WO2023106646A1 - 히트파이프 제조방법 - Google Patents
히트파이프 제조방법 Download PDFInfo
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- F28D15/0283—Means for filling or sealing heat pipes
Definitions
- the present invention relates to a method for manufacturing a heat pipe, and more particularly, to a method for manufacturing a heat pipe that efficiently transfers heat by integrating the principles of thermal conductivity and phase transition.
- a heat pipe is made by vacuuming the inside of a metal pipe and adding a small amount of refrigerant.
- the refrigerant usually water
- a metal that does not react with the refrigerant usually copper
- the heat pipe is a heat transport device that transfers heat by integrating the principles of thermal conductivity and phase transition. It is usefully applied in various fields, such as when collecting geothermal heat or solar heat.
- the heat pipe as described above has a relatively simple structure compared to other heat transport devices, the basic factors affecting the heat transport capability (performance of the heat pipe), that is, the type of working fluid, the material and shape of the housing filled with the working fluid, , the remaining non-condensable gas, etc. must be carefully considered for design and manufacture.
- a heat pipe producer may design a heat pipe by determining a working fluid, a housing, etc. to maximize heat transport through a theoretical approach such as numerical calculation and simulation.
- a theoretical approach such as numerical calculation and simulation.
- Korean Patent Publication No. 10-2015-0011591 title of the invention: heat pipe manufacturing method
- the present invention has been created to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a heat pipe manufacturing method that can be easily manufactured at low cost.
- the present invention the injection step of injecting the working fluid into the heat pipe; a heating step of heating the heat pipe; a removal step of removing the non-condensable gas dissolved in the working fluid by heating the heat pipe; and a sealing step of sealing an end of the heat pipe after removing the non-condensable gas.
- the heat pipe may be disposed inside the coil to be induction heated.
- a plurality of heat pipes may be provided, and the plurality of heat pipes may be arranged at equal intervals inside the induction coil.
- an end of the heat pipe may be sealed by ultrasonic welding.
- the heating step it is preferable to heat the heat pipe so that the pressure inside the heat pipe is equal to or higher than the atmospheric pressure, thereby suppressing the inflow of air into the heat pipe.
- the manufacturing method after injecting the working fluid into the heat pipe, the manufacturing method is simple because various non-condensable gases dissolved in the working fluid can be removed by simply heating the hip pipe inside the induction coil. and reduce production costs.
- FIG. 1 is a flowchart of a heat pipe manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
- Figure 2 is a view sequentially showing the heat pipe manufacturing method shown in Figure 1;
- FIG. 3 is a view showing a heating device for the heat pipe shown in FIG. 1 as an example
- Figure 4 is a top cross-sectional view of Figure 3;
- FIG. 1 is a flow chart of a heat pipe manufacturing method according to an embodiment of the present invention
- FIG. 2 is a view sequentially showing the heat pipe manufacturing method shown in FIG. 1 .
- a working fluid is injected into the heat pipe 100 (S100).
- various combinations of the heat pipe 100 and the working fluid 110 are possible according to their purpose of use.
- copper, stainless, aluminum, nickel, etc. may be used as the heat pipe 100, and any one of water, methanol, ethanol, ammonia, acetone, and fluorocarbon-based compounds may be used as the working fluid 110.
- water, methanol, ethanol, ammonia, acetone, and fluorocarbon-based compounds may be used as the working fluid 110.
- the heat pipe 100 into which the working fluid 110 is injected is heated (S110).
- 3 and 4 illustrate a heating device 200 for heating the heat pipe 100 by way of example.
- the induction coil 120 is disposed inside the case 210, and the plurality of heat pipes 100 are installed on the support part 220 at the lower portion, and the plurality of heat pipes 100 disposed inside the coil 120
- the heat pipe 100 is configured to be induction heated. By installing and simultaneously heating a plurality of heat pipes 100 in this way, multiple production of the heat pipes 100 is possible.
- the plurality of heat pipes 100 are arranged at equal intervals so that heat can be transferred evenly. Since the induction heating of the heat pipe 100 limits the heating range to the vicinity of the location where the heat pipe 100 is disposed, the risk of fire can be reduced.
- the heat pipe 100 is heated so that the pressure therein is equal to or higher than the atmospheric pressure, thereby suppressing the inflow of air into the heat pipe 100, thereby preventing foreign matter in the atmosphere from entering.
- the non-condensable gas dissolved in the working fluid 110 is removed through the heating process of the heat pipe 100 as described above (S120). As a result, only the liquid or gaseous working fluid 110 remains inside the heat pipe 100 .
- the end portion 100a of the heat pipe 100 is sealed (S130).
- the heat pipe end 100a may be sealed by ultrasonic welding 130, but this is illustrative and does not limit the sealing method.
- the heat pipe 100 is put into the induction coil 120 and simply heated to dissolve the working fluid 110. Since various non-condensable gases can be removed, the manufacturing method is simplified and the production cost is reduced.
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Abstract
본 발명은, 히트파이프 내에 작동유체를 주입하는 주입단계; 상기 히트파이프를 가열하는 가열단계; 상기 히트파이프 가열에 의해 상기 작동유체에 용해된 불응축가스를 제거하는 제거단계; 및 상기 불응축가스를 제거한 후, 상기 히트파이프 단부를 밀봉하는 밀봉단계를 포함하는 히트파이프 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 히트파이프 제조방법에 의하면, 히트파이프 내에 작동유체를 주입한 후, 유도 코일 내에 히프파이프를 넣고 단순히 가열함으로써 작용유체에 용해된 각종 불응축가스를 제거할 수 있기 때문에 제조방법이 단순해지고 생산비용이 절감된다. 또한 여러 개의 히트파이프를 동시에 가열함으로써 다중 제조가 가능하기 때문에 생상성을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 히트파이프 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 열전도율과 상전이의 원리를 병합하여 효율적으로 열을 전달하는 히트파이프의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 히트파이프는 금속 파이프의 내부를 진공 상태로 만들고 소량의 냉매를 추가해서 만들어지는데, 사용될 온도에 따라 작동유체인 냉매(일반적으로 물)가 결정되며, 이 냉매에 따라 냉매와 반응하지 않는 금속(일반적으로 구리)을 선택하여 파이프를 만든다.
상기 히트파이프는 열전도율과 상전이의 원리를 병합하여 열을 전달하는 열수송 장치로서, 그 적용 범위가 매우 광범위하여 컴퓨터의 CPU와 같이 특정 위치의 발열부를 냉각시키거나, 배기가스의 열을 회수하고자 하는 경우, 지열 또는 태양열을 포집하고자 할 경우 등 다양한 분야에서 유용하게 적용되고 있다.
상기한 바와 같은 히트파이프는 다른 열수송 장치에 비해 비교적 간단한 구조이지만, 열수송 능력(히트파이프의 성능)에 영향을 미치는 기본 인자, 즉 작동유체의 종류, 작동유체가 충진되는 하우징의 재질 및 형상, 잔존하는 불응축(Non-condensable) 가스 등을 세심히 고려하여 설계 및 제작되어야 한다.
특히, 히트파이프의 생산자는 수치계산 및 시뮬레이션 등의 이론적 접근으로 열수송의 극대화를 위해 작동유체, 하우징 등을 결정하여 히트파이프를 설계할 수 있다. 그러나, 제조 공정상 불응축가스를 차단 또는 제거하지 못할 경우, 히트파이프는 시간이 지남에 따라 열성능이 저하되는 것은 물론이고, 가용수명이 현저하게 단축된다.
위와 같은 이유로, 히트파이프를 제조할 때는 진공의 분위기에서 작동유체를 주입하고, 작동유체의 주입 후에는 불응축가스를 제거하기 위한 별도의 공정을 수행하여야 한다. 이 때문에 생산성이 떨어지고, 결국 제조비용 상승을 초래하는 문제점이 있다.
본 발명에 대한 선행기술로는 대한민국 공개특허 제10-2015-0011591호(발명의 명칭 : 히트파이프 제조방법)를 예시할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 저비용으로 간단하게 제조할 수 있는 히트파이프 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 히트파이프 내에 작동유체를 주입하는 주입단계; 상기 히트파이프를 가열하는 가열단계; 상기 히트파이프 가열에 의해 상기 작동유체에 용해된 불응축가스를 제거하는 제거단계; 및 상기 불응축가스를 제거한 후, 상기 히트파이프 단부를 밀봉하는 밀봉단계를 포함하는 히트파이프 제조방법을 제공한다.
상기 가열단계에서, 상기 히트파이프는 코일 내부에 배치되어 유도 가열될 수 있다. 또한 상기 히트파이프는 복수개가 구비되고, 상기 복수개의 히트파이프는 상기 유도 코일 내부에 등 간격으로 배열될 수 있다.
상기 밀봉단계에서, 상기 히트파이프의 단부는 초음파 용접으로 밀봉될 수 있다.
상기 가열단계에서는, 상기 히트파이프 내부 압력이 대기압 이상이 되도록 가열하여, 상기 히트파이프 내부로 공기의 유입을 억제되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 본 발명에서 상기 히트파이프의 가열에 의해 상기 히트파이프로부터 증발하고 남아 있는 작동유체의 무게가 설정값에 도달하면, 가열을 중지하고 히트파이프 단부를 밀봉시킬 수 있다.
본 발명에 따른 히트파이프 제조방법에 의하면, 히트파이프 내에 작동유체를 주입한 후, 유도 코일 내에 히프파이프를 넣고 단순히 가열함으로써 작용유체에 용해된 각종 불응축가스를 제거할 수 있기 때문에 제조방법이 단순해지고 생산비용이 절감된다.
또한 여러 개의 히트파이프를 동시에 가열함으로써 다중 제조가 가능하기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 히트파이프 제조방법의 흐름도,
도 2는 도 1에 나타낸 히트파이프 제조방법을 순차적으로 도시한 도면,
도 3은 도 1에 나타낸 히트파이프의 가열장치를 예시적으로 도시한 도면,
도 4는 도 3의 평단면도이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
이하부터는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 히트파이프 제조방법에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 히트파이프 제조방법의 흐름도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 히트파이프 제조방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 히트파이프 제조하기 위해서는 먼저 히트파이프(100) 내에 작동유체를 주입한다(S100). 여기서 상기 히트파이프(100)와 작동유체(110)는 그 사용 목적에 따라 다양한 조합이 가능하다. 예를 들어, 상기 히트파이프(100)로는 구리, 스테인레스, 알루미늄, 니켈 등을 사용할 수 있으며, 상기 작동유체(110)로는 물, 메탄올, 에탄올, 암모니아, 아세톤, 불화탄화계 화합물 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
다음으로 작동유체(110)가 주입된 히트파이프(100)를 가열한다(S110). 도 3 및 도 4에는 히트파이프(100)를 가열하는 가열장치(200)가 예시적으로 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 케이스(210)의 내부에 유도 코일(120)을 배치하고, 하부의 지지부(220) 상에 복수개의 히트파이프(100)를 설치하여, 코일(120) 내부에 배치된 복수개의 히트파이프(100)를 유도 가열할 수 있도록 구성한다. 이와 같이 복수개의 히트파이프(100)를 설치하여 동시에 가열함으로써, 히트파이프(100)의 다중생산이 가능해 진다.
여기서 상기 복수개의 히트파이프(100)는 등 간격으로 배열하여 균등한 열전달이 될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 상기 히트파이프(100)의 유도 가열은 가열되는 범위를 히트파이프(100)가 배치된 위치 부근으로 한정하기 때문에 화재의 위험을 감소시킬 수 있다.
또한 상기 히트파이프(100)는, 그 내부의 압력이 대기압 이상이 되도록 가열하여, 상기 히트파이프(100) 내부로 공기의 유입을 억제하여, 대기의 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
상기한 바와 같은 히트파이프(100)의 가열 과정을 통해 작동유체(110)에 용해된 불응축가스가 제거된다(S120). 결과적으로 상기 히트파이프(100) 내부에는 액체 또는 가스 상태의 작동유체(110)만 남게 된다.
끝으로 상기 히프파이프(100)의 가열에 의해 상기 작동유체(110)로부터 불응축가스가 제거된 후에는 히트파이프(100) 단부(100a)를 밀봉한다(S130). 이러한 히트파이프 단부(100a)는 초음파 용접(130)으로 밀봉될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로서, 그 밀봉방법을 한정하는 것은 아니다.
한편 상기 히트파이프(100)의 가열을 중지하고 히트파이프 단부(100a)의 밀봉 시점은 다음과 같이 정하는 것이 바람직하다.
상기 히트파이프(100)의 가열에 의해 상기 히트파이프(100)로부터 증발하고 남아 있는 작동유체(110)의 무게가 설정값에 도달하면, 상기 유도 코일(120)의 가열을 중지한다. 이후 연속하여 상기 히트파이프 단부(100a)를 밀봉한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 히트파이프(100) 내에 작동유체(110)를 주입한 후, 유도 코일(120) 내에 히프파이프(100)를 넣고 단순히 가열함으로써 작용유체(110)에 용해된 각종 불응축가스를 제거할 수 있기 때문에 제조방법이 단순해지고 생산비용이 절감된다.
또한 여러 개의 히트파이프(100)를 동시에 가열함으로써 다중 제조가 가능하기 때문에 생상성을 향상시킬 수 있다.
Claims (6)
- 히트파이프 내에 작동유체를 주입하는 주입단계;상기 히트파이프를 가열하는 가열단계;상기 히트파이프 가열에 의해 상기 작동유체에 용해된 불응축가스를 제거하는 제거단계; 및상기 불응축가스를 제거된 후, 상기 히트파이프 단부를 밀봉하는 밀봉단계를 포함하는 히트파이프 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 가열단계에서,상기 히트파이프는 코일 내부에 배치되어 유도 가열되는 것을 특징으로 하는 히트파이프 제조방법.
- 청구항 2에 있어서,상기 가열단계에서,상기 히트파이프는 복수개가 구비되고,상기 복수개의 히트파이프는 상기 유도 코일 내부에 등 간격으로 배열된 것을 특징으로 하는 히트파이프 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 밀봉단계에서,상기 히트파이프의 단부는 초음파 용접으로 밀봉되는 것을 특징으로 하는 히트파이프 제조방법.
- 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,상기 가열단계에서,상기 히트파이프 내부 압력이 대기압 이상이 되도록 가열하여, 상기 히트파이프 내부로 공기의 유입을 억제하는 것을 특징으로 하는 히트파이프 제조방법.
- 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,상기 히트파이프의 가열에 의해 상기 히트파이프로부터 증발하고 남아 있는 작동유체의 무게가 설정값에 도달하면, 가열을 중지하고 히트파이프 단부를 밀봉시키는 것을 특징으로 하는 히트파이프 제조방법.
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2022
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