KR100775013B1 - Flat type heat transfer device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 CPU, IC 칩, 인쇄회로기판 등의 전자 기기에 적용될 수 있는 판형 열전달 장치에 관한 것으로서, 그 구성은 밀봉된 내부 공간을 형성하는 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트; 상기 내부 공간에 주입된 냉매; 상기 내부 공간에서 상기 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 중 적어도 어느 한쪽 플레이트에 밀착되고 액상 냉매를 흡수하는 캐피러리 윅; 및 일부가 절개된 후 절곡되어 상기 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 사이에 기상 냉매가 원활히 통과하도록 공간을 형성하는 동시에 상기 캐피러리 윅을 지지하는 절곡부를 갖고, 상기 절곡부를 형성하기 위해 절개된 부분에 형성되어 상기 캐피러리 윅에서 기화된 기상 냉매가 통과하는 홀을 갖는 판형 홀 구조체를 포함하여 구성됨으로써, 전체적인 구조가 간단하고, 특히 냉매의 유동이 보다 원활하게 이루어져, 냉각 효율이 크게 향상될 수 있으며, 장치의 강성을 증가시켜, 안정적이면서 내구 성능을 높일 수 있고, 이에 따라 시스템의 신뢰성이 높아지는 효과를 얻게 된다.The present invention relates to a plate heat transfer apparatus that can be applied to electronic devices such as a CPU, an IC chip, a printed circuit board, and the like, comprising: a first plate and a second plate forming a sealed inner space; A refrigerant injected into the internal space; A capacitive wick in close contact with at least one of the first plate and the second plate in the inner space and absorbing the liquid refrigerant; And a bent portion that is bent after being partially cut to support a space between the first plate and the second plate so as to smoothly pass the gaseous refrigerant, and at the cut portion to form the bent portion. It is formed to include a plate-shaped hole structure having a hole through which the gaseous refrigerant evaporated in the capillary wick passes, the overall structure is simple, in particular the flow of the refrigerant is more smooth, the cooling efficiency can be greatly improved In addition, by increasing the rigidity of the device, it is possible to increase the stable and durable performance, thereby increasing the reliability of the system.
히트 파이프, 윅, 홀 구조체, 절곡부, 홀 Heat pipes, wicks, hole structures, bends, holes
Description
도 1a는 종래 평판형 히트 파이프의 일례가 도시된 분해 사시도이다.1A is an exploded perspective view showing an example of a conventional flat heat pipe.
도 1b는 도 1a에 도시된 평판형 히트 파이프의 종단면도이다.FIG. 1B is a longitudinal cross-sectional view of the flat heat pipe shown in FIG. 1A.
도 2는 종래 다른 평판형 히트 파이프의 일례가 도시된 분해 사시도이다.2 is an exploded perspective view showing an example of another conventional flat heat pipe.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 판형 열전달 장치가 도시된 분해 사시도,3 is an exploded perspective view showing a plate heat transfer apparatus according to a first embodiment of the present invention,
도 4는 도 3에 도시된 판형 열전달 장치의 주요부 단면도,4 is a cross-sectional view of an essential part of the plate heat transfer apparatus shown in FIG. 3;
도 5는 본 발명에 따른 지지구조물의 일 실시예가 도시된 상세도,5 is a detailed view showing an embodiment of the support structure according to the invention,
도 6은 본 발명에 따른 지지구조물의 다른 실시예가 도시된 상세도,6 is a detailed view showing another embodiment of the support structure according to the invention,
도 7은 본 발명에 따른 지지구조물의 또 다른 실시예가 도시된 상세도,7 is a detailed view showing another embodiment of the support structure according to the invention,
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 판형 열전달 장치가 도시된 분해 사시도, 8 is an exploded perspective view showing a plate heat transfer apparatus according to a second embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 판형 열전달 장치가 도시된 분해 사시도,9 is an exploded perspective view showing a plate heat transfer apparatus according to a third embodiment of the present invention;
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 판형 열전달 장치가 도시된 분해 사시도,10 is an exploded perspective view showing a plate heat transfer apparatus according to a fourth embodiment of the present invention;
도 11은 본 발명에 따른 판형 열전달 장치의 작용 상태를 도시한 분해 사시도이다.11 is an exploded perspective view showing an operating state of the plate heat transfer apparatus according to the present invention.
도 12는 본 발명에 따른 판형 열전달 장치의 작용 상태를 도시한 단면도이다.12 is a cross-sectional view showing an operating state of the plate heat transfer apparatus according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
200 : 제 1 플레이트 210, 211 : 제 2 플레이트 200:
213 : 핀 213: pin
220 : 캐피러리 윅 230, 330, 430 : 판형 홀 구조체 220: Capitol
231, 331, 431 : 홀 235, 236, 335, 336, 435, 436 :절곡부 231, 331, 431:
500 : IC 칩 550 : PCB500: IC chip 550: PCB
600 : 평면형 튜브 600: Flat Tube
본 발명은 CPU, IC 칩, 인쇄회로기판 등의 전자 기기에 적용될 수 있는 판형 열전달 장치에 관한 것으로서, 특히 반도체 칩 등에서 발생된 열을 저온부로 전달하여 냉각 작용을 냉각 작용을 수행하는 판형 열전달 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plate heat transfer device that can be applied to electronic devices such as CPU, IC chip, printed circuit board, and more particularly, to a plate heat transfer device that transfers heat generated from a semiconductor chip to a low temperature part to perform a cooling action. It is about.
최근 메모리, 중앙처리유닛(CPU) 및 임베디드 칩(embeded chip) 등 반도체 칩의 고집적화에 따라 칩의 원활한 냉각이 더욱 중요해지고 있는 추세이며, 또한, 노트북, PDA, 휴대폰 등 전자제품의 초 경량화 및 슬림화가 진행되고 있고, 광학 디스플레이의 발달로 LCD, LED 패널의 냉각 문제에도 관심이 증대되고 있어, 이러한 전자제품에 내장되는 반도체 칩 등을 냉각시키고자 하는 경우, 기존의 패키지 기술이나 냉각 팬 기술 등의 방법은 원활한 냉각을 수행하기에는, 구조적 기능적인 한계에 부딪히고 있는 실정이다.In recent years, as the integration of semiconductor chips such as memory, central processing unit (CPU), and embedded chips has increased, the smooth cooling of chips is becoming more important, and the ultra-light weight and slimness of electronic products such as notebooks, PDAs, mobile phones, etc. As the development of optical displays is increasing interest in the cooling problems of LCDs and LED panels, in order to cool semiconductor chips embedded in such electronic products, existing package technologies and cooling fan technologies may be used. The method is facing structural and functional limitations in order to achieve smooth cooling.
이러한 한계를 극복하기 위하여 최근 히트 파이프(heat pipe)라고 하는 미세 구조물이 반도체 칩의 냉각 기능을 수행할 수 있는 새로운 판형 열전달 장치로 주목받고 있다.In order to overcome this limitation, recently, a microstructure called a heat pipe has been attracting attention as a new plate-shaped heat transfer device capable of performing a cooling function of a semiconductor chip.
도 1a와 도 1b는 일본 특개 2002-62068에 개시된 평판형 히트 파이프가 도시된 도면으로서, 도 1a은 전체 분해 사시도이고, 도 1b는 종단면도이다.1A and 1B show a planar heat pipe disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-62068, which is a full exploded perspective view, and FIG. 1B is a longitudinal sectional view.
도면을 참고하면, 종래 평판형 히트 파이프는 덮개부(2)와 본체부(5)가 용기(1)를 구성하고, 이 용기(1) 안에 모세관 현상 및 용기의 변형 방지를 위해 다수 개의 지주(8)(10)가 구비된다.Referring to the drawings, in the conventional flat heat pipe, the lid portion 2 and the main body portion 5 constitute a container 1, and in the container 1, a plurality of struts are formed to prevent capillary phenomenon and deformation of the container. 8) (10) is provided.
상기 덮개부(2)는 내면의 중앙부분에 상대적으로 두껍게 형성된 두께부(3)를 갖고, 상기 본체부(5)는 상자 모양으로 형성되어 저벽부(6)와 측벽부(7)로 이루어진다.The cover part 2 has a
상기 지주(8)는 상기 본체부(5)의 내부에서 상기 덮개부(2)에 닿도록 높이가 형성되고, 또 다른 지주(10)는 상기 본체부(5)의 내부에서 상기 덮개부(2)의 두께부(3)에 닿도록 높이가 형성된다.The support (8) is formed so as to reach the cover (2) in the interior of the body portion 5, another support (10) is the cover (2) in the interior of the body portion (5) The height is formed to contact the
이와 같이 높이가 다른 두 종류의 지주(8)(10)는 외주면이 다공질층으로 이 루어진 윅부가 구성되어, 모세관 압력이 발생하도록 하여 작동 유체(냉매)의 환류성을 향상시키게 된다.As described above, two kinds of
상기와 같은 종래 평판형 히트 파이프는, 상기 덮개부(2)의 외측면에 CPU(미도시)등의 발열체가 설치된 경우에, 이 발열체의 열에 의해 지주(8)(10)에 흡수되어 있는 작동 유체가 증발하게 되면, 이 증발된 유체가 방열부로서 기능을 하는 본체부(5)의 저벽부(6)의 안쪽으로 유동한 후에, 저벽부(6)의 외부로 방열하면서 응축하게 된다. 이후, 응축된 작동 유체는 지주(8)(10)의 외주면에 형성된 윅부에 의해 흡수되어 발열부인 덮개부(2) 쪽으로 환류하면서 연속적인 발열체의 냉각 작용을 수행하게 된다.The conventional flat heat pipe as described above is operated when the heat generating element such as a CPU (not shown) is installed on the outer surface of the cover portion 2 and is absorbed by the
그러나 상술한 종래 기술 히트 파이프는, 용기 내부에 복수의 지주(8)(10)가 수직 방향으로 설치되어 구성되기 때문에 전체 히트 파이프의 두께가 두꺼워지는 문제점을 갖고 있으며, 이러한 문제점에 의해 개시된 히트 파이프는 초박형 반도체 소자의 냉각용으로 적용하기 어려운 문제가 발생된다. 또한 각 지주(8)(10)의 높이를 정확한 설계 높이로 제작하지 못하면 덮개부(2)와 저벽부(6) 사이에서 개별 지주(8)(10)의 높이 차이로 인하여 조립 불량이 발생할 수 있는 문제가 있다.However, the above-described prior art heat pipe has a problem in that the thickness of the entire heat pipe becomes thick because a plurality of
또한 도 2는 일본 특개 2002-62067에 개시된 평판형 히트 파이프가 도시된 분해 사시도이다.2 is an exploded perspective view showing a flat heat pipe disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-62067.
도 2에 도시된 평판형 히트 파이프는 위에 도 1a와 도 1b에 도시된 평판형 히트 파이프와 기본적으로 유사하나, 용기(1)의 덮개부(2)의 형상과, 이 덮개부(2)와 본체부(3)의 저벽부(4) 및 측면부(5) 사이에 내부 공간에 위치되는 다공질 시 트(6)와 지주(7)의 구성을 달리한다.The flat heat pipe shown in FIG. 2 is basically similar to the flat heat pipe shown in FIGS. 1A and 1B above, but with the shape of the lid 2 of the container 1 and the lid 2. The structure of the
즉, 평면형 다공질 시트(6)에 홀(8)이 형성되고, 이 홀(8)에 수직 방향으로 지주(7)들이 결합되는 구조로 이루어진다.That is, the
그러나 도 2에 도시된 일본 특허 발명은 지주(7)들이 각각 별개의 구성으로 이루어져 상기 다공질 시트(6)에 조립된 상태에서 용기 내에 조립되므로, 각각의 지주(7)들을 별개로 조립하는 구조가 복잡하고, 다공질 시트(6)와 지주(7)가 금속 혹은 세라믹스 등의 미립자를 소결한 동일 재질로 구성되므로, 전체적으로 히트 파이프의 제조 비용이 상승하게 되고, 이에 따라 저가 및 저중량의 히트 파이프 제작하는 데는 한계가 있는 문제점이 있다.However, in the Japanese patent invention shown in Fig. 2, since the support posts 7 are each composed of a separate configuration and assembled in the container in the state of being assembled to the
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 판형상의 판형 홀 구조체에 일부를 절개하여 절곡부 및 홀을 동시에 형성함과 아울러, 냉매가 유동하는 공간을 확보할 수 있도록 구성함으로써 구조가 간단해짐과 아울러 냉매의 유동이 보다 원활하게 이루어져, 냉각 효율이 크게 향상될 수 있는 판형 열전달 장치를 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the structure is simple by forming a bent portion and the hole at the same time by cutting a portion in the plate-shaped plate-hole structure, and to ensure a space for the refrigerant flows In addition, the purpose of the present invention is to provide a plate heat transfer device which can be made more smoothly with the flow of the refrigerant, thereby greatly improving the cooling efficiency.
또한 본 발명은 판형 홀 구조체를 이용하여 전체적인 강성을 증가시켜, 안정적이면서도 내구 성능을 높여 신뢰성이 향상되는 판형 열전달 장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.In another aspect, the present invention is to increase the overall rigidity by using a plate-shaped hole structure, to provide a plate-type heat transfer device that is stable and improves durability by improving the durability.
또한 본 발명은 구조 및 제조 공정의 단순화를 통해 우수한 냉각 성능을 가 지면서도 생산 단가는 낮출 수 있는 판형 열전달 장치를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.In another aspect, the present invention is to provide a plate heat transfer apparatus that can reduce the production cost while having excellent cooling performance through a simplified structure and manufacturing process.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 판형 열전달 장치는, 상부면과 하부면을 각각 구성하고, 밀봉된 내부 공간을 형성하는 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트; 상기 내부 공간에 주입된 냉매; 상기 내부 공간에서 상기 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 중 적어도 어느 한쪽 플레이트에 밀착되고 액상 냉매를 흡수하는 캐피러리 윅; 및 판형 구조로 형성되며, 이 판형에서 일부가 절개된 후 절곡되어 상기 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 사이에 기상 냉매가 원활히 통과하도록 공간을 형성하는 동시에 상기 캐피러리 윅을 지지하는 다수의 절곡부를 갖고, 상기 절곡부를 형성하기 위해 절개된 부분에 형성되어 상기 캐피러리 윅에서 기화된 기상 냉매가 통과하는 다수의 홀을 갖는 판형 홀 구조체를 포함한 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plate heat transfer apparatus comprising: a first plate and a second plate constituting an upper surface and a lower surface, respectively, and forming a sealed inner space; A refrigerant injected into the internal space; A capacitive wick in close contact with at least one of the first plate and the second plate in the inner space and absorbing the liquid refrigerant; And a plurality of bent portions which form a space for smoothly passing the gaseous refrigerant between the first plate and the second plate after being partially cut and cut in the plate shape, and supporting the capacitive wick. And a plate-shaped hole structure having a plurality of holes formed in a portion cut to form the bent portion and through which gaseous refrigerant evaporated in the capillary wick passes.
또한, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 판형 열전달 장치는, 외곽 셀을 형성하는 평면형 튜브; 상기 튜브 내에 주입된 냉매; 상기 평면형 튜브의 내측면에 밀착되는 캐피러리 윅; 및 판형 구조로 형성되며, 이 판형에서 일부가 절개된 후 절곡되어 상기 평면형 튜브 내에서 기상 냉매가 원활히 통과하도록 공간을 형성하는 동시에 상기 캐피러리 윅을 지지하는 다수의 절곡부를 갖고, 상기 절곡부를 형성하기 위해 절개된 부분에 형성되어 상기 캐피러리 윅에서 기화된 기상 냉매가 통과하는 다수의 홀을 갖는 판형 홀 구조체를 포함한 것을 특징으로 한다.In addition, the plate-shaped heat transfer apparatus according to the present invention for realizing the above object, the planar tube forming an outer cell; Refrigerant injected into the tube; A capillary wick in close contact with an inner surface of the planar tube; And a plurality of bent portions formed in a plate-shaped structure, which are bent after being partially cut in the plate shape to form a space for the gaseous refrigerant to pass smoothly in the planar tube, and at the same time support the capillary wick. It is characterized in that it comprises a plate-shaped hole structure having a plurality of holes formed in the cut portion to pass through the vaporized refrigerant vaporized in the capillary wick.
상기에서 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트는 동(copper), 알루미늄(aluminum), 티타늄(titanium), 플라스틱(plastic), 경화 플라스틱(metalized plastic), 흑연(graphite) 또는 기타 금속 물질 및 합성수지(plastic combinations) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.The first plate and the second plate are copper, aluminum, titanium, plastic, metalized plastic, graphite or other metallic materials and plastic combinations. It may be formed of at least one of).
상기 판형 홀 구조체는 동(copper), 알루미늄(aluminum), 티타늄(titanium), 플라스틱(plastic), 경화 플라스틱(metalized plastic), 흑연(graphite) 또는 기타 금속 물질 및 합성수지(plastic combinations) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.The plate-shaped hole structure may include at least one of copper, aluminum, titanium, plastic, hardened plastic, graphite, or other metal material and plastic combinations. Can be formed.
상기 판형 홀 구조체는 상기 제 1 플레이트 또는 제 2 플레이트 중 어느 한쪽에 부착되게 설치될 수 있다. 이때, 상기 판형 홀 구조체는 상기 제 1 플레이트 또는 제 2 플레이트에 용접 또는 납땜의 방법으로 부착되는 것이 바람직하다.The plate-shaped hole structure may be installed to be attached to either one of the first plate or the second plate. In this case, the plate-shaped hole structure is preferably attached to the first plate or the second plate by welding or soldering.
또한 상기 판형 홀 구조체는 적어도 어느 일면이 상기 캐피러리 윅에 밀착되게 설치될 수 있다.In addition, at least one surface of the plate-shaped hole structure may be installed in close contact with the capital wick.
한편, 상기 판형 홀 구조체의 절곡부는 상기 홀을 중심으로 한쪽은 상측으로 절곡되고, 다른 한쪽은 하측으로 절곡된 것을 특징으로 하는 판형 열전달 장치.On the other hand, the bent portion of the plate-shaped hole structure of the plate-shaped heat transfer device, characterized in that one side is bent upward, the other side is bent downward.
상기 판형 홀 구조체의 절곡부는 상기 홀을 중심으로 한쪽은 상측으로 절곡되고, 다른 한쪽은 하측으로 절곡된 구조가 가능하다.The bent portion of the plate-shaped hole structure has a structure in which one side is bent upwardly and the other side is bent downwardly around the hole.
또한 상기 판형 홀 구조체의 절곡부는 상기 홀을 중심으로 양쪽 모두 어느 한쪽으로 절곡된 구조도 가능하다.In addition, the bent portion of the plate-shaped hole structure may have a structure in which both sides of the plate are bent.
또한 상기 판형 홀 구조체의 절곡부는 대략 수직 방향으로 세워진 상태로 절곡된 구조도 가능하다.In addition, the bent portion of the plate-shaped hole structure may be a structure bent in a substantially vertical direction.
상기 판형 열전달 장치는 열교환 면적을 확대할 수 있도록 외부에 다수의 핀(fin)이 구비되게 구성될 수 있다. 이때 상기 핀에는 냉매가 유입될 수 있도록 공간을 갖도록 구성될 수 있다.The plate heat transfer apparatus may be configured to be provided with a plurality of fins (outside) so as to enlarge the heat exchange area. In this case, the fin may be configured to have a space to allow the refrigerant to flow therein.
상기에서 평면형 튜브는 동(copper), 알루미늄(aluminum), 티타늄(titanium), 플라스틱(plastic), 경화 플라스틱(metalized plastic), 흑연(graphite) 또는 기타 금속 물질 및 합성수지(plastic combinations) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.The planar tube may be made of at least one of copper, aluminum, titanium, plastic, hardened plastic, graphite or other metallic materials, and plastic combinations. Can be formed.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 판형 열전달 장치가 도시된 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 판형 열전달 장치의 주요부 단면도이며, 도 5는 도 3에서 사용된 지지구조물의 주요부 상세도이다.3 is an exploded perspective view showing a plate heat transfer apparatus according to a first embodiment of the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view of the main portion of the plate heat transfer apparatus shown in Figure 3, Figure 5 is a main portion of the support structure used in FIG. Detailed view.
도시된 바와 같이, 판형 열전달 장치는 상부면을 구성하는 제 1 플레이트(200)와, 하부면을 구성하는 제 2 플레이트(210)가 구비된다.As illustrated, the plate heat transfer apparatus includes a
상기 제 1 플레이트(200)와 제 2 플레이트(210)는 내부 구조물을 충분히 보호할 수 있을 정도의 강성을 가진 판재 등으로 구성되는데, 그 종류로는 알루미늄(aluminum), 티타늄(titanium), 플라스틱(plastic), 경화 플라스틱(metalized plastic), 흑연(graphite) 또는 기타 금속 물질 및 합성수지(plastic combinations) 등으로 제작될 수 있고, 바람직하게는 열전달율이 높은 금속재인 동판이 사용될 수 있다.The
이와 같은 제 1 플레이트(200)와 제 2 플레이트(210)는 상부 플레이트와 하부 플레이트를 이루고, 두 플레이트(200,210)의 테두리부가 상호 접합되어 냉매가 유출되지 않도록 내부가 밀봉된 구조를 형성한다. 그리고 어느 한쪽 플레이트가 PCB 기판이나 IC 칩 등의 열원 측에 밀착되어 냉각 시킬 수 있도록 구성된다.The
예를 들면, 제1 플레이트(200)를 PCB나 IC 칩 등에 용이하게 밀착될 수 있도록 평면 구조로 형성할 수 있고, 상기 평면에 접착층을 형성할 수 있다.For example, the
상기 두 플레이트(200,210)의 내부 공간에는 제 1 플레이트(200)에 밀착되는 캐피러리 윅(220)이 구비된다. 물론 상기 캐피러리 윅(220)은 제 2 플레이트(210)에 밀착되게 설치되는 것도 가능하다.The interior spaces of the two
또한 상기 두 플레이트(200,210)의 내부 공간에는 상기 두 플레이트(200,210) 사이의 공간을 형성하는 동시에 상기 캐피러리 윅(220)을 지지하는 판형 홀 구조체(230)가 구비된다.In addition, the inner space of the two plates (200, 210) is provided with a plate-shaped
이와 같은 판형 홀 구조체(230)는 상기한 두 플레이트(200,210)와 같이 알루미늄(aluminum), 티타늄(titanium), 플라스틱(plastic), 경화 플라스틱(metalized plastic), 흑연(graphite) 또는 기타 금속 물질 및 합성수지(plastic combinations) 등으로 제작될 수 있고, 바람직하게는 열전달율이 높은 금속재인 동판이 사용되는 것이 좋다.The plate-shaped
상기 판형 홀 구조체(230)는 일측면에서 타측면으로 액상의 냉매가 기화된 증기가 통과하도록 다수의 홀(231)이 형성되고, 상기 홀(231)의 주위에는 상기 홀(231)들을 형성토록 일부가 절개된 후, 절곡 또는 접힘된 절곡부(235,236)들이 구비된다.The plate-shaped
즉, 상기 홀(231)을 형성하기 위해 판형 홀 구조체(230)를 'H'자 구조로 절단한 다음, 가운데 부분을 중심으로 양쪽으로 절곡시키게 되면, 홀(231)과 함께 절곡부(235,236)가 동시에 형성되는 것이다.That is, when the plate-shaped
또한 상기 'H'자 구조 외에 'ㄷ'자 구조 또는 'C' 자 구조 등 다양한 형상과 모양으로 절개한 후에 절곡시켜 홀(231)과 절곡부(235,236)를 형성하는 것도 가능하다.In addition, the
여기서 상기 홀(231)들은 상기 캐피러리 윅(220)에 흡수된 있는 냉매가 열원으로부터 전달된 열을 흡수하면서 기화될 경우에 기상 냉매 즉, 증기가 통과하면서 이동할 수 있도록 형성된다.Here, the
상기 절곡부(235,236)들은 상기 홀(231)들로부터 판형 홀 구조체(230)의 상면 또는 하면으로 절곡되어 두 플레이트(200,210) 사이에 기체상태(기상)의 냉매가 유동할 수 있는 공간을 형성하고, 아울러 상기 캐피러리 윅(220)을 한쪽 플레이트에 밀착시켜 열교환 효율이 높아지도록 하는 역할을 하게 된다.The
이와 같은 상기 절곡부(235,236)들은 상기 홀(231)로부터 다양하게 형성되어 구성될 수 있는 바, 본 실시예에서는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 홀(231)을 중심으로 한쪽 절곡부(235)는 판형 홀 구조체(230)의 상측 방향으로 절곡시켜 접힘 구조를 형성하고, 다른 쪽 절곡부(236)는 판형 홀 구조체(230)의 하측 방향으로 절곡시켜 접힘 구조를 형성한다. The
따라서 상기와 같이 상하로 접힌 절곡부(235,236)에 의해, 도 4에서와 같이 상측 절곡부(235)는 캐피러리 윅(220)을 제 1 플레이트(200) 측에 밀착시키는 역할을 하게 되고, 하측 절곡부(236)는 하측 플레이트(210)에 접촉되어 제 1 플레이트(200)와 일정한 간격이 유지되도록 하는 동시에, 제 2 플레이트(210)와의 이격된 공간을 통해 기화된 냉매가 이동할 수 있는 통로를 형성하게 된다.Therefore, by the
한편, 도 6에 도시된 판형 홀 구조체(330)는 도 3 내지 도 5에 도시된 절곡부(235,236)의 구조와는 다르게, 홀(331)을 중심으로 양쪽 절곡부(335,336)가 모두 상측으로 절곡된 후 접힘되는 구조로 형성된 것을 나타내며, 도 7에 도시된 판형 홀 구조체(430)는 홀(431)을 중심으로 양쪽 절곡부(435,436)가 각각 상하로 절곡되고, 아울러 완전히 접히지 않고 수직 방향으로 위치된 구조로 형성된 것을 나타낸 것이다.Meanwhile, in the plate-shaped
또한 본 발명에서는 절곡부를 상기한 바와 같이 홀들을 중심으로 양쪽으로 절곡하지 않고 한쪽으로만 절곡시켜 형성하는 구조로 가능하다.In addition, in the present invention, it is possible to have a structure in which the bent portion is formed by bending only one side of the hole, as described above, without bending to both sides.
이와 같이 상기 판형 홀 구조체(230)(330)(430)에 형성되는 홀들의 형상과 절곡부들의 구조는 다양하게 선택하여 사용할 수 있다. 즉, 상기 절곡부들이 상기 홀로부터 절곡되어 두 플레이트(200,210) 사이에서 적절한 간격을 유지할 수 있는 구조이면 어떤 구조이든 실시 조건에 따라 다양하게 선택하여 사용가능하다.As such, the shape of the holes formed in the plate-shaped
한편, 상기 판형 홀 구조체(230)(330)(430)는 제 1 플레이트(200) 또는 제 2 플레이트(210)에 부착하여 고정시킬 수도 있는데, 이와 같이 판형 홀 구조체(230)(330)(430)를 두 플레이트(200,210) 사이에 부착 고정시키는 이유는 열전달 효율을 향상시킴과 아울러, 보다 안정된 고정 구조를 확보하기 위해서이다.Meanwhile, the plate-shaped
구체적인 부착 방법으로는 상기 판형 홀 구조체(230)(330)(430)의 상면쪽 또는 하면쪽 절곡부(235,236)를 이들과 접촉되는 플레이트(200 또는 210)에 부착하는데, 이때 납땝(soldering) 방법이나, 용접(welding) 방법 등 공지의 다양한 부착 고정 방법을 이용할 수 있다. 여기서 용접 방법으로 티그(Tig) 용접, 플라즈마(Plasma) 용접, 심(Seam) 용접, 고주파(High frequency) 용접 등의 방법을 이용할 수 있다.As a specific attachment method, the upper and lower side bent
물론, 상기 판형 홀 구조체(230)(330)(430)를 상기와 같이 별도의 부착 수단을 이용하여 부착하지 않고 상기 제 1 플레이트(200)와 제 2 플레이트(210) 사이에 단순히 삽입하여 조립하는 방법으로도 상기 제 1 플레이트(200) 또는 제 2 플레이트(210)에 밀착시키는 것이 가능하다.Of course, the plate-shaped
이하 설명될 본 발명의 여러 실시예는 기본적으로 전술한 일 실시예의 구성과 유사하므로, 중복 설명을 피하기 위해서 일 실시예의 열전달 장치와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.Since various embodiments of the present invention to be described below are basically similar to those of the above-described embodiment, the same components as those of the heat transfer device of an embodiment are given the same reference numerals in order to avoid redundant description, and a detailed description thereof will be provided. Omit.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 판형 열전달 장치가 도시된 분해 사시도이다.8 is an exploded perspective view showing a plate heat transfer apparatus according to a second embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 판형 열전달 장치는 제 1 플레이트(200)와 제 2 플레이트(210) 사이의 공간에 두 개의 캐피러리 윅(220)이 삽입되고, 이 캐피러리 윅(220)의 사이에 판형 홀 구조체(330)가 위치된다.As shown, in the plate heat transfer apparatus according to the second embodiment of the present invention, two
여기서 사용되는 판형 홀 구조체(330)는 도 6에 도시된 바와 같은 양쪽 절곡부(335,336)가 모두 상측으로 절곡되어 접힘된 판형 홀 구조체를 이용할 수 있다. 물론 도 5와 도 7에 도시된 판형 홀 구조체(230)(430)를 이용하는 것도 가능하다.As used herein, the plate-shaped
이와 같은 제 2 실시예에 따른 판형 열전달 장치는 두 플레이트(200,210)의 양쪽에 열원이 위치될 경우에 보다 유용하게 사용할 수 있다.Such a plate-shaped heat transfer apparatus according to the second embodiment can be more useful when the heat source is located on both sides of the two plates (200, 210).
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 판형 열전달 장치가 도시된 분해 사시도이다.9 is an exploded perspective view showing a plate heat transfer apparatus according to a third embodiment of the present invention.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 판형 열전달 장치는 전술한 일 실시예의 구성과 전체적으로 유사하나, 냉각 성능을 향상시킬 수 있도록 제 2 플레이트(211)에 통상적인 열교환기 구조와 같이 다수의 핀(213)들이 형성된 구조가 다르다.The plate heat transfer apparatus according to the third embodiment of the present invention is generally similar to the configuration of the above-described embodiment, but has a plurality of
이와 같은 제 2 실시예에 따른 판형 열전달 장치는 제 2 플레이트(211)에 형성된 핀(213)에 의해 열교환 면적이 더욱 확대되어 전체적으로 열교환 성능을 크게 향상시킬 수 있게 된다.In the plate heat transfer apparatus according to the second exemplary embodiment, the heat exchange area is further enlarged by the
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 판형 열전달 장치가 도시된 분해 사시도이다.10 is an exploded perspective view showing a plate heat transfer apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
본 발명의 제 4 실시예에 따른 판형 열전달 장치는 전술한 여러 실시예와는 달리, 제 1 플레이트(200)와 제 2 플레이트(210)가 구성되지 않고, 외곽 셀을 구성하는 하나의 평면형 튜브(600) 안에 캐피러리 윅(220)과 판형 홀 구조체(230)가 삽입되어 고정되는 구조로 이루어진다.Unlike the various embodiments described above, the plate heat transfer apparatus according to the fourth embodiment of the present invention does not include the
상기 평면형 튜브(600)는 소정 길이를 갖는 원통형의 관재를 판형 구조로 프레스 가공하고, 그 내부에 전술한 일 실시예에서 사용된 것과 같은 캐피러리 윅(220)과 판형 홀 구조체(230)를 삽입한 다음, 양쪽 개방부를 밀봉시키는 구성으로 이루어진다. 물론 다른 실시예의 판형 홀 구조체를 삽입시켜 구성하는 것도 가능하다.The
상기 평면형 튜브(600)도 전술한 실시예의 두 플레이트(200,210)와 같이 알루미늄(aluminum), 티타늄(titanium), 플라스틱(plastic), 경화 플라스틱(metalized plastic), 흑연(graphite) 또는 기타 금속 물질 및 합성수지(plastic combinations) 등으로 제작될 수 있고, 보다 바람직하게는 열전달율이 높은 금속재인 동판이 사용되는 것이 좋다.Like the two
이와 같은 제 4 실시예에 따른 판형 열전달 장치는 간단한 구조의 평면형 튜브(600)를 이용하므로, 제조가 매우 단순하여 제조 단가를 낮출 수 있고, 전체적으로 콤팩트한 구성이 가능하게 된다.Since the plate-shaped heat transfer device according to the fourth embodiment uses a
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 판형 열전달 장치의 작용 상태를 도 11과 도 12를 참조하여 작동 상태를 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operating state of the plate-shaped heat transfer device according to the present invention as described above with reference to Figures 11 and 12 as follows.
도 11과 도 12에서는 PCB와 같은 발열체 지지판(550)의 상면에 IC 칩 등과 같은 발열체(500)가 설치되어 있고, 제 1 플레이트(200)가 상기 발열체 지지판(550)에 밀착되게 설치된 구조를 나타낸 것이다. 물론, 상기 발열체(500)가 발열체 지지판(550) 없이 바로 제 1 플레이트(200)에 밀착되게 설치되는 구성도 가능하나, 여기서는 발열체 지지판(550)이 포함된 구성을 예로 들어 설명한다.11 and 12 illustrate a structure in which a
상기 발열체(500)에 열이 발생하게 되면, 이 열은 발열체 지지판(550)을 통해 제 1 플레이트(200)로 전달된다. 아울러 상기 제 1 플레이트(200)의 내측에 밀착되어 있는 캐피러리 윅(220)에는 모세관력에 의해 액상 냉매가 흡수된 상태에 있게 된다.When heat is generated in the
따라서 상기 제 1 플레이트(200)를 통해 전달된 열은 상기 캐피러리 윅(220)에 포함되어 있는 액상 냉매에 전달되면서, 액상 냉매를 기화시키게 된다. 이때 액상 냉매가 기화하면서 상기 발열체로부터 전달된 열을 흡수하게 되고, 기화된 기상 냉매의 일부는 상기 캐피러리 윅(220)과 판형 홀 구조체(230) 사이의 상면 공간을 통해 주변으로 이동하게 되고, 나머지 기상 냉매는 판형 홀 구조체(230)의 홀(231)을 통해 제 2 플레이트(210) 쪽으로 이동한 다음, 상기 판형 홀 구조체(230)와 제 2 플레이트(210) 사이의 하부 공간을 통해 장치의 주변, 즉 장치의 폭방향은 물론 길이 방향 등 모든 방향으로 신속하게 유동하면서 퍼지게 된다.Therefore, the heat transferred through the
즉, 상기 캐피러리 윅(220)과 판형 홀 구조체(230) 사이의 상부 공간은 상측 절곡부(235)에 의해 형성 및 유지되고, 상기 판형 홀 구조체(230)와 제 2 플레이트(210) 사이의 하부 공간은 하측 절곡부(236)에 의해 형성 및 유지되므로, 상기 캐피러리 윅(220)에서 기화된 냉매가 판형 홀 구조체(230)의 상측 공간은 물론 홀(231)과 하측 공간을 통해 신속하고 원활하게 주변으로 유동하게 되는 것이다. 이에 따라 상기 판형 홀 구조체(230)의 절곡부(235)(236)는 간단한 구조로 본 발명에 따른 장치를 안정적으로 지지함과 아울러 내구 성능을 향상시키고, 특히 장치의 내부에서 냉매 유동 공간을 충분히 확보할 수 있도록 하여 본 발명에 따른 냉각 장치가 보다 우수한 냉각 효율을 가질 수 있도록 기여하게 된다.That is, the upper space between the
이후 주변으로 유동한 기상 냉매는 외부에 열전달을 하면서 응축되어 액상 냉매로 전환되고, 다시 캐피러리 윅(220)의 모세관력에 의해 발열체(500)가 위치되는 쪽으로 이동하면서 상기와 같은 순서를 반복하여 발열체(500)를 신속하고 효과 적으로 냉각하게 된다.Thereafter, the gaseous refrigerant flowing to the surroundings is condensed by heat transfer to the outside, and is converted into a liquid refrigerant, and then moved again toward the position where the
본 발명에 따른 판형 열전달 장치는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용 가능하며 상기한 여러 실시예들에 한정되지 않는다. 또한, 상기 실시예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적이 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상기 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.The plate heat transfer apparatus according to the present invention can be modified and applied in various forms within the scope of the technical idea of the present invention described in the claims, and is not limited to the various embodiments described above. In addition, the embodiments and drawings are merely for the purpose of describing the contents of the invention in detail, and are not intended to limit the scope of the technical idea of the invention, the present invention described above is common knowledge in the technical field to which the present invention belongs As those skilled in the art can have various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit and scope of the present invention, it is not limited to the embodiments and the accompanying drawings. And should be judged to include equality.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 판형 열전달 장치는, 판형상의 판형 홀 구조체에서 일부가 절개된 부분에 의해 절곡부 및 증기가 통과하는 홀을 동시에 구성할 수 있기 때문에 박판형 냉각장치에 있어서 충분한 냉매이동공간을 확보 할 수 있으며, 이로 인해 냉매의 유동이 보다 원활하게 이루어져, 냉각 효율이 크게 향상될 수 있는 이점이 있다.The plate-shaped heat transfer device according to the present invention constructed and acted as described above is sufficient for a thin plate cooling device because the plate-shaped hole structure can simultaneously form a hole through which a bent portion and steam pass by a portion cut out. Refrigerant movement space can be secured, and thus, the refrigerant flows more smoothly, thereby greatly improving the cooling efficiency.
또한 본 발명은 두 플레이트 또는 튜브 내에 삽입되는 판형 홀 구조체가 이용되므로, 열전달 장치의 전체적인 강성을 증가시켜, 안정적이면서 내구 성능을 높일 수 있고, 이에 따라 시스템의 신뢰성이 향상될 수 있는 이점이 있다.In addition, since the present invention uses a plate-shaped hole structure that is inserted into two plates or tubes, the overall rigidity of the heat transfer device is increased, so that the durability and performance can be increased, thereby improving the reliability of the system.
또한 본 발명은 구조 및 제조 공정의 단순화를 통해 우수한 냉각 성능을 가지면서도 생산 단가는 낮출 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that the production cost can be lowered while having excellent cooling performance through the simplified structure and manufacturing process.
Claims (12)
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