KR100909929B1 - Heat exchanger using natural air-cooled heat pipe - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자연 공냉식 히트파이프를 이용한 열교환장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 히트파이프를 스파이럴(spiral) 형태로 권선하되 버섯의 갓 모양으로 형성시켜 기화된 매질과 응축된 매질이 서로 부딪히는 것을 방지하도록 하여 열교환의 효율이 향상되도록 한 자연 공냉식 히트파이프를 이용한 열교환장치에 관한 것인 바, 본 발명은 전열관의 상부에 버섯의 갓 모양으로 형성시킨 머리부를 일체로 형성하고 기화된 매질과 응축된 매질이 서로 부딪히는 것을 방지하도록 기화통로 역할을 하는 전열관의 외측부에는 응축통로를 형성하며, 전열관과 응축통로가 연결구성된 매질수용공간부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자연 공냉식 히트파이프를 이용한 열교환장치에 있어서, 상기 머리부가 기울기를 갖으며 스파이럴(spiral) 형태로 권선되어 이루어진 것에 그 특징이 있다.The present invention relates to a heat exchanger using a natural air-cooled heat pipe, and more specifically, to wound the heat pipe in the form of spiral (spiral) to form the shape of mushrooms to prevent the vaporized and condensed medium from colliding with each other The present invention relates to a heat exchanger using a natural air-cooled heat pipe to improve the efficiency of heat exchange, and the present invention integrally forms a head portion formed with a mushroom-shaped head on an upper portion of a heat pipe, and the vaporized medium and the condensed medium are mutually formed. In the heat exchanger using a natural air-cooled heat pipe, characterized in that the condensation passage is formed on the outer side of the heat transfer tube that serves as an evaporation passage to prevent the collision, the heat transfer tube and the condensation passage comprises a medium receiving space portion, the head With an additional slope and in the form of a spiral It is characterized by being wound.

Description

자연 공냉식 히트파이프를 이용한 열교환장치{Heat exchanger using passire air cooling type heat pipe}Heat exchanger using natural air cooled heat pipes {Heat exchanger using passire air cooling type heat pipe}

본 발명은 자연 공냉식 히트파이프를 이용한 열교환장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 전열관을 스파이럴(spiral) 형태로 권선하거나 또는 버섯의 갓 모양으로 형성시켜 기화된 매질과 응축된 매질이 서로 부딪히는 것을 방지하도록 하여 열교환의 효율이 향상되도록 한 자연 공냉식 히트파이프를 이용한 열교환장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger using a natural air-cooled heat pipe, and more particularly, winding a heat pipe in a spiral form or forming a cap of mushroom to prevent the vaporized and condensed medium from colliding with each other. It relates to a heat exchanger using a natural air-cooled heat pipe to improve the efficiency of heat exchange.

일반적으로 히트파이프(Heat pipe)는 열전달수단으로서 이미 전기, 전자 등의 산업분야 및 농업분야 등에서 널리 응용 사용되고 있는 것으로서, 진공상태의 금속관 내에 비점이 낮고 증발잠열이 큰 작동유체를 주입하여 제작한 것으로 저압의 조건에서 작동 유체가 쉽게 액체에서 증기로 상변화한다는 특징을 이용하여 상변화시의 잠열로써 열을 전달하는 장치이다.In general, the heat pipe is a heat transfer means that is already widely used in industrial fields such as electricity, electronics, and agriculture, and is manufactured by injecting a working fluid having a low boiling point and a large evaporation latent heat into a vacuum metal tube. It is a device that transfers heat as latent heat at the time of phase change by using the feature that the working fluid easily changes phase from liquid to vapor under low pressure conditions.

히트파이프는 작용온도범위가 0℃에서 200℃의 범위에 속하는 것으로 일반 공조 및 냉난방, 전자기기의 냉각, 중온 범위의 폐열회수, 태양열의 집열 등에 효 율적인 열전달 요소로 사용되며, 그 장점은 무엇보다도 별도의 동력원 없이 구리의 최고 수천 배에 달하는 열전도 성능을 낼 수 있다는 것이다.The heat pipe is in the range of 0 ℃ to 200 ℃, and is used as an efficient heat transfer element for general air conditioning and heating, cooling of electronic equipment, waste heat recovery in the middle temperature range, and solar heat collection. Rather, it can deliver up to thousands of times the thermal conductivity of copper without a separate power source.

상기와 같은 히트파이프(heat pipe)를 이용한 열교환장치의 구조는 첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이 열을 효율적으로 전하기 위한 전열관(傳熱管)(100)의 내측을 진공상태로 만들고 그 내부에 가스 혹은 액체의 열매체(이하 '매질'이라 함)를 채운 후, 외부와 진공 밀봉한 상태를 유지한 전열관(傳熱管)(100)을 열전달수단(200)에 연결 설치하여 열교환이 이루어지도록 하는 구조와, 열교환의 효율을 향상시키기 위하여 상기 전열관(傳熱管)(100)의 외주면에 방열핀(300)을 일체로 형성시키고 냉각팬(400)을 이용하여 강제 공냉식 구조가 이미 전기, 전자 등의 산업분야 및 농업분야 등에서 널리 응용 사용되고 있다.The structure of the heat exchanger using a heat pipe as described above is shown in Figure 1 attached to the inside of the heat transfer tube (傳熱 管) 100 for efficiently transferring heat to make a vacuum therein After filling the heat medium (hereinafter, referred to as 'medium') of the gas or liquid, the heat transfer pipe (傳熱 管) 100 which is kept in a vacuum sealed state with the outside is connected to the heat transfer means 200 to perform heat exchange In order to improve the structure and the efficiency of heat exchange, the heat dissipation fins 300 are integrally formed on the outer circumferential surface of the heat transfer pipe 100 and the forced air-cooled structure using the cooling fan 400 is already used for electric, electronic, etc. It is widely used in industrial and agricultural fields.

상기 종래 전열관(傳熱管)(100)을 이용한 열교환장치는 진공상태의 전열관 내에 비점이 낮고 증발잠열이 큰 매질을 주입한 상태에서 열전달수단(200)에 저온 또는 고온의 열이 발생되면 상기 매질은 변화한다.The heat exchanger using the conventional heat transfer tube 100 has a low boiling point and a high evaporation latent heat in the vacuum heat transfer tube, and when the heat transfer means 200 generates low or high temperature heat, Changes.

예컨대 상기 열전달수단(200)에 고온이 발생되면 전열관(100) 내측에 저장되어 있던 매질은 쉽게 액체에서 증기(기체)로 상변화하면서 도면에 표시된 ②의 방향 즉 전열관(100)의 상부로 증기(기체)가 이동하게 된다.For example, when a high temperature is generated in the heat transfer means 200, the medium stored inside the heat transfer pipe 100 easily changes from liquid to vapor (gas), and the steam (the top of the heat transfer pipe 100 in the direction of ② shown in the drawing) is changed. Gas) is moved.

상기 증기(기체)가 전열관(100)의 상부로 이동하게 되면 기화된 매질의 열을 방열핀(300) 쪽으로 이동시켜 배출과 함께 냉각팬(400)에 의하여 냉각된 열을 전열관(100)으로 전달하게 되고, 이때 기화된 매질은 응축이 유도되어 도면에 표시된 ①의 방향 즉 전열관(100)의 하부로 떨어지게 된다.When the steam (gas) is moved to the upper portion of the heat transfer pipe 100 to move the heat of the vaporized medium toward the heat radiation fin 300 to transfer the heat cooled by the cooling fan 400 to the heat transfer pipe 100 with discharge. At this time, the vaporized medium is condensation is induced to fall in the direction of ① shown in the drawing, that is, the lower portion of the heat pipe (100).

한편 첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이 전열관 하부에 충입되어 있던 액체형의 매질이 열전달수단의 고온의 열이 전달되어 기화됨으로 상부로 이동되고 상부로 이동된 증기(기체) 형태의 매질은 응축되어 하부로 떨어질 때 상부로 기화되는 매질과 응축되어 하부로 떨어지는 매질간 충돌이 일어나 충돌되는 부분에 병목현상이 발생하게 되어 전열관 상단부에서 열교환이 이루어져야 하는데 기화된 매질이 최상부까지 가지 못하고 일부가 응축된 매질에 열을 전달하여 열전달 효율이 저하되는 문제점이 있었다. Meanwhile, as shown in FIG. 1, the liquid-type medium filled in the lower portion of the heat transfer tube is transferred to the upper portion by the transfer of the high-temperature heat of the heat transfer means and vaporized. When it falls into the upper part, the condensation between the vaporized medium and the condensed medium falls to the bottom, causing bottlenecks in the colliding area.The heat exchange should be performed at the top of the heat pipe. There is a problem that the heat transfer efficiency is lowered by transferring heat.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명은 전열관을 스파이럴(spiral) 형태로 권선 하고 또는 버섯의 갓 모양으로 형성시켜 기화된 매질과 응축된 매질이 서로 부딪히는 것을 방지하며, 또한 응축되는 면적을 넓게 형성하여 열교환의 효율을 극대화한 자연 공냉식 히트파이프를 이용한 열교환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention devised in view of the above problems is to wound the heat pipe in the form of spiral (spiral) or to form a fresh mushroom shape to prevent the vaporized medium and the condensed medium from colliding with each other, and also to widen the area to be condensed The purpose of the present invention is to provide a heat exchanger using a natural air-cooled heat pipe that maximizes the efficiency of heat exchange.

이러한 본 발명의 목적은 전열관의 상부에 버섯의 갓 모양으로 형성시킨 머리부를 일체로 형성하고 기화된 매질과 응축된 매질이 서로 부딪히는 것을 방지하도록 기화통로 역할을 하는 전열관의 외측부에는 응축통로를 형성하며, 전열관과 응축통로가 연결구성된 매질수용공간부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자연 공냉식 히트파이프를 이용한 열교환장치에 있어서, 상기 머리부가 기울기를 갖으며 스파이럴(spiral) 형태로 권선되어 이루어진 것을 특징으로 하는 자연 공냉식 히트파이프를 이용한 열교환장치에 의하여 달성된다.An object of the present invention is to form a condensation passage on the outer side of the heat transfer tube that serves as an evaporation passage to prevent the vaporized medium and the condensed medium from colliding with each other to form integrally formed the head of the mushroom shaped in the upper portion of the heat transfer tube In the heat exchanger using a natural air-cooled heat pipe, characterized in that it comprises a medium receiving space portion is connected to the heat pipe and the condensation passage, characterized in that the head is inclined and wound in a spiral (spiral) shape Achieved by a heat exchanger using a natural air-cooled heat pipe.

이와 같은 본 발명은 전열관(히트파이프)을 버섯의 갓 모양으로 형성시키거나 또는 스파이럴(spiral) 형태로 권선시켜 기화된 매질과 응축된 매질이 서로 부딪히는 것을 방지하고 또한 응축되는 면적을 넓게 형성하여 열교환의 효율을 극대화하도록 하는 효과가 있다.The present invention forms a heat pipe (heat pipe) in the shape of mushrooms or spirals (spiral) to prevent the vaporized medium and the condensed medium from colliding with each other, and also to form a wide area to condense heat exchange It is effective to maximize the efficiency of the.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부도면 도 2는 본 발명의 기술이 적용된 열교환장치의 구조를 보여주는 단면도로서 전열관(10) 내에 비점이 낮고 증발잠열이 큰 매질이 주입된 상태에서 전열관(10)의 상부에 버섯의 갓 모양으로 형성시킨 머리부(20)를 일체로 형성하고 기화된 매질과 응축된 매질이 서로 부딪히는 것을 방지하도록 기화통로 역할을 하는 전열관(10)의 외측부에는 응축통로(30)를 형성하며, 전열관(10)과 응축통로(30)가 연결구성된 매질수용공간부(40)를 포함하여 이루어진 구조이다.2 is a cross-sectional view showing a structure of a heat exchanger device to which the technique of the present invention is applied, and having a low boiling point and a large evaporative latent heat medium is injected into the heat transfer tube 10 to form a lampshade of mushrooms on the top of the heat transfer tube 10. The condensation passage 30 is formed on the outer side of the heat transfer tube 10 which serves as the vaporization passage so as to integrally form the head portion 20 and prevent the vaporized medium and the condensed medium from colliding with each other, and the heat transfer tube 10 and Condensation passage 30 is a structure consisting of a medium receiving space portion 40 is configured to be connected.

한편 상기 머리부(20)가 기울기를 갖는 평면으로 이루어진 구조이거나 첨부도면 도 3에 도시된 바와 같이 상기 머리부(20)가 기울기를 갖으며 스파이럴(spiral) 형태로 권선되어 이루어진 구조의 것을 사용할 수 있다.On the other hand, the head portion 20 has a structure consisting of a plane having an inclination or as shown in Figure 3, the head portion 20 has a slope and can be used in a structure formed by winding in a spiral (spiral) shape have.

상기 머리부(20)가 기울기를 갖는 이유는 기화되어 상부로 이동된 매질이 응축되어 하부로 떨어질 때 기화되는 상부로 이동하는 매질과의 충돌을 방지하기 위해 응축된 매질을 외측부로 이동시켜 떨어뜨리기 위함이다.The head 20 has a slope because the condensed medium is moved to the outer side to prevent the collision with the medium moving to the upper side is vaporized when the medium vaporized and moved to the upper side is condensed and falls down For sake.

한편 상기 머리부(20)의 형태를 평면 또는 스파이럴(spiral) 형태로 권선시키는 것을 기화된 매질이 갖고 있는 열을 전달시켜 응축하는 면척과 시간을 극대화시키기 위함이다. On the other hand, winding the shape of the head portion 20 in the plane or spiral (spiral) is to maximize the scale and time to condense by transferring the heat of the vaporized medium.

또한 첨부도면 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 머리부에 다수의 동파이프(60)를 일정간격으로 부착시켜 머리부(20)의 지지력이 향상되도록 하면서 방열핀의 효과를 얻을 수 있게 할 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 4 to 5, the plurality of copper pipes 60 may be attached to the head part at regular intervals so that the bearing capacity of the head part 20 may be improved while obtaining the effect of the heat radiation fins. have.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 자연 공냉식 히트파이프를 이용한 열교환장치의 작용 효과를 살펴보면 도 2에 도시된 바와 같이 매질이 수용되어 있는 매질수용공간부(40)에 열을 발생시키는 수단 예컨대 CPU, LED 및 열전소자 등을 부착하여 열이 발생되면 매질수용공간부(40)에 열이 전달되어 매질이 기화되어 전열관(10)을 통하여 상부로 이동된다.Looking at the effect of the heat exchanger using a natural air-cooled heat pipe of the present invention having the structure as described above means as shown in Figure 2 means for generating heat in the medium accommodating space 40 is a medium, such as a CPU, When heat is generated by attaching an LED and a thermoelectric element, heat is transferred to the medium accommodating space part 40 so that the medium is vaporized and moved upward through the heat transfer tube 10.

상기 상부로 이동된 기화된 매질은 비표면적이 넓게 형성된 머리부(20)에 부딪혀 고온의 열을 방출하게 되면서 응축이 일어나게 되며, 상기 응축된 매질은 머리부(20)가 기울기를 형성하고 있기 때문에 머리부(20)의 중심의 바깥쪽으로 안내 되어 이동시키면 바깥쪽으로 안내된 응축된 매질은 응축통로(30)를 통해 매질수용공간부(40)로 다시 모여지게 된다.Since the vaporized medium moved to the upper side hits the head portion 20 having a large specific surface area and emits heat of high temperature, condensation occurs, and the condensed medium forms a slope because the head portion 20 forms a slope. When guided and moved to the outside of the center of the head 20, the condensed medium guided outward is gathered back to the medium receiving space 40 through the condensation passage (30).

한편 상기 응축된 매질은 다시 열을 발생시키는 수단에 직접부착하여 사용하면 상기 매질수용공간부(40)에 수용되어 있는 매질은 기화와 응축을 반복하면서 열을 방출하게 되는 것이다.On the other hand, when the condensed medium is directly attached to the means for generating heat again, the medium accommodated in the medium accommodating space 40 emits heat while repeating vaporization and condensation.

도 1은 일반적으로 히트파이프를 이용한 열교환장치의 구조를 보여주는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a structure of a heat exchanger using a heat pipe in general.

도 2는 본 발명의 기술이 적용된 열교환장치의 구조를 보여주는 단면도.2 is a cross-sectional view showing the structure of a heat exchanger device to which the technique of the present invention is applied.

도 3는 본 발명의 일 실시예를 보여주는 사시도.3 is a perspective view showing one embodiment of the present invention.

도 4 내지 도 5는 본 발명의 다른 일 실시예를 보여주는 단면도4 to 5 are cross-sectional views showing another embodiment of the present invention.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of code for main part of drawing ※

10 : 전열관10: heat pipe

20 : 머리부20 head

30 : 응축통로30: condensation passage

40 : 매질수용공간부40: medium accommodating space part

60 :파이프60: Pipe

Claims (4)

삭제delete 삭제delete 전열관의 상부에 버섯의 갓 모양으로 형성시킨 머리부를 일체로 형성하고 기화된 매질과 응축된 매질이 서로 부딪히는 것을 방지하도록 기화통로 역할을 하는 전열관의 외측부에는 응축통로를 형성하며, 전열관과 응축통로가 연결구성된 매질수용공간부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자연 공냉식 히트파이프를 이용한 열교환장치에 있어서, A condensation passage is formed on the outer side of the heat transfer tube that serves as an evaporation passage to prevent the vaporized and condensed medium from colliding with each other. In the heat exchange apparatus using a natural air-cooled heat pipe, characterized in that comprises a medium containing a space receiving connection, 상기 머리부가 기울기를 갖으며 스파이럴(spiral) 형태로 권선되어 이루어진 것을 특징으로 하는 자연 공냉식 히트파이프를 이용한 열교환장치.Heat exchanger using a natural air-cooled heat pipe, characterized in that the head has a slope and is wound in a spiral (spiral) form. 삭제delete
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