KR20030055743A - 히트 파이프 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트 파이프 제작방법에 관한 것으로, 히트 파이프의 제작시 컨테이너 내로 주입된 열매체가 진공처리시의 공기흡입 과정에서 컨테이너의 밖으로 유출되지 않도록 소정온도 이하로 동결처리하는 것을 특징으로 한다. 이 때 동결처리에 사용되는 동결수단은 컨테이너가 장착되는 열전도블럭 및 상기 열전도블럭을 냉각시키기 위한 열전소자와, 상기 열전소자의 발열부위를 강제 냉각시키기 위한 방열판 및 냉각팬 등을 포함하여 이루어진다.

Description

히트 파이프 제작방법{A Heat Pipe Manufacturing Method}

본 발명은 히트 파이프 제작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컨테이너에 열매체를 주입한 뒤, 진공처리 과정에서 열매체가 공기와 더불어 동반 유출되지 않도록 우선 소정온도 이하로 동결처리한 이후에 진공 처리하여 히트 파이프를 완성하는 히트 파이프 제작방법에 관한 것이다.

일반적으로 히트 파이프는 진공의 컨테이너에 메쉬타입(Mesh Type), 그루브 타입(Groove Type), 소결타입(Sintered Type)의 위크(Wick)를 선택적으로 장착하고 열매체(또는 작동유체)를 주입한 뒤 봉입한 것으로서, 그 제작과정에서 상기 열매체의 주입 공정은 진공처리 공정과 거의 동시에 이루어지고 있다.

이는 상기 히트 파이프의 작동원리가 내부를 진공시켜 낮은 압력을 유지하면서 열매체의 잠열을 이용하는 것에 기인하는 것으로, 상기 열매체의 주입 공정에서는 다른 여타 공정에 비해 신속성과 정확성이 대단히 요구된다.

도 1은 종래 히트 파이프 제조방법에 관한 순서도이고, 도 2는 종래 히트파이프의 제작에 따른 공정도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 히트 파이프의 제조방법은 우선 일단이 밀봉된 봉 형상의 컨테이너(1) 내에 열매체를 주입하여 충진한다. 이 때 상기 컨테이너(1)의 내부 용적에 필적하도록 과충진하는데, 이는 수작업으로 이루어진다.(S10)

그리고, 개봉된 컨테이너(1)의 타단을 진공펌프(7)에 연결시킨 뒤, 소정온도 이상으로 가열하여 컨테이너(1) 내의 압력 및 온도를 상승시킨다.

이 때 상기 컨테이너(1)의 타단 입구에 끼움 결합되도록 상기 컨테이너(1)에 비해 상대적으로 내경이 작은 중공축 형태의 필튜브(Fill Tube)(1a)의 일단을 먼저 상기 컨테이너(1)에 끼운다.

이러한 상기 필튜브(1a)의 타단은 1차밸브(3a), 2차밸브(3b), 3차밸브(3c) 및 상기 각 밸브(3a,3b,3c)가 순차적으로 설치된 작동호스(3)의 일단에 역시 끼움 결합된다.

상기 작동호스(3)는 상기 컨테이너(1)에 최종적으로 주입될 열매체를 내포하고 있는 차지바틀(Charge Bottle)(5)이 상기 3차밸브(3c)를 통해 연결되어 있고, 상기 컨테이너(1)를 진공처리하기 위한 진공펌프(7)가 상기 2차밸브(3b)를 통해 연결되어 있는 것으로, 상기 열매체의 이동통로로서 기능한다.(S20)

다음으로, 가열된 상기 컨테이너(1) 내의 열매체 및 비진공상태에서 침투한 불응축가스(공기) 등이 압력차에 의해 외부로 배출되도록 진공펌프(7)를 작동시킨다.

이 때 상기 1차밸브(3a) 및 2차밸브(3b)는 열린 상태이고, 상기 차지바틀(5)에 연결된 3차밸브(3c)는 닫힌 상태이다.(S30)

그리고, 상기 3차밸브(3c)를 열어 상기 차지바틀(5)의 열매체가 진공상태에 있는 상기 작동호스(3)를 지나 역시 진공상태에 있는 컨테이너(1) 내로 재주입되어충진되도록 한다.(S40)

마지막으로, 상기 작동호스(3)와 컨테이너(1)를 연결시킨 필튜브(1a)를 절단한 뒤 곧바로 용접하여 상기 컨테이너(1)의 타단을 밀봉함으로써, 히트 파이프가 완성된다.(S50)

이와 같은 종래 히트 파이프의 제작방법에서 상기 열매체의 주입은 진공상태에서 이루어지기 때문에, 그 과정은 초보자가 아닌 고도의 기술을 지닌 전문 오퍼레이터만이 실시할 수 있는 한계가 있다.

아울러, 상기 필튜브(1a)의 절단 및 용접과정에서 작은 실수에도 불구하고 공기가 침투할 가능성이 농후하기 때문에, 균일한 진공도를 갖는 히트 파이프의 대량생산은 불가능한 문제점이 있다.

따라서, 초보자도 운용이 가능하도록 진공처리 과정에서 열매체가 컨테이너(1) 내에 안정적으로 안착되어 유출되지 않도록 하여 히트 파이프의 대량생산으로 이어질 수 있는 기술의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은 히트 파이프의 제작시간을 단축하고, 단계별 공정을 단순화하여 보다 신속하고 간편하게 다수개의 히트 파이프를 대량 생산할 수 있는 히트 파이프 제작방법을 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 제 2목적은 진공처리 이전에 열매체를 동결처리함으로써, 진공처리시 열매체가 공기와 더불어 동반유출되는 것을 방지하여 보다 신속하게 히트 파이프를 제작할 수 있는 히트 파이프 제작방법을 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적들은, 열매체(12)의 모세관 현상을 유도하기 위해 중공의 컨테이너(10)에 위크(11)를 내설하는 단계(S100);

개봉된 상기 컨테이너(10)의 타단 입구를 통해 일정량의 열매체(12)를 주입하는 단계(S200);

주입된 상기 열매체(12)가 유출되지 않도록 상기 컨테이너(10)를 동결수단(20)에 장착하고, 상기 열매체(12)의 응고온도 이하로 냉각하여 동결처리하는 단계(S300);

열매체(12)가 동결처리된 상기 컨테이너(10)의 타단에 진공수단(30)을 연결하고, 상기 파이프 내의 공기를 흡입하여 진공처리하는 단계(S400);

개봉된 상기 컨테이너(10)의 타단 부위를 바이스에 고정하고, 소정압력으로 압착 및 절단으로 밀봉하여 히트 파이프를 완성하는 단계(S500);로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트 파이프 제작방법에 의하여 달성된다.

여기서, 상기 동결수단(20)은 상기 각 컨테이너(10) 내의 열매체(12)가 동시에 동결될 수 있도록 상기 각 컨테이너(10)의 일측이 상부에서부터 소정깊이로 끼워져 서로 병렬로 고정되는 열전도블럭(21)과,

상기 열전도블럭(21)을 냉각시켜 상기 컨테이너(10)를 동결처리 하도록 전원인가에 따라 흡열하는 일측이 상기 열전도블럭(21)의 하부에 근접 설치되는 열전소자(22)와,

방열하는 상기 열전소자(22)의 타측을 냉각시키도록 상기 열전소자(22)의 타측에 근접 설치되는 휜구조의 방열판(23) 및 상기 방열판(23)에 송풍하는 냉각팬(24)으로 이루어져 구성되는 것이 바람직하다.

그리고상기 진공수단(30)은 소정용량의 진공펌프(32)와, 상기 진공펌프(32)를 상기 각 컨테이너(10)에 연결시켜 흡기할 수 있도록 일측은 상기 진공펌프(32)에 연결되고, 타측은 상기 각 컨테이너(10)의 타단 부위에 연결되는 진공호스(31)로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 컨테이너(10)는 재질이 구리인 것이 바람직하다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 종래 히트 파이프 제작방법에 관한 순서도,

도 2는 종래 히트 파이프의 제작에 관한 공정도,

도 3은 본 발명에 따른 히트 파이프의 제작방법에 관한 순서도,

도 4는 본 발명에 따른 히트 파이프 제작에 관한 공정도,

도 5는 본 발명에 따라 완성된 히트 파이프의 구성도이다.

< 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 >

1: 컨테이너 1a: 필튜브

3: 작동호스 3a: 1차밸브

3b: 2차밸브 3c: 3차밸브

5: 차지바틀(Charge Bottle) 7: 진공펌프

10: 컨테이너 10a: 필튜브

11: 위크 12: 열매체

20: 동결수단 21: 열전도블럭

22: 열전소자 23: 방열판

24: 냉각팬 30: 진공수단

31: 진공호스 32: 진공펌프

100: 히트 파이프

다음으로는 본 발명에 따른 히트 파이프 제작방법에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 히트 파이프의 제작방법에 관한 순서도이고, 도 4는 본 발명에 따른 히트 파이프 제작에 관한 공정도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 히트 파이프(100)의 제작방법은 진공처리시 열매체(12)가 공기와 더불어 동반 유출되지 않도록 하기 위해 상기 열매체(12)를 동결처리하여 컨테이너(10) 내에 고착시키는 과정을 포함하여 이루어진다.

제품화된 히트 파이프(100)에서 열매체(12)가 증발 및 응축과정을 통해 열을일측에서 타측까지 전달한 뒤, 발열하기 위해서는 외부로 열을 발열한 열매체(12)가 다시 액화되어 원래의 위치로 복귀될 수 있도록 해야 하는데, 이러한 열매체(12)의 복귀는 보통 히트파이프(100) 내에 설치된 위크(Wick)(11)에 의해 모세관 현상으로 유도된다.

이를 위해 상기 컨테이너(10)에는 열매체(12)를 주입하기 이전에 우선 위크(11)를 설치하는데, 직사각 형상의 메쉬를 둥글게 권취하여 이루어지는 메쉬 타입(Mesh Type) 또는 축방향을 따라 컨테이너(10)의 안측면에 길게 장홈이 형성되도록 하는 그루브 타입(Groove Type)의 위크(11)를 설치한다.(S100)

이 때 상기 컨테이너(10)의 재질은 열전도율이 비교적 높은 구리인 것이 바람직하다.

다음으로 개봉된 타단 입구를 통해 상기 컨테이너(10) 내에 열매체(12)를 주입시키는데, 이 때 상기 열매체(12)의 주입은 상기 컨테이너(10)의 크기(직경, 길이) 및 완성된 히트 파이프(100)의 용도(예를 들어 난방용 또는 냉각용) 등을 감안하여 일정량이 주입되도록 보통 소량의 시약 등을 옮겨 담을 경우 사용되는 정밀 기구인 마이크로 피펫(Micro Pipette)(미도시)을 사용하여 실시한다.(S200)

그리고, 주입된 열매체(12)가 이후 실시될 진공처리 과정에서 흡입되는 공기와 더불어 동반 유출되지 않도록 열매체(12)가 주입된 상기 컨테이너(10)를 동결수단(20)에 장착하고, 상기 열매체(12)의 응고온도 이하로 냉각하여 상기 열매체(12)를 컨테이너(10) 내에서 동결시킨다.(S300)

이 때 상기 열매체(12)는 냉각시 비교적 응고온도가 높은 물이 보다 바람직하다.

여기서, 상기 동결수단(20)은 상기 컨테이너(10) 내의 열매체(12)가 신속하게 동결 처리될 수 있도록 하기 위해 열전소자(22)와 상기 열전소자(22)의 흡열부위에 근접 설치된 열전도블럭(21)을 포함하여 이루어진다.

상기 열전소자(22)는 전원인가에 따라 일측은 흡열하고, 타측은 발열하는 특성을 지니는데, 상기 열전소자(22)의 일측 즉, 흡열부위에는 상기 열전도블럭(21)이 설치되어 흡열로 인한 냉각이 상기 열전도블럭(21) 전체에 걸쳐 이루어진다.

이 때 여러개의 컨테이너(10) 내에 주입된 각각의 열매체(12)가 일시에 냉각하여 동결 처리되도록 하고자 다수개의 컨테이너(10)가 상기 열전도블럭(21)의 상부에서부터 일정한 깊이로 서로 병렬로 끼움 고정되며, 상기 열전도블럭(21)은 열전도율이 비교적 좋은 구리인 것이 바람직하다.

이 때 상기 열전소자(22)의 타측은 발열하므로, 발열부위를 냉각시키기 위해 열전소자(22)의 타측에는 일종의 휜(Fin)인 방열판(23)과 상기 방열판(23)을 송풍으로 냉각하기 위한 냉각팬(24)이 설치된다.

이후 동결처리된 상기 컨테이너(10)에서 개봉 상태인 타단을 진공수단(30)에 필튜브(10a)로 연결하여 상기 컨테이너(10) 내의 공기를 흡입함으로써, 컨테이너(10) 내를 진공상태로 조성한다.(S400)

상기 진공수단(30)은 소정용량의 진공펌프(32)와, 상기 진공펌프(32)의 흡입력이 상기 컨테이너(10) 내에 전달될 수 있도록 상기 진공펌프(32)와 상기 필튜브(10a)를 연결하는 진공호스(31) 등으로 이루어진다.

이 때 상기 열매체(12)는 상기 진공수단(30)에 의해 동결처리되어 컨테이너(10) 내에 고착되었기 때문에, 상기 진공펌프(32)의 흡입에도 불구하고, 공기와 더불어 동반 유출되지 않는다.

다음으로 내부가 진공상태에 있는 상기 컨테이너(10)에서 아직 개봉상태에 있는 타단을 밀봉하도록 하기 위해 상기 컨테이너(10)의 타단에 연결된 필튜브(10a)를 바이스(미도시)에 물려 고정하고, 소정압력이상으로 압착한 뒤, 압착된 부위의 끝단을 절단 제거하여 밀봉함으로써, 히트 파이프(100)가 완성된다.(S500)

따라서, 상기 히트 파이프(100)는 열매체(12)로서 기능하는 물이 히트 파이프(100)의 일측에 전달된 열로 기화하여 타측까지 상승하였다가 열을 방출하면서 액화된 뒤, 모세관 현상으로 상기 위크(11)에 의해 가이드 되어 원위치에 복귀됨으로써, 하나의 사이클이 완성된다.(S500)

도 5는 본 발명에 따라 완성된 히트 파이프의 구성도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 히트 파이프(100)는 양단이 밀봉된 일정 길이의 구리 컨테이너(10)와, 상기 컨테이너(10) 내에 장착된 위크(11) 및 열매체(12)로 이루어진다.

상기 위크(11)는 메쉬가 권취되어 다공질 형태를 이루는 메쉬 타입 또는 일측에서 타측까지 축방향을 따라 장홈이 형성되는 그루브 타입 등이며, 상기 도 5에서는 일실시예로서 메쉬 타입의 위크(11)가 도시되었다.

그리고 상기 컨테이너(10)에 설치된 메쉬타입의 위크(11) 안측으로는 물이열매체(12)로서 기능하기 위해 위치한다.

이러한 상기 히트 파이프(100)가 발열부품(예를 들어 CPU) 등에 설치될 경우 상기 발열부품의 작동시 방출되는 열이 상기 히트 파이프(100)의 일측에 전도되면, 상기 열매체(12)가 기화되면서 상승하다가 타측에 도달하면, 기화시 흡수한 잠열을 방출하면서 액화되어 상기 위크(11)에 의해 가이드되어 원위치로 복귀된다.

상기와 같은 순환과정 즉, 상기 열매체(12)의 상(Phase) 변화와 상변화되는 열매체(12)의 이동후 복귀를 가이드 하는 위크(11)를 통해 이루어지는 순환으로 상기 히트 파이프(100)는 발열부품 등을 냉각할 수 있다.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 히트 파이프 제작방법에서, 상기 컨테이너(10)의 재질은 구리 이외에, 열전도율이 비교적 높은 스테인레스, 알루미늄 합금, 니켈합금 등에서 임의로 택일하여 사용할 수 있다.

그리고 상기 열전도블럭(21)의 재질은 구리 이외에, 열전도율이 비교적 높은 스테인레스, 알루미늄 합금, 니켈합금 등에서 임의로 택일하여 사용할 수 있다.

아울러 상기 위크(11)가 메쉬 타입과 그루브 타입으로 설치되어 열매체(12)의 복귀를 가이드 하는 것 이외에, 소결 타입을 사용할 수 있으며, 또는 위크(11)의 설치없이 전자기력, 원심력, 삼투압 또는 중력을 이용하여 열매체(12)의 순환을 가이드 하는 방식도 포함하여 사용될 수 있다.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 히트 파이프 제작방법에 따르면, 기존 히트 파이프의 복잡 다단한 제작방법을 혁신하여 열전소자를 이용한 동결처리 과정을 통해 매우 간편하고 신속하게 여러개의 히트 파이프를 동시에 제작할 수 있는 특징이 있다.

아울러, 열전도블럭의 규모를 확장하게 되면, 히트 파이프를 비교적 저렴한 제작비로 대량 생산 및 제작할 수 있는 효과가 창출될 수 있다.

또한 상기 동결처리 과정을 이용하여 제작되기 때문에, 열매체가 진공처리과정 중 외부로 유출되지 않으므로 정밀한 진공도를 갖는 히트 파이프를 제작할 수 있는 효과가 있다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

Claims (4)

1. 열매체(12)의 모세관 현상을 유도하기 위해 중공의 컨테이너(10)에 위크(11)를 내설하는 단계(S100);

   개봉된 상기 컨테이너(10)의 타단 입구를 통해 일정량의 열매체(12)를 주입하는 단계(S200);

   주입된 상기 열매체(12)가 유출되지 않도록 상기 컨테이너(10)를 동결수단(20)에 장착하고, 상기 열매체(12)의 응고온도 이하로 냉각하여 동결처리하는 단계(S300);

   열매체(12)가 동결처리된 상기 컨테이너(10)의 타단에 진공수단(30)을 연결하고, 상기 파이프 내의 공기를 흡입하여 진공처리하는 단계(S400);

   개봉된 상기 컨테이너(10)의 타단 부위를 바이스에 고정하고, 소정압력으로 압착 및 절단으로 밀봉하여 히트 파이프를 완성하는 단계(S500);로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트 파이프 제작방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 동결수단(20)은 상기 각 컨테이너(10) 내의 열매체(12)가 동시에 동결될 수 있도록 상기 각 컨테이너(10)의 일측이 상부에서부터 소정깊이로 끼워져 서로 병렬로 고정되는 열전도블럭(21)과,

   상기 열전도블럭(21)을 냉각시켜 상기 컨테이너(10)를 동결처리 하도록 전원인가에 따라 흡열하는 일측이 상기 열전도블럭(21)의 하부에 근접 설치되는 열전소자(22)와,

   방열하는 상기 열전소자(22)의 타측을 냉각시키도록 상기 열전소자(22)의 타측에 근접 설치되는 휜구조의 방열판(23) 및 상기 방열판(23)에 송풍하는 냉각팬(24)으로 이루어져 구성되는 것을 특징으로 하는 히트 파이프 제작방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 진공수단(30)은 소정용량의 진공펌프(32)와, 상기 진공펌프(32)를 상기 각 컨테이너(10)에 연결시켜 흡기할 수 있도록 일측은 상기 진공펌프(32)에 연결되고, 타측은 상기 각 컨테이너(10)의 타단 부위에 연결되는 진공호스(31)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트 파이프 제작방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 컨테이너(10)는 열전도율을 증대시킬 수 있도록 재질이 구리인 것을 특징으로 하는 히트 파이프 제작방법.