KR20120075751A - 복수의 배관과 복수의 밸브를 갖는 히트파이프를 설치한 냉장고 - Google Patents

복수의 배관과 복수의 밸브를 갖는 히트파이프를 설치한 냉장고 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 배관을 갖는 히트파이프를 설치한 냉장고에 관한 것으로 본체; 상기 본체에 형성되는 고온부와 저온부; 상기 고온부와 상기 저온부에 연결되어 기체상태의 열이송유체를 수송하는 제1냉매흐름관; 상기 고온부와 상기 저온부에 연결되어 액체상태의 열이송유체를 수송하는 제2냉매흐름관; 상기 제1냉매흐름관 또는 상기 제2냉매흐름관에 설치되어 상기 제1냉매흐름관 또는 상기 제2냉매흐름관을 개폐할 수 있는 밸브;를 포함하는 복수의 배관과 복수의 밸브를 갖는 히트파이프를 설치한 냉장고를 포함하여 고온부와 저온부의 위치 및 거리에 큰 제약이 없이 히트파이프를 설치 사용할 수 있게 되고, 복수 개의 냉매파이프를 채용함으로써 원하지 않는 열의 이동을 보다 효과적으로 차단할 수 있어 열전달 효율을 높일 수 있으며, 4방향밸브를 채용함으로써 고온부와 저온부의 여러 곳에 히트파이프를 연결시킬 수 있기 때문에 열전달 효율을 증가시킬 수 있는 동시에 히트파이프를 냉장 또는 냉동실의 적상 부위에 연결시켜 적상을 없앰으로써 냉장고의 가동 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

복수의 배관과 복수의 밸브를 갖는 히트파이프를 설치한 냉장고{A refrigerator in use with Heat-pipe having multiple pipes and valves}
본 발명은 복수의 배관을 갖는 히트파이프를 설치한 냉장고에 관한 것이다.
히트파이프는 용기 내부에 있는 작동유체가 기체-액체의 상변화 과정을 통해서 용기 양단의 열을 전달하는 기계요소이다.
히트파이프는 용기(Container)와 윅(Wick;모세관 구조물)과 작동유체로 구성되며 증발부와 단열부, 응축부로 나눌 수 있다.
윅(Wick)은 금속으로 만든 아주 가느다란 금속으로 이루어진 그물형상을 하고 있어 모세관력을 발생시킬 수 있는 다공성 구조물이다.
히트파이프의 열전달 기본 동작원리는 열이송유체가 증발부에서 고온의 열원으로부터 열을 흡수하여 기체상태로 증발하고 단열부를 지나 응축부에서 온도가 낮은 외부로 열을 빼앗기면서 응축되어 결과적으로 열을 고온의 열원으로부터 저온공간으로 전달하는 것이다.
히트파이프의 내부에서 열이송유체(Heat Transfer Working fluid)가 순환하는 기본원리는 배관을 따라 발생하는 압력차 때문이다.
히트파이프 내부는 평형상태에 있다가 열이송유체가 고온 열교환 부분에서 액체상태에서 기체상태로 증발하면서 밀도가 감소하고, 저온 열교환 부분에서 밀돠가 작은 기체상태에서 밀도가 큰 액체상태로 응축하면서 밀도가 커진다.
증발부와 응축부 사이에 압력차이가 발생하게 되고 이러한 압력차이가 바로 열이송유체를 순환시키는 원동력이 된다.
액체상태의 열이송유체가 발생하는 저온부보다 기체상태의 열이송유체가 발생하는 고온부가 높은 곳에 위치하게 되면 자체적인 순환동력을 잃게 되므로 모세관을 사용한다.
고온부와 저온부의 높이차가 클 경우에는 모세관을 사용하여 열이송유체를 순환시키기에는 한계가 있다.
종래의 기술은 앞서 언급한 모세관력을 이용한 열이송유체 순환방식 혹은 열이송유체의 순환을 위해서 액체상태와 기체상태의 밀도차이를 이용한 자연순환방식을 사용하여 왔기 때문에 고온부와 저온부의 거리가 먼 경우에는 사용할 수 없다.
따라서 고온부가 저온부보다 높은 곳에 위치할 경우에는 종래 히트파이프의 적용은 곤란한 문제점이 있었다.
종래의 기술은 고온부에서 단속적으로 방열하거나, 저온부에서 단속적으로 흡열하여야 하는 경우 원하지 않는 열의 이동이 발생하는 문제가 있었다.
종래 히트파이프는 열이송유체가 하나의 관 내부에서 기체-액체 상변화를 하는 동시에 단순 절환 밸브를 사용하여 열이송유체를 제어하였기 때문에 히트파이프 배관상에 별도의 열이송유체 순환용 펌프를 추가할 때는 추가배관이 필요하였다.
따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 히트파이프를 액체상태의 냉매흐름관과 기체상태의 냉매흐름관으로 나누어 설치하고, 한번의 전기적인 신호로 개폐가능한 단속밸브를 추가하여 원치않는 열의 이동을 차단한다.
또한 액체상태의 열이송유체를 순환시킴으로써 전력소모를 적게 하면서도 흡열원과 방열원간의 거리가 먼 경우에도 히트파이프 적용이 가능케 하도록 한다.
또한 열이송유체를 제어하는 단속밸브를 하나로 하여 제어를 간편하게 하는 동시에 제조상의 비용을 절감하는 효과도 가져오는 복수의 배관을 갖는 냉매흐름 단속밸브가 적용된 히트파이프를 설치한 냉장고를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은 본체; 상기 본체에 형성되는 고온부와 저온부; 상기 고온부와 상기 저온부에 연결되어 기체상태의 열이송유체를 수송하는 제1냉매흐름관; 상기 고온부와 상기 저온부에 연결되어 액체상태의 열이송유체를 수송하는 제2냉매흐름관; 상기 제1냉매흐름관 또는 상기 제2냉매흐름관에 설치되어 상기 제1냉매흐름관 또는 상기 제2냉매흐름관을 개폐할 수 있는 밸브;를 포함하는 복수의 배관과 복수의 밸브를 갖는 히트파이프를 설치한 냉장고를 포함한다.
또한, 상기 제1냉매흐름관 또는 상기 제2냉매흐름관은 열이송유체를 강제로 순환시키도록 배관 도중에 순환펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 배관과 복수의 밸브를 갖는 히트파이프를 설치한 냉장고를 포함한다.
또한, 상기 밸브는 4방향 밸브인 것을 특징으로 하는 복수의 배관과 복수의 밸브를 갖는 히트파이프를 설치한 냉장고를 포함한다.
또한, 상기 고온부 및 상기 저온부가 각각 적어도 하나 이상 마련되며 상기 히트파이프는 상기 본체의 적상 또는 결로를 제거하는 것을 특징으로 하는 복수의 배관과 복수의 밸브를 갖는 히트파이프를 설치한 냉장고를 포함한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 고온부와 저온부의 위치 및 거리에 큰 제약이 없이 히트파이프를 설치하여 사용할 수 있게 된다.
둘째, 복수 개의 냉매파이프를 채용함으로써 원하지 않는 열의 이동을 보다 효과적으로 차단할 수 있게 된다.
셋째, 4방향밸브를 채용함으로써 고온부와 저온부의 여러 곳에 히트파이프를 연결시킬 수 있기 때문에 열전달 효율을 증가시킬 수 있다.
넷째, 히트파이프를 냉장 또는 냉동실의 적상 부위에 연결시켜 적상을 없앰으로써 냉장고의 가동 효율을 높일 수 있다.
도1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 복수의 배관을 갖는 히트파이프를 설치한 냉장고의 개념도.
도2는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 복수의 배관을 갖는 히트파이프를 설치한 냉장고의 개념도.
도3은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 복수의 배관을 갖는 히트파이프를 설치한 냉장고의 개념도.
도4는 종래의 히트파이프가 설치된 모습의 개념도.
이상과 같은 본 발명의 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저 종래의 히트파이프의 구조에 대하여 상세히 설명한다.
냉장고는 본체(미도시)에 고온부(110)와 저온부(120)가 형성된다.
종래히트파이프(230)는 하나의 관으로 형성되어 고온부(110)와 저온부(120) 사이를 연결한다.
종래히트파이프(230)는 내부압력이 매우 낮은 상태에서 열이송유체를 수송하는데, 내부 압력이 매우 낮기 때문에 열이송유체가 쉽게 증발되어 기화된다.
보다 자세하게 설명하면 종래히트파이프(230)는 고온부(110)에서 열을 전달받아 열이송유체를 기화시킨 후 저온부(120)에서 열을 빼앗기면서, 기화된 열이송유체가 다시 액화되는 과정을 반복적으로 수행하면서 열이 고온부(110)에서 저온부(120)로 자연스럽게 흘러가도록 하는 기계요소이다.
종래히트파이프(230)는 하나의 관으로 형성되어 있으며 여기에 밸브(300)를 마련하여 열이송유체의 흐름을 제어하는데 그쳤다.
열은 고온에서 저온으로 흘러가며 기체나 액체 등의 유체는 높은 위치에서 낮은 곳으로 흐르는 성질이 있다.
따라서 기존 냉장고에서 종래히트파이프(230)는 저온부(120)가 고온부(110)보다 상부에 배치되는 경우에만 제한적으로 사용 가능한 문제가 있었다.
또한, 기존 냉장고에 설치된 종래히트파이프(230)에는 별도의 열이송유체 순환장치가 마련되지 않았기 때문에 열이송유체의 이송은 열이송유체와 액체상태에서 모세관 내부벽면과 접하는 경계면에서 발생하는 표면장력효과 즉, 모세관력에 의존하였다.
따라서 종래히트파이프(230)는 냉장고의 고온부(110)와 저온부(120) 사이의 높이차가 증가할수록 그 작동 효율이 현저히 저하되는 문제가 있었다.
다음으로 본 발명에 대하여 첨부한 도면을 참조하면서 상술한다.
도1은 본 발명의 바람직한 제1실시예로서, 냉장고 본체(미도시)에 형성된 고온부(110)와 저온부(120)를 연결하는 복수배관을 갖는 히트파이프에 밸브(300)가 설치된 모습으로 저온부(120)가 고온부(110)보다 상부에 배치된 개념도이다.
도2는 본 발명의 바람직한 제2실시예로서, 냉장고 본체(미도시)에 형성된 고온부(110)와 저온부(120)를 연결하는 복수배관을 갖는 히트파이프에 밸브(300)와 순환펌프(400)가 마련된 모습으로 고온부(110)가 저온부(120)보다 상부에 배치된 개념도이다.
도3은 본 발명의 바람직한 제3실시예로서, 냉장고 본체(미도시)에 형성된 고온부(110)와 저온부(120)를 연결하는 복수배관을 갖는 히트파이프에 4방향밸브(310)와 순환펌프(400)가 마련된 모습으로 고온부(110)가 저온부(120)보다 상부에 배치된 개념도이다.
먼저 도1을 참조하면서 본 발명의 바람직한 제1실시예를 상술한다.
냉장고는 본체(미도시)에 고온부(110)와 저온부(120)가 형성되는데 저온부(120)가 고온부(110)보다 상부에 배치된다.
히트파이프는 제1냉매흐름관(210)과 제2냉매흐름관(220)으로 형성되어 고온부(110)와 저온부(120)를 연결한다.
제1냉매흐름관(210)은 내부에 액체상태의 열이송유체가 포함되고 제2냉매흐름관(220)은 내부에 기체상태의 열이송유체가 들어있다.
밸브(300)는 제1냉매흐름관(210)과 제2냉매흐름관(220)에 모두 사용될 수도 있고 혹은 제1냉매흐름관(210) 또는 제2냉매흐름관(220)에 택일적으로 적용될 수도 있는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명의 히트파이프는 액체 열이송유체를 사용하는 제1냉매흐름관(210)과 기체 열이송유체를 사용하는 제2냉매흐름관(220)을 통하여 개별적으로 열이송을 하는 동시에 밸브(300)를 이용하여 열이송유체의 흐름을 제어함으로써 원하지 않는 열의 이동을 막을 수 있고 열흐름의 단속을 제어할 수 있게 된다.
또한 냉장고는 냉장 혹은 냉동실에 적상이나 결로가 발생할 수 있는데 히트파이프를 연결시킴으로서 열을 전달하여 적상을 녹이고 결로가 발생하지 않도록 할 수도 있다.
열은 고온에서 저온방향으로 이동하며 유체는 높은 곳에서 낮은 곳으로 흘러간다.
따라서 히트파이프는 본체(미도시)에 형성되는 저온부(120)가 고온부(110) 보다 상부에 배치되므로 별도의 순환펌프(400)의 설치는 요하지 아니한다.
다음으로 도2를 참조하여 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 대하여 상술한다.
본체(미도시)는 저온부(120)과 고온부(110)를 형성하는데 고온부(110)가 저온부(120)보다 상부에 배치된다.
히트파이프는 제1냉매흐름관(210)과 제2냉매흐름관(220)으로 형성되어 고온부(110)와 저온부(120)를 연결한다.
제1냉매흐름관(210)은 내부에 기체상태의 열이송유체를 포함하고 제2냉매흐름관(220)은 내부에 액체상태의 열이송유체를 포함한다.
밸브(300)는 도면상에서 제1냉매흐름관(210)과 제2냉매흐름관(220)에 표시되어 있으나 제1냉매흐름관(210) 또는 제2냉매흐름관(220)에 모두 사용될 수도 있고 혹은 택일적으로 적용될 수도 있는 것이 바람직하다.
열은 고온에서 저온방향으로 이동하며 유체는 높은 곳에서 낮은 곳으로 흘러간다. 도 2에서는 낮은 곳의 액체상태의 유체가 높은 곳으로 이동해야 하기 때문에 유체의 이송수단이 필요하다.
고온부(110)가 저온부(120)보다 높은 곳에 위치하기 때문에 액체상태의 열이송유체를 낮은 곳에서 높은 곳으로 또는, 기체상태의 열이송유체를 높은 곳에서 낮은 곳으로 강제로 순환시키는 순환펌프(400)가 필요하다.
순환펌프(400)는 히트파이프에 설치되어 저온부(120)로부터 열이송유체를 고온부(110)로 강제 이송시킨다.
순환펌프(400)는 제1냉매흐름관(210) 또는 제2냉매흐름관(220)에 설치되며 밀폐식인 것이 바람직하다.
밸브(300)는 도면상에서 제1냉매흐름관(210)과 제2냉매흐름관(220)에 표시되어 있으나 제1냉매흐름관(210) 또는 제2냉매흐름관(220)에 모두 사용될 수도 있고 택일적으로 적용될 수도 있는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명의 히트파이프는 기체 열이송유체를 사용하는 제1냉매흐름관(210)과 액체 열이송유체를 사용하는 제2냉매흐름관(220)을 통하여 개별적으로 열이송을 하는 동시에 밸브(300)를 이용하여 열이송유체의 흐름을 제어함으로써 원하지 않는 열의 이동을 막을 수 있게 된다.
또한, 순환펌프(400)가 사용되어 열이송유체를 이송시키기 때문에 고온부(110)와 저온부(120)의 높이나 거리에 구애받지 않고 히트파이프를 적용할 수 있게 된다.
또한 냉장고는 냉장 혹은 냉동실에 적상이나 이슬맺힘이 발생할 수 있는데 히트파이프를 적용함으로서 이들 문제를 해결할 수도 있다.
다음으로 본 발명의 바람직한 제3실시예에 대하여 도3을 참조하여 상술한다.
본체(미도시)는 저온부(120)과 고온부(110)를 형성하는데 고온부(110)가 저온부(120)보다 상부에 배치된다.
히트파이프는 제1냉매흐름관(210)과 제2냉매흐름관(220)으로 형성되며 제1냉매흐름관(210)과 제2냉매흐름관(220)은 각기 4방향밸브(310)에 연결된다.
4방향밸브(310)는 복수개의 냉매파이프로 구성된 히트파이프 배관 내부에서 흐르는 열이송유체의 흐름을 간편하게 제어할 수 있도록 하는 기계요소이다.
히트파이프는 2 이상으로 구성된 복수개의 냉매파이프를 포함하여 형성되어 고온부(110)와 저온부(120)에서 여러 곳을 접촉하여 열전달을 하는 복수개의 고온부와 저온부 열교환기로 구성하는 것이 바람직하다.
히트파이프에는 순환펌프(400)가 연결된다.
순환펌프(400)는 높은 곳에 위치한 열을 보다 낮은 곳에 위치한 저온부(120)에 전달할 수 있도록 열이송유체를 강제순환 시킨다.
따라서 복수개의 냉매파이프로 이루어진 히트파이프는 저온부(120)와 고온부(110)에서 다수의 지점에서 연결되어 열 수송을 보다 효율적으로 수행할 수 있게 된다.
또한, 4방향밸브(310)가 설치되기 때문에 원하는 열의 이동 을 한번의 밸브 작동으로 열거나 잠글 수 있게 된다.
또한, 순환펌프(400)가 사용되어 열이송유체를 이송시키기 때문에 고온부(110)와 저온부(120)의 높이 차이나 거리에 구애받지 않고 히트파이프를 적용할 수 있게 된다.
또한, 냉장고는 냉장 혹은 냉동실에 적상이나 이슬맺힘이 발생할 수 있는데 히트파이프를 연결시킴으로서 문제를 해결할 수도 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 됨을 부언한다.
100 : 본체 110 : 고온부
120 : 저온부 200 : 히트파이프
210 : 제1냉매흐름관 220 : 제2냉매흐름관
230 : 종래히트파이프 300 : 밸브
310 : 4방향밸브 400 : 순환펌프

Claims (4)

  1. 본체;
    상기 본체에 형성되는 고온부와 저온부;
    상기 고온부와 상기 저온부에 연결되어 기체상태의 열이송유체를 수송하는 제1냉매흐름관;
    상기 고온부와 상기 저온부에 연결되어 액체상태의 열이송유체를 수송하는 제2냉매흐름관;
    상기 제1냉매흐름관 또는 상기 제2냉매흐름관에 설치되어 상기 제1냉매흐름관 또는 상기 제2냉매흐름관을 개폐할 수 있는 밸브;를 포함하는 복수의 배관과 복수의 밸브를 갖는 히트파이프를 설치한 냉장고.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1냉매흐름관 또는 상기 제2냉매흐름관은 열이송유체를 강제로 순환시키도록 배관 도중에 순환펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 배관과 복수의 밸브를 갖는 히트파이프를 설치한 냉장고.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 밸브는 4방향 밸브인 것을 특징으로 하는 복수의 배관과 복수의 밸브를 갖는 히트파이프를 설치한 냉장고.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 고온부 및 상기 저온부가 각각 적어도 하나 이상 마련되며 상기 히트파이프는 상기 본체의 적상 또는 결로를 제거하는 것을 특징으로 하는 복수의 배관과 복수의 밸브를 갖는 히트파이프를 설치한 냉장고.
KR1020100137569A 2010-12-29 2010-12-29 복수의 배관과 복수의 밸브를 갖는 히트파이프를 설치한 냉장고 KR20120075751A (ko)

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