KR101167084B1

KR101167084B1 - 방열 기능이 우수한 히트 파이프

Info

Publication number: KR101167084B1
Application number: KR1020110011837A
Authority: KR
Inventors: 이아론
Original assignee: 이아론
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2012-07-20

Abstract

본 발명은 열원이 장착된 기판에서 발생되는 열을 외부로 방열시키는 히트 파이프에 관한 것으로, 상기 히트 파이프는 상기 기판과 수직 방향으로 설치되고, 방열판이 상기 기판과 수평 방향으로 상기 히트 파이프에 연결되는 것을 특징으로 하는 방열 기능이 우수한 히트 파이프를 제공한다.
본 발명에 의하면, 히트 파이프를 기판에 수직방향으로 연결함으로써 증발부가 응축부보다 낮은 곳에 위치하게 됨으로써 작동유체의 흐름이 크게 원활해지고, 기판과 수평방향으로 다수의 유로가 연속적으로 형성된 방열판이 히트 파이프에 연결되도록 구성됨으로써 기판으로부터 발생된 열이 정체됨없이 개방된 유로를 통해 신속히 외부로 방열될 뿐만 아니라, 외부 공기가 방열판 내부의 유로를 통과해 흐르게 되므로 냉각 효율이 크게 증대되는 우수한 효과가 있다.

Description

방열 기능이 우수한 히트 파이프{HEAT PIPE WITH EXCELLENT HEAT DISPERSING FUNCTION}

본 발명은 방열 기능이 있는 히트 파이프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가전제품, 조명기구 등에 사용되는 LED나 컴퓨터의 CPU에 설치되어 발생되는 열을 외부로 유도하여 방출하는 히트 파이프에 관한 것이다.

일반적으로 가전제품, 조명기구 등에 사용되는 LED(Light Emitting Diode)나 컴퓨터의 CPU(Central Processing Unit)는 작동시 고출력에 의해 발생되는 열을 효과적으로 냉각시키지 못하는 문제가 있는 바, 이와 같이 제품의 내부 온도가 높아지면 순전압이 떨어져 작동 효율이 저하될 뿐만 아니라 수명이 짧아지게 된다.

따라서, 제품으로부터 발생되는 열을 외부로 방열시키기 위하여 히트 파이프를 설치하여 사용하고 있는데, 도 1(a) 및 도 1(b)에 도시된 LED 조명기구를 일례로 설명하면, 종래의 히트 파이프(40)는 다수의 LED(20)가 장착된 LED 기판(10)에 히트 파이프(40)를 수평으로 연결하여 고정시키고, 상기 히트 파이프(40)에는 다수의 방열핀(30)이 연결되며, 상기 히트 파이프(40)의 내부에 작동유체를 주입한 다음 진공 배기함으로써, 히트 파이프(40)의 한쪽 끝의 증발부가 가열되면 내부에 저장된 작동유체가 기화되어 양단에 압력 차이가 발생되고 이러한 압력 차이에 따라 작동유체가 응축부로 이동하여 주변으로 열을 방출한 후, 상기 작동유체는 응축의 과정을 거쳐 냉각된 후에 다시 증발부로 귀환하여 LED로부터 발생된 열을 냉각시켜 왔다.

그러나, 상기 종래의 히트 파이프(40)는 LED 기판(10)과 수평 방향으로 설치되어 있기 때문에 히트 파이프(40)가 수평을 유지하지 못하는 경우에는 증발부가 응축부보다 높은 곳에 위치하게 됨으로써 작동유체의 흐름이 원활하지 못하여 방열 기능이 크게 저하되는 문제가 있다.

또한, 방열핀(30)에 외부 공기가 순환될 수 있는 유로가 형성되어 있지 않아서 열의 발산이 효과적으로 이루어지지 못하여 냉각 효율이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 히트 파이프를 기판에 수직방향으로 연결함으로써 증발부가 응축부보다 낮은 곳에 위치하게 됨으로써 작동유체의 흐름이 크게 원활해지고, 기판과 수평방향으로 다수의 유로가 연속적으로 형성된 방열판이 히트 파이프에 연결되도록 구성됨으로써 기판으로부터 발생된 열이 정체됨없이 개방된 유로를 통해 신속히 외부로 방열될 뿐만 아니라, 외부 공기가 방열판 내부의 유로를 통과해 흐르게 되므로 냉각 효율이 크게 증대되는 방열 기능이 우수한 히트 파이프의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 열원이 장착된 기판에서 발생되는 열을 외부로 방열시키는 히트 파이프에 있어서, 상기 히트 파이프는 상기 기판과 수직 방향으로 설치되고, 방열판이 상기 기판과 수평 방향으로 상기 히트 파이프에 연결되며, 상기 방열판은 내부에 공기가 통과하는 유로가 연속적으로 반복하여 형성되는 것을 특징으로는 방열 기능이 우수한 히트 파이프를 제공한다.

이때, 상기 히트 파이프는 서로 간격을 두고 복수 개가 설치되어 있는 것에도 그 특징이 있다.

게다가, 상기 방열판은 서로 간격을 두고 복수 개가 설치되어 있는 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 방열판은 1개 이상의 삽입홀이 형성되어 상기 히트 파이프가 상기 삽입홀에 수직 방향으로 밀착 삽입되어 연결되는 것에도 그 특징이 있다.

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여기서, 상기 유로는 상기 방열판이 허니컴 형상을 갖도록 단면이 육각형으로 이루어진 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 방열판은 다수의 체결홈이 형성되어 있는 것에도 그 특징이 있다.

이때, 상기 방열판은 상기 체결홈에 연결부재가 체결되어 상기 기판과 결합되는 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 의하면, 히트 파이프를 기판에 수직방향으로 연결함으로써 증발부가 응축부보다 낮은 곳에 위치하게 됨으로써 작동유체의 흐름이 크게 원활해지고, 기판과 수평방향으로 다수의 유로가 연속적으로 형성된 방열판이 히트 파이프에 연결되도록 구성됨으로써 기판으로부터 발생된 열이 정체됨없이 개방된 유로를 통해 신속히 외부로 방열될 뿐만 아니라, 외부 공기가 방열판 내부의 유로를 통과해 흐르게 되므로 냉각 효율이 크게 증대되는 우수한 효과가 있다.

도 1은 종래의 히트 파이프를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 히트 파이프를 나타낸 도면으로서, 도 2(a)는 사시도, 도 2(b)는 도 2(a)의 AA선의 절개 단면도, 도 2(c)는 도 2(a)의 BB선의 절개 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 히트 파이프에 연결되는 방열판의 사시도.

이하, 본 발명의 구성에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 히트 파이프를 기판에 수직방향으로 연결함으로써 증발부가 응축부보다 낮은 곳에 위치하게 됨으로써 작동유체의 흐름이 크게 원활해지고, 기판과 수평방향으로 다수의 유로가 연속적으로 형성된 방열판이 히트 파이프에 연결되도록 구성됨으로써 기판으로부터 발생된 열이 정체됨없이 개방된 유로를 통해 신속히 외부로 방열될 뿐만 아니라, 외부 공기가 방열판 내부의 유로를 통과해 흐르게 되므로 냉각 효율이 크게 증대되는 특징을 갖는다.

이러한 본 발명에 따른 방열 기능이 우수한 히트 파이프는, 도 2의 일실시예에 도시된 바와 같이, 열원(115)이 장착된 기판(110)에서 발생되는 열을 외부로 방열시키는 기능을 하며, 상기 히트 파이프(100)는 상기 기판(110)과 수직 방향으로 설치되고, 상기 방열판(120)이 상기 기판(110)과 수평 방향으로 상기 히트 파이프(100)에 연결되도록 구성된다. 여기서, 상기 히트 파이프는 방열 효율을 증대시키기 위해 복수 개가 서로 간격을 두고 설치될 수 있다.

이때, 상기 히트 파이프(100)는 파이프 형상을 갖고, 그 한쪽 단부가 상기 기판(110)과 접촉되도록 기판(110)과 수직 방향으로 연결되어 열원(115)이 장착된 기판(110)에서 발생되는 열이 히트 파이프(100)로 전달될 수 있도록 구성되는데, 이와 같이 종래에는 기판(110)에 수평 방향으로 연결되던 히트 파이프(100)를 기판(110)에 수직으로 연결함으로써 종래의 히트 파이프가 기판과 수평방향으로 연결됨으로 인하여 히트 파이프가 수평을 유지하지 못하는 경우 작동유체의 이동 및 귀환이 원활하지 못해 방열 효과가 크게 저하되는 문제를 해결할 수 있다.

또한, 상기 히트 파이프(100)는 , 그 내부는 진공 상태이고, 구리, 스테인리스강, 세라믹스, 텅스텐과 같은 열전도성이 우수한 금속으로 이루어진다.

그리고, 상기 히트 파이프(100)의 내부에는 작동유체가 내장되어 있어, 열원(115)으로부터 발생되는 열을 외부로 방출하게 된다. 여기서, 상기 작동유체는 메탄올, 아세톤, 물, 수은에서 선택된 1종 이상으로 이루어져 열전달의 매질로 사용된다.

상기 방열판(120)은 중간에 1개 이상의 삽입홀(122)이 형성되어 있어 상기 히트 파이프(100)가 상기 삽입홀(122)에 밀착되어 삽입 연결될 수 있다.

또한, 상기 방열판(120)은 다수의 격벽(121)이 선단끼리 연속적으로 연결됨으로써 상기 격벽(121)과 격벽(121) 사이에 상?하측이 개방되어 있는 유로(125)가 연속적으로 반복되어 형성되도록 구성되며, 이때, 상기 유로(125)는 단면이 육각형인 것이 바람직한 바, 이와 같이 방열판(120)의 격벽(121)을 벌집 구조의 허니컴 형상으로 형성하여 열원(115)으로부터 발생된 열이 상기 유로(125)를 통해 외부 공기와 접촉됨으로써 열의 발산 효율이 증대될 뿐만 아니라, 정체되지 않고 신속히 방열되어 냉각되므로 냉각효율이 크게 증대된다.

게다가, 상기 방열판(120)은 열전도율이 우수한 알루미늄 또는 높은 열전도율에 강도를 향상시킨 알루미늄 합금 재질로 이루어지고, 복수 개가 서로 일정한 간격(130)을 두고 다층으로 설치되어 각 방열판(120)의 상?하부가 외부와 개방된 구조를 갖도록 함으로써, 열원(115)으로부터 발생된 열이 히트 파이프(100)를 거쳐 방열판(120)의 격벽(121)과 상기 격벽(121) 사이에 형성된 유로(125)를 통해 외부 공기와 접촉되어 신속히 외부로 방열되므로 방열 효과가 매우 우수하다.

뿐만 아니라, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 방열판(120)은 그 장변의 길이 방향을 따라 다수의 체결홈(123)이 형성되는 바, 도 2(b) 및 도 2(c)에 도시된 바와 같이, 상기 체결홈(123)에는 볼트와 같은 연결부재(124)가 체결되어 방열판(120)이 기판(110)과 결합되고, 방열판(120)이 복수 개가 설치되는 경우에는 맨 아래에 설치된 방열판이 기판(110)과 결합되고, 나머지 방열판(120)들은 히트 파이프(100)가 삽입홀(122)을 통해 밀착 삽입되어 결합된다.

이하, 본 발명에 따른 방열 기능이 우수한 히트 파이프의 작동 관계에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, LED 조명 기구 와 같은 고출력 제품을 사용하는 경우에는 열원(115)으로부터 발광부가 집중되기 때문에 온도가 상승하게 되고, 상기 열원(115)으로부터 발생된 열은 기판(110)에 수직방향으로 연결되어 있는 히트 파이프(100)로 전이된다.

상기 히트 파이프(100)로 전이된 열은 히트 파이프(100)의 내부에 포함된 액상의 작동유체를 가열하여 기화시키고, 기화된 작동유체는 히트 파이프(100)의 상부측으로 상승하다가 방열판(120)으로부터 열을 빼앗기면 다시 액상으로 변화되어 하강하게 된다,

즉, 히트 파이프(100)의 작동유체는 도 2(b) 및 도 2(c)에 도시된 바와 같이 히트 파이프의 내부에 표기된 화살표 방향과 같이 순환되는 것인데, 복수 개의 방열판(120)이 설치된 경우, 처음에는 기화된 작동유체가 히트 파이프(100)의 하측에 있는 첫번째 방열판(120)에 의해 액상으로 변화되어 하강하겠지만 시간이 경과하게 되면서 히트 파이프(100)의 하측으로부터 두번째 방열판, 세번째 방열판 등에 의해 액상으로 변화되어 하강하게 되는 것이다.

그리고, 상기 방열 과정에서 방열판(120)의 격벽(121)과 격벽(121) 사이에 유로(125)가 형성되고, 상기 방열판(120)과 방열판(120) 사이에도 일정한 간격(130)이 형성됨으로써, 히트 파이프(100)로부터 전이된 열이 정체되지 않고 신속히 외부로 방열되어 방열 효과가 우수할 뿐만 아니라, 외부의 찬 공기가 방열판(120) 사이의 간격을 통해 유입되어 상기 격벽(121) 사이의 유로(125)를 통해 방열판(120)의 곳곳을 경유하게 되어 냉각 효과가 우수하므로, 도 2(b) 및 도 2(c)의 방열판(120)의 외부에 표기된 화살표 방향과 같이 열원(115)으로부터 발생된 열이 외부로 신속히 상승하여 우수한 방열 효과를 갖게 된다.

또한, 가전제품이나 조명기구의 LED나 컴퓨터 CPU 사용시 기판이 수평을 유지하지 못하는 경우가 발생하는데, 이러한 경우에는 증발부가 높은 곳에 위치하게 되어 작동유체의 이동 및 귀환이 원활하지 못해 방열 효과가 크게 저하될 수 밖에 없지만, 본 발명에서는 기판에 1개 이상의 히트파이프를 수직방향으로 연결함으로써 작동유체의 흐름이 크게 원활해 지므로 방열 효율이 크게 증대되는 것이다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 기초로 상세히 설명되었지만, 본 발명에 기재된 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 점은 분명하다. 또한, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

10. LED 기판 20. LED
30. 방열핀 40. 히트 파이프
100. 히트 파이프 110. 기판
115. 열원 120. 방열판
121. 격벽 122. 삽입홀
123. 체결홈 124. 연결부재
125. 유로 130. 간격

Claims

열원이 장착된 기판에서 발생되는 열을 외부로 방열시키는 히트 파이프에 있어서,
상기 히트 파이프는 상기 기판과 수직 방향으로 설치되고,
방열판이 상기 기판과 수평 방향으로 상기 히트 파이프에 연결되며,
상기 방열판은 내부에 공기가 통과하는 유로가 연속적으로 반복하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방열 기능이 우수한 히트 파이프.
제1항에 있어서,
상기 히트 파이프는 서로 간격을 두고 복수 개가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 방열 기능이 우수한 히트 파이프.
제1항에 있어서,
상기 방열판은 서로 간격을 두고 복수 개가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 방열 기능이 우수한 히트 파이프.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방열판은 1개 이상의 삽입홀이 형성되어 상기 히트 파이프가 상기 삽입홀에 수직 방향으로 밀착 삽입되어 연결되는 것을 특징으로 하는 방열 기능이 우수한 히트 파이프.
삭제
제1항에 있어서,
상기 유로는 상기 방열판이 허니컴 형상을 갖도록 단면이 육각형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 방열 기능이 우수한 히트 파이프.
제1항에 있어서,
상기 방열판은 다수의 체결홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 방열 기능이 우수한 히트 파이프.
제7항에 있어서,
상기 방열판은 상기 체결홈에 연결부재가 체결되어 상기 기판과 결합되는 것을 특징으로 하는 방열 기능이 우수한 히트 파이프.