KR101439524B1 - 히트파이프형 방열장치 - Google Patents

히트파이프형 방열장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101439524B1
KR101439524B1 KR1020140049843A KR20140049843A KR101439524B1 KR 101439524 B1 KR101439524 B1 KR 101439524B1 KR 1020140049843 A KR1020140049843 A KR 1020140049843A KR 20140049843 A KR20140049843 A KR 20140049843A KR 101439524 B1 KR101439524 B1 KR 101439524B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wick
vacuum container
heat
working fluid
connecting member
Prior art date
Application number
KR1020140049843A
Other languages
English (en)
Inventor
차태균
김동수
Original Assignee
위너스라이팅(주)
(주)위너스라이팅
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 위너스라이팅(주), (주)위너스라이팅 filed Critical 위너스라이팅(주)
Priority to KR1020140049843A priority Critical patent/KR101439524B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101439524B1 publication Critical patent/KR101439524B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/502—Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components
    • F21V29/503—Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components of light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/51—Cooling arrangements using condensation or evaporation of a fluid, e.g. heat pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 히트파이프형 방열장치를 개시한다. 개시된 본 발명에 따른 히트파이프형 방열장치는, 열원 상에 밀착 배치되어 작동 유체의 증발 및 응축 과정을 반복하면서 외부로 열을 방출하는 히트파이프형 방열장치로서, 내부 공간을 갖는 원통형의 진공용기; 상기 진공용기의 내면 중에서 하면 전체 및 측면 일부분 상에 형성된 제1윅과, 상기 제1윅의 내측으로 상기 진공용기의 내부 공간에 배치된 제2윅을 구비한 윅; 상기 진공용기 내부 공간에 상기 제1윅과 제2윅 사이에 배치되고 상부면을 따라 복수의 제1홀이 형성된 도넛 형상의 걸개부와, 상기 걸개부에서 하부로 연장되어 상기 제2윅이 수용되고 저면 중앙에 제2홀이 형성된 깔때기부를 구비한 연결부재; 및 상기 제1윅이 형성된 진공용기의 내부 하면 상에 상기 연결부재의 깔때기부의 저면과 닿지 않는 높이로 충진된 작동 유체;를 포함하며, 열원에 의해 작동 유체가 가열되면, 가열된 작동 유체가 상기 제1윅과 연결부재 사이 공간에서 증발하면서 압력차에 의해 위쪽으로 이동해서 상기 복수의 제1홀을 통과하여 진공용기의 내부 공간 상면 부분에서 진공용기의 외부로 열을 방출한 후, 응축되어 액체 상태로 상기 제2윅을 따라 아래로 흐르다가 상기 깔때기부의 제2홀을 통과하여 원래 위치로 귀환하는 것을 특징으로 한다.

Description

히트파이프형 방열장치{Heat pipe type heat dissipating device}
본 발명은 방열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전자부품으로부터 발생하는 열을 신속하게 외부로 방출할 수 있는 히트파이프형 방열장치에 관한 것이다.
전자기기 및 조명기기를 설계할 때에 가장 염려되는 문제 중의 하나는 그 구동 중에 전자부품들로부터 발생하는 열이 악영향을 미쳐 전자기기 또는 조명기기의 성능을 저해하는 것이다. 예컨대, 컴퓨터 및 이동통신 등의 전자기기에는 많은 양의 데이터를 처리할 수 있는 전자부품, 즉, 패키징된 반도체칩들이 장착되며, 이러한 반도체칩이 데이터를 처리하는 과정에서 열이 발생하게 되고, 이렇게 발생하는 열이 일정 온도 이상으로 상승하게 되면, 반도체칩 자체는 물론 주변부품들에까지 영향을 미쳐 전자기기 전체의 성능에 악영향을 미치게 된다. 마찬가지로, LED 조명기기의 경우에도 그 사용중에 LED칩으로부터 많은 열이 발생하게 되고, 이렇게 발생하는 열이 일정 온도 이상으로 상승하게 되면, LED칩은 물론 주변부품들까지 영향을 미쳐 LED 조명기기 전체의 성능에 치명적인 악영향을 미치게 된다.
따라서, 전자기기 및 조명기기의 사용 중에 발생하는 열을 외부로 신속하게 방출시키기 위한 방열장치가 필요하게 되었으며, 최근의 전자기기 및 조명기기가 소형화 및 경량화됨에 따라 기기 내부에 내장되는 전자부품들이 고집적화됨으로 인해 단위 체적당 발생하는 열이 더욱 증가함으로써 반도체칩 및 LED칩과 같은 전자부품에서 발생하는 열을 효과적으로 방출시키기 위한 방열장치에 대한 요구가 더욱 높아지고 있다.
이러한 요구에 따라, 전자기기 및 조명기기 등에서 발생한 열을 효과적으로 방출하기 위한 방열장치로서 히트싱크(Heat Sink)가 제안되었다. 이러한 히트싱크는 반도체칩 또는 LED칩과 같은 전자부품의 방열 면에 밀착하도록 장착되어 전자부품으로부터 발생하는 열을 흡수 및 외부로 방출한다.
다른 방열장치로서, 히트파이프(Heat Pipe)가 제안되었다. 이러한 히트파이프는 작동 유체의 증발 및 응축을 이용하여 작은 온도차에서도 무동력으로 열을 효과적으로 이송하는 열전달장치이다. 구체적으로, 히트파이프는 진공용기 내부에 작동 유체가 부분적으로 담겨 구성된 것으로, 이러한 히트파이프를 전자부품의 방열 면에 밀착시킨 상태에서, 전자부품으로부터 열이 가해지면, 작동 유체가 팽창 및 증발하여 열원에서 먼 쪽으로 이동하여 열 방출을 일으킴과 동시에 응축되어 다시 원래 위치로 귀환하는 작용을 반복하면서 열원, 즉, 전자부품으로부터 발생하는 열을 외부로 신속하게 방출하도록 한 것이다. 이러한 히트파이프는 같은 단면적의 구리보다 500배 이상 큰 열 전도도를 나타내는 등, 열 응답성 및 열 수송능력이 우수하고, 무소음에 동력원이 필요 없어서, 히트싱크보다 성능이 우수하다.
그러나, 종래의 히트파이프는, 진공용기 내에서 작동 유체의 증발 및 응축이 연속해서 반복적으로 일어날 때, 상호 간에 간섭이 일어남으로써, 방열 특성이 저하될 수 있다는 한계가 있으며, 무엇보다도 팽창 및 증발하여 이동된 작동 유체가 응축되어 다시 원래 위치로 귀환하지 못하고 완전 증발되어 소모됨으로써, 방열장치의 특성 및 수명이 저하되는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-0665580 등록특허공보 제10-1317429
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 작동 유체의 증발 및 응축 과정에서 상호 간에 간섭을 피할 수 있도록 한 히트파이프형 방열장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 작동 유체의 증발 및 응축 과정에서 상호 간에 간섭을 피함으로써 작동 유체의 원치 않는 소모를 방지하여 신뢰성 및 수명을 높일 수 있는 히트파이프형 방열장치를 제공함에 그 다른 목적이 있다.
본 발명에 따른 히트파이프형 방열장치는, 열원 상에 밀착 배치되어 작동 유체의 증발 및 응축 과정을 반복하면서 외부로 열을 방출하는 히트파이프형 방열장치로서, 내부 공간을 갖는 원통형의 진공용기; 상기 진공용기의 내면 중에서 하면 전체 및 측면 일부분 상에 형성된 제1윅과, 상기 제1윅의 내측으로 상기 진공용기의 내부 공간에 배치된 제2윅을 구비한 윅; 상기 진공용기 내부 공간에 상기 제1윅과 제2윅 사이에 배치되고 상부면을 따라 복수의 제1홀이 형성된 도넛 형상의 걸개부와, 상기 걸개부에서 하부로 연장되어 상기 제2윅이 수용되고 저면 중앙에 제2홀이 형성된 깔때기부를 구비한 연결부재; 및 상기 제1윅이 형성된 진공용기의 내부 하면 상에 상기 연결부재의 깔때기부의 저면과 닿지 않는 높이로 충진된 작동 유체;를 포함하며, 열원에 의해 작동 유체가 가열되면, 가열된 작동 유체가 상기 제1윅과 연결부재 사이 공간에서 증발하면서 압력차에 의해 위쪽으로 이동해서 상기 복수의 제1홀을 통과하여 진공용기의 내부 공간 상면 부분에서 진공용기의 외부로 열을 방출한 후, 응축되어 액체 상태로 상기 제2윅을 따라 아래로 흐르다가 상기 깔때기부의 제2홀을 통과하여 원래 위치로 귀환하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 히트파이프형 방열장치에 있어서, 상기 진공용기는 금속 소재로 이루어지고, 상기 제1윅 및 제2윅은 다공성 소재로 이루어지며, 상기 연결부재는 금속 또는 플라스틱 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 히트파이프형 방열장치에 있어서, 상기 작동 유체는, 증류수, 아세톤, 에탄올 및 메탄올 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 히트파이프형 방열장치에 있어서, 상기 진공용기는 중앙에 중공부를 구비하고, 상기 제2홀은 상기 중공부와 닿지 않는 직경을 갖도록 마련될 수 있다.
본 발명에 따르면, 진공용기의 내부에 깔때기 모양의 윅(wick)을 추가로 형성함으로써 작동 유체가 부분적으로 담기는 진공용기의 내부가 기구적으로 분리되며, 이에 따라, 본 발명에 따른 히트파이프형 방열장치의 경우, 작동 유체가 증발하여 이동하는 증발경로와 증기 상태의 작동 유체가 응축하여 원래 위치로 돌아오는 응축경로가 분리됨으로써 작동 유체의 증발 및 응축 과정에서 상호 간에 간섭이 일어나는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 히트파이프형 방열장치는 작동 유체의 증발경로 및 응축경로를 분리하여 운영하는 것을 통해 방열 특성을 개선할 수 있으며, 특히, 작동 유체가 완전 증발되어 소모되는 드라이 아웃(dry out) 현상을 억제함으로써 그 수명을 연장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트파이프형 방열장치를 도시한 절개 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 히트파이프형 방열장치의 윅(wick)을 도시한 절개 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 히트파이프형 방열장치의 연결부재를 도시한 절개 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 히트파이프형 방열장치를 도시한 절개 사시도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 히트파이프형 방열장치를 도시한 절개 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 히트파이프형 방열장치의 윅(wick)을 도시한 절개 사시도.
도 7은 도 5에 도시된 히트파이프형 방열장치의 연결부재를 도시한 절개 사시도.
본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 즉, 본 발명 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 구성요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있으며, 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트파이프형 방열장치를 설명하기 위한 도면들로서, 여기서, 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트파이프형 방열장치를 도시한 절개 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 히트파이프형 방열장치의 윅(wick)을 도시한 절개 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 히트파이프형 방열장치의 연결부재를 도시한 절개 사시도이다.
도시된 바와 같이, 히트파이프형 방열장치(100)는 진공용기(10), 윅(wick: 20), 그리고, 연결부재(30)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 히트파이프형 방열장치(100)는, 도시되지 않았으나, 윅(22, 24)이 형성된 진공용기(10)의 저면 부분에 충진된 작동 유체를 더 포함한다.
진공용기(10)는 본 발명에 따른 방열장치(100)의 외형을 이루는 부재로서, 내부 공간을 갖는 원통형 구조로 마련될 수 있다. 이러한 진공용기(10)는, 예컨대, 알루미늄 및 구리 등과 같은 금속 소재로 이루어질 수 있다. 본 발명에서, 진공용기(10)의 크기, 즉, 직경 및 높이는 열원인 전자부품의 종류 및 크기에 따라 다양하게 설계 변경 가능하며, 그 외형 또한 다양하게 설계 변경 가능하다.
윅(20)은 증발 및 응축된 작동 유체가 흐르는 경로, 특히, 응축된 작동 유체가 따라 흐르는 경로로서, 진공용기(10)의 내부 하면 전체와 측면 일부분 상에 배치되도록 형성된 제1윅(22)과, 진공용기(10)의 내부 공간을 인위적으로 분리시키기 위해 제1윅(22)의 내측으로 진공용기(10)의 내부 공간에 배치되도록 형성된 제2윅(24)을 포함한다.
여기서, 진공용기(10)의 측면에 형성되는 제1윅(22) 부분은 진공용기(10)의 측면보다 낮은 높이를 가지면서, 이후에 설명될 연결부재(30)의 걸개부(32)가 배치된 상태에서도 진공용기(10)의 내부 상측에 일정 공간이 마련되도록 하는 높이로 형성됨이 바람직하다. 이러한 윅(20)은, 예컨대, 구리 또는 니켈과 같은 금속의 메탈 폼etal foam), 펠트(felt)와 같은 금속 와이어 메쉬, 그리고, 구리 소결 파우더(Cu sintered powder) 등으로 구성된 다공성 소재로 이루어질 수 있다.
연결부재(30)는 진공용기(10)의 내부 공간에 제2윅(24)을 배치하기 위해 마련되는 것으로서, 제1윅(22) 상에 배치되고 증발된 작동 유체가 통과할 수 있는 복수의 제1홀들(H1)을 갖는 도넛 형상의 걸개부(32)와, 진공용기(10)의 내부 하면에 형성된 제1윅(22) 부분과 닿지 않도록 걸개부(32)로부터 아래로 연장하여 배치되면서 저면 중앙에 제2홀(H2)이 형성된 깔때기 형상을 갖는 깔때기부(34)를 포함한다. 이러한 연결부재(30)는, 예컨대, 금속 또는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 이때, 깔대기부(34)의 저면은 본 발명의 히트파이프형 방열장치가 설치되는 열원의 연직 상부에 배치되도록 함이 바람직하다.
본 발명에서, 걸개부(32)에 마련되는 제1홀(H1)의 개수는 한정되지 않으며, 따라서, 다양하게 설계 변경 가능하다. 그리고, 깔때기부(34)의 구배 각도 또한 한정되지 않으며, 예컨대, 깔때기부(34)는 응축된 액체 상태의 작동 유체가 그의 내측면 상에 형성되는 제2윅(24)을 따라 아래로 잘 흘러 모여서 떨어질 수 있을 정도의 구배 각도를 갖도록 형성됨이 바람직하다. 아울러, 제2홀(H2)의 직경 또한 한정되지 않으며, 응축된 액체 상태의 작동 유체가 원래 위치, 즉, 열원(200) 상으로 잘 떨어질 수 있을 정도의 직경을 갖도록 함이 바람직하다.
작동 유체는, 도시되지 않았으나, 제1윅(22)이 형성된 진공용기(10)의 내부 하면 상에 연결부재(30)의 깔때기부(34)의 저면과 닿지 않는 높이로 충진될 수 있다. 이러한 작동 유체는, 예컨대, 증발 및 응축이 용이하게 일어날 수 있는 증류수, 아세톤, 에탄올 및 메탄올 중에서 어느 하나일 수 있다.
이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트파이프형 방열장치(100)를 이용한 방열 과정을 간략하게 설명하도록 한다.
먼저, 전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트파이프형 방열장치(100)를 열이 발생하는 전자부품, 즉, 열원(200) 상에 밀착되게 배치한다. 이때, 열원(200)은 대체로 원통형으로 이루어진 본 발명의 히트파이프형 방열장치의 중앙부에 배치될 수 있다. 바람직하게, 본 발명에 따른 히트파이프형 방열장치(100)는 그의 연결부재(30)의 깔때기부(34)에 마련된 제2홀(H2)이 열원(200)의 연직 상부에 배치되도록 설치한다.
이 상태에서, 열원(200)으로부터 열이 발생하여 진공용기(10)의 내부 하면에 위치한 작동 유체가 가열되면, 가열된 작동 유체는 진공용기(10)의 내부 공간에서 증발하면서 압력차에 의해 제1윅(22)을 타고 진공용기의 위쪽으로 빠르게 이동하게 된다. 이때, 증발된 작동 유체의 이동은 진공용기(10)의 내부 측면 상에 형성된 제1윅(22)과 연결부재(30)의 깔때기부(34) 사이에서 이루어진다.
계속해서, 증발하여 이동하는 작동 유체는 연결부재(30)의 걸개부(32)에 마련된 복수의 제1홀들(H1)을 통과하여 진공용기(10)의 내부 공간 상면 쪽으로 이동해서 진공용기(10) 외부로 열을 방출하며, 이렇게 열이 방출됨에 따라, 진공용기(10)의 상면 쪽으로 이동한 작동 유체는 다시 응축되어 액체 상태가 되어 깔때기부(34)의 내측면 상에 배치된 제2윅(24)을 따라 아래로 흐르다가 깔때기부(34)의 저면에 마련된 제2홀(H2)을 통과하여 원위치, 즉, 열원(200) 상으로 떨어져 귀환하게 된다.
그리고, 작동 유체는 상기와 같은 증발 및 응축 과정을 반복적으로 수행하여 열원(200)으로부터 발생되는 열을 외부로 빠르게 방출하게 된다.
여기서, 본 발명과 같이 일반적으로 대구경의 히트 컬럼(Heat Column)은 내부 공간이 일반적인 히트파이프보다 훨씬 크기 때문에, 방열을 위해 불필요한 공간사용이 많게 된다. 즉, 대구경의 히트 컬럼은 내부 볼륨(Volumn)을 높은 온도로 유지하지만, 진공용기의 표면을 통한 방열은 진공용기의 내부 공간이 다 데워지고 나서야 대기중으로 일어나게 된다. 따라서, 대구경의 히트 컬럼은 양호한 방열 특성을 확보하기 어렵다.
그러나, 본 발명은 진공용기(10)의 내부에 깔때기부(34)를 설치하여 진공용기의 내부 공간을 분리시킴은 물론 감소시켜 줌으로써, 진공용기(10)의 내부 아래에서 증발된 작동 유체는 일반적인 히트파이프와 마찬가지로 제1윅(22)을 타고 빠른 속도로 위로 올라간 다음, 액화되어 다시 빠른 속도로 깔때기부(34)의 내부를 타고 아래로 떨어지게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 히트파이프형 방열장치(100)는 진공용기(10)의 내부 공간에 연결부재(30)를 포함한 제2윅(24)을 설치해줌으로써 우수한 방열 특성을 확보할 수 있음은 물론, 진공용기(10)의 내부 공간을 인위적으로 분리시키는 것을 통해 제1윅(22)과 깔때기부(34) 사이에서 작동 유체의 증발이 일어나도록 하고, 깔때기부(34)의 내측면에서 작동 유체의 응축이 일어나도록 할 수 있으며, 그래서, 본 발명에 따른 히트파이프형 방열장치(100)의 경우, 작동 유체의 증발경로와 응축경로가 서로 분리되기 때문에, 증발 및 응축 과정이 반복적으로 수행되는 과정에서 상호 간에 간섭이 일어나지 않거나 최소화될 수 있어서 작동 유체가 완전 증발되어 소모되는 드라이 아웃(dry out) 현상을 억제함으로써 그 수명을 연장할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 히트파이프형 방열장치를 도시한 절개 사시도이다. 여기서, 도 1에 도시된 실시 예와 동일한 부분은 동일한 부호로 나타내며, 또한, 동일한 부분들에 대한 중복 설명은 생략하고 상이한 부분에 대해서만 설명하도록 한다.
도시된 바와 같이, 이 실시 예의 히트파이프형 방열장치(400)는 이전 실시 예의 그것과 동일한 구성을 갖되, 뒤집어 높은 형상을 갖는다. 즉, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 히트파이프형 방열장치(400)는 진공용기(10)와, 제1윅(22)과 제2윅(24)으로 구성된 윅(20)과, 걸개부(32) 및 깔때기부(34)로 구성된 연결부재(30), 그리고, 작동 유체를 포함하며, 열원(200)에 대하여 깔때기부(34)의 넓은 입구가 아래에 배치되고, 제2홀(H2)을 포함한 좁은 출구가 위에 배치되는 형태이다.
이와 같은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 히트파이프형 방열장치(400)에 있어서, 열원(200)에 의해 증발된 작동 유체는 깔때기부(34)의 내측 공간을 통해 위쪽으로 빠르게 이동하다가 제2홀(H2)을 통과하여 외부로 열을 방출하게 되며, 이후, 액체 상태로 응축되어 깔때기부(34)와 진공용기(10)의 측면 상에 형성된 제1윅(22)의 사이 공간을 따라 아래로 흐르다가 걸개부(32)의 제1홀들(H1)을 통과하여 열원(200) 쪽으로 떨어지게 되며, 이와 같은 증발 및 응축 과정을 반복적으로 수행하면서 열원(200)으로부터 발생되는 열을 신속하게 외부로 방출하게 된다.
이러한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 히트파이프형 방열장치(400) 또한 진공용기의 내부 공간이 감소하게 되고, 특히, 작동 유체의 증발경로와 응축경로가 분리되는바, 방열 특성을 개선할 수 있음은 물론, 수명이 연장될 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 히트파이프형 방열장치를 설명하기 위한 도면들로서, 여기서, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 히트파이프형 방열장치를 도시한 절개 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 히트파이프형 방열장치의 윅을 도시한 절개 사시도이며, 도 7은 도 5에 도시된 히트파이프형 방열장치의 연결부재를 도시한 절개 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 히트파이프형 방열장치(500)는 진공용기(510), 윅(520) 및 연결부재(530)를 포함한다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 히트파이프형 방열장치(500)는 윅(520)이 형성된 진공용기(510)의 저면 부분에 충진된 작동 유체(도시안됨)를 더 포함한다.
구체적으로, 이 실시 예에 따른 진공용기(510)는 전체적으로는 내부 공간을 갖는 원통 형상으로 이루어지되, 중앙에 소정 직경의 중공부를 갖는 형상이다. 즉, 이 실시 예에 따른 진공용기(510)는 평면상으로 도넛 형상을 갖는 원통형으로 이루어진다. 이러한 진공용기(510)는 이전 실시 예의 그것과 마찬가지로 금속 재질로 이루어질 수 있다.
윅(520)은 진공용기(520)의 하면 및 측면 상에 형성되는 제1윅(522)과 진공용기(510)의 중공부와의 사이에서 공간을 갖도록 배치되면서 진공용기(510)의 내부 공간을 인위적으로 분리시키는 제2윅(524)을 포함한다. 즉, 제1윅(522)은 이전 실시 예의 그것과 동일하지만, 제2윅(524)은, 이후에 자세하게 설명되겠지만, 이전 실시 예보다 더 큰 직경의 제2홀(H2)을 갖도록 더 수직의 구배를 갖는 형태로 마련된다. 이러한 윅(520)은 다공성 소재로 이루어질 수 있다.
연결부재(530)는 제2윅(524)의 설치를 위해 마련되는 것으로, 제1윅(522) 상에 배치되면서 복수의 제1홀(H1)을 구비한 도넛 형상의 걸개부(532)와 걸개부(532)로부터 아래 방향으로 소정 각도의 구배를 가지고 연장하면서 저면에 제2홀(H2)을 구비한 깔때기부(534)를 포함한다. 여기서, 깔때기부(534)는 진공용기(510)에 마련되는 중공부와 접촉함이 없이 제2윅(524)과 중공부 사이에 공간이 마련되도록 하는 각도의 구배를 갖도록 마련되며, 아울러, 제2홀(H2) 또한 그 내부에 중공부가 배치되도록 중공부의 직경 보다 더 큰 직경을 갖도록 마련된다.
한편, 걸개부(532)에 마련되는 제1홀(H1)의 개수는 한정되지 않으며, 다양하게 설계 변경 가능하다. 그리고, 깔때기부(34)의 구배 각도 또한 진공용기(510)의 중공부와 접촉하지 않는 범위에서 다양하게 설계 변경 가능하다. 아울러, 제2홀(H2)의 직경 또한 응축된 액체 상태의 작동 유체가 원래 위치, 즉, 열원 상으로 잘 떨어질 수 있을 정도의 직경을 갖는 범위에서 다양하게 설계 변경 가능하다.
작동 유체는, 도시되지 않았으나, 제1윅(522)이 형성된 진공용기(510)의 내부 하면 상에 연결부재(530)의 깔때기부(534)의 저면과 닿지 않는 높이로 충진될 수 있다. 이러한 작동 유체는, 예컨대, 증류수, 아세톤, 에탄올 및 메탄올 중에서 어느 하나일 수 있다.
이와 같은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 히트파이프형 방열장치(500)는, 예컨대, 도넛 형상의 열원(600)이나 복수의 열원들(600)이 도넛 형상으로 배치된 경우에 적용될 수 있다.
즉, 이전 실시 예의 히트파이프형 방열장치들(100, 400)은 열원(200)이 깔때기부(34)의 제2홀(H2) 아래에 배치되는 원형인 경우에 적합한 구조이지만, 이 실시 예의 히트파이프형 방열장치(500)는 중공부를 제외하고, 도넛 형상을 갖는 단일 열원(600), 또는, 전체적으로 도넛 형상으로 배치되는 복수의 열원(600)에 적용하기 적합한 구조이다.
한편, 이 실시 예에 따른 히트파이프형 방열장치(500)는 이전 실시 예의 그것들과 마찬가지로, 진공용기(510)의 내부 공간이 깔때기부(534)를 포함한 제2윅(524)에 의해 인위적으로 분리되기 때문에, 열원(600)에 의해 진공용기(510)의 내부 하면에 충진된 작동 유체가 가열되면, 가열된 작동 유체가 제1윅(522)과 깔때기부(534) 사이 공간에서 증발하여 제1윅(522)을 따라 위쪽으로 신속하게 이동하게 되고, 걸개부(522)의 제1홀들(H1)을 통과하여 진공용기(510)의 상측에서 그 외부로 열을 방출한 후, 응축하여 액체 상태로 깔때기부(534)의 내측면 상에 형성된 제2윅(524)을 따라 아래로 빠르게 이동한 후, 깔때기부(534)의 저면에 마련된 제2홀(H2)을 통해 원위치, 즉, 열원(600) 상부의 진공용기(510) 하면으로 되돌아오게 된다. 그리고, 이러한 증발 및 응축 과정을 반복적으로 수행하여 열원(600)으로부터 발생된 열을 신속하게 외부로 방출하게 된다.
이상에서와 같이, 본 발명의 방열장치는 우수한 열응답성 및 열수송능력, 그리고, 무소음에 동력원이 필요 없는 특성을 갖는 히트파이프형으로 구성하되, 진공용기의 내부 공간을 인위적으로 분리하여 증발경로 및 응축경로를 분리시켜 줌으로써, 히트파이프의 특성을 그대로 유지하면서 방열 특성을 더욱 개선시켜 줌은 물론 작동 유체의 드라이 아웃(Dry Out) 현상을 억제하여 수명을 연장할 수 있다.
또한, 도시하지 않았으나, 본 발명에 따른 히트파이프형 방열장치는 필요에 따라 진공용기의 외면에 다양한 형태의 히트싱크를 추가 결합시킴으로써 방열 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.
10,510: 진공용기 20,520: 윅
22,522: 제1윅 24,524: 제2윅
30,530: 연결부재 32,532: 걸개부
34,534: 깔때기부 200,600: 열원
100,400,500: 히트파이프형 방열장치

Claims (4)

  1. 열원 상에 밀착 배치되어 작동 유체의 증발 및 응축 과정을 반복하면서 외부로 열을 방출하는 히트파이프형 방열장치로서,
    내부 공간을 갖는 원통형의 진공용기;
    상기 진공용기의 내면 중에서 하면 전체 및 측면 일부분 상에 형성된 제1윅과, 상기 제1윅의 내측으로 상기 진공용기의 내부 공간에 배치된 제2윅을 구비한 윅;
    상기 진공용기 내부 공간에 상기 제1윅과 제2윅 사이에 배치되고 상부면을 따라 복수의 제1홀이 형성된 도넛 형상의 걸개부와, 상기 걸개부에서 하부로 연장되어 상기 제2윅이 수용되고 저면 중앙에 제2홀이 형성된 깔때기부를 구비한 연결부재; 및
    상기 제1윅이 형성된 진공용기의 내부 하면 상에 상기 연결부재의 깔때기부의 저면과 닿지 않는 높이로 충진된 작동 유체;를 포함하여,
    상기 열원에 의해 작동 유체가 가열되면, 가열된 작동 유체가 상기 제1윅과 연결부재 사이 공간에서 증발하면서 압력차에 의해 위쪽으로 이동해서 상기 복수의 제1홀을 통과하여 상기 진공용기의 내부 공간 상면 부분에서 상기 진공용기의 외부로 열을 방출한 후, 응축되어 액체 상태로 상기 제2윅을 따라 아래로 흐르다가 상기 깔때기부의 제2홀을 통과하여 원래 위치로 귀환하는 것을 특징으로 하는 히트파이프형 방열장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공용기는 금속 소재로 이루어지고,
    상기 제1윅 및 제2윅은 다공성 소재로 이루어지며,
    상기 연결부재는 금속 또는 플라스틱 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트파이프형 방열장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 작동 유체는 증류수, 아세톤, 에탄올 및 메탄올 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트파이프형 방열장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공용기는 중앙에 중공부를 구비하며, 상기 제2홀은 상기 중공부와 닿지 않는 직경을 갖도록 마련되는 것을 특징으로 하는 히트파이프형 방열장치.
KR1020140049843A 2014-04-25 2014-04-25 히트파이프형 방열장치 KR101439524B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140049843A KR101439524B1 (ko) 2014-04-25 2014-04-25 히트파이프형 방열장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140049843A KR101439524B1 (ko) 2014-04-25 2014-04-25 히트파이프형 방열장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101439524B1 true KR101439524B1 (ko) 2014-09-17

Family

ID=51759901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140049843A KR101439524B1 (ko) 2014-04-25 2014-04-25 히트파이프형 방열장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101439524B1 (ko)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020096320A1 (ko) * 2018-11-07 2020-05-14 주식회사 스마트웨어솔루션 전기, 전자 기기 냉각용 열전도 시스템
KR102112124B1 (ko) 2019-02-22 2020-05-22 오지영 전기, 전자 기기 냉각용 열전도 시스템
KR20200076212A (ko) 2018-12-19 2020-06-29 주식회사 스마트웨어솔루션 슬릿 구조를 이용한 발열 부품 냉각용 열전도 시스템
KR20200076213A (ko) 2018-12-19 2020-06-29 주식회사 스마트웨어솔루션 전기, 전자 기기 냉각용 열전도 시스템
KR20200076210A (ko) 2018-12-19 2020-06-29 주식회사 스마트웨어솔루션 가로등 방열 구조
KR20200076209A (ko) 2018-12-19 2020-06-29 주식회사 스마트웨어솔루션 전면 공기 공급 방식을 이용한 led 방열 장치
KR20200076211A (ko) 2018-12-19 2020-06-29 주식회사 스마트웨어솔루션 공기 유동, 상변화 및 열전도를 이용한 방열 시스템
KR20200135241A (ko) 2020-10-16 2020-12-02 주식회사 스마트웨어솔루션 전기, 전자 기기 냉각용 열전도 시스템
KR102219183B1 (ko) * 2019-10-25 2021-02-23 충북대학교 산학협력단 3차원 방사형 히트싱크
KR102219184B1 (ko) * 2019-10-25 2021-02-23 충북대학교 산학협력단 3차원 환상형 히트싱크
KR20220000247A (ko) 2020-06-25 2022-01-03 주식회사 스마트웨어솔루션 슬릿 구조를 이용한 발열부품 냉각용 열전도시스템
KR20220003419A (ko) 2020-07-01 2022-01-10 주식회사 오로지랩헬스케어 슬릿 구조를 이용한 발열부품 냉각용 열전도시스템
KR20220082367A (ko) * 2020-12-10 2022-06-17 주식회사 씨지아이 베이퍼 챔버 및 이를 구비하는 중계기 함체
KR20230060056A (ko) 2021-10-27 2023-05-04 주식회사 스마트웨어솔루션 발열부품 냉각용 열전도시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0730023A (ja) * 1993-07-13 1995-01-31 Toshiba Corp 半導体素子冷却装置
JPH09126672A (ja) * 1995-11-01 1997-05-16 Fujikura Ltd ヒートパイプ
KR100897472B1 (ko) * 2007-09-09 2009-05-14 손봉운 내부에 작동유체 순환회로를 가진 히트 파이프

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0730023A (ja) * 1993-07-13 1995-01-31 Toshiba Corp 半導体素子冷却装置
JPH09126672A (ja) * 1995-11-01 1997-05-16 Fujikura Ltd ヒートパイプ
KR100897472B1 (ko) * 2007-09-09 2009-05-14 손봉운 내부에 작동유체 순환회로를 가진 히트 파이프

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020096320A1 (ko) * 2018-11-07 2020-05-14 주식회사 스마트웨어솔루션 전기, 전자 기기 냉각용 열전도 시스템
KR20200052722A (ko) 2018-11-07 2020-05-15 주식회사 스마트웨어솔루션 전기, 전자 기기 냉각용 열전도 시스템
JP2021512270A (ja) * 2018-11-07 2021-05-13 スマートウェア ソリューションズ インコーポレイテッド 電気、電子機器冷却用熱伝導システム
KR20200076213A (ko) 2018-12-19 2020-06-29 주식회사 스마트웨어솔루션 전기, 전자 기기 냉각용 열전도 시스템
KR20200076212A (ko) 2018-12-19 2020-06-29 주식회사 스마트웨어솔루션 슬릿 구조를 이용한 발열 부품 냉각용 열전도 시스템
KR20200076210A (ko) 2018-12-19 2020-06-29 주식회사 스마트웨어솔루션 가로등 방열 구조
KR20200076209A (ko) 2018-12-19 2020-06-29 주식회사 스마트웨어솔루션 전면 공기 공급 방식을 이용한 led 방열 장치
KR20200076211A (ko) 2018-12-19 2020-06-29 주식회사 스마트웨어솔루션 공기 유동, 상변화 및 열전도를 이용한 방열 시스템
WO2020171645A1 (ko) * 2019-02-22 2020-08-27 오지영 전기, 전자 기기 냉각용 열전도 시스템
KR102112124B1 (ko) 2019-02-22 2020-05-22 오지영 전기, 전자 기기 냉각용 열전도 시스템
KR102219183B1 (ko) * 2019-10-25 2021-02-23 충북대학교 산학협력단 3차원 방사형 히트싱크
KR102219184B1 (ko) * 2019-10-25 2021-02-23 충북대학교 산학협력단 3차원 환상형 히트싱크
KR20220000247A (ko) 2020-06-25 2022-01-03 주식회사 스마트웨어솔루션 슬릿 구조를 이용한 발열부품 냉각용 열전도시스템
KR20220003419A (ko) 2020-07-01 2022-01-10 주식회사 오로지랩헬스케어 슬릿 구조를 이용한 발열부품 냉각용 열전도시스템
KR20200135241A (ko) 2020-10-16 2020-12-02 주식회사 스마트웨어솔루션 전기, 전자 기기 냉각용 열전도 시스템
KR20220082367A (ko) * 2020-12-10 2022-06-17 주식회사 씨지아이 베이퍼 챔버 및 이를 구비하는 중계기 함체
KR102493883B1 (ko) * 2020-12-10 2023-01-31 주식회사 씨지아이 베이퍼 챔버 및 이를 구비하는 중계기 함체
KR20230060056A (ko) 2021-10-27 2023-05-04 주식회사 스마트웨어솔루션 발열부품 냉각용 열전도시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101439524B1 (ko) 히트파이프형 방열장치
US10119766B2 (en) Heat dissipation device
US6889756B1 (en) High efficiency isothermal heat sink
US7447029B2 (en) Vapor chamber for dissipation heat generated by electronic component
US8100170B2 (en) Evaporator, loop heat pipe module and heat generating apparatus
US20130048251A1 (en) Heat dissipation device incorporating heat spreader
US7007746B2 (en) Circulative cooling apparatus
US9453688B2 (en) Heat dissipation unit
JP2010251755A (ja) 放熱装置
US20110000649A1 (en) Heat sink device
US20070236935A1 (en) LED lamp conducting structure with plate-type heat pipe
US20100139893A1 (en) Heat spreader with vapor chamber
JP5840663B2 (ja) 放熱板
JP2007059917A (ja) 複合型放熱装置
JP5992472B2 (ja) 放熱基板
US20110108243A1 (en) Plate-type heat pipe
TW202037872A (zh) 冷卻裝置
US20100243207A1 (en) Thermal module
US10597286B2 (en) Monolithic phase change heat sink
US11051427B2 (en) High-performance electronics cooling system
US20070261242A1 (en) Method for manufacturing phase change type heat sink
US20160095256A1 (en) Heat dissipation module
US20100139888A1 (en) Heat spreader and heat dissipation device using same
CN219372924U (zh) 一种散热元件及热虹吸散热器
KR101272346B1 (ko) 히트파이프가 장착된 냉각장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee