KR102233280B1 - Cryogenic loop heat-pipe with pulsating heat-pipe - Google Patents

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KR102233280B1
KR102233280B1 KR1020190164553A KR20190164553A KR102233280B1 KR 102233280 B1 KR102233280 B1 KR 102233280B1 KR 1020190164553 A KR1020190164553 A KR 1020190164553A KR 20190164553 A KR20190164553 A KR 20190164553A KR 102233280 B1 KR102233280 B1 KR 102233280B1
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김석호
이재환
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창원대학교 산학협력단
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • 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
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    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes

Abstract

The present invention relates to a cryogenic loop heat pipe with a pulsating heat pipe, which comprises: a condensing member connected to a freezer with a preset temperature to condense introduced gas and to change the phase of the gas into liquid; a main loop module connected to the condensing member to evaporate the condensed liquid and to transfer the liquid to the condensing member; a sub loop module, respectively connected to the main loop module and the condensing member to transfer heat by using the change in the phase of working fluid; and heating members, respectively installed on a part of the main loop module and a part of the sub loop module, to respectively supply a heat source to the main loop module and the sub loop module. The sub loop module employs a pulsating heat pipe to transfer the heat source by using pulsation. The present invention aims to transfer heat by liquefaction/gasification of working fluid.

Description

진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프{CRYOGENIC LOOP HEAT-PIPE WITH PULSATING HEAT-PIPE}Cryogenic roof heat pipe with vibration type heat pipe {CRYOGENIC LOOP HEAT-PIPE WITH PULSATING HEAT-PIPE}

본 발명은 극저온의 환경에서 사용하기 위한 진동형 히트파이프를 적용한 루프 히트파이프로서, 상온에서 질소를 루프 히트파이프 내부로 공급하고 냉동기를 통해 극저온의 온도로 냉각 후 열원을 인가하여 질소의 상변화를 통해 루프를 순환시키는 진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프에 관한 것이다.The present invention is a loop heat pipe to which a vibration type heat pipe for use in a cryogenic environment is applied, supplying nitrogen to the inside of the loop heat pipe at room temperature, cooling it to a cryogenic temperature through a refrigerator, and applying a heat source to change the phase of nitrogen. It relates to a cryogenic loop heat pipe to which a vibration type heat pipe that circulates a loop is applied.

컴퓨터, 서버 등과 같은 각종 전자장치 내부에는 CPU나 반도체 칩과 같은 전자부품이 구비되어 있는데, 이러한 전자부품은 동작 시 많은 열이 발생하게 된다. 이러한 전자제품은 통상 상온에서 제 기능을 하도록 설계되어 있기 때문에, 동작 시에 발생하는 열을 효과적으로 냉각시키지 못하게 되면, 그 성능이 현저히 떨어지게 되는 것은 물론 경우에 따라서는 제품의 손상에까지 이르게 된다.Various electronic devices such as computers and servers are provided with electronic components such as CPUs and semiconductor chips, and such electronic components generate a lot of heat during operation. Since such electronic products are usually designed to function properly at room temperature, if the heat generated during operation cannot be effectively cooled, its performance is significantly degraded, and in some cases, the product may be damaged.

전자제품이 점점 슬림화되면서 동작 시 열을 발생하는 전자부품 사이의 설치간격이 계속 좁혀지고 있어 전자제품 사용 시에 발생하는 열을 제대로 냉각시키지 못하고 있는 실정이다. 또한 전자부품의 고집적화와 고성능화로 인해 전자부품의 발열부하가 지속적으로 증가하고 있기 때문에 종래의 냉각방식으로는 전자부품을 효과적으로 냉각할 수 없는 문제가 발생하고 있다.As electronic products become slimmer, the installation gap between electronic components that generate heat during operation is continuing to narrow, and thus the heat generated when using electronic products is not properly cooled. In addition, due to the high integration and high performance of electronic parts, the heat generation load of electronic parts is continuously increasing, and thus, there is a problem that the electronic parts cannot be effectively cooled with the conventional cooling method.

이러한 문제를 해결하려는 신기술로, 최근 단위당 열부하 밀도가 높은 전자부품의 냉각이 가능한 상변화 열전달 시스템(phase change heat transport system)의 도입이 확대되고 있다.As a new technology to solve this problem, the introduction of a phase change heat transport system capable of cooling electronic components having a high heat load density per unit has recently been expanded.

이러한 상변화 열전달 시스템의 일예로 원통형 히트파이프(heat pipe)를 들 수 있다. 일반적인 원통형 히트파이프는 파이프 내벽에 설치된 소결윅(Wick, 심지)의 모세 펌핑력(capillary pumping force)을 이용하여 작동유체를 순환시키며 냉각이 이루어지는 방식이다.An example of such a phase change heat transfer system is a cylindrical heat pipe. A typical cylindrical heat pipe is a method of cooling by circulating a working fluid using a capillary pumping force of a sintered wick (wick) installed on the inner wall of the pipe.

열원으로부터 열을 전달받으면 소결윅에 포함되어 있는 작동유체는 기화되고 증기흐름을 따라 이동한 후 히트싱크에 열을 빼앗기면서 다시 액화된 후 모세펌핑력에 의해 액체흐름을 따라 소결윅을 이동하며 순환된다.When heat is received from the heat source, the working fluid contained in the sintering wick vaporizes and moves along the vapor flow, and then liquefied again while taking away heat from the heat sink, and then moving the sintered wick along the liquid flow by the capillary pumping force and circulating. do.

하지만, 히트파이프의 경우 중력장에 대한 의존성이 낮기는 하지만, 여전히 중력장 내에서 응축부가 증발부보다 아래쪽에 위치해 있을 경우 열수송 능력이 크게 떨어지는 등 구성요소들 간의 위치관계에 제한이 있기 때문에 이를 냉각시스템으로 채용한 전자제품의 구조에 제약조건으로 작용한다는 단점이 있다.However, in the case of the heat pipe, although the dependence on the gravitational field is low, if the condensation part is located below the evaporation part in the gravitational field, the heat transport capacity is greatly reduced, and the positional relationship between the components is limited. There is a disadvantage in that it acts as a constraint on the structure of the electronic product adopted as a method.

또한, 원통형 히트파이프는 직선형 관 내부에서 증기와 액체가 서로 반대방향으로 유동하기 때문에 관 내부의 중간에서 증기와 액체가 혼합되는 일이 발생한다. 이러한 혼합은 이론상으로 전달할 수 있는 열량보다 실제로 전달되는 열량을 상당한 정도로 적게 만들고 있다는 큰 문제점도 있다.In addition, in the cylindrical heat pipe, since vapor and liquid flow in opposite directions within a straight pipe, vapor and liquid may be mixed in the middle of the pipe. There is also a big problem in that such mixing makes the amount of heat actually transferred considerably less than the amount of heat that can be transferred in theory.

이러한 문제점들, 즉 공간 및 위치상의 제약에 따른 문제점과, 증기와 액체 간의 혼합에 따른 문제점을 해결할 수 있는 이상적인 열전달 시스템으로 제안된 것이 루프형 히트파이프(Looped Heat Pipe, LHP) 시스템이다.A looped heat pipe (LHP) system is proposed as an ideal heat transfer system capable of solving these problems, that is, problems due to space and location constraints, and problems due to mixing between vapor and liquid.

루프형 히트파이프 시스템은 인공위성용 통신장비나 전자장비 등에서 발생하는 대용량의 열을 냉각시키기 위해 미국 NASA에서 개발한 CPL(Capillary Pumped Loop Heat Pipe)기술의 일종이다.The loop-type heat pipe system is a type of CPL (Capillary Pumped Loop Heat Pipe) technology developed by NASA in the United States to cool large amounts of heat generated from communication equipment or electronic equipment for satellites.

종래 루프형 히트파이프 시스템은, 응축기, 증발기, 그리고 이들을 연결하는 증기라인과 액체라인이 각각 연결되어 루프를 이루고 있다. 증발기에는 내부에 구비된 소결윅으로 작동유체가 스며들기 전에 액화된 작동유체를 수용하여 완충하는 보상챔버가 구비된다. 루프형 히트파이프 시스템의 경우, 종래 직선형 히트파이프와는 달리 증발기에만 소결윅(wick)이 설치되어 있다.In the conventional loop type heat pipe system, a condenser, an evaporator, and a vapor line and a liquid line connecting them are connected to each other to form a loop. The evaporator is provided with a compensation chamber that receives and buffers the liquefied working fluid before the working fluid permeates with the sintered wick provided therein. In the case of a roof-type heat pipe system, unlike a conventional linear heat pipe, a sintering wick is installed only in the evaporator.

이러한 구성의 루프형 히트파이프 시스템이 작동하는 원리는 다음과 같다.The principle of operation of the roof-type heat pipe system of this configuration is as follows.

먼저, 발열부품과 같은 열원(heat source)에 접촉하는 증발기의 전열판이 가열되면, 전열판으로 부터 전달된 열에 의해 소결윅에 스며들어 있던 작동유체가 포화온도까지 가열되어 기체로 상변화 하게 된다.First, when the heat transfer plate of the evaporator in contact with a heat source such as a heating element is heated, the working fluid that has penetrated into the sintering wick by heat transferred from the heat transfer plate is heated to the saturation temperature and changes into a gas phase.

이때 발생한 기체는 증발기 일측에 연결된 증기라인을 따라 응축기로 이동된다. 이어서, 상기 기체가 응축기를 지나면서 외부로 열을 방출하여 액화되면, 그 액화된 작동유체가 응축기에 연결된 액체라인을 따라 다시 증발기로 이동되어 앞의 과정을 반복하게 되며, 열원을 냉각시키게 된다.At this time, the generated gas is moved to the condenser along a steam line connected to one side of the evaporator. Subsequently, when the gas passes through the condenser and is liquefied by releasing heat to the outside, the liquefied working fluid is moved back to the evaporator along the liquid line connected to the condenser to repeat the above process, thereby cooling the heat source.

루프형 히트파이프 시스템에 있어서, 이러한 작동유체의 이동을 야기시키는 힘은 소결윅(Wick, 심지)의 모세 펌핑력(capillary pumping force)이다. 그런데 이러한 모세 펌핑력은 소결윅에 형성된 기공 직경에 관계되어 있다.In the loop-type heat pipe system, the force that causes the movement of the working fluid is the capillary pumping force of the wick. However, this capillary pumping force is related to the pore diameter formed in the sintered wick.

즉, 소결윅에 형성되어 있는 기공의 직경이 작아지면 모세 펌핑력은 증가하게 된다. 하지만, 기공의 직경이 작아짐에 따라, 소결윅의 유동저항이 커지게 되어 투과성(permeability)은 떨어지게 된다는 문제점이 동시에 있다. 따라서, 소결윅의 기공의 크기만을 조정하여서는 원하는 냉각성능을 달성할 수 없게 된다.That is, as the diameter of the pores formed in the sintered wick decreases, the capillary pumping force increases. However, as the diameter of the pores decreases, there is a problem in that the flow resistance of the sintered wick increases and the permeability decreases. Therefore, it is impossible to achieve the desired cooling performance by adjusting only the size of the pores of the sintered wick.

결국, 루프히트파이프 시스템에 사용된 증발기는, 그 내부에 구비된 소결윅의 구성과 관련하여, 모세 펌핑력은 높이면서도 투과성은 떨어지지 않도록 하는 구성을 개발하여, 작동유체의 순환이 더욱 효과적으로 이루어지도록 해야 하는 필요성이 있다.In the end, the evaporator used in the loop heat pipe system has developed a configuration that increases the capillary pumping power and does not decrease the permeability, in relation to the configuration of the sintered wick provided therein, so that the circulation of the working fluid is made more effectively. There is a need to do it.

대한민국 등록특허 제10-1422097호Korean Patent Registration No. 10-1422097

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 메인 루프와 서브 루프로 나눠지며, 각 루프에는 응축기, 액체 배관 라인, 증기 배관 라인, 증발기 및 보상실이 구비된 진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention was devised to solve the above problems, and the problem to be solved of the present invention is divided into a main loop and a sub loop, in each loop, a condenser, a liquid pipe line, a steam pipe line, an evaporator, and a compensation. It is to provide a cryogenic loop heat pipe to which a vibration type heat pipe equipped with a seal is applied.

본 발명의 또 다른 목적은, 증발기에 진동형 히트파이프를 적용하고, 증발기의 고온부는 히터를 설치하고, 저온부는 응축기에 연결되어 저온부와 고온부의 온도차에 의한 작동유체의 액화/기화에 의해 열을 이동시키는 진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to apply a vibration type heat pipe to the evaporator, install a heater in the high temperature part of the evaporator, and connect the low temperature part to the condenser to transfer heat by liquefaction/evaporation of the working fluid due to the temperature difference between the low temperature part and the high temperature part. It is to provide a cryogenic loop heat pipe to which a vibration type heat pipe is applied.

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned are clearly to those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. It will be understandable.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프로서, 설정된 온도의 냉동기에 연결되며 유입되는 기체를 응축시켜 액체로 상변화시키는 응축부재; 상기 응축부재에 연결되어 응축된 액체를 증발시켜서 상기 응축부재로 이송시키는 메인 루프모듈; 상기 메인 루프모듈과 상기 응축부재에 각각 연결되어 작동유체의 상변화를 이용하여 열을 이송시키는 서브 루프모듈; 및 상기 메인 루프모듈과 상기 서브 루프모듈의 일부분에 각각 설치되어 상기 메인 루프모듈과 상기 서브 루프모듈에 열원을 각각 공급하는 발열부재;를 포함하고, 상기 서브 루프모듈은 진동형 히트파이프가 적용되어 진동을 이용하여 열원을 이동시킬 수 있다.The present invention has been created to improve the problems of the prior art as described above, as a cryogenic loop heat pipe to which a vibration type heat pipe is applied, comprising: a condensing member connected to a refrigerator having a set temperature and condensing the incoming gas to phase change into a liquid; A main roof module connected to the condensing member to evaporate the condensed liquid and transfer the condensed liquid to the condensing member; A sub-loop module connected to the main roof module and the condensing member to transfer heat using a phase change of the working fluid; And a heating member respectively installed at a portion of the main roof module and the sub-loop module to supply heat sources to the main roof module and the sub-loop module, respectively, wherein the sub-loop module vibrates by applying a vibration-type heat pipe. The heat source can be moved by using.

또한, 상기 메인 루프모듈은, 상기 응축부재에 연결되어 상기 응축부재에서 응축된 액체의 외부로의 이송을 유도하는 메인액체 배관라인; 상기 메인액체 배관라인에서 이송된 액체를 열로 증발시키는 메인 증발기; 및 상기 메인 증발기에서 증발된 증기의 상기 응축부재로의 이송을 유도하는 메인기체 배관라인;을 포함할 수 있다.In addition, the main roof module may include a main liquid piping line connected to the condensing member to induce transfer of the liquid condensed from the condensing member to the outside; A main evaporator for evaporating the liquid transferred from the main liquid piping line with heat; And a main gas piping line for inducing transfer of the vapor evaporated from the main evaporator to the condensing member.

또한, 상기 서브 루프모듈은, 진동형 히트파이프가 적용되어 고온부와 저온부에 의해 작동유체의 상변화를 일으키는 서브 증발기; 상기 메인 루프모듈과 연결되어 상기 서브 증발기로의 액체의 이동을 유도하는 서브액체 배관라인; 및 상기 서브 증발기로부터 발생된 기체를 상기 응축부재로의 이송을 유도하는 서브기체 배관라인;을 포함할 수 있다.In addition, the sub-loop module includes: a sub-evaporator to which a vibration-type heat pipe is applied to cause a phase change of the working fluid by the high-temperature portion and the low-temperature portion; A sub-liquid piping line connected to the main roof module to induce movement of the liquid to the sub-evaporator; And a sub-gas piping line for inducing transfer of the gas generated from the sub-evaporator to the condensing member.

또한, 상기 메인 루프모듈과 상기 서브 루프모듈의 일부분에 설치되어, 상기 메인 루프모듈과 상기 서브 루프모듈에 작동유체를 공급하여 보충하는 보상챔버;를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a compensation chamber that is installed in a portion of the main roof module and the sub-loop module, supplying and supplementing the working fluid to the main roof module and the sub-loop module.

또한, 상기 메인 루프모듈의 일부분에 연결되어 기체질소를 상기 메인 루프모듈에 공급하는 기체질소 공급포트;를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a gas nitrogen supply port connected to a portion of the main roof module to supply gaseous nitrogen to the main roof module.

또한, 상온 상태의 상기 루프 히트파이프가 설치되는 열진공 챔버의 외부에 위치하여 작동유체인 질소를 상기 루프 히트파이프 내부로 공급하는 압력저감탱크;를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include; a pressure reduction tank located outside the thermal vacuum chamber in which the roof heat pipe is installed at room temperature to supply nitrogen, which is a working fluid, to the inside of the roof heat pipe.

또한, 상기 열진공 챔버에 구비된 상기 냉동기는 전도냉각으로 상기 응축부재를 설정된 온도로 냉각시킬 수 있다.In addition, the refrigerator provided in the thermal vacuum chamber may cool the condensing member to a set temperature by conduction cooling.

또한, 상기 메인 루프모듈 내의 작동유체인 기체질소는 내부압력에 따라 포화온도 이하에서 응축이 이루어지며, 상기 서브 증발기에 인가된 열원에 의해 상기 서브 루프모듈을 순환하고, 상기 응축부재에서 상기 메인액체 배관라인을 통해 상기 메인 증발기의 상기 보상챔버로 공급될 수 있다.In addition, gaseous nitrogen, which is the working fluid in the main roof module, is condensed below the saturation temperature according to the internal pressure, circulates the sub-loop module by a heat source applied to the sub-evaporator, and the main liquid pipe from the condensing member. It may be supplied to the compensation chamber of the main evaporator through a line.

또한, 상기 메인 증발기의 상기 보상챔버에 작동유체가 설정된 양으로 채워지면 상기 메인 증발기에 열원을 인가하여 작동유체를 상기 메인 루프모듈에 순환시킬 수 있다.In addition, when the compensation chamber of the main evaporator is filled with a set amount of the working fluid, a heat source may be applied to the main evaporator to circulate the working fluid to the main roof module.

본 발명의 일실시예에 따르면, 메인 증발기, 응축부재, 메인기체 배관라인, 메인액체 배관라인을 포함하여 폐루프 방식으로 연결된 메인 루프모듈과 메인기체 배관라인의 어느 한 부분에 연결되어 기체질소를 메인 루프모듈에 공급하는 기체질소 공급포트와 메인 증발기와 기체질소 공급포트 사이의 메인기체 배관라인에 연결되는 서브기체 배관라인, 진동형 히트파이프를 적용한 서브 증발기가 폐루프 방식으로 연결된 서브 루프모듈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the main evaporator, the condensing member, the main gas piping line, the main liquid piping line are connected to any one part of the main gas piping line and the main roof module connected in a closed loop manner to reduce gaseous nitrogen. It consists of a gas nitrogen supply port supplied to the main roof module, a sub-gas piping line connected to the main gas piping line between the main evaporator and the gas nitrogen supply port, and a sub-loop module with a sub-evaporator applied with a vibration type heat pipe connected in a closed loop method. It is characterized by that.

또한, 메인 증발기 및 서브 증발기에는 증발기에 원활하게 액체를 공급하는 보상챔버를 포함할 수 있다.In addition, the main evaporator and the sub evaporator may include a compensation chamber for smoothly supplying liquid to the evaporator.

또한, 서브 증발기에 진동형 히트파이프를 적용하고, 서브 증발기의 고온부는 발열부재를 설치하고, 저온부는 응축부재와 연결하여 저온부와 고온부의 온도차에 의한 작동유체의 액화/기화에 의해 열을 이동시킬 수 있다.In addition, a vibration type heat pipe is applied to the sub-evaporator, and the high-temperature part of the sub-evaporator is installed with a heating member, and the low-temperature part is connected to the condensing member to transfer heat by liquefaction/evaporation of the working fluid due to the temperature difference between the low-temperature part and the high-temperature part. have.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description. I will be able to.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 진동세관형 히트파이프를 이용한 유니트 냉난방기 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프 컨트롤러의 제어 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프 내의 평형상태(a)와 작동상태(b)를 나타낸 개략도이다.
The following drawings attached in the present specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the present invention to be described later. It is limited only to and should not be interpreted.
1 is a schematic diagram showing a unit air conditioner using a conventional vibrating tubular heat pipe.
2 is a conceptual diagram of a cryogenic loop heat pipe to which a vibration type heat pipe according to an embodiment of the present invention is applied.
3 is a control block diagram of a cryogenic loop heat pipe controller to which a vibration type heat pipe according to an embodiment of the present invention is applied.
4 is a schematic diagram showing an equilibrium state (a) and an operating state (b) in a cryogenic loop heat pipe to which a vibration type heat pipe according to an embodiment of the present invention is applied.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, since the description of the present invention is merely an embodiment for structural or functional description, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, since the embodiments can be variously changed and have various forms, the scope of the present invention should be understood to include equivalents capable of realizing the technical idea. In addition, since the object or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all or only such effects, the scope of the present invention should not be understood as being limited thereto.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of the terms described in the present invention should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.Terms such as "first" and "second" are used to distinguish one component from other components, and the scope of rights is not limited by these terms. For example, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may be referred to as a first component. When a component is referred to as being "connected" to another component, it should be understood that although it may be directly connected to the other component, another component may exist in the middle. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle. On the other hand, other expressions describing the relationship between components, that is, "between" and "just between" or "neighboring to" and "directly neighboring to" should be interpreted as well.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions are to be understood as including plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and terms such as "comprises" or "have" refer to the specified features, numbers, steps, actions, components, parts, or these. It is to be understood that it is intended to designate that a combination exists and does not preclude the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the field to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having meanings in the context of related technologies, and cannot be interpreted as having an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프의 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프 컨트롤러의 제어 블록도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프 내의 평형상태(a)와 작동상태(b)를 나타낸 개략도이다.2 is a conceptual diagram of a cryogenic loop heat pipe to which a vibration type heat pipe is applied according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a control block diagram of a cryogenic loop heat pipe controller to which a vibration type heat pipe is applied according to an embodiment of the present invention. 4 is a schematic diagram showing an equilibrium state (a) and an operating state (b) in a cryogenic loop heat pipe to which a vibration-type heat pipe according to an embodiment of the present invention is applied.

도 2내지 도 4에 도시된 바와 같이, 진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프로서, 본 발명은 응축부재(100), 메인 루프모듈(200), 서브 루프모듈(300) 및 발열부재(400)를 포함할 수 있다.2 to 4, as a cryogenic loop heat pipe to which a vibration type heat pipe is applied, the present invention is a condensing member 100, a main roof module 200, a sub-loop module 300, and a heat generating member 400 It may include.

응축부재(100)는 설정된 온도의 냉동기(미도시)에 연결되며 유입되는 기체를 응축시켜 액체로 상변화시킬 수 있다. 구체적으로, 응축부재(100)는 설정된 온도의 극저온 냉동기에 연결되어 저온의 온도로 유입되는 기체를 응축시키면서 상변화를 유도할 수 있다.The condensing member 100 is connected to a refrigerator (not shown) of a set temperature and may condense the incoming gas and change it into a liquid phase. Specifically, the condensing member 100 may be connected to a cryogenic refrigerator having a set temperature to induce a phase change while condensing gas flowing at a low temperature.

메인 루프모듈(200)은 응축부재(100)에 연결되어 응축된 액체를 증발시켜서 응축부재(100)로 이송시킬 수 있다.The main roof module 200 may be connected to the condensing member 100 to evaporate the condensed liquid and transfer it to the condensing member 100.

메인 루프모듈(200)은 메인액체 배관라인(210), 메인 증발기(220) 및 메인기체 배관라인(230)을 포함할 수 있다.The main roof module 200 may include a main liquid piping line 210, a main evaporator 220, and a main gas piping line 230.

메인액체 배관라인(210)은 응축부재(100)에 연결되어 응축부재(100)에서 응축된 액체의 외부로의 이송을 유도할 수 있다.The main liquid piping line 210 is connected to the condensing member 100 to induce transfer of the liquid condensed in the condensing member 100 to the outside.

메인 증발기(220)는 메인액체 배관라인(210)에서 이송된 액체를 열로 증발시킬 수 있다.The main evaporator 220 may evaporate the liquid transferred from the main liquid piping line 210 with heat.

메인기체 배관라인(230)은 메인 증발기(220)에서 증발된 증기의 응축부재(100)로의 이송을 유도할 수 있다.The main gas piping line 230 may induce transfer of the vapor evaporated from the main evaporator 220 to the condensing member 100.

서브 루프모듈(300)은 메인 루프모듈(200)과 응축부재(100)에 각각 연결되어 작동유체의 상변화를 이용하여 열을 이송시킬 수 있다.The sub-loop module 300 is connected to the main roof module 200 and the condensing member 100, respectively, and may transfer heat by using a phase change of the working fluid.

서브 루프모듈(300)은 서브 증발기(310), 서브액체 배관라인(320) 및 서브기체 배관라인(330)을 포함할 수 있다.The sub roof module 300 may include a sub evaporator 310, a sub liquid pipe line 320, and a sub gas pipe line 330.

서브 증발기(310)는 진동형 히트파이프가 적용되어 고온부와 저온부에 의해 작동유체의 상변화를 일으킬 수 있다.The sub-evaporator 310 is applied with a vibration type heat pipe, so that a phase change of the working fluid may be caused by the high-temperature portion and the low-temperature portion.

구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 도 4(a)는 진동형 히트파이프의 평형상태의 모습으로 세관내의 작동유체는 표면장력에 의해 히트파이프의 세관내에 플러그(plug)형상의 액상부분과 진공상태로 유지상태에서 작동유체는 증기포로 된 기상부분이 형성되어 포화증기압에서 평형상태를 유지한다.Specifically, as shown in Figure 4, Figure 4 (a) is a state of equilibrium of the vibration type heat pipe. In the maintained state, the working fluid maintains an equilibrium state at the saturated vapor pressure by forming a vapor phase part of a vapor bubble.

정지상태에서 일측부를 가열(난방) 또는 냉각(냉각)하고 타측부를 난방 또는 냉방을 목적으로 공기를 유동시키면 기포가 발생하면서 체적팽창 또는 수축에 의하여 도 4(b)와 같이 평형상태가 붕괴되어 기상 플럭그(vapor plug) 또는 액상 플러그(liquid plug)가 이동하면서 난방 또는 냉방이 이루어지게 된다.When one part is heated (heated) or cooled (cooled) in a stationary state, and air is flowed in the other part for heating or cooling purposes, bubbles are generated and the equilibrium state collapses as shown in Fig. 4(b) due to volume expansion or contraction. As the vapor plug or liquid plug moves, heating or cooling is performed.

서브액체 배관라인(320)은 메인 루프모듈(200)과 연결되어 서브 증발기(310)로의 액체의 이동을 유도할 수 있다. 구체적으로, 서브액체 배관라인(320)은 메인 증발기(220)와 서브 증발기(310)의 사이에 연결되어 메인 증발기(220)와 서브 증발기(310)로의 작동유체의 이동을 유도할 수 있다.The sub-liquid piping line 320 may be connected to the main roof module 200 to induce movement of the liquid to the sub evaporator 310. Specifically, the sub-liquid piping line 320 may be connected between the main evaporator 220 and the sub evaporator 310 to induce movement of the working fluid to the main evaporator 220 and the sub evaporator 310.

서브기체 배관라인(330)은 서브 증발기(310)로부터 발생된 기체를 응축부재(100)로의 이송을 유도할 수 있다.The sub-gas piping line 330 may induce transport of the gas generated from the sub evaporator 310 to the condensing member 100.

발열부재(400)는 메인 루프모듈(200)과 서브 루프모듈(300)의 일부분에 각각 설치되어 메인 루프모듈(200)과 서브 루프모듈(300)에 열원을 각각 공급할 수 있다. 구체적으로, 발열부재(400)는 히터일 수 있다. 구체적으로, 발열부재(400)는 서브 증발기(310)의 일부분에 설치될 수 있는데, 즉, 서브 증발기(310)에 진동형 히트파이프를 적용하고, 서브 증발기(310)의 고온부는 발열부재(400)를 설치하고, 저온부는 응축부재(100)와 연결하여 저온부와 고온부의 온도차에 의한 작동유체의 액화/기화에 의해 열을 이동시킬 수 있다.The heating member 400 may be installed on a part of the main roof module 200 and the sub roof module 300, respectively, to supply heat sources to the main roof module 200 and the sub roof module 300, respectively. Specifically, the heating member 400 may be a heater. Specifically, the heating member 400 may be installed in a part of the sub-evaporator 310, that is, a vibration-type heat pipe is applied to the sub-evaporator 310, and the high-temperature portion of the sub-evaporator 310 is the heating member 400 Is installed, and the low temperature part is connected to the condensing member 100 to transfer heat by liquefaction/evaporation of the working fluid due to a temperature difference between the low temperature part and the high temperature part.

본 발명의 일실시예에 따른 진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프(10)는, 보상챔버(500), 기체질소 공급포트(600), 압력저감탱크(700)를 더 포함할 수 있다.The cryogenic roof heat pipe 10 to which the vibration type heat pipe according to an embodiment of the present invention is applied may further include a compensation chamber 500, a gas nitrogen supply port 600, and a pressure reduction tank 700.

보상챔버(500)는 메인 루프모듈(200)과 서브 루프모듈(300)의 일부분에 설치되어, 메인 루프모듈(200)과 서브 루프모듈(300)에 작동유체를 공급하여 보충할 수 있다. 구체적으로, 보상챔버(500)는 메인 루프모듈(200)의 메인 증발기(220)와 서브 루프모듈(300)의 서브 증발기(310)의 일부분에 각각 설치되어, 메인 루프모듈(200)의 메인 증발기(220)와 서브 루프모듈(300)의 서브 증발기(310)에 작동유체를 공급하여 본 발명 루프 히트파이프에 지속적으로 작동유체를 보충하여 공급할 수 있다.The compensation chamber 500 may be installed on a part of the main loop module 200 and the sub loop module 300 and supplement by supplying a working fluid to the main roof module 200 and the sub loop module 300. Specifically, the compensation chamber 500 is installed on a part of the main evaporator 220 of the main roof module 200 and the sub evaporator 310 of the sub loop module 300, respectively, and the main evaporator of the main roof module 200 By supplying the working fluid to the sub-evaporator 310 of the 220 and the sub-loop module 300, it is possible to continuously supplement and supply the working fluid to the loop heat pipe of the present invention.

기체질소 공급포트(600)는 메인 루프모듈(200)의 일부분에 연결되어 기체질소를 메인 루프모듈(200)에 공급할 수 있다. 구체적으로, 기체질소 공급포트(600)는 메인 루프모듈(200)의 메인기체 배관라인(230)의 일부분에 연결되어 기체질소를 메인기체 배관라인(230)을 통해서 메인 루프모듈(200)에 공급할 수 있다.The gaseous nitrogen supply port 600 may be connected to a part of the main roof module 200 to supply gaseous nitrogen to the main roof module 200. Specifically, the gaseous nitrogen supply port 600 is connected to a part of the main gas piping line 230 of the main roof module 200 to supply gaseous nitrogen to the main roof module 200 through the main gas piping line 230. I can.

압력저감탱크(700)는 상온 상태의 루프 히트파이프(10)가 설치되는 열진공 챔버(미도시)의 외부에 위치하여 작동유체인 질소를 루프 히트파이프(10) 내부로 공급할 수 있다.The pressure reduction tank 700 may be located outside a thermal vacuum chamber (not shown) in which the roof heat pipe 10 at room temperature is installed, and may supply nitrogen, which is a working fluid, into the roof heat pipe 10.

열진공 챔버(미도시)에 구비된 냉동기(미도시)는 전도냉각으로 응축부재(100)를 설정된 온도로 냉각시킬 수 있다. 따라서, 상기와 같은 방식으로 루프 히트파이프(10)는 극저온으로 냉각될 수 있다.A refrigerator (not shown) provided in the thermal vacuum chamber (not shown) may cool the condensing member 100 to a set temperature by conduction cooling. Accordingly, the roof heat pipe 10 can be cooled to a cryogenic temperature in the same manner as described above.

메인 루프모듈(200) 내의 작동유체인 기체질소는 내부압력에 따라 포화온도 이하에서 응축이 이루어지며, 서브 증발기(310)에 인가된 열원에 의해 서브 루프모듈(300)을 순환하고, 응축부재(100)에서 메인액체 배관라인(210)을 통해 메인 증발기(220)의 보상챔버(500)로 공급될 수 있다.The gaseous nitrogen, which is the working fluid in the main roof module 200, is condensed below the saturation temperature according to the internal pressure, circulates the sub-loop module 300 by the heat source applied to the sub-evaporator 310, and the condensing member 100 ) May be supplied to the compensation chamber 500 of the main evaporator 220 through the main liquid piping line 210.

구체적으로, 메인 루프모듈(200) 내의 작동유체인 기체질소는 내부압력에 따라 포화온도 이하에서 응축이 이루어지며, 응축된 액체질소는 서브 증발기(310)에 인가된 열원에 의해 서브 루프모듈(300)을 순환하고, 응축부재로 이송되며 응축부재(100)에서 메인액체 배관라인(210)을 통해 메인 증발기(220)로 이송되면서 보상챔버(500)로 공급되어 지속적으로 루프 히트파이프(10)에 보충되면서 공급될 수 있다.Specifically, gaseous nitrogen, which is the working fluid in the main roof module 200, is condensed below the saturation temperature according to the internal pressure, and the condensed liquid nitrogen is applied to the sub-loop module 300 by a heat source applied to the sub-evaporator 310. Circulates, is transferred to the condensing member, and is supplied to the compensation chamber 500 while being transferred from the condensing member 100 to the main evaporator 220 through the main liquid piping line 210 to continuously supplement the roof heat pipe 10 Can be supplied.

메인 증발기(220)의 보상챔버(500)에 작동유체가 설정된 양으로 채워지면 메인 증발기(220)에 열원을 인가하여 작동유체를 메인 루프모듈(200)에 순환시킬 수 있다. 구체적으로, 메인 증발기(220)의 보상챔버(500)에 작동유체가 설정된 양으로 충분히 채워지면 메인 증발기(220)에 열원을 인가하여 작동유체를 메인 루프모듈(200)에 순환시킬 수 있다. 따라서, 상기와 같은 작동으로 극저온 루프 히트파이프(10)를 운전할 수 있게 된다.When the working fluid is filled in the compensation chamber 500 of the main evaporator 220 to a set amount, a heat source is applied to the main evaporator 220 to circulate the working fluid to the main roof module 200. Specifically, when the working fluid is sufficiently filled in the compensation chamber 500 of the main evaporator 220 to a set amount, a heat source may be applied to the main evaporator 220 to circulate the working fluid to the main roof module 200. Therefore, it is possible to operate the cryogenic roof heat pipe 10 by the above operation.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프(10)는, 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.In addition, the cryogenic loop heat pipe 10 to which the vibration type heat pipe according to an embodiment of the present invention is applied may further include a controller.

컨트롤러(30)는 응축부재(100), 메인 루프모듈(200), 서브 루프모듈(300), 발열부재(400) 및 압력저감탱크(700)는 각각 연결되어 응축부재(100), 메인 루프모듈(200), 서브 루프모듈(300), 발열부재(400) 및 압력저감탱크(700)의 작동을 제어할 수 있다.The controller 30 is connected to the condensing member 100, the main roof module 200, the sub-loop module 300, the heating member 400, and the pressure reduction tank 700, respectively, and the condensing member 100, the main roof module It is possible to control the operation of 200, the sub-loop module 300, the heating member 400, and the pressure reduction tank 700.

컨트롤러(30)는 무선통신모듈이 구비되어 외부의 모바일 단말기 등과 와이파이 통신모듈, 블루트스 통신모듈 및 지그비 통신모듈 중에서 어느 하나로 연동되어 외부에서도 작동 제어 상황을 실시간으로 알아볼 수 있다.The controller 30 is equipped with a wireless communication module, and is interlocked with any one of a Wi-Fi communication module, a Bluetooth communication module, and a ZigBee communication module, such as an external mobile terminal, so that the operation control situation can be recognized in real time from outside.

본 발명의 일실시예에 따르면, 메인 증발기(220), 응축부재(100), 메인기체 배관라인(230), 메인액체 배관라인(210)을 포함하여 폐루프 방식으로 연결된 메인 루프모듈(200)과 메인기체 배관라인(230)의 어느 한 부분에 연결되어 기체질소를 메인 루프모듈(200)에 공급하는 기체질소 공급포트(600)와 메인 증발기(220)와 기체질소 공급포트(600) 사이의 메인기체 배관라인(230)에 연결되는 서브기체 배관라인(330), 진동형 히트파이프를 적용한 서브 증발기(310)가 폐루프 방식으로 연결된 서브 루프모듈(300)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the main evaporator 220, the condensing member 100, the main gas piping line 230, the main liquid piping line 210, including the main roof module 200 connected in a closed loop method. And between the gaseous nitrogen supply port 600 and the main evaporator 220 and the gaseous nitrogen supply port 600 which are connected to any one part of the main gas pipe line 230 to supply gaseous nitrogen to the main roof module 200. It is characterized in that the sub-gas piping line 330 connected to the main gas piping line 230 and the sub-evaporator 310 to which the vibration type heat pipe is applied are formed of a sub-loop module 300 connected in a closed loop manner.

또한, 메인 증발기(220) 및 서브 증발기(310)에는 각각의 증발기들(220, 310)에 원활하게 액체를 공급하는 보상챔버(500)를 포함할 수 있다.In addition, the main evaporator 220 and the sub evaporator 310 may include a compensation chamber 500 for smoothly supplying liquid to each of the evaporators 220 and 310.

또한, 서브 증발기(310)에 진동형 히트파이프를 적용하고, 서브 증발기(310)의 고온부는 발열부재(400)를 설치하고, 저온부는 응축부재(100)와 연결하여 저온부와 고온부의 온도차에 의한 작동유체의 액화/기화에 의해 열을 이동시킬 수 있다.In addition, a vibration type heat pipe is applied to the sub-evaporator 310, and the high-temperature part of the sub-evaporator 310 is installed with a heating member 400, and the low-temperature part is connected to the condensing member 100 to operate by the temperature difference between the low-temperature part and the high-temperature part. Heat can be transferred by liquefaction/vaporization of the fluid.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.Detailed description of the preferred embodiments of the present invention disclosed as described above has been provided to enable those skilled in the art to implement and practice the present invention. Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will understand that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the scope of the present invention. For example, those skilled in the art may use the configurations described in the above-described embodiments in a manner that combines them with each other. Accordingly, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.The present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention. Therefore, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention. The invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein. In addition, an embodiment may be configured by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims, or may be included as a new claim by amendment after filing.

10 : 루프 히트파이프
30 : 컨트롤러
100 : 응축부재
200 : 메인 루프모듈
210 : 메인액체 배관라인
220 : 메인 증발기
230 : 메인기체 배관라인
300 : 서브 루프모듈
310 : 서브 증발기
320 : 서브액체 배관라인
330 : 서브기체 배관라인
400 : 발열부재
500 : 보상챔버
600 : 기체질소 공급포트
700 : 압력저감탱크
10: roof heat pipe
30: controller
100: condensing member
200: main roof module
210: main liquid piping line
220: main evaporator
230: main gas piping line
300: sub loop module
310: sub evaporator
320: sub-liquid piping line
330: sub-gas piping line
400: heating member
500: compensation chamber
600: gaseous nitrogen supply port
700: pressure reduction tank

Claims (9)

진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프로서,
설정된 온도의 냉동기에 연결되며 유입되는 기체를 응축시켜 액체로 상변화시키는 응축부재;
상기 응축부재에 연결되어 응축된 액체를 증발시켜서 상기 응축부재로 이송시키는 메인 루프모듈;
상기 메인 루프모듈과 상기 응축부재에 각각 연결되어 작동유체의 상변화를 이용하여 열을 이송시키는 서브 루프모듈; 및
상기 메인 루프모듈과 상기 서브 루프모듈의 일부분에 각각 설치되어 상기 메인 루프모듈과 상기 서브 루프모듈에 열원을 각각 공급하는 발열부재;를 포함하고,
상기 서브 루프모듈은 진동형 히트파이프가 적용되어 진동을 이용하여 열원을 이동시키며,
상기 메인 루프모듈은,
상기 응축부재에 연결되어 상기 응축부재에서 응축된 액체를 외부로 이송을 유도하는 메인액체 배관라인;
상기 메인액체 배관라인에서 이송된 액체를 열로 증발시키는 메인 증발기; 및
상기 메인 증발기에서 증발된 증기의 상기 응축부재로의 이송을 유도하는 메인기체 배관라인;을 포함하고,
상기 서브 루프모듈은,
진동형 히트파이프가 적용되어 고온부와 저온부에 의해 작동유체의 상변화를 일으키는 서브 증발기;
상기 메인 루프모듈과 연결되어 상기 서브 증발기로의 액체의 이동을 유도하는 서브액체 배관라인; 및
상기 서브 증발기로부터 발생된 기체를 상기 응축부재로의 이송을 유도하는 서브기체 배관라인;을 포함하며,
상기 메인 루프모듈과 상기 서브 루프모듈의 일부분에 설치되어, 상기 메인 루프모듈과 상기 서브 루프모듈에 작동유체를 공급하여 보충하는 보상챔버;를 포함하고,
상기 서브액체 배관라인은 상기 메인 증발기와 서브 증발기의 사이에 연결되어 상기 메인 증발기와 서브 증발기로의 작동유체의 이동을 유도하며,
상기 서브 증발기의 고온부는 상기 발열부재를 설치하고, 저온부는 상기 응축부재와 연결하여 저온부와 고온부의 온도차에 의한 작동유체의 액화나 기화에 의해 열을 이동시키며,
상기 보상챔버는 상기 메인 증발기와 서브 증발기의 일부분에 각각 설치되어, 상기 메인 증발기와 서브 증발기에 작동유체를 지속적으로 공급하고,
상기 보상챔버에 작동유체가 설정된 양으로 채워지면 상기 메인 증발기에 열원을 인가하여 작동유체를 상기 메인 루프모듈에 순환시키는 것을 특징으로 하는 진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프.
This is a cryogenic loop heat pipe with a vibration type heat pipe
A condensing member connected to a refrigerator having a set temperature and condensing the incoming gas to phase change into a liquid;
A main roof module connected to the condensing member to evaporate the condensed liquid and transfer the condensed liquid to the condensing member;
A sub-loop module connected to the main roof module and the condensing member to transfer heat using a phase change of the working fluid; And
Including; heating members respectively installed on a portion of the main roof module and the sub-loop module to supply heat sources to the main roof module and the sub-loop module, respectively, and
The sub-loop module is applied with a vibration type heat pipe to move the heat source using vibration,
The main roof module,
A main liquid piping line connected to the condensing member to induce transfer of the liquid condensed in the condensing member to the outside;
A main evaporator for evaporating the liquid transferred from the main liquid piping line with heat; And
Including; a main gas piping line for inducing the transfer of the vapor evaporated from the main evaporator to the condensing member,
The sub loop module,
A sub-evaporator to which a vibration-type heat pipe is applied to cause a phase change of the working fluid by the high-temperature and low-temperature parts;
A sub-liquid piping line connected to the main roof module to induce movement of the liquid to the sub-evaporator; And
Including; a sub-gas piping line for inducing the transfer of the gas generated from the sub evaporator to the condensing member,
Compensation chamber installed in a portion of the main loop module and the sub-loop module, supplying and replenishing the working fluid to the main loop module and the sub-loop module; Including,
The sub-liquid piping line is connected between the main evaporator and the sub evaporator to induce movement of the working fluid to the main evaporator and the sub evaporator,
The high temperature part of the sub evaporator is provided with the heating member, the low temperature part is connected to the condensing member to transfer heat by liquefaction or vaporization of the working fluid due to the temperature difference between the low temperature part and the high temperature part,
The compensation chambers are respectively installed at a portion of the main evaporator and the sub evaporator to continuously supply a working fluid to the main evaporator and the sub evaporator,
When the compensation chamber is filled with a set amount of a working fluid, a heat source is applied to the main evaporator to circulate the working fluid to the main roof module.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 메인 루프모듈의 일부분에 연결되어 기체질소를 상기 메인 루프모듈에 공급하는 기체질소 공급포트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프.
The method according to claim 1,
A cryogenic loop heat pipe to which a vibration type heat pipe is applied, further comprising a gas nitrogen supply port connected to a part of the main roof module to supply gaseous nitrogen to the main roof module.
청구항 5에 있어서,
상온 상태의 상기 루프 히트파이프가 설치되는 열진공 챔버의 외부에 위치하여 작동유체인 질소를 상기 루프 히트파이프 내부로 공급하는 압력저감탱크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프.
The method of claim 5,
A pressure reduction tank located outside the thermal vacuum chamber in which the roof heat pipe is installed at room temperature to supply nitrogen, which is a working fluid, to the inside of the roof heat pipe; pipe.
청구항 6에 있어서,
상기 열진공 챔버에 구비된 상기 냉동기는 전도냉각으로 상기 응축부재를 설정된 온도로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프.
The method of claim 6,
The cryocooler provided in the thermal vacuum chamber cools the condensing member to a set temperature by conduction cooling.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 메인 증발기의 상기 보상챔버에 작동유체가 설정된 양으로 채워지면 상기 메인 증발기에 열원을 인가하여 작동유체를 상기 메인 루프모듈에 순환시키는 것을 특징으로 하는 진동형 히트파이프를 적용한 극저온 루프 히트파이프.
The method according to claim 1,
When the working fluid is filled in the compensation chamber of the main evaporator to a set amount, a heat source is applied to the main evaporator to circulate the working fluid to the main roof module.
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