KR101316292B1 - Heat Pipe - Google Patents

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KR101316292B1 KR1020110129704A KR20110129704A KR101316292B1 KR 101316292 B1 KR101316292 B1 KR 101316292B1 KR 1020110129704 A KR1020110129704 A KR 1020110129704A KR 20110129704 A KR20110129704 A KR 20110129704A KR 101316292 B1 KR101316292 B1 KR 101316292B1
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Abstract

본 발명은 히트파이프에 관한 것으로서, 내부에 일정량의 열매체가 저장되는 수직발열관을 가지되, 상기 수직발열관은 길이방향을 따라 하부까지 연장되며 하부에 발열체가 설치되는 중공부가 형성되어, 상기 수직발열관의 하부에 위치하는 열매체가 상기 발열체에 의해 가열되어 기화되고, 기화된 수증기가 상승하며 상기 수직발열관을 신속하고 균일하게 가온하여 고온으로 발열시킬 수 있는 발열효율이 뛰어난 히트파이프에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pipe, which has a vertical heating tube in which a certain amount of heat medium is stored, wherein the vertical heating tube extends to a lower portion along a longitudinal direction and a hollow portion in which a heating element is installed is formed, The heat medium located in the lower part of the heating tube is heated by the heating element to vaporize, the vaporized water vapor rises, and the heat pipe with excellent heat generating efficiency capable of rapidly and uniformly heating the vertical heating tube to generate heat at high temperature. .

Description

발열효율이 뛰어난 히트파이프{Heat Pipe}Heat pipe with excellent heat generation efficiency {Heat Pipe}

본 발명은 히트파이프 내부에 포함되는 열매체를 신속하게 가열하여 기화시킬 수 있음은 물론 수직으로 설치되어 상기 히트파이프의 모든 부분을 균일하게 가온할 수 있는 발열효율이 뛰어난 히트파이프에 관한 것이다.
The present invention relates to a heat pipe having excellent heat generating efficiency capable of rapidly heating and vaporizing a heat medium contained in a heat pipe, as well as being vertically installed to uniformly warm all parts of the heat pipe.

일반적으로 히트파이프는, 진공상태의 금속관 내에 비점이 낮고 증발 잠열이 큰 메탄올, 무수 에탄올이나, 정제수, 또는 프로파논 계열의 액체 등과 같은 작동유(열매체)를 주입하여 제작되는 것으로, 저압의 조건에서 작동유가 쉽게 액체에서 증기로 상변화한다는 특징을 이용하여 상변화시의 잠열로써 열을 전달하는 장치이다. 이러한 히트파이프는 일반공조, 냉난방, 전자기기의 냉각, 중온범위의 폐열회수 및 태양열의 집열 등에 효율적인 열전달 요소로 사용된다. 히트파이프의 장점은 무엇보다도 별도의 동력원 없이 구리의 최고 수백 배에 달하는 열전도 성능을 발휘할 수 있다는 것이다.In general, a heat pipe is manufactured by injecting a working oil (thermal medium) such as methanol, anhydrous ethanol, purified water, or a propane-based liquid, such as methanol having a low boiling point and a large latent heat of evaporation, into a vacuum metal tube. Is a device that transfers heat as latent heat at the time of phase change by using the feature that phase changes easily from liquid to vapor. The heat pipe is used as an efficient heat transfer element for general air conditioning, heating and cooling, cooling of electronic devices, waste heat recovery in the middle temperature range, and solar heat collection. The advantage of heatpipes is that they can achieve up to several hundred times the thermal conductivity of copper without a separate power source.

상기와 같은 종래의 히트파이프의 제작방식과 발열방식을 살펴보면 금속관의 내부에 일정량의 열매체를 저장한 후 상기 금속관을 완전히 밀폐시켜 제작되고, 별도로 마련된 가열수단에 의해 상기 열매체를 가열하여 상기 열매체가 기화되며 발생하는 기화열로서 상기 금속관의 온도를 높여 발열하는 것이다.Looking at the manufacturing method and the heating method of the conventional heat pipe as described above is produced by storing a certain amount of heat medium in the inside of the metal tube to completely seal the metal tube, heating the heat medium by a separate heating means to vaporize the heat medium As the heat of vaporization generated, the temperature of the metal tube is raised to generate heat.

그러나, 이와 같은 히트파이프는 일반적으로 바닥면 등에 수평으로 설치하여 사용하는바, 히트파이프가 수평인 상태에서 별도의 가열수단에 접면되므로 수평으로 퍼져있는 히트파이프 내의 열매체와 가열수단이 갖는 열접촉 면적이 매우 협소하여 상기 가열수단으로부터 열매체로 전달되는 열전도율이 낮아 열매체를 가열하는데 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있었다.However, such a heat pipe is generally installed horizontally on the floor or the like. Since the heat pipe is in contact with a separate heating means in a horizontal state, the heat contact area of the heat medium and the heating means in the heat pipe spread horizontally This very narrow has a problem that the heat conductivity transferred from the heating means to the heat medium is low, which takes a considerable time to heat the heat medium.

또한, 상기 금속관은 상기 열매체의 기화열로 인해 쉽게 발열될 수 있지만 반대로 기화열이 공급되지 않으면 표면온도가 급속하게 낮아지며 냉각되는바, 상기 금속관의 발열상태를 유지하기 위해서는 전기 등의 에너지로 구동되는 가열수단을 지속적으로 가열해야 하기 때문에 에너지 사용 증대에 따른 경제적 손실, 과도한 에너지 소비 등과 같은 문제점이 수반된다.
In addition, the metal tube may be easily generated due to the heat of vaporization of the heat medium, but if the heat of vaporization is not supplied, the surface temperature is rapidly lowered and cooled. In order to maintain the heat state of the metal tube, heating means is driven by energy such as electricity. This requires constant heating, which entails problems such as economic losses due to increased energy use and excessive energy consumption.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 히트파이프 내부에 포함되는 열매체를 신속하게 가열하여 기화시킬 수 있음은 물론 수직으로 설치되어 상기 히트파이프의 모든 부분을 균일하게 가온할 수 있는 발열효율이 뛰어난 히트파이프의 마련을 목적으로 한다.
The present invention is to solve the above problems can be quickly heated and vaporized by heating the heat medium contained in the heat pipe, as well as vertically installed heat generation efficiency that can uniformly warm all parts of the heat pipe It aims to provide an excellent heat pipe.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 내부에 일정량의 열매체가 저장되는 수직발열관을 가지되, 상기 수직발열관은 길이방향을 따라 하부까지 연장되며 하부에 발열체가 설치되는 중공부가 형성되는 발열효율이 뛰어난 히트파이프를 제안한다.
In order to achieve the above object, it has a vertical heating tube in which a certain amount of heat medium is stored therein. We propose a heat pipe.

상술한 바와 같이 본 발명은 수직발열관 내부에 포함되는 열매체를 신속하게 가열하여 기화시킬 수 있음은 물론 기화열이 상기 수직발열관의 모든 부분을 신속하고 균일하게 가온하여 고온의 열에너지를 방출할 수 있으므로 발열효율이 향상되는 효과를 가진다. 또한, 상기 수직발열관을 감싸고 있는 단열관에 의해 상기 수직발열관의 열손실이 최소화되어 상기 수직발열관의 발열상태를 오랜시간 동안 지속할 수 있으므로 발열효율이 향상되는 효과를 가진다.
As described above, the present invention can rapidly heat and vaporize the heat medium contained in the vertical heat generating tube, and the vaporization heat can quickly and uniformly heat all parts of the vertical heat generating tube to emit high temperature heat energy. It has the effect of improving the heating efficiency. In addition, the heat dissipation of the vertical heat generating tube is minimized by the heat insulating tube surrounding the vertical heat generating tube, so that the heating state of the vertical heat generating tube can be maintained for a long time.

도 1은 본 발명에 따른 히트파이프의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 히트파이프의 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 히트파이프의 단면도.1 is a perspective view of a heat pipe according to the present invention,
2 is an exploded perspective view of a heat pipe according to the present invention;
3 is a cross-sectional view of a heat pipe according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention.

이하, 본 발명을 첨부된 도면 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.

도 1은 본 발명에 따른 히트파이프의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 히트파이프의 분해사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 히트파이프의 단면도이다.
1 is a perspective view of a heat pipe according to the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of a heat pipe according to the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the heat pipe according to the present invention.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 히트파이프(10)는 원통형 관형태를 가지며 내부에 일정량의 열매체(102)가 저장되는 수직발열관(100)을 가진다. 상기 수직발열관(100)은 은, 구리, 알루미늄, 스테인레스 등과 같이 열전도율이 우수하며 높은 경도를 가지는 금속성 재질로 이루어진다. 그리고, 상기 수직발열관(100)은 지름이 약 16mm(배관자재 용어 15A), 길이는 1m, 1.5m, 2m, 2.5m 등 용도에 따라 다양한 길이로 제작이 가능하며 길이가 길수록 에너지 절약 효과는 배가 되는 장점을 최대한 활용한다. 물론 상기 수직발열관(100)의 재질과 형상은 상기에 한정된 것은 아니고 설치 현장에 따라 적합한 형태와 재질로 제작될 수도 있는 것이다.
1 to 3, the heat pipe 10 of the present invention has a cylindrical tube shape and has a vertical heating tube 100 in which a certain amount of heat medium 102 is stored therein. The vertical heating tube 100 is made of a metallic material having high thermal conductivity and high hardness, such as silver, copper, aluminum, and stainless steel. In addition, the vertical heating tube 100 is about 16mm in diameter (pipe material term 15A), the length is 1m, 1.5m, 2m, 2.5m, etc. can be produced in various lengths depending on the use, the longer the energy saving effect is Make the most of your doubles. Of course, the material and shape of the vertical heat generating tube 100 is not limited to the above and may be manufactured in a suitable form and material according to the installation site.

그리고, 상기 수직발열관(100)의 내부는 진공상태를 이루며 액상의 열매체(102)가 일정량 저장된다. 상기 열매체(102)는 메탄올, 무수에탄올, 정제수 또는 프로파논 계열의 액체 등과 같이 액체 물질의 증기압이 외부 압력과 같아져 끓기 시작하는 온도 즉, 끓는점이 낮고, 액체가 기체로 변할 때 온도 상승의 효과를 나타내지 않고 단순히 물질의 상태를 바꾸는데 쓰는 열 즉, 잠열이 큰 성질을 가지는 액상물질이 사용된다. 이때, 상기 열매체(102)는 상기 수직발열관(100)이 수직으로 설치되어 사용됨으로 인해 상기 수직발열관(100)의 하부에 위치하게 되므로서, 상기 수직발열관(100)의 하부에는 상기 열매체(102)가 저장되고 나머지 상부공간은 진공상태를 유지한다.
In addition, the inside of the vertical heat generating tube 100 forms a vacuum state and the liquid medium 102 is stored in a certain amount. The heating medium 102 has a temperature at which the vapor pressure of a liquid substance, such as methanol, anhydrous ethanol, purified water, or a propanone-based liquid, is equal to the external pressure to start boiling, that is, the boiling point is low, and the liquid turns into a gas. It is used to change the state of the material without showing the heat, that is, a liquid material having a great latent heat property is used. At this time, the heat medium 102 is located in the lower portion of the vertical heat generating tube 100 because the vertical heat generating tube 100 is installed and used vertically, the heat medium in the lower portion of the vertical heat generating tube 100 102 is stored and the remaining headspace remains in vacuum.

한편, 상기 수직발열관(100)은 길이방향을 따라 연장되는 중공부(104)가 형성되는바, 상기 중공부(104)는 상부가 개방되며 상기 수직발열관(100)의 하부까지 연장되게 형성된다. 즉, 상기 수직발열관(100)은 상기 중공부(104)가 형성됨에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 A-A 종단면이 'U'자 형상을 가지는 것이다. 그리고, 상기 중공부(104)는 상기 수직발열관(100) 내부에 저장된 열매체(102)를 가열하는 발열체(200)가 설치되는바, 상기 발열체(200)는 원형의 볼과 같은 형상을 가지되 상기 중공부(104)의 저부에 설치되어 발열되며 상기 수직발열관(100)에 저장된 상기 열매체(102)를 가열한다. 이때 상기 열매체(102)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 발열체(200)의 측면부와 하부를 감싸도록 상기 수직방열관(100)에 저장되어 있어 상기 발열체(200)로부터 발생된 열을 최대한으로 상기 열매체(102)에 전달하게 된다.
상기 발열체(200)는 전기에너지를 열에너지로 바꾸는 금속재질의 전기 저항체로서 일단에 전기에너지를 상기 발열체(200)에 공급하는 열선(202)이 연결되어 상기 열선(202)으로부터 전기에너지를 공급받아 발열하며 상기 수직발열관(100)에 저장된 열매체(102)를 가열하는 것이다.On the other hand, the vertical heating tube 100 is formed with a hollow portion 104 extending in the longitudinal direction, the hollow portion 104 is formed so that the upper portion is open to extend to the lower portion of the vertical heating tube 100 do. That is, the vertical heat generating tube 100, as the hollow portion 104 is formed, as shown in FIG. 3, the AA longitudinal section has a 'U' shape. In addition, the hollow part 104 is provided with a heating element 200 for heating the heat medium 102 stored in the vertical heating tube 100, the heating element 200 has a shape such as a circular ball It is installed at the bottom of the hollow portion 104 to generate heat and heat the heat medium 102 stored in the vertical heat generating tube (100). At this time, the heat medium 102 is stored in the vertical heat dissipation tube 100 so as to surround the side portion and the lower portion of the heat generating element 200 as shown in FIG. 3 to maximize the heat generated from the heat generating element 200. It is delivered to the heat medium (102).
The heating element 200 is an electrical resistor made of a metal material that converts electrical energy into thermal energy, and a heating wire 202 for supplying electrical energy to the heating element 200 is connected at one end thereof to receive electrical energy from the heating wire 202 to generate heat. And it is to heat the heat medium 102 stored in the vertical heating tube (100).

이때, 상기 히트파이프(10)은 상기 발열체(200)에 공급되는 전기에너지를 제어하여 상기 발열체(200)의 발열상태를 제어할 수 있는 제어장치(미도시)가 더 구비될 수 있다. 상기 제어장치(미도시)는 전기에너지를 열선(202)에 인가하거나 단전하는 것을 제어할 수 있음은 물론 인가되는 전기에너지의 양을 조절할 수 있는바, 이에 따라 전기에너지의 인가량을 조절하며 상기 발열체(200)의 발열온도를 제어할 수 있는 것이다.
In this case, the heat pipe 10 may be further provided with a control device (not shown) for controlling the electrical energy supplied to the heating element 200 to control the heating state of the heating element 200. The control device (not shown) may control the application or disconnection of the electric energy to the heating wire 202, as well as to adjust the amount of applied electric energy, thereby adjusting the amount of application of the electric energy. It is possible to control the heating temperature of the heating element (200).

상기와 같은 구성으로 이루어진 히트파이프(10)의 발열과정을 살펴보면, 상기 수직발열관(100)에 형성된 중공부(104)의 저부로 상기 발열체(200)를 설치하고 상기 열선(202)을 통해 발열체(200)에 전기에너지를 공급하면, 상기 발열체(200)가 전기에너지를 열에너지로 변환하여 발열하며 상기 수직발열관(100)에 저장된 열매체(102)를 가열한다. Looking at the heat generation process of the heat pipe 10 made as described above, the heating element 200 is installed to the bottom of the hollow portion 104 formed in the vertical heat generating tube 100 and the heating element through the heating wire 202 When the electrical energy is supplied to the 200, the heating element 200 converts the electrical energy into thermal energy to generate heat and heats the heat medium 102 stored in the vertical heating tube 100.

그러면, 상기 발열체(200)에 의해 상기 열매체(102)가 가열되어 기화되고, 기화되며 발생하는 고온의 수증기가 상승하며 대류되어 상기 수직발열관(100)을 균일하게 고온으로 가온시킴으로써, 상기 수직발열관(100)이 발열하게 된다. 이때, 상기 수직발열관(100)의 상부는 진공상태를 유지하고 있기 때문에 상기 열매체(102)가 기화되어 발생한 고온의 수증기의 대류가 활발하게 이루어져 상기 수직발열관(100) 전체를 균일하게 가온하게 된다. 이때, 상기 수직발열관(100)의 상단에는 상기 열매체(102)를 충진할 수 있는 주입구(106)가 형성되어, 기화되어 증발된 상기 열매체(102)를 상기 주입구(106)를 통해 다시 채워 넣을 수 있는 것이다. 그리고, 상기 주입구(106)는 별도로 마련되는 마개(미도시)에 의해 개폐될 수 있다.
Then, the heat generating body 102 is heated and vaporized by the heating element 200, and vaporized and generated high temperature water vapor is convection to warm the vertical heating tube 100 uniformly to a high temperature, thereby generating vertical heating. The tube 100 generates heat. At this time, since the upper portion of the vertical heat generating tube 100 maintains a vacuum state, convection of high temperature water vapor generated by the vaporization of the heat medium 102 is actively performed to uniformly warm the entire vertical heat generating tube 100. do. In this case, an injection hole 106 for filling the heat medium 102 is formed at an upper end of the vertical heat generating tube 100 to refill the vaporized heat evaporated heat medium 102 through the injection hole 106. It can be. In addition, the injection hole 106 may be opened and closed by a plug (not shown) provided separately.

이와 더불어, 상기 히트파이프(10)는 상기 수직발열관(100)의 외면을 감싸는 단열관(300)이 더 포함되는바, 상기 단열관(300)은 둘레길이가 상기 수직발열관(100) 보다 길게 형성되어 내면이 상기 수직발열관(100)의 외면과 일정간격 이격되게 결합된다. 그리고, 상기 단열관(300)은 하단이 밀폐되고 상단이 개방되되, 상단이 수직으로 절곡되게 형성되어, 상기 단열관(300) 내부에 상기 수직발열관(100)을 삽입한 후 절곡된 끝단과 상기 수직발열관(100) 끝단을 용접하여 이격된 공간이 진공상태를 이루도록 밀폐되게 결합된다. 이에 따라, 상기 단열관(300)과 상기 수직발열관(100) 사이의 이격된 공간에 의해 상기 수직발열관(100)에서 발열되는 열이 손실되는 것이 방지됨으로써 상기 수직발열관(100)의 발열상태를 오랜시간 지속적으로 유지할 수 있는 것이다. 이때, 상기 단열관(300)은 보온성은 물론 우수한 열전도성을 가지는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
In addition, the heat pipe 10 further includes a heat insulating tube 300 surrounding the outer surface of the vertical heat generating tube 100, the heat insulating tube 300 has a circumferential length than the vertical heat generating tube 100 Is formed long and the inner surface is coupled to be spaced apart from the outer surface of the vertical heating tube (100). And, the heat insulation pipe 300 is closed at the bottom and the top is open, the top is formed to be bent vertically, and the end bent after inserting the vertical heat generating tube 100 into the heat insulation pipe 300 The ends of the vertical heating tube 100 are welded to each other so that the spaces spaced apart form a vacuum state. Accordingly, the heat generated in the vertical heat generating tube 100 is prevented from being lost by the spaced space between the heat insulating tube 300 and the vertical heat generating tube 100, thereby generating heat of the vertical heat generating tube 100. The state can be maintained for a long time. At this time, the heat insulation pipe 300 is preferably made of a material having excellent thermal conductivity as well as thermal insulation.

10: 히트파이프 100: 수직단열관
102: 열매체 104: 중공부
106: 주입구 200: 발열체
202: 열선 300: 단열관10: heat pipe 100: vertical insulation tube
102: heat medium 104: hollow part
106: injection hole 200: heating element
202: heating wire 300: heat insulation tube

Claims (3)

중력방향으로 설치되며, 상부가 개방되고 길이방향을 따라 하부까지 연장형성된 중공부(104)가 구비되어 종단면이 'U'자 형상을 가지되, 내측 하부에는 열매체(102)가 저장되고 나머지 내부공간은 진공상태인 수직발열관(100)과; 상기 중공부(104)의 하부에 설치되는 발열체(200)와; 상기 수직발열관(100)의 외면을 감싸도록 결합되는 단열관(300);을 포함하여
상기 열매체(102)가 상기 발열체(200)에 의해 가열되어 기화되고, 기화된 수증기가 상승하며 상기 수직발열관(100)을 고온으로 발열시키되,
상기 열매체(102)는 상기 발열체(200)의 측면부와 하부를 감싸도록 저장되며, 상기 단열관(300)은 상기 수직발열관(100)의 외면과 이격되게 결합되고 상기 단열관(300)과 수직발열관(100) 사이의 이격된 공간은 진공상태인 것을 특징으로 하는 발열효율이 뛰어난 히트파이프.
It is installed in the direction of gravity, the upper part is provided with a hollow portion 104 is formed to extend to the bottom along the longitudinal direction has a 'U' shape, the inner side of the heat medium 102 is stored and the remaining inner space The vertical heating tube 100 is a vacuum state; A heating element 200 installed below the hollow part 104; Insulating tube 300 is coupled to surround the outer surface of the vertical heating tube 100; including
The heat medium 102 is heated and vaporized by the heating element 200, vaporized water vapor rises and heats the vertical heating tube 100 to a high temperature,
The heat medium 102 is stored to surround the side portion and the lower portion of the heating element 200, the heat insulation pipe 300 is coupled to be spaced apart from the outer surface of the vertical heat pipe (100) and perpendicular to the heat insulation pipe (300) Spaced space between the heating tube 100 is a heat pipe with excellent heat efficiency, characterized in that the vacuum state.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 수직발열관(100)은 일단에 주입구(106)가 형성되어 상기 열매체(102)를 충진할 수 있는 것임을 특징으로 하는 발열효율이 뛰어난 히트파이프.
The method according to claim 1,
The vertical heat pipe (100) has an injection hole (106) formed at one end of the heat pipe with excellent heat generation efficiency, characterized in that the filling of the heat medium (102).
KR1020110129704A 2011-12-06 2011-12-06 Heat Pipe KR101316292B1 (en)

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KR200383439Y1 (en) * 2004-12-29 2005-05-04 최정관 The heat pipe of mult-pipe structure
KR20100132212A (en) * 2009-06-09 2010-12-17 주식회사 피플웍스 Heat pipe with double pipe structure
KR20110043824A (en) * 2009-10-22 2011-04-28 김용상 A heat-pipe which attached heater inside heat-pipe

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