KR101907592B1

KR101907592B1 - Tv용 판형 진공 열전달 장치

Info

Publication number: KR101907592B1
Application number: KR1020170023079A
Authority: KR
Inventors: 박상구; 조진현
Original assignee: (주)아이비티; 삼성전자주식회사
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2017-02-21
Publication date: 2018-10-12
Also published as: KR20180096398A

Abstract

이 발명의 TV용 판형 진공 열전달 장치(300)는 밀봉되어 진공상태의 내부공간을 형성하는 제1, 제2 플레이트(310, 320)와, 제1, 제2 플레이트의 사이에 배치되는 메쉬부재(330), 및 내부공간 내의 일부 공간에 채워지는 열전달 매체를 포함하며, 제1, 제2 플레이트는 중력방향으로 꼭지점이 위치하는 육각형 벌집구조로 돌출되는 테두리부를 각각 구비하며, 제1 플레이트의 육각형 벌집구조와 제2 플레이트의 육각형 벌집구조가 서로 간에 엇갈리게 일부 테두리부에서 중첩된 상태로 배치되어 서로 간에 연통하는 내부공간 및 열전달 매체의 유동통로를 제공하도록 구성된다.

Description

TV용 판형 진공 열전달 장치{Plate-Type Vacuum Heat Transfer Apparatus For Television}

이 발명은 TV용 판형 진공 열전달 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 TV용 디스플레이 장치에 부착되어 발열로 인한 제품의 손상, 파손, 기능저하를 방지하는 내부가 진공으로 이루어진 TV용 판형 진공 열전달 장치에 관한 것이다.

기존의 히트파이프는 열을 획득하는 증발부(흡열부)와 열을 방출하는 응축부(방열부)로 나누어져 있으며, 내부가 진공으로 이루어져 있어 열전도율이 높은 구리에 비해 약 1,000배 이상 열전달이 빠르다. 따라서, 높은 온도의 열이 발생되는 컴퓨터의 CPU, 그래픽 카드 등에 부착되어 사용되고 있다.

그러나, 이런 히트파이프는 기구적 특성 때문에 흡열부와 응축부의 면적이 작아 발열 면적이 넓은 제품 또는 고온 발열 제품에 대응이 어려워 히트 싱크 또는 팬과 같은 부가 장치가 필요하였다. 또한, 히트파이프의 작동 방식은 중력을 이용한 자연 순환형 시스템으로 발열체와 응축부의 높이가 같거나 15°이하의 각도로 설치될 경우에는 성능이 현저히 낮아져 제기능을 발휘하지 못하는 경우가 빈번하게 발생하고 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 히트파이프(100)는 구리 또는 알루미늄과 같은 열전도가 높은 금속으로 이루어져 있으며, 원통형 막대 모양의 용기(110)로 구성되어 있다. 한편, 히트파이프(100)의 내부에는 내벽에 소결, 메쉬, 그루브 형태의 윅(120)이 구성되어 있고, 빈 공간에는 열전달 매체가 주입되어 있으며, 진공으로 구성되어 있다.

그러나, 종래기술에 따른 히트파이프(100)는 열전달 속도를 증가시키기 위해서 증발과 응축이 유리하도록 원통형 막대 구조로 구성되어 있다. 그런데, 원통형 막대 구조는 증발과 응축이 빠르지만 접촉면이 작기 때문에 컴퓨터의 CPU, 그래픽카드 등과 같이 소형 제품에만 국한되어 적용되고 있으며, 증발부와 응축부의 위치가 고정되어 있어 제한적인 기구 설계가 이루어지고 있다. 또한, 열전도율을 높이기 위해 사용된 구리나 알루미늄을 사용하여 제작하기 때문에 강성이 비교적 약하고 취급 및 제조에 어려움이 있다.

한편, 대한민국 특허등록 제10-0775013호에는 도 4에 도시된 바와 같은 "판형 열전달장치"에 대해 공개되어 있다. 이 기술의 판형 열전달장치(200)는 밀봉된 내부공간을 형성하는 제1, 제2 플레이트(210, 220)와, 내부공간에 주입된 냉매와, 내부공간에서 제1, 제2 플레이트(210, 220) 중 적어도 어느 한쪽 플레이트에 밀착되어 액상 냉매를 흡수하는 캐피러리 윅(230), 및 일부가 절개된 후 절곡되어 제1, 제2 플레이트(210, 220) 사이에 기상 냉매가 원활히 통과하도록 공간을 형성하는 동시에 캐피러리 윅(230)을 지지하는 절곡부(241)를 갖고, 절곡부(241)를 형성하기 위해 절개된 부분에 형성되어 캐피러리 윅(230)에서 기화된 기상 냉매가 통과하는 홀(242)을 갖는 홀 구조체(240)를 포함하여 구성된다.

따라서, 이 기술은 전체적인 구조가 간단하고, 특히 냉매의 유동이 보다 원활하게 이루어져 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 그런데, 이 기술은 그 내부가 진공상태를 유지하지 않음에 따라 대면적으로의 제작 및 적용이 불가능하다. 또한, 홀 구조체(240)를 구성함에 있어서, 기상 냉매의 원활한 통과만을 고려한 절곡부(241) 및 홀(242)의 구성을 가짐에 따라, 수평형태로 설치해 사용은 가능하지만 수직형태로 설치해 사용할 수는 없는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-0775013호

따라서, 이 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 육각형 벌집구조를 갖는 플레이트로 제작된 판형 용기의 내부를 진공상태로 구성함과 더불어 열전달 매체의 증기 확산 및 응축 회기가 서로 간에 연통하는 육각형 벌집구조를 통해 이루어져, 간단한 구성으로 대면적화가 가능하고 수직형태로의 사용이 가능한 TV용 판형 진공 열전달 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 이 발명의 TV용 판형 진공 열전달 장치는, 밀봉되어 진공상태의 내부공간을 형성하는 제1 플레이트 및 제2 플레이트와, 상기 제1, 제2 플레이트의 사이에 배치되는 메쉬부재, 및 상기 내부공간 내의 일부 공간에 채워지는 열전달 매체를 포함하며, 상기 제1, 제2 플레이트는 중력방향으로 꼭지점이 위치하는 육각형 벌집구조로 돌출되는 테두리부를 각각 구비하며, 상기 제1 플레이트의 육각형 벌집구조와 상기 제2 플레이트의 육각형 벌집구조가 서로 간에 엇갈리게 일부 테두리부에서 중첩된 상태로 배치되어 서로 간에 연통하는 상기 내부공간 및 상기 열전달 매체의 유동통로를 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 이 발명에 따르면, 상기 테두리부는 그 내부에 형성되는 육각형 벌집구조와 연통하도록 단속적인 것을 특징으로 한다.

또한, 이 발명에 따르면, 상기 육각형 벌집구조는 그 내부 중앙에 상기 테두리부와 동일 방향 및 높이로 돌출되어 대향하는 테두리부에 밀착되는 함몰방지 돌출부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 이 발명에 따르면, 상기 TV용 판형 진공 열전달 장치는 55인치 디스플레이 면적에 대응하는 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 이 발명에 따르면, 상기 제1, 제2 플레이트는 0.3mm의 STS 304 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 이 발명에 따르면, 상기 TV용 판형 진공 열전달 장치는 1.2mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.

이 발명은 육각형 벌집구조를 갖는 플레이트로 제작된 판형 용기의 내부를 진공상태로 구성함과 더불어 열전달 매체의 증기 확산 및 응축 회기가 서로 간에 연통하는 육각형 벌집구조를 통해 이루어져, 간단한 구성으로 대면적화가 가능하고 수직형태로의 사용이 가능한 장점이 있다.

도 1 내지 도 3은 종래기술에 따른 히트파이프의 구성을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이고,
도 4는 종래기술에 따른 판형 열전달장치의 구성관계를 도시한 분해 사시도이고,
도 5는 이 발명의 한 실시예에 따른 TV용 판형 진공 열전달 장치의 구성관계를 일부 절취하여 도시한 결합 사시도이고,
도 6 및 도 7은 도 5에 도시된 제1, 제2 플레이트의 평면도들이며,
도 8 및 도 9는 도 5에 도시된 제1, 제2 플레이트의 다른 형태를 도시한 평면도들이다.

아래에서, 이 발명에 따른 TV용 판형 진공 열전달 장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 5는 이 발명의 한 실시예에 따른 TV용 판형 진공 열전달 장치의 구성관계를 투영하여 도시한 결합 사시도이고, 도 6 및 도 7은 도 5에 도시된 제1, 제2 플레이트의 평면도들이며, 도 8 및 도 9는 도 5에 도시된 제1, 제2 플레이트의 다른 형태를 도시한 평면도들이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 TV용 판형 진공 열전달 장치(300)는 내부공간을 갖는 판형 용기를 갖는다. 여기서, 판형 용기는 두 장의 두께가 얇고 면적이 넓은 제1, 제2 플레이트(310, 320)를 겹쳐 외곽을 용접하여 하나의 판형 구조로 형성한 것이다. 여기서, 용접방법으로는 아르곤 용접, 레이저 용접 또는 플라즈마 용접을 이용할 수 있다. 한편, 판형 용기의 내부공간에는 메쉬부재(330)가 삽입되고, 내부의 공간층에는 진공상태로 소량의 열전달 매체가 삽입된다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제1, 제2 플레이트(310, 320)는 LED 모듈의 발열체 및 외기와 접하여 발열체에서 흡수한 열을 전달하여 외기로 방출하는 역할을 하는 것으로서, 판형의 스테인리스 재질로 구성된다. 이렇게 제1, 제2 플레이트(310, 320)가 판형으로 구성됨에 따라 발열체와의 접촉면적이 넓을 뿐만 아니라 외기와의 접촉면적도 넓기 때문에 보다 효율적인 방열이 가능하다. 한편, 제1, 제2 플레이트(310, 320)는 고강도, 내부식성 및 방열성능이 우수한 두께 0.3mm 이하의 STS 304 재질을 이용하는 것이 바람직하다. 이렇게 제1, 제2 플레이트(310, 320)의 소재로 스테인리스 재질을 이용함에 따라 강성을 향상시킬 수 있다.

상기와 같이 판형 용기 내에는 제1, 제2 플레이트(310, 320)에 의해 내부공간이 형성되는 바, 이런 내부공간은 제1, 제2 플레이트(310, 320)의 테두리 부분을 단차진 형태로 구성함으로써 형성된다. 즉, 제1, 제2 플레이트(310, 320)는 테두리 부분을 상부 또는 하부 쪽으로 단차지게 형성함으로써, 서로 간에 면접촉하는 부분이 형성되고 그 부분의 단부에서 서로 간에 모서리 용접된다. 한편, 제1, 제2 플레이트(310, 320)는 테두리 중에서 일측 테두리 부분에 대해서는 서로 간에 면접촉하는 영역을 넓게 하여 그 부분에 LED 모듈이 설치될 LED 모듈 설치부(311, 321)를 갖도록 구성된다. 이러한 LED 모듈 설치부(311, 321)는 TV 적용시 TV 제일 하부에 위치하게 된다.

한편, 제1, 제2 플레이트(310, 320)에 의해 형성된 내부공간은, 그 내부공간에 진공을 가할 경우 서로 간에 압착되어 없어지거나 변형된다. 따라서, 이 실시예의 제1, 제2 플레이트(310, 320)는 내부공간에 진공이 가해질 경우 서로 간에 일부분씩이 겹쳐져 지지하는 일정 형상의 비드를 갖도록 구성한 것이다. 즉, 제1, 제2 플레이트(310, 320)에 비드를 형성함에 있어서, 내부공간의 전면적에서의 열전달 매체의 증기 확산 및 응축 회기가 가능한 육각형 벌집구조의 비드, 즉 육각형 벌집구조로 돌출되는 테두리부를 갖도록 구성한 것이다. 이러한 육각형 벌집구조의 비드는 사선방향과 수직방향의 유로를 제공한다.

따라서, 이 실시예의 제1, 제2 플레이트(310, 320)는 육각형 벌집구조의 비드를 각각 형성하되, 중력방향으로 꼭지점이 위치하도록 형성한 것이다. 또한, 제1 플레이트(310)의 육각형 벌집구조와 제2 플레이트(320)의 육각형 벌집구조가 서로 간에 엇갈리게 일부 테두리부에서 중첩된 상태로 배치됨으로써, 서로 간에 연통하는 내부공간 및 열전달 매체의 유동통로가 제공된다.

이를 위해, 도 6 및 도 7에서와 같이 동일 열의 최외측에 완벽한 형상의 육각형 비드(312 또는 322)와 반 형상의 육각형 비드(313 또는 323)가 각각 형성되도록 스테인리스 재질의 플레이트를 프레스 성형하여, 육각형 벌집구조의 비드를 갖는 플레이트를 제작한 것이다. 이렇게 제작된 플레이트 중에서 성형 방향 그대로의 플레이트를 제1 플레이트(310)로 이용하고, 성형의 반대방향으로 뒤집어 제2 플레이트(320)로 이용하면 된다. 이러한 제1, 제2 플레이트(310, 320)를 서로 간에 겹쳐지게 배치할 경우, 제1, 제2 플레이트(310, 320)의 육각형 벌집구조가 서로 간에 엇갈리게 일부 테두리부에서 중첩된 상태로 배치됨으로써, 서로 간에 연통하는 내부공간 및 열전달 매체의 유동통로가 제공된다.

그리고, 제1, 제2 플레이트(310, 320)는 육각형 벌집구조의 내부 중앙에 테두리부와 동일 방향 및 높이로 돌출되어 제2, 제1 플레이트(320, 310)의 대향하는 테두리부에 밀착되는 함몰방지 돌출부(314, 324)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 함몰방지 돌출부(314, 324)는 내부공간에 진공을 가함에 따른 제1, 제2 플레이트(310, 320)가 내부공간 쪽으로 함몰되는 것을 방지함과 더불어, 열전달 매체가 원활하게 유동할 수 있도록 안내하는 가이드 역할도 한다.

한편, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제1, 제2 플레이트(310A, 320A)는 육각형 벌집구조의 테두리부가 그 내부에 형성되는 육각형 벌집구조와 연통하도록 단속적인 형태를 갖도록 구성할 수도 있다. 이러한 단속적인 육각형 벌집구조는 인접하는 육각형 벌집구조 끼리 직접적으로 연통됨에 따라 보다 효율적인 열전달 매체의 증기 확산 및 응축 회기가 가능하다.

또한, 제1, 제2 플레이트(310A, 320A)는 육각형 벌집구조의 내부 중앙에 테두리부와 동일 방향 및 높이로 돌출되어 제2, 제1 플레이트(320A, 310A)의 대향하는 테두리부에 밀착되는 함몰방지 돌출부(314A, 324A)를 더 구비할 수도 있다.

메쉬부재(330)는 제1, 제2 플레이트(310, 320)의 사이에 배치되어 열전달 매체가 원활하게 이동할 수 있는 통로를 제공하는 역할을 한다. 즉, 메쉬부재(330)는 제1, 제2 플레이트(310, 320)의 육각형 벌집구조의 비드와 함께 내부공간의 전면적에서의 열전달 매체의 증기 확산 및 응축 회기가 가능하도록 한다. 따라서, 메쉬부재(330)는 그물망 구조이면서 고강도, 내부식성이 우수한 STS 304 재질을 이용하는 것이 바람직하다.

열전달 매체는 판형 용기의 내부공간의 일부 공간층에 삽입되는 것으로서, 증발부에서 발생되는 열을 흡수하여 증발되어 외기와 맞닿아 있는 전면적(응축부)과 열교환하여 열을 방출하고 증기상태에서 다시 액체상태로 응축되어 증발부로 이동한다. 따라서, 열전달 매체는 상기와 같은 조건을 만족하는 순수를 이용하는 것이 바람직하다.

한편, 내부공간의 공기층에 열전달 매체를 삽입함에 있어서는, 제1 플레이트(310)의 일측에 구멍을 천공하고, 이 천공구멍을 통해 열전달 매체를 주입하면 된다. 그리고, 이렇게 열전달 매체가 주입되면, 열전달 매체를 냉각시킨 후 천공구멍을 통해 진공을 가한 후 천공구멍을 밀봉하고 상온에서 공냉시킴으로써, 그 내부가 일정 진공도를 갖게 된다.

상기와 같이 구성된 이 실시예의 TV용 판형 진공 열전달 장치(300)의 열전달 메커니즘은 LED 모듈의 발열체가 부착되는 부분이 증발부가 되고 나머지 부분이 응축부가 된다. 즉, 증발부에서 열이 유입되면 내부가 진공상태로 이루어져 있어 열전달 매체가 40℃ 이하에서 증발하여 증기상태로 변하여 육각형 벌집구조 및 메쉬부재(330)에 의해 형성된 유동통로를 따라 상부로 이동하여 외기와 맞닿아 있는 전면적(응축부)과 열교환하여 열을 방출하고 증기상태에서 다시 액체상태로 응축된다. 응축된 열전달 매체는 육각형 벌집구조 및 메쉬부재(330)를 따라 증발부가 위치하는 쪽으로 이동한 후, 상술한 동일 과정의 반복을 통해 열을 외부로 방출한다.

이 실시예의 TV용 판형 진공 열전달 장치(300)는 판형 용기의 내부공간의 일부 공간층에 열전달 매체가 삽입된 상태에서 진공을 갖도록 구성된다. 즉, 내부공간이 진공상태를 가짐에 따라 열전달 매체가 낮은 온도에서 증발과 응축을 반복하여 발열체에서 생성되는 열을 보다 효율적으로 방출할 수가 있다. 또한, 열전달 매체의 증기 확산 및 응축 회기가 서로 간에 연통하는 육각형 벌집구조를 통해 이루어져, 간단한 구성으로 대면적화가 가능하고 수직형태로의 사용이 가능하다.

한편, 이 실시예의 TV용 판형 진공 열전달 장치(300)는 제1, 제2 플레이트(310, 320)를 55인치 디스플레이 면적에 대응하는 크기를 갖는 0.3mm의 STS 304 재질을 이용해 그 전체 두께가 1.2mm를 갖도록 구성할 수 있다.

이상에서 이 발명의 TV용 판형 진공 열전달 장치에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 이 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이다. 따라서, 이 발명이 상기에 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 이 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로, 그러한 변형예 또는 수정예들 또한 이 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.

300 : TV용 판형 진공 열전달 장치 310 : 제1 플레이트
311, 321 : LED 모듈 설치부 314, 324 : 함몰방지 돌출부
320 : 제2 플레이트 330 : 메쉬부재

Claims

밀봉되어 진공상태의 내부공간을 형성하는 제1 플레이트 및 제2 플레이트와,
상기 제1, 제2 플레이트의 사이에 배치되는 메쉬부재, 및
상기 내부공간 내의 일부 공간에 채워지는 열전달 매체를 포함하며,
상기 제1, 제2 플레이트는 중력방향으로 꼭지점이 위치하는 육각형 벌집구조로 돌출되는 테두리부를 각각 구비하며,
상기 제1 플레이트의 육각형 벌집구조와 상기 제2 플레이트의 육각형 벌집구조가 서로 간에 엇갈리게 상기 테두리부의 일부분이 중첩된 상태로 배치되어 서로 간에 연통하는 상기 내부공간 및 상기 열전달 매체의 유동통로를 제공하고,
상기 육각형 벌집구조는 그 내부 중앙에 상기 테두리부와 동일 방향 및 높이로 돌출되어 대향하는 테두리부에 밀착되는 함몰방지 돌출부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 TV용 판형 진공 열전달 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 테두리부는 그 내부에 형성되는 육각형 벌집구조와 연통하도록 단속적인 것을 특징으로 하는 TV용 판형 진공 열전달 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 TV용 판형 진공 열전달 장치는 55인치 디스플레이 면적에 대응하는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 TV용 판형 진공 열전달 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1, 제2 플레이트는 0.3mm의 STS 304 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 TV용 판형 진공 열전달 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 TV용 판형 진공 열전달 장치는 1.2mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 TV용 판형 진공 열전달 장치.