KR101098735B1 - 발포금속을 이용한 초소형 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 발포금속을 이용한 초소형 열교환기에 관한 것으로, 좀더 상세히, 열교환기에 있어서, 냉각의 대상이 되는 열원으로부터 열을 흡수하는 금속판(10)과; 상기 금속판(10)의 하부에 부착층(30)을 통해 금속판(10)에 부착되는 발포금속(20)과; 상기 금속판(10) 하부에 위치하여 상기 발포금속(20)을 상기 금속판(10)에 부착시키는 열전도성 부착층(30)과; 상기 발포금속(20)을 감싸서 발포금속(20)의 내부를 흐르는 냉매가 외부로 누출되지 않도록 하는 하우징(40)과; 상기 하우징(40)의 일측에 구비된 유입관(51)과 상기 하우징(40)의 타측에 구비된 유출관(52);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 발포금속을 이용한 초소형 열교환기에 관한 것이다.

초소형, 열교환기, 발포금속, 금속판

Description

발포금속을 이용한 초소형 열교환기 { Micro Heat Exchanger Using Al Bubble Alloy }

본 발명은 발포금속을 이용한 초소형 열교환기에 관한 것으로 냉각의 대상이 되는 열원으로부터 열을 흡수하는 금속판(10)과 금속판(10)에 부착되는 열전도성 부착층(30)과 하우징(40)과 상기 하우징(40)의 일측에 구비된 유입관(51) 및 유출관(52)으로 구성되어 초소형 피냉각물의 냉각에 적합하며 생산성이 우수한 발포금속을 이용한 초소형 열교환기에 관한 것이다.

대한민국 등록특허 제10-0271637호(발명의 명칭 : 반도체 패키지의 냉각장치, 현대반도체주식회사)는, 도 1에 도시된 바와 같이 반도체 패키지(1)의 몸체(1a)에 직접 방열판(2)를 고정부착하여 그 반도체 패키지(1)에서 발산한 열을 냉각하게 되는 열교환기가 도시되어 있다. 이러한 종래 기술에 있어 냉각판(2)은 얇은 수개의 냉각판(FIN)(2a)을 등간격으로 형성하고, 피시비(3)에 장착고정된 반도체 패키지의 몸체(1a)의 상부면에 열경화성 에폭시수지를 도포하거나 접착테이프(4)를 이용하여 냉각핀(2)을 고정하게 된다. 반도체 패키지(1)에서 발산한 열은 상기 냉각핀(2)에 전달되어 냉각된다.

이러한 종래의 소형 열교환기는 보통 알루미늄 등의 전열성이 높은 금속핀을 사용하여 피냉각체로부터 열을 흡수하여 방출함으로써 피냉각체를 냉각한다. 이러한 종래 기술은 반도체 또는 태양전지 또는 초소형 전기소자의 냉각 또는 열교환에 사용될 수 있는 열교환기를 구성하기 위해 열교환용 냉각핀을 미세 가공하여 금속판에 부착하여 열 교환기를 구성하였으므로 크기가 극히 작은 열교환핀을 미세 가공하는데 레이져 가공을 하여야 하는등 어려움이 있었으며 생산 원가가 증가하는 문제 및 내각 용량 설계가 어려운 단점이 있었다.

( 본 결과물은 지식경제부의 출연금으로 수행한 중진기기 미래기술개발의 연구결과입니다. )

본 발명의 목적은 알루미늄 발포금속을 이용한 초소형 열교환기를 구현함으로써 태양전지 또는 초소형 전기소자의 냉각 또는 열교환 효율이 우수하면서 경제성 및 생산성이 우수한 알루미늄 발포금속을 이용한 초소형 열교환기를 제공하기 위한 것이다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발포금속을 이용한 초소형 열교환기는, 냉각의 대상이 되는 열원으로부터 열을 흡수하는 금속판(10)과;

상기 금속판(10)의 하부에 부착층(30)을 통해 금속판(10)에 부착되는 발포금속(20)과;

상기 금속판(10) 하부에 위치하여 상기 발포금속(20)을 상기 금속판(10)에 부착시키는 열전도성 부착층(30)과;

상기 발포금속(20)을 감싸서 발포금속(20)의 내부를 흐르는 냉매가 외부로 누출되지 않도록 하는 하우징(40)과;

상기 하우징(40)의 일측에 구비된 유입관(51)과 상기 하우징(40)의 타측에 구비된 유출관(52);으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 경우 종래 기술의 문제점이 해결되며, 알루미늄 발포금속 을 이용한 초소형 열교환기를 구현함으로써 태양전지 또는 초소형 전기소자의 냉각 또는 열교환 효율이 우수하면서 경제성 및 생산성이 우수한 알루미늄 발포금속을 이용한 초소형 열교환기가 제공된다.

이하 본 발명에 의한 발포금속을 이용한 초소형 열교환기를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 상세히 설명한다. 도 1은 종래의 반도체용 열교환기 구성도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속을 이용한 초소형 열교환기 정면 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속을 이용한 초소형 열교환기 분해 사시도이다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 발포금속을 이용한 초소형 열교환기는 금속판(10)과 발포금속(20)과 열전도성 부착층(30)과 하우징(40)과 유입관(51)과 유출관(52)을 포함하여 구성된다.

금속판(10)은 냉각의 대상이 되는 열원으로부터 열을 흡수한다. 발포금속(20)은 금속판(10)의 하부에 부착층(30)을 통해 금속판(10)에 부착된다. 부착층(30)은 금속판(10) 하부에 위치하여 발포금속(20)을 금속판(10)에 부착시키고 열전도성이다.

하우징(40)은 발포금속(20)을 감싸서 발포금속(20)의 내부를 흐르는 냉매가 외부로 누출되지 않도록 한다. 유입관(51)은 하우징(40)의 일측에 구비되고 유출관(52)은 하우징(40)의 타측에 구비된다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 발포금속을 이용한 초소형 열교환기에 있어서, 냉매가 다공성 발포금속(20)을 통과하면서 발생하는 압력 손실을 보상하기 위해 유입관(51) 상류에 순환펌프(60)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 순환펌프(60)의 동작과 정지를 제어하는 제어부(70)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 발포금속을 이용한 초소형 열교환기에 있어서, 유입관(51) 또는 유출관(52) 중에서 선택된 적어도 한 위치에는 압력센서(81)와 유속센서(83)와 온도센서(85)로 구성된 센서 집단 중에서 선택된 적어도 하나의 센서가 구비되고, 압력센서(81)나 유속센서(83) 또는 온도센서(85)의 감지신호는 상기 제어부(70)로 송신된다. 제어부(70)는 감지신호를 기초로 하여 순환펌프(60)를 제어하여 유속을 적절하게 조정한다.

본 발명에 있어서 바람직하게 다공성 발포금속(20)의 재질은 알루미늄인 것이 바람직하다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(40)의 상면은 개방되어 있으며, 다공성 발포금속(20)은 입체를 이루며 그 상면은 평평하고, 다공성 발포금속(20)은 하우징(40)의 개방된 상면으로 진입한 후 하우징(40)에 고정되는 것이 바 람직하다.

본 발명은 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명됐지만, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위에 의하여 정하여지는 것으로 본 발명과 균등 범위에 속하는 다양한 수정 및 변형을 포함할 것이다.

아래의 특허청구범위에 기재된 도면부호는 단순히 발명의 이해를 보조하기 위한 것으로 권리범위의 해석에 영향을 미치지 아니함을 밝히며 기재된 도면부호에 의해 권리범위가 좁게 해석되어서는 안될 것이다.

도 1 종래의 반도체용 열교환기 구성도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속을 이용한 초소형 열교환기 정면 구성도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 발포금속을 이용한 초소형 열교환기 분해 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 금속판

20 : 발포금속

30 : 열전도성 부착층

40 : 하우징

51 : 유입관

52 : 유출관

60 : 순환펌프

70 : 제어부

81 : 압력센서

83 : 유속센서

85 : 온도센서

Claims (5)

1. 열교환기에 있어서,

   냉각의 대상이 되는 열원으로부터 열을 흡수하는 금속판(10)과; 상기 금속판(10)의 하부에 부착층(30)을 통해 금속판(10)에 부착되는 알루미늄 재질의 다공성 발포금속(20)과; 상기 금속판(10) 하부에 위치하여 상기 발포금속(20)을 상기 금속판(10)에 부착시키는 열전도성 부착층(30)과; 상기 다공성 발포금속(20)을 감싸는 하우징(40)과; 상기 하우징(40)의 일측에 구비된 유입관(51)과 상기 하우징(40)의 타측에 구비된 유출관(52)과; 냉매가 다공성 발포금속(20)을 통과하면서 발생하는 압력 손실을 보상하기 위해 유입관(51) 상류에 구비되는 순환펌프(60)와; 상기 순환펌프(60)의 동작과 정지를 제어하는 제어부(70)를 더 포함하며,

   상기 유입관(51) 또는 유출관(52) 중에서 선택된 적어도 한 위치에는 압력센서(81)와 유속센서(83)와 온도센서(85)로 구성된 센서 집단 중에서 선택된 적어도 하나의 센서가 구비되고, 상기 압력센서(81)나 유속센서(83) 또는 온도센서(85)의 감지신호는 상기 제어부(70)로 송신되고, 상기 제어부(70)는 감지신호를 기초로 하여 상기 순환펌프(60)를 제어하여 유속을 조정하되,

   상기 하우징(40)의 상면은 개방되어 있으며, 상기 다공성 발포금속(20)은 입체를 이루며 그 상면은 평평하고, 상기 다공성 발포금속(20)은 상기 하우징(40)의 개방된 상면으로 진입한 후 상기 하우징(40)에 고정되는 것을 특징으로 하는 발포금속을 이용한 초소형 열교환기.
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