KR101116138B1 - 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치 - Google Patents

Abstract

분리형 히트 파이프를 이용하여 냉방 효율을 향상시키는 냉방 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치는 외부로부터의 열전달에 의하여 작동 유체가 기화되는 증발부, 상기 작동 유체가 기화되어 이동하는 통로를 제공하는 제1 연결로, 상기 기화된 작동 유체가 응축되는 응측부, 및 상기 증발부를 내부에 수용하는 캐비넷을 포함하되, 상기 응축부는 상기 캐비넷의 외부에 설치되며, 상기 증발부, 상기 제1 연결로 및 상기 응축부는 닫힌 루프(Closed loop)를 형성하며 상기 작동 유체의 상변화에 의하여 상기 캐비넷 내부를 냉각시킨다.

히트 파이프, 내방 장치, 분리형

Description

분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치{Cooling system using separated heatpipes}

본 발명은 냉방 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분리형 히트 파이프를 이용하여 냉방 효율을 향상시키는 냉방 장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉방 장치는 냉매가 증발할 때 주위에서 열을 흡수하는 증발열을 이용하는 장치를 말한다.

일반적인 냉방 장치는 압축기에서 고압으로 압축된 기체 상태의 냉매가 응축기를 거치면서 외기와의 열교환에 의하여 고압의 액체 상태의 냉매로 응축된 후에, 팽창 밸브 또는 모세관 등을 통하여 저압의 액체 상태의 냉매로 변환된다. 이 후, 저압의 액체 상태의 냉매는 증발기로 유입되어 내기와의 열교환에 의해 증발되면서 내기에서의 소정의 열을 흡수하여, 내기 주위의 온도를 낮출 수 있다. 증발기에서 증발된 냉매는 다시 압축기로 유입되어, 상기의 과정을 반복하는 사이클이 수행된다.

한편, 정보 통신 서비스의 보편화와 다양한 멀티미디어 서비스들의 등장, 고품질 서비스의 출현 등 통신 서비스에 대한 요구가 급속히 증대되고 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위해 다양한 무선 통신 기술 및 통신 장비들이 대두되고 있다. 예를 들어, 통신 기지국 또는 통신 차량 등의 경우에 그 내부에는 직접화에 의한 고열유속의 발열칩을 다수 포함하는 유무선 통신 장비들이 있으며, 이러한 통신 장비들은 적절한 냉각이 되지 않으면 온도 상승에 의하여 성능 저하, 접속 불량 등의 각종 오류를 야기할 수 있다.

이와 같이, 통신 장비 등에서의 고밀도, 고집적화에 의하여 열부하의 증가는 지속적으로 발생하고 있기에, 냉각 시스템을 효율적으로 구현하여 안정적이고 신뢰성 있는 동작을 제공하는 냉방 장치가 필요하다.

이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 분리형 히트 파이프를 이용하여 냉방 효율을 향상시키는 냉방 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치의 일 양태(Aspect)는 외부로부터의 열전달에 의하여 작동 유체가 기화되는 증발부; 상기 작동 유체가 기화되어 이동하는 통로를 제공하는 제1 연결로; 상기 기화된 작동 유체가 응축되는 응측부; 및 상기 증발부를 내부에 수용하는 캐비넷을 포함하되, 상기 응축부는 상기 캐비넷의 외부에 설치되며, 상기 증발부, 상기 제1 연결로 및 상기 응축부는 닫힌 루프(Closed loop)를 형성하며 상기 작동 유체의 상변화에 의하여 상기 캐비넷 내부를 냉각시킨다.

상술한 바와 같은 본 발명에 실시예들에 따른 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치는 소정의 장치 내에서 발생하는 열을 분리형 히트 파이프에 의하여 외부로 이동시켜 방출할 수 있다.

이와 함께, 복수의 분리형 히트 파이프를 다단으로 배치함으로써 열교환 성 능을 향상시켜 냉방 장치의 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 히터 파이프를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 히터 파이프(100)는 증발부(110), 응축부(120), 제1 연결로(130) 및 제2 연결로(140)를 포함할 수 있다.

증발부(110)는 외부로부터 열을 전달받아 작동 유체가 기화되는 공간을 제공한다. 여기서, 작동 유체는 상변화에 의하여 소정의 냉각 효과를 발생시키는 매개체 역할을 하는 유체로서, 예를 들어 나프탈렌, 암모니아, 프레온, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 물 등을 이용될 수 있다. 작동 유체는 사용되는 온도 범위와 그에 따른 압력을 고려하여 적절하게 선택될 수 있고, 각 작동 유체의 사용 온도는 작동 유체의 녹는점 보다는 높고 임계온도 보다는 낮은 범위에서 사용 가능하다.

증발부(110)는 병렬적으로 배열되는 하나 이상의 용기(115a, 115b, 115c)를 포함할 수 있다. 병렬적으로 배열되는 용기(115a, 115b, 115c)는 유동이 통과하는 방향에 수직으로 나열될 수 있다. 각 용기(115a, 115b, 115c)는 높이 방향으로 형성된 실린더 타입으로 이루어질 수 있으며, 횡단면은 원형 또는 다각형으로 이루어 질 수 있다. 각 용기(115a, 115b, 115c)에는 작동 유체를 소정의 높이만큼 포함하며, 외부로부터의 열전달에 의하여 각 용기 상의 작동 유체가 상변화에 의하여 기화될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서의 상변화는 포화된 작동 유체가 기화되어 기체 상태로 변환되거나, 기체 상태의 작동 유체가 응축되어 액체 상태의 작동 유체로 변환되는 것을 말한다.

응축부(120)는 기화된 작동 유체가 외부의 유동에 의하여 응축되는 공간을 제공한다. 응축부(120)는 병렬적으로 배열되는 하나 이상의 용기(125a, 125b, 125c, 125d, 125e)를 포함할 수 있다. 병렬적으로 배열되는 용기(125a, 125b, 125c, 125d, 125e)는 유동이 통과하는 방향에 수직으로 나열될 수 있다. 각 용기(125a, 125b, 125c, 125d, 125e)는 높이 방향으로 형성된 실린더 타입으로 이루어질 수 있으며, 횡단면은 원형 또는 다각형으로 이루어 질 수 있다.

응축부(120)에서는 병렬적으로 배열되는 용기(125a, 125b, 125c, 125d, 125e)에 수직 방향으로 관통하는 저온 유동에 의하여 기화된 작동 유체가 응축될 수 있다. 한편, 증발부(110) 및 응축부(120)의 각 용기의 재질은 작동 유체의 종류에 따라 알루미늄, 구리, 탄소강, 스테인리스강, 니켈 등이 사용될 수 있다. 다만, 각 용기에는 작동 유체의 온도 변화에 따라 포화압력이 크게 변동될 수 있으므로 이에 견딜 수 있을 정도의 두께로 형성되며, 상기의 구체적인 금속 재료에 한정되는 것이 아니라, 열전도율이 높은 재료 및 내부에 포함되는 작동 유체와의 적합성(compatibility) 등이 고려되어 선택될 수 있다.

제1 연결로(130)는 증발부(110)에서 기화된 작동 유체가 이동하는 통로를 제공한다. 제1 연결로(130)는 증발부(110)에서 기화된 작동 유체가 응축부(120)로 이동하는 통로를 제공하며, 기화된 작동 유체의 이동 중에 외부에 열을 발산하거나 빼앗기지 않도록 단열될 수 있다. 제1 연결로(130)는 기화된 작동 유체가 기체 상태로 상변화되기에, 증발부(110) 보다 높은 위치에 위치하는 응축부(120)로 기화된 작동 유체가 증기압차에 의하여 이송될 수 있다.

제2 연결로(140)는 응축부(120)에서 응축된 작동 유체가 중력에 의하여 증발부(110)로 귀환하는 통로를 제공한다. 제2 연결로(140)는 응축된 작동 유체가 이동 중에 외부에 열을 흡수하거나 빼앗기지 않도록 단열될 수 있다. 제2 연결로(140)는 응축부(120)에서는 병렬적으로 배열되는 용기(125a, 125b, 125c, 125d, 125e)에서 응축된 작동 유체가 하나의 집합관에 수집되어, 중력에 의하여 낮은 위치에 위치하는 증발부(110)로 귀환될 수 있다.

상기와 같이, 증발부(110)에서 기화된 작동 유체가 제1 연결로(130)를 통하여 응축부(120)로 이동된다. 이동된 작동 유체는 응축부(120)에서 응축되어 액체 상태로 변환되어, 중력에 의하여 제2 연결로(140)를 통하여 증발부로 귀환된다. 따라서, 증발부(110), 제1 연결로(130), 응축부(120) 및 제2 연결로(140)는 하나의 닫혀진(Closed) 블록 또는 유닛을 형성하며, 소정의 영역을 냉각시키는 히트 파이프 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 히트 파이프 역할이란, 증발부(110)에서는 작동 유체가 기화하며 증발잠열에 의하여 소정이 영역 상의 열을 기화된 작동 유체에 전달하고, 응축부(120)에서는 외부의 낮은 온도에 의하여 작동 유체가 응축되면서 응축잠열에 의하여 열을 전달하는 역할을 말한다.

이와 함께, 본 발명의 일 실시예에서는 일체로 형성되는 히트 파이프를 두 개의 구성(즉, 증발부(110) 및 응축부(120))로 분리하여 구성하고, 이를 제1 연결로(130)에 의하여 연결함으로써 냉각하고자 하는 영역을 용이하게 선택할 수 있고, 외부의 찬 영역에 응축부(120)를 설치함으로써 열전달 효율을 높일 수 있다.

도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 히터 파이프에서의 증발부 사시도이다. 도 1b를 참조하면, 증발부(110)는 하나 이상의 용기(160), 제1 집합관(170), 제2 집합관(180) 및 흡열핀(190)을 포함할 수 있다.

용기(160)는 소정의 면적을 커버하기 위하여 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 각 용기는 세로로 세워지며, 서로 평행하게 배열될 수 있다. 용기(160)의 단면은 임의의 형상으로서, 용기(160) 내부에는 소정의 높이만큼 작동 유체가 구비된다. 용기(160)는 상대적으로 단면적이 작으면서 표면적이 넓게 형성되어, 외부로부터의 열전달이 용이하게 이루어지도록 한다.

제1 집합관(170)은 하나 이상의 용기(160) 상부에 부착되어 기화된 작동 유체를 집합시키는 역할을 한다. 제1 집합관(170)은 하나 이상의 용기(160)에서 이동된 기체 상태의 작동 유체를 수거하며, 제1 연결로(130)를 통하여 기화된 작동 유 체로 하여금 응축부(120)로 자동적으로 이동되도록 한다.

제2 집합관(180)은 하나 이상의 용기(160) 하부에 부착되며, 응축부(120)로부터의 응축된 작동 유체를 제2 연결로(140)를 통하여 수거하는 역할을 한다. 이와 함께, 제2 집합관(180)은 액체 상태의 작동 유체를 임시로 저장하는 역할을 할 수도 있다.

흡열핀(190)은 하나 이상의 용기(160)들 사이에 위치하여 외부의 고온 유동으로부터 열을 흡수하고, 흡수된 열을 하나 이상의 용기(160) 내부에 있는 작동 유체에 전달한다. 흡열핀(190)은 단면적을 최대화시켜 외부의 고온 유동으로부터 열을 흡수하는 임의의 핀 구조로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서의 증발부(110)에 대응되는 응축부(120)도 증발부(110)와 유사한 구성으로 이루어질 수 있다. 응축부(120)에서는 외부의 저온 유동에 열을 방출하기 위하여 흡열핀(190) 대신에 방열핀(미도시)을 포함할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 하나의 유닛으로 동작하면서 증발부(110) 및 응축부(120)를 분리하여 구성함으로써 이격된 위치에서의 열전달을 용이하게 할 수 있다. 이와 함께, 닫힌(Closed) 구조로서 펌프가 필요 없이 자동으로 순환하면서 냉각 작용을 하며, 상변화에 의한 높은 열전달 계수로 인하여 냉각 성능이 우수하다. 한편, 외부의 온도가 높은 경우에는 응축부(120)에서의 열전달이 멈춰져 자동적으로 동작이 정지되는 열다이오드 효과도 가질 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이며, 도 3은 도 2의 배열에 따른 온도 분포를 개략 적으로 보여주는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치(200)는 캐비넷(210), 증발부(110), 응축부(120), 제1 연결로(130), 제2 연결로(140), 제1 팬(117) 및 제2 팬(118)을 포함할 수 있다.

캐비넷(210)은 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치(200)가 실질적으로 냉각 작용을 하는 공간을 제공한다. 예를 들어, 캐비넷(210)은 복수의 발열칩들이 내장되어 있는 통신 장치(예를 들어, 기지국) 등의 몸체를 구성할 수 있다. 캐비넷(210)은 내부에 증발부(110)를 수용하며, 외부에는 응축부(120)가 설치된다. 캐비넷(210)은 내부적인 동작에 의하여 내부로부터 열이 발생될 수 있고, 이러한 열을 증발부(110), 응축부(120), 제1 연결로(130) 및 제2 연결로(140) 등에 의하여 외부로 방출할 수 있다.

증발부(110), 응축부(120), 제1 연결로(130) 및 제2 연결로(140)의 각 구성에 대하여 전술할 실시예에서 상세히 설명하여 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에서는 증발부(110) 및 응축부(120)를 각각 하나 이상으로 병렬 또는 다단으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 캐비넷(210) 내에 위치하는 증발부(110)를 순서대로 제1 증발부(111), 제2 증발부(112) 및 제3 증발부(113)로 칭할 수 있다. 이와 대응되는 응축부(120)에 대하여도 동일한 순서로 제1 응축부(121), 제2 응축부(122) 및 제3 응축부(113)로 칭할 수 있다.

증발부(110) 및 응축부(120)는 서로 대응되게 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 증발부(111) 및 제1 응축부(121)는 제1 관로(131) 및 제1 귀로(141)에 의해 연 결되고, 제2 증발부(112) 및 제2 응축부(122)는 제2 관로(132) 및 제2 귀로(142)에 의해 연결되며, 제3 증발부(113) 및 제3 응축부(123)는 제3 관로(133) 및 제3 귀로(143)에 의해 연결된다.

따라서, 상기의 각 증발부 및 응축부는 동일한 방향 순서에 따라 서로 대응되어 각각의 분리된 히트 파이프 구조를 형성할 수 있다. 여기서, 히트 파이프 구조란 대응된 각 증발부 및 응축부가 서로 연결되어 하나의 닫힌 루프(Loop)를 형성하여 이루어진 구조를 말한다. 이와 같이, 각 증발부 및 응축부는 서로 대응되게 연결되어 하나의 닫힌 루프(Loop)를 형성함으로써, 각 증발부(111, 112, 123)가 위치하는 영역을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

제1 팬(117) 또는 제2 팬(118)은 캐비넷(210)의 내부 또는 외부를 강제로 송풍시키는 역할을 한다. 제1 팬(117)은 캐비넷(210)의 내부에서 다단으로 배열된 증발부(110)의 일단에 배치되어, 소정의 방향으로 송풍시킨다.

제2 팬(118)은 캐비넷(210)의 외부에서 다단으로 배열된 응축부(120)의 일단에 배치되어, 제1 팬(117)과 반대 방향으로 송풍시킨다.

예를 들어, 동일한 순서로 대응되게 배열되는 증발부(110) 및 응축부(120) 상에서는 순서대로 배열된 방향을 순방향이라고 한다. 이 때, 제1 팬(117)은 캐비넷(210) 내부에서는 복수의 증발부(111, 112, 123)가 배열된 순방향으로 유동을 유도하여 각 증발부를 통과하게 한다. 제2 팬(118)은 캐비넷(210) 외부에서는 복수의 응축부(121, 122, 123)가 배열된 방향과 반대인 역방향으로 유동을 유도하여 각 응축부를 통과하게 한다.

이와 같이, 동일한 순서로 대응되게 배열되는 증발부(110) 및 응축부(120) 상에서는 관통하는 유동을 서로 반대로 함으로써, 도 3에서와 같이 고온측 및 저온측의 온도 분포가 일정해지는 효과를 얻을 수 있다.(*목적은 고온 및 저온 공기간에 대향류(counter flow) 유동을 통하여 대수온도차(LMTD)를 증가시켜 열전달율을 증가하고자 하는 것입니다) 다단으로 배열된 증발부(110)를 관통하는 고온 유동은 각 증발부(111, 112, 123)을 가열시키면서 유동이 이동하면서 온도가 낮아진다. 이와 함께, 다단으로 배열된 응축부(120)를 관통하는 저온 유동은 각 응축부(121, 122, 123)로부터 열을 전달받아 유동이 이동하면서 온도가 높아진다.

한편, 다단으로 배열된 증발부(110) 및 응축부(120)를 반대로 대응시킴으로써, 증발부(110) 및/또는 응축부(120)를 관통하는 유동을 각각 동일한 방향으로 송풍시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 증발부(111) 및 제3 응축부(123)가 서로 연결되며, 제2 증발부(112) 및 제2 응축부(122)가 서로 연결되고, 제3 증발부(113) 및 제1 응축부(121)가 서로 연결됨으로써, 각 증발부(111, 112, 113) 및 응축부(121, 122, 123)은 서로 반대 방향으로 배열되는 효과를 가질 수 있다. 이 때에는 제1 팬(117) 및 제2 팬(118)에 의하여 동일한 방향으로 송풍시킴으로써, 도 3과 같은 고온측 및 저온측의 온도 분포가 일정해 지는 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같은 배열 및 유동 흐름에 의하여 고온측 및 저온측의 온도 분포가 일정하게 함으로써, 하나의 유닛으로 동작하는 각 증발부(111, 112, 123) 및 각 응축부(121, 122, 123)의 열교환 성능을 높일 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장 치에서 상하 다단으로 형성된 증발부를 개략적으로 보여준다.

도 4를 참조하면, 캐비넷(210) 내부에 설치되는 증발부(410, 420)는 상하 다단으로 형성될 수 있다. 증발부(410)에는 작동 유체(50)를 전체 높이(L) 중에서 소정의 높이(h)만큼 저장된 상태에서, 고온 유동에 의하여 작동 유체(50)가 기화되어 제1 연결로(130)를 통하여 응축부(120)로 이동한다. 이는 상변화에 의하여 부피가 급격히 팽창하기 때문에, 이를 감안하여 실린더 형상의 용기의 일부 공간에 작동 유체(50)를 채우기 때문이다.

예를 들어, 증발부(410, 420) 내부의 작동 유체가 증발 또는 비등 할 때 증발부(410, 420) 하단은 일정량의 작동유체가 액체 풀 상태(작동유체가 상변화 하지 않고 액체기둥을 이루는 상태, liquid pool)을 이루게 되며, 이러한 구간에서는 액체의 과열에(superheat)에 의한 열저항이 증가하게 되어 증발부 길이(L)를 증가시키면 상대적으로 액체 풀 길이(h)의 증가와 함께 과열도 증가에 의한 열적 성능 저하가 발생할 수 있다. 이와 함께, 고온 유동이 증발부(410, 420)상의 용기에 접촉하는 부분에서 작동 유체가 채워지는 높이(h)에 의해 형성되는 면적과 접촉에 의하여 열전달이 크게 이루어지기 때문에, 전체적으로 보아, 열을 흡수하는 면적이 상대적으로 불균일하여 작동 효율이 떨어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 상하 다단으로 증발부(410, 420)를 배치함으로써, 작동 유체가 채워지는 높이(h)에 의해 형성되는 면적은 동일하지만, 이를 고온 유동이 통과하는 위치에 상하 다단으로 배치함으로써, 열을 흡수하는 영역을 상대적으로 균일하게 할 수 있다. 이와 함께, 작동 유체가 채워지는 높이(h)도 상대적 으로 감소되어, 작동 유체의 과열에 의한 열적 성능의 저하를 감소시킬 수 있다. 따라서, 캐비넷(210) 내부의 잔류하는 열을 상대적으로 균일하게 냉각시킴과 동시에 열적 성능의 저하를 감소시켜 전체적인 열전달 성능을 향상시킬 수 있다.

이와 함께, 각 증발부(410, 420) 상에 송풍 팬(416, 417)을 배치하여, 고온 유동을 증발부(410, 420) 상의 용기를 관통하도록 유도하여, 작동 유체(50)가 용이하게 기화되도록 할 수 있다.

각 증발부(410, 420)에는 제1 연결로(미도시) 및 제2 연결로(미도시)가 응축부(미도시)에 연결되어, 작동 유체가 순환하는 루프를 형성하며, 상기 응축부는 증발부(410, 420)에 대응하여 복수로 형성되거나 또는 단일로 이루어 질 수 있다.

도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치에서 냉동기를 추가하는 구성을 개략적으로 보여준다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치는 캐비넷(210), 증발부(410, 420), 응축부(510, 520), 제1 연결로(530, 531), 제2 연결로(540, 541), 송풍 팬(416, 417, 516, 517), 냉동 실내기(550) 및 냉동 실외기(560)를 포함할 수 있다.

증발부(410, 420), 응축부(510, 520), 제1 연결로(530, 531) 및 제2 연결로(540, 541)의 구성으로 인하여, 상하 2단으로 구성된 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치를 제공한다. 이로 인하여, 캐비넷(210) 내에서의 고온 유동의 냉각을 상대적으로 균일하게 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 증발부(410, 420), 응축부(510, 520), 제1 연결 로(530, 531) 및 제2 연결로(540, 541)의 구성은 캐비넷(210) 외부 온도가 캐비넷(210) 내부 온도보다 충분히 낮은 상태에서 동작할 수 있다.

하지만 예를 들어, 여름의 경우 외부 온도가 캐비넷(210)의 내부 온도 보다 높은 경우에는 증발부(410, 420) 및 응축부(510, 520)에서는 작동 유체가 동작하지 않기에 분리형 히트 파이프의 작동이 자동적으로 중지될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 냉동 실내기(550) 및 냉동 실외기(560)를 도입함으로써, 캐비넷(210)의 내부를 강제 냉각시킬 수 있다. 여기서, 냉동 실내기(550) 및 냉동 실외기(560)는 일반적으로 사용되는 에어컨, 냉각기 및 냉동기 등의 실내기 및 실외기가 적용될 수 있다. 냉동 실외기(560)는 일반적으로 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기(565), 고온 고압의 냉매의 열을 외부로 방출하여 액체 상태로 변화시키는 응축기 및 냉매를 팽창시켜 저온저압 상태로 변환하는 팽창기를 포함할 수 있다. 냉동 실내기(550)는 캐비넷(210) 내부의 열을 흡수하여 저온 저압의 냉매를 기체 상태로 변화시키는 증발기를 포함할 수 있다.

한편, 봄이나 가을 등과 같이 캐비넷(210)의 내부 및 외부의 온도차가 크지 않은 경우에는 분리형 히트 파이프 및 냉동기(550, 560)를 함께 동작시킬 수 있다. 따라서, 온도차가 크지 않은 시기에는 히트 파이프 및 냉동기(550, 560)를 병렬적으로 작동하여 부족한 냉각 효과를 보충할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치는 캐비넷(210)의 내부 및 외부의 온도차가 크지 않거나, 외부의 온도가 더 높은 경우에는 냉동기(550, 560)를 작동시켜 부족한 냉각 효과를 보충할 수 있다. 따라서, 겨울철뿐만 아니라 봄, 여름 및 가을에도 적용할 수 있어, 계절 및 온도 변화에 상관 없이 냉각을 수행할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 히터 파이프를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 히터 파이프에서의 증발부 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.

도 3은 도 2의 배열에 따른 온도 분포를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치에서 상하 다단으로 형성된 증발부를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치에서 냉동기를 추가하는 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110, 410, 420: 증발부

120, 510, 520: 응축부

130: 제1 연결로 140: 제2 연결로

1700: 제1 수집관 180: 제2 수집관

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 외부로부터의 열전달에 의하여 작동 유체가 기화되는 증발부;

   상기 작동 유체가 기화되어 이동하는 통로를 제공하는 제1 연결로;

   상기 제1 연결로를 통하여 이동된 상기 작동 유체가 응축되는 응측부;

   상기 응축부에서 응축된 작동 유체가 중력에 의하여 자동적으로 상기 증발부로 이동하는 통로를 제공하는 제2 연결로; 및

   상기 증발부를 내부에 수용하는 캐비넷을 포함하되,

   상기 응축부는 상기 캐비넷의 외부에 설치되며,

   상기 증발부, 상기 제1 연결로, 상기 응축부 및 상기 제2 연결로는 닫힌 루프(Closed loop)를 형성하며 상기 작동 유체의 상변화에 의하여 상기 캐비넷 내부를 냉각시키고,

   상기 증발부 및 응축부는 각각 복수로 구성되고 각각 순서에 따라 병렬적으로 나열되며,

   상기 각 증발부 및 각 응축부는 동일한 방향 순서에 따라 서로 대응되어 각각의 분리된 히트 파이프 구조를 형성하되,

   상기 캐비넷 내부에서는 상기 복수의 증발부가 배열된 순방향으로 내부 유체 유동을 유도하여 각 증발부를 통과하게 하는 제1 팬; 및

   상기 캐비넷 외부에서는 상기 복수의 응축부가 배열된 방향과 반대인 역방향으로 외부 유체 유동을 유도하여 각 응축부를 통과하게 하는 제2 팬을 더 포함하는 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치.
5. 삭제
6. 외부로부터의 열전달에 의하여 작동 유체가 기화되는 증발부;

   상기 작동 유체가 기화되어 이동하는 통로를 제공하는 제1 연결로;

   상기 제1 연결로를 통하여 이동된 상기 작동 유체가 응축되는 응측부;

   상기 응축부에서 응축된 작동 유체가 중력에 의하여 자동적으로 상기 증발부로 이동하는 통로를 제공하는 제2 연결로; 및

   상기 증발부를 내부에 수용하는 캐비넷을 포함하되,

   상기 응축부는 상기 캐비넷의 외부에 설치되며,

   상기 증발부, 상기 제1 연결로, 상기 응축부 및 상기 제2 연결로는 닫힌 루프(Closed loop)를 형성하며 상기 작동 유체의 상변화에 의하여 상기 캐비넷 내부를 냉각시키고,

   상기 증발부 및 응축부는 복수로 구성되어 각각 병렬적으로 나열되며,

   상기 각 증발부 및 각 응축부는 서로 반대 순서로 대응되어 각각의 분리된 히트 파이프 구조를 형성하되,

   상기 캐비넷 내부에서는 상기 복수의 증발부가 배열된 순방향으로 내부 유체 유동을 유도하여 각 증발부를 통과하게 하는 제1 팬; 및

   상기 캐비넷 외부에서는 상기 복수의 응축부가 배열된 순방향으로 외부 유체 유동을 유도하여 각 응축부를 통과하는 하는 제2 팬을 더 포함하는, 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치.
7. 제 4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증발부는

   상기 작동 유체를 저장하며 세로로 평행하게 설치되는 하나 이상의 용기;

   상기 하나 이상의 용기 내에서 기화된 작동 유체를 수집하여 상기 제1 연결로에 전달하는 제1 수집관;

   상기 응축된 작동 유체를 제2 연결로를 통하여 전달받는 제2 수집관; 및

   상기 하나 이상의 용기 측면에 부착되어 상기 캐비넷 내부의 유동으로부터 열을 흡수하는 흡열핀을 포함하는, 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치.
8. 제 4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 증발부는 복수로 구성되며, 상기 캐비넷 내부에서 높이 방향의 다단으로 설치되는, 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치.
9. 제 4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 증발부에 병렬적으로 설치되며, 상기 캐비넷 내부를 냉매에 의하여 냉각시키는 실내 냉동기; 및

   상기 냉매를 압축시키고 응축시켜 상기 실내 냉동기에 제공하는 실외 냉동기를 더 포함하는, 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 캐비넷 내부 온도보다 상기 캐비넷 외부 온도가 높거나, 또는 상기 캐비넷 내부 온도 및 외부 온도 차이가 소정의 값보다 작은 경우에 상기 실내 냉동기 및 상기 실외 냉동기는 동작하는, 분리형 히트 파이프를 이용한 냉방 장치.

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