KR20060061365A - 루프형 서모 사이폰, 스터링 냉각고 및 냉각 장치 - Google Patents

루프형 서모 사이폰, 스터링 냉각고 및 냉각 장치 Download PDF

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Abstract

루프형 서모 사이폰(100A)은 증발기(110)와, 응축기(130A)와, 이송관(120)과, 복귀관(140)에 의해 구성된 폐쇄 회로를 구비하고 있고, 증발기(130A)는 이송관측 모관(131)과, 복귀관측 모관(132)과, 복수의 병행관을 포함하는 조립체로 이루어진다. 복수의 병행관의 각각은 증발한 작동 유체를 응축시키는 부위이고, 복수단에 걸쳐서 상하 방향으로 평행하게 적층된 직진부와, 이들 직진부를 접속하는 만곡부를 포함하는 사행관으로 이루어진다. 사행관의 직진부 중 최하단에 위치하는 직진부가 복귀관측 모관(131)측을 향함에 따라서 이 루프형 서모 사이폰(100A)이 탑재되는 하우징(300)의 바닥면(301)과의 거리가 줄어드는 방향으로 경사져 배치되도록 조립체로 이루어지는 응축기(130A)의 전체가 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 경사져 배치되어 있다. 이에 의해, 설치 상태에 기인하는 루프형 서모 사이폰의 동작 불량이 저감된다.
루프형 서모 사이폰, 증발기, 응축기, 이송관, 복귀관

Description

루프형 서모 사이폰, 스터링 냉각고 및 냉각 장치{LOOP TYPE THERMO SIPHON, STIRLING COOLING CHAMBER, AND COOLING APPARTUS}
본 발명은 루프형 서모 사이폰 및 그 루프형 서모 사이폰을 탑재한 스터링 냉각고 및 스터링 냉동기를 구비한 냉각 장치에 관한 것이다.
열원에서 발생하는 열을 방열하는 방열 시스템으로서, 히트 싱크나 히트 파이프, 서모 사이폰 등을 이용한 방열 시스템이 알려져 있다. 히트 싱크를 이용한 방열 시스템에 있어서는 열원에 부착한 히트 싱크에 현저한 온도 분포가 생기기 때문에, 열원으로부터 이격되면 이격될 수록 방열에 기여하지 않게 되어 방열 성능의 향상에는 자연히 한계가 있다. 이에 대해 히트 파이프나 서모 사이폰을 이용한 방열 시스템에서는 열원에서 생긴 열을 작동 유체를 이용하여 전달하므로, 열반송 능력이 히트 싱크에 비해 매우 높고, 방열 성능을 높게 유지하는 것이 가능해지진다.
히트 파이프는 폐쇄 회로 내에 배치된 위크 모세관력을 이용하여 작동 유체를 순환시키는 모세관력 구동형 열수송 디바이스이다. 이에 대해 서모 사이폰은 작동 유체가 증발 및 응축함으로써 생기는 작동 유체의 밀도차를 이용한 중력 구동형 열수송 디바이스이다. 또한, 루프형 서모 사이폰이라 함은, 루프형으로 구성된 폐쇄 회로 내를 작동 유체가 순환하도록 구성된 서모 사이폰이다.
우선, 제1 종래예로서, 일반적인 루프형 서모 사이폰에 대해 설명한다. 도17a 및 도17b는 제1 종래예에 있어서의 루프형 서모 사이폰의 구조를 도시하는 개략도이고, 이 중, 도17a는 루프형 서모 사이폰을 정면에서 본 도면이고, 도17b는 측방에서 본 도면이다.
도17a 및 도17b에 도시한 바와 같이, 루프형 서모 사이폰(100I)은 열원으로부터 열을 빼앗는 증발기(110)와, 열을 외부로 방출하는 응축기(130I)를 구비하고 있다. 증발기(110)와 응축기(130I)는 이송관(120) 및 복귀관(140)에 의해 접속되어 있고, 이들 증발기(110), 이송관(120), 응축기(130I) 및 복귀관(140)에 의해 폐쇄 회로가 구성되어 있다. 또한, 응축기(130I)는 증발기(110)보다도 높은 위치에 설치되어 있다.
증발기(110) 내에 있어서 열원으로부터 열을 빼앗아 증발한 작동 유체는 증발기(110)와 응축기(130I)의 증기 압력차에 의해 중력에 저항하여 상승하고, 이송관(120)을 통해 응축기(130I)로 도입된다. 응축기(130I) 내에서 냉각되어 응축한 작동 유체는 중력에 의해 낙하하여 복귀관(140)을 통해 증발기(110)로 도입된다. 이상과 같은 상변화를 수반하는 작동 유체의 대류 작용에 의해 열원에서 생긴 열을 외부로 방열하는 것이 가능해진다.
이와 같은 구성의 루프형 서모 사이폰을 구비한 스터링 냉각고를 개시한 문헌으로서, 예를 들어 일본 특허 공개 2003-50073호 공보(특허문헌 1)나 일본 특허 공개 2001-33139호 공보(특허문헌 2), 일본 특허 공개 2003-302117호 공보(특허문헌 3) 등이 있다.
다음에, 제2 종래예로서, 상기 특허문헌 3에 기재된 종래의 스터링 냉동기를 구비한 냉각 장치에 대해 보다 상세하게 설명한다. 도20은 제2 종래예에 있어서의 냉각 장치의 개략 구성을 도시하는 측면도이다. 이 냉각 장치(50)는 스터링 냉동기(1)에서 발생하는 냉열을 취출하는 저온측 냉열 반송 사이클(5) 및 온열을 외부로 방출하는 고온측 열반송 사이클(4)을 구비한 것이다. 스터링 냉동기(1)는 내부에 봉입된 작동 매체(예를 들어 헬륨)의 팽창 과정에서 흡열하여 냉열을 발생하는 저온부(3)와, 작동 매체의 팽창 과정에서 온열을 발생하는 고온부(2)를 갖는다.
저온측 냉열 반송 사이클(5)은, 개략적으로는 저온부(3)의 주위에 접촉하여 부착된 저온측 응축기(12)와, 응축액측 냉매 배관(13) 및 증기측 냉매 배관(14)에 의해 저온측 응축기(12)와 연결된 저온측 증발기(15)로 구성된 순환 회로이다. 이 회로 내에는 이산화탄소나 탄화수소 등이 냉매로서 봉입되어 순환 회로 내에서 서모 사이폰을 형성한다. 저온측 증발기(15)에는 열교환 면적을 확대하기 위한 복수의 평판 핀(16)이 부착되어 있다. 또한, 냉매의 증발과 응축에 의한 자연 순환을 이용할 수 있도록 저온측 증발기(15)를 저온측 응축기(12)보다 낮은 위치에 설치하고 있다. 그리고, 저온측 증발기(15)의 하방에는 드레인 접시(17)가 설치되어 있고, 저온측 증발기(15)의 표면에서 결로하여 낙하하는 드레인수를 받아 저류하도록 하고 있다.
한편, 고온측 열반송 사이클(4)은 물이나 탄화수소 등의 자연 냉매를 이용한 서모 사이폰으로 이루어지고, 개략적으로는 스터링 냉동기(1)의 고온부(2)에 부착된 고온측 증발기(6)와, 고온측 증발기(6)보다 높은 위치에 배치되어 자연 냉매를 응축하는 고온측 응축기(8)와, 고온측 증발기(6)와 고온측 응축기(8)를 연결하여 냉매를 순환시키는 증기측 냉매 배관(7)과 응축액측 냉매 배관(11)으로 구성된 순환 회로이다. 이 회로 내에는 물(수용액을 포함함)이나 탄화수소 등의 자연 냉매가 냉매로서 봉입되어 있다. 이와 같이, 물(수용액을 포함함)이나 탄화수소를 냉매로서 사용함으로써 환경이나 인체로의 악영향을 없앨 수 있다. 또한, 냉매의 증발과 응축에 의한 자연 순환을 원활하게 하기 위해, 응축액측 냉매 배관(11)을 고온측 증발기(6)의 최상단부에 연결하고 있다. 고온측 응축기(8)에는 열교환 면적을 확대하기 위해 복수의 평판 핀(18)이 부착되어 있다. 그리고, 고온측 응축기(8)의 후방에는 한 쌍의 방열 팬(19)이 설치되어 있고, 방열 팬(19)에 의해 열을 외부로 배출하고 있다.
도21은 제2 종래예에 있어서의 냉각 장치에 있어서의 고온측 열반송 사이클의 구체적인 구조를 도시하는 사시도이다. 이 도면을 참조하여 고온측 열반송 사이클(4)의 구성을 더 상세하게 설명한다. 고온측 증발기(6)는 전체적으로 환형체를 이루지만, 스터링 냉동기(1)의 고온부(2)로의 부착의 편리성을 고려하여 2개의 반환형체(6A, 6B)를 직경 방향으로 합체하는 구조가 채용되어 있다. 각 반환형체(6A, 6B)의 원호의 양단부에 상당하는 면은 폐색되어 있다. 반환형체(6A, 6B)는 고온부(2)의 주위에 대해 수직 방향의 상하에서 합체되어 양쪽의 하단부에서 U자형의 연통관(6C)에 의해 연통 접속된다. 반환형체(6A, 6B) 내부의 냉매 응축액은 연통관(6C)을 거쳐서 서로 오고 가며 혼합된다.
증기측 냉매 배관(7)은 고온측 증발기(6)의 각 반환형체(6A, 6B)에 접속되는 2개의 종관(7A, 7B)과, 양쪽의 종관(7A, 7B)에 접속되는 횡관(7C)(「헤더관」이라고도 함)으로 구성되어 있다. 종관(7A, 7B)은 각 반환형체(6A, 6B)의 외주면 상단부와, 횡관(7C)의 최하부를 수직 방향으로 연결하고 있다. 횡관(7C)은 길이 방향의 양단부면이 폐색되어 스터링 냉동기(1)의 축에 직교하는 방향, 또한 수평 방향에 배치된다.
응축액측 냉매 배관(11)도 증기측 냉매 배관(7)과 같은 구성이지만, 서모 사이폰을 구성하기 위해 증기측 냉매 배관(7)의 횡관(7C)은 응축액측 냉매 배관(11)의 횡관(7C)보다도 높은 위치에 배치되고, 또한 그 서모 사이폰을 효율적으로 작용시키기 위해, 종관, 횡관 모두 응축액측 냉매 배관(11)보다도 증기측 냉매 배관(7)측이 상대적으로 대구경의 관이 사용되고 있다.
고온측 응축기(8)는 횡관(7C, 11C)의 길이 방향, 즉 수평 방향에 평행 배치된 6개의 사행관(corrugated tube)(8A 내지 8F)으로 구성되어 있다. 각 사행관(8A 내지 8F)의 일단부는 횡관(7C)에 접속되는 동시에, 타단부는 횡관(11C)에 접속되어 있고, 사행관 전체적으로 양쪽의 횡관(7C, 11C) 사이를 그 길이 방향으로 균등하게 연결하고 있다. 또한, 복수의 평판 핀(18)은 사행관(8A 내지 8F)의 직선 부분에 평행하게 배치되어 있고, 그 직선 부분과 열적으로 결합되어 있다.
다음에 고온측 열반송 사이클(4)의 동작에 대해 설명한다. 고온부(2)에 발생한 열은 고온부(2)의 주위로부터 고온측 증발기(6)로 전달되어, 그 반환형체(6A, 6B) 내에 고여 있는 냉매를 증발시킨다. 증발한 냉매 증기는 각각 증기측 냉매 배관(7)의 종관(7A, 7B) 내를 상승하여 횡관(7C) 내에서 합류한 후, 6개의 사행관(8A 내지 8F)으로 분기되어 흐른다. 이에 의해, 냉매 증기는 고온측 증발기(6)보다 높은 위치에 설치된 고온측 응축기(8) 내를 유통하고, 평판 핀(18)을 거쳐서 환경 분위기와 열교환하여 응축되어 냉매 응축액이 된다.
그 냉매 응축액(또는, 기체를 혼합한 냉매 응축액)은 응축액측 냉매 배관(11)의 횡관(11C) 내에서 합류하고, 또한 종관(11A, 11B)으로 분기되어 아래로 흐르고, 고온측 증발기(6)로 복귀되어 다시 고온부(2)의 열에 의해 증발된다. 이와 같이, 냉매의 증발 및 응축에 있어서의 잠열을 이용함으로써, 현열에 의한 열교환보다 훨씬 큰 열전달량을 얻을 수 있으므로, 열교환 효율이 대폭으로 높아진다. 또한, 상기와 같이, 본 발명에서는 고온측 응축기(8)와 고온측 증발기(6)의 상하 배치에 의한 고도차와, 기체와 액체의 비중차에 의한 압력차에 의해 냉매를 순환시키는 구동력을 얻을 수 있다. 따라서, 펌프 등의 외부 동력없이 냉매를 순환시킬 수 있으므로, 에너지 절약이 가능해진다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2003-50073호 공보
특허문헌 2 : 일본 특허 공개 2001-33139호 공보
특허문헌 3 : 일본 특허 공개 2003-302117호 공보
상술한 제1 종래예에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100I)에 있어서는, 응축기(130I)는 각종 배관과 방열 핀을 조합한 조립체로서 유닛화되어 제작되는 경우가 많다. 구체적으로는 이송관(120)에 의해 도입된 작동 유체를 분류하는 이송관측 모관(main tube)(이송관측 헤더 파이프)(131)과, 분류된 작동 유체를 다시 합류시키는 복귀관측 모관(복귀관측 헤더 파이프)(132)과, 이들 이송관측 모관(131)과 복귀관측 모관(132)을 접속하여 서로 병행하도록 배치된 복수의 병행관(133)(도18 참조)과, 이들 복수의 병행관(133)에 접촉하도록 조립 부착된 방열 핀(도시하지 않음)으로 이루어지는 조립체로서 제작된다.
통상, 도18에 도시한 바와 같이, 복수의 병행관(133)의 각각은 일방향을 향해 직선형으로 연장되는 직진부(134a 내지 134d)를 상하 방향에 복수단(도18에 도시하는 병행관에 있어서는 4단)에 걸쳐서 평행하게 적층하고, 적층된 이들 직진부(134a 내지 134d)끼리를 만곡부(135a 내지 135c)에 의해 접속한 형상으로서 제작된다. 즉, 복수의 병행관(133)의 각각은 도18에 도시한 바와 같은 사행관으로서 구성된다. 이와 같이, 복수의 직진부(134a 내지 134d)가 서로 평행하게 적층되는 이유는, 주로 조립 작업의 용이성의 관점으로부터이고, 또한 공간 절약으로 최대한의 전열 면적을 확보할 수도 있게 된다.
이상의 구성의 조립체로 이루어지는 응축기(130I)는, 도17에 도시한 바와 같이 루프형 서모 사이폰(100I)을 탑재한 기기(예를 들어 스터링 냉각고)의 하우징(300)의 바닥면(301) 상에 설치된다. 이때, 조립체로 이루어지는 응축기(130I)는 하우징(300)의 바닥면(301)과 평행해지도록 설치된다.
도18에 도시한 바와 같이, 루프형 서모 사이폰(100I)을 탑재한 기기의 하우징(300)의 바닥면(301)이 설치면인 바닥면(401)에 대해 평행하게 설치된 경우에는 응축기(130I)의 병행관(133)의 직진부(134a 내지 134d)도 설치면인 바닥면(401)에 대해 평행하게 배치되게 된다. 이 경우에는, 응축기(130I)의 병행관(133) 내에서 응축하여 액화된 작동 유체는 병행관(133) 내를 원활하게 유동하여 복귀관측 모관(132) 및 복귀관(140)을 거쳐서 증발기(110)로 송출된다. 또한, 도18에 있어서는 작동 유체의 유동 방향을 화살표(500)로 나타내고 있다.
이와 같이, 바닥면에 대해 하우징의 바닥면이 평행해지도록 기기가 설치되어 있는 경우에는 특별히 문제는 생기지 않는다. 그런데, 수평인 바닥면에 대해 하우징의 바닥면이 경사져 설치된 경우나, 바닥면 자체가 경사져 있고, 이 경사진 바닥면과 평행하게 하우징이 설치된 경우 등에 있어서는 루프형 서모 사이폰도 수평면에 대해 경사져 설치되게 되어 작동 유체의 유동에 큰 영향을 미치는 경우가 있다.
예를 들어, 도19에 도시한 바와 같이 수평인 바닥면(401)에 대해 기기의 하우징(300)이 각도(α0)만큼 경사져 설치된 경우를 고려한다. 이 경우, 응축기(130I)의 병행관(133)의 직진부(134a 내지 134d)도 기기의 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 평행하게 배치되어 있으므로, 수평면으로부터 각도(α0)만큼 경사져 배치되게 된다. 또한, 도시하는 상태는 최하단에 있어서의 직진부(134d)의 만곡부(135c) 근방의 단부가 복귀관측 모관(132) 근방의 단부보다도 낮은 위치가 되도록 기기의 하우징(300)이 경사져 설치된 경우를 나타내고 있다.
이와 같은 상태에서 응축기(130I)가 설치된 경우에는 응축기(130I)의 최하단의 직진부(134d) 내에서 응축하여 액화된 작동 유체가 중력에 의해 역류하고, 최하단에 위치하는 직진부(134d)의 만곡부(135c)측에 체류하게 된다. 이 응축한 작동 유체(502)는 복귀관측 모관(132)으로 유입되지 않으므로, 기기의 동작에 수반하여 서서히 증가하여 결국은 병행관(133)을 폐색하는 상태까지 응축된 작동 유체(502)의 액면(503)이 상승하게 된다.
이와 같은 상태에 도달한 경우에는 병행관(133)의 이송 관측 모관(131)측의 압력이 상당 정도 상승하지 않는 한 작동 유체의 유동이 저해되게 된다. 이로 인해, 작동 유체의 순환 동작이 예기하지 않은 것이 되어 열원에서 생긴 열을 충분히 방열할 수 없게 된다. 이 결과, 루프형 서모 사이폰의 동작 불량을 일으켜 최악의 경우에는 루프형 서모 사이폰을 탑재한 기기 본체의 고장으로 이어질 우려도 있다.
이와 같이, 제1 종래예에 있어서의 루프형 서모 사이폰에 있어서는 설치 상태에 따라서 동작 불량을 일으키는 경우가 있고, 이 점이 중대한 문제로 되어 있었다.
또한, 상술한 제2 종래예에 있어서의 스터링 냉동기(1)를 포함하는 냉각 장치(50)는 그 자체 독립하여 조립된 후, 도시하지 않은 냉장고에 탑재되어 제품으로서 출시된다. 이때, 냉장고를 수평인 장소에 설치하였을 때, 횡관(7C, 11C)이 수평이 되도록 냉각 장치(50)는 조립된다.
그러나, 상술한 제2 종래예에 있어서의 냉각 장치에 있어서는 이와 같이 조립되었다고 해도 사용자 하에서는 냉장고의 설치 장소의 수평성은 확보하기 어렵고, 실제로 경사진 장소에 냉장고가 놓여지는 일이 있을 수 있는 것이다. 이 경우, 도22에 도시한 바와 같이, 시스템 전체가 수평면보다 경사진 상태가 되고, 응축액측 냉매 배관(11)의 횡관(11C) 내부에는 중력 방향에 있어서 낮아지는 쪽의 종관(도22에서는 11B)의 상단부보다 하방에 있는 부분에 냉매 응축액(20)이 고이고, 냉매 순환량이 감소되어 방열 효율이 저하된다.
그래서, 본 발명은 설치 상태의 여하에 상관없이 동작 불량을 방지하는 것이 가능한 루프형 서모 사이폰 및 이 루프형 서모 사이폰을 구비한 스터링 냉각고를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 냉각 장치가 경사져도 스터링 냉동기의 고온측 열반송 사이클 내에서 냉매를 안정적으로 순환시킬 수 있는 냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 국면을 기초로 하는 루프형 서모 사이폰은 열원을 갖는 기기의 하우징에 탑재되는(여기서,「탑재된다」라 함은, 루프형 서모 사이폰의 전체가 하우징의 내부에 수용되어 있는 경우와, 루프형 서모 사이폰의 일부가 하우징의 외부로 노출되어 탑재된 경우를 포함하는 것으로 함) 것이고, 폐쇄 회로 내에 봉입된 작동 유체를 이용하여 열원으로부터 열을 외부로 방열하는 것이다. 상기 폐쇄 회로는 증발기와, 응축기와, 이송관과, 복귀관에 의해 구성된다. 증발기는 열원으로부터 열을 빼앗아 작동 유체를 증발시키는 부위이고, 응축기는 증발기에서 증발한 작동 유체를 응축시키는 부위이다. 이송관은 증발기에서 증발한 작동 유체를 응축기로 도입하는 부위이고, 복귀관은 응축기에서 응축한 작동 유체를 증발기로 도입하는 부위이다. 응축기는 일방향을 향해 연장되는 직진부가 상하 방향에 복수단에 걸쳐서 적층되고 또한 복수단에 걸쳐서 적층된 직진부끼리가 만곡부에 의해 접속되어 이루어지는 사행관을 갖고 있다. 이 사행관의 직진부 중 최하단에 위치하는 직진부가 복귀관측을 향함에 따라서, 상기 하우징의 바닥면과의 거리가 줄어드는 방향으로 경사져 배치되어 있다.
이와 같이 구성함으로써 응축하여 액화된 작동 유체가 사행관 내에 체류할 우려가 낮아지므로, 설치 상태에 기인하는 루프형 서모 사이폰의 동작 불량을 저감시킬 수 있게 된다.
본 발명의 제2 국면을 기초로 하는 루프형 서모 사이폰은 열원을 갖는 기기의 하우징에 탑재되는 것이고, 폐쇄 회로 내에 봉입된 작동 유체를 이용하여 열원으로부터 열을 외부로 방열하는 것이다. 상기 폐쇄 회로는 증발기와, 응축기와, 이송관과, 복귀관에 의해 구성된다. 증발기는 열원으로부터 열을 빼앗아 작동 유체를 증발시키는 부위이고, 응축기는 증발기에서 증발한 작동 유체를 응축시키는 부위이다. 이송관은 증발기에서 증발한 작동 유체를 응축기로 도입하는 부위이고, 복귀관은 응축기에서 응축한 작동 유체를 증발기로 도입하는 부위이다. 응축기는 이송관측 모관과, 복귀관측 모관과, 복수의 병행관을 포함하는 조립체로 이루어진다. 이송관측 모관은 상기 이송관에 접속되어 있고, 도입된 작동 유체를 분류하는 부위이다. 복귀관측 모관은 상기 복귀관에 접속되어 있고, 분류된 작동 유체를 합류시키는 부위이다. 복수의 병행관은 이송관측 모관과 복귀관측 모관을 접속하여 서로 병행하도록 배치되어 있다. 상기 병행관의 각각은 제1 방향을 향해 연장되는 직진부가 상하 방향에 복수단에 걸쳐서 평행하게 적층되고 또한 복수단에 걸쳐서 적층된 직진부끼리가 만곡부에 의해 접속되어 이루어지는 사행관에 의해 구성되어 있다. 상기 사행관의 직진부 중 최하단에 위치하는 직진부가 복귀관측 모관측을 향함에 따라서 하우징의 바닥면과의 거리가 줄어드는 방향으로 경사져 배치되도록 조립체로 이루어지는 응축기의 전체가 하우징의 바닥면에 대해 경사져 배치되어 있다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 사행관의 직진부가 상하 방향에 평행하게 적층되도록 응축기를 유닛화하여 제작한 경우에도 응축하여 액화된 작동 유체가 사행관 내에 체류할 우려가 낮아지므로, 설치 상태에 기인하는 루프형 서모 사이폰의 동작 불량을 저감시킬 수 있게 된다.
상기 본 발명의 제2 국면을 기초로 하는 루프형 서모 사이폰에 있어서는 경사져 배치된 조립체로 이루어지는 응축기의 하우징의 바닥면에 대한 경사각이 0°보다 크고 6°이하인 것이 바람직하다.
이와 같은 조건을 만족시키도록 응축기를 미리 경사지게 하여 배치함으로써, 설치 상태에 기인하는 루프형 서모 사이폰의 동작 불량을 대폭으로 억제하는 것이 가능해진다.
상기 본 발명의 제2 국면을 기초로 하는 루프형 서모 사이폰에 있어서는 상기 복귀관측 모관이 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 향해 연장되어 있고, 상기 복귀관이 제2 방향을 향해 연장되는 복귀관측 모관의 한쪽 단부 근방에 접속되어 있고, 또한 상기 복귀관측 모관이 상기 한쪽 단부와는 반대측에 위치하는 다른 쪽 단부측으로부터 상기 한쪽 단부측을 향함에 따라서, 하우징의 바닥면과의 거리가 줄어드는 방향으로 경사져 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써 응축하여 액화된 작동 유체가 복귀관측 모관 내에 체류할 우려가 낮아지므로, 설치 상태에 기인하는 루프형 서모 사이폰의 동작 불량을 저감시킬 수 있게 된다.
본 발명의 제3 국면을 기초로 하는 루프형 서모 사이폰은 열원을 갖는 기기의 하우징에 탑재되는 것이고, 폐쇄 회로 내에 봉입된 작동 유체를 이용하여 열원으로부터 열을 외부로 방열하는 것이다. 상기 폐쇄 회로는 증발기와, 응축기와, 이송관과, 복귀관에 의해 구성된다. 증발기는 열원으로부터 열을 빼앗아 작동 유체를 증발시키는 부위이고, 응축기는 증발기에서 증발한 작동 유체를 응축시키는 부위이다. 이송관은 증발기에서 증발한 작동 유체를 응축기로 도입하는 부위이고, 복귀관은 응축기에서 응축한 작동 유체를 증발기로 도입하는 부위이다. 응축기는 이송관측 모관과, 복귀관측 모관과, 복수의 병행관을 포함하는 조립체로 이루어진다. 이송관측 모관은 상기 이송관에 접속되어 있고, 도입된 작동 유체를 분류하는 부위이다. 복귀관측 모관은 상기 복귀관에 접속되어 있고, 분류된 작동 유체를 합류시키는 부위이다. 복수의 병행관은 이송관측 모관과 복귀관측 모관을 접속하여 서로 병행하도록 배치되어 있다. 복귀관측 모관은 일방향을 향해 연장되어 있고, 상기 복귀관은 상기 일방향을 향해 연장되는 복귀관측 모관의 한쪽 단부 근방에 접속되어 있다. 복귀관측 모관은 상기 한쪽 단부와는 반대측에 위치하는 다른 쪽 단부측으로부터 상기 한쪽 단부측을 향함에 따라서 상기 하우징의 바닥면과의 거리가 줄어드는 방향으로 경사져 배치되어 있다.
이와 같이 구성함으로써 응축하여 액화된 작동 유체가 복귀관측 모관 내에 체류할 우려가 낮아지므로, 설치 상태에 기인하는 루프형 서모 사이폰의 동작 불량을 저감시킬 수 있게 된다.
본 발명의 제4 국면을 기초로 하는 루프형 서모 사이폰은 열원을 갖는 기기의 하우징에 탑재되는 것이고, 폐쇄 회로 내에 봉입된 작동 유체를 이용하여 열원으로부터 열을 외부로 방열하는 것이다. 상기 폐쇄 회로는 증발기와, 응축기와, 이송관과, 복귀관에 의해 구성된다. 증발기는 열원으로부터 열을 빼앗아 작동 유체를 증발시키는 부위이고, 응축기는 증발기에서 증발한 작동 유체를 응축시키는 부위이다. 이송관은 증발기에서 증발한 작동 유체를 응축기로 도입하는 부위이고, 복귀관은 응축기에서 응축한 작동 유체를 증발기로 도입하는 부위이다. 응축기는 이송관측 모관과, 복귀관측 모관과, 복수의 직행관을 포함하는 조립체로 이루어진다. 이송관측 모관은 상기 이송관에 접속되어 있고, 도입된 작동 유체를 분류하는 부위이다. 복귀관측 모관은 상기 복귀관에 접속되어 있고, 분류된 작동 유체를 합류시키는 부위이다. 복수의 직행관은 이송관측 모관과 복귀관측 모관을 접속하여 서로 병행하도록 배치되어 있다. 상기 직행관의 각각은 상기 복귀관측 모관측을 향함에 따라서 상기 하우징의 바닥면과의 거리가 줄어드는 방향으로 경사져 배치되어 있다.
이와 같이 구성함으로써, 사행관이 아닌 직행관으로 이송관측 모관과 복귀관측 모관이 접속된 응축기를 채용한 경우에도 작동 유체가 관 내에 대류하지 않게 되므로, 설치 상태에 기인하는 루프형 서모 사이폰의 동작 불량을 저감시킬 수 있게 된다.
본 발명을 기초로 하는 스터링 냉각고는 스터링 냉동기를 탑재한 스터링 냉각고이다. 스터링 냉동기는 상술한 본 발명의 제1 내지 제4 국면을 기초로 하는 루프형 서모 사이폰 중 어느 하나를 구비하고 있고, 이 루프형 서모 사이폰의 증발기가 스터링 냉동기의 고온부와 열교환하도록 구성되어 있다.
이와 같은 구성의 스터링 냉각고로 함으로써, 하우징의 설치 상태에 따라서 성능이 좌우되지 않는 고성능의 스터링 냉각고를 제공하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제1 국면을 기초로 하는 냉각 장치는 스터링 냉동기의 저온부에서 발생하는 냉열을 취출하는 저온측 냉열 반송 사이클과, 스터링 냉동기의 고온부에서 발생하는 온열을 외부로 방출하는 고온측 열반송 사이클을 구비한 것이며, 상기 고온측 열반송 사이클은 스터링 냉동기의 고온부에 부착된 고온측 증발기와, 상기 고온측 증발기보다도 높은 위치에 배치된 고온측 응축기를 구비하고, 상기 고온측 증발기와 상기 고온측 응축기 사이를 증기측 냉매 배관 및 응축액측 냉매 배관으로 접속하여 냉매 순환 회로를 형성한 것이고, 상기 응축액측 냉매 배관은 상기 고온측 응축기가 접속되는 양단부 폐색의 횡관과, 상기 고온측 증발기와 상기 횡관을 수직 방향으로 연결하는 한 쌍의 종관을 구비하고, 상기 한 쌍의 종관의 한쪽 및 다른 쪽의 상단부를 각각 상기 횡관의 일단부 및 타단부에 접속한 것을 특징으로 한다. 이 구성에 따르면, 냉각 장치가 경사져도 고온측 열반송 사이클의 횡관 내에 냉매 응축액이 고이는 일이 없다.
상기 본 발명의 제1 국면을 기초로 하는 냉각 장치에 있어서는 상기 종관의 상단부에는 횡관이, 하단부에는 고온측 증발기가 각각 접속되지만, 그 접속구의 수평 방향의 위치는 횡관과 고온측 증발기에 반드시 일치하지 않는다. 그로 인해, 상기 종관은 하향 구배를 갖는 경사부를 구비하게 된다. 또한, 냉장고의 설치 장소의 경사에 대해서는 일반적으로 안전 기준이 5°이내로 되어 있으므로, 냉각 장치 수평시(水平視)를 기준으로 한 상기 종관 경사부의 하향 구배를 5°이상으로 설정함으로써, 냉각 장치가 경사져도 하향 구배를 유지하여 냉매 응축액의 막힘을 방지할 수 있다.
본 발명의 제2 국면을 기초로 하는 냉각 장치는 스터링 냉동기의 저온부에서 발생하는 냉열을 취출하는 저온측 냉열 반송 사이클과, 스터링 냉동기의 고온부에서 발생하는 온열을 외부로 방출하는 고온측 열반송 사이클을 구비한 것이며, 상기 고온측 열반송 사이클은 스터링 냉동기의 고온부에 부착된 고온측 증발기와, 상기 고온측 증발기보다도 높은 위치에 배치된 고온측 응축기를 구비하여, 상기 고온측 증발기와 상기 고온측 응축기 사이를 증기측 냉매 배관 및 응축액측 냉매 배관으로 접속하여 냉매 순환 회로를 형성한 것이고, 상기 응축액측 냉매 배관은 상기 고온측 응축기가 접속되는 양단부 폐색의 횡관과, 상기 고온측 증발기와 상기 횡관을 수직 방향으로 연결하는 한 쌍의 종관을 구비하고, 상기 증기측 냉매 배관은 상기 고온측 응축기가 접속되는 양단부 폐색의 횡관과, 상기 고온측 증발기와 상기 횡관을 수직 방향으로 연결하는 한 쌍의 종관을 구비하고, 상기 증기측 냉매 배관의 횡관을 상기 응축액측 냉매 배관의 횡관보다도 높은 위치에 배치하여 상기 증기측 냉매 배관의 횡관에 탈기용 차지 파이프를 부착한 것을 특징으로 한다. 이와 같이 높은 위치에 차지 파이프를 부착함으로써 탈기 시의 물의 흡입 방지와 진공화의 효율 향상이 도모된다.
[발명의 효과]
상기 본 발명의 제1 내지 제4 국면을 기초로 하는 루프형 서모 사이폰으로 함으로써, 설치 상태의 여하에 상관없이 루프형 서모 사이폰의 동작 불량을 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 본 발명을 기초로 하는 스터링 냉각고로 함으로써, 하우징의 설치 상태에 따라서 성능이 좌우되지 않는 고성능의 스터링 냉각고로 할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 제1 및 제2 국면을 기초로 하는 냉각 장치에 따르면, 스터링 냉동기의 구동에 의해 고온부에 발생하는 열을 반송하여, 외부로 방열시키기 위한 서모 사이폰을 이용한 고온측 열반송 사이클 중에서 냉매 응축액을 고온측 증발기에 자연 아래로 흐르게 하는 경로가 되는 응축액측 냉매 배관을 고온측 응축기의 출구에 설치되는 양단부 폐색의 횡관과, 상기 횡관 및 상기 고온측 증발기를 수직 방향으로 연결하는 한 쌍의 종관으로 구성하고, 각 종관의 상단부를 횡관의 일단부 및 타단부에 각각 접속하고 있다. 따라서, 냉각 장치가 경사져도 고온측 열반송 사이클의 횡관 내에 냉매 응축액이 고이는 일이 없고, 상기 사이클 내에서 냉매를 안정적으로 순환시킬 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰의 설치 구조를 도시하는 개략 사시도이다.
도2는 도1에 도시하는 루프형 서모 사이폰의 응축기의 구성을 도시하는 개략도이다.
도3a는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰의 응축기의 설치 상태를 도시하는 개략도이고, 루프형 서모 사이폰을 정면에서 본 도면이다.
도3b는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰의 응축기의 설치 상태를 도시하는 개략도이고, 루프형 서모 사이폰을 측방에서 본 도면이다.
도4는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서, 응축기가 수평면에 대해 경사져 배치된 경우의 작동 유체의 흐름을 설명하는 도면이다.
도5는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서, 응축기가 수평면에 대해 경사져 배치된 경우의 작동 유체의 흐름을 설명하는 도면이다.
도6a은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰의 응축기의 설치 상태를 도시하는 개략도이고, 루프형 서모 사이폰을 정면에서 본 도면이다.
도6b는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰의 응축기의 설치 상태를 도시하는 개략도이고, 루프형 서모 사이폰을 측방에서 본 도면이다.
도7a는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰의 응축기의 설치 상태를 도시하는 개략도이고, 루프형 서모 사이폰을 정면에서 본 도면이다.
도7b는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰의 응축기의 설치 상태를 도시하는 개략도이고, 루프형 서모 사이폰을 측방에서 본 도면이다.
도8은 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰의 응축기의 구성을 도시하는 개략도이다.
도9는 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰의 설치 상태를 도시하는 개략도이고, 루프형 서모 사이폰을 측방에서 본 경우의 도면이다.
도10은 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰의 구성을 도시하는 개략도이다.
도11은 본 발명의 제6 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰의 구성을 도시하는 개략도이다.
도12는 본 발명의 제7 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰의 구성을 도시하는 개략도이다.
도13은 본 발명의 제8 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰의 구성을 도시하는 개략도이다.
도14는 본 발명의 제9 실시 형태에 있어서의 스터링 냉각고의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
도15는 본 발명의 제10 실시 형태에 있어서의 고온측 열반송 사이클의 구체적인 구조를 도시하는 사시도이다.
도16a는 본 발명의 제10 실시 형태에 있어서의 고온측 열반송 사이클의 정면도이다.
도16b는 본 발명의 제10 실시 형태에 있어서의 고온측 열반송 사이클의 측면도이다.
도17a는 제1 종래예에 있어서의 루프형 서모 사이폰의 구조를 도시하는 개략도이고, 루프형 서모 사이폰을 정면에서 본 도면이다.
도17b는 제1 종래예에 있어서의 루프형 서모 사이폰의 구조를 도시하는 개략도이고, 루프형 서모 사이폰을 측방에서 본 도면이다.
도18은 도17a 및 도17b에 나타내는 제1 종래예에 있어서의 루프형 서모 사이 폰의 응축기의 구성을 도시하는 개략도이고, 응축기가 수평으로 설치된 경우의 작동 유체의 흐름을 설명하는 도면이다.
도19는 도18에 도시하는 응축기가 수평면에 대해 경사져 배치된 경우의 작동 유체의 흐름을 설명하는 도면이다.
도20은 제2 종래예에 있어서의 냉각 장치의 개략 구성을 도시하는 측면도이다.
도21은 도20에 도시하는 제2 종래예에 있어서의 냉각 장치의 고온측 열반송 사이클의 구체적인 구조를 도시하는 사시도이다.
도22는 도20에 나타내는 제2 종래예에 있어서의 냉각 장치가 경사진 상태에서의 고온측 열반송 사이클의 주요부의 정면도이다.
＜부호의 설명＞
1 : 스터링 냉동기
2 : 고온부
3 : 저온부
4 : 고온측 열반송 사이클
5 : 저온측 냉열 반송 사이클
6 : 고온측 증발기
6A, 6B : 반환형체
7, 14 : 증기측 냉매 배관
7A, 7B : 종관
7C : 횡관
8 : 고온측 응축기
8A 내지 8F : 사행관
11, 13 : 응축액측 냉매 배관
11A, 11B : 종관
11Aa, 11Ba : 경사부
11C : 횡관
12 : 저온측 응축기
15 : 저온측 증발기
16, 18 : 평판 팬
17 : 드레인 접시
19 : 방열팬
20 : 냉매 응축액
21 : 차지 파이프
50 : 냉각 장치
100, 100A 내지 100I : 루프형 서모 사이폰
110 : 증발기
112 : 내주면
120 : 이송관
130, 130A 내지 130I : 응축기
131 : 이송관측 모관
132 : 복귀관측 모관
133 : 병행관
134a 내지 134e : 직진부
135a 내지 135d : 만곡부
136 : 방열 핀
140 : 복귀관
200 : 스터링 냉동기
202 : 압력 용기
204 : 고온부
206 : 저온부
250 : 지지대
252 : 바닥판
254a 내지 254c : 지지부
300 : 하우징
301 : 바닥면
401 : 바닥면
500 : 작동 유체의 유동 방향
502 : 액화된 작동 유체
503 : 액면
1000 : 스터링 냉각고
1020 : 저온측 열반송 시스템
1023 : 냉기 덕트
1024 : 덕트
1025 : 송풍 팬
1026 : 냉동 공간측 팬
1027 : 냉장 공간측 팬
1028 : 냉동 공간
1029 : 냉장 공간
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
(제1 실시 형태)
우선, 도1을 참조하여 본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰 및 이 루프형 서모 사이폰이 부착된 스터링 냉동기의 설치 구조에 대해 설명한다.
도1에 도시한 바와 같이, 스터링 냉동기(200)는 지지대(250) 상에 적재되어, 지지대(250)의 바닥판(252)에 설치된 지지부(254a, 254b)에 의해 지지되어 있다. 또한, 루프형 서모 사이폰(100A)도 지지대(250) 상에 적재되어, 지지대(250)의 바닥판(252)에 설치된 지지부(254a, 254c)에 의해 지지되어 있다. 지지대(250)에서 지지된 스터링 냉동기(200) 및 루프형 서모 사이폰(100A)은 소정의 기기(예를 들어, 냉각고 등)의 하우징에 설치된다. 여기서, 지지대(250)의 바닥판(252)은 기기 의 하우징의 바닥면에 대해 평행해지도록 설치된다.
다음에, 스터링 냉동기(200)의 구조 및 동작에 대해 설명한다.
도1에 도시한 바와 같이, 스터링 냉동기(200)는 압력 용기(202)를 구비하고 있다. 압력 용기(202) 내에는 피스톤 및 디스프레서가 끼움 장착된 실린더가 설치되어 있다. 실린더 내에는 헬륨 등의 작동 매체에 의해 충전되어 있다. 실린더 내의 공간은 피스톤 및 디스프레서에 의해 압축실과 팽창실로 구획되어 있다. 압축실의 주위에는 고온부(204)가 설치되어 있고, 팽창실의 주위에는 저온부(206)가 설치되어 있다.
실린더 내에 끼움 장착된 피스톤은 리니어 작동기에 의해 구동되어 실린더 내를 왕복 운동한다. 디스프레서는 피스톤이 왕복 운동함으로써 생기는 압력 변화에 의해 실린더 내를 피스톤의 왕복 운동과 일정한 위상차를 갖고 왕복 운동한다. 이 피스톤 및 디스프레서의 왕복 운동에 의해 실린더 내에 역스터링 사이클이 실현된다. 이에 의해, 압축실을 둘러싸도록 설치된 고온부(204)는 승온하고, 팽창실을 둘러싸도록 설치된 저온부(206)는 극저온까지 냉각된다.
다음에, 루프형 서모 사이폰(100A)의 구조 및 동작에 대해 설명한다.
도1에 도시한 바와 같이, 루프형 서모 사이폰(100A)은 증발기(110)와 응축기(130A)를 구비한다. 증발기(110)는 스터링 냉동기(200)의 고온부(204)와 접하도록 배치되어, 고온부(204)에 생기는 열을 빼앗아 증발기(110) 내에 충전된 작동 유체를 증발시키는 부위이다. 응축기(130A)는 증발기(110)보다도 높은 곳에 배치되어 증발기(110)에서 증발한 작동 유체를 응축시키는 부위이다. 증발기(110)와 응축기 (130A)는 이송관(120) 및 복귀관(140)에 의해 접속되어 있고, 이들에 의해 폐쇄 회로가 구성되어 있다. 또한, 도시하는 루프형 서모 사이폰(100A)에 있어서는 열원인 고온부(204)의 외형이 원통형이므로, 증발기(110)는 원호형으로 분할된 2개의 부위로 구성되어 있다.
도1 및 도2를 참조하여 응축기(130A)는 이송관측 모관(이송관측 헤더 파이프)(131)과, 복귀관측 모관(복귀관측 헤더 파이프)(132)과, 이들 이송관측 모관(131)과 복귀관측 모관(132)을 접속하는 복수의 병행관(133)과, 병행관(133)에 접촉하여 설치된 방열 핀(136)으로 이루어지는 조립체로서 유닛화되어 구성되어 있다.
이송관측 모관(131)은 이송관(120)에 접속되어 도입된 작동 유체를 분류하는 분배기이다. 이에 대해 복귀관측 모관(132)은 복귀관(140)에 접속되어 분류된 작동 유체를 합류시키는 헤더이다.
도2에 도시한 바와 같이, 개개의 병행관(133)은 제1 방향(도면 중 화살표 A 방향)을 향해 직선형으로 연장되는 직진부(134a 내지 134d)[본 실시 형태에 있어서의 응축기(130A)에 있어서는 4단]와, 이들 직진부(134a 내지 134d)를 접속하는 만곡부(135a 내지 135c)에 의해 구성되어 있다. 직진부(134a 내지 134d) 각각은 평행하게 상하 방향에 적층하여 배치되어 있고, 만곡부(135a 내지 135c)는 이들 직진부(134a 내지 134d)의 단부끼리 연결되어 있다. 즉, 응축기(130A)는 사행관으로 이루어지는 병행관(133)을 횡방향으로 병렬 배치한 구성을 갖고 있다. 이 복수의 병행관(133)의 직진부(134a 내지 134d)에는 방열 핀(136)이 복수매 조립 부착되어 있다.
증발기(110) 내에 있어서 스터링 냉동기(200)의 고온부(204)로부터 열을 빼앗아 증발한 작동 유체는 증발기(110)와 응축기(130A)의 증기 압력차에 의해 중력에 저항하여 상승하고, 이송관(120)을 통해 응축기(130A)로 도입된다. 응축기(130A) 내에서 냉각되어 응축한 작동 유체는 중력에 의해 낙하하고, 복귀관(140)을 통해 증발기(110)로 도입된다. 이상과 같은 상 변화를 수반하는 작동 유체의 대류 작용에 의해, 스터링 냉동기(200)의 고온부(204)에서 생기는 열을 외부로 방열하는 것이 가능해진다.
다음에, 본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100A)의 응축기(130A)의 설치 상태에 대해 설명한다.
도3a 및 도3b에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100A)의 응축기(130A)는 냉각고 등의 기기의 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 경사져 배치되어 있다. 구체적으로는 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 복귀관측 모관(132)이 위치하는 쪽의 응축기(130A)의 단부가 복귀관측 모관(132)이 위치하지 않는 쪽의 단부보다도 보다 가까운 위치에 배치되도록 조립체로 이루어지는 응축기(130A)의 전체가 각도(θ1)만큼 경사져 배치되어 있다.
즉, 조립체로 이루어지는 응축기(130A)의 사행관으로 이루어지는 병행관(133)의 직진부(134a 내지 134d) 중 최하단에 위치하는 직진부(134d)가 복귀관측 모관(132)측을 향함에 따라서 하우징(300)의 바닥면(301)과의 거리가 줄어드는 방 향으로 경사져 배치되도록 응축기(130A)의 전체가 각도(θ1)만큼 경사져 배치되어 있다. 여기서, 하우징(300)의 바닥면(301)에 대한 응축기(130A)의 경사각(θ1)은, 바람직하게는 0°보다 크고 6°이하이고, 더욱 바람직하게는 3°정도로 한다. 또한, 이와 같이 응축기(130A)를 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 경사지게 하여 설치하기 위해서는, 예를 들어 지지대(250)의 지지부(254c)의 높이를 조절함으로써 실현 가능하다(도1 참조).
이와 같이, 응축기(130A)를 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 각도(θ1)만큼 경사지게 하여 배치한 경우에는 하우징(300)의 설치 상태의 여하에 상관없이 안정적으로 루프형 서모 사이폰(100A)이 동작하게 된다. 이하에 그 이유에 대해 설명한다.
우선, 수평인 바닥면에 대해 하우징(300)의 바닥면(301)이 평행하게 배치된 경우를 고려한다. 이 경우, 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 응축기(130A)는 미리 각도(θ1)만큼 경사져 배치되어 있으므로, 수평면에 대해서도 각도(θ1)만큼 경사진 상태로 설치되게 된다.
응축기(130A)의 병행관(133) 내를 유동하는 작동 유체는 주로 최하단에 위치하는 직진부(134d)에서 응축하여 액화된다. 이로 인해, 직진부(134d) 내에서 액화된 작동 유체는 중력의 작용에 의해 경사져 배치된 직진부(134d) 내를 복귀관측 모관(132)측을 향해 유동하여 병행관(133)으로부터 유출한다. 이 결과, 병행관(133) 내에 작동 유체가 체류되는 일은 없다. 이로 인해, 작동 유체의 원활한 유동이 실 현되어 안정된 루프형 서모 사이폰(100A)의 동작이 실현된다.
다음에, 수평인 바닥면에 대해 하우징(300)의 바닥면(301)이 경사져 설치된 경우를 4개의 경우로 나누어 고려한다.
제1 경우로서, 도3b 중의 화살표 B방향으로 기기의 하우징(300)이 경사져 설치된 경우를 고려한다. 이 경우, 설치 후의 응축기(130A)는 수평면에 대해 각도(θ1)보다도 더 큰 각도 경사진 상태로 배치되게 된다.
상술한 바와 같이, 응축기(130A)의 병행관(133) 내를 유동하는 작동 유체는 주로 최하단에 위치하는 직진부(134d)에서 응축하여 액화되므로, 직진부(134d) 내에서 액화된 작동 유체는 중력의 작용에 의해 경사져 배치된 직진부(134d) 내를 복귀관측 모관(132)측을 향해 유동하고, 병행관(133)으로부터 유출한다. 이로 인해, 병행관(133) 내에 작동 유체가 체류되는 일은 없다. 이 결과, 작동 유체의 원활한 유동이 실현되어 안정된 루프형 서모 사이폰(100A)의 동작이 실현되게 된다.
그러나, 임의의 소정 각도 이상으로 경사져 응축기(130A)가 설치되게 되었던 경우에는 환경 온도의 변화 등에 따라서 병행관(133)의 최하단에 위치하는 직진부(134d)뿐만아니라, 이 최하단의 직진부(134d) 상에 위치하는 직진부(134c)에 있어서도 작동 유체가 응축하여 액화되는 현상이 드물게 발생한다. 이 경우, 직진부(134c)의 만곡부(135b) 근방에 있어서 응축한 작동 유체가 체류하여 병행관(133)을 폐색시키는 경우도 고려된다. 이와 같은 현상이 발생하는 임계각은 응축기(130A)의 설계 치수 등에 따라서 다소 다르지만, 대강 6°정도인 것이 발명자에 의해 확 인되고 있다.
그러나, 통상, 기기가 설치되는 바닥면이 3°이상 경사져 있는 것은 고려하기 어렵고, 또한 수평인 바닥면에 대해 기기의 하우징이 3°이상 경사져 설치되는 것도 고려하기 어렵기 때문에, 응축기(130A)의 바닥면(301)에 대한 경사각(θ1)을 3°정도로 설정해 두면 이와 같은 사태에 빠지는 것은 거의 전무라고 판단해도 좋다. 따라서, 대부분의 경우에 있어서, 안정된 루프형 서모 사이폰(100A)의 동작이 실현되게 된다.
제2 경우로서, 도3b 중 화살표 C방향으로 기기의 하우징(300)이 각도(α1)(단, α1 ＜ θ1)만큼 경사져 설치된 경우를 고려한다. 이와 같은 상태에서 기기의 하우징(300)이 설치된 경우에는, 설치 후의 응축기(130A)는 수평면에 대해 각도(θ1 － α1)만큼 경사져 배치되게 된다.
상술한 바와 같이, 응축기(130A)의 병행관(133) 내를 유동하는 작동 유체는 주로 최하단에 위치하는 직진부(134d)에서 응축하여 액화된다. 그러나, 도4에 도시한 바와 같이, 응축기(130A)는 수평면에 대해 경사각(θ1 － α1)만큼 경사져 있으므로, 최하단에 위치하는 직진부(134d)에서 액화된 작동 유체는 직진부(134d) 내를 복귀관측 모관(132)측을 향해 유동하고, 평행관(133)으로부터 유출한다. 이로 인해, 작동 유체가 병행관(133) 내에 체류하는 일은 없다. 이 결과, 작동 유체의 원활한 유동이 실현되어 안정된 루프형 서모 사이폰(100A)의 동작이 실현되게 된 다.
제3 경우로서, 도3b 중 화살표 C방향에 기기의 하우징(300)이 각도(α2)(단, α2 ＝ θ1)만큼 경사져 설치된 경우를 고려한다. 이와 같은 상태에서 기기의 하우징(300)이 설치된 경우에는, 설치 후의 응축기(130A)는 수평으로 배치되게 된다.
상술한 바와 같이, 응축기(130A)의 병행관(133) 내를 유동하는 작동 유체는 주로 최하단에 위치하는 직진부(134d)에서 응축하여 액화된다. 이 경우, 최하단에 위치하는 직진부(134d)는 수평으로 배치되어 있으므로, 병행관(133) 내에 생기는 작동 유체의 대류 작용에 의해 액화된 작동 유체는 복귀관측 모관(132)측을 향해 유동하고, 병행관(133)으로부터 유출한다. 이로 인해, 병행관(133) 내에 작동 유체가 체류되는 일은 없다. 이 결과, 작동 유체의 원활한 유동이 실현되어 안정된 루프형 서모 사이폰(100A)의 동작이 실현된다.
제4 경우로서, 도3b 중 화살표 C방향에 기기의 하우징(300)이 각도(α3)(단, α3 ＞ θ1)만큼 경사져 설치된 경우를 고려한다. 이와 같은 상태에서 기기의 하우징(300)이 설치된 경우에는, 설치 후의 응축기(130A)는 수평면에 대해 각도(α3 － θ1)만큼 경사져 배치되게 된다.
상술한 바와 같이, 응축기(130A)의 병행관(133) 내를 유동하는 작동 유체는 주로 최하단에 위치하는 직진부(134d)에서 응축하여 액화된다. 이로 인해, 도5에 도시한 바와 같이, 직진부(134d) 내에서 액화된 작동 유체는 중력의 작용에 의해 경사져 배치된 직진부(134d) 내를 복귀관측 모관(132)측과는 반대측을 향해 유동한다. 이 결과, 최하단에 위치하는 직진부(134d)의 만곡부(135c)측에 액화된 작동 유체(502)가 체류하게 된다.
그러나, 미리 응축기(130A)를 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 경사져 배치하고 있으므로, 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 응축기(130A)를 평행하게 배치한 경우보다도 병행관(133) 내에서 체류한 작동 유체(502)의 액면(503)이 병행관(133)을 폐색할 가능성은 낮아진다. 즉, 도5에 도시한 바와 같이, 최하단에 위치하는 직진부(134d)와 만곡부(135c)의 접속부에 있어서의 병행관(133)의 상부(도5 중 D점)가 최하단에 위치하는 직진부(134d)와 복귀관측 모관(132)과의 접속부의 하부보다도 상방에 위치하고 있는 한, 역류하여 체류한 작동 유체(502)에 의해 병행관(133)이 폐색되는 일은 없다. 이 결과, 작동 유체의 유동이 저해되지 않고, 결과적으로 작동 유체의 원활한 유동이 실현되게 된다.
단, 응축기(130A)가 더 경사져 배치되게 된 경우[즉, 최하단에 위치하는 직진부(134d)와 만곡부(135c)의 접속부에 있어서의 병행관(133)의 상부(도5 중 D점)가 최하단에 위치하는 직진부(134d)와 복귀관측 모관(132)과의 접속부의 하부보다도 하방에 위치하게 되었던 경우]에는 병행관(133)이 액화된 작동 유체에 의해 폐색되므로, 작동 유체의 유동이 저해되게 된다. 그러나, 통상 수평인 바닥면에 대해 기기의 하우징이 3°이상 경사져 설치되는 것도 고려하기 어렵고, 응축기(130A)의 바닥면(301)에 대한 경사각(θ1)을 3°정도로 설정해 두면 이와 같은 사태에 빠 지는 것은 거의 전무라고 간주해도 좋다. 따라서, 대부분의 경우에 있어서, 안정된 루프형 서모 사이폰(100A)의 동작이 실현되게 된다.
또한, 상기에 있어서는 수평인 바닥면에 대해 하우징이 경사져 배치된 경우를 예시하여 설명을 행하였지만, 본래 경사져 있는 바닥면에 대해 하우징이 평행하게 설치된 경우에도 마찬가지라고 할 수 있다.
이상에 있어서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태와 같이 미리 조립체로 이루어지는 응축기를 소정 방향에 소정 각도만큼 경사져 배치시켜 둠으로써 설치 상태에 기인하는 루프형 서모 사이폰의 동작 불량이 생기지 않게 되어 안정된 루프형 서모 사이폰의 동작이 실현되게 된다. 이 결과, 예기하지 않은 동작 불량에 의한 스터링 냉동기의 파손이 회피되게 되는 동시에, 스터링 냉동기의 고온부를 안정적으로 냉각하는 것이 가능해지므로, 스터링 냉동기의 고효율 운전이 실현되게 된다.
(제2 실시 형태)
본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100B)은, 상술의 제1 실시 형태와 마찬가지로 스터링 냉동기의 고온측 열반송 시스템으로서 이용되는 것이다. 이로 인해, 상술한 제1 실시 형태와 같은 부분에 대해서는 도면 중 동일한 부호를 붙여 그 설명은 여기서는 반복하지 않는다.
도6a 및 도6b에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100B)의 응축기(130B)는 상술한 제1 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100A)의 응축기(130A)와 마찬가지로 이송관측 모관(131)과, 복귀관측 모관(132)과, 이들 이송관측 모관(131)과 복귀관측 모관(132)을 접속하는 복수의 병행관 (133)과, 병행관(133)에 접촉하여 설치된 방열 핀(136)으로 이루어지는 조립체로서 유닛화되어 구성되어 있다.
복귀관측 모관(132)은 병행관(133)의 직진부의 연장 방향인 제1 방향(도면 중 화살표 A방향)과 교차하는 제2 방향(도면 중 화살표 E방향)을 향해 연장되어 있다. 복귀관(140)은 이 일방향을 향해 연장되는 복귀관측 모관(132)의 한쪽 단부 근방에 접속되어 있다.
응축기(130B)는 냉각고 등의 기기의 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 경사져 배치되어 있다. 구체적으로는 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 복귀관(140)이 접속된 한쪽 단부가 이 한쪽 단부와는 반대측의 단부인 다른 쪽 단부보다도 가까운 위치에 배치되도록 조립체로 이루어지는 응축기(130B)의 전체가 각도(θ2)만큼 경사져 배치되어 있다.
즉, 조립체로 이루어지는 응축기(130A)의 복귀관측 모관(132)이, 복귀관(140)이 접속된 한쪽 단부와는 반대측에 위치하는 다른 쪽 단부측으로부터 상기 한쪽 단부측을 향함에 따라서, 하우징(300)의 바닥면(301)과의 거리가 줄어드는 방향으로 경사져 배치되도록 응축기(130B)의 전체가 각도(θ2)만큼 경사져 배치되어 있다. 여기서, 하우징(300)의 바닥면(301)에 대한 응축기(130B)의 경사각(θ2)은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 수도 내지 수십도 정도로 한다. 또한, 이와 같이 응축기(130B)를 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 경사지게 하여 설치하기 위해서는, 예를 들어 지지대(250)의 지지부(254c)의 상단부의 형상을 조 절함으로써 실현 가능하다(도1 참조).
이와 같이, 응축기(130B)를 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 각도(θ2)만큼 경사지게 하여 배치하고, 하우징(300)의 바닥면(301)과의 거리가 작은 쪽의 복귀관측 모관(132)의 단부에 복귀관(140)을 접속함으로써, 하우징(300)의 설치 상태의 여하에 상관없이 안정적으로 루프형 서모 사이폰(100B)이 동작하게 된다. 이하에 그 이유에 대해 설명한다.
복수의 병행관(133) 내에서 응축하여 액화된 작동 유체는 각각의 병행관(133)으로부터 복귀관측 모관(132)으로 유입하여 합류한다. 복귀관측 모관(132)에서 합류한 작동 유체는 복귀관(140)을 거쳐서 증발기(110)로 도입된다.
여기서, 복귀관측 모관(132)이 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 평행하게 배치된 경우에는 하우징(300)의 바닥면에 대한 설치 상태나 바닥면의 경사 등에 의해 복귀관측 모관(132)이 수평에 배치된다고는 한정되지 않는다. 이로 인해, 종래의 루프형 서모 사이폰에 있어서는, 도17에 도시한 바와 같이 복귀관(140)을 각 병행관(133)과의 거리가 가장 짧아지는 복귀관측 모관(132)의 중앙부에 접속하는 구성을 취하여 작동 유체의 유동이 저해되지 않도록 설계되어 있었다.
그러나, 이와 같은 구성을 채용한 경우에는 실제로 복귀관측 모관(132)이 경사져 배치된 경우에 복귀관측 모관(132)과 복귀관(140)의 접속 개소보다 낮은 곳에 위치하는 복귀관측 모관(132) 내에 있어서의 작동 유체의 유동이 복귀관측 모관(132)과 복귀관(140)과의 접속 개소보다 높은 곳에 위치하는 복귀관측 모관(132) 내에 있어서의 작동 유체의 유동에 비해 현저히 저해되므로, 결과적으로 복수의 병행관(133) 내에 있어서의 작동 유체의 유동 저항에 각각 차가 생겨 효율이 좋은 루프형 서모 사이폰의 동작이 실현되지 않았다.
본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100B)에 있어서는 미리 복귀관측 모관(132)을 기기의 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 경사지게 하여 배치하고, 보다 바닥면(301)과의 거리가 작은 쪽의 복귀관측 모관(132)의 단부에 복귀관(140)을 접속함으로써 작동 유체의 원활한 유동이 실현되고 있다. 이 결과, 설치 상태에 기인하는 루프형 서모 사이폰의 동작 불량이 생기지 않아, 안정된 루프형 서모 사이폰의 동작이 실현되게 된다.
(제3 실시 형태)
본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100C)은 상술한 제1 또는 제2 실시 형태와 마찬가지로 스터링 냉동기의 고온측 열반송 시스템으로서 이용되는 것이다. 이로 인해, 상술한 제1 또는 제2 실시 형태와 같은 부분에 대해서는 도면 중 동일한 부호를 붙여 그 설명은 여기서는 반복하지 않는다.
도7a 및 도7b에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100C)의 응축기(130C)는 상술한 제1 또는 제2 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100A, 100B)의 응축기(130A, 130B)와 마찬가지로 이송관측 모관(131)과, 복귀관측 모관(132)과, 이들 이송관측 모관(131)과 복귀관측 모관(132)을 접속하는 복수의 병행관(133)과, 병행관(133)에 접촉하여 설치된 방열 핀(136)으로 이루어지는 조립체로서 유닛화되어 구성되어 있다.
본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100C)의 응축기(130C)는 사행관으로 이루어지는 병행관(133)의 직진부(134a 내지 134d)가 복귀관측 모관(132)측을 향함에 따라서 하우징(300)의 바닥면(301)과의 거리가 줄어드는 방향으로 경사져 배치되도록 응축기(130A)의 전체가 각도(θ1)만큼 경사져 배치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100C)에 있어서는 복귀관측 모관(132)이 복귀관(140)이 접속된 한쪽 단부와는 반대측에 위치하는 다른 쪽 단부측으로부터 상기 한쪽 단부측을 향함에 따라서 하우징(300)의 바닥면(301)과의 거리가 줄어드는 방향으로 경사져 배치되도록 응축기(130B)의 전체가 각도(θ2)만큼 경사져 배치되어 있다.
이상의 구성으로 함으로써, 상술한 제1 및 제2 실시 형태의 효과의 양립이 실현되게 된다. 이 결과, 설치 상태에 기인하는 루프형 서모 사이폰의 동작 불량의 발생을 대폭으로 감소시킬 수 있게 된다. 이로 인해, 안정된 루프형 서모 사이폰의 동작이 실현되게 되고, 스터링 냉동기의 고효율 운전이 실현되게 된다.
(제4 실시 형태)
본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100D)은 상술한 제1 내지 제3 실시 형태와 마찬가지로 스터링 냉동기의 고온측 열반송 시스템으로서 이용되는 것이다. 이로 인해, 상술한 제1 내지 제3 실시 형태와 같은 부분에 대해서는 도면 중 동일한 부호를 붙여 그 설명은 여기서는 반복하지 않는다.
도8에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰 (100D)의 응축기(130D)에서는 복수의 병행관(133)의 각각은 제1 방향(도면 중 화살표 A방향)을 향해 직선형으로 연장되는 직진부(134a 내지 134e)와, 이들 직진부(134a 내지 134e)를 접속하는 만곡부(135a 내지 135d)에 의해 구성되어 있다. 직진부(134a 내지 134e)의 각각은 평행하게 상하 방향에 적층하여 배치되어 있고[본 실시 형태에 있어서의 응축기(130D)에서는 5단], 만곡부(135a 내지 135d)는 이들 직진부(134a 내지 134e)의 단부끼리 연결되어 있다. 즉, 응축기(130D)는 사행관으로 이루어지는 병행관(133)을 횡방향에 병렬 배치한 구성을 갖고 있다. 이 복수의 병행관(133)의 직진부(134a 내지 134e)에는 방열 핀(136)이 복수매 조립 부착되어 있다.
이와 같이, 사행관으로 이루어지는 병행관(133)을 홀수단 갖는 조립체로 이루어지는 응축기를 채용한 경우에는 이송관측 모관(131)과 복귀관측 모관(132)이 응축기의 마주보는 단부에 각각 배치되게 된다. 이로 인해, 상술한 제1 또는 제3 실시 형태의 경우와는 달리, 응축기(130D)의 후방부측이 기기의 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 보다 가까운 위치에 배치되도록 응축기(130D)를 경사지게 하여 배치할 필요가 있다. 이와 같이 배치함으로써, 사행관으로 이루어지는 병행관(133)의 직진부(134a 내지 134e)가 복귀관측 모관(132)측을 향함에 따라서 하우징(300)의 바닥면(301)과의 거리가 줄어드는 방향으로 경사져 배치되게 된다. 또한, 이와 같이 응축기(130D)를 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 경사지게 하여 설치하기 위해서는, 예를 들어 지지대(250)의 지지부(254c)의 높이를 조절함으로써 실현 가능하다(도1 참조).
이와 같이, 병행관(133)이 홀수단 적층된 응축기에 있어서도 응축기 전체를 하우징의 바닥면에 대해 각도(θ1)만큼 경사지게 하여 배치함으로써, 하우징의 설치 상태의 여하에 상관없이 안정된 루프형 서모 사이폰의 동작이 실현되게 된다.
(제5 실시 형태).
본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100E)은, 상술한 제1 내지 제4 실시 형태와 마찬가지로 스터링 냉동기의 고온측 열반송 시스템으로서 이용되는 것이다. 이로 인해, 상술한 제1 내지 제4 실시 형태와 같은 부분에 대해서는 도면 중 동일한 부호를 붙여 그 설명은 여기서는 반복되지 않는다.
도10에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100E)의 응축기(130E)에 있어서는, 복수의 병행관(133)의 각각은 기기의 하우징(300)의 바닥면(301)과 평행한 방향인 제1 방향(도면 중 화살표 A방향)을 향해 직선형으로 연장되는 직진부(134a 내지 134c)와, 최하단에 위치하여 기기의 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 경사지도록 배치된 직진부(134d)와, 이들 직진부(134a 내지 134d)를 접속하는 만곡부(135a 내지 135c)에 의해 구성되어 있다. 직진부(134a 내지 134d)의 각각은 만곡부(135a 내지 135c)에 의해 그 단부끼리가 연결되어 있다. 이 복수의 병행관(133)의 직진부(134a 내지 134d)에는 방열 핀(136)이 복수매 조립 부착되어 있다.
여기서, 응축기(130E)의 최하단에 위치하는 직진부(134d)는 복귀관측 모관(132)측을 향함에 따라서 하우징(300)의 바닥면(301)과의 거리가 줄어드는 방향으 로 경사져 배치되어 있다. 즉, 최하단에 위치하는 직진부(134d)는 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 각도(θ3)만큼 경사져 배치되어 있다.
응축기(130E)의 병행관(133) 내를 유동하는 작동 유체는 주로 최하단에 위치하는 직진부(134d)에서 응축하여 액화된다. 이로 인해, 직진부(134d) 내에서 액화된 작동 유체는 중력의 작용에 의해 경사져 배치된 직진부(134d) 내를 복귀관측 모관(132)측을 향해 유동하고, 병행관(133)으로부터 유출한다. 이로 인해, 병행관(133) 내에 액화된 작동 유체가 체류되는 일은 없다. 이 결과, 미리 최하단에 위치하는 직진부(134d)만을 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 소정 각도 경사지게 하여 배치해 둠으로써 하우징의 설치 상태의 여하에 상관없이 원활한 작동 유체의 유동이 실현되어 안정된 루프형 서모 사이폰(100E)의 동작이 실현되게 된다.
(제6 실시 형태)
본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100F)은 상술한 제1 내지 제 실시 형태와 마찬가지로 스터링 냉동기의 고온측 열반송 시스템으로서 이용되는 것이다. 이로 인해, 상술한 제1 내지 제5 실시 형태와 같은 부분에 대해서는 도면 중 동일한 부호를 붙여 그 설명은 여기서는 반복하지 않는다.
도11에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100F)의 응축기(130F)에 있어서는, 복수의 병행관(133)의 각각은 직선형으로 연장되는 직진부(134a 내지 134d)와, 이들 직진부(134a 내지 134d)를 접속하는 만곡부(135a 내지 135c)에 의해 구성되어 있다. 직진부(134a 내지 134e)의 각각은 만곡 부(135a 내지 135c)에 의해 그 단부끼리가 연결되어 있다. 이 복수의 병행관(133)의 직진부(134a 내지 134e)에는 방열 핀(136)이 복수매 조립 부착되어 있다.
여기서, 응축기(130E)의 각각의 직진부(134a 내지 134d)는 작동 유체의 유동 방향에 있어서 상류측으로부터 하류측[즉, 이송관측 모관(131)측으로부터 복귀관측 모관(132)측]을 향함에 따라서 기기의 하우징(300)의 바닥면(301)에 대한 거리가 줄어드는 방향으로 경사져 배치되어 있다. 특히, 최하단에 위치하는 직진부(134d)는 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 각도(θ4)만큼 경사져 배치되어 있다.
응축기(130E)의 병행관(133) 내를 유동하는 작동 유체는 주로 최하단에 위치하는 직진부(134d)에서 응축하여 액화된다. 그러나, 환경 온도의 변화 등에 의해 최하단의 직진부(134d)보다 상단에 위치하는 직진부(134a 내지 134c)에 있어서도 작동 유체가 응축하여 액화되는 경우가 있다. 이로 인해, 직진부(134a 내지 134d) 내에서 응축하여 액화된 작동 유체가 중력의 작용에 의해 경사져 배치된 직진부(134a 내지 134c) 내를 복귀관측 모관(132)측을 향해 유동하도록 미리 각각의 직진부(134a 내지 134d)를 소정 각도 경사지게 하여 배치해 둠으로써, 병행관(133) 내에 작동 유체가 체류되는 것이 회피되게 된다.
이와 같이, 미리 직진부(134a 내지 134d)를 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 소정 각도 경사지게 하여 배치해 둠으로써, 하우징(300)의 설치 상태의 여하에 상관없이 원활한 작동 유체의 유동이 실현되게 되어, 결과적으로 안정된 루프형 서모 사이폰(100F)의 동작이 실현되게 된다.
(제7 실시 형태)
본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100G)은 상술한 제1 내지 제6 실시 형태와 마찬가지로 스터링 냉동기의 고온측 열반송 시스템으로서 이용되는 것이다. 이로 인해, 상술한 제1 내지 제6 실시 형태와 같은 부분에 대해서는 도면 중 동일한 부호를 붙여 그 설명은 여기서는 반복하지 않는다.
도12에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100G)의 응축기(130G)에 있어서는 상하 방향으로 연장되는 이송관측 모관(131)과, 마찬가지로 상하 방향으로 연장되는 복귀관측 모관(132)과, 이들 이송관측 모관(131)과 복귀관측 모관(132)을 접속하는 복수의 병행관(133)을 갖는다. 복수의 병행관(133)의 각각은 직선형으로 연장되는 직행관으로 이루어지고, 이들 복수의 직행관이 상하 방향에 평행하게 적층되어 응축기(130G)가 구성되어 있다. 이 복수의 병행관(133)에는 방열 핀(136)이 복수매 조립 부착되어 있다. 또한, 응축기(130G)에 있어서는 이송관측 모관(131)의 연장 방향과 각각의 병행관(133)의 연장 방향이 직교하고 또한 복귀관측 모관(132)의 연장 방향과 각각의 병행관(133)의 연장 방향이 직교하도록 구성되어 있다.
여기서, 본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100G)에 있어서는 응축기(130G)의 각각의 병행관(133)이 작동 유체의 유동 방향에 있어서, 상류측으로부터 하류측[즉, 이송관측 모관(131)측으로부터 복귀관측 모관(132)측]을 향함에 따라서 기기의 하우징(300)의 바닥면(301)에 대한 거리가 줄어드는 방향으로 경사져 배치되도록 응축기(130G)의 전체가 기기의 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 각도(θ5)만큼 경사져 배치되어 있다.
이와 같이, 병행관(133) 내에서 응축하여 액화된 작동 유체가 중력의 작용에 의해 병행관(133) 내를 복귀관측 모관(132)측을 향해 유동하도록 미리 응축기(130G) 전체를 경사지게 하여 배치해 둠으로써, 병행관(133) 내에 작동 유체가 체류되는 것이 회피되게 된다. 이에 의해, 하우징(300)의 설치 상태의 여하에 상관없이 원활한 작동 유체의 유동이 실현되게 되어 안정된 루프형 서모 사이폰(100G)의 동작이 실현되게 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는 이송관측 모관과 복귀관측 모관이 상하 방향으로 연장되도록 배치된 응축기를 예시하여 설명을 행하였지만, 이송관측 모관과 복귀관측 모관이 수평 방향으로 연장하도록 배치하는 것도 가능하다. 이와 같이 배치한 경우에는 이송관측 모관과 복귀관측 모관을 접속하는 병행관인 직행관은 수평 방향에 평행하게 배치되게 된다. 이 경우에도 응축기의 각각의 병행관이 작동 유체의 유동 방향에 있어서, 상류측으로부터 하류측(즉, 이송관측 모관측으로부터 복귀관측 모관측)을 향함에 따라서 기기의 하우징의 바닥면에 대한 거리가 줄어드는 방향으로 경사져 배치되도록 응축기의 전체를 기기의 하우징의 바닥면에 대해 고정 각도만큼 경사지게 하여 배치함으로써 안정된 루프형 서모 사이폰의 동작이 실현되게 된다.
또한, 이송관측 모관과 복귀관측 모관을 접속하는 병행관은 반드시 일열로 배치하고 있을 필요는 없다. 예를 들어, 병행관의 연장 방향과 직교하는 방향에 있어서, 병행관이 지그재그형으로 배치되어도 좋다.
(제8 실시 형태)
본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100H)은 상술한 제1 내지 제7 실시 형태와 마찬가지로 스터링 냉동기의 고온측 열반송 시스템으로서 이용되는 것이다. 이로 인해, 상술한 제1 내지 제7 실시 형태와 같은 부분에 대해서는 도면 중 동일한 부호를 붙여 그 설명은 여기서는 반복하지 않는다.
도13에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100H)의 응축기(130H)에 있어서는 상하 방향으로 연장되는 이송관측 모관(131)과, 마찬가지로 상하 방향으로 연장되는 복귀관측 모관(132)과, 이들 이송관측 모관(131)과 복귀관측 모관(132)을 접속하는 복수의 병행관(133)을 갖는다. 복수의 병행관(133)의 각각은 직선형으로 연장되는 직행관으로 이루어지고, 이들 복수의 직행관이 상하 방향에 평행하게 적층되어 응축기(130H)가 구성되어 있다. 이 복수의 병행관(133)에는 방열 핀(136)이 복수매 조립 부착되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100H)에 있어서는 이송관측 모관(131) 및 복귀관측 모관(132)의 연장 방향이 기기의 하우징(300)의 바닥면(301)의 법선 방향과 중첩되도록 이송관측 모관(131) 및 복귀관측 모관(132)이 배치되어 있다.
여기서, 본 실시 형태에 있어서의 루프형 서모 사이폰(100G)에 있어서는 응축기(130G)의 직행관으로 이루어지는 병행관(133)의 각각이 작동 유체의 유동 방향에 있어서, 상류측으로부터 하류측[즉, 이송관측 모관(131)측으로부터 복귀관측 모관(132)측]을 향함에 따라서, 기기의 하우징(300)의 바닥면(301)에 대한 거리가 줄 어드는 방향으로 경사져 배치되도록 직행관으로 이루어지는 병행관(133)이 기기의 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 각도(θ6)만큼 경사져 배치되어 있다.
이와 같이, 병행관(133) 내에서 응축하여 액화된 작동 유체가 중력의 작용에 의해 병행관(133) 내를 복귀관측 모관(132)측을 향해 유동하도록 미리 병행관(133)을 경사지게 하여 배치해 둠으로써, 병행관(133) 내에 작동 유체가 체류되는 것이 회피되게 된다. 이에 의해, 하우징(300)의 설치 상태의 여하에 상관없이 원활한 작동 유체의 유동이 실현되게 되어 안정된 루프형 서모 사이폰(100G)의 동작이 실현되게 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는 이송관측 모관과 복귀관측 모관이 상하 방향으로 연장되도록 배치된 응축기를 예시하여 설명을 행하였지만, 이송관측 모관과 복귀관측 모관이 수평 방향으로 연장되도록 배치하는 것도 가능하다. 이와 같이 배치한 경우에는, 이송관측 모관과 복귀관측 모관을 접속하는 병행관인 직행관은 수평 방향에 평행하게 배열되게 된다. 이 경우에도 응축기 각각의 병행관이 작동 유체의 유동 방향에 있어서, 상류측으로부터 하류측(즉, 이송관측 모관측으로부터 복귀관측 모관측)을 향함에 따라서, 기기의 하우징의 바닥면에 대한 거리가 줄어드는 방향으로 경사져 배치되도록 응축기의 전체를 기기의 하우징의 바닥면에 대해 소정 각도만큼 경사져 배치함으로써 안정된 루프형 서모 사이폰의 동작이 실현되게 된다.
또한, 이송관측 모관과 복귀관측 모관을 접속하는 병행관은 반드시 일렬로 배치되어 있을 필요는 없다. 예를 들어, 병행관의 연장 방향과 교차하는 방향에 있어서, 병행관이 지그재그형으로 배치되어 있어도 좋다.
(제9 실시 형태)
본 실시 형태에 있어서의 스터링 냉각고는 하우징 내부에 설치되는 스터링 냉동기의 고온측 열반송 시스템으로서, 상술한 제1 내지 제8 실시 형태 중 어느 하나에 기재된 루프형 서모 사이폰을 탑재하고 있다.
도14에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 스터링 냉각고(1000)는 냉각 공간으로서 냉동 공간(1028)과 냉장 공간(1029)을 구비한다. 스터링 냉각고(1000)는 스터링 냉동기(200)의 고온부(204)의 냉각을 행하는 고온측 열반송 시스템으로서 루프형 서모 사이폰(100)을 구비하고 있다. 또한, 스터링 냉동기(200)의 저온부(206)에 발생하는 극저온은 저온측 열반송 시스템(1020)(도14 중 파선 부분 참조)에 의해 고내의 냉각에 이용된다. 이 저온측의 열반송 시스템으로서는 고온측 열반송 시스템과 마찬가지로 루프형 서모 사이폰에 의해 구성해도 좋고, 강제 대류형의 열반송 시스템으로 해도 좋다.
여기서, 고온측 열반송 시스템인 루프형 서모 사이폰(100)은 스터링 냉동기(200)의 고온부(204)의 주위에 접촉하여 부착된 증발기(110)와, 이송관 및 복귀관에 의해 상기 증발기(110)와 접속된 응축기(130)로 구성된다. 이 증발기(110), 응축기(130), 이송관(120) 및 복귀관(140)으로 이루어지는 순환 회로 내에는, 예를 들어 에탄올이 첨가된 물 등이 냉매로서 봉입된다. 그리고, 냉매의 증발과 응축에 의한 자연 대류를 이용하여 고온부(204)에서 발생한 열을 전달할 수 있도록 응축기 (130)가 증발기(110)보다 상방(높은 곳)에 배치되어 있다.
도14에 도시한 바와 같이, 스터링 냉동기(200)는 스터링 냉각고(1000)의 배면 상부에 배치된다. 또한, 저온측 열반송 시스템(1020)은 스터링 냉각고(1000)의 배면측에 배치된다. 이에 대해, 고온측 열반송 시스템인 루프형 서모 사이폰(100)은 스터링 냉각고(1000)의 상부에 배치된다. 또한, 루프형 서모 사이폰(100)의 응축기(130)는 스터링 냉각고(1000)의 상부에 설치된 덕트(1024)에 내설된다.
스터링 냉동기(200)를 동작시키면, 고온부(204)에서 발생한 열이 루프형 서모 사이폰(100)의 응축기(130)를 거쳐서 덕트(1024) 내의 공기와 열교환된다. 이때, 송풍 팬(1025)에 의해 덕트(1024) 내의 따뜻한 공기가 스터링 냉각고(1000)의 고밖으로 배출되는 동시에, 스터링 냉각고(1000)의 고밖의 공기가 취입되어 열교환이 촉진된다.
한편, 저온부(206)에서 발생한 극저온은 냉기 덕트(1023) 내의 기류(도14 중 화살표)와 열교환된다. 이때, 냉동 공간측 팬(1026) 및 냉장 공간측 팬(1027)에 의해 냉각된 냉기가 각각 냉동 공간(1028) 및 냉장 공간(1029)으로 송풍된다. 각 냉각 공간(1028, 1029)으로부터의 따뜻해진 기류는 다시 냉기 덕트(1023)로 도입되고, 반복해서 냉각된다.
상기한 스터링 냉각고(100O)에 탑재된 루프형 서모 사이폰(100F), 상술한 제1 내지 제8 실시 형태 중 어느 하나에 기재된 루프형 서모 사이폰(100A 내지 100H) 이므로, 스터링 냉각고(1000)의 하우징의 설치 상태의 여하에 상관없이 안정적으로 동작한다. 이로 인해, 스터링 냉동기(200)를 고효율로 운전시키는 것이 가능해지 므로, 스터링 냉각고(1000)의 성능도 향상되게 된다.
(제10 실시 형태)
본 제10 실시 형태에 있어서의 냉각 장치는 상술한 제2 종래예에 있어서의 냉각 장치와 대부분에 있어서 공통의 구조를 갖고 있다. 이로 인해, 제2 종래예에 있어서의 냉각 장치와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙여 그 설명은 여기서는 반복하지 않는다.
도15, 도16a 및 도16b에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 냉각 장치에 있어서는 응축액측 냉매 배관(11)의 종관(11A, 11B)의 상단부를 횡관(11C)의 일단부 및 타단부에 각각 접속하고 있다. 종관(11A, 11B)의 하단부는 제2 종래예와 마찬가지로 반환형체(6A, 6B)의 외주면 상단부에 각각 접속된다. 따라서, 종관(11A, 11B)이 접속되는 상하의 접속구가 수평 방향에서 일치하지 않게 된다. 그로 인해, 종관(11A, 11B)에는 하향 구배를 갖는 경사부(11Aa, 11Ba)(도16a 참조)를 구비한 굴곡관을 사용하고 있다. 이에 의해, 냉각 장치(50)(도20 참조)가 다소 경사져도 횡관(11C)의 단부 중 어느 하나가 횡관(11C) 전체에서 가장 낮아지므로, 입구가 낮은 쪽의 종관을 타고 흘러 내려 횡관(11C) 내에 냉매 응축액이 고이는 일이 없다.
일반적으로, 냉장고의 설치 장소의 경사는 수평을 포함하여 5°이내로 되어 있으므로, 냉각 장치(50)의 수평시를 기준으로 한 상기 종관 경사부(11Aa, 11Ba)의 하향 구배(α)(도16a 참조)를 5°이상으로 설정함으로써 냉각 장치(50)가 최악인 5°경사져도 종관 경사부(11Aa, 11Ba)의 하향 구배는 유지되어, 서모 사이폰이 기능 하지 않게 되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 안정적으로 냉매를 순환시킬 수 있다.
또한, 증기측 냉매 배관(11)의 횡관(11C)에는 탈기용 차지 파이프(21)를 부착하고 있다. 고온측 열반송 사이클에 물냉매를 사용하는 경우, 물에 용존하는 불응축 가스(공기)를 제거할 필요가 있으므로, 물냉매를 봉입한 후에 차지 파이프(21)를 사용하여 사이클 내부의 밀폐계를 진공화하고 있다. 이와 같이 높은 위치에 차지 파이프(21)를 부착함으로써 진공화 시의 물의 흡입 방지와 진공화의 효율 향상이 도모된다.
이상에 있어서 설명한 본 발명의 제1 내지 제10 실시 형태에 있어서는, 루프형 서모 사이폰을 스터링 냉동기의 고온측 열반송 시스템에 채용한 경우를 예시하여 설명을 행하였지만, 열원을 갖는 다른 디바이스에도 당연히 적용 가능하다.
또한, 상술한 제1 내지 제10 실시 형태에 있어서의 특징적인 구성은 서로 조합하는 것이 가능하다.
이와 같이, 금회 개시한 상기 각 실시 형태는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아니다. 본 발명의 기술적 범위는 청구의 범위에 의해 획정되고, 또한 청구의 범위의 기재와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 포함하는 것이다.

Claims (14)

  1. 열원을 갖는 기기의 하우징(300)에 탑재되어 폐쇄 회로 내에 봉입된 작동 유체를 이용하여 상기 열원으로부터 열을 전달하는 루프형 서모 사이폰이며,
    상기 폐쇄 회로는,
    상기 열원으로부터 열을 빼앗아 상기 작동 유체를 증발시키는 증발기(110)와,
    상기 증발기(110)에서 증발한 작동 유체를 응축시키는 응축기(130A)와,
    상기 증발기(110)에서 증발한 작동 유체를 상기 응축기(130A)로 이송하는 이송관(120)과,
    상기 응축기(130A)에서 응축한 작동 유체를 상기 증발기(110)로 복귀시키는 복귀관(140)에 의해 구성되어 있고,
    상기 응축기(130A)는 일방향을 향해 연장되는 직진부(134a 내지 134d)가 상하 방향에 복수단에 걸쳐서 적층되고 또한 상기 복수단에 걸쳐서 적층된 직진부(134a 내지 134d)끼리가 만곡부(135a 내지 135c)에 의해 접속되어 이루어지는 사행관을 갖고,
    상기 사행관의 직진부(134a 내지 134d) 중 최하단에 위치하는 직진부(134d)가 상기 복귀관(140)측을 향함에 따라서, 상기 하우징(300)의 바닥면(301)과의 거리가 줄어드는 방향으로 경사져 배치되어 있는 루프형 서모 사이폰.
  2. 스터링 냉동기(200)를 탑재한 스터링 냉각고이며,
    상기 스터링 냉동기(200)는 제1항에 기재된 루프형 서모 사이폰을 구비하고 있고,
    상기 증발기(110)가 상기 스터링 냉동기(200)의 고온부(204)와 열교환시키도록 구성된 스터링 냉각고.
  3. 열원을 갖는 기기의 하우징(300)에 탑재되어 폐쇄 회로 내에 봉입된 작동 유체를 이용하여 상기 열원으로부터 열을 전달하는 루프형 서모 사이폰이며,
    상기 폐쇄 회로는,
    상기 열원으로부터 열을 빼앗아 상기 작동 유체를 증발시키는 증발기(110)와,
    상기 증발기(110)에서 증발한 작동 유체를 응축시키는 응축기(130A)와,
    상기 증발기(110)에서 증발한 작동 유체를 상기 응축기(130A)로 이송하는 이송관(120)과,
    상기 응축기(130A)에서 응축한 작동 유체를 상기 증발기(110)로 복귀시키는 복귀관(140)에 의해 구성되어 있고,
    상기 응축기(130A)는,
    상기 이송관(120)에 접속되어 도입된 작동 유체를 분류하는 이송관측 모관(131)과,
    상기 복귀관(140)에 접속되어 분류된 작동 유체를 합류시키는 복귀관측 모관 (132)과,
    상기 이송관측 모관(131)과 상기 복귀관측 모관(132)을 접속하여 서로 병행하도록 배치된 복수의 병행관(133)을 포함하는 조립체로 이루어지고,
    상기 병행관(133)의 각각은 제1 방향을 향해 연장되는 직진부(134a 내지 134d)가 상하 방향에 복수단을 걸쳐서 평행하게 적층되고, 또한 상기 복수단에 걸쳐서 적층된 직진부(134a 내지 134d)끼리가 만곡부(135a 내지 135c)에 의해 접속되어 이루어지는 사행관에 의해 구성되어 있고,
    상기 사행관의 직진부(134a 내지 134d) 중 최하단에 위치하는 직진부(134d)가 상기 복귀관측 모관(132)측을 향함에 따라서, 상기 하우징(300)의 바닥면(301)과의 거리가 줄어드는 방향으로 경사져 배치되도록 상기 응축기(130A)의 전체가 상기 하우징(300)의 바닥면(301)에 대해 경사져 배치되어 있는 루프형 서모 사이폰.
  4. 제3항에 있어서, 상기 경사져 배치된 응축기(130A)의 상기 하우징(300)의 바닥면(301)에 대한 경사각이 0°보다 크고 6°이하인 루프형 서모 사이폰.
  5. 제3항에 있어서, 상기 복귀관측 모관(132)은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 향해 연장되어 있고,
    상기 복귀관(140)은 상기 제2 방향을 향해 연장되는 복귀관측 모관(132)의 한쪽 단부 근방에 접속되어 있고,
    상기 복귀관측 모관(132)이 상기 한쪽 단부와는 반대측에 위치하는 다른 쪽 단부측으로부터 상기 한쪽 단부측을 향함에 따라서, 상기 하우징(300)의 바닥면(301)과의 거리가 줄어드는 방향으로 경사져 배치되어 있는 루프형 서모 사이폰.
  6. 스터링 냉동기(200)를 탑재한 스터링 냉각고이며,
    상기 스터링 냉동기(200)는 제3항에 기재된 루프형 서모 사이폰을 구비하고 있고,
    상기 증발기(110)가 상기 스터링 냉동기(200)의 고온부(204)와 열교환시키도록 구성된 스터링 냉각고.
  7. 열원을 갖는 기기의 하우징(300)에 탑재되어 폐쇄 회로 내에 봉입된 작동 유체을 이용하여 상기 열원으로부터 열을 전달하는 루프형 서모 사이폰이며,
    상기 폐쇄 회로는,
    상기 열원으로부터 열을 빼앗아 상기 작동 유체를 증발시키는 증발기(110)와,
    상기 증발기(110)에서 증발한 작동 유체를 응축시키는 응축기(130B)와,
    상기 증발기(110)에서 증발한 작동 유체를 상기 응축기(130B)로 이송하는 이송관(120)과,
    상기 응축기(130B)에서 응축한 작동 유체를 상기 증발기(110)로 복귀시키는 복귀관(140)에 의해 구성되어 있고,
    상기 응축기(130B)는,
    상기 이송관(120)에 접속되어 도입된 작동 유체를 분류하는 이송관측 모관(131)과,
    상기 복귀관(140)에 접속되어 분류된 작동 유체를 합류시키는 복귀관측 모관(132)과,
    상기 이송관측 모관(131)과 상기 복귀관측 모관(132)을 접속하여 서로 병행하도록 배치된 복수의 병행관(133)을 포함하는 조립체로 이루어지고,
    상기 복귀관측 모관(132)은 일방향을 향해 연장되어 있고,
    상기 복귀관(140)은 상기 일방향을 향해 연장되는 복귀관측 모관(132)의 한쪽 단부 근방에 접속되어 있고,
    상기 복귀관측 모관(132)이 상기 한쪽 단부와는 반대측에 위치하는 다른 쪽 단부측으로부터 상기 한쪽 단부를 향함에 따라서 상기 하우징(300)의 바닥면(301)과의 거리가 줄어드는 방향으로 경사져 배치되어 있는 루프형 서모 사이폰.
  8. 스터링 냉동기(200)를 탑재한 스터링 냉각고이며,
    상기 스터링 냉동기(200)는 제7항에 기재된 루프형 서모 사이폰을 구비하고 있고,
    상기 증발기(110)가 상기 스터링 냉동기(200)의 고온부(204)와 열교환시키도록 구성된 스터링 냉각고.
  9. 열원을 갖는 기기의 하우징(300)에 탑재되어 폐쇄 회로 내에 봉입된 작동 유 체를 이용하여 상기 열원으로부터 열을 전달하는 루프형 서모 사이폰이며,
    상기 폐쇄 회로는,
    상기 열원으로부터 열을 빼앗아 상기 작동 유체를 증발시키는 증발기(110)와,
    상기 증발기(110)에서 증발한 작동 유체를 응축시키는 응축기(130G)와,
    상기 증발기(110)에서 증발한 작동 유체를 상기 응축기(130G)로 이송하는 이송관(120)과,
    상기 응축기(130G)에서 응축한 작동 유체를 상기 증발기(110)로 복귀시키는 복귀관(140)에 의해 구성되어 있고,
    상기 응축기(130G)는,
    상기 이송관(120)에 접속되어 도입된 작동 유체를 분류하는 이송관측 모관(131)과,
    상기 복귀관(140)에 접속되어 분류된 작동 유체를 합류시키는 복귀관측 모관(132)과,
    상기 이송관측 모관(131)과 상기 복귀관측 모관(132)을 접속하여 서로 병행하도록 배치된 복수의 직행관(133)을 포함하는 조립체로 이루어지고,
    상기 직행관(133)의 각각이 상기 복귀관측 모관(132)측을 향함에 따라서 상기 하우징(300)의 바닥면(301)과의 거리가 줄어드는 방향으로 경사져 배치되어 있는 루프형 서모 사이폰.
  10. 스터링 냉동기(200)를 탑재한 스터링 냉각고이며,
    상기 스터링 냉동기(200)는 제9항에 기재된 루프형 서모 사이폰을 구비하고 있고,
    상기 증발기(110)가 상기 스터링 냉동기(200)의 고온부(204)와 열교환시키도록 구성된 스터링 냉각고.
  11. 스터링 냉동기(1)의 저온부(3)에서 발생하는 냉열을 취출하는 저온측 냉열 반송 사이클(5)과, 스터링 냉동기(1)의 고온부(2)에서 발생하는 온열을 외부로 방출하는 고온측 열반송 사이클(4)을 구비한 냉각 장치에 있어서,
    상기 고온측 열반송 사이클(4)은 스터링 냉동기(1)의 고온부(2)에 부착된 고온측 증발기(6)와, 상기 고온측 증발기(6)보다도 높은 위치에 배치된 고온측 응축기(8)를 구비하고, 상기 고온측 증발기(6)와 상기 고온측 응축기(8) 사이를 증기측 냉매 배관(7) 및 응축액측 냉매 배관(11)으로 접속하여 냉매 순환 회로를 형성한 것이고,
    상기 응축액측 냉매 배관(11)은 상기 고온측 응축기(8)가 접속되는 양단부 폐색의 횡관(11C)과, 상기 고온측 증발기(6)와 상기 횡관(11C)을 수직 방향에 연결하는 한 쌍의 종관(11A, 11B)을 구비하고, 상기 한 쌍의 종관(11A, 11B)의 한쪽 및다른 쪽의 상단부를 각각 상기 횡관(11A, 11B)의 일단부 및 타단부에 접속한 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 종관(11A, 11B)이 하향 구배를 갖는 경사부(11Aa, 11Ba)를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 하향 구배를 냉각 장치 수평시를 기준으로 하여 5°이상으로 한 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  14. 스터링 냉동기(1)의 저온부(3)에서 발생하는 냉열을 취출하는 저온측 냉열 반송 사이클(5)과, 스터링 냉동기(1)의 고온부(2)에서 발생하는 온열을 외부로 방출하는 고온측 열반송 사이클(4)을 구비한 냉각 장치에 있어서,
    상기 고온측 열반송 사이클(4)은 스터링 냉동기(1)의 고온부(2)에 부착된 고온측 증발기(6)와, 상기 고온측 증발기(6)보다도 높은 위치에 배치된 고온측 응축기(8)를 구비하고, 상기 고온측 증발기(6)와 상기 고온측 응축기(8) 사이를 증기측 냉매 배관(7) 및 응축액측 냉매 배관(11)으로 접속하여 냉매 순환 회로를 형성한 것이고,
    상기 응축액측 냉매 배관(11)은 상기 고온측 응축기(8)가 접속되는 양단부 폐색의 횡관(11C)과, 상기 고온측 증발기(6)와 상기 횡관(11C)을 수직 방향에 연결하는 한 쌍의 종관(11A, 11B)을 구비하고, 상기 증기측 냉매 배관(7)은 상기 고온측 응축기(8)가 접속되는 양단부 폐색의 횡관(7C)과, 상기 고온측 증발기(6)와 상기 횡관(7C)을 수직 방향에 연결하는 한 쌍의 종관(7A, 7B)을 구비하고,
    상기 증기측 냉매 배관(7)의 횡관(7C)을 상기 응축액측 냉매 배관(11)의 횡 관(11C)보다도 높은 위치에 배치하여 상기 증기측 냉매 배관(7)의 횡관(7C)에 탈기용 차지 파이프(21)를 부착한 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101499641B1 (ko) * 2014-02-27 2015-03-06 한국원자력연구원 수냉-공냉 복합 피동급수냉각 장치 및 시스템

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8136580B2 (en) 2000-06-30 2012-03-20 Alliant Techsystems Inc. Evaporator for a heat transfer system
US8109325B2 (en) * 2000-06-30 2012-02-07 Alliant Techsystems Inc. Heat transfer system
WO2008034185A1 (en) * 2006-09-21 2008-03-27 Rheem Australia Pty Limited An inclined heat exchanger
US9086057B2 (en) * 2010-01-21 2015-07-21 The Abell Foundation, Inc. Ocean thermal energy conversion cold water pipe
US8899043B2 (en) * 2010-01-21 2014-12-02 The Abell Foundation, Inc. Ocean thermal energy conversion plant
KR102176303B1 (ko) 2010-01-21 2020-11-09 더 아벨 파운데이션, 인크. 해양 온도차 발전소
US9618254B2 (en) * 2011-07-21 2017-04-11 Lg Electronics Inc. Refrigerator
US9151279B2 (en) 2011-08-15 2015-10-06 The Abell Foundation, Inc. Ocean thermal energy conversion power plant cold water pipe connection
KR101868624B1 (ko) * 2011-12-21 2018-06-18 엘지전자 주식회사 냉장고
US9117991B1 (en) 2012-02-10 2015-08-25 Flextronics Ap, Llc Use of flexible circuits incorporating a heat spreading layer and the rigidizing specific areas within such a construction by creating stiffening structures within said circuits by either folding, bending, forming or combinations thereof
US9618185B2 (en) 2012-03-08 2017-04-11 Flextronics Ap, Llc LED array for replacing flourescent tubes
KR101936224B1 (ko) * 2012-04-26 2019-01-08 엘지전자 주식회사 열교환기
WO2013169774A2 (en) 2012-05-07 2013-11-14 Phononic Devices, Inc. Thermoelectric heat exchanger component including protective heat spreading lid and optimal thermal interface resistance
US20130291555A1 (en) 2012-05-07 2013-11-07 Phononic Devices, Inc. Thermoelectric refrigeration system control scheme for high efficiency performance
DE102012207650A1 (de) 2012-05-08 2013-11-14 Inficon Gmbh Entnahmevorrichtung für ein Fluid
US20140001496A1 (en) * 2012-06-27 2014-01-02 Flextronics Ap, Llc Relampable led structure
US9366394B2 (en) * 2012-06-27 2016-06-14 Flextronics Ap, Llc Automotive LED headlight cooling system
EP2920538B1 (en) 2012-10-16 2019-06-26 The Abell Foundation Inc. Heat exchanger including manifold
TWM450187U (zh) * 2012-10-25 2013-04-01 Cooling House Co Ltd 循環式熱虹吸散熱裝置
US9748460B2 (en) 2013-02-28 2017-08-29 Flextronics Ap, Llc LED back end assembly and method of manufacturing
CN109612192A (zh) * 2013-04-24 2019-04-12 西门子医疗有限公司 包括两级低温制冷机及相关联的安装装置的组件
US10458683B2 (en) 2014-07-21 2019-10-29 Phononic, Inc. Systems and methods for mitigating heat rejection limitations of a thermoelectric module
US9593871B2 (en) 2014-07-21 2017-03-14 Phononic Devices, Inc. Systems and methods for operating a thermoelectric module to increase efficiency
US9552025B2 (en) 2014-09-23 2017-01-24 Google Inc. Cooling electronic devices in a data center
US10448543B2 (en) 2015-05-04 2019-10-15 Google Llc Cooling electronic devices in a data center
US10462935B2 (en) 2015-06-23 2019-10-29 Google Llc Cooling electronic devices in a data center
US10349561B2 (en) 2016-04-15 2019-07-09 Google Llc Cooling electronic devices in a data center
US10156385B1 (en) 2017-08-15 2018-12-18 Christopher Kapsha Multistage refrigeration system
US10274221B1 (en) 2017-12-22 2019-04-30 Mitek Holdings, Inc. Heat exchanger
US11802738B2 (en) 2018-02-04 2023-10-31 Ratnesh Tiwari Water cooling system
GB201815626D0 (en) * 2018-09-25 2018-11-07 Hughes Safety Showers Ltd Water cooler
EP4006451A4 (en) * 2019-07-22 2022-08-10 Mayekawa Mfg. Co., Ltd. DEFROSTING SYSTEM
CN112066581A (zh) * 2020-09-21 2020-12-11 珠海格力电器股份有限公司 一种制冷系统、方法及制冷设备
CN112985132B (zh) * 2021-03-05 2022-10-25 太原理工大学 一种斯特林发电及强制对流散热的重力热管装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2093725A (en) * 1934-12-24 1937-09-21 Gen Motors Corp Refrigerating apparatus
US3226941A (en) * 1963-10-31 1966-01-04 Charles D Snelling Klystron cooling system assembly
JPS597363U (ja) * 1982-07-07 1984-01-18 三菱電機株式会社 熱交換装置
JPS61204177U (ko) * 1985-06-10 1986-12-23
JPH0678873B2 (ja) * 1985-10-14 1994-10-05 株式会社フジクラ ヒ−トパイプの製造方法
JPS6288176U (ko) * 1985-11-19 1987-06-05
US5142872A (en) * 1990-04-26 1992-09-01 Forma Scientific, Inc. Laboratory freezer appliance
US5642622A (en) * 1995-08-17 1997-07-01 Sunpower, Inc. Refrigerator with interior mounted heat pump
JP2001091173A (ja) * 1999-09-24 2001-04-06 Sanyo Electric Co Ltd 熱搬送装置
RU2253075C2 (ru) * 2000-08-25 2005-05-27 Шарп Кабусики Кайся Охладительная установка стирлинга, охладитель и холодильник
JP2002168547A (ja) * 2000-11-20 2002-06-14 Global Cooling Bv 熱サイホンによるｃｐｕ冷却装置
JP3826998B2 (ja) * 2001-08-03 2006-09-27 シャープ株式会社 スターリング冷凍システム及びスターリング冷蔵庫
JP2003214750A (ja) * 2002-01-23 2003-07-30 Twinbird Corp サーモサイフォン
JP4033699B2 (ja) * 2002-04-08 2008-01-16 シャープ株式会社 ループ型サーモサイホンおよびスターリング冷蔵庫
BR0202997A (pt) * 2002-07-16 2004-05-25 Brasil Compressores Sa Sistema de refrigeração

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101499641B1 (ko) * 2014-02-27 2015-03-06 한국원자력연구원 수냉-공냉 복합 피동급수냉각 장치 및 시스템
US10043596B2 (en) 2014-02-27 2018-08-07 Korea Atomic Energy Research Institute Water-air combined passive feed water cooling apparatus and system

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Publication number Publication date
WO2005024331A1 (ja) 2005-03-17
EP1669710A1 (en) 2006-06-14
KR100746795B1 (ko) 2007-08-06
US20070028626A1 (en) 2007-02-08

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