KR102216435B1 - 베이퍼 체임버의 제조 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진공 체임버 안에서 베이퍼 체임버를 제조하기 위한 베이퍼 체임버의 제조 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명의 제조 장치는 진공 장치, 지그 세팅 프레임, 지그와 푸시 장치로 구성되어 있다. 진공 장치는 진공 체임버와, 진공 체임버로부터 공기를 배출하도록 연결되어 있는 진공 유닛을 갖는다. 지그 세팅 프레임은 진공 체임버 안에 설치되어 있고, 세팅 공간을 갖는다. 지그는 세팅 공간에 로딩 및 언로딩되며 윗면에 홈이 형성되어 있고 홈의 아래쪽에 가이드 구멍이 연결되어 있는 하부 지그 플레이트와, 하부 지그 플레이트의 위쪽에 분리할 수 있도록 결합되어 있으며 윗면에 캐비티가 형성되어 있으며 캐비티의 아래쪽에 작업 구멍이 연결되어 있는 중간 지그 플레이트와, 중간 지그 플레이트에 위쪽에 분리할 수 있도록 결합되어 있는 상부 지그 플레이트를 갖는다. 캐비티에 베이퍼 체임버의 구성을 위해 밀봉되어 있는 수용 체임버에 윅과 작동 유체가 수용되어 있고 수용 체임버에 연결되어 있는 배기 포트를 갖는 컨테이너 조립체가 수용된다. 홈에 배기 포트의 밀봉을 위해 접착제가 도포되어 있는 플러그가 수용된다. 상부 지그 플레이트는 컨테이너 조립체를 지지하여 구속하도록 배치되어 있다. 푸시 장치는 가이드 구멍과 작업 구멍을 통해 플러그를 가압하여 배기 포트의 주위에 접합시킨다. 또한, 제조 장치는 체임버가 작동 유체를 액상에서 고상으로 상변화시킬 수 있도록 감압된 후 작동 유체의 작동 온도로 승압될 수 있도록 체임버로부터 진공 체임버의 내면과 지그 세팅 프레임의 외면 사이로 공기의 흐름을 위해 형성되어 있는 진공 배출 통로를 갖는다. 본 발명에 의하면, 진공 체임버 안에서 윅과 작동 유체가 수용되어 있는 베이퍼 체임버의 체임버를 감압 및 작동 유체의 작동 온도로 승압시켜 베이퍼 체임버를 간단하고 효율적으로 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 베이퍼 체임버(Vapor chamber)에 관한 것이다. 보다 상세하게는 진공 체임버(Vacuum chamber) 내에서 효과적으로 제조할 수 있는 구조를 갖는 베이퍼 체임버를 제조하는 베이퍼 체임버의 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.
베이퍼 체임버는 열을 평면 방향으로 효율적으로 수송하기 위한 디바이스로 히트파이프의 한 형태이며, 평판형 히트파이프(Plate type heat pipe)라고도 한다. 베이퍼 체임버는 전자 기기, 예를 들면, 마이크로프로세서(Microprocessor), 애플리케이션 프로세서(Application processor, AP), 중앙처리장치(Central processing unit, CPU), 트랜지스터(Transistor) 등과 같은 고출력 전자부품(Electronic components)의 냉각에 사용된다.
베이퍼 체임버는 상측 부재와 하측 부재에 의해 한정되어 밀폐된 중공의 컨테이너와, 컨테이너 내부에 설치된 윅(Wick)과, 컨테이너 안에 충전된 작동 유체를 포함한다. 베이퍼 체임버는 증발부로 기능하는 부분과 응축부로 기능하는 부분을 구비한다. 증발부가 열원에 의해 가열되면, 컨테이너 내에서 작동 유체의 증발이 일어나고, 기상의 작동 유체는 컨테이너 내의 저온 영역(응축부)으로 이동한다. 저온 영역에서 기상의 작동 유체는 냉각되어 응축된다. 증발부에서 작동 유체가 수취한 열은 응축부에서 작동 유체가 응축되면서 베이퍼 체임버의 외부로 방출된다. 또한, 응축된 작동 유체는 모세관 현상에 의해 컨테이너의 내부에 설치된 윅의 통하여 증발부로 돌아온다. 증발부로 돌아온 작동 유체는, 다시 증발하여 저온 영역으로 이동한다. 이와 같이 베이퍼 체임버는 작동 유체의 증발 및 응축의 반복에 의해 잠열(Latent heat)을 이용하여 열의 수송을 행한다.
윅은 모세관 구조(Capillary structure)로 이루어진 부재로, 메시 윅(Mesh wick), 스크린 윅(Screen wick), 소결 윅(Sintered wick), 또는 그루브 윅(Groove wick)으로 구성하거나 이들의 조합으로 구성할 수 있다. 작동 유체는 증류수, 에탄올(Ethanol) 등이 사용되고 있다. 특히, 베이퍼 체임버는 작동 유체의 증발을 용이하게 하고 베이퍼 체임버의 사용 온도를 조절하기 위하여 컨테이너 내부의 압력을 대기압 이하의 적당한 압력으로 감압된 진공 상태에서 밀봉되어 있다.
종래의 베이퍼 체임버를 제조하는 방법은 베이퍼 체임버의 내부에 진공을 형성하는 방법에 따라서 크게 두 가지 방법으로 구별된다. 한 가지 방법은 베이퍼 체임버의 내부 중공과 연통하는 파이프를 이용하여 베이퍼 체임버 내부에 작동 유체를 주입하고 진공을 형성하는 방법이다. 다른 한 가지 방법은 진공 체임버 안에서 베이퍼 체임버를 조립하여 베이퍼 체임버 내부에 작동 유체를 주입하고 진공을 형성하기 위한 파이프를 이용하지 않는 방법이다.
일본 공개특허공보 특개2007-64523호(발명의 명칭,'압접식 평면형 히트 파이프, 제조 장치 및 그 제조 방법')에는 베이퍼 체임버의 제조 방법이 개시되어 있다. 도 17은 상기 특허 문헌에 개시된 파이프를 구비한 종래의 베이퍼 체임버의 개략도이다. 종래의 베이퍼 체임버는 상부 금속판(1), 하부 금속판(2), 상부 금속판과 하부 금속판 사이에 형성된 수용 체임버에 수용된 작동 유체를 포함한다. 또한, 수용 체임버에 작동 유체를 주입하고 수용 체임버의 공기를 배기하기 위한 파이프(3)를 구비한다. 파이프(3)는 수용 체임버와 연통되도록 돌출되어 형성되어 있다.
또한, 상기 특허 문헌에는 종래의 베이퍼 체임버를 제조하는 여러 가지 방법이 개시되어 있다. 첫 번째 방법은 베이퍼 체임버를 작동 유체가 충만한 진공 체임버에 넣은 상태에서 베이퍼 체임버를 조립하는 방법이다. 즉, 진공 체임버에 형성된 작동 유체의 증기와 동일한 증기가 베이퍼 체임버에 수용되도록 한 상태에서 상부 및 하부 금속판을 결합 밀봉을 하는 방법이다. 두 번째 방법은 작동 유체 흡수부재를 베이퍼 체임버에 넣은 상태에서 진공 체임버에서 진공을 형성한 후에 상부 금속판과 하부 금속판을 결합하여 밀봉하는 방법이다. 이 경우, 베이퍼 체임버의 파이프(3)는 필요하지 않게 된다. 세 번째 방법은 베이퍼 체임버에 작동 유체를 주입하고, 베이퍼 체임버를 가열하여 작동 유체를 비등시켜서 베이퍼 체임버의 공기를 배출시키고 파이프를 밀봉하는 방법이다. 네 번째 방법은 베이퍼 체임버의 파이프(3)로 작동 유체를 주입한 후, 파이프를 진공 펌프의 진공 흡입구에 연결하여 베이퍼 체임버 내부에 진공을 형성하고, 파이프를 밀봉하는 방법이다.
또한, US 2009/0025910 A1(발명의 명칭, VAPOR CHAMBER STRUCTURE WITH IMPROVED WICK AND METHOD FOR MANUFACTURING METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME)에는 베이퍼 체임버의 제조 방법이 개시되어 있다. 상기 특허에 개시된 베이퍼 체임버의 제조 방법은, 파이프를 통하여 베이퍼 체임버 내부의 공기를 배출시켜 베이퍼 체임버 내부에 진공을 형성하고, 작동 유체를 진공이 형성된 베이퍼 체임버 내부로 충전하고 밀봉하는 방법이다.
상기에 기재된 베이퍼 체임버 제조 방법 중 파이프를 통하여 작동 유체를 주입하고 베이퍼 체임버 내부에 진공을 형성하는 방법은 다음과 같은 문제점이 있다. 첫째, 파이프 통하여 작동 유체를 주입하는 공정과, 베이퍼 체임버 내부에 진공을 형성하는 공정에서 불량이 발생한 가능성이 높다. 특히, 작동 유체의 주입량이 과다 하거나 부족할 경우 제품 불량의 원인이 될 수 있다. 또한, 진공 펌프의 흡입구에 파이프를 삽입하여 베이퍼 체임버에 진공을 형성할 때, 파이프와 진공 펌프 흡입구 사이의 밀봉이 불량할 경우 베이퍼 체임버 내부에 동작에 필요한 진공 압력이 형성되지 못하여 제품 불량의 원인이 될 수 있다. 둘째, 베이퍼 체임버 내부에 진공을 형성한 후에 파이프를 적당한 길이로 절단하고 밀봉하는 공정에서 밀봉 불량이 발생하기 쉽고, 제조 공정이 복잡하여 비용이 많이 든다.
또한, 베이퍼 체임버를 진공 체임버 내부에서 제조하는 방법은 진공 체임버의 분위기를 제어하기가 곤란한 문제점이 있다. 특히, 진공 상태에서 작동 유체의 증기 밀도를 조절하가 곤란하다. 또한, 진공 체임버에서 베이퍼 체임버의 상부 금속판과 하부 금속판을 결합하는 공정이 복잡하여 비용이 많이 들고 제품 불량이 발생하기 쉽다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 베이퍼 체임버 제조 방법의 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 진공 체임버 내부에서 간단하고 효과적으로 베이퍼 체임버를 제조할 수 있는 새로운 베이퍼 체임버 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 새로운 베이퍼 체임버 제조 방법을 실시하기 위한 베이퍼 체임버 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따라서 베이퍼 체임버의 제조 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 방법은, 일면에 형성된 수용 리세스와 수용 리세스와 연통되도록 형성된 배기 포트를 갖는 제1 금속 플레이트와, 수용 리세스의 가장 자리를 밀봉하여 수용 체임버를 형성하기 위한 제2 금속 플레이트를 준비하는 단계와; 제1 금속 플레이트의 수용 리세스에 윅과 작동 유체를 제공하는 단계와; 제1 금속 플레이트와 제2 금속 플레이트를 결합하여 컨테이너 조립체를 형성하는 단계와; 컨테이너 조립체를 진공 체임버의 내부에 장착하는 단계와; 진공 체임버 내부의 압력을 작동 유체가 액상에서 기상으로 상변화 하는 압력 이하의 압력으로 감압하여, 작동 유체가 증발에 의해서 냉각되어 액상에서 고상으로 상변화 되도록 하는 감압 단계와; 진공 체임버의 압력을 사전에 정해진 작동 유체의 동작 압력으로 승압하는 단계와; 진공 체임버 내부의 압력이 승압된 상태에서 배기 포트를 밀봉하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예에 있어서, 컨테이너 조립체를 형성하는 단계는, 제1 금속 플레이트의 수용 리세스의 윤곽선을 따라 접합될 수 있도록 제2 금속 플레이트의 일면에 접착제를 도포하는 단계와; 제1 금속 플레이트의 수용 리세스가 형성된 면과 제2 금속 플레이트의 접착제가 도포된 면을 접합하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에 있어서, 배기 포트를 밀봉하는 단계는, 진공 체임버를 감압하기 전에 진공 체임버 내부에 배기 포트를 밀봉하기 위한 플러그를 준비하고, 플러그의 일면에 접착제를 도포하는 단계와; 배기 포트에 플러그를 접합하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에 있어서, 작동 유체로 증류수를 사용하고, 사전에 정해진 작동 유체의 작동 압력을 0.06 내지 0.15 기압(atm) 범위로 정할 수 있다.
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본 발명의 또 다른 측면에 의하여 베이퍼 체임버의 제조 장치가 제공된다. 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치는, 진공 체임버와, 진공 체임버로부터 공기를 배출하도록 연결되어 있는 진공 유닛을 갖는 진공 장치와; 진공 체임버 안에 설치되어 있고, 세팅 공간을 갖는 지그 세팅 프레임과; 세팅 공간에 로딩 및 언로딩되며 윗면에 홈이 형성되어 있고 홈의 아래쪽에 가이드 구멍이 연결되어 있는 하부 지그 플레이트와, 하부 지그 플레이트의 위쪽에 분리할 수 있도록 결합되어 있으며 윗면에 캐비티가 형성되어 있으며 캐비티의 아래쪽에 작업 구멍이 연결되어 있는 중간 지그 플레이트와, 중간 지그 플레이트에 위쪽에 분리할 수 있도록 결합되어 있는 상부 지그 플레이트를 가지며, 캐비티에 베이퍼 체임버의 구성을 위해 밀봉되어 있는 체임버에 윅과 작동 유체가 수용되어 있고 체임버에 연결되어 있는 배기 포트를 갖는 컨테이너 조립체가 수용되며, 홈에 배기 포트의 밀봉을 위해 접착제가 도포되어 있는 플러그가 수용되고, 상부 지그 플레이트는 컨테이너 조립체를 지지하여 구속하도록 배치되어 있는 지그와; 가이드 구멍과 작업 구멍을 통해 플러그를 가압하여 배기 포트의 주위에 접합시키는 푸시 장치를 포함한다. 또한, 베이퍼 체임버의 제조 장치는 체임버가 작동 유체를 액상에서 고상으로 상변화시킬 수 있도록 감압된 후 작동 유체의 작동 온도로 승압될 수 있도록 체임버로부터 진공 체임버의 내면과 지그 세팅 프레임의 외면 사이로 공기의 흐름을 위한 진공 배출 통로가 형성되어 있다.
본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 방법은, 진공 체임버 외부에서 제1 금속 플레이트와 제2 금속 플레이트를 결합하여 컨테이너 조립체를 제조하고, 진공 체임버 내부에서 베이퍼 체임버 내부에 진공을 형성하고 밀봉을 수행하도록 간단하게 구성되어 제조 비용을 절감하고 제품 불량을 현저하게 줄이는 효과가 있다. 특히, 진공 체임버 내부의 압력을 작동 유체가 액상에서 기상으로 상변화 하는 압력 이하의 압력으로 감압하여, 작동 유체가 증발에 의해서 냉각되어 액상에서 고상으로 급속히 상변화 되도록 하여 작동 유체의 주입량의 제어가 용이하다. 또한, 진공 체임버가 감압된 상태에서 진공 체임버의 압력을 사전에 정해진 작동 유체의 동작 압력으로 승압하고 작동 유체가 고상을 유지하는 상태에서 배기 포트를 밀봉하므로 베이퍼 체임버의 내부 압력을 정밀하게 제어한 상태에서 밀봉 할 수 있다. 따라서 재품 불량이 현저하게 감소 된다.
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또한, 본 발명에 따른 베이퍼 체임버 제조 장치는, 진공 체임버 내부에서 플러그로 베이퍼 체임버의 배기 포트를 용이하고 견고하게 밀봉할 수 있다. 따라서 베이퍼 체임버의 제품 불량을 방지하고 제조비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 실시예의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 다른 실시예를 부분적으로 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치의 작동을 설명하기 위해 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치에서 제1 금속 플레이트와 중간 지그 플레이트를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치에서 제2 금속 플레이트와 진공 테이블을 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치에서 진공 테이블과 중간 지그 플레이트에 의한 컨테이너 조립체의 제조 공정을 설명하기 위하여 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치에서 상부 지그 플레이트와 중간 지그 플레이트를 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치에서 플러그와 하부 지그 플레이트를 나타낸 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치에서 컨테이너 조립체와 지그를 나타낸 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 방법을 설명하기 위하여 나타낸 물의 상평형도이다.
도 14는 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 방법을 설명하기 위하여 나타낸 흐름도이다.
도 15는 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치에서 다른 실시예의 제1 금속 플레이트와 중간 지그 플레이트를 나타낸 평면도이다.
도 16은 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치에서 다른 실시예의 제2 금속 플레이트와 진공 테이블을 나타낸 평면도이다.
도 17은 종래 베이퍼 체임버의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 실시예의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 다른 실시예를 부분적으로 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치의 작동을 설명하기 위해 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치에서 제1 금속 플레이트와 중간 지그 플레이트를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치에서 제2 금속 플레이트와 진공 테이블을 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치에서 진공 테이블과 중간 지그 플레이트에 의한 컨테이너 조립체의 제조 공정을 설명하기 위하여 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치에서 상부 지그 플레이트와 중간 지그 플레이트를 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치에서 플러그와 하부 지그 플레이트를 나타낸 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치에서 컨테이너 조립체와 지그를 나타낸 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 방법을 설명하기 위하여 나타낸 물의 상평형도이다.
도 14는 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 방법을 설명하기 위하여 나타낸 흐름도이다.
도 15는 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치에서 다른 실시예의 제1 금속 플레이트와 중간 지그 플레이트를 나타낸 평면도이다.
도 16은 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치에서 다른 실시예의 제2 금속 플레이트와 진공 테이블을 나타낸 평면도이다.
도 17은 종래 베이퍼 체임버의 사시도이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 방법 및 그 장치에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 베이퍼 체임버(10)는 열전도성(Heat conduction quality)을 갖는 평판 금속 용기(Flat metal container: 20)를 구비한다. 본 실시예의 평판 금속 용기(20) 또는 하우징, 케이스, 엔벨로프(Envelope)는 길이가 길고 폭이 좁은 스트립 형태 또는 납작한 파이프 형태(Flat pipe shape)가 절곡되어 있는 알파벳 "L"자 또는 한글 "ㄴ"자 형태로 구성되어 있으나, 이는 예시적인 것으로 평판 금속 용기(20)는 사각 형태로 구성될 수 있다. 평판 금속 용기(20)는 열전도율이 우수한 소재, 예를 들면 구리, 알루미늄, 스테인리스 스틸 등으로 구성될 수 있다. 바람직하기로, 평판 금속 용기(20)는 구리 또는 구리 합금 소재로 제조되어 있다.
평판 금속 용기(20)는 서로 정합(Matching)되어 있는 제1 금속 플레이트(First metal plate: 30) 또는 금속 시트(Metal sheet)와 제2 금속 플레이트(Second metal plate: 40)로 구성되어 있다. 도 2를 참조하면, 수용 체임버(50)가 제1 및 제2 금속 플레이트(30, 40) 사이에 형성되어 있다. 수용 체임버(50) 또는 공간(Space), 캐버티(Cavity)의 형성을 위해 수용 리세스(Recess: 32) 또는 체임버 하프(Chamber half), 그루브(Groove), 채널(Channel)이 제1 금속 플레이트(30)의 윗면에 형성되어 있다. 수용 리세스(32)는 식각(Etching), 압입(Indenting), 후방 압출(Backward extrusion)에 의해 형성될 수 있다. 배기 포트(Port: 34)가 수용 리세스(32), 즉 수용 체임버(50)와 연결되도록 제1 금속 플레이트(30)의 가운데에 형성되어 있다. 배기 포트(34)는 수용 체임버(50)로부터 공기를 배출하여 수용 체임버(50) 안을 감압시키기 위한 배기 포트이다. 배기 포트(34)는 금속 플레이트의 식각 또는 피어싱(Piercing)에 의해 형성될 수 있다. 제1 금속 플레이트(30)의 수용 리세스(32)와 정합되어 수용 체임버(50)를 형성할 수 있도록 수용 리세스(42)가 제2 금속 플레이트(40)의 아랫면에 형성되어 있다.
제1 및 제2 금속 플레이트(30, 40)는 수용 체임버(50)의 형성을 위해 접착제(60)의 접합에 의해 밀봉되어 있다. 접착제(60)는 실리콘 접착제(Silicone adhesive), 예를 들면 KE-45-T(상품명, 제조사 신에츠화학공업 주식회사(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.))로 구성될 수 있다. 실린콘 접착제 KE-45-T는 유리, 금속 및 건축용 실런트(Sealant)로 사용되고 있는 페이스트(Paste)이다. 몇몇 실시예에 있어서, 제1 및 제2 금속 플레이트(30, 40)는 블레이징, 확산 용접, 마찰 용접, 레이저 용접 등에 의해 밀봉될 수도 있다. 플러그(70)가 배기 포트(34)를 밀봉하도록 접착제(62)로 실리콘 접착제에 의해 배기 포트(34)의 가장자리에 접합되어 있다. 플러그(70) 또는 실링 캡(Sealing cap)은 구리, 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속 플레이트로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 베이퍼 체임버(10)는 수용 체임버(50) 안에 수용되어 있는 윅(80)과 작동 유체(90)를 구비한다. 윅(80)은 메시 윅, 소결 윅으로 구성될 수 있다. 작동 유체(90)는 증류수, 에탄올, 메탄올(Methanol) 등으로 구성될 수 있다. 작동 유체(90)는 고체에서 액체로 또는 액체에서 기체로 상이 변하거나 그 반대로 상이 변하면서 열을 흡수 또는 방출한다.
작동 유체(90)는 수용 체임버(50) 안에 액상으로 일정 부분 충전되고, 수용수용 체임버(50)는 베이퍼 체임버(10)의 동작 온도(예를 들면 액상에서 기상으로 증발하는 온도 또는 기상에서 액상으로 응축하는 온도)에 적합하도록 감압된 상태에서 밀봉된다.
본 발명에 따른 베이퍼 체임버(10)는 평판 금속 용기(20)의 한쪽, 즉 제1 금속 플레이트(30)의 아랫면 한쪽은 전자장치를 구성하는 열원, 예를 들면 스마트폰의 애플리케이션 프로세서로부터 열을 흡수하는 흡열 부분(Heat absorbing portion) 또는 증발부(Evaporating portion)로 된다. 평판 금속 용기(20)의 다른 쪽 부분은 열을 방출하는 방열 부분(Heat radiation portion) 또는 응축부(Condensing portion)로 된다. 흡열 부분과 방열 부분 사이는 단열 부분(Adiabatic portion)으로 된다.
작동 유체(90)는 열원의 열을 받는 흡열 부분에서 기화되고, 방열 부분에서 응축된다. 증기와 응축액의 압력 차이로 인하여 증기는 흡열 부분으로부터 방열 부분으로 이동하게 된다. 응축액은 윅(80)의 모세관 압력(Capillary pressure)에 의해 방열 부분으로부터 흡열 부분으로 이동하게 된다. 이와 같이 작동 유체(90)가 액체와 기체 상태를 반복함과 아울러 순환하면서 열원을 냉각시키게 된다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 베이퍼 체임버(10)는 플러그(70)를 몰입시킬 수 있도록 배기 포트(34)의 주위에 형성되어 있는 카운터싱크 구멍(Countersink hole: 38)을 더 구비할 수 있다. 카운터싱크 구멍(38)은 제1 금속 플레이트(30)의 드로잉(Drawing)에 의해 형성될 수 있다. 플러그(70)가 카운터 싱크(38) 안에 몰입되어 배치되는 것에 의해 제1 금속 플레이트(30)의 아랫면에 평탄하게 되므로, 제1 금속 플레이트(30)의 아랫면을 열원의 표면에 안정적으로 접촉시킬 수 있게 된다. 몇몇 실시예에 있어서, 카운터싱크 구멍(38)은 드로잉에 의해 카운터보어 구멍(Counterbore hole)으로 형성될 수도 있다.
도 5 내지 도 12에 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치가 도시되어 있다. 도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치(100)는 진공 장치(Vacuum equipment: 110)를 구비한다. 진공 장치(110)는 하우징(120)과 진공 유닛(Vacuum unit: 130)으로 구성되어 있다. 하우징(120)은 진공 체임버(122)를 도시하지 않은 도어(Door)에 의해 여닫을 수 있는 배치식(Batch type)으로 구성될 수 있다.
진공 유닛(130)은 진공 체임버(122)로부터 공기를 배출할 수 있도록 하우징(120)의 외면 한쪽에 연결되어 있다. 진공 유닛(130)은 공기의 흡입력을 발생하는 진공 펌프(Vacuum pump: 132) 또는 에어펌프(Air pump)와, 진공 체임버(122)와 진공 펌프(132) 사이에 연결되어 있는 파이프라인(Pipeline: 134)으로 구성되어 있다. 진공 밸브(Vacuum valve), 압력계(Pressure gauge) 등이 파이프라인(134)에 장착될 수 있다.
본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치(100)는 진공 체임버(122) 안에 설치되어 있는 지그 세팅 프레임(Jig setting frame: 140)을 구비한다. 지그 세팅 프레임(140)은 세팅 공간(Setting space: 142)을 형성하도록 서로 간격을 두고 진공 체임버(122) 안에 배치되어 있는 제1 및 제2 측면 플레이트(Side plate: 144, 146)와, 제1 및 제2 측면 플레이트(144, 146)의 위쪽을 연결하도록 배치되어 있는 상부 플레이트(148)로 구성되어 있다. 한 쌍의 가이드 레일(Guide rail: 150)이 제1 및 제2 측면 플레이트(144, 146)의 내면에 서로 대향되도록 형성되어 있다.
진공 배출 통로(Vacuum exhaust passage: 160) 또는 진공 배출 라인(Vacuum exhaust line)이 지그 세팅 프레임(140)의 안쪽과 바깥쪽을 연결할 수 있도록 형성되어 있다. 진공 배출 통로(160)는 한 쌍의 배기 구멍(162)을 구비한다. 배기 구멍(162)들은 가이드 레일(150)들의 위쪽에 이웃하도록 제1 및 제2 측면 플레이트(144, 146)에 형성되어 있다. 배기 구멍(162)들은 진공 체임버(122)의 내면과 제1 및 제2 측면 플레이트(144, 146)의 외면 사이의 진공 체임버(122)와 세팅 공간(142)을 연결한다.
본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치(100)는 베이퍼 체임버(10)의 중간 조립체인 컨테이너 조립체(Container assembly: 10A)을 세팅하여 진공 체임버(122) 안에 로딩시킬 수 있는 지그(Jig: 200)를 구비한다. 컨테이너 조립체(10A)는 플러그(70)가 분리되어 있는 베이퍼 체임버(10)의 제1 및 제2 금속 플레이트(30, 40), 윅(80)과 작동 유체(90)를 포함한다. 지그(200) 또는 고정 장치(Fixing device or Fixture)는 하부 지그 플레이트(Lower jig plate: 210), 중간 지그 플레이트(Middle jig plate: 220)와 상부 지그 플레이트(Upper jig plate: 230)로 구성되어 있다. 지그(200)는 지그 세팅 프레임(140)의 내면과 지그(200)의 외면 사이에 공기의 흐름을 위해 배기 구멍(162)들과 연결되는 측면 통로(164)를 형성하도록 지그 세팅 프레임(140)의 내면과 간격을 두고 세팅 공간(142) 안에 배치된다.
도 5, 도 6, 도 11과 도 12를 참조하면, 하부 지그 플레이트(210)는 가이드 레일(150)들을 따라 로딩 및 언로딩(Unloading)시킬 수 있도록 양쪽에 형성되어 있는 한 쌍의 슬라이더(Slider: 212)를 구비한다. 홈(214)이 하부 지그 플레이트(210)의 윗면 중앙에 형성되어 있다. 플러그(70)는 홈(214) 안에 몰입되도록 수용되어 있게 된다. 가이드 구멍(Guide hole: 216)이 홈(214)과 연결되도록 하부 지그 플레이트(210)의 아랫면 중앙에 형성되어 있다. 복수의 로케이터 핀(Locator pin: 218)이 하부 지그 플레이트(210)의 윗면 가장자리에 장착되어 있다.
도 5 내지 도 7, 도 9와 도 10을 참조하면, 중간 지그 플레이트(220)는 하부 지그 플레이트(210)의 위쪽에 배치되어 있다. 복수의 스페이서(Spacer: 222)가 중간 지그 플레이트(220)의 아랫면에 장착되어 있다. 스페이서(222)들 각각은 하부 지그 플레이트(210)의 윗면에 지지되어 하부 지그 플레이트(210)의 윗면과 중간 지그 플레이트(220)의 아랫면 사이에 공기의 흐름을 위한 수평 통로(166)를 형성하게 된다. 복수의 로케이터 핀 구멍(Locator pin hole: 224)이 로케이터 핀(218)들을 끼워 맞춤 시킬 수 있도록 중간 지그 플레이트(220)의 가장자리에 형성되어 있다. 캐비티(226)가 중간 지그 플레이트(220)의 윗면에 형성되어 있다. 윅(80)과 작동 유체(90)가 수용 리세스(32) 안에 수용되어 있는 제1 금속 플레이트(30)는 캐비티(226) 안에 수용되게 된다. 작업 구멍(Working hole: 228)이 중간 지그 플레이트(220)의 아랫면 중앙에 캐비티(226)와 연결되도록 형성되어 있다. 플러그(70)와 푸시로드(254)는 작업 구멍(228)을 통해 승강되게 된다.
도 5, 도 6, 도 10과 도 12를 참조하면, 상부 지그 플레이트(230)는 캐비티(226)를 덮도록 중간 지그 플레이트(220)의 위쪽에 배치되어 있다. 중간 지그 플레이트(220)의 아랫면은 컨테이너 조립체(10A)의 제2 금속 플레이트(40)의 윗면을 지지하는 스토퍼(Stopper)의 기능을 보유한다. 복수의 로케이터 핀(232)이 로케이터 핀 구멍(224)들에 끼워 맞춤 시킬 수 있도록 상부 지그 플레이트(230)의 아랫면 가장자리에 형성되어 있다. 진공 배출 통로(160)는 배기 포트(34)를 통해 수용 체임버(50)로부터 공기의 배출을 위해 배기 포트(34)와 하우징(120)의 진공 체임버(122)를 연결하도록 형성되어 있는 배기 구멍(162)들, 측면 통로(164), 수평 통로(166), 작업 구멍(228)과 홈(214)을 포함한다.
도 5 , 도 6, 도 8과 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치(100)는 제1 금속 플레이트(30)와 제2 금속 플레이트(40)의 가조립을 위한 진공 테이블(Vacuum table: 240)을 더 구비한다. 진공 테이블(240)은 제2 금속 플레이트(40)를 진공 흡착한다. 진공 흡착 구멍(242)이 진공 테이블(240)의 가운데에 형성되어 있다. 진공 흡착 구멍(242)은 도시하지 않은 파이프라인을 통해 진공 펌프 또는 에어 펌프에 연결되어 있다. 복수의 로케이터 핀(244)이 로케이터 핀 구멍(224)들에 끼워 맞춤 시킬 수 있도록 진공 테이블(240)의 윗면 가장자리에 장착되어 있다.
도 5와 도 6을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치(100)는 진공 체임버(122) 안에서 지그(200)에 세팅되어 있는 플러그(70)를 상승시켜 배기 포트(34)를 밀봉시키기 위한 푸시 장치(Push device: 250)를 구비한다. 푸시 장치(250) 또는 플러그 리프팅 장치(Plug lifting device)는 리프팅 플레이트(Lifting plate: 252), 푸시로드(Push rod: 254), 리니어 액추에이터(Linear actuator: 256)로 구성되어 있다.
리프팅 플레이트(252)는 세팅 공간(142)의 아래쪽에 승강할 수 있도록 배치되어 있다. 복수의 가이드 구멍(252a)이 리프팅 플레이트(252)의 양쪽에 형성되어 있다. 푸시로드(254)는 리프팅 플레이트(252)의 윗면 중앙에 장착되어 있다. 푸시로드(254)는 리프팅 플레이트(252)와 함께 상승되면서 플러그(70)를 배기 포트(34)의 가장자리에 접합시키게 된다. 리니어 액추에이터(256)는 공압 실린더(Pneumatic cylinder: 258) 또는 유압실린더로 구성될 수 있다. 공압 실린더(258)는 하우징(120)의 아래쪽에 설치되어 있다. 공압 실린더(258)의 실린더 로드(Cylinder rod: 258a)는 하우징(120)의 아랫면을 관통하여 리프팅 플레이트(252)에 연결되어 있다. 리니어 액추에이터(256)는 솔레노이드 액추에이터(Solenoid actuator), 스크루 드리븐 리니어 액추에이터(Screw driven linear actuator)로 구성될 수도 있다.
푸시 장치(250)은 리프팅 플레이트(252)의 승강을 병진 운동으로 안내하는 리니어 모션 가이드(Linear motion guide: 260)를 구비한다. 리니어 모션 가이드(260)는 복수의 가이드 바(262)와 복수의 가이드 부시(Guide bush: 184)로 구성되어 있다. 가이드 바(262)들 각각은 가이드 구멍(252a)들 각각에 끼워지도록 진공 체임버(122)의 바닥에 장착되어 있다. 가이드 부시(264)들 각각은 가이드 바(262)들 각각을 따라 슬라이딩(Sliding)할 수 있도록 가이드 바(262)들 각각에 끼워져 있으며, 리프팅 플레이트(252)의 아랫면에 고정되어 있다. 리니어 모션 가이드(260)는 진공 체임버(122) 안에 간격을 두고 장착되어 있는 한 쌍의 가이드 레일과, 이 가이드 레일들을 따라 슬라이딩되도록 리프팅 플레이트(252)에 장착되어 있는 한 쌍의 슬라이더를 갖는 모노레일 타입(Monorail type)으로 구성될 수도 있다.
지금부터는, 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치에 의한 베이퍼 체임버의 제조 방법을 도 13에 의거하여 설명한다.
도 7과 8을 함께 참조하면, 수용 체임버(50)의 형성을 위한 수용 리세스(32)와, 수용 리세스(32)와 연통된 배기 포트(34)를 갖는 제1 금속 플레이트(30)와, 수용 리세스(32)의 가장 자리를 밀봉하여 수용 체임버를 형성하기 위한 제2 금속 플레이트를 준비한다(S300). 수용 리세스(32)가 위쪽을 향하고, 배기 포트(34)가 작업 구멍(228)과 정렬되도록 제1 금속 플레이트(30)를 캐비티(226) 안에 배치시킨다. 윅(80)을 수용 리세스(32) 안에 수용시키고, 작동 유체(90)를 캐버티(226)에 수용시킨다(S302). 작동 유체(90)는 디스펜서(Dispenser: 250)에 의해 수용 리세스(32)에 수용되어 있는 윅(80)에 정량으로 공급할 수 있다.
진공 흡착 테이블(240)의 아랫면이 위쪽을 향하도록 뒤집어 배치시킨 후, 진공 흡착 구멍(242)을 통해 공기 흡입력을 발생시켜 제2 금속 플레이트(40)를 진공 흡착시킨다. 제2 금속 플레이트(40)의 표면, 즉 아랫면에 접착제(60)를 도포시킨다. 접착제(60)는 수용 리세스(32)의 윤곽선을 따라 접합될 수 있도록 스크린 프린팅(Screen printing)에 의해 제2 금속 플레이트(40)에 도포시킬 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 제1 및 제2 금속 플레이트(30, 40)은 개별적으로 준비되거나 제2 금속 플레이트(40)는 제1 금속 플레이트(30) 보다 먼저 준비될 수 있다.
도 9를 참조하면, 윅(80)과 작동 유체(90)가 캐비티(226)에 수용되어 있는 제1 금속 플레이트(30)가 중간 지그 플레이트(220)에 준비되고, 제2 금속 플레이트(40)가 진공 테이블(240)에 준비되면, 제1 및 제2 금속 플레이트(30, 40)를 밀봉하여 컨테이너 조립체(10A)을 제조한다(S304). 도 7에 도시되어 있는 진공 테이블(240)의 아랫면이 아래쪽을 향하도록 뒤집은 후, 중간 지그 플레이트(220) 위에 진공 테이블(240)을 정렬시킨다. 진공 테이블(240)을 하강시켜 제2 금속 플레이트(40)를 제1 금속 플레이트(40)의 윗면에 가압시키면, 제1 및 제2 금속 플레이트(30, 40)의 가장자리가 접착제(60)에 의해 접합되어 밀봉된다. 로케이터 핀(244)들은 로케이터 핀 구멍(224)들에 끼워맞춤되면서 중간 지그 플레이트(220)와 진공 테이블(240)의 정합을 안내하게 된다. 따라서 제1 및 제2 금속 플레이트(30, 40)의 수용 리세스(32, 42)들이 정합되어 밀봉되어 있는 수용 체임버(50)가 형성되게 된다.
계속해서, 제2 금속 플레이트(40)의 진공 흡착을 해제시킨 후, 진공 테이블(240)을 중간 지그 플레이트(220)로부터 분리시킨다. 진공 테이블(240)이 중간 지그 플레이트(220)로부터 분리되면, 컨테이너 조립체(10A), 즉 접합되어 있는 제1 및 제2 금속 플레이트(30, 40)가 캐비티(226)에 남아 있게 된다. 몇몇 실시예에 있어서, 제1 및 제2 금속 플레이트(30, 40)는 블레이징, 확산 용접에 의해 밀봉될 수도 있다. 블레이징 또는 확산 용접은 중간 지그 플레이트(220)와 진공 테이블(240)에 의해 제1 및 제2 금속 플레이트(30, 40)를 정합시킨 후, 진공 테이블(240)을 분리시킨 상태에서 실시할 수 있다. 하부 및 상부 지그 플레이트(30, 40), 하부, 중간 및 상부 지그 플레이트(210, 220, 230)와 진공 테이블(240) 각각은 도시하지 않은 다축 로봇(Multi-axis robot), 핸들러(Handler) 등에 의해 취급할 수 있다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 윅(80)과 작동 유체(90)가 수용 체임버(50) 안에 수용되어 있는 컨테이너 조립체(10A)와 플러그(70)는 지그(200)에 세팅하여 진공 체임버(122) 안에 로딩한다(S306).
도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 상부 지그 플레이트(230)가 제2 금속 플레이트(40)를 눌러주도록 상부 지그 플레이트(230)를 중간 지그 플레이트(220) 위에 결합시킨다. 로케이터 핀(232)들 각각은 로케이터 핀 구멍(224)들 각각에 끼워맞춤되면서 중간 지그 플레이트(220)와 상부 지그 플레이트(230)의 정합을 안내하게 된다.
도 11에 도시되어 있는 바와 같이, 플러그(70)를 홈(214) 안에 배치시킨 후, 플러그(70)의 윗면에 접착제(62)를 도포한다. 도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 결합되어 있는 중간 및 상부 지그 플레이트(220, 230)를 하부 지그 플레이트(210) 위에 장착시킨다. 로케이터 핀(218)들 각각은 로케이터 핀 구멍(224)들 각각에 끼워맞춤되면서 하부 지그 플레이트(210)와 중간 지그 플레이트(220)의 정합을 안내하게 된다. 스페이서(222)들은 하부 지그 플레이트(210)의 윗면에 지지되어 하부 지그 플레이트(210)와 중간 지그 플레이트(220) 사이에 수평 통로(166)를 형성하게 된다. 플러그(70)는 작업 구멍(228)과 정렬되도록 작업 구멍(228)의 아래쪽에 배치되어 있게 된다.
도 5를 참조하면, 컨테이너 조립체(10A)와 플러그(70)가 지그(200)에 세팅되면, 지그(200)를 진공 체임버(112) 안에 로딩킨다(S310). 리프팅 플레이트(252)가 하강되어 있는 상태에서 하부 지그 플레이트(210)의 슬라이더(212)들을 지그 세팅 프레임(140)의 가이드 레일(150)들에 올려놓고 슬라이딩시켜 지그(200)를 세팅 공간(142) 안에 로딩시킨다.
계속해서, 지그(200)의 로딩이 완료되면, 진공 체임버(122) 내부의 압력을 작동 유체가 액상에서 기상으로 상변화 하는 압력 이하의 압력으로 감압한다(S310). 진공 체임버(122) 내부의 압력이 감압되면, 수용 체임버(50)의 압력도 감압되고, 작동 유체가 증발되고, 작동 유체는 증발열에 의해서 급속히 냉각되어 액상에서 고상으로 상변화 한다. 도 14를 참조하면, 진공 체임버(122) 내부의 압력이 대기압 상태에서 화살표 a와 같이 작동 유체가 액상에서 기상으로 상변화 하는 압력 이하의 압력으로 감압되면, 작동 유체(증류수)의 일부가 수증기로 상변화 하고, 작동 유체는 상변화에 필요한 증발열을 잃게 되고, 이 때 작동 유체는 온도가 화살표 b와 같이 급속히 떨어져서 작동 유체(증류수)는 얼음이 된다.
진공 체임버(122)를 감압하기 위하여는 진공 펌프(132)를 동작 시켜서 진공 체임버(122) 안에 공기를 외부로 배출시킨다. 도 5의 화살표 "A"로 도시되어 있는 바와 같이, 공기는 수용 체임버(50)로부터 배기 포트(34)와 진공 배출 통로(160)를 구성하는 작업 구멍(228), 수평 통로(166), 측면 통로(164), 배기 구멍(162)들을 통해 진공 체임버(122)의 내면과 지그 세팅 프레임(140)의 외면 사이로 흐른 후, 진공 체임버(122) 외부로 배출되게 된다. 따라서 수용 체임버(50) 내부가 감압되면서 작동 유체(90)는 액상에서 고상으로 상변화 된다.
도 6을 참조하면, 작동 유체(90)가 고상으로 상변화 되면, 진공 체임버(122) 안의 압력을 사전에 정해진 작동 유체의 동작 압력으로 승압시킨다(S310). 도 14를 참조하면, 진공 체임버(122) 내부의 압력이 감압된 상태에서 화살표 c와 같이 사전에 정해진 작동 유체의 동작 압력으로 승압되면, 작동 유체는 승압된 압력에 따라서 고체 상태를 유지하거나 액체 상태로 상변화 할 수 있다. 승압을 위한 사전에 정해진 작동 유체의 동작 압력은 베이퍼 쳄버(10)가 냉각시키고자 하는 열원의 특성, 수용 체임버(50)에 수용된 작동 유체 종류 및 작동 유체의 양과 수용 체임버(50)의 여유 공간의 부피 등에 의해서 정해지는 설계 사항이다. 예를 들면, 작동 유체가 액체에서 기체로 증발하는 온도(동작 온도)를 50 ℃ 이하로 하고자 할 경우, 동작 압력은 약 10 kPa(약 0.1 atm) 이하로 할 수 있다. 진공 체임버(122)의 압력이 정해진 작동 유체의 동작 압력으로 승압되면, 수용 체임버(50)의 압력도 정해진 작동 유체의 동작 압력으로 승압된다.
수용 체임버(50) 내부의 압력이 작동 유체(90)의 동작 압력으로 승압되면, 플러그(70)로 배기 포트(34)를 밀봉시킨다(S314). 공압 실린더(258)가 작동되어 리프팅 플레이트(252)를 상승시키면, 가이드 바(262)들을 따라 슬라이딩되는 가이드 부시(264)들은 리프팅 플레이트(252)의 상승을 병진 운동으로 안내하게 된다. 리프팅 플레이트(252)가 상승되면, 푸시로드(254)가 플러그(70)를 상승시켜 배기 포트(34)의 가장자리에 가압시키게 된다. 플러그(70)는 접착제(62)에 의해 배기 포트(34)의 가장자리에 접합되어 배기 포트(34)을 밀봉하게 된다.
마지막으로, 플러그(70)의 접합이 완료되면, 진공 체임버(122)의 진공을 해제시킨 후, 세팅 공간(142)로부터 지그(200)와 함께 베이퍼 체임버(10)를 언로딩시킨다(S314). 지그(200)의 언로딩이 완료되면, 상부 지그 플레이트(230)를 중간 지그 플레이트(220)로부터 분리하고, 베이퍼 체임버(10)를 분리한다.
이와 같이 중간 조립체(10A)를 지그(200)에 세팅하여 진공 장치(110)의 진공 체임버(122) 안에 로딩시킨 후, 수용 체임버(50) 안의 감압과 승압을 실시하고, 플러그(70)에 의해 배기 포트(34)를 밀봉하는 간단한 공정에 의해 베이퍼 체임버(10)를 제조할 수 있다. 따라서 베이퍼 체임버(10)의 생산비를 낮출 수 있으며, 생산성을 높일 수 있다.
도 15와 도 16에 본 발명에 따른 베이퍼 체임버의 제조 장치에서 다른 실시예의 베이퍼 체임버와 지그가 도시되어 있다. 도 15에 도시되어 있는 바와 같이, 복수의 제1 금속 플레이트(30) 각각은 수용 리세스(32)와 배기 포트(34)를 갖는다. 제1 금속 플레이트(30)들을 갖는 제1 금속 플레이트 어레이(Lower metal plate array: 30A) 각각이 복수의 금속 플레이트(38)에 형성되어 있다. 제1 금속 플레이트 어레이(30A)는 금속 플레이트(38)들, 예를 들어 동판의 식각에 의해 형성될 수 있다. 제1 금속 플레이트(30)들 각각은 복수의 리브(Rib: 38a)들에 금속 플레이트(38)들에 연결되어 있다. 금속 플레이트(38)들은 중간 지그 플레이트(220A)에 배치되어 있다.
도 16에 도시되어 있는 바와 같이, 복수의 제2 금속 플레이트(40) 각각은 수용 리세스(42)를 갖는다. 제2 금속 플레이트(40)을 갖는 제2 금속 플레이트 어레이(Upper metal plate array: 40A) 각각이 복수의 금속 플레이트(44)에 의해 형성되어 있다. 제2 금속 플레이트 어레이(40A)는 금속 플레이트(44)들의 식각에 의해 형성될 수 있다. 제2 금속 플레이트(40)들 각각은 복수의 리브(44a)들에 금속 플레이트(44)들에 연결되어 있다. 금속 플레이트(44)들은 상부 지그 플레이트(230)에 배치되어 있다.
제1 및 제2 금속 플레이트 어레이(30A, 40A)들 각각은 앞에서 설명한 것과 마찬가지로 윅과 작동 유체를 수용한 후, 접착제에 의해 접합하여 컨테이너 조립체로 만들고, 플러그에 의해 배기 포트를 밀봉하여 베이퍼 체임버로 만들 수 있다. 베이퍼 체임버는 프레스 가공(Press working), 컴퓨터 수치제어 라우터(Computer numerical control router, CNC router) 또는 CNC 머신(CNC machine)의 라우팅(Routing) 또는 다이싱 쏘우(Dicing saw)에 의해 리브(38a, 44a)들을 정밀하게 절단하여 금속 플레이트(38, 44)들로부터 떼어낼 수 있다. 이와 같이 제1 및 제2 금속 플레이트 어레이(30A, 40A)가 형성되어 있는 금속 플레이트(38, 44)들 각각을 하나의 중간 및 상부 지그 플레이트(220, 230) 각각에 배치하여 복수의 베이퍼 체임버를 제조하는 것에 의해 생산성을 높이고, 생산비를 절감할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 아이디어는 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 베이퍼 체임버 20: 평판 금속 용기
30: 제1 금속 플레이트 40: 제2 금속 플레이트
50: 수용 체임버 60, 62: 접착제
70: 플러그 80: 윅
90: 작동 유체 100: 베이퍼 체임버의 제조 장치
110: 진공 장치 130: 진공 유닛
140: 지그 세팅 프레임 160: 진공 배출 통로
200: 지그 210: 하부 지그 플레이트
220: 중긴 지그 플레이트 230: 상부 지그 플레이트
240: 진공 테이블 250: 푸시 장치
252: 리프팅 플레이트 254: 푸시 로드
256: 리니어 액추에이터 260: 리니어 모션 가이드
30: 제1 금속 플레이트 40: 제2 금속 플레이트
50: 수용 체임버 60, 62: 접착제
70: 플러그 80: 윅
90: 작동 유체 100: 베이퍼 체임버의 제조 장치
110: 진공 장치 130: 진공 유닛
140: 지그 세팅 프레임 160: 진공 배출 통로
200: 지그 210: 하부 지그 플레이트
220: 중긴 지그 플레이트 230: 상부 지그 플레이트
240: 진공 테이블 250: 푸시 장치
252: 리프팅 플레이트 254: 푸시 로드
256: 리니어 액추에이터 260: 리니어 모션 가이드
Claims (10)
- 일면에 형성된 수용 리세스와 상기 수용 리세스와 연통되도록 형성된 배기 포트를 갖는 제1 금속 플레이트와, 상기 수용 리세스의 가장 자리를 밀봉하여 수용 체임버를 형성하기 위한 제2 금속 플레이트를 준비하는 단계와;
상기 제1 금속 플레이트의 수용 리세스에 윅과 작동 유체를 제공하는 단계와;
상기 제1 금속 플레이트와 상기 제2 금속 플레이트를 결합하여 컨테이너 조립체를 형성하는 단계와;
상기 컨테이너 조립체를 진공 체임버의 내부에 장착하는 단계와;
상기 진공 체임버 내부의 압력을 상기 작동 유체가 액상에서 기상으로 상변화 하는 압력 이하의 압력으로 감압하여, 상기 작동 유체가 증발에 의해서 냉각되어 액상에서 고상으로 상변화 되도록 하는 감압 단계와;
상기 진공 체임버의 압력을 사전에 정해진 상기 작동 유체의 동작 압력으로 승압하는 단계와;
상기 진공 체임버 내부의 압력이 승압된 상태에서 상기 배기 포트를 밀봉하는 단계를 포함하는 베이퍼 체임버의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 컨테이너 조립체를 형성하는 단계는,
상기 제1 금속 플레이트의 수용 리세스의 윤곽선을 따라 접합될 수 있도록 상기 제2 금속 플레이트의 일면에 접착제를 도포하는 단계와;
상기 제1 금속 플레이트의 상기 수용 리세스가 형성된 면과 상기 제2 금속 플레이트의 접착제가 도포된 면을 접합하는 단계를 포함하는 베이퍼 체임버의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 배기 포트를 밀봉하는 단계는,
상기 진공 체임버를 감압하기 전에 진공 체임버 내부에 배기 포트를 밀봉하기 위한 플러그를 준비하고, 상기 플러그의 일면에 접착제를 도포하는 단계와;
상기 배기 포트에 상기 플러그를 접합하는 단계를 포함하는 베이퍼 체임버의 제조 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작동 유체는 증류수이고,
상기 사전에 정해진 상기 작동 유체의 작동 압력은 0.06 내지 0.15 기압(atm) 범위인 베이퍼 체임버의 제조 방법. - 삭제
- 삭제
- 진공 체임버와, 상기 진공 체임버로부터 공기를 배출하도록 연결되어 있는 진공 유닛을 갖는 진공 장치와;
상기 진공 체임버 안에 설치되어 있고, 세팅 공간을 갖는 지그 세팅 프레임과;
상기 세팅 공간에 로딩 및 언로딩되며 윗면에 홈이 형성되어 있고 상기 홈의 아래쪽에 가이드 구멍이 연결되어 있는 하부 지그 플레이트와, 상기 하부 지그 플레이트의 위쪽에 분리할 수 있도록 결합되어 있으며 윗면에 캐비티가 형성되어 있으며 상기 캐비티의 아래쪽에 작업 구멍이 연결되어 있는 중간 지그 플레이트와, 상기 중간 지그 플레이트에 위쪽에 분리할 수 있도록 결합되어 있는 상부 지그 플레이트를 가지며, 상기 캐비티에 베이퍼 체임버의 구성을 위해 밀봉되어 있는 수용 체임버에 윅과 작동 유체가 수용되어 있고 상기 수용 체임버에 연결되어 있는 배기 포트를 갖는 컨테이너 조립체가 수용되며, 상기 홈에 상기 배기 포트의 밀봉을 위해 접착제가 도포되어 있는 플러그가 수용되고, 상기 상부 지그 플레이트는 상기 컨테이너 조립체를 지지하여 구속하도록 배치되어 있는 지그와;
상기 가이드 구멍과 상기 작업 구멍을 통해 상기 플러그를 가압하여 상기 배기 포트의 주위에 접합시키는 푸시 장치를 포함하고,
상기 수용 체임버가 상기 작동 유체를 액상에서 고상으로 상변화시킬 수 있도록 감압된 후 상기 작동 유체의 작동 온도로 승압될 수 있도록 상기 수용 체임버로부터 상기 진공 체임버의 내면과 상기 지그 세팅 프레임의 외면 사이로 공기의 흐름을 위한 진공 배출 통로가 형성되어 있는 베이퍼 체임버의 제조 장치. - 제7항에 있어서,
상기 진공 배출 통로는,
상기 세팅 공간의 안쪽과 바깥쪽을 연결하도록 상기 지그 세팅 프레임의 양쪽 측면에 형성되어 있는 한 쌍의 배기 구멍과;
상기 한 쌍의 배기 구멍과 연결되도록 상기 지그 세팅 프레임의 양쪽 내면과 상기 지그의 양쪽 외면 사이에 형성되어 있는 한 쌍의 측면 통로와;
상기 작업 구멍과 상기 한 쌍의 측면 통로를 연결하도록 상기 하부 지그 플레이트의 윗면과 상기 중간 지그 플레이트의 아랫면 사이에 형성되어 있는 수평 통로로 이루어지는 베이퍼 체임버의 제조 장치. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 지그 세팅 프레임의 양쪽 내면에 한 쌍의 가이드 레일이 형성되어 있으며, 상기 한 쌍의 가이드 레일을 따라 슬라이딩될 수 있도록 상기 하부 지그 플레이트의 양쪽에 한 쌍의 슬라이더가 형성되어 있는 베이퍼 체임버의 제조 장치. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 푸시 장치는,
상기 지그의 아래쪽에서 승강할 수 있도록 상기 진공 체임버 안에 배치되어 있는 리프팅 플레이트와;
상기 가이드 구멍을 통해 상기 플러그를 상승시킬 수 있도록 상기 리프팅 플레이트의 윗면에 장착되어 있는 푸시로드와;
상기 리프팅 플레이트를 승강시킬 수 있도록 상기 리프팅 플레이트에 연결되어 있는 리니어 액추에이터로 이루어지는 베이퍼 체임버의 제조 장치.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020190139521A KR102216435B1 (ko) | 2019-11-04 | 2019-11-04 | 베이퍼 체임버의 제조 방법 및 장치 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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TWI796098B (zh) * | 2021-06-16 | 2023-03-11 | 盟立自動化股份有限公司 | 黏合式均溫板及其製造方法 |
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-
2019
- 2019-11-04 KR KR1020190139521A patent/KR102216435B1/ko active IP Right Grant
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