KR100795753B1 - 판형 열전달장치 및 그것의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판형 열전달장치 및 그것의 제조 방법에 관한 것으로서, 케이스체 내부에 액상 냉매를 흡수하도록 가로와 세로 방향으로 와이어가 직조되어 형성되는 캐피러리 윅과, 상기 캐피러리 윅과 다른 선경(線徑)을 갖도록 형성되고 캐피러리 윅에 결합되어 기상 냉매가 통과하는 공간을 형성하는 선형 부재를 포함하여 구성됨으로써, 기계적으로 안정된 지지 강성을 확보함은 물론 초박형 구성이 가능해지고, 경량화를 실현할 수 있으며, 특히 모세관력이 저하되는 문제를 해결함과 아울러 원활한 냉매 유동이 가능하도록 하여 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

케이스체, 캐피러리 윅, 모세관, 냉매, 선형부재, 직조

Description

판형 열전달장치 및 그것의 제조 방법{Flat type heat transfer device and its manufacturing method}

도 1은 종래 박형 판형 열전달장치가 도시된 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 판형 열전달장치가 도시된 분해 사시도,

도 3은 본 발명에서 캐피러리 윅에 선형 부재가 설치된 상태를 보인 일 실시예의 사시도,

도 4는 도 3의 A-A 선 방향의 단면도,

도 5는 상기 일 실시예의 캐피러리 윅 및 선형 부재가 케이스 내부에 설치된 상태를 보인 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 캐피러리 윅과 선형 부재를 결합시키는 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 순서도면,

도 7은 본 발명에 따른 캐피러리 윅과 선형 부재를 결합시키는 방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 순서 도면,

도 8 내지 도 10은 캐피러리 윅에 선형 부재를 끼우는 다양한 실시예의 방법이 도시된 평면도들,

도 11은 본 발명에서 캐피러리 윅에 선형 부재가 설치된 상태를 보인 다른 실시예의 사시도,

도 12는 도 11의 B-B 선 방향의 단면도,

도 13 및 도 14는 본 발명에서 사용되는 선형 부재의 다른 실시예의 구성을 나타낸 도면들,

도 15는 본 발명에서 평면형 튜브 구조에 단일 구조체를 다중 구조로 배치한 구성을 보여주는 도면,

도 16은 본 발명에서 평면형 튜브 구조에 다중 구조의 캐피러리 윅에 선형 부재가 설치된 상태를 보여주는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 케이스체 11 : 제 1 플레이트

12 : 제 2 플레이트 15 : 평면형 튜브

20 : 단일 구조체 21 : 캐피러리 윅

22 : 가로줄 23 : 세로줄

30 : 선형 부재 C : 절단부

P : 삽입 파이프 F : 파이프 고정패널

본 발명은 CPU, IC 칩, 인쇄회로기판 등의 전자 기기에 적용될 수 있는 판형 열전달장치에 관한 것으로서, 특히 캐피러리 윅에 선형 부재를 결합시킨 메시형 단일 구조체를 이용하여 간단한 구조로 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 판형 열전달장치 및 그것의 제조 방법에 관한 것이다.

통상 히트파이프(Heat pipe)라고도 불리는 판형 열전달장치는 유체의 상변화 과정에 필요한 잠열을 이용하여 발열밀도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 열을 전달하는 냉각 장치이다.

노트북, PDA, 휴대폰, 평판 디스플레이 장치 등 전자 제품이 초경량화 및 슬림화됨에 따라서 판형 열전달장치도 두께가 얇고 가벼우면서도 우수한 냉각 성능을 가질 수 있도록 하는 열전달 장치의 개발이 계속되고 있다.

도 1은 판형 열전달 장치 중 하나인 일본 특개 2004-22603에 개시된 히트 파이프가 도시된 사시도이다. 이를 참고하여, 종래 기술의 판형 열전달장치 구조를 살펴보면 다음과 같다.

상기 박형 판형 열전달장치는 중합시킨 박상의 시트(2,3)의 주변부(4)를 접합하여 구성되는 컨테이너(1)와, 상기 컨테이너(1) 내에 가동 상태로 수용되어 모세관력을 발생시키는 메시(5)와, 상기 컨테이너(1) 내에 봉입되는 작동 유체로 구성된다.

특히 상기 메시(5)는 세로줄(6)과 가로줄(7)이 서로 다른 지름을 갖도록 형성되는데, 도면에서는 세로줄(6)의 지름을 크게 한 구성을 예시하고 있다.

이와 같은 메시(5)가 구비된 판형 열전달장치는 상기 메시(5)에서 상대적으로 큰 지름을 갖는 세로줄(6)이 컨테이너(1) 사이를 지지함과 아울러 공간을 형성 하여, 기상 냉매가 유동하는 통로를 형성하게 된다.

그러나 상기와 같은 박형 판형 열전달장치는, 가로줄(7)과 세로줄(6) 중 어느 한쪽의 지름 즉, 선경이 크게 형성되므로, 가로줄(7)과 세로줄(6) 사이의 간격이 조밀하지 않게 되므로, 모세관력이 크게 저하되어 액상 냉매의 유동이 원활하지 못하게 되는 문제점이 있다.

또한 상기와 같은 문제 때문에 모세관력을 크게 하기 위해 가로줄(7)과 세로줄(6) 사이의 간격을 조밀하게 형성할 경우에, 상대적으로 선경이 큰 쪽 줄(6)이 상기 컨테이너(1) 내부에서 상당한 부피를 차지하면서 컨테이너(1)의 상하면에 밀착하게 되므로, 조밀하게 배치된 세로줄(6)에 의해 기상 냉매의 유동을 방해하게 되어, 기상 냉매의 유동도 원활하지 못하는 문제점이 발생된다.

이와 같이 상기 종래 박형 판형 열전달장치는 액상 냉매 및 기상 냉매의 유동이 원활하지 못함에 따라 전체적으로 냉각 효율이 저하되는 문제점이 있다.

또한 상기 종래 박형 판형 열전달장치는 선경이 다른 가로줄(7)과 세로줄(6)을 직조하는 방법으로 제조하게 되므로, 제조 방법이 극히 제한적일 뿐만 아니라 직조체 구조가 아닌 다공성 캐피러리 윅 등에는 적용하기 어려운 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 캐피러리 윅에 선형 부재를 결합시켜 단일 구조체를 형성하여 구성함으로써 전체적인 구조 및 조립 구조가 간단해지고, 제조비용도 절감할 수 있는 판형 열전달장치 및 그것의 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 판형 열전달장치의 내부에서 기계적으로 안정된 지지 강성을 확보함과 아울러, 판형 열전달장치의 유연성을 높이면서 내구성을 강화할 수 있는 판형 열전달장치 및 그것의 제조 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.

또한 본 발명은, 캐피러리 윅에 기상 냉매가 통과하는 공간을 형성하는 선형 부재를 직조하여 하나의 단일 직조 구조체를 구성함으로써 액상냉매와 기상냉매의 이동이 동시에 이루어질 수 있고, 이로 인해 전체적인 두께가 얇아지면서 초박형 구성이 가능해지는 동시에, 경량화를 실현할 수 있는 판형 열전달장치 및 그것의 제조 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.

또한 본 발명은 전체적으로 모세관력이 저하되는 문제를 해결하여 냉각 효율이 향상될 수 있는 판형 열전달장치 및 그것의 제조 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.

또한 본 발명은 액상 냉매를 물론 기상 냉매의 이동 통로를 충분하게 확보하여 냉각 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 판형 열전달장치 및 그것의 제조 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 판형 열전달장치는, 밀봉된 내부 공간을 형성하는 평면형 구조의 케이스체와; 상기 케이스체 내부에 주입된 냉매와; 상기 케이스체 내부에 구비되고 액상 냉매를 흡수하도록 가로와 세로 방향으로 와이어가 직조되어 형성되는 캐피러리 윅과, 이 캐피러리 윅의 와이어와 다른 선경(線徑)을 갖도록 형성되어 상기 캐피러리 윅에 직조됨으로써 기상 냉매가 통과하는 공간을 형성하는 선형 부재로 이루어진 단일 직조 구조체를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 케이스체는, 상부면과 하부면을 각각 구성하고, 밀봉된 내부 공간을 형성하는 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트로 구성될 수 있다.

또한 상기 케이스체는 외곽 셀을 형성하는 평면형 튜브로 구성될 수도 있다.

상기 선형 부재의 선경은 상기 캐피러리 윅을 구성하는 와이어의 선경보다 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 선형 부재는 복수개가 상기 캐피러리 윅에 직조된 구조로 설치되는 것이 바람직하고, 이때 상기 복수개의 선형 부재는 상기 캐피러리 윅에 평행하게 배치되는 것이 바람직하다.

상기 선형 부재가 복수개로 이루어질 경우에, 이웃하는 다른 선형 부재와 상기 캐피러리 윅에서 직조되어 노출되는 위치가 반대가 되도록 설치되거나, 이웃하는 다른 선형 부재와 상기 캐피러리 윅에서 노출되는 위치가 동일하도록 설치될 수 있다.

이와는 달리, 상기 선형 부재는 상기 캐피러리 윅에 지그재그 방식으로 직조된 구조로 설치되는 것도 가능하다.

상기와 같은 상기 선형 부재는 금속재, 합성수지재, 유리재, 흑연재 중 적어도 어느 하나의 소재로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 선형 부재는 다공성 재질로 형성되거나, 상기 선형 부재는 다수의 와이어를 집합시킨 다발 구조로 이루어질 수도 있다.

또한 상기 캐피러리 윅에 선형 부재가 결합된 단일 구조체가 상기 케이스체 내에 다중 구조로 배치되거나, 상기 캐피러리 윅은 다중 구조로 배치되고, 그 사이에 상기 선형 부재가 삽입되어 결합되는 구조로 이루어질 수도 있다.

상기 캐피러리 윅과 선형 부재는 서로 다른 재질로 구성될 수 있다.

또한, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 판형 열전달장치는, 밀봉된 내부 공간을 형성하는 평면형 구조의 케이스체; 상기 케이스체 내부에 주입된 냉매; 상기 케이스체 내부에 구비되고 액상 냉매를 흡수하는 캐피러리 윅; 및 상기 캐피러리 윅에 끼워지게 결합된 상태로 설치되어 기상 냉매가 통과하는 공간을 형성하는 선형 부재를 포함한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 캐피러리 윅은 다공성 시트로 이루어지거나, 그루브(Groove) 시트 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 판형 열전달장치의 단일 구조체 제조 방법은, 상기 가로줄과 세로줄을 직조하는 과정에서 상기 선형 부재도 함께 직조하여 상기 케이스체의 내부 공간에 들어갈 단일 구조체를 제작하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 판형 열전달장치의 단일 구조체 제조 방법은, 상기 캐피러리 윅에 일정 거리 마다 선형 부재를 끼울 수 있도록 적어도 하나 이상의 절단부를 형성하고, 상기 절단부가 형성된 캐피러리 윅에 선형 부재를 끼워서 상기 케이스체의 내부 공간에 들어갈 단일 구조체를 제작하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 절단부는 프레스 금형을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 판형 열전달장치의 단일 구조체 제조 방법은, 상기 캐피러리 윅을 지그재그 방식으로 접어서 배치하고, 이렇게 배치된 캐피러리 윅에 선형 부재를 삽입한 다음, 상기 캐피러리 윅을 펼쳐서 판형 열전달장치의 내부 공간에 들어갈 단일 구조체를 제작하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 캐피러리 윅에 선형 부재를 삽입할 때, 상기 캐피러리 윅에 삽입 파이프를 먼저 삽입한 다음, 이 삽입 파이프에 선형부재를 삽입하여 제작하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 판형 열전달장치가 도시된 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명에서 캐피러리 윅에 선형 부재가 설치된 상태를 보인 일 실시예의 사시도이며, 도 4는 도 3의 A-A 선 방향의 단면도이고, 도 5는 상기 일 실시예의 캐피러리 윅 및 선형 부재가 케이스 내부에 설치된 상태를 보인 단면도이다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 판형 열전달장치는, 상부면을 구성하는 제 1 플레이트(11)와, 하부면을 구성하는 제 2 플레이트(12)가 구 비된다. 상기 제 1 플레이트(11)와 제 2 플레이트(12)가 판형 열전달장치의 외관을 구성하는 케이스체(10)를 이루게 된다.

여기서 상기 제 1 플레이트(11)와 제 2 플레이트(12)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.

이와 같은 제 1 플레이트(11)와 제 2 플레이트(12)는 상부 플레이트와 하부 플레이트를 이루고, 두 플레이트(11, 12)의 테두리부가 상호 접합되어 냉매가 유출되지 않도록 내부가 밀봉된 구조를 형성함으로써 케이스체(10)로 이루게 된다. 그리고 어느 한쪽 플레이트가 PCB 기판이나 IC 칩 등의 열원 측에 밀착되어 냉각 시킬 수 있도록 구성된다.

예를 들면, 제 1 플레이트(11)를 PCB나 IC 칩 등에 용이하게 밀착될 수 있도록 평면 구조로 형성할 수 있고, 상기 평면에 접착층을 형성할 수 있다.

상기 두 플레이트(11, 12) 즉, 케이스체(10)의 내부 공간에는 모세관 현상에 의해 액상 냉매를 흡수할 수 있도록 캐피러리 윅(21)이 구비된다.

여기서 상기 캐피러리 윅(21)은 평면 시트형 구조로 형성되는 것이 바람직하고, 그 재질로는 다공질 구조를 갖는 합성 섬유재나, 와이어을 직조하여 제작된 직조체 등으로 구성될 수 있다.

이하 설명될 본 실시예에서는 가로와 세로 방향으로 와이어을 직조하여 제작한 직조체를 예시하여 설명하고, 편의상 도면에서 가로 방향의 와이어을 가로줄(22), 세로 방향의 와이어을 세로줄(23)로 칭한다.

이와 같은 캐피러리 윅(21)에는 선형 부재(30)가 직조되는 방법 등으로 결합되어 메시형 단일 직조 구조체(20)를 이루게 되는데, 이 선형 부재(30)는 상기 두 플레이트(11, 12) 사이의 내부 공간이 확보되도록 지지함과 아울러, 상기 캐피러리 윅(21)에서 증발한 기상 냉매가 이동하는 통로를 확보할 수 있도록 설치된다.

이러한 구조는 상기 선형 부재(30)의 지름, 즉 선경(線徑)이 상기 캐피러리 윅(21)을 구성하는 가로줄(22)과 세로줄(23)의 선경보다 더 크게 형성됨으로써 가능하게 된다.

상기 선형 부재(30)는 금속재, 합성수지재, 유리재, 또는 흑연재(Graphite) 중 하나 또는 그 이상의 소재가 혼합된 와이어 구조로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고, 다양하게 형상과 구조를 갖도록 구성할 수 있는데, 다른 변형 실시예의 구성은 도 13과 도 14를 통해서 다음에 다시 설명한다.

또한 상기 선형 부재(30)는 상기 캐피러리 윅(21)에 하나 이상 설치되는데, 바람직하게는 다수개가 일정 간격마다 캐피러리 윅(21)에 균일하게 끼워지는 구조로 설치된다.

상기 캐피러리 윅(21)에 선형 부재(30)를 결합시키는 구조는 실시 조건에 따라 다양하게 방법으로 결합시켜 구성할 수 있는 바, 일 실시예의 결합 구조를 도 3과 4를 통해 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이 캐피러리 윅(21)은 가로줄(22)과 세로줄(23)이 직조된 구조로 구성되고, 이러한 상기 캐피러리 윅(21)에 세로줄(23)과 동일한 방향(가로줄(22) 방향으로도 가능)으로 캐피러리 윅(21)의 상부와 하부를 복수개의 선형 부재(30)가 번갈아가면서 위치되도록 끼워서 결합한다.

이때, 상기 복수개의 선형 부재(30)는 각각의 선형 부재(30)가 평행하게 배치되되, 각 선형 부재(30) 상의 간격이 균일하게 되도록 배치되는 것이 바람직하다.

이와 같이 하여, 캐피러리 윅(21)과 선형 부재(30)들이 하나의 메시형 단일 직조 구조체(20)를 구성하게 된다.

도 5는 상기한 바와 같이 직조체의 캐피러리 윅(21)에 복수개의 선형 부재(30)가 끼워진 구조체를 두 플레이트(11, 12) 내에 설치한 판형 열전달장치를 나타낸 단면도이다. 이와 같은 구조에 따라 상대적으로 선경이 크게 형성된 상기 선형 부재(30)에 의해 캐피러리 윅(21)이 두 플레이트(11, 12)에 밀착되는 동시에 두 플레이트(11, 12) 사이에 기상 냉매가 이동할 수 있는 공간(K)이 확보하게 된다.

따라서 상기 판형 열전달장치는 모세관 현상에 의해 캐피러리 윅(21)에 액상 냉매가 흡수된 상태에서 두 플레이트(11, 12) 중 적어도 어느 한쪽에서 전달되는 열에 의해 액상 냉매가 기상 냉매로 증발하게 되고, 이렇게 증발한 기상 냉매는 선형 부재(30)에 의해 형성되는 내부 공간(K)을 통해 유동하면서 열을 전달하게 된다.

특히 본 발명은 가로 세로 방향으로 직조된 캐피러리 윅(21)에 선형 부 재(30)가 별도로 결합되는 구성으로 이루어짐에 따라 캐피러리 윅(21)의 모세관력이 충분히 유지된 상태에서 선형 부재(30)에 의해 공간이 확보되므로, 종래 기술과 같이 캐피러리 윅(21)의 가로 와이어과 세로 와이어의 선경을 달리한 구조보다 우수한 모세관 효과를 가짐과 아울러, 우수한 냉각 성능을 가질 수 있게 된다.

또한 캐피러리 윅(21)과 선형 부재(30)가 하나의 메시형 단일 직조 구조체(20)를 형성하게 되므로, 케이스체(10) 내부에 간편하게 설치됨과 아울러 충분한 기계적 강성을 유지할 수 있게 된다.

이하, 도 6과 도 7을 참조하여 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 캐피러리 윅(21)과 선형 부재(30)의 결합 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 도 6은 본 발명에 따른 캐피러리 윅과 선형 부재를 결합시키는 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 순서 도면이다.

도 6에 도시된 실시예에 따르면, 캐피러리 윅(21)에 선형 부재(30)를 끼울 자리에 칼자국 즉, 다수개의 절개부(C)를 형성한 다음, 상기 절개부(C) 사이로 각각의 선형 부재(30)를 끼워서 결합시키는 방법으로 판형 열전달장치의 내부 공간에 들어갈 단일 구조체(20)를 제작한다.

여기서 상기 캐피러리 윅(21)은 직조체로 구성되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지 않고, 다공성 시트 등 모세관력을 발생시킬 수 있는 구성이면 다양하게 채택가능하다.

그리고 상기 캐피러리 윅(21)에 절개부(C)를 형성하는 방법은 제작자가 직접 칼 등의 도구로 캐피러리 윅(21)에 절개부(C)를 형성하는 방식도 가능하나, 보다 바람직하게는 일정한 배열로 절개부(C)를 형성할 수 있도록 제작된 금형을 이용하여 프레스 가공 방식으로 절개부(C)를 형성하는 방식이 바람직하다.

다음, 도 7은 본 발명에 따른 캐피러리 윅(21)과 선형 부재(30)를 결합시키는 방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 순서 도면이다.

도 7에 도시된 실시예에 따르면, 상기 캐피러리 윅(21)을 지그재그 방식으로 접은 다음, 이렇게 접혀진 캐피러리 윅(21)에 다수개의 선형 부재(30)를 삽입하고, 상기 캐피러리 윅(21)을 펼쳐서 판형 열전달장치의 내부 공간에 들어갈 단일 구조체(20)를 제작한다.

이때, 상기 접혀진 캐피러리 윅(21)에 선형 부재(30)를 삽입할 때, 선형 부재(30)를 삽입할 자리에 삽입 파이프(P)를 끼운 다음, 이 삽입 파이프(P) 내에 선형 부재(30)를 삽입하고, 이후 삽입 파이프(P)는 빼내고, 선형 부재(30)만을 남긴 상태에서 캐피러리 윅(21)을 펼쳐서 제작할 수도 있다.

여기서 상기 삽입 파이프(P)는 파이프 고정패널(F)에 다수 개를 함께 고정한 상태로 사용하는 것이 바람직하고, 필요에 따라서는 캐피러리 윅(21)에서 선형 부재(30)가 삽입될 부분에 미리 홀(H)을 형성하고, 이 홀에 선형 부재(30)를 삽입하는 방법도 가능하다.

다음, 도 8 내지 도 10을 참조하여, 캐피러리 윅(21)에 선형 부재(30)를 끼 우는 다양한 방법에 대하여 설명한다.

도 8은 도 4와 도 5의 실시예와 동일하게, 캐피러리 윅(21)에 선형 부재(30)를 끼운 구조를 예시한 평면도로서, 단일 구조체(20A)는 복수개의 선형 부재(30)를 이웃하는 다른 선형 부재(30)와 상기 캐피러리 윅(21)에서 노출되는 위치가 반대가 되도록 설치된 것이다.

이를 구체적으로 설명하면, 도 8에서 제 1 선형 부재(30A)와 제 2 선형 부재(30B)가 캐피러리 윅(21)에 평행하게 끼워지되, 제 1 선형 부재(30A)가 캐피러리 윅(21)의 상부로 올라오면, 제 2 선형 부재(30B)는 반대로 캐피러리 윅(21)의 하부로 내려가도록 끼워지는 방식이다.

이와 같은 구조는 상기 두 플레이트(11, 12) 사이의 공간 확보가 용이함과 아울러 균일해지는 특성을 갖는다.

도 9에 도시된 단일 구조체(20B)는 도 8의 예시와는 달리, 캐피러리 윅(21)에 복수의 선형 부재(30)들이 이웃하는 선형 부재(30)와 노출되는 위치가 동일하도록 끼워져 설치된 것이다.

도 10에 도시된 단일 구조체(20C)는 상기 도 8과 도 9와 같이 복수개의 선형 부재(30)가 아닌 하나의 선형 부재(30)가 캐피러리 윅(21)의 수평 방향에 대하여 경사지게 지그재그 방식으로 끼워져 설치된 구조를 예시한 도면이다.

물론, 도 10에서는 하나의 선형 부재(30)를 이용한 것을 예시하였으나, 필요에 따라서는 복수개의 선형 부재(30)를 지그재그 방식으로 끼워서 구성하는 것도 가능하다.

한편, 상기에서는 선형 부재(30)를 캐피러리 윅(21)에 끼우는 구조를 예시하여 설명하였으나, 실시 조건에 따라서는 상기 캐피러리 윅(21)을 직조하여 제조할 때 상기 선형 부재(30)도 함께 직조하여 결합시키는 구성도 가능하다.

상기한 본 발명의 판형 열전달장치는 캐피러리 윅(21)에 선형 부재(30)가 끼워져 구성된 구조를 예시하였으나, 이하 도 11과 도 12를 참조하여, 설명될 본 발명의 다른 실시예는 캐피러리 윅(21)을 직조할 때 함께 직조하는 방법을 설명한다.

도 11은 본 발명에서 캐피러리 윅(21)에 선형 부재(30)가 설치된 상태를 보인 다른 실시예의 사시도이고, 도 12는 도 11의 B-B 선 방향의 단면도를 나타낸 것이다.

이에 도시된 바와 같이 캐피러리 윅(21)은 가로줄(22)과 세로줄(23)을 직조하여 구성하되, 가로줄(22) 또는 세로줄(23) 중 어느 한쪽 와이어에는 상대적으로 굵기가 큰 즉, 선형이 굵은 선형 부재(30)를 추가 또는 교체하여 직조하는 구성으로 이루어진다.

본 실시예의 도면에서는 세로줄(23) 중 일정 간격마다 다른 세로줄(23) 보다 선경이 큰 선형 부재(30)가 추가된 구성을 예시하였으나, 가로줄(22) 방향으로 동일하게 구성하는 것도 가능함은 물론이다.

여기서 상기 선형 부재(30)는 상기 캐피러리 윅(21)을 직조하는 세로줄(23) 또는 가로줄(22)과 동일한 재질로 구성하거나 다른 재질로 구성하여도 무방하다. 다만 상기 선형 부재(30)는 판형 열전달장치를 내에서 충분한 공간을 확보할 수 있 는 굵기를 갖도록 형성하면 된다.

한편, 상기 캐피러리 윅(21)에서 상기 선형 부재(30)가 직조되는 부분은 상대적으로 다른 부분보다 성근 구조로 직조하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 선형 부재(30)가 위치되는 세로줄(23) 사이의 간격을 넓게 하고, 세로줄(23)과 세로줄(23) 사이의 간격은 상대적으로 좁게 하는 방식으로 제조하는 것도 가능하다.

이와 같은 본 발명의 다른 실시예는 굵기가 다른 선형 부재(30)를 캐피러리 윅(21)을 직조할 때 함께 직조하게 되므로, 본 발명에 따라 캐피러리 윅(21)에 선형 부재(30)들을 결합시키는 구조가 용이해지고, 경우에 따라서는 선형 부재(30)도 캐피러리 윅(21)과 함께 모세관력을 발생시키는 보조 기능을 함으로써 냉각 효율을 높이는데 기여할 수 있게 된다.

다음, 도 13과 도 14는 본 발명에서 사용되는 상기 선형 부재의 다른 실시예의 구성을 나타낸 도면이다.

도 13은 선형 부재(30)가 발포된 구조로 형성되어, 선형 부재(30) 자체가 모세관력을 갖도록 구성된 것이다.

즉, 상기 발포 선형 부재(30)는 그 내부가 다공 구조로 형성됨에 따라 액상 냉매가 유동할 수 있는 공간을 갖게 되고, 이에 따라 캐피러리 윅(21)과 함께 모세관력이 향상되어 냉각 효율을 높이는데 기여할 수 있게 된다.

여기서 상기 발포 선형 부재(30)는 전체적으로 판형 열전달장치의 무게를 가 볍게 하면서 냉각 효율을 향상시킬 수 있도록 구성된 것으로서, 캐피러리 윅(21)이 결합되는 방법은 상기한 여러 실시예에서와 같이 다양한 방법으로 결합시키는 것이 가능하다.

도 14는 선형 부재(30)가 다발 구조로 형성되어, 역시 모세관력을 향상시킬 수 있는 구조를 예시한 도면이다.

즉, 하나의 선형 부재(30)가 선경이 작은 여러 개의 와이어(w)를 하나의 다발로 제작하여, 캐피러리 윅(21)에 결합시키는 구조로 이루어진다. 예를 들면 상기 선형 부재(30)는 나노튜브(Nano Tube)와 같은 구조로 이루어질 수 있다.

이때에도 상기 선형 부재(30)가 다발 구조로 이루어짐에 따라 각각의 와이어(w)를 통해 표면적을 확대하게 됨으로써 모세관력을 향상시킬 수 있게 된다.

다음, 도 15와 도 16은 평면형 튜브 구조에 단일 구조체를 다중 구조로 배치한 구성을 보여주는 실시예의 도면이다.

본 실시예의 판형 열전달장치는 상기한 실시예와는 달리, 케이스체(10)가 제 1 플레이트(11)와 제 2 플레이트(12)를 접합하여 구성하지 않고, 외곽 셀을 구성하는 하나의 평면형 튜브(15)로 구성되고, 그 안에 캐피러리 윅(21)과 선형 부재(30)가 결합된 단일 구조체(20)가 설치된다.

여기서 상기 평면형 튜브(15)는 소정 길이를 갖는 원통형의 관재를 판형 구조로 프레스 가공하고, 그 내부에 단일 구조체(20) 및 냉매를 삽입한 다음, 양쪽 개방부를 밀봉시키는 구성으로 이루어진다.

이하, 도 15와 도 16에 도시된 단일 구조체에 대해 설명한다. 참고로 본 실시예에서는 단일 구조체(20)가 평면형 튜브(15)에 구성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 전술한 실시예와 같이 제 1 플레이트(11) 및 제 2 플레이트(12)로 구성된 케이스체(10)에도 적용 가능함은 물론이다.

도 15에서는 캐피러리 윅(21)에 선형 부재(30)가 결합된 단일 구조체(20)를 평면형 튜브 내에 다중 구조(도면에서는 2중 구조)로 배치한 구성을 보여준다.

도 16은 평면형 튜브 내에 캐피러리 윅(21)을 다중 구조로 배치하고, 그 내부에서 선형 부재(30)를 결합시켜 단일 구조체(20)를 배치한 구성을 보여준다.

한편, 본 발명에서 캐피러리 윅(21)은 직조체 외에도 다공질 구조를 갖는 합성 섬유재 등을 이용할 수 있는 바, 이와 같은 구조는 평면형이면서 다공성 구조를 갖도록 형성되어 모세관 현상을 발생시킬 수 있는 시트 구조물이다. 이와 같은 다공성 합성 섬유재로 구성되는 캐피러리 윅(21)은 발포 시트나, 다수의 홀이 형성되는 망체 등으로 구성될 수 있다.

또한 상기 캐피러리 윅은 상기 다공성 합성 섬유제 외에도 금속 또는 합성수지 시트 등에 다수의 홈 또는 홀이 형성된 그루브(Groove) 시트로 구성될 수 있다.

이외에도 판형 열전달장치에 사용되는 공지의 시트 구조를 갖는 캐피러리 윅(21)이면 위에서 상술한 바와 같이 선경이 상대적으로 큰 선형 부재(30)를 결합시켜 적용할 수 있음은 물론이다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 판형 열전달장치 및 그것의 제조 방법은 캐피러리 윅과 선형 부재가 결합되어 단일 구조체로 형성됨에 따라 다음과 같은 효과를 갖게 된다.

먼저, 본 발명은 캐피러리 윅과 선형 부재가 단일 구조체로 형성되므로, 판형 열전달장치를 조립할 때 따로 따로 조립할 필요가 없고, 한 번에 조립이 가능하게 되어 조립 구조가 간단해지고, 조립과 관련된 비용도 절감되어 전체적으로 판형 열전달장치의 제조비용을 절감할 수 있는 이점을 갖게 된다.

다음, 본 발명은 캐피러리 윅에 선형 부재가 끼워지듯 결합하게 되므로, 판형 열전달장치의 내부에서 기계적으로 충분하고 안정된 지지 강성을 확보할 수 있게 되고, 이에 따라 판형 열전달장치의 유연성을 높이면서 내구성을 강화할 수 있는 이점을 갖게 된다.

다음, 본 발명은, 캐피러리 윅과 선형 부재가 단일 구조체로 형성됨으로 인하여, 별도의 지지구조물을 사용하던 종래 판형 열전달장치에 비하여 전체적인 두께가 얇아져서 초박형 구성이 가능해짐은 물론 선형 부재의 소재에 따라서는 경량화를 실현할 수 있는 이점을 갖게 된다.

다음, 본 발명은 캐피러리 윅을 직조할 때 선형 부재를 함께 직조할 경우에 단일 구조체의 제조가 용이한 이점이 있다.

또한 본 발명은 캐피러리 윅을 접어서 선형 부재를 삽입할 경우에 캐피러리 윅에 선형 부재를 간편하게 끼워서 단일 구조체를 제조할 수 있는 이점도 있다.

특히 본 발명은 캐피러리 윅의 구조를 변경하지 않으면서도 선형 부재를 결합시키는 방식으로 단일 구조체를 구성하기 때문에 전체적으로 모세관력이 저하되는 문제를 해결함과 아울러, 선형 부재가 모세관력을 갖도록 구성할 경우에 전체적으로 모세관력이 커지면서 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 이점을 갖게 된다.

이와 함께 캐피러리 윅의 위 아래로 선형 부재를 결합시키는 방식으로 구성되므로, 액상 냉매를 물론 기상 냉매의 이동 통로를 충분하게 확보할 수 있게 되어, 냉매의 유동이 보다 원활하게 이루어질 수 있고, 이에 따라 열매체의 냉각 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 이점도 갖게 된다.

Claims (22)

1. 밀봉된 내부 공간을 형성하는 평면형 구조의 케이스체와;

   상기 케이스체 내부에 주입된 냉매와; 및

   상기 케이스체 내부에 구비되고 액상 냉매를 흡수하도록 가로와 세로 방향으로 와이어가 직조되어 형성되는 캐피러리 윅과, 이 캐피러리 윅의 와이어와 다른 선경(線徑)을 갖도록 형성되어 상기 캐피러리 윅에 직조됨으로써 기상 냉매가 통과하는 공간을 형성하는 선형 부재로 이루어진 단일 직조 구조체를 포함한 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 케이스체는, 상부면과 하부면을 각각 구성하고, 밀봉된 내부 공간을 형성하는 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트로 구성된 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 케이스체는 외곽 셀을 형성하는 평면형 튜브로 구성된 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 선형 부재의 선경은 상기 캐피러리 윅을 구성하는 와이어의 선경보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 선형 부재는 복수개가 상기 캐피러리 윅에 직조되어 설치된 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 복수개의 선형 부재는 상기 캐피러리 윅에 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치.
7. 청구항 5에 있어서,

   상기 복수개의 선형 부재는 이웃하는 다른 선형 부재와 상기 캐피러리 윅에서 직조되어 노출되는 위치가 반대가 되도록 설치된 것을 특징으로 하는 판형 열전 달장치.
8. 청구항 5에 있어서,

   상기 복수개의 선형 부재는 이웃하는 다른 선형 부재와 상기 캐피러리 윅에서 직조되어 노출되는 위치가 동일하도록 설치된 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치.
9. 청구항 1에 있어서,

   상기 선형 부재는 상기 캐피러리 윅에 지그재그 방식으로 직조된 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치.
10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 선형 부재는 금속재, 합성수지재, 유리재, 흑연재 중 적어도 어느 하나의 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치.
11. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 선형 부재는 다공성 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치.
12. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 선형 부재는 다수의 와이어를 집합시킨 다발 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치.
13. 청구항 1에 있어서,

    상기 캐피러리 윅에 선형 부재가 결합된 단일 직조 구조체가 상기 케이스체 내에 다중 구조로 배치된 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치.
14. 청구항 1에 있어서,

    상기 캐피러리 윅은 다중 구조로 배치되고, 그 사이에 상기 선형 부재가 삽입되어 결합된 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치.
15. 밀봉된 내부 공간을 형성하는 평면형 구조의 케이스체;

    상기 케이스체 내부에 주입된 냉매;

    상기 케이스체 내부에 구비되고 액상 냉매를 흡수하는 캐피러리 윅; 및

    상기 캐피러리 윅에 끼워지게 결합된 상태로 설치되어 기상 냉매가 통과하는 공간을 형성하는 선형 부재를 포함한 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치.
16. 청구항 15에 있어서,

    상기 캐피러리 윅은 다공성 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치.
17. 청구항 15에 있어서,

    상기 캐피러리 윅은 다수의 홈 또는 홀을 갖는 그루브(groove) 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치.
18. 상기 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 판형 열전달장치를 제작하는 방법에 있어서,

    상기 가로 와이어와 세로 와이어를 직조하는 과정에서 상기 선형 부재도 함께 직조하여 상기 케이스체의 내부 공간에 들어갈 단일 직조 구조체를 제작하는 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치의 단일 구조체 제조 방법.
19. 상기 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 판형 열전달장치를 제작하는 방법에 있어서,

    상기 캐피러리 윅에 일정 거리 마다 선형 부재를 끼울 수 있도록 적어도 하나 이상의 절단부를 형성하고,

    상기 절단부가 형성된 캐피러리 윅에 선형 부재를 끼워서 상기 케이스체의 내부 공간에 들어갈 단일 직조 구조체를 제작하는 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치의 단일 구조체 제조 방법.
20. 청구항 19에 있어서,

    상기 절단부는 프레스 금형을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치의 단일 구조체 제조 방법.
21. 상기 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 판형 열전달장치를 제작하는 방법에 있어서,

    상기 캐피러리 윅을 지그재그 방식으로 접어서 배치하고, 이렇게 배치된 캐피러리 윅에 선형 부재를 삽입한 다음, 상기 캐피러리 윅을 펼쳐서 판형 열전달장치의 내부 공간에 들어갈 단일 직조 구조체를 제작하는 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치의 단일 구조체 제조 방법.
22. 청구항 21에 있어서,

    상기 캐피러리 윅에 선형 부재를 삽입할 때, 상기 캐피러리 윅에 삽입 파이프를 먼저 삽입한 다음, 이 삽입 파이프에 선형부재를 삽입하여 제작하는 것을 특징으로 하는 판형 열전달장치의 단일 구조체 제조 방법.

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