KR100990535B1 - a Double- Heat-pipe Radiator for Transformer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 변압기 외 함 한쪽 측면 상단과 하단에 각각 직교된 상태로 1-3 개 이상의 구멍을 뚫어 히트파이프 어레이가 내부에 다수 장착된 사각의 긴 통을 변압기 외 함 상.하단의 구멍에 각각 수평으로 맞춰 결합하여 변압기 내부에 수용된 절연유를 변압기 밖 사각 통으로 흘러나와 열교환을 한뒤 직교된 하단의 구멍으로 다시 들어가도록 무중력으로 자연대류 시키면서 이중관 형태로 제작된 히트파이프 어레이를 통해 변압기내 절연유에서 발생하는 열을 흡열함과 동시에 히트파이프 내부의 이중관을 통해 절연유를 순환시켜 흡열 효율을 증가시키고 절연유의 자연대류를 극대화시키고 히트파이프 어레이와 연통된 외부의 방열핀으로 방열, 냉각시킴으로써 변압기내의 절연유 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 하는 변압기용 이중관 히트파이프 방열기에 관한 것이다.According to the present invention, a rectangular long barrel having a plurality of heat pipe arrays mounted therein is horizontally disposed in the upper and lower holes of the transformer enclosure by drilling 1-3 holes or more at right angles to the upper and lower sides of one side of the transformer enclosure. Heat generated from the insulating oil in the transformer through the heat pipe array made in the form of a double pipe with natural gravity convection so that the insulating oil contained in the transformer flows out into the square tube outside the transformer and exchanges heat and then enters the orthogonal lower hole again. At the same time, the insulating oil is circulated through the double pipe inside the heat pipe to increase the endothermic efficiency, maximize the natural convection of the insulating oil, and radiate and cool it with an external heat sink fin connected to the heat pipe array to maintain a constant temperature of the insulating oil in the transformer. Double pipe heat pipe room for transformer It's about heat.

절연유(12) 및 트랜스가 내장되는 변압기(T) 측면에 방열 판(2)이 설치되는 통상의 변압기에 있어서, 상기 변압기(T) 의 일 측면 밖 사각 통 안에 설치되는 이중관 히트파이프 어레이(20)는, 상기 변압기(T)일 측면 상.하단에 50 밀리미터의 이상의 구멍을 변압기 규격에 따라 직교된 상태로 1-3 개이상 뚫어 히트파이프 어레이가 내장된 사각통(40) 상.하단에 수직으로 결합하여 변압기 내부에 수용된 절연유가 변압기 밖 사각 통 안으로 흘러 들어간뒤 하단의 50 밀리미터 이상의 관으로 연결된 구멍을 통해 다시 변압기 안으로 들어가도록 하였으며, 절연유가 통과하는 사각 통(40) 안에 이중관 히트파이프 어레이(20)를 수평으로 다수 설치함으로써 절연유의 열이 흡수함과 동시에 히트파이프 내부의 이중관을 통해 절연유를 유입시켜 순환하게 만들어 절연유의 열을 히트파이프 내,외부에서 동시에 흡열하여 그 효율을 극대화시키고 절연유의 열을 흡열함에 따라 기화되는 작동유체(F)가 내부에 수용된 다수의 흡열부(22)와 상기 흡열부(22)타단과 직교된 형태로 사각 통 밖으로 설치되 상기 흡열부(22)내부와 연통되어 흡열부(22)에서 기화된 작동유체(F)가 내부에서 증발 및 액화되고 상기 흡열부(22)의 내부와 연통된 이중관을 통해 절연유가 순환하게 만들어 상기 흡열부(22)로 흡열된 열을 방출하는 다수의 방열 핀(24)이 외주 면에 형성된 다수의 방열부(26)로 구성된 것으로 상기 변압기용 이중관 히트파이프 방열기(28)는 기존 방열 판(2)에 비해 설치 면적이 크게 축소될 뿐만 아니라 이중관으로 제작된 히트파이프에 절연유를 순환 시킴으로써 흡,발열 성능을 대폭 향상시켜 궁극적으로는 변압기의 성능을 향상시키는 효과가 있다.In a typical transformer in which the heat dissipation plate 2 is installed on a side of a transformer T in which an insulating oil 12 and a transformer are embedded, a double pipe heat pipe array 20 installed in a square tube outside one side of the transformer T In the upper and lower sides of one side of the transformer (T), one or more holes of 50 millimeters or more are orthogonal in accordance with the transformer specifications to drill 1-3 or more, and vertically to the top and bottom of the rectangular tube 40 in which the heat pipe array is built. When the insulating oil contained in the transformer flows into the square tube outside the transformer, the insulating oil flows into the transformer through a hole connected to a pipe of 50 mm or more at the bottom, and into the transformer again. ) Installed horizontally to absorb the heat of the insulating oil and at the same time, the insulating oil flows through the double pipe inside the heat pipe to circulate the insulating oil. Is absorbed at the same time inside and outside the heat pipe to maximize its efficiency and absorbs heat of the insulating oil at the same time orthogonal to the plurality of endotherms 22 and the other end of the endotherm 22 having the working fluid F vaporized therein. The double pipe is installed out of the rectangular tube in communication with the inside of the heat absorbing portion 22 and the working fluid F vaporized in the heat absorbing portion 22 is evaporated and liquefied therein and communicates with the inside of the heat absorbing portion 22. A plurality of heat dissipation fins 24 for releasing heat absorbed by the heat absorbing portion 22 by causing the insulating oil to circulate through the heat dissipation portion 26 formed on the outer circumferential surface thereof, and the double pipe heat pipe radiator for the transformer ( 28) significantly reduces the installation area compared to the existing heat sink (2), and significantly improves the absorption and heat generation performance by circulating the insulating oil in the heat pipe made of the double pipe, ultimately improving the performance of the transformer. It works.

변압기, 이중관 히트파이프, 히트파이프 방열기, 방열 판, 절연유, 히트파이프 열교환기, 흡열부, 방열부.Transformer, double pipe heat pipe, heat pipe radiator, heat sink, insulating oil, heat pipe heat exchanger, heat absorber, heat radiator.

Description

변압기용 이중관 히트파이프 방열기{a Double- Heat-pipe Radiator for Transformer}Double-heat-pipe radiator for transformer

본 발명은 변압기 절연유 냉각용 이중관 히트파이프 방열기에 관한 것으로, 변압기 외 함 상단 한 측면으로 히트파이프 어레이가 다수 내장된 사각의 긴 통을 수평으로 설치하여 변압기 내부에 가득 차 있는 절연유가 사각 통 으로 흘러 들어와 히트파이프 어레이를 통해 절연유의 열을 외부로 방열하여 일정한 온도로 유지할 수 있는 변압기용 히트파이프 방열기에 관한 것으로 보다 상세하게는, 상기 작동원리의 핵심이 되는 히트파이프를 이중관 형태로 제작하여 기존에 단순히 절연유의 열을 히트파이프가 흡열하여 히트파이프의 작동원리에 따라 흡수된 열을 상기 흡열부와 연통된 방열부로 전달하고 이 과정을 반복하는 기본 히트파이프의 원리에서 한발 나아가, 히트파이프를 이중관 형태로 제작하여 흡열부와 방열부를 연통시켜 절연유를 히트파이프 내부에서 순환시킴으로 흡열부의 경우 히트파이프 내,외부를 통해 흡열함으로써 그 흡열 성능을 대폭 향상시키고 히트파이프 내부로 순환되는 절연유를 통해 변압기 내 절연유의 자연대류 현상을 촉진시켜 보다 빠르고 효율적인 열교환을 유도하고, 변압기 외부로 절연유를 순환시킴으로써 방열 효율도 대폭 향상시키는 효과가 있다.The present invention relates to a double-pipe heat pipe radiator for cooling the transformer insulating oil, horizontally installed in a square long tube with a plurality of heat pipe array built into the upper side of the transformer enclosure flows the insulating oil filled inside the transformer into the square tube For example, the present invention relates to a heat pipe radiator for a transformer capable of maintaining a constant temperature by dissipating heat of insulating oil to the outside through a heat pipe array. More specifically, the heat pipe, which is the core of the operating principle, is manufactured in a double pipe form. The heat pipe simply absorbs the heat of the insulating oil and transfers the absorbed heat to the heat dissipating part in communication with the heat absorbing part according to the operation principle of the heat pipe, and repeats this process. Heats up the insulating oil By circulating inside the heat pipe, the heat absorbing part absorbs heat through the inside and outside of the heat pipe, greatly improving its endothermic performance, and promoting natural convection of the insulating oil in the transformer through the insulating oil circulated into the heat pipe, leading to faster and more efficient heat exchange. By circulating the insulating oil outside the transformer, the heat radiation efficiency is also greatly improved.

일반적으로. 변압기는 송배전선로에 접속되는 전력용 변압기와 전자회로에 사용되는 결합용 변압기까지 많은 종류가 있으며, 전력용 변압기는 변압기로 교류회로에 가하여지는 어떤 전압을 그보다 높이거나 또는 낮은 전압으로 변화시킬 수 있으며 전력은 변하지 안는 것으로 전원에 연결하는 1 차 권선과 부하에 연결하는 2 차 권선은 같은 철심 위에 감겨져 있는 구조를 갖는 것이다.Generally. There are many types of transformers, such as power transformers connected to transmission and distribution lines and coupling transformers used in electronic circuits. Power transformers are transformers that can change any voltage applied to an AC circuit to a higher or lower voltage. The power does not change, and the primary winding connecting the power supply and the secondary winding connecting the load have a structure wound on the same iron core.

여기서, 배전선로에 사용되는 변압기는 수십 KVA 정도까지의 용량이지만 고압 송전 선로에는 수십만 KVA 가 되는 대용량의 것도 있다.Here, the transformer used in the distribution line has a capacity of up to several tens of KVA, but there is a large capacity of several hundred thousand KVA in the high-voltage transmission line.

상기 변압기의 실제 구조는 용량이나 전압에 따라서 다르나 주요한 부분은 권선과 철심이며 이것을 케이스 안에 넣고 절연유를 가득 채운다.The actual structure of the transformer depends on the capacity or voltage, but the main parts are the windings and the iron core, which are put in a case and filled with insulating oil.

상기 절연유를 사용하는 이유는 권선의 절연물에 습기나 먼지가 들어가서 절연내력을 저하시 키기 때문에 이런 현상을 방지하고, 철심이나 권선에서 발생하는 열을 기름의 대류나 복사에 의해 방열시키기 위해서이다.The reason for using the insulating oil is to prevent such a phenomenon because heat or dust enters the insulation of the winding to lower the insulation strength, and to dissipate heat generated from the iron core or the winding by convection or radiation of oil.

그리고 대용량의 변압기에서는 방열이 잘 되게 하기 위해 변압기의 외부에 기름을 순환시키는 파이프나 방열 판을 설치하며 더욱 대용량의 변압기에서는 방열 판에 환풍기를 설치하고 이것으로 바람을 보내서 방열효과를 좋게 하는 것도 있다.In order to ensure good heat dissipation, a large-capacity transformer installs a pipe or a heat dissipation plate to circulate oil outside the transformer. In a large-capacity transformer, a fan is installed on the heat dissipation plate, which sends wind to improve heat dissipation. .

이때, 변압기를 설치하는 장소에 따라서는 방열 판을 설치하는 대신에 변압기 내에서 뜨거워 진 기름을 파이프를 통해서 밖으로 끌어내고, 냉각수로 냉각시키는 방법과 또는 수냉관을 변압기 속으로 통과시켜 펌프로 물을 순환시키는 방법이 있으며 이중 대용량의 변압기에 3 상식을 사용하는 경우도 많다.In this case, depending on the place where the transformer is installed, instead of installing a heat sink, the oil heated in the transformer can be drawn out through the pipe, cooled with coolant, or the water cooled pipe is passed through the transformer to pump water. There are ways to circulate, and three-phase common sense is often used for double high-capacity transformers.

한편 상기와 같은 종래의 변압기(T)는 도 1 에 나타난 바와 같이 절연유 및 트랜스(미도시)가 내장되는 변압기(T)에 방열 판(2)이 설치되는 구성을 하고 있다.On the other hand, the conventional transformer T as described above has a configuration in which the heat dissipation plate 2 is installed in the transformer T in which the insulating oil and the transformer (not shown) are embedded.

상기의 같은 방열 판(2)은 여러 개의 방열 판(2a)으로 이루어 진다. 각각의 방열 판(2a)에는 절연유가 흐를 수 있도록 상.하부에 연결파이프(2b)가 결합되며,결합된 방열 판(2a)은 변압기(T)에 용접되는 형태로 설치된다.The same heat dissipation plate 2 is composed of a plurality of heat dissipation plates 2a. Each of the heat dissipation plate 2a is connected to the upper and lower connection pipes 2b so that the insulating oil flows, and the combined heat dissipation plate 2a is installed in the form of being welded to the transformer T.

그러나 상기와 같은 방열 판(2)을 갖는 종래 변압기는 방열의 효율을 높이기 위해서 방열 판을 변압기에 더 설치할 수 있으나 추가되는 방열 판 설치를 위해 각각의 방열 판에 절연유가 흐를 수 있는 구조로 형성해야 하기 때문에 변압기 본체 보다 규격이 커져 엄청난 면적을 차지할 뿐만 아니라 절연유 사용량도 대폭 늘어나는 이중의 문제점을 안고 있다.However, in the conventional transformer having the heat dissipation plate 2 as described above, the heat dissipation plate may be further installed in the transformer in order to increase the heat dissipation efficiency. However, the heat dissipation plate 2 should be formed in such a way that the insulating oil flows to each heat dissipation plate. As a result, the size of the transformer body is larger than that of the transformer body, which occupies a huge area, and the use of insulating oil also increases.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 변압기 외 함 사면에 설치된 기존의 방열 판을 모두 제거한 뒤 외 함 한 곳에 이중관 형태로 제작된 히트파이프 어레이와 방열핀이 내부와 외부에 연결되어 있는 사각의 긴 통을 외 함 상단에 수평으로 설치하여 방열 효과를 높이고 기존의 방열 판이 차지하는 설치면적 또한 축소 하여 그 만큼 절연유 사용을 절감하고 궁극적으론 변압기의 성능을 극대화 시킬 수 있는 변압기용 이중관 히트파이프 방열기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention, in order to solve the above problems, after removing all of the existing heat dissipation plate installed on the transformer enclosure, the heat pipe array and heat dissipation fins are formed in the form of a double pipe in one enclosure connected to the inside and outside of the square The long tube is installed horizontally on the top of the enclosure to increase the heat dissipation effect and to reduce the installation area occupied by the existing heat sink, thus reducing the use of insulating oil and ultimately providing the transformer's double tube heat pipe radiator to maximize the performance of the transformer. Its purpose is to.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 절연유(12) 및 트랜스가 내장되는 변압기 사방 측면에 방열 판(2)이 설치되는 통상의 변압기(T)에 있어서, 상기 변압기 일 측면에 설치되는 히트파이프 열 교환기(28)는 긴 사각 통(40)안에 장착된 이중관 형태로 제작된 히트파이프 어레이(20)를 통해 변압기(T)내 절연유(12)에서 발생하는 열을 히트파이프 내,외부를 통해 흡열한뒤 히트파이프 어레이(20)와 직교된 상태로 연통된 외부의 방열핀(24)으로 방열하고 상기 히트파이프 내부의 이중관을 통해 변압기 내부의 절연유를 순환시킨다. 특히 히트파이프를 이중관으로 만들어 절연유를 순환시키는 것은 흡열 효율을 높이고 절연유의 자연대류 현상을 촉진시켜 열교환 효율을 향상시키고자 함이다.
또한 상기 흡열부(22) 내부와 연통되어 흡열부(22)에서 기화된 작동유체(F)가 내부에서 발열 및 액화되고 상기 흡열부(22)로 흡열된 열을 방출하는 다수의 방열 핀(24)이 외주 면에 형성된 다수의 방열부(26)로 구성되며 상기 흡열부와 방열부 내부를 연통하는 이중관을 통해 절연유가 순환하며 흡,방열 효율을 향상시키며 변압기 내부의 절연유의 자연대류 현상을 촉진시켜 열교환을 촉진하는 본 기술을 통해, 변압기에서 발생되는 열을 효율적으로 냉각시켜주며, 기존의 방열판을 가진 변압기와 대비하여 체적을 30%이상 감소시키는 변압기용 이중관 히트파이프 방열기를 제공한다.In the present invention, in order to achieve the above object, in a conventional transformer (T) in which the heat dissipation plate (2) is installed on four sides of the transformer in which the insulating oil (12) and the transformer are built, the heat pipe heat installed on one side of the transformer The exchanger 28 absorbs heat generated from the insulating oil 12 in the transformer T through the heat pipe inside and outside through the heat pipe array 20 formed in the form of a double pipe mounted in the long rectangular tube 40. The heat dissipation is performed by the heat dissipation fins 24 connected to the heat pipe array 20 in a state perpendicular to the heat pipe array 20, and the insulating oil in the transformer is circulated through the double pipe inside the heat pipe. In particular, circulating the insulating oil by making the heat pipe into a double tube is intended to improve the heat exchange efficiency by increasing the endothermic efficiency and promoting the natural convection of the insulating oil.
In addition, the plurality of heat dissipation fins 24 communicating with the inside of the heat absorbing part 22 and the working fluid F vaporized in the heat absorbing part 22 generate heat and liquefaction therein and release heat absorbed by the heat absorbing part 22. ) Is composed of a plurality of heat dissipation part 26 formed on the outer circumferential surface and the insulating oil circulates through a double pipe communicating with the heat absorbing part and the heat dissipating part to improve the absorption and heat dissipation efficiency, and promote the natural convection of the insulating oil in the transformer. Through this technology to promote heat exchange, it efficiently cools the heat generated from the transformer, and provides a double pipe heat pipe radiator for transformers that reduces the volume by more than 30% compared to a transformer having a conventional heat sink.

상기 변압기용 이중관 히트파이프 방열기(28) 내부는 진공상태이며. 내부로 연통되어 절연유가 순환할 수 있게끔 이중관 형태로 제작되고, 상기 변압기용 이중관 히트파이프 방열기(28) 내부에 수용되는 작동유체(F)는 내부 전체 체적의 30-80％ 중량인 것을 특징으로 한다.The double pipe heat pipe radiator 28 for the transformer is in a vacuum state. The inner working fluid (F) is formed in the form of a double tube so that the insulating oil can be circulated, and accommodated inside the double pipe heat pipe radiator 28 for the transformer is characterized in that the weight of 30-80% of the total internal volume. .

또한 상기 변압기 일측면 상 하단에는 50 밀리미터 이상의 구멍을 1 개이상 직교된 상태로 뚫어 이중관 히트파이프 어레이(20)가 장착된 사각 통(40)을 수직으로 결합시켜 열교환과 함께 절연유의 자연대류를 원활하게 하는 것을 특징으로 한다.In addition, at the bottom of one side of the transformer, at least one 50 mm or more holes are orthogonal to each other so that the rectangular tube 40 equipped with the double tube heat pipe array 20 is vertically coupled to facilitate natural convection of the insulating oil together with heat exchange. It is characterized by having.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 변압기용 이중관 히트파이프 방열기(28)는 기존 변압기(T)에 설치된 방열 판 외에 별도의 방열수단으로 본 발명에 따른 변압기용 이중관 히트파이프 방열기(28)를 설치함으로써 절연유(12)의 열을 방열하여 절연유(12)의 온도를 일정한 수준으로 유지시켜 줄 수 있는 효과가 있다. 또한 기존 방열판의 경우 절연유가 방열판안에 가득 채워져 공랭식으로 열을 방출하므로 다량의 절연유(12)가 필요하지만 본 발명에 따른 변압기용 이중관 히트파이프 방열기는 기존 방열판의 절연유(12) 사용량 10-20％만 가지고도 열을 냉각시킬수 있을뿐 아니라, 열교환이 직접적으로 이뤄지는 수직형태의 히트파이프 내부를 통해 절연유가 순환함으로써 변압기 내부 절연유의 자연대류 현상을 촉진시켜 궁극적으로 열교환을 촉진시키고, 변압기(T) 크기를 최소화 할 수 있을 뿐만 아니라 절연유(12) 사용량도 절감할 수 있어 일석이조 이상의 효과를 낼 수 있다.Transformer double pipe heat pipe radiator 28 according to the present invention made as described above by installing a double pipe heat pipe radiator 28 for transformer according to the present invention as a separate heat dissipation means in addition to the heat dissipation plate installed in the existing transformer (T). By dissipating the heat of the insulating oil 12, there is an effect that can maintain the temperature of the insulating oil 12 at a constant level. In addition, in the case of the existing heat sink, the insulating oil is filled in the heat sink to emit heat in the air-cooled manner, so a large amount of insulating oil 12 is required, but the double pipe heat pipe radiator for transformer according to the present invention uses only 10-20% of the insulating oil 12 of the existing heat sink. In addition to cooling the heat, the insulating oil circulates through the vertical heat pipe where heat exchange takes place directly, thereby facilitating natural convection of the insulating oil inside the transformer, ultimately promoting heat exchange and increasing the transformer (T) size. Not only can it be minimized, but it can also reduce the amount of insulating oil (12) can achieve more than two trillion.

본 발명에 따른 변압기용 히트파이프 열교환기(28)의 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.The configuration and operation of the heat pipe heat exchanger 28 for a transformer according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명자는 출원번호 20-2007-0009596 호로 ＜변압기용 히트파이프 방열기＞를 출원한바 있다. 이 고안에서는 히트파이프를 통해 절연유(12)의 열을 발열하는 기본개념에 관한 것이었으나 본 발명에서는 변압기의 절연유(12) 열을 가장 효율적으로 냉각 시키고 절연유(12)의 역류 또는 정체를 방지할 수 있는 세부적인 히트파이프 열교환기(28)의 구조에 관하여 제시한다.The present inventor has applied for the <heat pipe radiator for transformer> with the application number 20-2007-0009596. Although the present invention relates to a basic concept of generating heat of the insulating oil 12 through a heat pipe, in the present invention, the heat of the insulating oil 12 of the transformer can be most efficiently cooled and the backflow or stagnation of the insulating oil 12 can be prevented. A detailed heat pipe heat exchanger 28 is shown.

첨부한 도면, 도 1 은 종래에 따른 변압기(T)를 나타낸 사시도 이고, 도 2 는 본 발명에 따른 사각 통(40)안 절연유(12)에 수용된 히트파이프 어레이(20)를 나타낸 사시도 이며, 도 3 은 본 발명에 따른 사각 통(40)안의 히트파이프 어레이(20)와 외부로 연통된 단면도이고, 도 4 는 본 발명에 따른 히트파이프 열교환기(28)가 변압기(T)에 설치된 상태를 나타낸 사시도이며, 도 5 는 본 발명에 따른 히트파이프 열교환기(28)를 나타낸 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 히트파이프 열교환기(28)를 나타낸 정면단면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 변압기(T)와 결합된 히트파이프 열교환기(28) 측면단면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 변압기(T)와 결합된 히트파이프 열교환기(28) 정면단면도이다.1 is a perspective view showing a transformer T according to the related art, and FIG. 2 is a perspective view showing a heat pipe array 20 housed in an insulating oil 12 in a square barrel 40 according to the present invention. 3 is a cross-sectional view communicating with the heat pipe array 20 in the rectangular tube 40 according to the present invention to the outside, Figure 4 shows a state in which the heat pipe heat exchanger 28 according to the present invention is installed in the transformer (T) 5 is a perspective view showing a heat pipe heat exchanger 28 according to the present invention, FIG. 6 is a front sectional view showing a heat pipe heat exchanger 28 according to the present invention, and FIG. 7 is a transformer according to the present invention. 8 is a side cross-sectional view of the heat pipe heat exchanger 28 coupled to (T), and FIG. 8 is a front cross-sectional view of the heat pipe heat exchanger 28 coupled to the transformer T according to the present invention.

본 발명에 따른 변압기용 히트파이프 열교환기(28)의 구성은 절연유(12)및 트랜스(미도 시)가 내장되는 변압기(T) 일 측면에 방열 판이 설치되는 통상의 변압기(T)에 있어서, 상기 변압기(T) 일 측면으로 설치되는 변압기용 이중관 히트파이프 방열기기(28)는 크게 다수의 흡열부(22)와 다수의 방열부(26)로 구성된다.The configuration of the heat pipe heat exchanger 28 for a transformer according to the present invention is a conventional transformer T in which a heat dissipation plate is installed on one side of a transformer T in which an insulating oil 12 and a transformer (not shown) are installed. The double pipe heat pipe radiator 28 for a transformer installed on one side of the transformer T is largely composed of a plurality of heat absorbing parts 22 and a plurality of heat radiating parts 26.

특히 이중관 히트파이프 어레이(20) 의 흡열부(22)와 방열부(26)가 변압기(T) 측면 상부에 수평의 사각 통(40)에 연통되어 있는 것은 변압기(T) 안의 뜨거운 절연유(12)가 밖으로 흘러 나오자 마자 열을 이중관 히트파이프 어레이(20)를 통해 뺏기 위함이다. 또한, 상기 이중관 히트파이프 어레이(20)의 내부의 이중관을 통해 절연유가 유입됨으로써, 흡열부(22)는 내,외부에서 동시에 흡열 기능을 하게 하여 그 성능을 향상시킨다.In particular, the heat absorbing portion 22 and the heat dissipating portion 26 of the double tube heat pipe array 20 communicate with the horizontal rectangular tube 40 on the upper side of the transformer T. As soon as the flow out is to take the heat through the double tube heat pipe array (20). In addition, the insulating oil is introduced through the double pipe inside the double pipe heat pipe array 20, so that the heat absorbing portion 22 simultaneously absorbs heat inside and outside, thereby improving its performance.

이는 절연유(12) 열을 변압기(T) 상층부에서 냉각시키지 않을 경우 자연대류가 일어나지 않고 역류 또는 정체 현상이 발생하기 때문이다.This is because natural convection does not occur and backflow or stagnation occurs when the heat of the insulating oil 12 is not cooled in the upper portion of the transformer T.

따라서 절연유(12)의 열교환과 함께 신속한 자연대류를 일으키도록 하기위해 상기 변압기(T) 일측면 상단과 하단에 50 밀리미터의 이상의 구멍을 변압기 규격에 따라 1-3 개이상 뚫어 엘보(41)와 관을 이용, 히트파이프 에러이(20)가 내장된 사각 통(40) 상.하단에 수직으로 연결하여 변압기(T)의 절연유(12)가 사각 통(40)으로 들어간뒤 하단의 구멍을 통해 다시 변압기(T) 안으로 들어가도록 했으며,절연유(12)가 담기는 히트파이프 어레이(20)의 흡열부(22) 내부에는 작동 유체(F)가 충전된다. 그리고 상기 흡열부(22)각 타단 사각 통(40) 상면에는 구멍을 뚫어 방열부(26)와 직교된 형태로 연통되어 설치되며, 사각 통(40)과 관통되는 흡열부(22)와 방열부(26) 부분은 용접하여 사각 통(40)위에 견고하게 직립할 수 있도록 했다. .Therefore, in order to cause rapid natural convection along with heat exchange of the insulating oil 12, at least one or more holes of 50 millimeters or more are drilled in the upper and lower sides of one side of the transformer T according to the size of the transformer. Using the pipe pipe vertically connected to the upper and lower square tube 40, the heat pipe error (20) built-in, the insulating oil 12 of the transformer (T) enters the square tube (40), and then through the hole at the bottom of the transformer again The working fluid F is filled inside the heat absorbing portion 22 of the heat pipe array 20 in which the insulating oil 12 is filled. And the heat absorbing portion 22 is installed in communication with the other end of the rectangular tube 40 in the form orthogonal to the heat dissipating portion 26 in the upper surface, the heat absorbing portion 22 and the heat dissipating portion that penetrates the rectangular tube (40). The part (26) was welded so that it could be firmly erected on the square cylinder (40). .

상기 방열부(26) 외주면에는 열을 방출하는 방열핀(24)이 다수 형성된다.A plurality of heat dissipation fins 24 for dissipating heat are formed on the outer circumferential surface of the heat dissipation unit 26.

상기 흡열부(22)로 전달된 열은 흡열부(22) 내부에 수용된 작동유체(F)가 열을 흡수되면서 기화하게 된다. 본 발명에서 흡열부(22) 내부에 수용되는 작동유체(F)는 물, 증류수, 아세톤 등 여러 종류이며 히트파이프 열교환기에 통상적으로 사용되는 작동유체(F)들을 사용한다.The heat transferred to the heat absorbing part 22 is vaporized as the working fluid F accommodated in the heat absorbing part 22 absorbs heat. In the present invention, the working fluid F accommodated in the heat absorbing part 22 includes various types of water, distilled water, acetone, and the like, and the working fluids F commonly used in heat pipe heat exchangers are used.

그리고 기화된 작동유체(F)는 상기 방열부(26)로 상부로 이동하면서 방열부(26) 외주 면에 다수 형성된 방열 핀(24)을 통해 열이 각각 방출됨과 동시에 기화된 작동유체(F)는 액화되는 과정을 거치고 다시 상기와 같은 과정을 반복하는 열 교환이 이루어 진다.
또한, 상기의 변압기용 이중관 히트파이프 방열기(28)을 이루는 흡열부(22)와 방열부(26)는 내부로 연통되는 이중관 형태로 제작하여, 변압기 내부의 절연유가 히트파이프 내부로 유입되어 순환하도록 설계하여, 기존의 각종 히트파이프의 한계를 극복했다.The vaporized working fluid F moves upward to the heat dissipating part 26 while the heat is discharged through a plurality of heat dissipating fins 24 formed on the outer circumferential surface of the heat dissipating part 26, and at the same time, the vaporized working fluid F is vaporized. After the liquefaction process, the heat exchange is repeated to repeat the above process.
In addition, the heat absorbing portion 22 and the heat dissipating portion 26 constituting the double pipe heat pipe radiator 28 for the transformer are manufactured in the form of a double tube communicating inside, so that the insulating oil inside the transformer flows into the heat pipe and circulates. The design overcomes the limitations of existing heat pipes.

상기 변압기용 이중관 히트파이프 방열기(28) 내부가 진공상태인 것은 초전도로 열을 외부로 가장 효율적으로 방출하기 위함이며, 상기 작동유체(F)가 상기 변압기용 이중관 히트파이프 방열기(28) 내부 전체 체적의 30-80％로 했을 때 별첨 도표 1,2 에서 나타낸 바와 같이 절연유(12)의 온도가 일정 부분에서 포물선을 그리며 온도를 유지할 수 있기 때문이다.The inside of the double tube heat pipe radiator 28 for the transformer is to discharge heat to the outside with the superconductivity most efficiently, and the working fluid F is the total volume inside the double tube heat pipe radiator 28 for the transformer. This is because the temperature of the insulating oil 12 can be maintained at a certain part by drawing a parabolic at a predetermined portion as shown in Table 1 and 2 when the temperature is 30 to 80%.

이 도표는 성균관대 히트파이프 연구소에서 본 발명자가 제작한 히프파이프(길이 586mm,증발부 86mm ,응축부 500mm)의 열전달한계를 분석한 자료이다.This chart analyzes the heat transfer limit of the bottom pipe (length 586mm, evaporation 86mm, condensation 500mm) produced by the inventor at Sungkyunkwan University Heat Pipe Research Institute.

히트파이프 열교환기의 성능해석과 도표 1,2 는 다음과 같다.Performance analysis of heat pipe heat exchanger and table 1,2 are as follows.

히트파이프 개당 열전달 한계는 대략 300W 이고,피크 부하(절연유 온도 FR3 온도: 섭씨 95도 100％부하)에서 히트파이프 열교환기는 2 시간 이후에 정상상태에 도달하며,히트파이프 증발부에 절연유의 유동이 원활하여 증발부에 열전달이 증가하면 정상작동 시간이 감소하고 있어 증발부 면적이 증가하면 히트파이프 정상작동 시간이 감소할 수 있다는 것이다.The heat transfer limit per heat pipe is approximately 300W, the heat pipe heat exchanger reaches a steady state after 2 hours at peak load (insulation oil temperature FR3 temperature: 95 degrees Celsius 100% load), and the oil flows smoothly in the heat pipe evaporation part. As the heat transfer to the evaporator increases, the normal operating time decreases. If the evaporator area increases, the heat pipe normal operating time decreases.

절연유 온도 T=50 도의 경우 히트파이프 열교환기 정상상태 도달시간은 대략 3 시간 이며, 히트파이프 증발부의 온도는 섭씨 46.5 도로 수렴한다.(도표 1 설명)In the case of the insulating oil temperature T = 50 degrees, the heat pipe heat exchanger reaches a steady state of about 3 hours, and the temperature of the heat pipe evaporator converges to 46.5 degrees Celsius.

절연유 온도 T=70 도의 경우 히트파이프 열교환기의 정상상태 도달시간은 2 시간 30 분이며, 증발부의 온도는 63.5도로 수렴한다 (도표 2 설명)In the case of the insulating oil temperature T = 70 degrees, the heat pipe heat exchanger reaches a steady state of 2 hours and 30 minutes, and the evaporator temperature converges to 63.5 degrees.

(도표 1)(Table 1)

Figure 112007508318433-pat00001
Figure 112007508318433-pat00001

(도표 2)(Table 2)

Figure 112007508318433-pat00002
Figure 112007508318433-pat00002

또한 본 발명자가 출원번호 20-2007-0009596 로 제시한 성능분석 자료는 다음과 같다In addition, the performance analysis data presented by the inventor in the application number 20-2007-0009596 is as follows.

[표 1]TABLE 1

_ 시험조건: 변압기 주위온도 섭씨 28 도, 습도 62％, 부하 율 40％ 운전시Test conditions: transformer ambient temperature 28 degrees Celsius, humidity 62%, load factor 40%

Figure 112007508318433-pat00003
Figure 112007508318433-pat00003

[표 2]TABLE 2

일반 변압기와 히트 파이프 장착 변압기 비교(시험: 한국전기 연구원 300KVA)Comparison of general transformers and heat pipe mounted transformers (test: 300KVA)

Figure 112007508318433-pat00004
Figure 112007508318433-pat00004

도 1 은 종래에 따른 변압기를 나타낸 사시도.1 is a perspective view showing a transformer according to the prior art.

도 2 는 본 발명에 따른 사각 통 안 절연유에 수용된 히트파이프 어레이를 나타낸 사시도.Figure 2 is a perspective view showing the heat pipe array accommodated in the insulating oil in the square cylinder according to the present invention.

도 3 은 본 발명에 따른 사각 통안의 히트파이프 어레이와 외부로 연통된 단면도..Figure 3 is a cross-sectional view communicating with the outside of the heat pipe array in a rectangular tube according to the present invention.

도 4 는 본 발명에 따른 히트파이프 열교환기가 변압기에 설치된 상태를 나타낸 사시도.
도 5 는 본 발명에 따른 히트파이프 열교환기를 나타낸 사시도.
도 6 은 본 발명에 따른 히트파이프 열교환기를 나타낸 단면도(정면).
도 7 은 본 발명에 따른 변압기와 결합된 히트파이프 열교환기 단면도(측면).
도 8 은 본 발면에 따른 변압기와 결합된 히트파이프 열교환기 단면도(정면).
도 9 는 본 발명에 따른 이중관 히트파이프를 간략화한 흡열부와 방열부 구성 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
12 : 절연유 T : 변압기 F : 작동유체 24 : 방열핀
41 : 엘보 28 : 변압기용 이중관 히트파이프 방열기 26 : 방열부 22 : 흡열부
40 : 사각 통 20 : 히트파이프 어레이 2 : 방열판Figure 4 is a perspective view showing a state in which the heat pipe heat exchanger installed in the transformer according to the present invention.
5 is a perspective view showing a heat pipe heat exchanger according to the present invention.
Figure 6 is a cross-sectional view (front) showing a heat pipe heat exchanger according to the present invention.
7 is a cross-sectional view (side view) of a heat pipe heat exchanger coupled with a transformer according to the present invention.
8 is a cross-sectional view (front) of a heat pipe heat exchanger coupled with a transformer according to the present aspect.
9 is a cross-sectional view of a heat absorbing portion and a heat dissipating portion of a double pipe heat pipe according to the present invention;
Explanation of symbols on the main parts of the drawings
12: insulating oil T: transformer F: working fluid 24: heat dissipation fin
41 elbow 28: double pipe heat pipe radiator for transformer 26: heat radiating portion 22: heat absorbing portion
40: square tube 20: heat pipe array 2: heat sink

Claims (2)

절연유(12) 및 트랜스가 내장되는 변압기(T) 일 측면에 방열 판(2)이 설치되는 통상의 변압기(T)에 있어서,In a typical transformer (T) in which the heat dissipation plate (2) is provided on one side of the transformer (T) in which the insulating oil (12) and the transformer are built-in, 상기 변압기(T) 일 측면에 설치되는 변압기용 이중관 히트파이프 방열기(28)는 상기 변압기(T) 일 측면 상단과 하단에 각각 직교된 상태로 50mm의 구멍을 뚫어 엘보(41)를 부착한 흡열부(22)가 내장된 사각 통(40) 안으로 다수의 이중관 히트파이프 어레이(20)를 설치하여 내부에 수용된 절연유(12)에 위치되고 절연유(12)의 열이 흡수됨에 따라 기화되는 작동유체(F)가 내부에 수용된 다수의 이중관 히트파이프 어레이(20)로 이루어진 흡열부(22)와 상단 방열부(26)에서 기화된 작동유체(F)가 내부에서 발열 및 액화되고 상단 방열부(26)로 전도된 열을 방출하는 다수의 방열핀(24)이 외주 면에 형성된 다수의 방열부(26)로 구성되는 것을 특징으로 하는 변압기용 이중관 히트파이프 방열기(28).The double pipe heat pipe radiator 28 for a transformer installed on one side of the transformer T has a heat absorbing part attached to an elbow 41 by drilling a hole of 50 mm in a state perpendicular to the top and bottom of one side of the transformer T, respectively. A working fluid (F) which is installed in a plurality of double pipe heat pipe arrays (20) into a rectangular cylinder (40) having a built-in (22) and is located in the insulating oil (12) housed therein and vaporized as the heat of the insulating oil (12) is absorbed. ) Is a heat absorbing portion 22 consisting of a plurality of double-pipe heat pipe array 20 and the working fluid (F) vaporized in the upper heat dissipation portion 26 is generated and liquefied inside the upper heat dissipation portion (26) The double-pipe heat pipe radiator 28 for transformer, characterized in that the plurality of heat dissipation fins 24 for conducting heat is composed of a plurality of heat dissipation portion 26 formed on the outer circumferential surface. 청구항 1 에 있어서,The method according to claim 1, 상기 변압기용 이중관 히트파이프 방열기(28)를 구성하는 흡열부(22)와 방열부(26)는 내부로 연통되어 이중관 형태로 제작하여, 변압기 내부의 절연유가 유입되어 순환하는 형태로 개발하여, 흡,방열 효율을 향상시키고, 변압기 내부의 절연유의 자연대류 현상을 촉진시켜 열교환을 촉진시켜 결과적으로 절연유의 냉각 효율을 높이게끔 설계된 이중관 형태로 제작된 변압기용 이중관 히트파이프 방열기(28).The heat absorbing portion 22 and the heat dissipating portion 26 constituting the double pipe heat pipe radiator 28 for the transformer are communicated with each other and manufactured in a double pipe form, and the insulating oil inside the transformer is introduced to circulate and absorbed. The double pipe heat pipe radiator for transformers made of a double pipe type designed to improve heat dissipation efficiency, promote natural convection of the insulating oil inside the transformer, and promote heat exchange, and consequently increase the cooling efficiency of the insulating oil.
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