KR20000018690A - 히트파이프를 이용한 라디에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트파이프(Heat Pipe)를 이용한 라디에이터에 관한 것으로서,

일면에 유입구(1a)가 형성되고 그 타측면에 배출구(1b)가 형성되어 있는 탱크(1)와,

상하부가 밀폐된 외측파이프(51)와 내측파이프(52)로 구성되고, 내측파이프(52)의 상단과 하단에 각각 복수개의 통공(52a,52b)이 형성되어 있으며, 그 내부에 일정양의 순환수(W)가 충진되어 있는 복수개의 히트파이프(5)를 탱크(1)의 상측으로 결합하되 히트파이프(5)의 하단이 탱크(1)의 중하단까지 박히도록 결합하여서 된 냉각수단과,

상기 탱크(1)의 상단에서 히트파이프(5)의 중간부분 까지 각각의 히트파이프(5)를 감싸도록 설치되는 단열재(2)와,

상기 단열재(2)의 상측에서 히트파이프(5)의 최상단까지 각각의 히트파이프(5)와 밀착되도록 설치되는 방열핀(3)과,

상기 히트파이프(5)의 상단을 밀폐시키는 덮개(4),

로 구성된 것을 특징으로 하여 엔진을 냉각시키면서 고온으로 상승한 냉각수를 보다 빠르게 냉각시키고, 라디에이터의 구조를 보다 단순화 하여 제품의 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 히트파이프를 이용한 라디에이터에 관한 것이다.

Description

히트파이프를 이용한 라디에이터

본 발명은 히트파이프(Heat Pipe)를 이용한 라디에이터에 관한 것으로서, 특히 엔진을 냉각시키면서 고온으로 상승한 냉각수를 보다 빠르게 냉각시키고, 라디에이터의 구조를 보다 단순화 하여 제품의 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 히트파이프를 이용한 라디에이터에 관한 것이다.

자동차에는 연료의 연소력에 의해 구동력을 발생시키는 엔진이 장착되어 있으며, 이러한 엔진의 과열을 방지하기 위해 냉각수를 효과적으로 냉각시켜주기 위한 라디에이터가 적용되고 있다.

도 4 는 종래의 라디에이터를 도시한 것으로서,

엔진의 각 기관을 순환하면서 엔진을 냉각시킨 냉각수는 라디에이터(30)의 유입구(31)를 통해 상부탱크(32)로 유입되고, 상부탱크(32)로 유입된 냉각수는 상부탱크(32)와 하부탱크(33) 사이에 연통 결합되어 있는 복수개의 튜브(34)를 통해 하부탱크(33)로 이동한다.

냉각수가 튜브(34)를 통해 하부탱크(33)로 이동할때, 상기 각각의 튜브(34) 측면에 요철형태로 결합되어 있는 냉각핀(35)이 대기와 열교환함에 따라 상기 튜브(34)를 이동하는 냉각수의 온도가 떨어지게 된다.

그리고, 냉각수가 튜브(34)를 통해 이동할때 라디에이터(30)의 후면에 설치된 냉각팬(미도시하였음)이 구동하여 냉각핀(35)에 강한 바람을 공급하므로서, 냉각핀(35)의 냉각효율이 증가되어 냉각수가 신속하게 냉각되는 것이다.

상기 설명과 같이 튜브(34)를 통과하면서 냉각된 냉각수는 하부탱크(33)로 이동한 후 하부탱크(33)의 일측으로 형성되어 있는 배출구(36)를 통해 엔진의 각 기관으로 공급되어져 엔진을 냉각시키게 된다.

그러나, 종래의 라디에이터는 냉각수가 상부탱크→튜브→하부탱크 의 순으로 이동하게 되나, 이때 상부탱크와 하부탱크의 용적이 크기 때문에 라디에이터와 엔진 각부를 순환하기 위해서는 많은 양의 냉각수가 필요하게 되었으며, 특히, 튜브를 이동하는 과정중 냉각핀의 열교환동작에 의해서 냉각되므로 냉각수의 냉각효율이 그다지 뛰어나지 못한 문제점이 있었다.

그리고, 라디에이터의 상부와 하부에 각각 탱크가 설치되어야 하므로 라디에이터의 전체적인 크기가 커져 자동차의 제한된 공간을 효율적으로 활용하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 열전도율이 높은 히트파이프를 이용하여 가열된 냉각수를 냉각시키므로 엔진 내부를 순환하여 고온으로 상승한 냉각수를 보다 빠르게 냉각시키고, 라디에이터의 구조를 보다 단순화 하여 제품의 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 히트파이프를 이용한 라디에이터를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명의 특징은,

일면에 유입구가 형성되고 그 타측면에 배출구가 형성되어 있는 탱크와,

상하부가 밀폐된 외측파이프와 내측파이프로 구성되고, 내측파이프의 상단과 하단에 각각 복수개의 통공이 형성되어 있으며, 그 내부에 일정양의 순환수가 충진되어 있는 복수개의 히트파이프를 탱크의 상측으로 결합하되 히트파이프의 하단이 탱크의 중하단까지 박히도록 결합하여서 된 냉각수단과,

상기 탱크의 상단에서 히트파이프의 중간부분 까지 각각의 히트파이프를 감싸도록 설치되는 단열재와,

상기 단열재의 상측에서 히트파이프의 최상단까지 각각의 히트파이프와 밀착되도록 설치되는 방열핀과,

상기 히트파이프의 상단을 밀폐시키는 덮개,

로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 방열핀은 구리로서 제작한 것을 특징으로 한다.

도 1 은 본 발명의 라디에이터를 보인 단면도.

도 2 는 본 발명의 라디에이터를 보인 부분 확대 단면도.

도 3 은 본 발명에 적용된 히트파이프를 보인 도면.

도 4 는 종래의 라디에이터를 보인 단면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 탱크 1a : 유입구

1b : 배출구 2 : 단열재

3 : 방열핀 4 : 덮개

5 : 히트파이프 51 : 외측파이프

52 : 내측파이프 W : 순환수

이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 3 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

상기 도면에 의하면 본 발명은 탱크(1), 냉각수단, 단열재(2), 방열핀(3), 덮개(4)로 대별 구성된다.

상기 탱크(1)는 엔진의 각부분을 순환하면서 가열된 냉각수가 이동되는 곳으로서, 일측에는 엔진으로 부터 냉각수가 유입되는 유입구(1a)가 형성되고 그 타측으로는 냉각된 냉각수가 엔진으로 배출되는 배출구(1b)가 형성되어 있다.

상기 냉각수단은 실질적으로 가열된 냉각수를 냉각시키기 위한 것으로서, 도 2 에 도시된 바와같이 외측파이프(51)의 내측으로 직경이 작은 내측파이프(52)가 형성되고, 그 상측과 하측이 밀폐된 복수개의 히트파이프(5)를 상기 탱크(1)의 상측으로 결합하여 구성하였다.

이때, 상기 히트파이프(5)의 하측이 탱크(1)의 중하단에 위치하도록 하여 히트파이프(5)가 탱크(1) 내부에 존재하는 냉각수와 직접적으로 접하도록 하며, 상기 히트파이프(5)는 열전도율이 높은 재질로서 제작한다.

그리고, 상기 히트파이프(5)의 내부에는 일정양의 열교환용 순환수(W)를 충진시켰으며, 내측파이프(52)의 하단과 상단에 각각 복수개의 통공(52a)(52b)을 형성하여 순환수(W)가 내측파이프(52)와 외측파이프(51)를 순환하면서 열교환할 수 있도록 하였다.

즉, 가열된 냉각수에 의해 히트파이프(5) 내의 순환수(W)가 가열되면, 가열된 순환수(W)는 국부적으로 끓으면서 증발되고, 증발된 증기는 내측파이프(52)의 상측으로 이동하여 상측의 통공(52b)을 통해 외측파이프(51) 쪽으로 이동한 후 외측파이프(51)와 접해있는 냉각핀(3)의 열교환동작에 의해 냉각되면서 다시 순환수(W)로 액화되어 히트파이프(5)의 하단으로 이동하게 되는 것이다.

상기 설명과 같이 히트파이프(5) 내부로 냉각수가 공급되는 것이 아니라 밀폐된 히트파이프(5) 내에 별도의 순환수(W)를 충진시켜 사용하면, 히트파이프(5) 내의 압력이 다른 곳에 비해 압력이 낮아지게 되므로 순환수(W)의 끓는점 또한 낮아지게 된다.

이에따라, 히트파이프(5) 내의 순환수(W)는 냉각수로 부터 열을 받아 빠른 속도로 끓게되어 증기로 기화되는 시간또한 단축되므로 그만큼 냉각수의 열을 많이 흡수할 수 있게된다.

상기와같은 일련의 순환동작에 의해 탱크(1) 내의 냉각수를 냉각시키게 되는 것이다.

한편, 상기 단열재(2)는 탱크(1)의 상단에서 히트파이프(5)의 중간부분까지 설치하는데, 이 단열재(2)는 히트파이프(5) 내에서 열교환하여 액화된 차가운 상태의 순환수(W)가 그 상태를 유지하면서 히트파이프(5)의 하단으로 내려갈 수 있도록 한다.

즉, 상기 단열재(2)는 차가워진 순환수(W)가 그 차가운 상태를 유지하면서 히트파이프(5)의 하단으로 이동하여 탱크(1) 내의 냉각수로 부터 더 많은 열을 얻을 수 있도록 하는 것이다.

그리고, 상기 냉각핀(3)은 단열재(2)의 상단으로 부터 히트파이프(3)의 끝단까지 설치하는데, 이 냉각핀(3)은 종래와 같은 요철구조로 형성하여 공기와의 접촉면적을 넓어지도록 하였으며, 열전도율이 좋은 구리(Cu)로서 제작하여 히트파이프(5) 내의 순환수(W)가 빠르게 열교환 할 수 있도록 하였다.

미설명부호 4 는 히트파이프(5)의 상단을 밀봉하는 덮개이다.

이와같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

엔진의 각부를 순환하면서 가열된 냉각수가 유입구(1a)를 통해 탱크(1) 내부로 유입되면, 탱크(1)의 중하단까지 박혀있는 히트파이프(5)가 가열된다.

상기 히트파이프(5)는 열전도율이 높고, 또한 히트파이프(5) 내의 압력이 그 외부에 비해 상대적으로 낮으므로 히트파이프(5) 내의 순환수(W)는 빠르게 끓는점에 도달하게 되어 증기로 기화되어 내측파이프(52) 내부를 통해 상측으로 상승하게 된다.

일반적으로 압력이 낮아지면 액체의 끓는점 또한 낮아짐을 실험적으로 알 수 있다.

내측파이프(52)의 상측으로 이동한 증기는 통공(52b)을 통해 외측파이프(51)로 이동하게 되는데, 이때, 상기 외측파이프(51)의 외주면에는 구리로서 제작된 방열핀(3)이 설치되어 있어 이 방열핀(3)에 의해 외측파이프(51)로 이동한 증기는 열교환하여 다시 액체상태의 순환수(W)로 변환된다.

차가운 액체상태로 변화된 순환수(W)는 외측파이프(51)의 벽면을 타고 그 하측으로 이동하게 되는데, 이때, 외측파이프(51)의 외측으로 설치되어 있는 단열재(2)가 외부열을 차단하여 주므로서, 차가운 상태의 순환수(W)는 그 상태를 유지하면서 하단으로 이동하여 다시금 탱크(1) 내의 가열된 냉각수로 부터 보다 많은 열을받아 가열되어 히트파이프(5) 내를 순환하게 되는 것이다.

상기 설명과 같이 히트파이프(5) 내의 순환수(W)가 탱크(1) 내의 냉각수로 부터 열을 공급받아 기화되어 내측파이프(52)의 상측으로 이동한 후 통공(52b)을 통해 외측파이프(51)로 이동하여 방열핀(3)에 의해 냉각되면서 다시 액화되어 히트파이프(5)의 하단으로 흘러내리는 일련의 열교환동작을 반복하면서 탱크(1) 내의 냉각수를 빠르게 냉각시키게 되는 것이다.

히트파이프(5)에 의해 냉각된 냉각수는 탱크(1)의 일측에 형성된 배출구(1b)를 통해 배출되어 다시 엔진의 각부로 공급되어 엔진이 과열되는 것을 방지하게 된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 열전도율이 높고, 그 내부가 밀폐된 히트파이프를 이용하여 가열된 냉각수를 냉각시키므로 엔진을 냉각시키면서 고온으로 상승한 냉각수를 보다 빠르게 냉각시키고, 1개의 탱크만을 필요로하므로 라디에이터의 구조를 보다 단순화하여 제품의 생산성을 향상시킬 수 있도록 함은 물론, 전체적인 냉각수의 양을 줄일 수 있음으로 인해 겨울철 빠른 난방효과 및 엔진 예열효과를 기대할 수 있도록 한 히트파이프를 이용한 라디에이터 이다.

Claims (2)

1. 일면에 유입구(1a)가 형성되고 그 타측면에 배출구(1b)가 형성되어 있는 탱크(1)와,

   상하부가 밀폐된 외측파이프(51)와 내측파이프(52)로 구성되고, 내측파이프(52)의 상단과 하단에 각각 복수개의 통공(52a,52b)이 형성되어 있으며, 그 내부에 일정양의 순환수(W)가 충진되어 있는 복수개의 히트파이프(5)를 탱크(1)의 상측으로 결합하되 히트파이프(5)의 하단이 탱크(1)의 중하단까지 박히도록 결합하여서 된 냉각수단과,

   상기 탱크(1)의 상단에서 히트파이프(5)의 중간부분 까지 각각의 히트파이프(5)를 감싸도록 설치되는 단열재(2)와,

   상기 단열재(2)의 상측에서 히트파이프(5)의 최상단까지 각각의 히트파이프(5)와 밀착되도록 설치되는 방열핀(3)과,

   상기 히트파이프(5)의 상단을 밀폐시키는 덮개(4),

   로 구성된 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 라디에이터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 방열핀(3)은 구리로서 제작한 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 라디에이터.