KR200411135Y1 - 평판형 히트파이프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 다양한 산업분야에 널리 사용되는 히트파이프의 형상을 두께가 얇고 너비가 넓은 평판형으로 구성하고, 내부에 길이방향으로 수개의 채널(channel)을 형성하며, 수개의 채널 양단에 공간부를 형성하여 열매체의 흐름을 원활히 하므로 히트파이프의 성능을 향상시키고, 이로 인하여 방열 및 흡열성능을 극대화시킬 수 있도록 한 평판형 히트파이프에 관한 것이다.

즉, 본 고안은 열매체(6)가 내입된 히트파이프에 있어서, 너비(b)가 넓고 두께(t)가 얇은 평판형 본체(2)를 구비하고, 본체(2)의 내부에 길이방향으로 양측면이 이루는 소정 각도(θ)에 따라 상광하협(上廣下狹)형상이나 상협하광(上狹下廣)형상 또는 두 형상을 교호(交互)되게 구성한 중공채널(3)을 수개 형성하며, 수개의 중공채널(3)과 관통되게 본체(2) 내의 양단부에 소정 간격(i)으로 공간부(4)를 구성하며, 본체(2) 양단에 엔드캡(5)을 용접 고정한 것을 특징으로 하고, 이와 더불어 중공채널(3) 내주에 주름(7)을 형성한 것을 특징으로 하는 평판형 히트파이프를 제공한 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안은 너비(b)가 넓고 두께(t)가 얇은 본체(2) 양단에 엔드캡(5)을 용접 고정하여 밀폐 구성하고, 본체(2) 내부 양단부에 공간부(4)와 양측 공간부(4)에 관통된 수개의 중공채널(3)을 통해 열매체(6)의 순환을 원활하게 하여 히트파이프의 성능을 향상시킴으로써 방열 및 흡열성능을 극대화하고, 부착 및 장착되는 제품의 두께(t)를 최소로 줄일 수 있으며, 협소한 공간에 설치 가능하 여 디지털 기기 등에도 다양하게 응용할 수 있으며, 제품의 성능을 향상시킬 수 있는 등 다수의 효과를 기대할 수 있는 것이다.

평판형 히트파이프, 본체, 중공채널, 공간부, 엔드캡, 열매체, 주름

Description

평판형 히트파이프{Plate type heat pipe}

도 1은 본 고안의 바람직한 일례를 보인 사시도

도 2는 도 1의 '가-가'선 단면도 및 요부 확대 단면 구성도

도 3은 도 1의 '나-나'선 단면도

도 4는 본 고안에서 제공하는 평판형 히트파이프의 분리 사시도

◀ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ▶

1:평판형 히트파이프 2:본체

3:중공채널 4:공간부

5:엔드캡 6:열매체

7:주름

b:너비 t:두께

i:소정 간격 θ:소정 각도

본 고안은 다양한 산업분야에 널리 사용되는 히트파이프에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면 히트파이프의 형상을 두께가 얇고 너비가 넓은 평판형으로 구성하고, 내부에 길이방향으로 수개의 채널(channel)을 형성하며, 수개의 채널 양단에 공간부를 형성하여 열매체의 흐름을 원활히 하므로 히트파이프의 성능을 향상시키고, 이로 인하여 방열 및 흡열성능을 극대화시킬 수 있도록 한 평판형 히트파이프를 제공코자 하는 것이다.

일반적으로 스테인리스강, 구리 등으로 이루어지는 히트파이프는 초열전도체로서, 작동원리는 진공으로 밀폐된 용기에 주입된 작동유체가 흡열이나 방열할 시 증발과 응축이 일어남으로서 생기는 상변화를 이용하여 양 단부로 열을 전달하는 열전달체이다.

종래 히트파이프는 스테인리스, 구리 등의 재질로 이루어진 파이프 등의 원형의 용기를 일정 길이로 절단하고, 밀폐형성하기 위하여 일단에 마개를 용접 부착하고, 타단에는 열매체를 주입할 수 있는 열매체 주입구를 형성하여 내부 진공 및 열매체(=열전도성 조성물)를 주입한 후 밀봉 구성하며, 히트파이프를 설치할 접촉면이 넓고 평면일 경우에는 수개의 히트파이프를 접촉면에 바로 압착(=압접)하는 방법으로 부착하거나, 핀이 고정되며 일측면이 평면인 히트싱크(heat-sink)에 히트파이프가 내입되게 구성한 히트파이프 embedded type 냉각기(=thermal spreader 냉각기)를 구성하여 접촉면에 부착하여 사용하고 있는 실정이다.

종래 히트파이프는 접촉면에 따라 압착할 경우, 원형관의 구경이 10mm이하이어야 하고, 접촉면이 원형관의 압착면보다 크거나, 방열성능을 극대화하기 위해서는 여러 개의 히트파이프를 부착해야 함으로써 제품의 원가앙등의 요인이 되는 문제점을 가지고 있었던 것이다.

그리고 평판 내부 및 일측에 미세관으로 구성된 하나의 히트파이프를 여러 개 부착하고, 덮개를 덮는 형상으로 구성된 종래 평판형 히트파이프의 경우에는 여러 개의 히트파이프를 부착하여 1개 이상의 제품 불량이 나올 경우 전체 평판형 히트파이프의 성능에 영향을 미치게 되며, 균일한 열성능을 발휘하지 못할 때는 열골현상이 발생하여 열 제어 성능이 떨어질 우려가 있으며, 제품 전체의 불량을 일으키는 단점을 가지고 있어 상기 문제점을 개선할 수 있는 장치의 개발이 절실히 요구되고 있었던 것이다.

이에 본 고안에서는 상기한 바와 같은 종래 히트파이프가 갖는 제반 문제점을 제거하면서 반도체 등의 다양한 제품에 용이하게 적용코자 새로운 구성의 평판형 히트파이프를 안출한 것으로서, 본 고안은 히트파이프의 형상을 두께가 얇고 너비가 넓은 평판형으로 구성하고, 내부에 길이방향으로 수개의 채널(channel)을 형성하며, 수개의 채널 양단에 공간부를 형성하며, 내부에 열매체가 충전된 상태에서 양단을 밀폐 구성하여 접촉면을 극대화함과 더불어 히트파이프의 성능을 향상시킴으로써 방열 및 흡열성능을 극대화시키고, 장착되는 기기의 두께를 최소로 줄일 수 있으며, 협소한 공간에 설치 가능하여 디지털 기기 등에도 다양하게 사용할 수 있도록 한 평판형 히트파이프를 제공함에 고안의 기술적 과제를 두고 본 고안을 완성한 것이다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일례를 보인 사시도이고, 도 2 내지 도 3은 본 고안에서 제공하는 평판형 히트파이프의 단면 구성도 및 요부 확대 단면도이며, 도 4는 본 고안의 분리 사시도로서 이를 통하여 본 고안을 이하에 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 각종 전자기기, 전자부품 및 냉, 열기기 등 공조기의 열교환기로 사용하는 평판형 히트파이프(1)에 있어서, 상기 평판형 히트파이프(1)는 너비(b)가 넓고 두께(t)가 얇은 평판형 본체(2)의 내부에 길이방향으로 수개의 중공채널(3)을 형성하고, 본체(2) 내의 양단부에 소정 간격(i)만큼 공간부(4)를 형성하여 수개의 중공채널(3)과 관통되게 구성하며, 본체(2) 양단에는 엔드캡(5)을 용접 고정하여 본체(2) 내부에 진공상태로 열매체(6)가 주입되어 있도록 구성한다.

상기 본체(2) 내부의 중공채널(3)은 도 2의 요부 확대 단면에서와 같이 상광하협(上廣下狹)형상의 중공채널(3a)과 상협하광(上狹下廣)형상의 중공채널(3b)을 교대(交代)로 늘어서게 형성, 즉 교호(交互)되게 구성하고, 상기와 같이 중공채널(3)을 상광하협 및 상협하광의 형상으로 형성할 시 하나의 중공채널(3) 양측면이 일정한 경사로 소정 각도(θ)를 유지토록 함이 바람직하며, 각각의 중공채널(3) 내 주로는 모세관현상을 이용하기 위해 주름(groove;7)을 형성할 수도 있다.

상기 중공채널(3)은 상광하협형상의 중공채널(3a)만으로 구성할 수 있음은 당연한 것이고, 상협하광형상의 중공채널(3b)만으로 구성할 수도 있는 것이다.

도면 중의 미 설명부호 8은 일측 엔드캡(5)에 형성된 열매체주입구를 도시한 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 고안은 너비(b)가 넓고 두께(t)가 얇은 본체(2) 내부에 길이방향으로 수개의 중공채널(3)과 중공채널(3)에 의해 관통되어 본체(2) 양단부에 형성된 공간부(4)와 본체(2) 양단에 용접 고정된 엔드캡(5)으로 구성된 평판형 히트파이프(1)에 있어서, 상기 평판형 히트파이프(1) 내부에 진공상태를 유지하면서 열매체(6)가 내입된 것이다.

상기 본 고안의 제조과정과 더불어 작용을 상세하게 설명하면 우선 너비(b)는 넓고 두께(t)는 얇게 성형한 본체(2)를 구비하고, 본체(2) 내부에 길이방향으로 수개의 중공채널(3)을 형성하되, 중공채널(3)의 내주에 주름(7)을 형성하고, 중공채널(3) 양측면이 일정한 경사로 소정 각도(θ)를 이루는 상광하협 및 상협하광 형상의 중공채널(3a)(3b)을 교호되거나 각각 상공하협 형상의 중공채널(3a) 및 상협하광 형상의 중공채널(3b)로 구성되게 가공함으로써, 열매체(6)가 주름(7)의 모세관현상에 의해 원활하게 유동되도록 하고, 열원에 의해 가온 및 냉온된 열매체(6)의 외부로의 방열 또는 흡열성능이 향상되도록 한다. 이때 주름(7)을 별도로 형성하지 않아도 중공채널(3) 상으로 열매체(6)가 유동될 수 있음은 당연한 것이다.

그리고 본체(2) 양단부에 소정 간격(i)만큼 중공채널(3)의 격벽을 제거하여 공간부(4)를 형성시키고, 본체(2) 양단에 엔드캡(5)을 용접 고정하여 열매체(6)가 하나하나의 중공채널(3)에 주입되는 것이 아니라, 본체(2) 내부에 주입되면 양측의 공간부(4)와 이에 관통되게 구성한 중공채널(3)에 의해 하나의 폐회로(열매체(6) 유동 및 순환 공간)를 구성하도록 한 것으로서, 만에 하나 수개의 중공채널(3) 중 하나가 가공불량 등으로 폐쇄되어 있더라도 양단부의 공간부(4) 중 일측 공간부(4)에는 연통되므로 순환이 되지 않더라도 일측 공간부(4) 상에서 열매체(6)가 유입되어 종래 평판형 히트파이프(1)의 문제점 중 하나인 열골현상이 발생하지 않는 것이다.

또한 상기 엔드캡(5) 중 일측 엔드캡(5)에 열매체주입구(8)를 형성하여 양측 엔드캡(5)을 본체(2)에 용접 고정한 후 열매체주입구(8) 쪽의 일정 부분을 국소 진공상태로 만든 다음 열매체주입구(8)를 통해 본체(2) 내부를 진공이 되게 한 후 사용코자하는 열매체(6)를 주입하고, 정해진 양만큼 주입이 끝나면 열매체주입구(8)를 용접하여 폐쇄하면 되는 것이다.

상기 제조과정에 의해 제조된 평판형 히트파이프(1)는 주로 부착면이 평면인 곳에 사용되는 것으로, 부착면에 고정하여 일측에 열원을 공급하여 가온 및 냉온시키게 되면 내부의 열매체(6)가 공간부(4)와 수개의 중공채널(3)을 순환하면서 평판형 히트파이프(1) 전체가 짧은 시간 안에 상변화를 일으켜 부착대상물인 제품으로 방열하거나 제품에서 발생하는 열을 흡수할 수 있도록 한 것이고, 이때 부착면적이 넓어 방열 및 흡열성능이 월등한 것이다. 이와 더불어 본 고안의 평판형 히트파이 프(1)는 두께(t)가 극도로 얇아도 제작이 가능하고 성능이 뛰어나서 전자기기나 이의 부품 및 공조기 등에 사용 시 제품의 두께(t)를 현저히 중일 수 있고, 협소한 공간에도 설치가 가능하며, 반도체, 디지털 기기 등에 다양하게 적용 가능한 것이다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 고안에서 제공하는 평판형 히트파이프(1)는 너비(b)가 넓고 두께(t)가 얇은 본체(2) 양단에 엔드캡(5)을 용접 고정하여 밀폐 구성하고, 본체(2) 내부 양단부에 공간부(4)와 양측 공간부(4)에 관통된 수개의 중공채널(3)을 통해 열매체(6)의 순환을 원활하게 하여 접촉면을 극대화함과 더불어 히트파이프의 성능을 향상시킴으로써 방열 및 흡열성능을 극대화하고, 부착 및 장착되는 제품의 두께(t)를 최소로 줄일 수 있으며, 협소한 공간에 설치 가능하여 디지털 기기 등에도 다양하게 응용할 수 있으며, 제품의 성능을 향상시키고, 구성이 간단하며 제작이 용이하여 대량생산으로 인한 제품의 원가를 낮출 수 있는 등 그 기대되는 효과가 다대한 고안이다.

Claims (3)

1. 열매체(6)가 내입된 히트파이프를 구성함에 있어서;

   너비(b)가 넓고 두께(t)가 얇은 평판형 본체(2)와,

   본체(2)의 내부에 길이방향으로 수개 형성하고, 양측면이 소정 각도(θ)를 이루도록 구성한 중공채널(3)과,

   수개의 중공채널(3)과 관통되게 본체(2) 내의 양단부에 소정 간격(i)으로 구성한 공간부(4)와,

   본체(2) 양단에 용접 고정한 엔드캡(5)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 평판형 히트파이프.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 중공채널(3)의 양측면이 이루는 소정 각도(θ)에 따라 상광하협(上廣下狹)형상의 중공채널(3a)만으로 된 구성, 상협하광(上狹下廣)형상의 중공채널(3b)만으로 된 구성, 상광하협 및 상협하광형상의 중공채널(3a)(3b)이 교호(交互)된 구성 중 어느 하나를 선택 구성한 것을 특징으로 하는 평판형 히트파이프.
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 중공채널(3) 내주에 주름(groove;7)을 형성한 것을 특징으로 하는 평판형 히트파이프.

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