KR200166840Y1 - 내부표면에마이크로핀및외부표면에높은핀또는낮은핀을갖는열사이폰 - Google Patents

Abstract

본 고안은 열을 대기 중으로 효율 좋게 방출시키고, 열을 방출시켜 응축된 응축액을 원활하게 유동시킬 수 있도록 하는 내부 표면에 마이크로 핀 및 외부 표면에 높은 핀 또는 낮은 핀을 갖는 열사이폰(THERMOSYPHON)에 관한 것으로, 이를 달성하기 위해 내부에 일정량의 작동 유체를 주입하고 나머지 공간은 진공 상태를 유지하여 내부를 밀폐시킨 상태에서, 외부의 온도 조건에 따라 발생하는 밀폐 용기 내에서의 비등과 응축 현상에 기인하여 열을 교환하는 열사이폰에 있어서, 상기 밀폐 용기 내에서 접촉 면적을 크게 하여 열을 외부로 효율 좋게 방출하면서 응축된 응축수를 원활하게 하부로 유동시키기 위해 내부 표면에 작동 유체의 유동 방향과 동일하게 열사이폰의 파이프 길이 방향으로 전조 가공하여 형성된 마이크로 핀과, 외부 대기와의 접촉 면적을 크게 하여 외부로의 열방출을 효율 좋게 하기 위해 열을 외부로 방출하는 상기 밀폐 용기의 진공 상태를 유지하는 부분의 외부 표면에 형성된 방열부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하여 구성된다.

Description

내부 표면에 마이크로 핀 및 외부 표면에 높은 핀 또는 낮은 핀을 갖는 열사이폰{THE THERMOSYPHON WITH MICROFIN ON AN INNER WALL AND HIGHFIN OR LOWFIN ON AN OUTER WALL}

본 고안은 열사이폰(THERMOSYPHON)에 관한 것으로, 구체적으로는 열을 대기 중으로 효율 좋게 방출시키고, 열을 방출시켜 응축된 응축액을 원활하게 유동시킬 수 있도록 하는 내부 표면에 마이크로 핀 및 외부 표면에 높은 핀 또는 낮은 핀을 갖는 열사이폰에 관한 것이다.

열사이폰은 비등과 응축에 의한 열전달 과정에 의해 높은 열전달율을 얻을 수 있는 밀폐 시스템으로서, 매우 작은 온도차에 의해서도 작동 유체(WORKING FLUID)의 비등과 응축에 의해 많은 양의 열유속을 전달할 수 있는 특징을 가지고 있다.

이러한 열사이폰은, 도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 일반적으로 내부에 적은 양의 물, 에탄올, CFC-134 등의 작동 유체를 주입하고 나머지는 진공을 유지하여 밀폐시킨 단순한 구조를 가지는데, 열사이폰의 하부를 가열하면 내부의 작동 유체는 증발하여 증기로 상부로 상승하게 되며, 이때, 상승한 증기는 외부의 냉각 유체나 대기에 열을 전달하고 응축이 된다. 응축된 액체는 중력에 의해 내부 표면을 따라 하부로 유동하게된다.

상기 과정을 반복하면서 열교환이 이루어지는 열사이폰은, 잠열을 이용한 대량의 열수송이 가능하며, 증기류에 의한 열확산으로 온도 분포가 균일하며, 증기 유속에 의한 열이동으로 열응답이 빠르며, 또한 간단한 구조로 되어있어, 통신 위성 및 과학 위성의 동력원으로 사용되는 핵발전로나 열전자 교환기에서 열유속의 변화로 효과적인 열방출에 이용되어 왔으며, 최근에는 고출력 전자 장비의 냉각, 전동기의 냉각, 산업용 열교환기, 급속 가열기, 냉동 및 공기조화장치, 가정용 냉난방 장치, 지상 및 우주에서의 열 제어 시스템뿐만 아니라 생명 공학 분야에까지 적용되고 있다.

그러나, 도 1에 도시하고 있는 바와 같은 종래 열사이폰(100)은, 수직으로 긴 평관의 형태로서 단순한 구조를 가져, 가열된 내부의 작동 유체(110)가 증발하여 형성된 증기로 외부의 냉각 유체나 대기에 열을 전달하는 과정에서, 평평한 내부 표면으로부터 외부 표면으로 열을 전달하는데 있어서 열전달 면적이 크지 않아 열전달 효율을 최대로 할 수 없게된다.

또한, 외부 표면에서도 외부의 냉각 유체나 대기에 접촉하는 면적이 크지 않아 외부로 열을 효율 좋게 전달하는데 문제가 있게 된다.

또한, 가열에 의해 상승한 증기는 외부의 냉각 유체나 대기에 열을 전달하고 응축되어 내부 표면을 타고 하부로 유동하는데, 열전달율이 적은 경우에는 응축액 막의 형성이 되지 않아 응축액들을 원활하게 유동시킬 수 없게된다.

이로부터, 열사이폰의 열전달 효율을 높이고, 이로부터 응축액들을 원활하게 유동시킬 필요가 있게된다.

본 고안의 목적은, 열사이폰의 내부 표면에 파이프 길이 방향으로 마이크로 핀을 설치하고 외부 표면에 높은 핀 또는 낮은 핀 형태의 방열부를 설치함으로써, 열을 대기 중으로 효율 좋게 방출시키고, 또한, 열을 방출시켜 응축된 응축액이 원활하게 유동시킬 수 있도록 하는 내부 표면에 마이크로 핀 및 외부 표면에 높은 핀 또는 낮은 핀을 갖는 열사이폰을 제공하는 것이다.

도 1은 종래 일반적인 열사이폰 구조의 단면을 도시한 것이다.

도 2a 및 2b는 본원의 한 실시례에 따른 내부 표면에 마이크로 핀 및 외부 표면에 높은 핀 또는 낮은 핀을 갖는 열사이폰의 구조를 도시한 것이다.

도 3a 및 3b는 본원의 다른 실시례에 따른 내부 표면에 마이크로 핀 및 외부 표면에 높은 핀 또는 낮은 핀을 갖는 열사이폰의 구조를 도시한 것이다.

*. 도면의 주요부에 대한 부호의 설명

100 : 종래 열사이폰

110,210,310 : 작동 유체

120,220,320 : 진공 부분

200 : 본 고안의 한 실시례에 따른 열사이폰

230 : 높은 핀 형태의 방열부

240, 340 : 마이크로 핀

300 : 본 고안의 다른 실시례에 따른 열사이폰

330 : 낮은 핀 형태의 방열부

이로부터 본 출원의 청구항 제 1 항에 기재된 고안인 내부 표면에 마이크로 핀 및 외부 표면에 높은 핀 또는 낮은 핀을 갖는 열사이폰은, 내부에 일정량의 작동 유체를 주입하고 나머지 공간은 진공 상태를 유지하여 내부를 밀폐시킨 상태에서, 외부의 온도 조건에 따라 발생하는 밀폐 용기 내에서의 비등과 응축 현상에 기인하여 열을 교환하는 열사이폰에 있어서,

상기 밀폐 용기 내에서 접촉 면적을 크게 하여 열을 외부로 효율 좋게 방출하면서 응축된 응축액를 원활하게 하부로 유동시키기 위해 내부 표면에 작동 유체의 유동 방향과 동일하게 파이프 길이 방향으로 전조 가공하여 형성된 마이크로 핀과,

외부 대기와의 접촉 면적을 크게 하여 외부로의 열방출을 효율 좋게 하기 위해 열을 외부로 방출하는 상기 밀폐 용기의 진공 상태를 유지하는 부분의 외부 표면에 형성된 방열부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하여 구성된다.

상기 본 출원의 청구항 제 1 항에 기재된 고안인 내부 표면에 마이크로 핀 및 외부 표면에 높은 핀 또는 낮은 핀을 갖는 열사이폰에 의하면, 상기 밀폐 용기의 내부와 외부 표면이 접촉하는 부분을 크게 하여 상기 밀폐 용기의 내부 열을 외부의 대기 중으로 신속하면서 최대로 방출할 수 있으며, 또한 응축된 응축액의 유동을 신속, 원활하게 하여 전체적으로 열사이폰의 열전달 성능을 우수하게 한다.

또한, 본 출원의 청구항 제 2 항에 기재된 고안인 내부 표면에 마이크로 핀 및 외부 표면에 높은 핀 또는 낮은 핀을 갖는 열사이폰은,

제 1 항에 있어서,

상기 방열부는 외부 표면에 부착시킨 높은 핀이거나 또는 외부 표면을 전조 가공하여 형성된 낮은 핀인 것을 특징으로 하여 구성된다.

상기 본 출원의 청구항 제 2 항에 기재된 고안인 내부 표면에 마이크로 핀 및 외부 표면에 높은 핀 또는 낮은 핀을 갖는 열사이폰에 의하면, 상기 방열부를 상기 밀폐 용기의 내부 열을 외부의 대기 중으로의 방출을 신속하면서 최대로 하기 위해 높은 핀 형태로 가공하여 상기 밀폐 용기의 외부 표면에 부착시키거나 또는 적용 분야에 따라 다양하면서도 적절하게 사용할 수 있도록 하기 위해 낮은 핀 형태로 상기 밀폐 용기의 외측 표면을 전조 가공하여 형성시킨다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안을 설명한다.

도 2a 및 2b는 본 고안의 한 실시례에 따른 내부 표면에 마이크로 핀 및 외부 표면에 높은 핀 또는 낮은 핀을 갖는 열사이폰(200)을 도시한 것으로서, 종래 열사이폰(100)의 외부 표면과 내부 표면에 각각 핀(230)(240)을 형성하고 있다.

먼저, 외부 표면에는 외부의 대기와의 접촉 면적을 크게 함으로써 내부로부터 전달되는 열의 방출량을 최대로 할 수 있도록 높은 핀 형태의 방열부(230)를 두고 있는데, 이러한 방열부(230)는 열을 외부로 방출하는 상기 밀폐 용기의 진공 상태를 유지하는 부분(220)의 외부 표면에 높은 핀을 나선형으로 감아 부착시킨다.

따라서, 핀의 높이가 높으므로 외부와 접촉하는 면이 상대적으로 크게되어 신속하면서도 최대로 열을 외부로 방출시킬 수 있게된다.

또한, 중력에 의해 작동하는 열사이폰의 열전달 성능은 중력 방향에 따라 크게 의존하는 것으로부터, 내부 표면에는 작동 유체(210)의 유동 방향과 동일하게 파이프 길이 방향으로 형성된 마이크로 핀(240)을 전조 가공하여 형성시킨다.

내부 표면에 형성된 마이크로 핀(240)은, 상기 밀폐 용기의 내부에서 발생한 열을 상기 외부 표면으로 전달할 수 있는 면적을 크게 할 수 있어 내부에서 발생한 열을 외부로 효율 좋게 방출할 수 있게되는 것이다.

이러한, 내부 표면에 작동 유체의 유동 방향과 동일하게 파이프 길이 방향으로 형성된 마이크로 핀(240)에 의해 열전달 성능이 향상되므로 응축액 막의 형성이 용이하게되어, 내부의 열을 외부로 방출하고 응축된 응축액를 원활하게 하부로 유동시킬 수 있게된다.

도 3은 본 고안의 다른 실시례에 따른 내부 표면에 마이크로 핀 및 외부 표면에 높은 핀 또는 낮은 핀을 갖는 열사이폰(300)을 도시한 것으로서, 방열부(330)를 외부 표면에 낮은 핀 형태로 전조 가공하여 형성시켜, 적용 분야에 따라 다양하면서도 적절하게 사용할 수도 있게된다.

상기에서는 실시례에 근거하여 본 고안을 설명하고 있지만, 이러한 실시례는 본 고안을 제한하는 것이 아니고 예시하는 것이며, 본 고안이 속하는 분야의 기술자에게는 본 고안이 의도하고 있는 기술 사상의 범위 내에서 다양하게 변형 실시할 수 있으므로, 본 고안의 보호범위는 첨부되는 청구범위에 의해서만 정해질 것이다.

이상에서 설명된 본 고안의 내부 표면에 마이크로 핀 및 외부 표면에 높은 핀 또는 낮은 핀을 갖는 열사이폰은, 밀폐 용기의 내부와 외부 표면이 접촉하는 부분을 크게 하여 상기 밀폐 용기의 내부 열을 외부의 대기 중으로의 전달을 신속하면서 최대로 할 수 있으며, 또한 내부의 열이 외부의 대기 중으로 방출되면서 응축된 응축액의 유동을 신속, 원활하게 하여 전체적으로 열사이폰의 열전달 성능을 우수하게 한다.

Claims (2)

1. 내부에 일정량의 작동 유체를 주입하고 나머지 공간은 진공 상태를 유지하여 내부를 밀폐시킨 상태에서, 외부의 온도 조건에 따라 발생하는 밀폐 용기 내에서의 비등과 응축 현상에 기인하여 열을 교환하는 열사이폰에 있어서,

   상기 밀폐 용기 내에서 접촉 면적을 크게 하여 열을 외부로 효율 좋게 방출하면서 응축된 응축액를 원활하게 하부로 유동시키기 위해 내부 표면에 작동 유체의 유동 방향과 동일하게 파이프 길이 방향으로 전조 가공하여 형성된 마이크로 핀과,

   외부 대기와의 접촉 면적을 크게 하여 외부로의 열방출을 효율 좋게 하기 위해 열을 외부로 방출하는 상기 밀폐 용기의 진공 상태를 유지하는 부분의 외부 표면에 형성된 방열부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 내부 표면에 마이크로 핀 및 외부 표면에 높은 핀 또는 낮은 핀을 갖는 열사이폰.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 방열부는 외부 표면에 부착시킨 높은 핀이거나 또는 외부 표면을 전조 가공하여 형성된 낮은 핀인 것을 특징으로 하는 내부 표면에 마이크로 핀 및 외부 표면에 높은 핀 또는 낮은 핀을 갖는 열사이폰.