며 또한 내구성이 우수해야하고 아울러 가격도 저렴하여야만 실용적 가치가 있다. 방열기는 그 형상에 따라 주형 방열기(column radiator), 벽걸이 방열기(wall type radiator), 길드 방열기(gilled radiator), 대류 방열기(conve-ctor),관방열기(pipe radiator), 베이스 보드 방열기(base board radiator) 등이 있다.
최근 방열기는 외관이 매우 미려하고 가벼운 알루미늄 제품이 선보이면서 휴게소 등과 같은 넓은 장소뿐만 아니라 가정이나 사무실 등에서도 널리 확산되고 있 는 추세이다.
이러한 추세에 맞추어 방열기에서 기존보다 훨씬 높은 방열효율을 가질 수 있도록 하는 구조의 방열파이프가 요망된다.
따라서 본 발명의 목적은 높은 방열 효율을 가지는 방열 파이프 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 한번의 연속된 작업으로 제조 가능한 방열 파이프 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 대량생산 가능한 방열 파이프 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 높은 방열 효율을 가지는 방열 파이프를 이용하는 방열기를 제공하는데 있다.
상기한 목적에 따라, 본 발명은, 방열파이프에 있어서, 방열파이프용 관체(4)와, 관체(4)내주면의 내주요철부(6), 및 관체(4)외주면의 방열핀(8)들을 일체로 성형 구성하되, 내주요철부(6)의 요철형성 내주길이를 방열파이프 재질의 열전도율을 고려하여 요철비형성시 내원주길이에 비해 3배 내지 10배가 되게 형성하고, 상기 내주요철부(6)의 서로 인접한 제1돌선(10)과 제2돌선(12)은 서로 다른 높이를 가지도록 구성함을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 방열기에 있어서: 방열파이프(2)를 절곡시켜 지그재그형태로 구성하고, 절곡부(36)의 방열핀(8)이 없도록 제거하고 절곡부(36)의 방열파이프(2)를 받침대(34)에 고정된 좌우 지지대(32a,32b)의 고정공에 끼워 고정함으로써 방열기(30)를 구성하는데; 상기 방열기(30)의 방열파이프(2)는; 방열파이프용 관체(4)와, 관체(4)내주면의 내주요철부(6), 및 관체(4)외주면의 방열핀(8)들을 일체로 성형 구성하되, 내주요철부(6)의 요철형성 내주길이를 방열파이프 재질의 열전도율을 고려하여 요철비형성시 내원주길이에 비해 3배 내지 10배가 되게 형성하고, 상기 내주요철부(6)의 서로 인접한 제1돌선(10)과 제2돌선(12)은 서로 다른 높이를 가지도록 구성함을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 방열파이프 제조방법에 있어서, 관체(4) 내주면의 내주요철부(6)와 관체(4) 외주면의 외주요철부(8a)를 형성하되, 내주요철부(6)의 요철형성 내주길이를 방열파이프 재질의 열전도율을 고려하여 요철비형성시 내원주길이에 비해 3배 내지 10배가 되게 하고, 상기 내주요철부(6)의 서로 인접한 제1돌선(10)과 제2돌선(12)이 서로 다른 높이를 가지도록 용융압출한 후 냉각하여 방열파이프 모재(20)를 성형하고, 냉각 성형된 방열파이프 모재(20)가 분당 수미터씩 전진시에 외부에 설치된 절삭공구가 1회전하면서 방열파이프 모재(20)의 외주요철부(8a)를 커팅하여 주어 커팅으로 일측이 휜 다수개의 방열핀(8)들이 관체(4) 외주에 형성되도록 한 방열파이프(2)를 제조함을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명 한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
통상적인 방열파이프는 방열효율을 높이기 위해 파이프 외부원통면에 촘촘하게 형성된 수십 내지 수백개의 방열핀들을 용접 설치하여 방열면적을 가능한한 최대로 되게한다. 그래서 방열파이프 내부에 있는 열매의 열을 알루미늄 방열핀으로 빠르게 전달되게 해준다. 하지만 이러한 통상적인 방열파이프는 관체에 방열핀을 용접 접합함으로 인해 그 접합부에 단열효과가 생겨 접합부의 내측 열이 접합부 외측의 방열파이프로 그대로 열전달되지 않는 단점이 있다.
이에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 방열 파이프 구조는 방열파이프를 이루는 관체와 방열핀들을 일체형로 압출성형 구성한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 방열파이프 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 방열파이프 단면도이며, 도 3은 도 2의 방열파이프 부분 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 방열파이프(2)는, 관체(4)와, 관체(4)내주면의 내주요철부(6), 및 관체(4)외주면의 방열핀(8)들 모두가 일체로 압출성형함으로써 구성된다. 방열파이프(2)의 재질로는 물보다도 열전도율이 훨씬 좋은(2배 이상) 금속의 일예인 알루미늄 또는 동(copper) 등이 바람직하다.
이러한 본 발명의 실시 예에 따라 일체화 성형된 방열파이프(2)는, 기존과는 다르게 방열파이프용 관체(4)와 방열핀(8)간에 접합부가 형성되지 않게 해줌으로써 기존에 비해 방열파이프 열전도 효율을 매우 높아지게 하는 이점이 있다.
도 2의 단면도에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 방열파이프(2)의 구조는, 관체(4) 내주면에 형성된 내주요철부(6)의 요철형성 내주길이를 방열파이프 재질의 열전도율을 고려하여 요철비형성시 내원주길이 길이에 비해 3배 내지 10배가 되게 형성한다. 바람직하게는 약 3배 내지 5배 정도가 되게 형성한다.
관체(4)내주면의 내주요철부(6)의 요철형성 내주길이가 요철비형성시 내원주길이의 길이에 비해 3배 내지 10배까지 길도록 하기 위해 관체(4)의 내주면에는 다수의 돌선들(10)(12)로 구성하여 내주요철부(6)를 형성하되, 인접한 제1돌선(10)과 제2돌선(12)은 서로 다른 높이를 가지도록 구성한다. 이러한 방열파이프(2)의 구조적 특징은 방열파이프(2)의 방열효과를 최대로 높여준다는 것이다.
이를 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
관체(4) 내주면의 내주요철부(6)의 요철형성 내주길이는 단위시간당 단위방열면적을 통해 빠져나가는 방열량에 비례하여 결정되며, 상기 방열량은 사용하는 방열파이프(2)재질의 열전도율, 특히 열전도 한계치에 따라 달라진다. 방열파이프(2)의 열전도 한계치가 높으면 높을수록 방열량도 높아지게 되며 결국은 관체(4)내주면의 내주요철부(6)의 요철형성 내주길이를 상대적으로 길게할 수 있다. 요철형성 내주길이를 길게할 수 있다는 것은 동일 직경을 가지는 관체의 내부표면적을 넓힐 수 있다는 의미이다.
도 3에서 관체(4)의 내주요철부(6)에서 제1돌선(10) 및 제2돌선(12)는 교차 되면서 배치되며, 제1돌선(10)의 높이ℓ1이 인접한 제2돌선(12)의 높이ℓ2보다 높도록 구성한다. 인접한 제1돌선(10)과 제2돌선(12)은 서로 다른 높이를 가지도록 구성하는 것은 인접 돌선들(10,12)간의 열간섭이나 열전달 병목현상을 최소화시키기 위함이다.
이를 도 4를 참조하여 더욱 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 방열파이프(2)의 내부에 충진된 열매(16)로부터 내주요철부(6)의 제1,제2돌선(10,12)이 열을 흡수하는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
방열파이프(2)의 내부에 충진된 물과 같은 열매(16)의 열전도율은 통상 제1,제2 돌선(10,12)의 열전도율보다 낮다. 따라서 만약 인접 돌선(10,12)의 높이ℓ1,ℓ2가 서로 같거나 유사하다면, 열매(16)의 열은 각 돌선(10,12)의 측저부까지 미치기 훨씬 전에 돌선(10,12)의 각 첨두부로 바로 열흡수되어 돌선(10,12)의 내부를 통해 전달이 되어진다. 그에 따라 돌선(10,12)은 목부분에서는 열 병목현상이 발생하게되는 것이다.
하지만 본 발명의 실시 예에서와 같이, 인접 돌선(10,12)의 높이ℓ1,ℓ2가 서로 다르게 구성하게되면, 도 4에 도시된 바와 같이 열매(16)의 열은 제1 돌선(10) 및 제2돌선(12)의 첨두부 및 측저부까지 골고루 미치게되어 관체(4)에 고르게 전달되어진다. 즉 본 발명의 실시 예에 따른 구성에 의해서 열매(16)의 열이 골고루 분산되어 관체(4)로 흡수되어진다.
각 돌선(10)(12)의 높이 ℓ1,ℓ1, 인접 제1돌선(10)간의 폭 W1과 제1돌선(10)의 폭 W2에 대한 값 결정은 방열파이프(2)의 내부에 충진되는 열매의 열전도율과 방열파이프(2)의 열전도율이 고려되어 적절히 이루어진다.
한편 방열파이프(2)의 외주부에 일체 성형된 방열핀(8)은 그 저부의 두께폭 P1이 중간부나 상부의 두께폭 P2보다 넓도록 구성하여, 관체(4)로부터 방열핀(8)으로 열 전달시 병목현상을 최소화되게한다.
또한 방열핀(8)들 각각을 커팅하고 일측이 휘어지게 구성함으로써 방열핀(8)의 표면적이 더 넓어지고 외부와의 접촉면적도 더 크게되어 열방출 효율이 높아진다.
본 발명의 실시 예에 따른 구체적인 구현 일 예로서, 방열파이프(2)의 재질을 알루미늄으로 하고 관체(4)의 내경의 지름(φ)을 6.4mm로 정하여 방열파이프(2)를 제작하였다. 이 경우 통상의 내원주길이는 약 20mm정도이지만, 본 발명의 실시 예에 따른 관체(4)의 내주면의 내주요철부(6)의 요철형성 내주길이는 62.5mm까지 확장되어짐을 확인하였다. 이는 본 발명의 실시 예에 따른 관체(4)의 내주면의 내주요철부(6)의 요철형성 내주길이가 요철비형성시 내원주길이의 약 3배 이상이 됨을 의미하는 것으로, 결국 내주면의 표면적도 3배이상 늘어났다는 것이다. 이것은 다르게 표현하면 동일 방열량을 가지는 기존의 방열파이프의 사이즈 대비해서 본 발명의 방열파이프(2)의 사이즈를 3배 이상으로 축소할 수 있음을 의미한다.
상기한 바와 같은 구성의 방열파이프(2)는 후술될 것이지만 크게 압출성형과 커팅에 의해서 제조된다.
먼저 용융압출 다이스로 용융 압출성형하고 냉각하여 도 5에 도시된 바와 같은 방열파이프 모재(20)를 구성한다. 방열파이프 모재(20)는, 관체(4) 내주면의 내주요철부(6)와 관체(4)외주면의 외주요철부(8a)를 형성하되, 내주요철부(6)의 요철형성 내주길이를 방열파이프 재질의 열전도율을 고려하여 요철비형성시 내원주길이에 비해 3배 내지 10배가 되게 하고, 상기 내주요철부(6)의 서로 인접한 제1돌선(10)과 제2돌선(12)이 서로 다른 높이를 가지도록 구성한다.
다이스로 용융압출한 후 냉각하고, 냉각 성형된 방열파이프 모재(20)를 분당 수미터씩 전진시키면서 외부에 회전가능토록 설치된 절삭공구인 바이트가 방열파이프 모재(20)의 둘레를 회전하면서 외주요철부(8a)를 커팅하여 준다. 예컨대, 방열파이프 모재(20)가 3m전진시 절삭공구는 방열파이프 모재(20)를 1회전하면서 외주 요철부(8a)를 커팅한다.
절삭공구인 바이트가 회전 커팅하면서 커팅시의 충격으로 인해 방열핀(8)들의 일측부는 휘어지게 구성되며, 방열핀(8)들의 일측 휘어진 구성은 외부와의 접촉 면적을 그렇지 않았을 경우에 비해 더 넓게 해준다.
이렇게 하여 방열파이프모재(20)의 외주 요철부(8a)는 일측이 휜 다수개의 방열핀들(8)로 구성되어져 도 1에 도시된 바와 같은 방열파이프(2)가 최종 완성된다.
본 발명의 실시예에 따른 방열파이프(2)로 도 6과 같은 방열기(30)를 제조할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 방열파이프를 이용한 구현한 방열기 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 방열기(30)는, 도 1에 도시된 방열파이프(2)를 절곡시켜 지그재그형태로 구성하고, 절곡부(36)의 방열핀(8)이 없도록 제거하고 절곡부(36)의 방열파이프(2)를 좌우 지지대(32a,32b)의 고정공에 끼워 고정하고, 좌우지지대(32a,32b)를 받침대(34)상에 고정 설치함으로써 구성한다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 방열파이프가 매우 높은 방열 효율을 가지는 이점이 있으며, 제조시 한번의 연속된 작업으로 방열파이프 제조가 가능하며 대량생산도 가능하다는 장점이 있다. 또한 본 발명은 높은 방열 효율을 가지는 방열 파이프를 이용하는 방열기를 구현할 수도 있다.

Claims (4)

  1. 방열파이프에 있어서,
    방열파이프용 관체(4)와, 관체(4)내주면의 내주요철부(6), 및 관체(4)외주면의 방열핀(8)들을 일체로 성형 구성하되, 내주요철부(6)의 요철형성 내주길이를 방열파이프 재질의 열전도율을 고려하여 요철비형성시 내원주길이에 비해 3배 내지 10배가 되게 형성하고, 상기 내주요철부(6)의 서로 인접한 제1돌선(10)과 제2돌선(12)은 서로 다른 높이를 가지도록 구성함을 특징으로 하는 방열파이프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방열핀(8)들 각각은 일측이 휘어지게 구성함을 특징으로 하는 방열파이프.
  3. 방열기에 있어서:
    방열파이프(2)를 절곡시켜 지그재그형태로 구성하고, 절곡부(36)의 방열핀(8)이 없도록 제거하고 절곡부(36)의 방열파이프(2)를 받침대(34)에 고정된 좌우 지지대(32a,32b)의 고정공에 끼워 고정함으로써 방열기(30)를 구성하는데;
    상기 방열기(30)의 방열파이프(2)는;
    방열파이프용 관체(4)와, 관체(4)내주면의 내주요철부(6), 및 관체(4)외주면의 방열핀(8)들을 일체로 성형 구성하되, 내주요철부(6)의 요철형성 내주길이를 방열파이프 재질의 열전도율을 고려하여 요철비형성시 내원주길이에 비해 3배 내지 10배가 되게 형성하고, 상기 내주요철부(6)의 서로 인접한 제1돌선(10)과 제2돌선(12)은 서로 다른 높이를 가지도록 구성함을 특징으로 하는 방열기.
  4. 방열파이프 제조방법에 있어서,
    관체(4) 내주면의 내주요철부(6)와 관체(4) 외주면의 외주요철부(8a)를 형성하되, 내주요철부(6)의 요철형성 내주길이를 방열파이프 재질의 열전도율을 고려하여 요철비형성시 내원주길이에 비해 3배 내지 10배가 되게 하고, 상기 내주요철부(6)의 서로 인접한 제1돌선(10)과 제2돌선(12)이 서로 다른 높이를 가지도록 용융압출한 후 냉각하여 방열파이프 모재(20)를 성형하고, 냉각 성형된 방열파이프 모재(20)가 분당 수미터씩 전진시에 외부에 설치된 절삭공구가 1회전하면서 방열파이프 모재(20)의 외주요철부(8a)를 커팅하여 주어 커팅으로 일측이 휜 다수개의 방열핀(8)들이 관체(4) 외주에 형성되도록 한 방열파이프(2)를 제조함을 특징으로 하는 방열파이프 제조방법.
KR1020050084866A 2005-09-12 2005-09-12 방열파이프와 그 제조방법 및 방열파이프를 이용한 방열기 KR100643399B1 (ko)

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