JP5491634B2 - ヒートパイプ型放熱装置の製造方法 - Google Patents

ヒートパイプ型放熱装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ヒートパイプ型放熱装置の製造方法に関し、より詳細には、ヒートパイプ型放熱装置の螺旋状のパイプループ構造を所定の形状に容易に成形できるヒートパイプ型放熱装置の製造方法に関する。
一般に、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：以下、ＬＥＤという）、コンピュータの中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：以下、ＣＰＵという）、ビデオカードのチップセット、パワートランジスタなどの電子部品は、作動時に熱を発生する。上記電子部品が過熱されると、誤作動や損傷が生じることがあるため、過熱を防止するための放熱装置が必要となる。
放熱装置の一例としてヒートパイプ型放熱装置が開示されている。このヒートパイプ型放熱装置は、パイプ内部に注入された気泡と作動流体の体積膨脹及び収縮により熱を潜熱形態で大量に輸送する熱伝逹メカニズムを有するので、放熱効率に優れるという利点がある。
一方、本出願人の韓国登録特許１０−０８９５６９４に開示された流体動圧（Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ：以下、ＦＤＰという）を用いるヒートパイプ型放熱装置は、多数の細管型パイプ巻回を有するパイプループを含んで構成される。
ところが、このようなパイプループの成形のための巻回過程では、塑性変形されるべきパイプループ領域の一部が弾性変形されるという問題が発生している。つまり、パイプループ形成のために塑性変形されなければならない部分の一部が再び復元されてしまい、所望する形状のパイプループを得にくいという問題が発生している。
また、螺旋状のパイプループを放射状に配置し、シリンダ型に成形することは複雑であり、多くの時間と努力が要求される。
本発明は、成形時にパイプループの弾性復元を防いでパイプループを所望する形状に成形できるヒートパイプ型放熱装置の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、螺旋状のパイプループを放射状に配置し、シリンダ型に容易に成形できるヒートパイプ型放熱装置の製造方法を提供することを他の目的とする。
本発明の一側面によれば、ヒートパイプ型放熱装置の製造方法において、加工型枠にパイプを螺旋構造に巻回してパイプループを形成するステップと、上記パイプループが上記加工型枠に対応する形状に塑性変形されるように、上記パイプループの外周の少なくとも一部領域を加圧するステップと、を含むヒートパイプ型放熱装置の製造方法が提供される。
上記加圧ステップの後に、上記パイプループに吸熱板を付着するステップをさらに含むことができる。
上記加工型枠の外周形状は多角形であり、上記加圧ステップは、上記パイプループの内周形状が上記加工型枠の角部に対応する形状に塑性変形されるように、上記パイプループの角の間の領域を加圧するステップを含む。
上記加工型枠は、上記加圧ステップにおいて上記パイプループを加圧する加圧部材の形状に対応し、上記角部に隣接配置され、陥没するように形成された加圧溝を含むことができる。
内周を有する第１配置型枠内に、上記パイプループを放射状に配置してシリンダ型に形成するステップをさらに含み、上記吸熱板の付着ステップは、上記シリンダ型に形成されたパイプループの少なくとも一側端部に吸熱板を付着するステップを含むことができる。
上記第１配置型枠は、上記放射状に配置されたパイプループの外周を支持する支持型枠と、上記パイプループを所定間隔で放射状配置する間隔型枠のうちの少なくともいずれか一つを含むことができる。
上記シリンダ形成ステップは、柱形状の第２配置型枠を用いて上記放射状に配置されたパイプループの内周を支持するステップを含むことができる。
上記吸熱板の付着ステップは、上記パイプループの少なくとも一側面に吸熱板を付着するステップを含むことができる。
上記パイプループ内部に作動流体を注入するステップと、上記パイプループを密封するステップと、をさらに含むことができる。
上記パイプループの開口された両端部を相互連通させて一つの閉ループを形成するステップをさらに含むことができる。
上記パイプループは、銅、アルミニウムまたは鉄を含む金属を含んでなることができる。
本発明によれば、加圧過程によりパイプループを加工型枠に対応するように塑性変形させることにより、加工型枠から分離した後にもパイプループの形態がそのまま維持されることができる。
また、螺旋状のパイプループを放射状に配置してシリンダ型に容易に成形することができ、これにより製造時間及び費用を節減することができる。
本発明の一実施例に係るヒートパイプ型放熱装置の製造方法を示す順序図である。 本発明の一実施例に係るヒートパイプ型放熱装置の製造方法を説明するための図面である。 本発明の一実施例に係るヒートパイプ型放熱装置の製造方法を説明するための図面である。 本発明の一実施例に係るヒートパイプ型放熱装置の製造方法を説明するための図面である。 本発明の一実施例に係るヒートパイプ型放熱装置の製造方法を説明するための図面である。 本発明の一実施例に係るヒートパイプ型放熱装置の製造方法を説明するための図面である。 本発明の一実施例に係るヒートパイプ型放熱装置の製造方法を説明するための図面である。 本発明の他の実施例に係るヒートパイプ型放熱装置の配置構造を説明するための図面である。 本発明の他の実施例に係るヒートパイプ型放熱装置の配置構造を説明するための図面である。
１ 加工型枠
２ 角部
３ 加圧溝
５ 加圧部材
１０、１０’、１０” パイプループ
１５ 作動流体
１７ 気泡
１９ 連結管
２０ 第１配置型枠
２１ 支持型枠
２５ 間隔型枠
３０ 第２配置型枠
４０、４０’、４０” 吸熱板
５０ 発熱源
以下で、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例に係るヒートパイプ型放熱装置の製造方法を示す順序図であり、図２〜図７は、本発明の一実施例に係るヒートパイプ型放熱装置の製造方法を説明するための図面である。
本発明の一実施例に係るヒートパイプ型放熱装置の製造方法は、パイプループ１０の成形のために、パイプループの形成ステップ（Ｓ１１０）及び加圧ステップ（Ｓ１２０）を含む。そして、ヒートパイプ型放熱装置の製造方法は、成形されたパイプループ１０を所望する形態に維持するために、吸熱板の付着ステップ（Ｓ１４０）をさらに含むことができる。
パイプループの形成ステップ（Ｓ１１０）では、加工型枠１にパイプ１１を螺旋構造に巻回してパイプループ１０を形成する。
図３に示すように、所定形状を有する加工型枠１と細管型パイプとを用意し、加工型枠１にパイプを螺旋構造に巻回して多数のパイプ巻線を有する螺旋状のパイプループ１０を形成する。
具体的に、加工型枠１に結合された回転軸を回転させることにより、加工型枠１にパイプを巻回することができる。また、加工型枠１を固定配置した後に、別途の巻回マシン（図示せず）を用いてパイプを加工型枠１に巻回して螺旋状のパイプループ１０を形成することもできる。上述のように、加工型枠１を用いてパイプを巻回することにより、高速で螺旋状のパイプループ１０を形成することができる。
加工型枠１に巻回して形成された螺旋状のパイプループ１０は、加工型枠１の外形に対応する内周形状を有する。これにより、パイプループ１０の内周形状は、加工型枠１の外形に応じて様々な形態に形成されることができる。つまり、多角形の加工型枠１を用いる場合は、パイプループ１０の内周形状は、多角形となる。
特に、図２に示すように、加工型枠１が突出された複数の角部２を備えた場合は、パイプループ１０の内周形状が加工型枠１から突出された複数の角部２を連結する形状となる。つまり、角部２の間の陥没された部分は、加工型枠１に巻回されるパイプループ１０の内周形状には影響を及ぼさない。
具体的に、本実施例のように、４面にそれぞれ加圧溝３が形成された直方体形状の加工型枠１を用いる場合は、四角形の内周形状を有するパイプループ１０が形成され得る。これ以外にもパイプループ１０の内周形状は様々な形状を有することができる。以下、請求範囲及び本明細書に用いられる‘多角形’という用語は、用語の辞書的意味だけでなく‘円形’及び‘楕円形’を除いた様々な形状をすべて含む意味として用いられる。
一方、パイプループ１０は、発熱源５０（図７参照）から発生された熱が迅速に伝導されると共に作動流体内の気泡の体積変化が迅速に誘発されるように、熱伝導度の高い銅、アルミニウム、鉄などの金属素材を含んでなることができる。
加圧ステップ（Ｓ１２０）では、パイプループ１０が加工型枠１に対応する形状に塑性変形されるように、パイプループ１０の外周の少なくとも一部領域を加圧する。
図３に示すように、加工型枠１に巻回して成形されたパイプループ１０は、一部が弾性変形の状態のまま残っている。つまり、パイプループ１０の角領域の一部が加工型枠１の角部２に対応する形態に塑性変形されず、弾性変形の状態のまま残っている。これにより、巻回後にパイプループ１０を加工型枠１から直ちに分離させる場合は、弾性変形された部分が復元され、成形された形状が変形される。
これを防止するために、本実施例の加圧ステップ（Ｓ１２０）ではパイプの外周のうちのパイプループ１０の角の間の領域１２を加圧することにより、パイプループ１０の角領域を加工型枠１の角部２に対応する形状に塑性変形させる。
具体的に、弾性変形によりパイプループ１０の外側に突出された角の間の領域１２を加圧し、パイプループ１０の角領域が加工型枠１の角部２に密着するようにパイプループ１０を塑性変形させる。このとき、加圧された領域には加圧による塑性変形の跡、例えば、微細な溝が形成されたり、平らになった面が現われたりすることがある。
一方、本実施例では、パイプループ１０の外周のうちの角の間の領域１２を加圧する方法を提示したが、加圧ステップ（Ｓ１２０）は、これに限定されず、加圧ステップ（Ｓ１２０）ではパイプループ１０が加工型枠１に対応する形状に塑性変形されるように、パイプループ１０の外周のうちの他の領域を加圧することもできる。
ここで、加圧部材５の加圧によるパイプループ１０の損傷を防止するために、加工型枠１には、加圧部材５により加圧される領域に対応する加圧溝３が形成されてもよい。また、加圧溝３は、加圧部材の形状に対応して形成される。特に、本実施例では、パイプループ１０の角領域を加工型枠１の角部２に密着させるための加圧ができるように、加圧溝３が角部２に隣接して配置されてもよい。
したがって、図４に示すように、加工型枠１に巻回して成形されたパイプループ１０は、上述の加圧ステップ（Ｓ１２０）により加工型枠１に対応する形状に塑性変形される。これにより、加工型枠１から分離された後にもパイプループ１０の形態が復元されず、そのまま維持できる。
本実施例の加圧ステップ（Ｓ１２０）は、加工型枠１に巻回されたパイプループ１０における互いに向き合う２つの面を加圧する過程を繰り返し、パイプループ１０の４つの面をすべて加圧する実施例を提示する。しかし、加圧ステップ（Ｓ１２０）は、これに限定されず、パイプループ１０の４つの面を同時に加圧する等、様々な方法で実施することができる。また、パイプループ１０の４つの面のうちの２つの面のみを加圧してパイプループ１０の角領域を塑性変形させることもできる。つまり、様々な形状の加工型枠１にパイプループ１０が密着して塑性変形されるように、加圧ステップ（Ｓ１２０）では、加工型枠１の形状に応じて様々な方法で加圧することができる。
以上では、本実施例のヒートパイプ型放熱装置の製造方法中、加工型枠１を用いてパイプループ１０を所望する形態に成形する方法を中心に説明した。以下では、成形されたパイプループ１０を所望する形態に配置し、維持する方法を中心に説明する。
本実施例に係るヒートパイプ型放熱装置の製造方法は、成形されたパイプループ１０を所望する形態に維持するために、吸熱板の付着ステップ（Ｓ１４０）を含む。
そして、パイプループ１０に吸熱板４０を付着する前に、パイプループ１０を放熱に有利な放射状に配置するために、シリンダ形成ステップ（Ｓ１３０）をさらに含むことができる。
シリンダ形成ステップ（Ｓ１３０）では、上述の方法により成形されたパイプループを加工型枠から分離し、その後、内周を有する第１配置型枠２０の内側に螺旋状のパイプループ１０を放射状に配置し、パイプループ１０をシリンダ型に配置する。第１配置型枠２０の内周形状は円形であることが好ましいが、これに限定されず、例えば楕円形や多角形であってもよい。
ここで、図５に示すように、第１配置型枠２０は支持型枠２１と間隔型枠２５とを備えることができる。本実施例では、１つの支持型枠２１及び１つの間隔型枠２５を提示したが、これは例示に過ぎず、支持型枠２１及び間隔型枠２５の少なくともいずれか一つは複数であってもよい。また、支持型枠２１と間隔型枠２５とを分離型にしてもよく、一体型にしてもよい。また、設計上の必要により支持型枠２１及び間隔型枠２５のいずれか一つは省略することもできる。
具体的に、支持型枠２１は、リング状またはシリンダ状を有し、パイプループ１０の外周を支持して、パイプループ１０が放射状を有するようにする。
間隔型枠２５は、リング状またはシリンダ状を有し、パイプループ１０が所定間隔、例えば等間隔で放射状に配置される。このために、図５に示すように、間隔型枠２５の内周には所定間隔で多数の結合溝２５ａが形成される。間隔型枠２５は、放射状に配置されるパイプループ１０の一側端部に配置されることが好ましいが、パイプループ１０の外周に配置されることも可能である。これにより、パイプループ１０をなす多数のパイプ巻線が間隔型枠２５の結合溝２５ａに挟まれることにより、所定間隔を維持することができる。
また、パイプループ１０が第１配置型枠２０により放射状に配置される際に、パイプループ１０の内周はシリンダ状の第２配置型枠３０により支持されることができる。これにより、第１配置型枠２０及び第２配置型枠３０により螺旋状のパイプループ１０の外周及び内周を支持することにより、均一なシリンダ型パイプループ１０を形成することができる。
吸熱板の付着ステップ（Ｓ１４０）では、シリンダ型に配置されたパイプループ１０の少なくとも一側端部に吸熱板４０を付着する。図６に示すように、本実施例における吸熱板４０は、間隔型枠２５が配置されたパイプループ１０の端部側に付着される。これにより、シリンダ型に配置されたパイプループ１０は吸熱板４０に結合され、第１配置型枠２０及び第２配置型枠３０がなくてもシリンダ形態を維持することができる。
また、本実施例に係るヒートパイプ型放熱装置の製造方法は、パイプループ１０に作動流体１３を注入するステップをさらに含むことができる。
具体的に、パイプループ１０を構成するパイプ１１の内部に気泡１７が適した割合で混入されるように作動流体１３を注入し、パイプループ１０を外部から密封することにより、ヒートパイプ型放熱装置を完成する。パイプループ１０は、連結管１９及び接着部材（図示せず）を用いて密封することができる。つまり、パイプループ１０の開口された両端部を相互連通して一つの閉ループを形成すると共に内部空間を密封することができる。ここで、パイプループ１０は開口された一端部を拡管し、拡管された一端部に他端部を挟み込み、その後、接着部材を用いて結合することにより密封することもできる。パイプループ１０は、両端部それぞれを独立して密封し、閉ループに構成されることも可能である。
ここで、パイプループ１０に作動流体１３を注入する過程は、吸熱板４０を付着するステップの前に行われ、その後に作動流体１３が注入されたパイプループ１０に吸熱板４０を付着することができる。また、パイプループ１０を吸熱板４０に付着し、その後に作動流体１３をパイプループ１０に注入することもできる。
図７に示すように、本実施例のヒートパイプ型放熱装置は、吸熱板４０が発熱源５０に直接接触するように設けられることができる。ここで、発熱源５０の例としては、ＣＰＵ、ビデオカードのチップセット、パワートランジスタ、ＬＥＤなどの電子部品がある。
シリンダ型パイプループ１０の下面に吸熱板４０及び発熱源５０を設ける場合、パイプループ１０の下面は吸熱部となり、残りの部分は放熱部となる。よって、発熱源５０で発生した熱は吸熱板４０を介して吸熱部に吸収され、放熱部を介して外部に放出される。このように構成されたヒートパイプ型放熱装置は、作動流体１３及び気泡１７の体積の膨脹及び収縮により熱を潜熱形態で大量に輸送する熱伝逹メカニズムを有するものであり、その放熱原理は広く知られているので詳細な説明を省略する。
一方、本実施例では、パイプループ１０を放射状に配置し、吸熱板４０を付着する方法を提示したが、パイプループ１０の配置構造及び吸熱板の付着ステップ（Ｓ１４０）は、これに限定されず、パイプループ１０は発熱源５０の形態に応じて様々な形態に配置でき、多様な方法により吸熱板４０に付着されることができる。
図８及び図９は、本発明の他の実施例に係るヒートパイプ型放熱装置の配置構造を説明するための図面である。
図８及び図９に示すように、発熱源５０（図７参照）の形態に応じてパイプループ１０’、１０”は、線形、曲線型など様々な形態に配置でき、パイプループ１０’、１０”の配置に対応して吸熱板４０’、４０”は様々な形態を有することができる。
これにより、本実施例の吸熱板の付着ステップ（Ｓ１４０）では、線形または曲線型に配置されたパイプループ１０’、１０”に熱を伝達するために、パイプループ１０’、１０”の少なくとも一側面に、パイプループ１０’、１０”の配置に対応する形状の吸熱板４０’、４０”を付着することができる。
以上では、本発明の実施例を参照して説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、本願の特許請求の範囲に記載した本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できよう。
上述の実施例以外の多い実施例が本発明の特許請求範囲内に存在する。

Claims (9)

  1. ヒートパイプ型放熱装置の製造方法において、
    加工型枠にパイプを螺旋構造に巻回してパイプループを形成するステップと、
    前記パイプループが前記加工型枠に対応する形状に塑性変形されるように、前記パイプループの外周のうちの少なくとも一部領域を加圧する加圧ステップと、を含み、
    前記加工型枠の外周形状は、多角形であり、
    前記加圧ステップは、前記パイプループの内周形状が前記加工型枠の角部に対応する形状に塑性変形されるように、前記パイプループの角の間の領域を加圧するステップを含み、
    前記加工型枠は、前記加圧ステップで前記パイプループを加圧する加圧部材の形状に対応し、前記角部に隣接配置され、陥没するように形成された加圧溝を含み、
    前記加圧部材における前記パイプループを加圧する部分は、平面状であることを特徴とするヒートパイプ型放熱装置の製造方法。
  2. 前記加圧ステップの後に、前記パイプループに吸熱板を付着する付着ステップをさらに含む請求項１に記載のヒートパイプ型放熱装置の製造方法。
  3. 内周を有する第１配置型枠内に前記パイプループを放射状に配置してシリンダ型に形成するシリンダ形成ステップをさらに含み、
    前記吸熱板の前記付着ステップは、前記シリンダ型に形成されたパイプループの少なくとも一側端部に吸熱板を付着するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載のヒートパイプ型放熱装置の製造方法。
  4. 前記第１配置型枠は、
    前記放射状に配置されたパイプループの外周を支持する支持型枠と、
    前記パイプループを所定間隔で放射状に配置する間隔型枠のうちの少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項３に記載のヒートパイプ型放熱装置の製造方法。
  5. 前記シリンダ形成ステップは、
    柱形状の第２配置型枠を用いて前記放射状に配置されたパイプループの内周を支持するステップを含むことを特徴とする請求項３に記載のヒートパイプ型放熱装置の製造方法。
  6. 前記吸熱板の前記付着ステップは、前記パイプループの少なくとも一側面に吸熱板を付着するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載のヒートパイプ型放熱装置の製造方法。
  7. 前記パイプループの内部に作動流体を注入するステップと、
    前記パイプループを密封するステップと、をさらに含む請求項１または請求項２に記載のヒートパイプ型放熱装置の製造方法。
  8. 前記パイプループの開口された両端部を相互連通させて一つの閉ループを形成するステップをさらに含む請求項７に記載のヒートパイプ型放熱装置の製造方法。
  9. 前記パイプループは、銅、アルミニウムまたは鉄を含む金属を含んでなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放熱装置の製造方法。
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