KR101036685B1 - Loop heatpipe using bubble jet - Google Patents

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KR101036685B1
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    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0266Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers

Abstract

PURPOSE: A loop type heat pipe using the bubble jet is provided to expand the range of operating temperatures and to enhance the heat transfer by the horizontal heating or the heating of the lower part. CONSTITUTION: A loop type heat pipe using the bubble jet comprises a bubble generating part and a U tube. The bubble generating part comprises an inner cylinder(320) and an outer cylinder(310). The caliber of the outer cylinder is larger than the caliber of the inner cylinder. A space into which a heating unit(330) can be inserted is formed on the inner side of the inner cylinder and a round-shape space(360) is formed on the gap between the outer cylinder and the inner cylinder. The nuclear boiling occurs in the round-shape space when the working fluid is heated. The U tube is connected to the bubble generating part and circulates the working fluid. If the heating unit radiates the heat, the bubble is generated by the nuclear boiling of the working fluid and the fluid irregularly circulates with vibration in the U tube due to the driving force of the bubble.

Description

버블젯을 이용한 루프형 히트파이프{LOOP HEATPIPE USING BUBBLE JET} Loop-type heat pipe using a bubble-jet HEATPIPE USING BUBBLE JET LOOP {}

본 발명은 히트파이프에 관한 것으로, 구체적으로는 히트파이프 내부에 충진된 작동액을 핵비등시켜 발생하는 기포 추진력을 이용하여 작동액을 진동 순환시킴으로써 빠르게 열을 전달하는 루프형 히트파이프에 관한 것이다. The present invention relates to a heat pipe, specifically, by oscillating cycle the working fluid by using a bubble driving force generated by the nucleate boiling of the working fluid filled inside the heat pipe relates to a loop heat to rapidly transfer heat pipe.

일반적으로 히트파이프는, 진공 상태의 금속관 내에 비점이 낮고 증발 잠열이 큰 메탄올, 무수 에탄올이나, 정제수, 또는 프로판올 계열의 액체 등과 같은 작 동액, 즉, 열매체를 주입하여 제작되는 것으로, 저압의 조건에서 작동액이 쉽게 액체에서 증기로 상변화한다는 특징을 이용하여 상변화시의 잠열로 열을 전달하는 장치로서, 그 종류로는 크게, 밀봉된 진공상태의 용기 내면에 다공성 윅 (Wick) 을 부착하여 그 윅의 모세관 현상으로 작동액이 증발, 응축을 반복하게 하는 윅식 히트파이프와 윅을 부착하지 않고 경사를 주어 작동액이 응축부 (방열부) 에서 방열하고 응축된 상태의 작동액이 자체중력으로 증발부 (흡열부) 로 모이게 하여 증발, 응축을 반복하게 하는 써어모사이폰 (Thermo-syphon) 식 히트파이프가 있다. In general, heat pipes is poor in its boiling point within the vacuum metal pipe large latent heat of vaporization of methanol, is smaller, such as absolute ethanol or purified water, or the liquid-propanol series the same amount, that is, to be produced by injecting the heating medium, in a low pressure condition hydraulic fluid is easily provided an apparatus for transferring heat to the latent heat during the phase change using a characteristic that a phase change from liquid to vapor, the kind as is by attaching a porous wick (Wick) to the container inner surface of the zoom, the sealing vacuum by capillary action of the wick operating fluid evaporates, given the inclination without attaching the wiksik heat pipe and the wick, which repeats the condensed working fluid to the condensation unit (heat radiation section) have their own gravity heat working fluid of the condensation from vaporizer has (heat absorbing part) gathered by evaporation, eomo siphon (Thermo-syphon) type heat pipe written to repeat the condensation.

이러한 히트파이프는 일반공조, 냉난방, 전자기기의 냉각, 중온범위의 폐열회수 및 태양열의 집열 등에 효율적인 열전달 장치로 사용된다. The heat pipe is used as an efficient heat transfer device or the like for general air conditioning, heating, air conditioning, cooling of the electronic equipment, a medium temperature range, and the waste heat recovery heat collection of solar heat. 이렇게 열 전달 장치로서 널리 이용되는 히트 파이프의 장점은 무엇보다도 구리와 같은 열선을 이용하는 경우보다 수십 배에서 최고 수백 배에 달하는 열전도 성능을 발휘할 수 있으므로 열 전달 속도가 빠르며 열 전달 효율이 우수하다는 점이다. This is widely advantage of the heat pipe is used is that it is above all in the tens of times higher than when using a hot wire, such as copper can exhibit thermal conductivity performance of up to hundreds of times faster the rate of heat transfer superior heat transfer efficiency as a heat transfer device .

이러한 특징을 갖는 종래의 히트파이프가 도 1 에 도시되어 있다. A conventional heat pipe having such a feature is illustrated in FIG. 종래의 히트파이프 (100) 는 도 1 에 도시된 바와 같이, 금속관 파이프 (120) 의 내부 공간에 작동액이 채워져서 동작하는 것으로, 금속관 파이프 (120) 의 양단을 금속마개 (130) 로 막고 그 접합면을 용접하여 밀폐하며, 금속마개 (130) 의 주입구 (140) 를 통해 공기를 빼내어 히트파이프 (100) 의 금속관 파이프 (120) 의 내부를 진공에 가까운 상태로 유지시킨 다음, 주입구 (140) 를 통해 작동액 (110) 을 주입한 후, 주입구 (140) 를 용접함으로써 제작된다. As shown in Figure is a conventional heat pipe 100 is 1, that the working fluid is filled so operation the inner space of the metal tube pipe 120, preventing the opposite ends of the metal tube pipe 120 to the metal cap 130 that and sealed by welding the joining surfaces, suctioning air through the inlet 140 of the metal cap 130, which keep the interior of the metal tube pipe 120 of the heat pipe 100 in the state close to vacuum, injection port 140 by the injection of hydraulic fluid 110 through post, it is fabricated by welding the injection port 140.

히트파이프는 크게 증발부(150, 흡열부), 이송부 (160, 단열부), 응축부(170, 방열부) 로 구분되며 열원이 위치하고 있는 증발부 (150) 에 열이 가해지면 열을 흡수한 작동액이 증기 상태로 되어 파이프 몸체 내부에 확산되면서 이송부 (160) 를 지나 응축부 (170) 에서 열을 방출한다. Heat pipe is as large as the evaporator portion (150, heat absorbing section), transferring (160, part insulation), are separated by condensing portion (170, radiator) heat source is positioned to absorb heat when heat is applied to the evaporation section 150, which working fluid releases heat from transferring condensing portion 170 through the 160 while being diffused therein is in the vapor phase pipe body. 응축부 (170) 에서 열을 방출한 작동액은 응축된 후 다시 액체 상태로 되어 증발부 (150) 로 귀환한다. A hydraulic fluid releasing heat from the condensing section 170 is then condensed back into the liquid state and returns to the evaporation unit 150. 작동액은 이와 같이 응축 및 증발을 연속적으로 반복함으로써 히트파이프 내에서 열을 이송하는 것이다. Operating liquid is to transfer heat in a heat pipe by repeating continuously the condensation and evaporation as described above. 증발부 (150) 와 이송부 (160) 는 응축부 (170) 보다 온도가 높고, 각 부분에서의 증기압은 포화상태가 되며 증발부 (150) 와 이송부 (160) 의 증기압이 응축부 (170) 의 증기압보다 높다. The evaporator 150 and the transfer unit 160 has a high temperature above the condensing portion 170, a vapor pressure at each portion is saturated evaporator 150 and the transfer unit 160 is 170 condenses the vapor pressure of higher than the vapor pressure. 이러한 결과로 작동액의 증기는 증발부 (150) 에서 이송부 (160) 를 지나 응축부 (170) 로 이동하는 것이다. As a result of the working fluid vapor is passed to the transfer part 160 from the evaporator 150 is moved to the condensation section 170.

이러한 종래의 히트파이프의 경우, 작동액의 증발시 발생되는 증기는 작동액의 표면과 온수파이프 사이의 공간에서의 중력차에 의해 이동되는바, 히트파이프가 수평인 상태에서는 작동액의 표면과 온수파이프 사이의 중력차가 미세하여 작동액의 증발시 발생되는 증기가 히트파이프의 타단부(방열부)로 원활하게 이송되지 못하기 때문에 히트파이프를 통한 외부로의 열전달이 고르지 못하다는 문제점이 있었다. In the case of such a conventional heat pipe, working vapor generated during evaporation of the liquid working fluid on the surface and a heated bar which is moved by gravity car in the space between the pipes, in the state of a heat pipe, the horizontal surface of the hot water in the hydraulic fluid since the vapor generated during evaporation of the working fluid by gravity, the difference between the fine pipe not to be seamlessly transferred to the other end (the radiator) of the heat pipe is uneven heat transfer to the outside via the heat pipe there is a problem.

이에, 상기와 같이 수평으로 설치되는 히트파이프의 문제점을 해소하기 위해 개선된 히트파이프가 등장하였다. Thus, there is a need for an improved heat pipe in order to solve the problem of the heat pipe is installed horizontally as described above was introduced.

개선된 종래의 히트파이프는 히트파이프의 일단부 (방열부) 가 받침대로 받쳐져 경사지게 설치되거나, 히트파이프의 방열부가 흡열부의 수직 방향 상측에 있음으로써, 중력에 의해 온수파이프에 접면되는 히트파이프의 타단부 (흡열부) 에 작동액이 집중됨에 따라 작동액의 열접촉면적이 확대되어 작동액 전체가 가열되는 시간이 단축될 뿐만 아니라, 히트파이프의 흡열부와 방열부 사이에 중력차가 발생되므로 작동액 증발시에 흡열부에서 발생되는 증기가 빠른 속도로 방열부로 이송되게 되며, 그에 따라 히트파이프 전체를 통한 외부로의 열전달이 원활하게 이루어진 다. Of an improved conventional heat pipe is a heat pipe which is tangent to the as that on the one end portion (heat radiating portion) is installed or inclined turned beneath a base, the heat dissipation of the heat pipe additional heat absorbing portion vertically upper side of the heat pipe, the hot water by gravity pipe the other end is a (heat absorbing part) hydraulic fluid is expanded heat contact area of ​​the hydraulic fluid according to jipjungdoem as well as shorten the time for the entire hydraulic fluid heating, works because gravity difference is generated between the heat pipe heat absorbing portion and a heat radiating portion when the liquid to be evaporated and the vapor is transferred to the heat at a faster rate generated in the heat absorbing section, and made of a smooth heat transfer to the outside through the entire heat pipe accordingly.

또한, 개선된 히트파이프에 따르면 히트파이프 전체에 열을 전달하고 방열부에서 응축된 작동액이 용이하게 히트파이프의 흡열부로 귀환가능하다. Further, according to an improved heat pipe transfers heat to the entire heat pipe, and facilitate the working fluid condensed in the heat releasing section that can return the heat absorbing part of the heat pipe.

그러나, 개선된 히트파이프는 상기와 같은 장점이 있음에도 불구하고, 기본적으로는 히트파이프 내의 가열된 작동액의 증기가 히트파이프 전체를 통해 열전달하는 것이므로 열전달속도 및 효율에 있어서 여전히 한계가 존재한다. However, the improved heat pipe is, even though the advantages as described above, and, basically, because the vapor of the heated working fluid in the heat pipe to the heat transfer through the entire heat pipe and there is still a limit in heat transfer rate and efficiency.

한편, 상술한 써모사이폰식 히트파이프 외에도 윅식 히트파이프를 살펴보면, 윅식 히트파이프는 작동액이 흡열부에서 흡열하여 방열부로 이동한 후에 방열하고, 응축되면 모세관 현상에 의해 다시 흡열부로 이동하지만, 윅 안쪽공간에 기체상태의 작동액이 직접 방열하지 못하고 윅을 통과하여 방열하기에 그 열저항때문에 효율이 낮다는 문제점이 있으며, 마찬가지로, 방열한 작동액이 응축되어 흡열부로 회귀할 때에는 가열되어 있던 히트파이프의 온도를 오히려 떨어뜨린다는 문제점이 있다. On the other hand, in addition to ponsik heat pipe between the above-described thermopile Referring to wiksik heat pipe, wiksik heat pipe working fluid absorbs heat from the heat absorbing section when the heat after moving parts of heat, and condensed back to portion heat absorption by capillary action, but the wick inside similarly fail to directly heat working fluid of the gas phase in the space to heat radiation through the wick, and the problem is efficiency is low because of its heat resistance, the heat radiating working fluid is condensed and heat pipe that has been heated when return portion endothermic the temperature there is the problem rather than drop.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 히트파이프를 통한 열전달에 있어서, 가열된 작동액의 증기를 이용하는 기술이 갖는 열전달속도 및 효율에서의 한계를 극복하고자 한다. The present invention is intended to overcome the limitations of the in through the heat pipe as been made in view of solving the conventional problems above-described heat transfer, with the use of the vapor of the heated working fluid technology heat transfer rate and efficiency.

또한, 히트파이프 내에 충진된 작동액의 핵비등 현상으로 인한 기포의 추진력으로 작동액을 순환시키므로 히트파이프의 특정 부분만을 데우거나 하는 차등열전달을 배제하고 히트파이프 전체에 균등하게 열을 전달하는 히트파이프를 제공하고자 한다. Heat pipes also, because circulation of hydraulic fluid to the driving force of the bubbles due to the nucleate boiling phenomenon of the working fluid filled in the heat pipe to eliminate the differential heat transfer to or warming only a specific portion of the heat pipe to transfer heat evenly to the entire heat pipe the intended to provide.

또한, 종래의 써어모식 히트파이프에서는 방열부에서 방열하고 응축된 작동액을 용이하게 흡열부로 회귀시키기 위해 히트파이프에 경사를 주어야 하는 등의 번거로움이 있었으나, 이러한 히트파이프 설계 제작상의 번거로움을 해소하면서 열 전달과 회귀를 효율적으로 달성하는 히트파이프를 제공하고자 한다. In addition, but this inconvenience, such as the conventional sseoeo schematic heat pipe should the inclination of the heat pipe in order to easily return part absorbing the working fluid heat and condensed in the radiator, eliminating the inconvenience of the design making this heat pipe and it intends to provide a heat pipe to efficiently achieve the heat transfer and return.

이로 인해, 히트파이프 제작 및 설치를 용이하게 하고, 히트파이프 설치에 필요한 공간상의 제약을 없앨 뿐만 아니라, 나아가, 히트파이프 제작 및 설치 비용을 절감하고자 한다. Because of this, as well as to facilitate the heat pipe manufacturing and installation, eliminating the space constraints required for the heat pipe installation, and further, it is intended to reduce the heat pipe manufacturing and installation costs.

또한, 종래 윅식 히트파이프의 문제점, 즉, 윅 안쪽공간에 기체상태의 작동액이 직접 방열하지 못하고 윅을 통과하여 방열하기에 그 열저항때문에 효율이 낮다는 문제점을 해결하고, 작동액이 직접 방열하게 하여 효율이 높은 히트파이프를 제공하고자 한다. In addition, the conventional wiksik problems of the heat pipe, i.e., does not work liquid gaseous directly heat the wick inside space passes through the wick to solve the problem that efficiency is low because of the thermal resistance for heat dissipation, and hydraulic fluid is directly heat to be efficient and to provide a high heat pipe.

또한, 히트파이프 내에 충진되어 열 전달 매체로서 기능하는 작동액이 빠른 속도로 불규칙 진동 순환함으로써 열 전달 속도가 빠르고 열 전달 효율이 높은 히트파이프를 제공하고자 한다. In addition, is filled in the heat pipe is to provide a heat pipe working fluid is a high speed to a random vibration cycle by the heat transfer speed is fast, the heat transfer efficiency, which functions as a heat transfer medium.

전술한 기술적 과제의 해결을 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프는 작동액이 주입된 루프형 히트파이프로서, 내부 원통과 내부 원통보다 구경이 크고 길이가 긴 외부 원통을 포함함으로써 환상의 이중 튜브 형태로 이루어지되, 내부 원통의 내측에는 발열 수단이 삽입될 수 있는 공간이 형성되어 있고, 내부 원통과 외부 원통의 사이 틈새에는 작동액이 수열시에 핵비등이 일어날 수 있도록 환상 공간이 형성되어 있는, 기포 발생부와, 기포 발생부에 접속되어 있으며 작동액을 순환시키는 U 튜브를 포함하고, 발열수단이 발열시, 작동액의 핵비등에 의해 기포가 발생하여, 발생된 기포의 추진력으로 인해 작동액이 U 튜브 내를 불규칙하게 진동 순환하는 것을 특징으로 한다. A heat pipe in accordance with one embodiment of the present invention to solve the aforementioned technical problem is working fluid as the injection loop heat pipe, by including an inner cylinder and inside the aperture, the greater length is greater than the cylinder outside the cylinder of the annular double jidoe done in a tube, the inside of the inner cylinder has a space with heat generating means can be inserted is formed between the gap between the inner cylinder and the outer cylinder hydraulic fluid is the annular space formed to lead to nucleate boiling at the time of sequence which is connected to the bubble generating portion, the bubble generating portion, and comprises a U tube for circulating the working fluid and the heat generating means is a bubble generated by the nuclear boiling of working fluid upon heating, due to the urging force of the generated bubbles characterized in that hydraulic fluid is circulated in irregular vibration U tube.

본 발명의 다른 실시형태에 따른 히트파이프는, 마찬가지로, 흡열부로서 기능하는 기포 발생부와 방열부로서 기능하는 U 튜브를 포함하고, 이러한 기포 발생부는 내부 원통과 내부 원통보다 구경이 크고 길이가 긴 외부 원통을 포함함으로써 환상의 이중 튜브 형태로 이루어지며, 내부 원통의 내측에는 발열 수단이 삽입될 수 있는 공간이 형성되어 있고, 내부 원통과 외부 원통의 사이 틈새에는 작동액이 수열시에 핵비등이 일어날 수 있도록 환상 공간이 형성되어 있으며, U 튜브는 기포 발생부와 접속되어 있으며 작동액을 순환시키며, 수열시에 핵비등에 의해 작동액의 기포가 발생하여, 발생된 기포의 추진력으로 인해 작동액이 U 튜브 내를 진동 순환하며, 내부 원통의 외면에 길이 방향으로 부착되되, 작동액의 핵비등에 의해 발생된 기포를 U 튜브로 A heat pipe according to another embodiment of the invention, similarly, includes a U-tube which functions as a unit cell generating portion and the heat radiation which functions as a heat absorbing portion, such a bubble generating portion is diameter greater length is longer than the inner cylinder and the inner cylinder by including an outer cylinder made of a double tube form an annular, inner side of the inner cylinder has a space with heat generating means can be inserted is formed between the gap between the inner cylinder and the outer cylinder is nucleate boiling at the operating liquid sequence may be the annular space is provided to take place, U tube sikimyeo is connected to the bubble generating portion, and cycling the hydraulic fluid, operating by the bubble of the hydraulic fluid by nucleate boiling occurs at the time sequence, due to the urging force of the generated bubbles solution cyclic vibration within the U tube, and doedoe attached longitudinally on the outer surface of the inner cylinder, the air bubbles generated by the nucleate boiling of the working fluid to the U tube 유도하는 하나 이상의 가이드를 더 포함할 수 있다. At least one guide for guiding may further include.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 히트파이프는, 흡열부로서 기능하는 기포 발생부와 방열부로서 기능하는 U 튜브를 포함하고, 이러한 기포 발생부는 내부 원통과 내부 원통보다 구경이 크고 길이가 긴 외부 원통을 포함함으로써 환상의 이중 튜브 형태로 이루어지며, 내부 원통의 내측에는 발열 수단이 삽입될 수 있는 공간이 형성되어 있고, 내부 원통과 외부 원통의 사이 틈새에는 작동액이 수열시에 핵비등이 일어날 수 있도록 환상 공간이 형성되어 있으며, U 튜브는 기포 발생부와 접속되어 있으며 작동액을 순환시키며, 수열시에 핵비등에 의해 작동액의 기포가 발생하여, 발생된 기포의 추진력으로 인해 작동액이 U 튜브 내를 진동 순환하며, 발열 수단은 외부 전원이 공급됨에 따라 자체 발열되는 전열필름 또는 히터일 수 있다. A heat pipe in accordance with another embodiment of the present invention, the bubble generating portion and comprising a U-tube which functions as a heat radiating portion and such a bubble generating portion large in diameter than the inner cylinder and the inner cylinder length functioning as a heat absorption unit long external by including a cylinder made of a double tube form an annular, inner side of the inner cylinder has a space with heat generating means can be inserted is formed between the gap between the inner cylinder and the outer cylinder hydraulic fluid is lead to nucleate boiling at the time sequence It may be the annular space is formed so that, U tube is operatively connected to the bubble generating portion and sikimyeo circulate the hydraulic fluid, and the bubbles in the hydraulic fluid by nucleate boiling occurs at the time sequence, due to the urging force of the generated bubbles solution vibration circulated in U tube, and heating means may be a heat conductive film or a self-heating heater as an external power is applied.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 히트파이프는, 흡열부로서 기능하는 기포 발생부와 방열부로서 기능하는 U 튜브를 포함하고, 이러한 기포 발생부는 내부 원통과 내부 원통보다 구경이 크고 길이가 긴 외부 원통을 포함함으로써 환상의 이중 튜브 형태로 이루어지며, 내부 원통의 내측에는 발열 수단이 삽입될 수 있는 공간이 형성되어 있고, 내부 원통과 외부 원통의 사이 틈새에는 작동액이 수열시에 핵비등이 일어날 수 있도록 환상 공간이 형성되어 있으며, U 튜브는 기포 발생부와 접속되어 있으며 작동액을 순환시키며, 수열시에 핵비등에 의해 작동액의 기포가 발생하여, 발생된 기포의 추진력으로 인해 작동액이 U 튜브 내를 진동 순환하며, 내부 원통의 외면에 리엔트런트 캐비티 (reentrant cavity) 또는 핀을 더 포함할 수도 있다. A heat pipe in accordance with another embodiment of the present invention, the bubble generating portion and comprising a U-tube which functions as a heat radiating portion and such a bubble generating portion large in diameter than the inner cylinder and the inner cylinder length functioning as a heat absorption unit long external by including a cylinder made of a double tube form an annular, inner side of the inner cylinder has a space with heat generating means can be inserted is formed between the gap between the inner cylinder and the outer cylinder hydraulic fluid is lead to nucleate boiling at the time sequence It may be the annular space is formed so that, U tube is operatively connected to the bubble generating portion and sikimyeo circulate the hydraulic fluid, and the bubbles in the hydraulic fluid by nucleate boiling occurs at the time sequence, due to the urging force of the generated bubbles solution vibration circulated in U tubes, and may also include an outer surface Lee ent coherent cavity (reentrant cavity) or the pin of the inner cylinder.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 히트파이프는, 흡열부로서 기능하는 기포 발생부와 방열부로서 기능하는 U 튜브를 포함하고, 이러한 기포 발생부는 내부 원통과 내부 원통보다 구경이 크고 길이가 긴 외부 원통을 포함함으로써 환상의 이중 튜브 형태로 이루어지며, 내부 원통의 내측에는 발열 수단이 삽입될 수 있는 공간이 형성되어 있고, 내부 원통과 외부 원통의 사이 틈새에는 작동액이 수열시에 핵비등이 일어날 수 있도록 환상 공간이 형성되어 있으며, U 튜브는 기포 발생부와 접속되어 있으며 작동액을 순환시키며, 수열시에 핵비등에 의해 작동액의 기포가 발생하여, 발생된 기포의 추진력으로 인해 작동액이 U 튜브 내를 진동 순환하며, 내부 원통의 외면에 메쉬(mesh)를 부착하는 것을 특징으로 하는 루프형 히트파이프. A heat pipe in accordance with another embodiment of the present invention, the bubble generating portion and comprising a U-tube which functions as a heat radiating portion and such a bubble generating portion large in diameter than the inner cylinder and the inner cylinder length functioning as a heat absorption unit long external by including a cylinder made of a double tube form an annular, inner side of the inner cylinder has a space with heat generating means can be inserted is formed between the gap between the inner cylinder and the outer cylinder hydraulic fluid is lead to nucleate boiling at the time sequence It may be the annular space is formed so that, U tube is operatively connected to the bubble generating portion and sikimyeo circulate the hydraulic fluid, and the bubbles in the hydraulic fluid by nucleate boiling occurs at the time sequence, due to the urging force of the generated bubbles solution vibration circulated in U tubes, and a loop-type heat pipe, characterized in that for attaching the mesh (mesh) in the outer surface of the inner cylinder.

본 발명에 의하면 수평가열 또는 하부가열로 열 수송량이 대폭 향상되고, 작동온도 범위의 확장이 가능하며 구조가 간단하여 생산성이 높은 버블젯 진동형 루프 히트파이프를 제공하고자 한다. According to the present invention is the greatly improved heat traffic to the horizontal heating or lower heating and to provide a vibration type bubble jet loop heat pipe with high productivity, an extension of the operating temperature range from, the structure is simple. 즉, 히트파이프의 흡열부를 내부 원통과 외 부 원통으로 구성하고, 이들 원통 사이의 좁은 공간에서 작동액의 핵비등으로 인해 발생한 기포 추진력을 이용하여 작동액을 순환시킴으로써 히트파이프의 열전달 속도를 더욱 증진시키고 히트파이프 전체에 균등하게 열을 전달하는 동시에 열손실 또한 억제하고자 한다. That is, the heat absorbing part and composed of an internal cylinder and external cylinder, using a bubble driving force resulting from the nucleate boiling circulating the working fluid in the hydraulic fluid in the narrow space between the cylinder by further promote the heat transfer rate of the heat pipes of the heat pipe and to be inhibited at the same time also the heat loss to transfer heat evenly to the entire heat pipe.

또한, 본 발명에 따르면 종래 써어모사이폰식 히트파이프의 단점인, 흡열부에서 열을 흡수한 작동액이 응축부로 열을 전달한 후에 액화되어 다시 증발부로 회귀하도록 하기 위해 히트파이프에 경사면을 주는 등으로 정밀시공해야하는 번거로움을 해결하는 효과가 있다. Further, in such as to be liquefied after, according to the present invention prior to write pass heat portion disadvantages of, the operation of absorbing heat from the heat absorbing part liquid condensed in ponsik heat pipe between eomo to return part again evaporated to give a slope to the heat pipe this has the effect of solving the trouble should precise construction.

또한, 본 발명은 종래 기술에 비해 구조적으로 개선됨으로써, 히트파이프의 흡열부 부분에만 외부의 발열 수단을 적용할 수 있으므로 발열 수단의 원가 및 에너지 소비를 절감할 수 있는 효과가 있다. The present invention also being improved in structure as compared to the prior art, a heat absorbing section of the heat pipe portion only can be applied to the heat generating means of the external, which can reduce the cost and energy consumption of the heating means effects.

또한, 외부의 발열 수단이 히트파이프 내부 원통에 삽입되어 AC 전원에 의해 외부 발열 수단이 구동되는 경우에 특히 외부 발열 수단으로부터 발생되는 자계의 형성을 차폐할 수 있으므로 전자파를 차단할 수 있다는 효과가 있다. Further, the heat generating means of the external is inserted into the cylindrical heat pipe can shield the formation of a magnetic field generated from the particular external heating means when the external heating means is powered by AC power, so there is an effect that can block electromagnetic waves.

또한, 히트파이프 흡열부 내부 원통의 벽면을 리엔트런트 캐비티, 로우 핀, 및/또는 메쉬 등으로 변경시킴으로써 흡열부의 성능을 향상시키고 열전도체의 온도감응 효율을 향상시키는 효과가 있다. In addition, the effect of improving the heat absorbing parts of the performance by changing the heat pipe heat absorbing section in the wall of the inner cylindrical Li ent parent cavity, low pin, and / or mesh or the like to improve the efficiency of the temperature sensitive heat conductor.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함 에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. If it is determined that a look respect to the present invention with reference to the drawings, and a detailed description of the known art or configuration involved in the hereinafter description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description is omitted, something to do.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. And below terms that as the terms defined in consideration of functions in the present invention may vary according to users, operator's intention or custom, the definition should be made according to throughout the present specification throughout to illustrate the present invention.

이하의 도 1 은 종래의 히트파이프를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 히트파이프의 구성 평면도이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 난방용 히트파이프의 종단면도이며, 도 4 는 이러한 히트파이프 내부에서 기포가 발생하여 작동액이 진동순환하는 것을 나타낸 도이며, 도 5 는 액체의 비등 곡선이며, 도 6 은 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 히트파이프의 내부 원통의 사시도이며, 도 7 및 도 8 은 본 발명의 히트파이프의 내부 원통의 외면에 리엔트런트 캐비티 또는 로우 핀을 형성한 실시예의 도이다. The following Figure 1 is a cross-sectional view showing a conventional heat pipe schematically, Figure 2 is a configuration plan view of a heat pipe in accordance with one embodiment of the invention, Figure 3 is a longitudinal cross-sectional view of the heating of the heat pipe according to an embodiment of the present invention; also, and is 4 is also shown that the air bubbles generated inside this heat pipe working fluid vibration cycle, Figure 5 is a boiling curve of liquids, FIG. 6 of the heat pipe according to another embodiment of the present invention; a perspective view of the inner cylinder, Fig. 7 and Fig. 8 is a practice to form a re-ent coherent cavity or low-pin on the outer surface of the inner cylinder of the heat pipe of the present invention.

도 2 에 도시된 바와 같이 본 발명은 히트파이프 (200) 에 관한 것으로서, 크게 기포 발생부 (220) 와 U 튜브 (210) 로 구성되며, 기포 발생부 (220) 는 흡열부로서 기능하고, 흡열부에서 흡열한 작동액은 U 튜브 (210) 의 U 자형 말단 (240) 까지 유동하며 방열한다. As also the present invention relates to a heat pipe 200 as shown in Figure 2, largely it consists of the bubbling unit 220 and the U tube 210, a bubbling unit 220 functions as a heat absorbing unit, and the heat absorbing a hydraulic fluid from the heat absorbing portion is heat flow and to the U-shaped ends 240 of the U-tube (210). U 튜브 (210) 의 타측 말단은 기포 발생부 (220) 에 접속된다. The other end of the U-tube (210) is connected to a bubbling unit 220.

일반적으로 히트파이프 (200) 는 구리, 스테인리스강, 세라믹스, 텅스텐 등을 재료로 하여 구성된다. In general, the heat pipe 200 is formed by the copper, stainless steel, ceramics, tungsten, etc. as a material. 히트파이프 (200) 의 기포 발생부 (220) 에는 전원 (230) 이 연결될 수 있으며, 이하에서 상세히 살펴볼 바와 같이, 전원 (230) 은 히트파이프의 흡열부의 내부에 삽입되는 외부 발열 수단에 전원을 공급할 수 있다. Can there be connected, the power 230 is the bubble generating portion 220 of the heat pipe 200, as described in detail see below, the power supply 230 may supply power to the external heating means is inserted into the heat absorbing section of the heat pipe can.

U 튜브 (210) 는 U 자형으로 구부러진 원형관을 이루며 내부에는 열전달용 조성물인 작동액이 충진될 수 있는 공간이 형성되어 있다. U tube 210 forms a bent round tube into a U-shape, the space is to be filled in the hydraulic fluid compositions for heat transfer inside is formed. 또한, 히트파이프 몸체의 형상은 원형관에 국한되지 않고, 타원형, 다각형과 다양한 형태의 요철을 갖는 중공의 관 형태를 취할 수 있다. In addition, the shape of the heat pipe body may take the form of a hollow tube having a tube, but is not limited to circular, elliptical, polygonal and various types of uneven.

한편, 히트 파이프의 작동액으로 사용되는 열전달용 조성물은 일반적으로 프레온가스, 계면활성제, 증류수, 글리세린, 수산화나트륨 수용액, 비나딘산염 수용액 등을 사용할 수 있다. On the other hand, the heat transfer composition for use as a working fluid of a heat pipe may typically be a freon gas, a surfactant, purified water, glycerin, sodium hydroxide aqueous solution, acid aqueous solution, such as rain or Din. 그러나, 각각의 작동액은 아래의 표 1 에서와 같이 작동온도를 달리하므로, 히트파이프를 사용하고자 하는 용도에 따라 적절하게 작동액을 선택할 수 있다. However, each of the hydraulic fluid can be selected to operate properly according to the application liquid, so varying the operating temperature, as shown in Table 1 below, to use the heat pipes.

아래의 표 1 은 작동온도를 절대온도 0 에 가까운 극저온부터 1000℃ 이상의 초고온 영역까지의 온도범위를 5 단계로 분류한 것이다. The following Table 1 shows a classification the temperature range up to an operating temperature above absolute zero 1000 ℃ high temperature region from cryogenic near to step 5.


작동온도 (℃) Operating Temperature (℃)

주요작동액 The main hydraulic fluid

-270 ~-70 (극저온) -270 ~ -70 (extremely low temperature)

헬륨, 아르곤, 크립톤, 질소, 메탄 Helium, argon, krypton, nitrogen, methane,

-70 ~200 (저온) -70 to 200 (low-temperature)

물, 프레온계 냉매, 암모니아, 아세톤, 메탄올, 에탄올 등 Water, Freon-based refrigerant, ammonia, acetone, methanol, ethanol, etc.

200 ~ 500 (중온) 200-500 (medium temperature)

나프탈렌, 유황, 수은 Naphthalene, sulfur, mercury

500~1000 (고온) 500-1000 (hot)

세슘, 칼륨, 나트륨 Cesium, potassium, sodium

1000 이상 (초고온) 1000 or higher (ultra high temperature)

리튬, 납, 은 Lithium, lead, silver

한편, 히트파이프 재질과 작동액 간에 화학적 반응성이 있는 경우 일정한 진공도를 유지하면서 작동액을 충진시킨 경우에도, 내부에서 작동액이 순환하면서 히트파이프와 반응하여 불활성가스를 발생시키고 이러한 불활성가스는 작동액의 순환을 방해하여 성능 및 수명 저하의 원인이 되므로, 히트파이프의 소재와 작동액은 서로 화학적 반응성이 없도록 매칭할 필요가 있다. On the other hand, when the chemical reactivity between the heat pipe material as the working fluid in the case in which filling the working fluid, while maintaining a certain degree of vacuum, and hydraulic fluid is circulated from the inside by reacting with the heat pipe to generate an inert gas, such inert gas is hydraulic fluid since the cycle in the interrupt source of performance and lifespan, material and working fluid of the heat pipe it is required to be matched with each other so that the chemical reactivity.

다시, 도 2 를 참조하면, 히트파이프의 기포 발생부 (220) 에서는 그 내부에 삽입되는 외부 발열 수단에 의해 히트파이프에 충진된 작동액이 가열되며, 일정 온도까지 가열되면 작동액은 핵비등하여 기포를 발생시킨다. Again, FIG. 2, the bubble generating portion 220 of the heat pipe is heated the working fluid filled in the heat pipe by an external heating means to be inserted therein, when heated to a certain temperature working fluid by nucleate boiling to generate a bubble.

발생된 기포는 작동액을 펌핑시키고, 작동액은 기포 추진력에 의해 진동 순환하며 U 튜브 (210) 를 거쳐 히트파이프 말단 (240) 으로 이동하면서 히트파이프 전체에 열을 전달한다. The generated bubble pump the hydraulic fluid and, hydraulic fluid is circulated by the vibration bubble momentum and transfers heat to the entire heat pipe via a U-tube 210 while moving in the heat pipe terminal (240).

이렇게 기포(bubble) 추진력에 의해 작동액을 진동 순환하는 방식을 본 명세서에서는 "버블젯(bubble jet)" 방식이라고 지칭한다. Thus bubbles (bubble) in the present specification, by the driving force how the vibration cycle the working fluid is referred to as a "bubble-jet (bubble jet)" method.

다음으로, 도 3 을 참조하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. Next, the present invention will be described with reference to Figure 3 in more detail. 도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 난방용 히트파이프의 종단면도를 도시한 것이다. Figure 3 shows a longitudinal sectional view of the heating of the heat pipe in accordance with one embodiment of the invention. 히트파이프의 기포 발생부는 외부 원통 (310) 및 내부 원통 (320) 의 환상의 이중 튜브 구조로 이루어져 있으며, 내부 원통이 외부 원통의 내부에 삽입될 수 있도록 내부 원통의 길이가 외부 원통의 길이보다 짧고 내부 원통의 구경이 외부 원통의 구경보다 작은 것이 더욱 바람직하다. Bubbling of the heat pipe portion which consists of the cyclic double-tube structure of an outer cylinder 310 and inner cylinder 320, the inner cylinder is the length of the inner cylinder to be inserted into the outer cylinder is shorter than the length of the outer cylinder that the diameter of the inner cylinder is smaller than the diameter of the outer cylinder is more preferred.

내부 원통의 내측에는 발열 수단이 삽입될 수 있는 공간이 형성되어 있으므로, 그 공간에 외부의 발열 수단 (330) 이 삽입될 수 있다. Since the inside of the inner cylinder has a space with heat generating means can be inserted is formed, and the external heating means 330 may be inserted into that space.

한편, 내부 원통과 외부 원통의 사이 틈새에는 작동액의 핵비등이 일어날 수 있도록 환상 공간이 형성되어 있으며, 발열 수단에 의해 작동액이 가열되면 이 환상 공간에서 작동액의 핵비등에 의해 기포가 발생한다. On the other hand, the inner cylinder and which is the annular space formed between the outer cylinder clearance has to take place the nucleate boiling of the working fluid, in the annular space, the bubble by the nucleate boiling of the working fluid occurs when the hydraulic fluid is heated by the heating means do.

비등은 증발처럼 액체에서 기체로 상변화하는 과정으로, 증발은 액체의 증기계면에서 증기압이 주어진 온도에서 액체의 포화압력보다 적을 때 일어나는 반면, 비등은 액체의 포화온도 Boiling is a process of a phase change from liquid to gas as evaporation, evaporation is taking place, while at a given temperature when the vapor pressure in the vapor interface of the liquid is less than the saturation pressure of the liquid, the boiling temperature of the saturated liquid

Figure 112009019299317-pat00001
보다 충분히 높은 온도로 유지되는 표면과 접하고 있을 때 고체와 액체 계면에서 일어난다. When in contact with the full surface is maintained at a temperature above the place in the interface between solid and liquid.

즉, 비등은 기포가 어떤 크기에 도달하였을 때 액체의 자유표면으로부터 상승하려고 할 때 표면에 접한 고체-액체 계면에서 빠르게 증기 기포를 형성하는 것이다. In other words, boiling bubbles are in contact with the solid surface when trying to rise from the free surface of the liquid when reaching a certain size - to quickly form a vapor bubble in the liquid interface.

한편, 전열면에 따라 흐름이 존재하는 경우에, 유체의 유속이 전열표면의 가까운 부근에서 크게 변화할 때에 속도 경계층이 생기게 되는데, 종래의 히트파이프의 경우, 발열부에서 응축한 작동액이 벽면을 타고 흐르게 되므로 속도 경계층 (velocity boundary layer) 이 두꺼운 반면, 본 발명에 의한 히트파이프의 경우, 기포 추진력에 의해 작동액이 불규칙하게 진동하며 순환하므로, 속도 경계층이 얇아지거나 또는 파괴되어 열 전달 속도가 향상되는 것이다. On the other hand, the former in the case of the flow present in accordance with the opening, when the flow speed of the fluid can vary substantially in the near vicinity of the heat transfer surface there is causing the velocity boundary layer, in the case of the conventional heat pipes, the one working fluid condensed in the heat generating portion wall while riding flow, so the speed boundary layer (velocity boundary layer) is thick, since the case of the heat pipe according to the invention, hydraulic fluid is irregular vibration and circulation by the bubble momentum, the velocity boundary layer is thinned or or destroyed improved heat transfer rate It will be.

또한, 속도경계층과 마찬가지로, 전열면의 온도가 높거나 낮은 경우, 온도도 전열표면의 가까운 부근에서 크게 변하며 온도 경계층이 생기게 되는데, 본 발명에 의한 히트파이프의 경우에는, 기포 추진력에 의해 작동액이 불규칙하게 진동하며 순환하므로, 온도 경계층이 얇아지거나 또는 파괴되어 열 전달 속도가 향상되는 것이다. In the case like the velocity boundary layer, to increase the temperature of the heat transfer surfaces or lower, the temperature also there is causing significantly varies the temperature boundary layer near the close of the heat-transfer surface, in the case of a heat pipe according to the invention, the hydraulic fluid by the bubble momentum Since irregular vibration and rotation, the temperature boundary layer is thinned or destroyed or will be improved heat transfer rate.

관련하여, 도 4 는 외부 발열 수단을 가동시켜 도 3 의 히트파이프에 열을 가할 시에 히트파이프 내부에서 기포가 발생하여 작동액이 진동 순환하는 모양을 도시하고 있다. Regard, FIG. 4 shows the shape of hydraulic fluid circulated by the vibration of bubbles inside the heat pipe occurs upon heated, the heat pipe of Figure 3 by operating the external heating means.

도 5 를 참조하여 비등 구역에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다. With reference to Figure 5 will be described in more detail for the boiling zone.

구역 (a) 는 자연대류 비등구역이며, 구역 (b) 는 핵 비등구역이며, 구역 (c) 는 천이 비등구역이며, 구역 (d) 는 막 비등구역이다. Zone (a) it is the boiling zone natural convection, section (b) is a nuclear boiling zone, Zone (c) is the transition boiling zone, section (d) is the film boiling zone.

본 발명은 작동액의 핵비등을 이용하는 것으로, 작동액이 가열되면 도 5 의 A 점에서 처음 기포가 발생하며, 온도가 증가함에 따라 비등 곡선의 C 점으로 이동하면서 핵자리 (nucleation site) 가 증가되어 기포의 생성률이 증가한다. The present invention utilizes the nuclear boiling of the hydraulic fluid, hydraulic fluid, and the first bubbler from a point A in Figure 5 if the heating, increases the nucleation position (nucleation site) while moving the point C in the boiling curve with increasing temperature It is to increase the production rate of the bubbles.

(b) 구역은 다시 두 개의 영역으로 나눌 수 있는데, A~B 구역에서는 독립된 기포가 가열표면의 여러 특수한 곳에서 형성되지만, 이들 기포는 표면으로부터 분리된 후 곧 액체 속으로 분산되며, 상승된 기포에 의하여 형성된 빈 공간은 가열표면 근처의 액체로 채워지며 이러한 과정이 반복된다. (B) area can be divided again into two regions, the A ~ B zone, but the independent air bubbles formed in various special parts of the heating surface, these air bubbles are dispersed into the liquid soon after the separation from the surface, the rising bubbles empty space formed by the can is filled with liquid near the heated surface is the process is repeated.

핵비등 구역에서 열전달계수와 열유속이 증가하는 것은 가열표면에 유입되는 액체가 서로 섞이기 때문이다. The heat transfer coefficient and the heat flux increases from the nucleate boiling zone is because the liquid flowing into the heating surface mixed with each other.

다음으로, B~C 구역에서 가열선의 온도는 더욱 증가하여 기포는 수많은 핵자리에서 엄청난 율로 발생하여 액체 내부에는 연속적인 기포 기둥이 발생하며, 이들 기포는 자유표면까지 도달하여 부서지면서 내용물을 방출한다. Next, heating of the line temperature in B ~ C zone is further increased by the bubbles to tremendous rate occurs in a number of nuclear-digit liquid inside the generating the continuous bubble column, and should these bubbles As reached by division to the free surface discharge the contents . 이 구역에서 열유속이 매우 큰 것은 액체의 유입과 증발이 복합되기 때문이다. In this zone it is very large heat flux due to the influx and evaporation of the liquid compound.

C 점은 최대 (임계) 열유속을 갖는 지점으로 이 때 열유속은 최대를 기록한다. C is the point when the heat flux to the point having the maximum (critical) heat flux and record the maximum.

상기와 같은 원리로, 기포 발생부의 내부 원통 (320) 에 외부 발열 수단이 삽입되고, 삽입된 발열 수단에 의해 작동액의 가열이 시작되면, 작동액이 비등을 시작하여 기포를 발생시키고, 가열이 진행되면 내부 원통 (320) 과 외부 원통 (310) 사이의 좁은 환상 공간에서 작동액이 핵비등을 한다. On the same principle as above, the external heating means is inserted into the cylinder 320, the bubble generating portion, when the heating of the hydraulic fluid starts by inserting heating means, hydraulic fluid is starting to boil and generate bubbles, heating is If the hydraulic fluid in the narrow annular space between the inner cylinder 320 and outer cylinder 310 advances to the nucleate boiling.

작동액의 핵비등 작용으로 인해 발생한 기포는 작동액을 밀어내면서 압력차로 인해 내부 원통과 외부 원통의 환상 공간 (360) 으로부터 추진부 (340) 로 이동하며, 작동액도 기포와 함께 유동하게 된다. Bubbles generated due to nuclear boiling action of the hydraulic fluid is pushing the working liquid movement due to differential pressure driving unit 340 from the annular space 360 ​​of the inner cylinder and the outer cylinder, and hydraulic fluid will also flow with air bubbles.

핵비등에 의해 발생하는 기포는 불규칙적이면서 동시에 연속적으로 대량 발생되는 것이므로, 기포의 추진력으로 인해 히트파이프 내부에 충진된 작동액은 펌핑되고, U 튜브 내를 불규칙하게 진동 순환하게 된다. Since bubbles generated by the nuclear boiling is continuously generated irregular mass, yet at the same time, due to the urging force of the bubble a hydraulic fluid filled inside the heat pipe is pumped, it is irregular vibration circulated in U tubes.

이렇게 진동 순환하는 작동액은 히트파이프의 U 자형 말단 (370) 에까지 도달하면서 히트파이프 전체에 열을 전달한다. This working solution to the vibration cycle transfers heat to the entire heat pipe and reaching up to the U-shaped end 370 of the heat pipe. 즉, 작동액이 어느 한 방향으로만 진행하여 히트파이프에 열을 전달하고 응축된 후에 다시 흡열부로 돌아오는 것이 아니라, 가열 수단을 구동시키는 한, 기포 추진력에 의한 작동액의 계속적인 펌핑으로 히트파이프 전체에 열이 골고루 전달되는 것이다. That is, the working fluid is a heat pipe to continue pumping of hydraulic fluid by a bubble driving force that proceeds only in one direction transfer heat to the heat pipe, and driving the heating means, not coming back portion endothermic after condensed to which heat is delivered evenly throughout.

한편, 히트파이프의 내부 원통에 삽입될 수 있는 발열 수단은 통상의 카트리지 히터를 이용할 수 있고, 이러한 카트리지 히터에는 도 2 에서 언급된 바와 같이 전원 (230) 에 연결되어 구동된다. On the other hand, the heating means that can be inserted into the cylinder of the heat pipes may use a conventional heater cartridge, such a cartridge heater is driven are connected to the power supply 230 as discussed in FIG. 외부 발열 수단으로 전기를 동력원으로 하는 전열필름이나 히터를 포함하여 열을 가할 수 있는 발열 소스(source)는 어떠한 것이든 채용할 수 있으며, 이들을 채용하는 경우에는 히트파이프의 발열부 부분에만 외부 발열 수단을 적용할 수 있으므로, 외부 발열 수단의 원가 및 에너지 소비를 절감할 수 있는 효과가 있다. Including the heat transfer film and a heater powered by electricity with an external heating means for heating the source (source) that can be heated, may be employed for any that, in the case of employing them have only the external heating means for the heating unit part of the heat pipe it is possible to apply, there is an effect that it is possible to reduce the cost and energy consumption of the external heating means. 또한, 전원은 직류, 교류 모두 가능하며, 특히 교류 전원으로 외부 발열 수단을 구동하는 경우 발열 수단을 감싸는 히트파이프 내의 내부 원통에 의해 교류 전원으로 인해 발생하는 전자파를 차단하거나 감쇠하는 효과도 있다. In addition, the power supply has an effect of direct current, alternating current, and both possible, especially when driving an external heating means to block electromagnetic waves generated due to the AC power source by the inner cylinder in the heat pipe surrounding the heating means, or attenuated by the AC power supply.

다음으로, 도 6 를 참조하여, 본 발명의 다른 일 실시형태를 설명한다. Next, referring to Figure 6, illustrating another embodiment of the present invention. 기포 발생부의 내부 원통 (510) 에 하나 이상의 가이드 (520) 를 더 포함하는 구성을 도시한다. And the inner cylinder 510, the bubble generating portion showing the arrangement further comprising at least one guide (520). 여기서, 하나 이상의 가이드 (520) 는 히트파이프 기포 발생부의 내부 원통 (510) 의 외벽에 접속될 수 있고, 본 실시형태에서는 3 개의 가이드가 서로 120°의 각도를 이루며 내부 원통의 길이방향으로 내부 원통의 외면에 접속되어 있다. Here, one or more guides 520 may be connected to the outer wall of the heat pipe the bubbling inside the cylinder 510 is negative, in this embodiment, three guides are at an angle of 120 ° with each other inside the cylinder in the longitudinal direction of the inner cylindrical It is connected to the outer surface of the. 이러한 가이드는 내부 원통과 외부 원통 사이의 환상 공간에서 발생한 기포를 추진부 (340) 와 U 튜브 (350) 로 더욱 효율적으로 유도하도록 한다. These guides are to be derived more efficiently the bubbles generated in the annular space between the inner cylinder and the outer cylinder to the driving unit 340 and the U tube 350. 즉, 히트파이프 내부 원통에 접속된 가이드는 길이 방향으로의 기포와 작동액의 유동을 돕는 한편, 내부 원통과 외부 원통 사이의 환상 틈새의 원주방향으로의 유동은 방지하는 기능도 한다. That is, the flow in the guide of the annular space between the longitudinal direction to help the flow of the working fluid vapor and the other hand, the inner cylinder and the outer cylinder in a circumferential direction connected to the inner cylindrical heat pipe also functions to prevent.

한편, 히트파이프의 내부 원통에 접속되는 가이드는 직선 모양으로 한정되는 것은 아니며, 나선형 기타 임의의 형태로 변형될 수 있음은 물론이다. On the other hand, a guide connected to the inner cylinder of the heat pipe is of course that is not limited to the linear shape, it can be modified to any other form of a spiral. 또한, 히트파이프의 내부 원통에 접속된 가이드의 길이, 두께, 개수, 및/또는 폭은 특정 수치로 한정되는 것은 아니며, 발생된 기포를 추진부로 인도할 수 있는 역할을 수행하는 길이, 두께, 개수, 및/또는 폭이라면 모두 가능하다 할 것이다. Further, the length of the guide connected to the inner cylinder of the heat pipe, the thickness, number, and / or the width is the length that serves to India not limited to a specific value, the generated bubble portion propulsion, thickness, number If both, and / or the width will be possible.

일 실시형태로, 도 6 에는 3 개의 가이드가 히트파이프 기포 발생부의 내부 원통 (510) 의 외벽에 접속되어 있으며, 가이드의 길이가 내부 원통의 길이보다 길게 형성될 수 있다. In one embodiment, and FIG. 6, three guide is connected to the outer wall of the inner cylindrical portion heat pipe bubbler 510, the length of the guide can be formed longer than the length of the inner cylinder. 즉, 가이드의 일측 말단이 히트파이프 기포 발생부의 내부 원통의 말단을 지나쳐 추진부까지 이르도록 형성될 수 있다. That is, the one side end of the guide may be formed so as to reach to the propulsion unit past the ends of the inner cylindrical portion generating heat pipe air bubbles. 또한, 가이드는 히트파이프 기포 발생부의 내부 원통과 외부 원통에 맞닿도록 가이드의 두께가 설정될 수도 있다. Further, the guide may be of a thickness of the heat pipe the bubbling portion internal cylinder and a guide to abut on the outer cylindrical setting. 이러한 경우에 가이드는 발생된 기포를 추진부로 인도하는 기능을 할 뿐 아니라, 내부 원통과 외부 원통의 결합을 더욱 단단하게 하는 효과까지 가져올 수 있다. In such a case the guide is not only a function for guiding the generated air bubble pushing portion, it can lead to the effect that makes a solid coupling of the inner cylinder and outer cylinder.

또한, 기포 발생부의 내부 원통의 외면에는 고성능 기포발생 전열면인 리엔트런트 캐비티 (reentrant cavity) 를 삽입할 수 있고, 또는 로우 핀 (low pin) 과 같은 기포 발생 촉진 전열면 또는 메쉬 (mesh) 를 삽입할 수도 있으며, 기타 어떠한 고성능 전열면을 삽입할 수도 있다. In addition, the outer surface of the inner cylindrical air bubble generating portion is capable of inserting Li ent coherent cavity (reentrant cavity) is open around the high-performance bubbler, or a low-pin bubbling facilitate transfer surface or mesh (mesh), such as (low pin) It can be inserted, and may be inserted into any other high performance heat transfer surfaces.

이와 관련하여 도 7 은 기포 발생부의 내부 원통의 외면에 리엔트런트 캐비티가 형성되어 있는 형상을, 도 8 은 기포 발생부의 내부 원통의 외면에 로우 핀이 형성되어 있는 형상을 도시한다. In this regard, Figure 7 is a shape which is formed with a re-ent parent cavity to the outer surface of the inner cylindrical portion bubbler, Figure 8 shows a shape with a low pin is formed on the outer surface of the inner cylindrical portion bubbler.

참고로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 히트파이프의 열 응답성을 실험한 실험결과를 설명한다. For reference, a description will be given of an experimental result of the experimental thermal response of the heat pipe in accordance with one embodiment of the invention. 다만, 이는 본 발명의 일 실험예에 불과할 뿐이므로, 본 발명이 아래의 실시형태로 한정되는 것은 아니다. However, nothing but that it is only to an experimental example of the present invention, but the invention is not limited to the embodiments below.

우선, 본 발명에 따른 히트파이프의 열 응답성을 실험하기 위한 장치는 크게 본 발명에 따른 히트파이프가 부착된 시험부, 시험부로 열원을 공급하기 위한 열원부, 공급되는 전력량을 조절하기 위한 제어부, 및 데이터 측정을 위한 계측부로 구성된다. First, an apparatus for experimental thermal response of the heat pipe according to the present invention includes a controller for controlling the large heat source, the supply amount of power for supplying the heat pipe is a test unit, the heat source part test attachment according to the invention, and it comprises a measuring unit for measuring data.

먼저, 본 발명에 따른 히트파이프로 제작된 시험부는 도 3 에 도시된 루프형 히트파이프로 구성될 수 있다. First, it can be of a looped heat pipe shown in Figure 3 the test section made of a heat pipe according to the invention.

히트파이프의 내부를 작동액으로 충진하기 전에, 내부를 진공 상태로 만드는데, 이 때 로터리 펌프 및/또는 터빈펌프를 이용할 수 있다. Before filling the interior of the heat pipe to the hydraulic fluid, to make the inside a vacuum state, at this time can use a rotary pump and / or a pump turbine.

다음으로, 히트파이프의 내부에 작동액을 충진한다. Next, the hydraulic fluid filling the inside of the heat pipe. 이 때, 냉매 충진 실린더를 사용하여 작동액을 히트파이프 내부에 충진시키며, 작동액의 충진이 끝나면 작동액이 충진된 개구 부분을 클로징 (봉입) 한다. At this time, using the refrigerant cylinder filled sikimyeo filling the working fluid inside the heat pipe, and closing (sealing) the opening of the end of the filling operation of the liquid working fluid is filled. 바람직하게는 히트파이프의 클로징은 핀치 오프 (pinch off) 에 의한 쿨웰딩 (cool welding) 에 의해 이루어질 수 있다. Preferably the closing of the heat pipe can be made by welding cool (cool welding) due to the pinch-off (pinch off). 즉, 핀치오프에 의한 접합방법으로 집게를 이용하여 히트파이프의 개구 부분을 집으면 압력때문에 절곡되면서 절곡되는 부분에서 선 접촉이 일어나면서 서로 달라붙게 된다. That is, while, if using the tongs to the bonding method of the pinch-off house the opening of the heat pipe as the contact point in which the bending portion bending up the pressures are adhere to each other. 이는, 일반적인 용접과는 달리, 가열이 아닌 상온 상태에서의 가압을 통해서만 접합이 이루어지는 것이다. Which, unlike general welding, the joint is made only by pressing in a non-heated state at room temperature. 구리 또는 알루미늄과 같이 연성이 풍부한 재질의 경우 핀치오프에 의한 쿨웰딩에 의해서도 클로징, 즉 유체소통이 차단되도록 신뢰성있게 접합될 수 있다. For rich ductile material such as copper or aluminum it can be bonded reliably to be closed, that is, fluid communication is blocked by the cool welding by pinch-off. 물론, 본 발명에서의 클로징은 상기와 같은 방식에 한정되는 것은 아니며, 유체소통이 차단되도록 일단을 접합시키는 공정을 포괄하여 클로징이라고 지칭하고 있다. Of course, the closing of the present invention is not limited to the method as described above, and to ensure that fluid communication is blocked encompasses the step of bonding the one referred to as closing.

다음으로, 본 실험예의 실험 장치를 구성하는 열원부로는 원통형 히터를 사용할 수 있고, 제어부는 열원부에 일정한 전압을 공급하도록 제어하는 슬라이닥스를 사용할 수 있다. Next, the heat source part constituting the present experimental example experimental apparatus used may be a cylindrical heater, the control unit may use the slider Dax that controls to supply a constant voltage to the heat source unit.

상기와 같은 성능 분석 방법에 의한 본 발명에 의한 히트파이프는 도 9 에 도시된 바와 같이, 열전도 속도와 열효율 측면에서 기존의 히트파이프보다 개선된 효과를 보였다. As the performance of the heat pipe 9 in accordance with the present invention by the analysis method as above shown, it showed an improved effect compared to conventional heat pipe in heat transfer rate and thermal efficiency side. 즉, 본 발명에 의한 히트파이프를 사용하는 경우, 빠른 시간 내에 온도가 상승하여 안정화되고, 히트파이프의 상단부, 중단부, 하단부의 온도 차이가 거의 없이 히트파이프 전체가 골고루 데워졌는바, 이는 히트파이프 전체로의 향상된 열전달효과를 검증한 결과이다. That is, in the case of using a heat pipe according to the present invention, stabilized by temperature rises in a short time, the bar upper end of the heat pipe, stop portion, the temperature difference between the lower end portion is substantially jyeotneun without heat up evenly the entire heat pipe, this heat pipe It is the result of verifying the effectiveness of the improved heat transfer as a whole.

이러한 히트파이프는 건물 난방에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 겨울철 빙설을 방지하기 위한 도로 시스템, 식물원 등의 온실 시스템, 냉동창고 출입문, 침대 보온 시스템(특히, 의료용 침대), 화공약품 교반기 등 다목적으로 이용될 수 있다. These heat pipes are to be used for multiple purposes, as well as be applied to building heating, greenhouse systems, cold storage doors, beds insulation systems such as the road system, a botanical garden to prevent winter ice and snow (especially a medical bed), chemical agitators can.

또한, 본 발명에 의한 히트파이프는 기존의 상용화된 히트파이프와는 달리 한정된 공간에서도 공간상의 제약없이 수평, 수직모드로 자유롭게 이용할 수 있다는 장점 또한 있다. Further, the heat pipe according to the invention is also advantageous in that free access to a horizontal or vertical mode with no restrictions on the space in the limited space unlike the conventional commercially available heat pipe.

이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 실시예는 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예에 불과하며, 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능함을 알 수 있다. Than the embodiment shown for the explanation of the invention it can be seen that the various forms of a combination of possible to be only, and a base is achieved in the present invention as shown in the drawing in one embodiment as embodied by the present invention.

따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiment described above, the following patent Here, if change anyone variety of skill in the Field of the art without departing from the subject matter of the present invention invention, as claimed in the claims, embodiments to the extent possible, that would be the technical spirit of the present invention.

도 1 은 종래의 히트파이프를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional heat pipe.

도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 히트파이프의 구성 평면도이다. Figure 2 is a plan view of a heat pipe in accordance with one embodiment of the invention.

도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 난방용 히트파이프의 종단면도이다. Figure 3 is a longitudinal sectional view of the heating of the heat pipe in accordance with one embodiment of the invention.

도 4 는 이러한 히트파이프 내부에서 기포가 발생하여 작동액이 진동순환하는 것을 나타낸 도이다. Figure 4 is a bubble generated by the heat from the inside of these pipes shown that the hydraulic fluid vibration cycle.

도 5 는 액체의 비등 곡선이다. 5 is a curve of the boiling liquid.

도 6 는 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 히트파이프의 내부 원통의 사시도이다. Figure 6 is a perspective view of an inner cylinder of a heat pipe according to another embodiment of the present invention.

도 7 은 본 발명의 히트파이프의 내부 원통의 외면에 리엔트런트 캐비티를 형성한 실시예의 도이다. 7 is an example embodiment also forming a re-ent parent cavity to the outer surface of the inner cylinder of the heat pipe of the present invention.

도 8 은 본 발명의 히트파이프의 내부 원통의 외면에 리엔트런트 캐비티 또는 로우 핀을 형성한 실시예의 도이다. 8 is a also performed to form a re-ent coherent cavity or low-pin on the outer surface of the inner cylinder of the heat pipe of the present invention.

도 9 는 본 발명의 히트파이프를 이용하여 열전도 성능을 실험한 결과 그래프이다. Figure 9 is a graph showing experimental results of thermal conductivity performance by using a heat pipe of the present invention.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명> <Description of the main reference numerals in drawings>

100 : 히트파이프 110 : 작동액 100: heat pipe 110: hydraulic fluid

120 : 금속관 130 : 금속마개 120: metal tube 130: metallic cap

140 : 주입구 150 : 증발부 140: Inlet 150: evaporator

160 : 이송부 170 : 응축부 160: transfer unit 170: condensing portion

200 : 히트파이프 210 : U 튜브 200: heat pipe 210: tube U

220 : 히트파이프 흡열부 230 : 전원 220: heat pipe heat absorbing unit 230: power source

240 : 히트파이프 U자형 말단 310 : 외부 원통 240: heat pipe terminal U-310: outer cylindrical

320 : 내부 원통 330 : 발열 수단 320: Internal cylinder 330: heating means

340 : 추진부 350 : 히트파이프 몸체 340: driving part 350: heat pipe body

360 : 환상 공간 510: 내부 원통 360: 510 Fantasy Space: Inside the cylinder

520: 가이드 520: Guide

Claims (5)

  1. 작동액이 주입된 루프형 히트파이프에 있어서, In the loop heat pipe of hydraulic fluid it is injected,
    상기 히트파이프는, The heat pipe,
    내부 원통과 상기 내부 원통보다 구경이 크고 길이가 긴 외부 원통을 포함함으로써 환상의 이중 튜브 형태로 이루어지되, 상기 내부 원통의 내측에는 발열 수단이 삽입될 수 있는 공간이 형성되어 있고, 상기 내부 원통과 상기 외부 원통의 사이 틈새에는 작동액의 가열시에 핵비등이 일어날 수 있도록 환상 공간이 형성되어 있는, 기포 발생부와, By including an internal cylinder and a long outer cylinder larger length diameter than the inner cylindrical jidoe made of a double tube form an annular, inner side of the inner cylinder has a space with heat generating means can be inserted is formed in the inner cylinder and and that the annular space is formed in the gap between the outer cylinder to be lead to nucleate boiling at the time of heating of the working liquid, the bubble generating portion,
    상기 기포 발생부에 접속되되, 상기 작동액을 순환시키는 U 튜브를 포함하고, Doedoe connected to the bubble generating portion, and comprises a U tube for circulating said hydraulic fluid,
    상기 발열 수단이 발열시, 상기 작동액의 핵비등에 의해 기포가 발생하여, 상기 기포의 추진력으로 인해 상기 작동액이 상기 U 튜브 내를 불규칙하게 진동 순환하는 것을 특징으로 하는 루프형 히트파이프. Loop-type heat pipe, characterized in that the heating means is by the bubble generated by the nucleate boiling of the working fluid during heating, the working fluid is circulated in the irregular vibration U tube due to the driving force of the bubble.
  2. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 내부 원통의 외면에 길이 방향으로 부착되되, 상기 작동액의 핵비등에 의해 발생된 기포를 상기 U 튜브로 유도하는, 하나 이상의 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 루프형 히트파이프. Doedoe attached longitudinally on the outer surface of the inner cylinder, the loop heat pipe according to claim 1, further including at least one guide for guiding the bubbles generated by the nucleate boiling of the working liquid in the U tube.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, According to claim 1 or 2,
    상기 발열 수단은 외부 전원이 공급됨에 따라 자체 발열되는 전열필름 또는 히터인 것을 특징으로 하는 루프형 히트파이프. The heating means is a loop-type heat pipe, characterized in that the heat transfer film or a self-heating heater as an external power is applied.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, According to claim 1 or 2,
    상기 내부 원통의 외면에 리엔트런트 캐비티 (reentrant cavity) 또는 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 루프형 히트파이프. Loop heat pipe according to claim 1, further comprising an outer surface Lee ent coherent cavity (reentrant cavity) or the pin of the inner cylinder.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, According to claim 1 or 2,
    상기 내부 원통의 외면에 메쉬 (mesh) 를 형성하는 것을 특징으로 하는 루프형 히트파이프. Loop-type heat pipe as to form a mesh (mesh) on an outer surface of the inner cylinder.
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