KR100441782B1 - 열 이송 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 열 이송 장치에 관한 것으로서, 특히, 최소 0.1mm 이하의 두께를 가진 증발부재(15)를 사용하여서 1.0mm이하의 두께를 갖는 증발기(9)의 제작이 가능하고 액체유로(11)와 증기유로(12)를 사용하여 증발기(9)와 응축기(10)(19)를 분리함으로써 히트파이프를 사용하는 종래의 기술보다 큰 냉각 능력을 발휘하고 비교적 먼 열이송 거리를 확보하도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다. 또한, 상기 증발기(9)의 분배유로(16)(20)를 확보함으로써 액체유로(11)를 통하여서 액체상태의 냉매가 증발부재(15)로 이송되어질 때, 열원(1)으로 부터 급격하게 공급된 고온의 열에도 불구하고 유막의 끊어짐 없이 유체를 공급할 수 있는 장점을 지닌다.

Description

열 이송 장치 { Device For Transfering The Heat }

본 발명은 열원에서 발생된 열을 제거해주는 장치에 관한 것으로, 특히, 증발기와 응축기의 구조를 간단하게 하여 최소의 부피를 차지하면서도 발열체에서 발생된 열을 효과적으로 제거하고, 제거한 열을 외부로 방출함으로써 발열체의 온도를 신속하게 저하시켜 열에 의한 장비의 파손을 막고 장비의 효율을 증대하도록 하는 열 이송 장치에 에 관한 것이다.

일반적으로, 전자장비에서 발생된 고온의 열을 외부로 배출하지 않으면 전자장비의 전자회로가 열에 견디지 못하고 파손 되어서 그 전자장비를 더 이상 사용하지 못하게 되므로 이를 방지하기 위하여 다양한 방법을 이용하여서 전자장비에서 발생된 열을 외부로 배출하도록 하고 있다.

종래의 열을 전자장비에서 배출하도록 하는 장치에는 대표적인 구성으로서,방열핀을 이용하여서 열원에서 발생된 열을 배출하도록 하는 핀히트싱크(Fin Heat Sink)와, 열원에서 발생된 열을 모세관구조를 통하여서 이동시켜서 외부로 배출하도록 하는 히트파이프(Heat Pipe)를 이용하는 방법을 주로 이용하고 있다.

도 1은 종래의 일실시예에 따른 핀히트싱크를 보인 도면이다.

종래의 핀히트싱크의 구성을 살펴 보면, 열원(1)에 방열핀을 다수 가지는 핀히트싱크(2)를 설치하도록 하고, 상기 핀히트싱크(2)의 외측면에 이송된 열을 냉각시키도록 하는 냉각팬(3)을 설치하여서 열원(1)에서 발생되는 대량의 열을 냉각시키도록 구성하였다.

상기 핀히트싱크(2)는 가격이 저렴하면서도 열의 전달도가 큰 알루미늄재질을 주로 사용하도록 한다.

도 2는 종래의 다른 실시예에 따른 히트파이프를 보인 도면이다.

종래의 히트파이프의 구성을 살펴 보면, 열원(1)에 접촉되는 평면판(5)을 형성하도록 하고, 상기 평면판(5)에서 발생된 대량의 열을 히트파이프(4)로 연결하도록 하고, 상기 히트파이프(4)의 타측에는 방열판(7)을 형성하고, 상기 방열판(7)의 일측면에 냉각팬(3)을 구비하여서 상기 히트파이프(4)를 통하여서 이송된 열을 외부로 배출하도록 한다.

그리고, 상기 히트파이프(4)의 내부에는 열매체가 증기유로(8)를 따라서 이송하여서 증발상태에서 응축상태로 이송하였다가 다시 히트파이프(4)의 내측벽면을 따라서 형성된 모세관구조(6)를 따라서 액체상태로 이송하여 복귀하면서 지속적으로 열원(1)에서 발생된 열을 배출하도록 한다.

그런데, 상기한 바와 같이, 종래의 핀히트싱크를 사용하는 방법은, 부피가 큰 전자장비에서는 효과적으로 쓰일 수 있으나 부피가 작고 고집적화된 전자장비에는 냉각에 필요한 공간을 충분하게 확보할 수가 없으므로 제대로 적용하지 못하는 문제점을 지닌다.

또한, 종래의 히트파이프를 사용하는 방법은, 소형 전자장비에 사용가능하나 열원으로 부터 제거하여야 하는 열량이 큰 경우에는 사용상에 한계를 지니며, 열원으로 방열판까지 열을 이송할 수 있는 히트파이프의 길이에 제약을 크게 받게 되는 문제점을 지닌다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로서, 증발기와 응축기의 구조를 간단하게 하여 최소의 부피를 차지하면서도 발열체에서 발생된 열을 효과적으로 제거하고, 제거한 열을 외부로 방출함으로써 발열체의 온도를 신속하게 저하시켜 열에 의한 장비의 파손을 막고 장비의 효율을 증대하도록 하는 것이 목적이다.

도 1은 종래의 일실시예에 따른 핀히트싱크를 보인 도면이고,

도 2는 종래의 다른 실시예에 따른 히트파이프를 보인 도면이며,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열 이송 장치의 구성을 보인 도면이고,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열 이송장치의 구성을 보인 도면이며,

도 5는 본 발명의 도 3의 증발기의 구성을 보인 도면이고,

도 6은 본 발명의 도3의 증발기의 증발부의 평면상태를 보인 도면이며,

도 7은 본 발명의 분리막의 구성을 상세하게 보인 도면이며,

도 8은 본 발명의 도 3의 응축기를 상세하게 보인 사시도이고,

도 9는 본 발명의 도 3의 응축기의 단면을 보인 도면이고,

도 10은 본 발명의 도 4의 응축기를 상세하게 보인 도면이고,

도 11은 본 발명의 도 4의 응축기의 단면을 보인 도면이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

1 : 열원 9,18 : 증발기

10,19 : 응축기 11 : 액체유로

12 : 증기유로 13 : 증발부

14 : 증기챔버 15 : 증발부재

16 : 분배유로 17 : 분리막

20 : 중심분배유로 21 : 평면판

22 : 격자망 23 : 응축부

24,25 : 응축관

이러한 목적은 열원에서 발생된 열을 외부로 방출하도록 하는 열 방출장치에 있어서, 상기 열원에서 발생된 열을 액체 상태의 냉매가 증발하여 기체화되면서 흡수하여 제거하는 증발기와; 상기 증발기에서 흡수된 열을 지닌 기체상태의 냉매가 이동하도록 하는 증기유로와; 상기 증기유로를 통하여 이송된 기체상태의 냉매를 응축하여 냉각핀을 통하여 외부로 배출하도록 하는 응축기와; 상기 응축기에서 열을 외부로 배출하여 기체 상태에서 액체 상태로 전환된 냉매를 이송하여서 상기 증발기로 재차 공급하도록 하는 액체유로를 포함하여 이루어진 열 이송 장치를 제공함으로써 달성된다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 구성에 대하여 상세히 설명한다.

우선, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 이송 장치의 구성을 보인 도면이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열 이송장치의 구성을 보인 도면이며, 도 5는 본 발명의 도 3의 증발기의 구성을 보인 도면이고, 도 6은 본 발명의 도3의 증발기의 증발부의 평면상태를 보인 도면이며, 도 7은 본 발명의 분리막의 구성을 상세하게 보인 도면이며, 도 8은 본 발명의 도 3의 응축기를 상세하게 보인 사시도이고, 도 9는 본 발명의 도 3의 응축기의 단면을 보인 도면이고, 도 10은 본 발명의 도 4의 응축기를 상세하게 보인 도면이고, 도 11은 본 발명의 도 4의 응축기의 단면을 보인 도면이다.

본 발명의 구성을 살펴 보면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 열원(1)에서 발생된 열을 외부로 방출하도록 하는 열 방출장치에 있어서, 상기 열원(1)에서 발생된 열을 액체 상태의 냉매가 증발하여 기체화되면서 흡수하여 제거하는 증발기(9)와; 상기 증발기(9)에서 흡수된 열을 지닌 기체상태의 냉매가 이동하도록 하는 증기유로(12)와; 상기 증기유로(12)를 통하여 이송된 기체상태의 냉매를 응축하여 냉각핀(18)을 통하여 외부로 배출하도록 하는 응축기(10)(19)와; 상기 응축기(10)(19)에서 열을 외부로 배출하여 기체 상태에서 액체 상태로 전환된 냉매를 이송하여서 상기 증발기(9)로 재차 공급하도록 하는 액체유로(11)를 포함하여구성된다.

그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 증발기(9)는, 상기 액체유로(11)에서 유입되어진 액체 냉매를 상기 열원(1)에서 발생된 열을 흡수하도록 하는 증발부재(15)와; 상기 증발부재(15)를 증발기(9) 내에서 증기챔버(14)와 분리하도록 하는 평면판(21) 및 격자망(22)을 형성한 분리막(17)을 포함하여 구성된다.

그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 증발부재(15)에는 상기 액체유로(11)에서 유입된 냉매가 이동하기 용이하도록 가장 자리 부분에 분배유로(16)를 형성하고, 중심부분에도 교차하는 형상으로 중심 분배유로(20)를 형성하도록 한다.

그리고, 상기 증발부재(15)는, 리드프레임심지(Lead Frame Wick)타입, 신터드 파우더심지(Sintered Powder Wick) 타입, 우븐 와이어심지(Woven-Wired wick) 타입, 메쉬심지(Mesh Wick)타입 또는 그루브심지(Groves Wick) 타입 중에 적어도 어느 하나 타입의 심지로 형성되어지는 것이 바람직하다.

상기 증발부재(15)는 모세관현상을 발생하기 위하여 0.1mm 내지 1.0mm범위의 두께를 갖는 것이 바람직 하다.

특히, 상기 증발기(9)의 두께는 1.0mm이하인 것이 바람직하고, 상기 증발부재(15)는 최소 0.1mm정도의 두께를 가지므로 본 열 이송장치의 크기를 최소화할 수 있다.

그리고, 도 9 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 응축기(10)(19)는, 상기 증기유로(12)와 상기 액체유로(11)를 서로 연결하여서 응축하는 응축관(24)(25)을갖는 응축부(23)와; 상기 응축부(23)의 외주면에서 열기를 배출하도록 하는 냉각핀(18)을 포함하여 구성된다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 증발기(9)와 상기 응축기(10) 사이에 연결되는 액체유로(11) 및 증기유로(12)가 서로 반대측에서 연결되어져서 구성되는 것이 바람직 하다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 다른 실시예로서, 상기 증발기(9)와 상기 응축기(19) 사이에 연결되는 액체유로(11) 및 증기유로(12)가 서로 같은 방향에 연결되어져서 구성되어질 수도 있다.

그리고, 상기 액체유로(11)와 증기유로(12)는 금속재질을 사용하는 것이 바람직하나 고분자화합물로된 자유롭게 굽히거나 펼 수 있는 재질의 관도 사용하는 것이 가능하다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 살펴보도록 한다.

먼저, 본 발명에 따른 열 이송 장치의 사용 상태를 살펴 보게 되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 열원(1)에서 발생된 고온의 열은 열원(1)에 접촉되어진 증발기(9)에서 액체유로(11)를 통하여서 유입되어진 액체 냉매가 분배유로(16) 및 중심분배유로(20)를 통하여서 공급되어진다.

그리고, 상기 분배유로(16)(20)로 공급된 냉매는 모세관현상에 의하여서 분리막(17)의 격자망(22)을 통하여 증발되어지면서 열원(1)의 열을 빼앗아서 냉각시키고서 증기챔버(14)의 내부로 기화되어지게 된다.

한편, 상기 증기챔버(14)로 증발된 기체 냉매는 상기 증발기(9)에 연결된 증기유로(12)를 거쳐서 응축기(10)의 응축부(23) 내부에 형성된 응축관(24)으로 공급되어져서 응축부(23)의 외측면에 형성된 냉각핀(18)을 통하여서 외부로 열을 교환하여서 배출하도록 한다.

한편, 상기 응축관(24)으로 이동하는 기체 냉매가 고온의 열을 배출하면서 다시 응축되어져서 액체화 되어진 상태로 상기 액체유로(11)를 거쳐서 상기 증발기(9)의 증발부(13)로 유입되어지면서 상기한 과정을 거치면서 지속적으로 열원(1)의 열의 외부로 배출하도록 한다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 열 이송 장치의 다른 실시예의 경우에는, 상기 증발기(9)와 상기 응축기(19) 사이에 연결되는 증기유로(12)가 액체유로(11)가 설치되는 방향에 설치되어지는 구성만이 상기 일실시예의 열 이송 장치와 서로 다른 구성으로서, 실제적으로 작용 및 효과는 동일하므로 설명에 대하여 생략하도록 한다.

따라서, 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 열 이송 장치를 사용하게 되면, 최소 0.1mm 이하의 두께를 가진 증발부재를 사용하여서 1.0mm이하의 두께를 갖는 증발기의 제작이 가능하고 액체유로와 증기유로를 사용하여 증발기와 응축기를 분리함으로써 히트파이프를 사용하는 종래의 기술보다 큰 냉각 능력을 발휘하고 비교적 먼 열이송 거리를 확보하도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

또한, 상기 증발기의 분배유로를 확보함으로써 액체유로를 통하여서 액체상태의 냉매가 증발부재로 이송되어질 때, 열원으로 부터 급격하게 공급된 고온의 열에도 불구하고 유막의 끊어짐 없이 유체를 공급할 수 있는 장점을 지닌다.

Claims (8)

1. 삭제
2. 열원에서 발생된 열을 액체 상태의 냉매가 증발하여 기체화되면서 흡수하여 제거하는 증발기와; 상기 증발기에서 흡수된 열을 지닌 기체상태의 냉매가 이동하도록 하는 증기유로와; 상기 증기유로를 통하여 이송된 기체상태의 냉매를 응축하여 냉각핀을 통하여 외부로 배출하도록 하는 응축기와; 상기 응축기에서 열을 외부로 배출하여 기체 상태에서 액체 상태로 전환된 냉매를 이송하여서 상기 증발기로 재차 공급하도록 하는 액체유로로 이루어진 열이송장치에 있어서,

   상기 증발기는, 상기 액체유로에서 유입되어진 액체 냉매를 상기 열원에서 발생된 열을 흡수하도록 하는 증발부재와; 상기 증발부재를 증발기 내에서 증기챔버와 분리하도록 하는 평면판 및 격자망을 형성한 분리막을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열 이송 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 증발부재에는 상기 액체유로에서 유입된 냉매가 이동하기 용이하도록 가장 자리 부분에 분배유로를 형성하고, 중심부분에도 교차하는 형상으로 중심 분배유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 열 이송 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 증발부재는, 리드프레임타입, 신터드 파우더 타입, 우븐 와이어 타입, 메쉬타입 또는 그루브타입 중에 적어도 어느 하나 타입의 심지로 형성된 것을 특징으로 하는 열 이송 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 증발부재는 모세관현상을 발생하기 위하여 0.1mm 내지 1.0mm범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 열 이송 장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제