KR20040087308A - 세관형 히트파이프가 부착된 전열관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세관형 히트파이프가 부착된 전열관에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파이프형상으로 된 전열관부의 외측에 나선형 또는 지그재그형으로 굴곡형성된 내경 1mm ~ 5mm의 세관내부에 냉매가 봉입된 세관형 히트파이프를 용접 고정하여 일체로 형성하므로써, 이를 이용한 열교환시 전열관부의 관벽 및 세관형 히트파이프자체를 통한 열의 전도와 세관형 히트파이프내에 봉입된 냉매의 잠열에 의한 열의 수송이 동시에 이루어지게 하여 전열 효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 하는 세관형 히트파이프가 부착된 전열관에 관한 것이다.

이에 본 발명은 통상의 파이프형상으로 된 전열관부(2)의 외측에 나선형 또는 지그재그형으로 굴곡형성된 내경 1mm ~ 5mm의 세관(3a)내부에 냉매(3b)가 봉입된 세관형 히트파이프(3)가 용접고정되어 일체로 형성된 것을 특징으로 하며, 또한 본 발명의 다른 실시예로서는 상기 세관형 히트파이프(3)가 용접고정되는 전열관부(2)의 외측면에 세관형 히트파이프(3)가 안착되는 삽입홈(2a)이 오목하게 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

세관형 히트파이프가 부착된 전열관{A tube for heat exchange with a capillary-type heat pipe}

본 발명은 세관형 히트파이프가 부착된 전열관에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파이프형상으로 된 전열관부의 외측에 나선형 또는 지그재그형으로 굴곡형성된 내경 1mm ~ 5mm의 세관내부에 냉매가 봉입된 세관형 히트파이프를 용접 고정하여 일체로 형성하므로써, 이를 이용한 열교환시 전열관부의 관벽 및 세관형 히트파이프자체를 통한 열의 전도와 세관형 히트파이프내에 봉입된 냉매의 잠열에 의한 열의 수송이 동시에 이루어지게 하여 전열 효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 하는 세관형 히트파이프가 부착된 전열관에 관한 것이다.

일반적으로 전열관(傳熱管)은 열교환기나 에어콘, 냉장고 등의 응축기ㆍ증발기 또는 오일쿨러에서의 열교환에 사용되는 것으로서, 이 전열관의 내외측을 각각 통과하게 되는 고온유체와 저온유체간에 관벽을 매개로 하여 실질적인 열교환이 이루어지게 된다.

이러한 전열관의 전열효율을 향상시키기 위하여 종래에는 전열관의 관벽에 표면코팅(surface coating)이나 일체형 거칠기 가공을 실시하거나 전열관의 내부에 코일선 및 꼬인 테이프 등을 삽입하여 전열관의 내부흐름을 난류로 촉진시키는 방식을 사용하였으나, 가공비용의 증대 및 오염물질의 처리문제 등으로 인하여 산업설비에서 많은 소비를 촉진시키지 못하고 있는 실정이었다.

또한, 종래에는 열전도율이 낮은 유체측의 표면적을 증가시키기 위하여 전열관의 외측에 물결모양으로 형성되거나 군데군데 구멍이 뚫려있는 고성능 알루미늄 전열핀(fin)이 설치된 전열관이 사용되고 있으나, 전열관과 전열핀간의 열접촉 저항 및 장기간 사용시 미세먼지로 인한 핀막힘 현상 등으로 인하여 전열성능이 현저히 저감되는 등의 문제점이 있었다.

또한, 종래에는 전열관자체의 형상이 나선형으로 형성된 나관타입이나 주름관타입으로 된 전열관을 사용하여 전열효율의 극대화를 꾀하고 있으나 제조원가의상승에 비해 우수한 전열성능을 나타내지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 파이프형상으로 된 전열관부의 외측에 나선형 또는 지그재그형으로 굴곡 형성된 내경 1mm ~ 5mm의 세관내부에 냉매가 봉입된 세관형 히트파이프를 용접고정하여 일체로 형성하므로써 이를 이용한 열교환시 전열관부의 관벽 및 세관형 히트파이프자체를 통한 열의 전도와 세관형 히트파이프내에 봉입된 냉매의 잠열에 의한 열의 수송이 동시에 이루어지게 하여 전열 효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 통상의 파이프형상으로 된 전열관부의 외측에 나선형 또는 지그재그형으로 굴곡형성된 내경 1mm ~ 5mm의 세관내부에 냉매가 봉입된 세관형 히트파이프가 용접 고정되어 일체로 형성된 것을 특징으로 하며, 또한 본 발명의 다른 실시예로서는 상기 세관형 히트파이프가 용접 고정되는 전열관부의 외측면에 세관형 히트파이프가 안착되는 삽입홈이 오목하게 형성된 것을 특징으로 한다.

도 1a 내지 1d는 본 발명에 의한 세관형 히트파이프가 부착된 전열관을 나타내는 사시도.

도 2a 내지 2d는 본 발명에 의한 세관형 히트파이프가 부착된 전열관의 다른 실시예를 나타내는 부분 측단면도.

도 3a 내지 3c는 본 발명의 사용상태를 나타내는 설명도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 전열관 2 : 전열관부

2a : 삽입홈 3 : 세관형 히트파이프

3a : 세관 3b : 냉매

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성을 도 1a 내지 도 3c를 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1a 내지 1d는 본 발명에 의한 세관형 히트파이프가 부착된 전열관을 나타내는 사시도이며, 도 2a 내지 2d는 본 발명에 의한 세관형 히트파이프가 부착된 전열관의 다른 실시예를 나타내는 부분 측단면도이고, 도 3a 내지 3c는 본 발명의 사용상태를 나타내는 설명도이다.

본 발명에 의한 세관형 히트파이프가 부착된 전열관은 도 1a 내지 1d에 도시되어 있는 바와 같이, 파이프형상으로 된 전열관부(2)의 외측에 굴곡성형이 가능한 세관(3a)내부에 냉매(3b)가 봉입된 세관형 히트파이프(3)가 용접고정되어 일체로 형성되도록 구성된다.

그리고, 본 발명에 의한 전열관(1)의 구성에 있어서 상기 전열관부(2)는 종래의 공랭식 또는 수냉식 열교환기 등이나 히트파이프식 라디에이터 등에서 통상적으로 사용되고 있는 동관 또는 강관으로 된 전열튜브와 동일하게 이루어진 구성이며, 상기 전열관부(2)의 외측에 용접하여 고정되는 세관형 히트파이프(3)는 다양한 형상으로 굴곡성형이 가능한 동관 또는 강관으로 된 세관(3a)내부에 일정량의 냉매(3b)가 봉입되도록 구성된 것이다.

그리고, 상기 세관형 히트파이프(3)는 히프파이프로서의 원활한 작동 및 브레이징 가공의 용이성을 위하여 내경이 1mm ~ 5mm인 세관(3a)으로 제작하는 것이 바람직하며, 이와 같이 세관형 히트파이프(3)의 내경을 1mm ~ 5mm로 한정하는 이유는 세관(3a)의 내경이 1mm미만일 경우 세관(3a)을 나선형 또는 지그재그형으로 굴곡성형시킬 때 굴곡부위의 내경이 극도로 좁아져 막히게 되거나 브레이징 가공시 그 열에 의해 쉽게 용융되어 구멍이 뚫리게 되는 등의 문제점이 발생하게 되며, 세관(3a)의 내경이 5mm를 초과할 경우에는 모세관력에 의한 히트파이프의 작동이 원활하지 못하게 되는 문제점이 발생하게 되기 때문이다.

그리고, 상기 전열관부(2)에 외측에 용접고정되는 세관형 히트파이프(3)는 도 1a 및 1b에 도시되어 있는 바와 같이 전열관부(2)의 외경보다 큰 원 또는 타원을 이루며 전열관부(2)의 외주연을 감싸게 되는 나선형상이나, 도 1c에 도시되어 있는 바와 같이 전열관부(2)의 길이방향으로 진행하게 되는 지그재그형상이나, 도 1d에 도시되어 있는 바와 같이 도 1c에 도시된 바와 같이 지그재그형상으로 형성된 세관형 히트파이프(3)의 양측을 전열관부(2)의 양측방을 감싸도록 절곡시킨 형상 등으로 형성된다.

상기와 같은 세관형 히트파이프(3)의 형상은 세관형 히트파이프가 부착된 전열관(1)이 장착될 열교환기 등의 종류(수냉식 또는 공랭식)와 전열관부(2)의 전열모드, 즉 전열관부(2)가 전열관부(2)의 외부로 흐르게 되는 유체에 대하여 가열작용 또는 냉각작용을 하는지 등에 따라서 택일적으로 선택가능하다.

예를 들면, 도 3a에 도시되어 있는 바와 같은 공랭식 열교환기(10)에는 전열관부(2)의 외측에 부착된 세관형 히트파이프(3)가 최대한 넓은 표면적으로써 공기와 접촉될 수 있도록 전열관부(2)의 외측에 도 1b에 도시되어 있는 바와 같은 나선형상이나 도 1c에 도시되어 있는 바와 같은 지그재그형상으로 형성된 세관형 히트파이프(3)가 부착된 전열관을 적용하는 것이 바람직하며, 도 3b에 도시되어 있는 바와 같은 셀 앤드 튜브(Shell & Tube)형 수냉식 열교환기(11)에는 전열관부(2)의 외측에 부착된 세관형 히트파이프(3)의 부피를 최소화시켜 셀(12)내부의 제한된 공간에 가능한 한 많은 전열관이 장착될 수 있도록 하기 위하여 전열관부(2)의 외측에 도 1a에 도시되어 있는 바와 같은 나선형상이나 도 1d에 도시되어 있는 바와 같이 지그재그형상으로 형성된 세관형 히트파이프(3)의 양측을 전열관부(2)의 양측방을 감싸도록 절곡시킨 형상으로 된 세관형 히트파이프(3)가 부착된 전열관을 적용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 다른 실시예로서는 도 1a 내지 도 1d에 도시된 본 발명에 의한 전열관의 부분 측단면도를 각각 나타내고 있는 도 2a 내지 2d에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 세관형 히트파이프(3)가 용접 고정되는 전열관부(2)의 외측면에 세관형 히트파이프(3)가 안착되는 삽입홈(2a)이 오목하게 형성되도록 구성하여, 세관형 히트파이프(3)를 오목하게 형성되어 있는 삽입홈(2a)에 안착시켜 용접 고정하므로써, 전열관부(2)와 세관형 히트파이프(3)의 접촉면적을 보다 확대시켜 열전도율을 증대시키는 동시에 전열관부(2)와 세관형 히트파이프(3)가 더욱 더 안정된 결합상태를 유지할 수 있게 한다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명에 의한 세관형 히트파이프가 부착된 전열관의 사용 및 작용관계에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 세관형 히트파이프가 부착된 전열관은 산업설비에 부착된 열교환기나 에어콘, 냉장고 등에 장착되는 응축기 및 증발기 또는 오일쿨러 등에 종래의 전열관을 대체하여 용이하게 장착되어 사용될 수 있다.

그 예로서, 본 발명에 의한 전열관은 도 3a에 도시되어 있는 바와 같은 공랭식 열교환기(10)이나 도 3b에 도시되어 있는 바와 같은 셀 앤드 튜브(Shell & Tube)형 수냉식 열교환기(11), 그리고 도 3c에 도시되어 있는 바와 같이 온수관 또는 전기히터(15)가 내장된 본체(14)내부에 봉입된 냉매(16)의 잠열을 이용하여 방열작용을 하게 되는 히트파이프식 라디에이터(13)에 용이하게 적용될 수 있다.

이와 같이 각종 열교환기기 등에 장착되어 사용될 수 있는 본 발명에 의한 세관형 히트파이프가 부착된 전열관은 열교환시 전열관부(2)의 표면과 전열관부(2)의 표면에 설치된 세관형 히트파이프(3)에서 동시에 열교환이 이루어지게 된다.

즉, 본 발명의 세관형 히트파이프가 부착된 전열관에 의한 열교환 중에서 전열관부(2)에 의한 열교환은 종래의 전열관과 마찬가지로 전열관부(2)의 내부를 통과하게 되는 유체와 전열관부(2)의 외부를 통과하게 되는 유체(공기 또는 물)사이에 전열관부(2)의 관벽을 매개로 하여 일어나는 열전도작용에 의해 이루어지게 되는 것이며, 전열관부(2)의 외측에 설치된 세관형 히트파이프(3)에 의한 열교환은 세관형 히트파이프(3)의 세관(3a)내부에 봉입된 냉매(3b)의 잠열에 의한 열수송작용에 의해 이루어지게 되는 것이다.

여기서, 상기 세관형 히트파이프(3)의 세관(3a)내부에 봉입된 냉매(3b)의 잠열에 의한 열수송작용은 전열관부(2)의 내부를 통과하는 고온유체로부터 전도된 열이 전열관부(2)의 외측에 용접고정된 세관형 히트파이프(3)와의 접점을 통해 세관형 히트파이프(3)로 전달되고, 세관형 히트파이프(3)로 전달된 열은 세관형 히트파이프(3)의 세관(3a)내에 봉입된 냉매(3b) 중에서 접점부위에 머물러 있던 일부 냉매(3b)를 기화시키게 되고, 기화된 냉매(3b)는 나선형 또는 지그재그형으로 굴곡성형된 세관(3a)을 통해 접점부위로부터 세관형 히트파이프(3)의 양측으로 이동하게 되고, 세관형 히트파이프(3)의 양측으로 이동한 기화된 냉매(3b)는 세관형 히트파이프(3)의 외부로 흐르는 유체(공기 또는 물)에 열을 전달함과 동시에 응축되어 액화되고, 이렇게 액화된 냉매(3b)는 나선형 또는 지그재그형으로 굴곡형성된 세관형 히트파이프(3)의 형상에 의한 경사 또는 모세관현상을 일으키는 모세관력과 세관형 히트파이프(3)내의 접점부위에서 계속 기화가 진행되고 있는 냉매(3b)에 의해 형성된 압력에 의해 세관형 히트파이프(3)와 전열관부(2)의 접점부위으로 복귀하게 되는 과정을 거쳐 이루어지게 된다.

그리고, 이러한 과정을 거쳐 이루어지게 되는 상기 세관형 히트파이프(3)의 세관(3a)내부에 봉입된 냉매(3b)의 잠열에 의한 열수송작용은 세관형 히트파이프(3)의 세관(3a)내부에 봉입된 냉매(3b)가 나선형 또는 지그재그형으로 굴곡형성된 세관형 히트파이프(3)의 형상에 의해 세관(3a)내부에서 나선형 또는 지그재그형으로 순환하면서 기화 및 응축을 계속 반복하게 되므로써 세관형 히트파이프(3)의 전체에 걸쳐 지속적으로 균일하게 이루어질 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에 의한 세관형 히트파이프가 부착된 전열관은 전열관부(2)의 내부를 통과하게 되는 고온 또는 저온유체와 전열관부(2)의 외부를 통과하게 되는 유체(공기 또는 물)와의 열교환시, 전열관부(2)의 관벽을 통한 열전도작용과 함께 전열관부(2)의 외측에 설치되어 있는 나선형 또는 지그재그형상으로 굴곡형성된 세관형 히트파이프(3)내에 봉입된 냉매(3b)의 잠열에 의한 열수송작용이 동시에 이루어지게 되므로써 전열효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

아울러, 본 발명에 의한 세관형 히트파이프가 부착된 전열관은 전열관부(2)의 외측에 설치되어 있는 나선형 또는 지그재그형상으로 굴곡형성된 세관형 히트파이프(3)자체가 전열관부(2)의 관벽으로 전달된 열을 직접 전도시키는 전열핀으로서의 역할도 하게 되므로써 전열관의 전열효율을 더욱 더 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 본 발명에 의한 세관형 히트파이프가 부착된 전열관은 파이프형상으로 된 전열관부의 외측에 나선형 또는 지그재그형으로 굴곡형성된 내경 1mm ~ 5mm의 세관내부에 냉매가 봉입된 세관형 히트파이프를 용접 고정하여 일체로 구성하므로써, 이를 이용한 열교환시 전열관부의 관벽을 통한 열의 전도와 세관형 히트파이프내에 봉입된 냉매의 잠열에 의한 열의 수송이 동시에 이루어지게 되어 전열효율을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전열관부의 외측에 설치되어 있는 나선형 또는 지그재그형상으로 굴곡형성된 세관형 히트파이프자체가 전열관부의 관벽으로 전달된 열을 직접 전도시키는 전열핀으로서의 역할도 하게 되므로써 전열효율을 더욱 더 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 통상의 파이프형상으로 된 전열관부(2)의 외측에 나선형 또는 지그재그형으로 굴곡형성된 내경 1mm ~ 5mm의 세관(3a)내부에 냉매(3b)가 봉입된 세관형 히트파이프(3)가 용접고정되어 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 세관형 히트파이프가 부착된 전열관.
2. 제 1항에 있어서, 상기 세관형 히트파이프(3)가 용접 고정되는 전열관부(2)의 외측면에 세관형 히트파이프(3)가 안착되는 삽입홈(2a)이 오목하게 형성된 것을 특징으로 하는 세관형 히트파이프가 부착된 전열관.