KR101539445B1 - Thin Type Heat Pipe Manufacturing Method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박형 히트파이프 제조방법에 관한 것으로, 한 쌍의 평판체(11)와 한 쌍의 측벽체(13)에 의해 판상의 하우징(3)을 제조하는 하우징 제조단계(S10); 상기 하우징(3)에 작동유체(F)를 주입하는 작동유체 주입단계(S20); 상기 하우징(3)의 주입구(9)를 압착하여 상기 하우징(3)을 밀봉하는 마감단계(S30);를 포함하여 이루어지되, 상기 하우징 제조단계(S10)는, 인발 또는 압출에 의한 소성가공이 가능한 두께로 상기 하우징(3)의 반제품(10)을 성형하는 반제품 성형단계(S11); 및 상기 반제품 성형단계(S11)에서 성형된 상기 하우징 반제품(10)을 압연가공하여 상기 하우징(3)을 성형하는 하우징 성형단계(S12);를 포함하여 구성되며, 상기 하우징 반제품(10)은 상기 한 쌍의 측벽체(13)의 내주면이 경사져 있는 것을 특징으로 하며, 따라서 하우징 반제품(10)을 압연가공할 때 발생하는 좌굴저항을 줄임으로써 압연가공 후 상기 평판체(11)가 전체적으로 평탄면을 이룰 수 있도록 하여, 박형이면서도 높은 열전달 성능을 갖는 히트파이프를 제공한다. The present invention relates to a method of manufacturing a thin heat pipe, comprising a housing manufacturing step (S10) of manufacturing a plate-like housing (3) by a pair of flat plates (11) and a pair of side walls (13); A working fluid injection step (S20) of injecting a working fluid (F) into the housing (3); And a finishing step (S30) of compressing the injection port (9) of the housing (3) to seal the housing (3), wherein the housing manufacturing step (S10) A semi-finished product molding step (S11) of molding the semi-finished product (10) of the housing (3) to a thickness as much as possible; And a housing molding step (S12) of molding the housing (3) by rolling the semi-finished product (10) molded in the semi-finished product molding step (S11), wherein the semi-finished product The inner peripheral surface of the pair of sidewall bodies 13 is inclined. Accordingly, by reducing the buckling resistance generated when the housing semi-finished product 10 is rolled, the flat plate body 11 as a whole is flattened Thereby providing a heat pipe having a thin and high heat transfer performance.
Description
본 발명은 박형 히트파이프 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압출이나 인발로는 제조할 수 없는 얇은 두께의 박형의 히트파이프를 압연가공을 통해 제조할 때 표면 파형 주름이 발생하지 않도록 한 박형 히트파이프의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin-type heat pipe manufacturing method, and more particularly, to a thin-type heat pipe manufacturing method in which thin-walled heat pipes, which can not be manufactured by extrusion or drawing, To a method of manufacturing a pipe.
일반적으로, 히트파이트는 은, 구리, 알루미늄 등의 고 열전도성 금속에 비해 열전도성이 수십 배에서 수백 배 크다. 따라서, 히트파이프는 적용 범위가 매우 광범위하여 컴퓨터의 CPU와 같이 특정 위치의 발열부를 냉각시키거나, 배기가스의 열을 회수하고자 하는 경우, 지열 또는 태양열을 포집하고자 할 경우 등 다양한 분야에서 유용하게 적용되고 있는 열수송 장치이다. Generally, the heat flux is tens or hundreds of times larger than that of a high heat conductive metal such as silver, copper, or aluminum. Therefore, the heat pipe has a very wide range of applications, which is useful in various fields such as cooling of a heat part at a specific position such as a CPU of a computer, recovery of exhaust gas heat, collection of geothermal heat or solar heat Is a heat transfer device that is being used.
또한, 히트파이프는 스테인레스강, 구리, 알루미늄과 같은 금속 등의 기밀성 고체로 만들어지며, 관 등의 형태로 폐쇄 공간 즉, 하우징을 만들어 내부에 작동유체를 담는다. 따라서, 하우징 일측에서 열을 가하면, 해당 가열부의 내부 공간에서 작동유체가 증발되고, 증발된 증기는 열이 가해지지 않는 타측으로 신속히 이동하여 응축함으로써, 가열부(증발부)의 열이 잠열(latent heat) 형태로 응축부에 전달되도록 하는 역할을 한다. 이때, 응축된 액체는 하우징 내부에 마련된 윅(wick) 구조물의 모세관력에 의해 다시 가열부로 되돌아간다. 이후, 위와 같은 열수송 사이클이 무한 반복됨으로써 가열부의 열은 지속적으로 응축부로 이동된다.The heat pipe is made of a gas-tight solid such as stainless steel, copper, or aluminum, and forms a closed space, that is, a housing, in the form of a tube or the like, to contain a working fluid therein. Therefore, when heat is applied from one side of the housing, the working fluid is evaporated in the internal space of the heating part, and the evaporated steam quickly moves to the other side where heat is not applied and is condensed so that heat of the heating part (evaporating part) heat) to the condenser. At this time, the condensed liquid is returned to the heating section by the capillary force of the wick structure provided inside the housing. Thereafter, the heat transfer cycle is repeated infinitely, so that the heat of the heating section is continuously transferred to the condensation section.
그런데, 이러한 히트파이프는 최근 들어 적용 대상인 컴퓨터나 노트북 등 각종 전자제품들이 소형화 또는 박형화되는 추세에 맞추어 소형, 박형화가 요구되고 있다. However, in recent years, various miniaturization and thinning of various electronic products such as computers and notebooks to which the heat pipes are applied are required to be small and thin.
그러나, 통상적으로 널리 생산되고 있는 판상 히트파이프의 경우, 판상의 하우징을 제조할 때 적용되는 인발이나 압출가공이 가공 정밀도의 한계로 인해 하우징 박형화에 일정한 치수 제한을 받게 된다. 즉, 박형의 판상 히트파이프를 인발 또는 압출에 의해 제조하고자 하는 경우, 인발 또는 압출가공에 의해 성형되는 하우징은 인발 또는 압출가공의 가공 정밀도 한계로 인해, 내부의 윅 구조가 모세관력을 만들지 못할 정도로 뭉개지거나 왜곡되어 히트파이프 제조에 정상적으로 적용될 수 없게 되는 문제점이 있었다.However, in the case of a plate heat pipe, which is widely produced in general, the drawing or extrusion process applied when manufacturing a plate-shaped housing is subject to a certain dimensional limitation on the thinning of the housing due to the limit of the processing accuracy. That is, when a thin plate heat pipe is to be manufactured by drawing or extruding, the housing formed by drawing or extrusion has a problem in that the internal wick structure can not produce a capillary force due to limitations in drawing precision or extrusion processing It is not crumbled or distorted and normally can not be applied to the manufacture of a heat pipe.
또한, 도 1의 상측에 도시된 것처럼, 인발 또는 압출가공에 의해 가공 정밀도를 유지하는 범위 내에서 제작한 후, 히트파이프(101)를 박형으로 압연하고자 하는 시도도 있었으나, 이 경우 도 1의 하측에 도시된 것처럼, 하우징(103)은 격벽(115)의 좌굴저항으로 인해, 격벽(115)이 위치하는 부위와 그렇지 않은 부위에서 평판체(111)에 압축 편차가 발생하고, 이로 인해 평판체(111)가 전체적으로 파형 주름을 일으키게 되므로, 이 하우징(103)에 의해 제작되는 히트파이프(101)는 제품 적용 시 열원과의 접촉부의 열 저항을 증가시켜 발열성능이 현저히 저하되는 문제점이 있었다. In addition, as shown in the upper side of Fig. 1, there has been an attempt to roll the
또한, 상하 평판체(111)에 서로 마주보도록 형성된 윅(105)이 상하로 나란히 배치되므로, 도 1의 하측에 도시된 것처럼 압연을 했을 때, 상측의 돌기(121)와 하측의 돌기(121)는 근접하는 반면, 상측의 홈(123)과 하측의 홈(123)은 이격된다. 따라서 하우징(103)의 단면적이 일정하다는 전제 하에서, 상측 홈(123)과 하측 홈(123) 사이의 간격이 충분히 넓기 때문에, 탈기 시 비등하는 작동유체가 액상의 덩어리 형태로 유실될 수 있고, 따라서 작동유체의 유실량이 커질 수 있으므로, 히트파이프의 생산 효율성이 저하되는 문제점이 있었다. 또, 도 1 하측에 도시된 것처럼, 하우징(103)의 길이방향 횡 단면적이 좌굴로 인한 변형으로 감소되어 히트파이프(101)의 성능 저하를 가져오며, 상측 돌기(121)와 하측 돌기(121)의 사이의 간격이 충분히 좁기 때문에, 작동유체의 유동에 대한 저항이 증대되어, 히트파이프의 방열성능 저하를 가져오는 문제점도 있었다.1, when the upper and
본 발명은 위와 같은 종래의 박형 히트파이프가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 가공 정밀도의 한계로 인해 인발이나 압출가공에 의해 성형할 수 없었던 얇은 두께의 박형 히트파이프를 압연가공에 의해 가공할 수 있도록 함으로써, 최근 전자제품의 박형화 추세에 대응하여 충분히 얇은 두께이면서도 방열성능이나 생산 효율성이 떨어지지 않는 박형의 히트파이프를 제조하고자 하는 데 그 목적이 있다.DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the problems of the conventional thin type heat pipe as described above, and a thin heat pipe of a thin thickness which can not be formed by drawing or extrusion due to the limit of machining accuracy is processed The present invention has been made to provide a thin heat pipe which is thin enough to cope with the trend of thinning of electronic products and which does not deteriorate heat dissipation performance or production efficiency.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 길이방향으로 연장된 윅이 각각의 내주면에 형성되면서, 마주보도록 배열되는 한 쌍의 평판체와, 상기 평판체의 양측단을 연결하여 내부에 작동공간을 형성하는 한 쌍의 측벽체에 의해 길이나 폭에 비해 두께가 얇은 판상의 하우징을 제조하는 하우징 제조단계; 상기 하우징 제조단계에서 제조된 상기 하우징에 작동유체를 주입하는 작동유체 주입단계; 상기 작동유체 주입단계에서 상기 작동유체가 주입된 상기 하우징의 주입구를 압착하여 상기 하우징을 밀봉하는 마감단계;를 포함하여 이루어지되, 상기 하우징 제조단계는, 인발 또는 압출에 의한 소성가공이 가능한 두께로 상기 하우징의 반제품을 성형하는 반제품 성형단계; 및 상기 반제품 성형단계에서 성형된 상기 하우징 반제품을 압연가공하여 상기 하우징을 성형하는 하우징 성형단계;를 포함하여 구성되며, 상기 하우징 반제품은 상기 압연가공 시 발생하는 좌굴저항을 줄임으로써 상기 압연가공 후 상기 평판체가 전체적으로 평탄면을 이룰 수 있도록, 상기 한 쌍의 측벽체의 내주면이 경사져 있는 박형 히트파이프 제조방법을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method of manufacturing a wick, comprising: a pair of flat plates arranged to face each other with wicks extending in the longitudinal direction thereof formed on respective inner circumferential surfaces thereof; A housing manufacturing step of manufacturing a plate-like housing having a thickness thinner than a length or width by a pair of side walls; A working fluid injecting step of injecting a working fluid into the housing manufactured in the housing manufacturing step; And a finishing step of compressing the injection port of the housing into which the working fluid is injected in the operating fluid injecting step to seal the housing, wherein the housing manufacturing step is a step of forming the housing at a thickness capable of plastic working by drawing or extrusion A semi-finished product forming step of molding the semi-finished product of the housing; And a housing shaping step of rolling the semi-finished product of the housing formed in the semi-finished product shaping step to form the housing, wherein the semi-finished housing product reduces the buckling resistance generated during the rolling process, There is provided a method of manufacturing a thin heat pipe in which the inner peripheral surface of the pair of side walls is inclined so that the flat plate can be formed as a flat surface as a whole.
또한, 상기 작동유체 주입단계 전 또는 후에 상기 작동유체와 상기 하우징에 포함된 불응축가스를 포함한 이물질을 제거하는 탈기단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.The method may further include removing the foreign matter including the non-condensable gas included in the working fluid and the housing before or after the injecting the working fluid.
또한, 상기 하우징은 폭방향으로 배열된 복수의 격벽에 의해 상기 작동공간이 다중으로 구획되어 복수의 채널을 형성하는 다채널 구조로 이루어지되, 상기 하우징 반제품은 상기 압연가공 시 발생하는 좌굴저항을 줄임으로써 상기 압연가공 후 상기 평판체가 전체적으로 평탄면을 이룰 수 있도록, 상기 격벽이 경사져 있는 것이 바람직하다.Also, the housing has a multi-channel structure in which the working space is divided into a plurality of channels by a plurality of partition walls arranged in the width direction, and the housing semi-finished product reduces the buckling resistance generated in the rolling process It is preferable that the partition wall is inclined so that the flat plate can be flattened as a whole after the rolling process.
또한, 상기 하우징 반제품의 상기 격벽의 경사각도는 상기 평판체에 대해 40 내지 70 °의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.Preferably, the inclination angle of the partition wall of the semi-finished product of the housing is in the range of 40 to 70 degrees with respect to the flat plate.
또한, 상기 윅은 상기 작동공간의 폭방향 유동단면적을 일정하게 유지하도록, 상기 각각의 평판체 내주면에 폭방향으로 서로 엇갈리게 각각 배치되는 것이 바람직하다.Preferably, the wicks are arranged to be offset from each other in the width direction on the inner circumferential surface of the flat plate so as to keep the widthwise cross-sectional area of the working space constant.
또한, 상기 윅은, 상기 각각의 평판체 내주면에 폭방향으로 일정한 거리를 두고 돌출된 복수의 돌기; 및 상기 복수의 돌기 사이에 형성되어, 액상의 상기 작동유체가 이동하는 이동로를 형성하는 복수의 홈;으로 이루어지되, 일측 상기 평판체의 상기 돌기 또는 상기 홈과 그에 대응하는 타측 상기 평판체의 상기 홈 또는 돌기는 상기 하우징을 압착했을 때, 서로 맞물림 되도록 형성되는 것이 바람직하다.The wick may include a plurality of protrusions protruding from the inner circumferential surface of each flat plate at a predetermined distance in the width direction; And a plurality of grooves formed between the plurality of protrusions to form a moving path through which the working fluid in a liquid flows, wherein the protrusions or grooves of the one flat plate and the grooves of the other flat plate The grooves or protrusions are preferably formed to be engaged with each other when the housing is compressed.
본 발명의 박형 히트파이프 제조방법에 따르면, 하우징의 측벽체 및/또는 격벽이 하우징 상하면을 이루는 평판체에 대해 경사지게 형성되므로, 판상의 하우징을 압연에 의해 박형화할 때, 측벽체 및/또는 격벽의 좌굴저항으로 인한 물결 무늬의 주름이 하우징의 평판체에 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명에 의해 제조되는 히트파이프는 박형이면서도, 제품 적용 시 열원과의 접촉 불량으로 인한 성능저하를 염려할 필요가 없게 된다.According to the thin-wall heat pipe manufacturing method of the present invention, since the side wall member and / or the partition wall of the housing are formed to be inclined with respect to the flat plate member constituting the upper and lower surfaces of the housing, Wrinkles of the wave pattern due to the buckling resistance do not occur on the flat plate of the housing. Therefore, the heat pipe manufactured according to the present invention is thin and does not need to worry about performance deterioration due to poor contact with a heat source when the product is applied.
따라서, 판상의 히트파이프를 기존의 인발 또는 압출가공에 의해서는 기대할 수 없었던 얇은 두께로 제조할 수 있으므로, 최근의 추세에 맞추어 히트파이프도 초박형화할 수 있게 된다.Therefore, the plate-shaped heat pipe can be manufactured to have a thin thickness which can not be expected by conventional drawing or extrusion processing, so that the heat pipe can be made ultra thin in accordance with recent trends.
또한, 위와 같이 하우징을 박형화하면서도, 하우징의 상하 평판체 내주면에 서로 마주보도록 형성되는 윅은 엇갈리게 배치되며 측벽체나 격벽이 경사 배치되므로, 윅의 존재에도 불구하고 두께가 얇은 작동공간에서도 작동유체의 유동이 원활하게 이루어져 히트파이프의 방열성능을 정상적으로 유지할 수 있을 뿐 아니라, 하우징의 길이방향 횡단면적이 측벽체나 격벽의 좌굴로 인해 감소되지 않아 두께 대비 히트파이프의 열용량도 크게 향상시킬 수 있게 된다.In addition, while the housing is thin as described above, the wicks formed so as to face each other on the inner circumferential surface of the upper and lower flat plates of the housing are staggered, and the side walls and the partition walls are inclined. Therefore, even in the presence of the wick, The heat transfer performance of the heat pipe can be maintained normally and the transverse sectional area of the housing in the longitudinal direction is not reduced due to the buckling of the side wall member or the partition wall so that the heat capacity of the heat pipe can be greatly improved.
도 1은 인발 또는 압출에 의해 성형된 히트파이프의 하우징을 도시한 횡단 정면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 박형 히트파이프 제조방법을 순차적으로 도시한 블록도.
도 3은 도 2에 도시된 히트파이프 하우징의 제조단계를 설명하는 도면.
도 4는 도 2에 도시된 히트파이프 하우징을 다른 실시 형태로 제조하는 단계를 설명하는 도면.
도 5는 도 2에 도시된 하우징 성형단계를 설명하는 도면.
도 6 및 도 7은 도 2에 도시된 마감단계에서 압착되는 도중의 하우징을 도시한 횡단 정면도.
도 8은 도 2에 도시된 작동유체 주입단계, 탈기단계, 마감단계를 순차적으로 설명하는 개략도.
도 9는 종래의 박형 하우징을 압연한 도 1의 하측에 도시된 하우징과 본 발명에 따라 압연된 하우징의 열전달 성능을 비교한 그래프.1 is a transverse front view showing a housing of a heat pipe formed by drawing or extrusion;
2 is a block diagram sequentially illustrating a method of manufacturing a thin heat pipe according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a manufacturing step of the heat pipe housing shown in Fig. 2;
Fig. 4 is a view for explaining a step of manufacturing the heat pipe housing shown in Fig. 2 in another embodiment; Fig.
Fig. 5 is a view for explaining the housing molding step shown in Fig. 2; Fig.
Figs. 6 and 7 are transverse front views showing the housing on the way to be squeezed in the finishing step shown in Fig. 2; Fig.
FIG. 8 is a schematic view sequentially illustrating the working fluid injection step, the degassing step, and the finishing step shown in FIG. 2; FIG.
FIG. 9 is a graph comparing the heat transfer performance of the housing shown in the lower side of FIG. 1 and the housing rolled according to the present invention in which a conventional thin housing is rolled.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 박형 히트파이프 제조방법을 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method of manufacturing a thin heat pipe according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 박형 히트파이프 제조방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 크게 하우징 제조단계(S10), 작동유체 주입단계(S20), 및 마감단계(S30)를 포함하여 이루어지며, 탈기단계(S40)를 더 포함한다.As shown in FIG. 2, the manufacturing method of the present invention includes a housing manufacturing step S10, a working fluid injecting step S20, and a finishing step S30. In the degassing step S40, .
여기에서, 먼저 상기 하우징 제조단계(S10)는 박형 히트파이프를 제조하기에 알맞은 박형의 하우징(3)을 제조하는 단계로서, 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이 길이(l)나 폭(w)에 비해 두께(t)가 얇은 박형의 판상으로 하우징(3)을 제조하는 바, 도 2에 도시된 것처럼 반제품 성형단계(S11)와 하우징 성형단계(S12)를 포함하여 구성된다.Here, the housing manufacturing step S10 is a step of manufacturing a
이때, 상기 반제품 성형단계(S11)는 정밀가공에 상대적으로 부적합한 인발이나 압출과 같은 소성 가공에 의해, 윅(5)을 구비한 정밀한 구조의 박형 하우징(3)을 가능한 한 최소한의 두께(t)로 제조하는 바, 상대적으로 정밀한 구조로 인해 인발이나 압축에 의해 제조할 수 없는 박형의 히트파이프(1)를 제조하기 위한 사전 단계로서, 압연에 의해 하우징(3)을 최종 형태로 가공하기 전에, 윅(5) 등의 형태를 온전히 유지할 수 있으면서 최소의 두께(t)를 갖도록, 도 3 및 도 4의 상측에 도시된 바와 같은 판형의 하우징 반제품(10)을 인발 또는 압출에 의해 성형한다.At this time, in the semi-finished product forming step S11, the
이와 같이, 하우징 반제품(10)은 박형의 하우징(3)을 제조하기 위해 준비되는 예비 성형품이지만, 하우징(3)과 마찬가지로 길이(l)나 폭(w)에 비해 두께(t)가 얇은 판상으로 성형되는 바, 도 3 및 도 6의 상측에 도시된 바와 같이, 마주보도록 배열되는 한 쌍의 평판체(11)와, 상기 평판체(11)의 양측단을 연결하여 내부에 작동공간(S)을 형성하는 한 쌍의 측벽체(13) 그리고 도시되지 않았으나 평판체(11)의 후단을 연결하는 후벽체, 그리고 작동유체(F) 주입 후 핀치작업 등의 압착에 의해 마감되는 전면의 마감단을 포함하여 이루어지며, 평판체(11)와 측벽체(13)는 후벽체 및 마감단과 함께 작동공간(S)을 형성하여 내부에 작동유체(F)를 수용한다.The
이 중에서 상기 평판체(11)는 히트파이프(1)의 열전달면을 이루는 부분으로, 도 3에 도시된 바와 같이 히트파이프(1)의 두께를 형성하는 측벽체(13)나 후벽체에 비해 길이 및/또는 폭이 현저히 길게 되어 있으므로, 히트파이프(1)가 전체적으로 판상이 되도록 한다. 또한, 평판체(11)는 상하로 마주보는 각각의 내주면 상에 길이방향으로 연장된 윅(5)이 돌출되는 바, 하우징(3)으로 완성된 때 이 윅(5)에 의해 응축부에서 냉각, 응축된 작동유체를 증발부로 되돌려 보내게 되는데, 이때, 윅(5)은 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼, 돌기의 횡단면이 반원형 또는 평행사변형의 형태를 가질 뿐 아니라, 삼각형이나 반타원형 등 다양한 형태로 변경될 수 있다. 한편, 하우징 반제품(10)의 재질로는 상온용 히트파이프(사용온도 범위 230 내지 500 K)의 경우, 스테인레스, 구리, 알루미늄, 니켈 등을 사용할 수 있다.The
또한, 하우징 반제품(10)은 평판체(11) 등에 의해 둘러싸인 작동공간(S) 전체가 하나로 될 수 있으나, 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼, 다채널 구조인 것이 바람직하다. 이를 위해, 하우징 반제품(10)은 작동공간(S)이 복수의 격벽(15)에 의해 구획되어 복수의 채널(17)을 형성하는 바, 각각의 격벽(15)은 작동공간(S)을 폭방향으로 일정한 거리를 두고 분할함으로써 각각의 채널(17)이 동일한 형태를 갖도록 하는 것이 바람직하나, 채널(17)의 폭(w)을 달리 할 수도 있다.In addition, the
특히, 본 발명에 따른 하우징 반제품(10)은 도시되어 있지 않지만 단일채널 구조를 갖는 경우 측벽체(13)의 내주면이, 또는 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼 다채널 구조인 경우 채널(17)을 구획하는 복수의 격벽(15)이 경사지게 형성되는 바, 아래의 하우징 성형단계(S12)에서 도 5에 도시된 것처럼 하우징 반제품(10)을 압연할 때 측벽체(13) 또는 격벽(15)에 발생하는 좌굴저항을 크게 줄인다. 따라서, 압연가공에 의해 박형화되는 하우징(3)의 평판체(11)가 전체적으로 균일하게 압연되어 평탄면을 이루게 된다.Particularly, although the
이때, 측벽체(13) 또는 격벽(15)의 경사각도는 평판체(11) 표면에 대해 40 내지 70 °의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이는 격벽(15) 등의 좌굴저항을 줄이면서도 작동유체의 유동을 방해하지 않는 최적의 범위로서, 경사각도가 40° 미만일 경우, 격벽(15)과 평판체(11) 사이의 각도가 크게 작아져 히트파이프(1)로 완성된 하우징(3) 내에서 유동하는 작동유체의 유동저항이 크게 증대됨으로써, 히트파이프(1)의 열전달 성능을 저하시키는 결과를 초래하고 반대로, 경사각도가 70°를 초과할 경우, 측벽체(13) 또는 격벽(15)의 좌굴저항 감소 효과가 적어져 압연 후 평판체(11)에 파형의 변형이 발생하기 때문이다.At this time, it is preferable that the inclination angle of the
한편, 상기 하우징 성형단계(S12)는 위에서 언급한 바와 같이, 위 반제품 성형단계(S11)에서 인발 또는 압출에 의해 성형된 하우징 반제품(10)을 완제품의 하우징(3)으로 압연가공하는 단계로서, 예컨대 도 5에 도시된 것처럼 3단으로 연속 배치된 압연롤(20)에 의해 단계적으로 하우징 반제품(10)의 두께(t)를 줄여 박형의 하우징(3)을 성형한다. The housing molding step S12 is a step of rolling the
이렇게 해서 박형화된 하우징(3)은 도 3 및 도 4 하측에 도시된 것처럼, 하우징 반제품(10)과 마찬가지로 폭(w)에 비해 길이(l) 및/또는 폭(w)이 현저히 긴 박형의 판상체로 이루어지는 바, 상하 한 쌍의 평판체(11)와, 이 평판체(11)의 좌우측단을 연결하는 좌우 한 쌍의 측벽체(13), 그리고 평판체의 후단을 연결하는 후벽체와 평판체 전면에 개방된 마감단으로 이루어지며, 이들 벽체는 그 내부에 작동유체(F)를 수용하는 작동공간(S)을 형성한다. 이때, 하우징(3) 양측단의 측벽체(13)와, 작동공간(S)을 구획하는 격벽(15)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징 반제품(10)이 하우징(3)으로 압연되는 과정에서 좌굴에 의해 두께(t) 즉, 높이가 짧아지고, 폭(w) 즉, 두께가 굵어지며, 경사각도도 더 커진다.3 and 4, the
또한, 위와 같이 박형화된 판상의 하우징(3)은 도 3 및 도 4 하측에 도시된 것처럼, 평판체(11) 내주면에 다양한 형태의 윅(5)이 형성되는 바, 상하 평판체(11)에 각각 형성되는 윅(5)은 도시된 것처럼 폭방향으로 서로 엇갈리게 배치되어, 작동공간(S)에 폭방향으로 형성되는 유동의 유동단면적을 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 그렇지 않을 경우, 작동유체(F)의 유동저항이 크게 증대되어 히트파이프(1)의 열수송 능력 저하를 가져온다.3 and 4, various types of
이를 위해, 윅(5)은 위에서 언급한 바와 같이, 도 2 내지 도 7에 도시된 것처럼, 복수의 돌기(21)와 각 돌기(21) 사이에 형성되는 홈(23)으로 이루지는 바, 상기 복수의 돌기(21)는 하우징(3)의 상하 각 평판체(11)의 내주면에 돌출되어 폭방향으로 일정한 거리를 두고 형성되며, 하우징(3)의 길이방향으로 길게 연장되어, 인접한 돌기(21)와 함께 홈(23)을 형성하면서 하우징(3)의 증발부와 응축부를 연결한다. 이때, 각각의 돌기(21)는 도 4에 도시된 바와 같이, 측벽체(13)의 내주면 또는 격벽(15)의 경사방향과 같은 방향으로 기울어질 수 있는데, 이 경우 기울어진 측벽체(13)나 격벽(15)과 마찬가지로 윅(5)을 통한 작동유체의 유동저항을 줄일 수 있게 된다. 또한, 홈(23)도 위에서 언급한 것처럼, 응축부에서 응축된 작동유체(F)를 증발부로 되돌려 보내는 이동 통로로서, 돌기(21)와 마찬가지로 도시된 것처럼 하우징(3)의 길이방향으로 길게 연장되어, 응축부의 작동유체를 모세관력에 의해 증발부로 이동시키는 역할을 한다.2 to 7, the
이때 특히, 본 발명에 따른 윅(5)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 바람직하게는 상하 평판체(11)에 형성되는 각각의 위치가 서로 어긋나있을 뿐 아니라, 더욱 바람직하게는 주입구(9)가 핀치 등에 의해 압착되는 과정에서 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 상하로 대응하는 돌기(21)와 홈(23)이 서로 맞물림되도록 형성되는 바, 주입구(9)의 단면적이 일정하다고 가정할 때, 압착에 의해 밀폐시켜야 하는 주입구(9)의 간격(g)이 맞물림되지 않는 구조일 때보다 좁아지므로, 주입구(9) 밀폐가 더욱 신속하게 이루어지고, 따라서 탈기 시에 작동유체(F)의 유실량을 보다 정밀하게 조절할 수 있게 된다. 즉, 주입구(9) 압착 시 돌기(21)와 홈(23)이 맞물리는 경우 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼 상하 홈(23) 사이의 간격이 맞물림되지 않는 도 1의 경우보다 작게 벌어지므로, 핀치 압착에 의한 주입구(9) 밀폐시간이 도 1의 경우보다 짧아져, 탈기 시 많은 양의 작동유체(F)가 순간적으로 비등하여 유실되는 특성을 고려할 때, 작동유체(F)의 유실량을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 유실량 즉, 유실량에 따른 완성된 히트파이프(1)의 작동유체(F) 주입량을 더욱 정밀하게 조절할 수 있게 된다. 3 and 4, the
상기 작동유체 주입단계(S20)는 위 하우징 제조단계(S10)를 거쳐 성형된 하우징(3)에 작동유체를 주입하는 단계로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 하우징(3) 일단에 개방된 주입구(9)를 통해 하우징(3) 내부로 작동유체(F)를 주입한다. 이때, 작동유체는 하우징(3) 내부에 수용되어, 발열원으로부터 하우징(3) 일측단의 증발부에 가해진 열을, 타측단의 응축부로 신속히 전달하여 외부로 방출하는 열전달 매체로서, 별도로 도시하지는 않았지만 도 3 및 도 4에 도시된 작동공간(S)에 밀봉 상태로 수용된다. 따라서, 작동유체(F)는 증발부에 밀착된 발열원의 열에 의해 가열되어 기화되며, 응축부에서 냉각되어 윅(5)을 통해 증발부로 회수된다. 이때, 작동유체로는 메탄올, 에탄올, 암모니아, 에세톤, 불화탄화계 화합물, 그리고 물(water) 등을 사용할 수 있다. 이때, 작동유체(F)는 탈기단계(S30)에서의 유실량과 최종 제품에 수용되는 충진량을 고려하여 하우징(3)에의 주입량이 결정된다.The working fluid injecting step S20 is a step of injecting a working fluid into the
상기 마감단계(S30)는 하우징(3)의 주입구(9)를 밀폐시켜 히트파이프(1)의 제조를 마무리하는 단계로서, 도 8에 도시된 것처럼, 위 작동유체 주입단계(S20)에서 작동유체(F)를 주입한 하우징(3)의 주입구(9)를 핀치 등에 의해 압착하여 밀폐시킴으로써 일련의 히트파이프(1) 제조공정을 완료하게 된다.The finishing step S30 is a step of closing the
따라서, 위와 같은 단계를 거쳐 제조되는 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같은 히트파이프(1)는 도 9의 그래프에서 알 수 있듯이, 도 1에 도시된 종래의 히트파이프(101)와 비교해 볼 때, 격벽(15)이나 측벽체(13)의 좌굴 변형이 상대적으로 적고, 따라서 압연 후 하우징(3)의 횡단면적 감소도 상대적으로 적기 때문에, 열저항(thermal resistance)이 현저히 감소한다. 즉, 동일 조건 하에서 특정온도의 열원으로부터 열을 방출시키고자 할 때 작동유체(F)의 유동단면적이 더 큰 히트파이프(1)가 히트파이프(101)에 비해 더 빠른 속도로 열을 방출시킬 수 있게 된다.Therefore, the
또한, 히트파이프는 응축부에서 방출되는 열량과 증발부에서 흡수되는 열량이 일치하는 범위까지 즉, 증발부에서 가열되어도 응축부에서의 방열로 자체의 온도는 상승하지 않는 범위까지 사용이 가능한 바, 열부하(heat load)가 증가함에도 불구하고 열저항이 일정하게 유지되는 범위를 열용량이라고 할 때, 하우징(3,103)의 길이방향 유동단면적이 동일하다고 따라서, 열저항이 동일하다고 가정하더라도, 작동유체에 대한 하우징(3)의 유동저항이 하우징(103)보다 현저히 감소되므로, 히트파이프(1)의 열용량이 히트파이프(101)의 열용량보다 더 크고, 따라서 본 발명에 따른 히트파이프(1)의 가용범위(A)가 종래의 히트파이프(1) 가용범위(B)보다 더 넓어지게 된다.The heat pipe can be used up to a range where the amount of heat released from the condensing portion and the amount of heat absorbed by the evaporating portion coincide with each other, that is, within a range where the temperature of the heat discharging furnace itself in the condensing portion does not rise, Assuming that the range in which the heat resistance is kept constant despite the increase in the heat load is the heat capacity and the sectional area of the housing 3,103 in the longitudinal direction is the same, The heat capacity of the
아울러, 상기 탈기단계(S40)는 작동유체 주입단계(S20)에서 하우징(3) 내에 작동유체(F)를 주입하기 전에 또는 주입하고 나서 하우징(3) 및 작동유체(F)에 포함된 불응축가스 등의 이물질을 제거하는 단계로서, 진공탈기법 또는 가열탈기법 등 다양한 방법으로 탈기를 수행하는 바, 예컨대 도 8에 도시된 바와 같이, 가열탈기법에 따라 위 작동유체 주입단계(S20)에서 작동유체가 주입된 하우징(3)을 가열하여 이물질을 제거할 수 있다. 이를 위해 도 5에 도시된 것처럼 가열용 욕조(30;heating bath) 등의 가열수단이 사용되는 바, 하우징(3)은 작동유체(F)가 주입된 상태로 그 하부가 가열용 욕조(30)에 침잠되어 중탕에 의해 가열된다. 이와 같이 가열용 욕조(30)에 의해 하우징(3)이 가열되면, 하우징(3) 내벽면 등에 흡착되어 있던 질소, 산소, 수분 또는 작동유체(F)에 녹아 있던 질소, 수분 등의 불응축가스를 포함하는 이물질이 기화되며, 기화된 이물질은 동시에 비등한 기상 또는 액상의 작동유체와 함께 주입구(9)를 통해 하우징(3) 밖으로 제거된다.The degassing step S40 may be performed before or after injecting the working fluid F into the
1 : 히트파이프 3 : 하우징
5 : 윅 9 : 주입구
10 : 하우징 반제품 11 : 평판체
13 : 측벽체 15 : 격벽
17 : 채널 20 : 압연롤
21 : 돌기 23 : 홈
30 : 욕조 F : 작동유체
g : 간격 l : 길이
t : 두께 w : 폭
S : 작동공간1: heat pipe 3: housing
5: wick 9: inlet
10: Housing semi-finished product 11: Flat plate
13: side wall 15: partition wall
17: channel 20: rolling roll
21: projection 23: groove
30: bathtub F: working fluid
g: spacing l: length
t: Thickness w: Width
S: Working space
Claims (6)
상기 하우징 제조단계(S10)에서 제조된 상기 하우징(3)에 작동유체(F)를 주입하는 작동유체 주입단계(S20); 및
상기 주입단계(S20)에서 상기 작동유체(F)가 주입된 상기 하우징(3)의 주입구(9)를 압착하여 상기 하우징(3)을 밀봉하는 마감단계(S30);를 포함하여 이루어지되,
상기 하우징 제조단계(S10)는,
인발 또는 압출에 의한 소성가공이 가능한 두께로 상기 하우징(3)의 반제품(10)을 성형하는 반제품 성형단계(S11); 및
상기 반제품 성형단계(S11)에서 성형된 상기 하우징 반제품(10)을 압연가공하여 상기 하우징(3)을 성형하는 하우징 성형단계(S12);를 포함하여 구성되며,
상기 하우징 반제품(10)은 상기 압연가공 시 발생하는 좌굴저항을 줄임으로써 상기 압연가공 후 상기 평판체(11)가 전체적으로 평탄면을 이룰 수 있도록, 상기 한 쌍의 측벽체(13)의 내주면이 경사져 있는 것을 특징으로 하는 박형 히트파이프 제조방법.A pair of flat plates 11 arranged in such a manner as to face each other while wicks 5 extending in the longitudinal direction are formed on respective inner circumferential surfaces thereof and a pair of flat plate members 11 connected to both side ends of the flat plate 11, (S10) of manufacturing a plate-like housing (3) having a thickness (t) thinner than the length (l) and the width (w) by means of a pair of side walls (13)
A working fluid injection step (S20) of injecting the working fluid (F) into the housing (3) manufactured in the housing manufacturing step (S10); And
And a finishing step (S30) of pressing the inlet (9) of the housing (3) into which the working fluid (F) is injected in the injection step (S20) to seal the housing (3)
The housing manufacturing step (S10)
A semi-finished product molding step (S11) of molding the semi-finished product (10) of the housing (3) to a thickness capable of plastic working by drawing or extrusion; And
And a housing molding step (S12) of molding the housing (3) by rolling the semi-finished product (10) molded in the semi-finished product molding step (S11)
The housing half product 10 is formed by reducing the buckling resistance generated during the rolling process so that the inner peripheral surface of the pair of side walls 13 is inclined so that the flat plate 11 can be flattened as a whole after the rolling process Wherein the heat pipe has a thickness of about 10 mm.
상기 작동유체 주입단계(S20) 전 또는 후에 상기 작동유체(F)와 상기 하우징(3)에 포함된 불응축가스를 포함한 이물질을 제거하는 탈기단계(S40);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박형 히트파이프 제조방법. The method according to claim 1,
And a deaeration step (S40) of removing the foreign substance including the non-condensable gas contained in the working fluid (F) and the housing (3) before or after the operating fluid injecting step (S20) A method of manufacturing a heat pipe.
상기 하우징(3)은 폭방향으로 배열된 복수의 격벽(15)에 의해 상기 작동공간(S)이 다중으로 구획되어 복수의 채널(17)을 형성하는 다채널 구조로 이루어지되,
상기 하우징 반제품(10)은 상기 압연가공 시 발생하는 좌굴저항을 줄임으로써 상기 압연가공 후 상기 평판체(11)가 전체적으로 평탄면을 이룰 수 있도록, 상기 격벽(15)이 경사져 있는 것을 특징으로 하는 박형 히트파이프 제조방법.The method according to claim 1 or 2,
The housing (3) has a multi-channel structure in which the working space (S) is divided into a plurality of sections by a plurality of partition walls (15) arranged in the width direction to form a plurality of channels (17)
Characterized in that the housing half (10) is inclined so that the flat plate (11) can have a flat surface as a whole after the rolling by reducing the buckling resistance generated during the rolling process. A method of manufacturing a heat pipe.
상기 하우징 반제품(10)의 상기 격벽(15)의 경사각도는 상기 평판체(11)에 대해 40 내지 70 °의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 박형 히트파이프 제조방법.The method of claim 3,
Wherein the inclined angle of the partition wall (15) of the semi-finished product (10) is in a range of 40 to 70 degrees with respect to the flat plate (11).
상기 윅(5)은 상기 작동공간(S)의 폭방향 유동단면적을 일정하게 유지하도록, 상기 각각의 평판체(11) 내주면에 폭방향으로 서로 엇갈리게 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 박형 히트파이프 제조방법.The method of claim 3,
Wherein the wicks (5) are arranged to be shifted from each other in the width direction on the inner circumferential surface of each of the flat plates (11) so as to keep the flow cross sectional area in the width direction of the working space (S) constant. .
상기 윅(5)은,
상기 각각의 평판체(11) 내주면에 폭방향으로 일정한 거리를 두고 돌출된 복수의 돌기(21); 및
상기 복수의 돌기(21) 사이에 형성되어, 액상의 상기 작동유체(F)가 이동하는 이동로를 형성하는 복수의 홈(23);으로 이루어지되,
일측 상기 평판체(11)의 상기 돌기(21) 또는 상기 홈(23)과 그에 대응하는 타측 상기 평판체(11)의 상기 홈(23) 또는 돌기(21)는 상기 하우징(3)을 압착할 때, 서로 맞물림되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박형 히트파이프 제조방법.The method of claim 5,
The wick (5)
A plurality of protrusions (21) protruding from the inner circumferential surface of each flat plate (11) at a predetermined distance in the width direction; And
And a plurality of grooves (23) formed between the plurality of projections (21) to form a moving path through which the working fluid (F) in a liquid moves,
The protrusions 21 or the grooves 23 and the grooves 23 or the protrusions 21 of the flat plate 11 on the other side of the flat plate 11 on the one side press the housing 3 Wherein the first and second heat pipes are formed to be engaged with each other.
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KR20190017828A (en) | 2019-01-29 | 2019-02-20 | 이준 | Method for manufaturing heat pipe and flat type heat pipe thereby |
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---|---|---|---|---|
KR100405006B1 (en) | 2001-04-17 | 2003-11-14 | (주) 대홍기업 | Heat pipes and heaters for using as wick |
KR100791982B1 (en) | 2006-06-19 | 2008-01-04 | 티티엠주식회사 | Printed circuit board incorporated with heatpipe and manufacturing method thereof |
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2013
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |