KR20080053783A - 히트 파이프 및 이를 이용한 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 적어도 하나 이상의 성긴 메쉬와 적어도 하나 이상의 조밀 메쉬가 적층된 구조의 스크린 메쉬윅을 포함하는 히트 파이프 및 이 히트 파이프를 이용한 냉각 장치에 관한 것이다.

상기 히트 파이프에는, 상기 성긴 메쉬의 인접하는 교차점에 형성되는 액막이 서로 연결될 수 있을 정도의 양으로 냉매를 주입함으로써 응축된 냉매가 성긴 메쉬를 통해 수평 및/또는 수직 유동이 원활하게 이루어지도록 한다.

스크린 메쉬, 작동유체량, 히트 파이프

Description

히트 파이프 및 이를 이용한 냉각장치{HEAT PIPE AND COOLING APPARATUS USING THE SAME}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 종래의 히트 파이프를 이용한 냉각 장치의 구성 단면도이다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트 파이프를 이용한 냉각장치의 구성 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스크린 메쉬윅을 구성하는 스크린 메쉬의 격자 평면도이다.

도 4는 도 3의 A-A'선에 따른 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스크린 메쉬윅에서 인접하는 조밀 메쉬와 성긴 메쉬에 존재하는 액막이 서로 연결된 모습을 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 성긴 메쉬에서 메쉬 와이어 교차점에 형성된 액막이 서로 연결된 모습을 도시한 도면이다.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트 파이프를 이용한 냉각 장치의 구 성 단면도이다.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 스크린 메쉬윅의 다양한 변형예를 도시한 장치 단면도들이다.

도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 장치의 사시도들이다.

도 14 내지 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 판형 케이스의 구성 단면도들이다.

본 발명은 히트 파이프(Heat pipes)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부에 스크린 메쉬윅(Screen mesh wick) 구조체를 포함하는 히트 파이프 및 이 히트 파이프를 적용한 냉각 장치에 관한 것이다.

전자 및 정보통신 분야가 점점 발달함에 따라 전자부품 내부 발열이 증가하는 추세에 있다. 현재까지는 주로 알루미늄 히트싱크나 팬(fan)을 이용한 강제대류를 이용하여 이를 냉각하였으나, 이 방법은 제품의 중량 및 부피증가라는 점에서 컴팩트화되는 추세에 역행할 뿐만 아니라 소음이 동반되는 문제점에 부딪치게 되었다.

따라서, 최근에는 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방법으로 히트 파이프(heat pipes)를 이용한 냉각방식이 각광을 받고 있다. 대표적인 예로서 판형 금속 케이스를 진공 상태로 감압하고 냉매를 주입한 후 밀봉한 히트 파이프를 들 수 있다.

상기 히트 파이프는 일부 영역이 열을 발생시키는 전자부품(열원)에 접촉되도록 설치되면, 열원 부근에 있는 냉매는 가열되어 기화된 후 상대적으로 온도가 낮은 영역으로 확산하게 된다. 그러면 기화된 냉매는 열을 외부로 방출하면서 다시 응축되어 액체 상태가 되고 다시 본래의 위치로 복귀하게 된다. 이처럼 판형 금속 케이스 내부에서 이루어지는 냉매의 순환 메카니즘에 의해 열원으로부터 발생된 열은 외부로 방출되며 이에 따라 전자 부품의 온도가 적정한 선에서 유지되게 된다.

도 1은 종래의 히트 파이프를 이용한 냉각장치의 구성 단면도이다. 도면을 참조하면, 종래의 냉각 장치는 크게 히트 파이프(10)와, 히트 싱크(30) 및 팬(70)으로 구성된다.

또한, 상기 히트 파이프(10)는 내부(40)에 냉매가 충진되어 있는 금속 케이스(50)로 이루어지는데, 이 금속 케이스(50)의 내면에는 냉매의 효율적인 순환 메카니즘을 제공하기 위해 윅 구조체(wick structure)(60)가 형성된다.

열원(20)에서 발생된 열은 열원(20)과 접하고 있는 히트 파이프(10) 내부의 윅 구조체(60)로 전달된다. 그러면 열원(20)의 직 상방 근처의 윅 구조체(60)('냉매 기화부'로 기능한다)에 함체되어 있던 냉매는 기화되어 내부 공간(40)을 통해 사방으로 확산된 뒤, 히트싱크(30) 직 하방 근처의 윅구조체(60)('냉매 응축부'로 기능한다)에서 열을 방출하고 응축된다. 응축된 냉매는 윅 구조체(60)에 함체된 후 모세관력에 의해 다시 냉매 기화부로 회귀하게 되며, 열원(20)의 온도가 냉매의 기화온도보다 높으면 다시 기화하여 확산, 응축 및 회귀하는 과정을 반복하게 된다. 냉매의 응축시 방출된 열은 히트 싱크(30)로 전달되며, 팬(70)에 의한 강제대류방식으로 외부로 방출된다.

상기 히트 파이프(10)의 열전달 성능을 높이기 위해서는 단위 시간당 많은 량의 냉매를 순환시켜야만 한다. 그러기 위해서는, 냉매의 기화 및 응축을 위한 큰 표면적을 확보하여야 하고, 기화된 냉매가 효율적으로 확산될 수 있는 증기유로와 응축된 냉매가 가능한 빨리 열원(20) 근방으로 유동할 수 있는 액체유로가 확보되어야 한다.

그런데, 종래의 히트 파이프(10)에 있어서는 냉매가 기화 또는 응축될 수 있는 표면이 열원(20) 또는 히트 싱크(30)와 면한 금속 케이스(50)의 안쪽 표면에만 국한되기 때문에, 냉매의 기화 또는 응축을 위한 큰 표면적 확보에 한계가 있다.

또한, 종래의 히트 파이프(10)에 있어서, 응축된 냉매는 금속 케이스(50)의 안쪽 표면에 구비된 윅 구조체(60)의 요철에 함체되어 모세관력에 의해 냉매 기화부로 유동한다. 즉, 응축된 냉매가 유동할 수 있는 유로는 금속 케이스(50)의 안쪽 표면을 따라서만 한정적으로 형성된다.

이에 따라, 액체유로를 통한 응축 냉매의 유동거리는 증기유로를 통한 기화 냉매의 유동거리의 수배에 달하며, 그 결과 응축된 냉매의 회귀 시간이 기화된 냉매의 확산 시간보다 상대적으로 훨씬 더 길게 된다. 이와 같이 응축 냉매의 회귀와 기화 냉매의 확산 사이에 큰 시간차가 존재하면 그 만큼 단위 시간 당 순환시킬 수 있는 냉매의 유량이 작아지게 되고, 이에 따라 히트 파이프의 열전달 성능 또한 저하되는 문제가 발생한다.

나아가, 히트 파이프(10)의 내부는 실질적 진공으로 감압된 상태에 있으므로, 외부의 기계적 충격에 취약한 측면이 있다. 따라서, 히트 파이프(10)의 제조시나 취급시에 기계적 충격이 가해지면 금속 케이스(50)가 찌그러질 우려가 있다.

따라서, 본 발명자들은 이러한 문제점들을 해소하기 위해서, 내부에 스크린 메쉬윅 구조체를 포함하는 히트 파이프를 대한민국 특허출원 제 2004-22676 호로 출원한 바 있다.

이와 같이, 히트 파이프 내부에 스크린 메쉬윅 구조체를 포함하는 경우, 히트 파이프에 요구되는 모세관력을 구현하기 위해 윅의 메쉬수와 윅의 두께를 어떻게 하느냐가 매우 중요한 요인으로 작용한다. 또한, 히트 파이프의 성능에 영향을 주는 많은 인자 중에 주입되는 작동 유체의 양이 너무 적거나 많으면 성능이 저하되므로 최적의 작동상태를 얻기 위해서는 적정한 양의 작동 유체가 필요하다.

따라서, 본 발명은 상술한 기술적 요청에 부응하기 위해서 창안된 것으로서, 스크린 메쉬윅(Screen mesh wick) 구조체를 사용하는 히트파이프에서 메쉬수, 메쉬 직경, 메쉬의 겹수, 작동 유체의 주입량 등의 인자를 최적화하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 히트 파이프의 성능에 영향을 미치는 인자들(메쉬수, 메쉬 직경, 메쉬의 겹수, 작동유체의 주입량)이 최적화된 히트 파이프 및 이 히트 파이프를 이용한 냉각장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 1 양태에 따른 냉각 장치는, 내부에 냉매를 수용한 상태에서 열원과 접촉하여 상기 냉매의 증발과 응축을 통해 열원으로부터의 열을 외부로 전달하는 열전도성 판형 케이스와, 상기 판형 케이스 내부에 설치되며, 1개의 조밀 메쉬와 1개의 성긴 메쉬가 적층된 구조를 가지는 스크린 메쉬윅을 포함하는 히트 파이프(Heat pipes)와; 상기 열전도성 판형 케이스와 접촉하여 냉매의 응축으로 인해 발생하는 잠열을 외부로 배출하기 위한 히트 싱크(Heat sink)를 포함하고; 상기 성긴 메쉬는 와이어의 직경이 0.20mm 이상 0.40mm 이하이고, 메쉬수가 10 이상 20 이하인 스크린 메쉬이며, 상기 조밀 메쉬는 직경이 0.03mm 이상 0.13mm 이하이고, 메쉬수가 80 이상 400 이하이며, 기공율이 0.63인 스크린 메쉬이며, 상기 냉매의 주입량이 상기 조밀 메쉬의 기공율(porosity)을 기준으로 105% ~ 160%인 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 조밀 메쉬는 상기 열원과 가까운 위치에 배치되고, 상기 성긴 메쉬는 상기 히트 싱크에 가까운 위치에 배치되어 서로 접촉된다.

본 발명의 제 2 양태에 따른 냉각 장치는, 내부에 냉매를 수용한 상태에서 열원과 접촉하여 상기 냉매의 증발과 응축을 통해 열원으로부터의 열을 외부로 전달하는 열전도성 판형 케이스와, 상기 판형 케이스 내부에 설치되며, 2개의 조밀 메쉬 사이에 1개의 성긴 메쉬가 적층된 구조를 가지는 스크린 메쉬윅을 포함하는 히트 파이프(Heat pipes)와; 상기 히트 파이프와 접촉하여 냉매의 응축으로 인해 발생하는 잠열을 외부로 배출하기 위한 히트 싱크(Heat sink)를 포함하고; 상기 성긴 메쉬는 와이어의 직경이 0.20mm 이상 0.40mm 이하이고, 메쉬수가 10 이상 20 이 하인 스크린 메쉬이며, 상기 조밀 메쉬는 직경이 0.03mm 이상 0.13mm 이하이고, 메쉬수가 80 이상 400 이하이며, 기공율이 0.63인 스크린 메쉬이며, 상기 냉매의 주입량이 상기 조밀 메쉬의 기공율(porosity)을 기준으로 90% ~ 140%인 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 2개의 조밀 메쉬는 각각 열원과 히트 싱크에 가까운 위치에 배치된 상태에서, 상기 성긴 메쉬와 각기 접촉된다.

본 발명의 제 3 양태에 따른 히트 파이프는, 열원과 히트 싱크 사이에 설치되고, 내부에 수용된 냉매의 증발과 응축을 통해 상기 열원으로부터의 열을 상기 히트 싱크에 전달하는 열전도성 판형 케이스와; 상기 판형 케이스 내부에 설치되며, 1개의 조밀 메쉬와 1개의 성긴 메쉬가 적층된 구조를 가지는 스크린 메쉬윅을 포함하고; 상기 성긴 메쉬는 와이어의 직경이 0.20mm 이상 0.40mm 이하이고, 메쉬수가 10 이상 20 이하인 스크린 메쉬이며, 상기 조밀 메쉬는 직경이 0.03mm 이상 0.13mm 이하이고, 메쉬수가 80 이상 400 이하이며, 기공율이 0.63인 스크린 메쉬이며, 상기 냉매의 주입량이 상기 조밀 메쉬의 기공율(porosity)을 기준으로 105% ~ 160%인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 4 양태에 따른 히트 파이프는, 열원과 히트 싱크 사이에 설치되고, 내부에 수용된 냉매의 증발과 응축을 통해 상기 열원으로부터의 열을 상기 히트 싱크에 전달하는 열전도성 판형 케이스와; 상기 판형 케이스 내부에 설치되며, 2개의 조밀 메쉬 사이에 1개의 성긴 메쉬가 적층된 구조를 가지는 스크린 메쉬윅을 포함하고; 상기 성긴 메쉬는 와이어의 직경이 0.20mm 이상 0.40mm 이하이고, 메쉬수가 10 이상 20 이하인 스크린 메쉬이며, 상기 조밀 메쉬는 직경이 0.03mm 이상 0.13mm 이하이고, 메쉬수가 80 이상 400 이하이며, 기공율이 0.63인 스크린 메쉬이며, 상기 냉매의 주입량이 상기 조밀 메쉬의 기공율(porosity)을 기준으로 90% ~ 140%인 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예(제 1 실시예)에 따른 냉각 장치의 구성이 도 2에 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 냉각 장치는 히트 파이프(100)와, 히트 싱크(Heat sink)(120) 및 열배출수단(150)으로 구성된다. 도 2의 경우, 냉각 장치가 히트 파이프(100)와 함께 히트 싱크(120)와 열배출수단(150)을 모두 포함하는 것으로 도시하고 있으나, 본 발명의 냉각 장치는 히트 파이프(100)와 히트 싱크(120)만으로 구성되는 것도 가능하다. 또한, 도 2의 경우, 열배출수단으로서 공냉식 팬(150)을 도시하고 있으나, 수냉식의 물자켓으로 대체하 는 것도 가능하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 히트 파이프(100)는 열원(110)과 히트 싱크(120) 사이에 설치되는 판형 케이스(130), 및 상기 케이스(130) 내부에 삽입된 다수의 스크린 메쉬(Screen mesh)로 구성된 스크린 메쉬윅(Screen mesh wick)(140)구조체를 포함한다. 상기 판형 케이스(130) 내부에는 열원(110)으로부터 발생된 열을 흡수하여 기화하고 히트 싱크(120)에 열을 방출하며 응축되는 냉매가 주입된다.

상기 스크린 메쉬윅(140)은 조밀 메쉬(140a)와 성긴 메쉬(140b)가 적층된 구조로 이루어진다. 예를 들어, 상기 스크린 메쉬윅(140)은 1개의 조밀 메쉬와 1개의 성긴 메쉬가 적층된 구조 또는 1개의 성긴 메쉬와 적어도 2개 이상의 조밀 메쉬가 적층된 구조 또는 적어도 2개 이상의 성긴 메쉬와 적어도 2개 이상의 조밀 메쉬가 적층된 구조를 갖는다.

도 2에는 조밀 메쉬(140a), 성긴 메쉬(140b) 및 조밀 메쉬(140a)가 순차적으로 적층된 구조의 스크린 메쉬윅(140) 구조체가 도시되어 있다.

상기 조밀 메쉬들(140a, 140b)은 성긴 메쉬(140b)와 접촉 계면을 형성하면서 서로 대향한다.

상기 조밀 메쉬(140a)와 성긴 메쉬(140b)는 도 3에 도시된 바와 같이 횡선 와이어(160a)와 종선 와이어(160b)가 상하로 서로 교번되도록 직조된 스크린 메쉬인 것이 바람직하다. 여기서, 종선 와이어(160b)는 메쉬의 직조시 길이 방향으로 열지어 배치된 메쉬 와이어를 칭하고, 횡선 와이어(160a)는 종선 와이어(160b)를 기준으로 수직방향에서 배치되는 메쉬 와이어를 칭한다.

상기 메쉬 와이어(160a, 160b)는 금속, 폴리머, 유리섬유 또는 플라스틱 중에서 어느 하나의 재질로 구성한다. 다만, 금속이 다른 물질보다는 열전달 성능이 우수하므로, 상기 메쉬들(140a, 140b)은 금속 와이어로 직조된 것을 채용하는 것이 열전달 효율의 측면에서 바람직하다. 바람직하게, 상기 금속은 구리, 알루미늄, 스텐레스스틸 또는 몰리브덴 중의 어느 하나 또는 이들의 합금이다.

도 3을 참조하면, 상기 메쉬들(140a, 140b)의 단위 격자에 존재하는 빈 공간의 폭(a)은 일반적으로 하기 수학식 1과 같이 표시된다. 상기 폭(a)은 메쉬(140a, 140b)의 기능적 특징을 결정하는데 주요한 파라미터가 된다.

a = (1 - Nd)/N

여기서, d는 메쉬 와이어의 직경(단위:인치)이고, N은 1인치의 길이에 존재하는 메쉬의 격자수이다. 예를 들어 N이 100이면 1인치의 길이에 100개의 메쉬 격자가 존재하게 된다.

상기 열원(110)의 온도가 냉매의 기화 온도보다 낮아 히트 파이프(100)가 열전달 동작을 하지 않을 경우, 상기 메쉬(140a, 140b)를 이루는 와이어의 표면과 와이어의 교차점에는 물리적으로 흡착된 냉매가 존재한다. 상기 성긴 메쉬(140b)의 경우는 메쉬 격자의 빈 공간 전부가 냉매의 액막에 의해 채워지지 않지만, 상기 조밀 메쉬(140a)의 경우는 격자의 빈 공간 전부가 냉매의 액막에 의해 채워진다.

상기 히트 파이프(100)는 열원(110)의 온도가 냉매의 기화 온도보다 높은 경우에 열원(110)으로부터 히트 싱크(120)로의 열전달 동작을 개시한다. 구체적으로, 상기 열원(110)에서 발생되는 열은 인접한 조밀 메쉬(140a)에 전달되므로, 조밀 메쉬(140a)에서는 냉매의 기화가 유발된다. 물론, 성긴 메쉬(140b)에서도 냉매의 기화가 유발되기는 하지만, 그 양은 조밀 메쉬(140a)에서 유발되는 냉매의 기화양 보다는 작다. 이렇게 기화된 냉매는 인접하는 성긴 메쉬(140b)를 통하여 사방으로 확산되며, 상기 판형 케이스(130)의 안쪽 표면 중 냉매의 기화 온도보다 낮은 온도를 가진 영역, 실질적으로는 히트 싱크(120)의 직 하방 근처에 있는 조밀 메쉬(140a)에서 응축된다.

냉매의 기화 및 응축 과정이 반복되는 과정에서, 냉매는 열원(110)으로부터 열을 빼앗아 히트 싱크(120)로 전달하게 된다. 히트 싱크(120)로 전달된 열은 팬(150)에 의해 강제대류 방식으로 외부로 방출되고, 이에 따라 열원(110)의 온도가 적정한 선에서 유지되게 된다. 이상적인 경우, 냉매의 증발과 응축에 의한 열전달 메카니즘은 열원(110)의 온도와 히트 싱크(120)의 온도가 실질적으로 동일하게 될 때까지 계속된다.

상기 히트 파이프(100) 내에서 냉매의 기화 및 응축이 유발되면, 상기 스크린 메쉬윅(140) 내에는 계면 에너지의 평형 상태가 교란된다. 여기서, 계면은 메쉬 들(140a, 140b)의 표면과 액상 냉매의 접촉면을 말한다. 즉, 냉매의 기화가 유발된 지점에서는 열전달이 일어나기 전(평형상태)보다 계면 에너지가 증가하고, 냉매의 응축이 유발된 지점에서는 열전달이 일어나기 전(평형상태)보다 계면 에너지가 감소한다. 그 결과, 상기 스크린 메쉬윅(140) 내에서는 계면 에너지의 교란을 해소하려는 경향이 발생된다.

이에 따라, 냉매가 기화된 지점으로는 주변으로부터 냉매가 유입되려는 경향이 생기고 냉매가 응축된 지점에서는 주변으로 냉매를 배출하려는 경향이 생기게 됨으로써, 상기 스크린 메쉬윅(140) 내에서는 응축 냉매의 유동이 발생한다. 평균적으로, 응축 냉매의 유동은 히트 싱크(120)에서 스크린 메쉬윅(140)의 외곽 주변부로, 다시 외곽 주변부에서 열원(110) 방향으로 일어나게 된다.

상기 히트 파이프(100)에서, 상기 성긴 메쉬(140b)는 전술한 바와 같이 주로 기화된 냉매의 확산 경로를 제공한다. 구체적으로, 상기 성긴 메쉬(140b)에는 도 4에 도시된 바와 같이 횡선 와이어(160a)와 종선 와이어(160b)가 상하로 교차되면서 생기는 쐐기 모양의 공간이 존재하게 되는데 이 공간이 증기가 확산될 수 있는 증기확산 유로(170)로 기능하게 된다.

상기 증기 확산유로(170)의 기하학적 면적(A)은 하기 수학식 2와 같이 계산된다.

상기 수학식 2를 참조하면, 증기확산 유로(170)의 기하학적 면적은 메쉬수(N)가 감소하고 메쉬 와이어의 직경(d)이 커질수록 증가한다.

상기 성긴 메쉬(140b)의 격자에는 이웃하는 격자와 공유되는 총 4개의 증기 확산유로(170)가 존재하므로, 기상 냉매의 확산은 메쉬 격자의 중심(도3의 'O' 참조)을 기준으로 사방으로 이루어진다(도3의 화살표 '↔' 참조).

한편, 본 발명에 따른 히트 파이프(100)가 실제 작동될 때, 상기 성긴 메쉬 (140b)에는 도 5에 도시된 바와 같이 증기확산 유로(170)의 쐐기 모양 틈새에 액상 냉매에 의한 액막(180)이 형성되게 된다. 상기 액막(180)은 도 6에 도시된 바와 같이 성긴 메쉬(160b)의 교차 지점 모두에 형성되며, 바로 옆에 인접하는 교차 지점에 형성된 액막은 서로 연결된다(190 참조).

액막(180)의 연결은 성긴 메쉬(140b)의 파라미터 중 메쉬 격자의 폭(N) 및/또는 메쉬 와이어의 직경(d)을 적절하게 제어하면 가능하고, 모세관력에 의한 냉매의 수평 유동을 유발시키는 작용을 한다. 따라서 성긴 메쉬(140b)에서는 주로 증기 확산 유로(170)를 통해 기상 냉매의 확산이 유발되기도 하지만, 연결된 액막(180)에 야기되는 모세관력에 의해 액상 냉매의 수평 유동이 유발되기도 한다. 이때 유발되는 수평 유동 유량은 조밀 메쉬(140a)에서 유발되는 그것과 비교할 때는 그 양이 상대적으로 작다.

상기 액막들(180)은 도 5에 도시된 바와 같이 성긴 메쉬(140b) 내에서 뿐만 아니라 직상부와 직하부에 존재하는 조밀 메쉬(140a)에 존재하는 액막과도 연결된다(200 참조). 층을 달리하는 메쉬 간의 액막 연결은 성긴 메쉬(140b)와 조밀 메쉬 (140a)간에 형성된 접촉 계면을 통하여 이루어진다. 상기 히트 파이프(100)의 작동 과정에서, 성긴 메쉬(140b)에 존재하는 액막과 조밀 메쉬(140a)에 존재하는 액막의 상호 연결은 서로 다른 레이어 사이에서 액상 냉매의 원활한 수직유동을 가능하게 해 준다.

전술하였듯이, 상기 조밀 메쉬(140a)의 영역 중 열원(110)의 직 상방 근처에 있는 영역에서는 열전달 과정에서 액상 냉매의 기화가 지속적으로 유발되므로, 이에 상응하여 액상 냉매의 지속적인 공급이 이루어져야 한다. 그런데, 상기 스크린 메쉬윅(140)의 기하학적 구조상 조밀 메쉬(140a)로 액상 냉매의 공급이 지속적으로 이루어지려면, 조밀 메쉬(140a) 사이에 배치된 성긴 메쉬(140b)가 응축 냉매의 수직유동에 대한 가교 역할을 수행하여야만 한다. 이러한 냉매의 수직 이동은 바로 조밀 메쉬(140a)와 성긴 메쉬(140b)에 존재하는 액막(180)의 수직 연결(도5의 200 참조)에 의해 가능해 진다. 즉, 상기 액막(180)의 수직 연결은 수직 방향으로 모세관력을 유지시켜줌으로써, 응축된 냉매가 수직 방향으로도 원활하게 유동할 수 있게 해 주는 것이다.

위와 같이, 성긴 메쉬(140b)는 증기확산 유로(170)를 제공함으로써 조밀 메쉬(140a)에서 기화된 냉매가 열원(110)보다 온도가 낮은 영역으로 신속하게 확산할 수 있도록 해주는 기능을 수행하는 동시에, 인접하는 조밀 메쉬(140a)로 응축된 냉매가 원활하게 공급될 수 있도록 냉매의 수직 유동에 대한 가교역할을 수행한다. 이에 따라, 히트 파이프(100)의 작동 과정에서 열원(110) 근처로 응축 냉매의 공급이 원활하게 이루어짐으로써 히트 파이프(100)의 열전달 효율이 극대화된다. 아울러, 상기 성긴 메쉬(140b)는 판형 케이스(130)를 지지하는 역할도 수행함으로써 히트 파이프(100)의 기계적 강도를 증대시켜 주기 때문에 히트 파이프(100)의 극박화도 가능하게 해 준다.

상기 성긴 메쉬(140b)에서는 기상 냉매의 확산과 액상 냉매의 유동이 동시에 일어나야 하므로, 메쉬수와 메쉬 와이어의 직경을 적절하게 선택하는 것이 바람직 하다. 이때, 성긴 메쉬(140b)의 메쉬수가 아주 크고 메쉬 와이어의 직경이 아주 작아지게 되면, 증기확산 유로(170)의 면적이 줄어들어 기상 냉매의 유동 저항이 증가되고, 표면장력에 의해 증기확산 유로(170) 자체가 액상 냉매로 채워지게 되어 기상 냉매의 확산이 유발되지 않는다는 사실을 감안하여야 한다.

이러한 점을 감안하여, 상기 성긴 메쉬(140b)로서 ASTM 사양 E-11-95를 따르는 스크린 메쉬를 사용할 경우, 메쉬수는 10 이상 20 이하이고, 메쉬 와이어의 직경은 0.2mm 이상 0.4 mm 이하인 스크린 메쉬를 선택하는 것이 바람직하다. 이러한 조건의 스크린 메쉬를 선택하면, 성긴 메쉬(140b)에서 기상 냉매의 확산과 액상 냉매의 수평 및 수직 유동이 동시에 유발된다.

상기 열원(110)의 근처에 있는 조밀 메쉬(140a)는 히트 파이프(100)의 작동 과정에서 액상 냉매의 기화가 유발되고, 히트 싱크(120) 근처에 있는 조밀 메쉬(140a)에서는 기상 냉매의 응축이 유발된다. 이러한 과정에서, 수평방향 또는 수직방향으로 야기되는 모세관력에 의해 평균적으로는 히트 싱크(120)의 하부에서 열원(110)의 상부로 액상 냉매의 지속적인 공급이 원활하게 이루어져야 한다.

이를 위해, 조밀 메쉬(140a)의 와이어 교차점에는 모세관력을 제공하는 상호 연결된 액막(180)이 존재하면서도 격자의 빈 공간은 상기 액막에 의해 채워지는 것이 바람직하다. 이는 조밀 메쉬(140a)의 메쉬수와 와이어 직경을 적절하게 선택하는 것에 의해 달성된다.

상기 조밀 메쉬(140a)로서 ASTM 사양 E-11-95를 따르는 스크린 메쉬를 사용할 경우, 메쉬수가 80 이상 400 이하이고, 메쉬 와이어의 직경이 0.03mm 이상 0.13mm 이하인 스크린 메쉬를 선택하는 것이 바람직하다.

또한, 히트 파이프(100)의 스크린 메쉬윅(140) 구조체에서는 냉매(즉, 작동 유체)의 주입량도 성능에 미치는 인자중의 하나이므로 메쉬수와 겹수가 정하여지면 최적의 냉매 주입량도 결정하여야 한다.

만약에, 내부의 냉매량이 모자라면 가열량이 내부 냉매를 증발시키고 남아서 그만큼 증발부 온도를 높이게 되며, 증기로 되는 양 또한 적어서 응축부 온도의 상승이 낮아진다. 또한, 냉매의 양이 지나치게 많은 경우에는 증발부 온도는 적정 냉매량이 봉입된 경우 보다 낮아질 것이나 응축부에 상대적으로 액이 많이 쌓일 것이므로 열방출수단(150)을 통한 응축부 열교환량이 적게 된다.

특히, 본 발명과 같이 성긴 메쉬(140b)와 조밀 메쉬(140a)가 적층된 스크린 메쉬윅(140) 구조체를 내부에 포함하는 히트 파이프(100)의 경우는, 응축 냉매의 원활한 유동을 위해 주입되는 냉매의 양을 최적화시켜야 한다. 즉, 본 발명에 따른 히트 파이프(100)의 경우는 성긴 메쉬(140b)가 응축 냉매의 수평 및/또는 수직 유동을 원활하게 가교하는 역할을 수행하므로, 성긴 메쉬(140b)의 인접하는 복수의 교차점에 형성되는 액막(도 6의 180)들이 서로 연결(도 6의 190)될 수 있을 정도의 냉매량을 주입하여야 한다. 이와 같이, 주입된 냉매량이 적절하게 되면, 도 6과 같이 성긴 메쉬(140b)의 와이어 교차점에 액막(180)이 적절하게 형성됨으로써 응축 냉매의 수직 및/또는 수평 이동이 원활하게 된다.

또한, 냉매의 주입량에 대한 기준은 조밀 메쉬(140a)의 기공율(porosity)를 기준으로 한다. 스크린 메쉬의 기공율은 하기의 수학식 3과 같이 계산된다.

P = 1 - [3.14×(D/4)×S×N]

(여기서, N은 메쉬수, D는 와이어 직경, S는 밀착도(S≒1.05))

하기 표 1의 사양을 갖는 성긴 메쉬와 조밀 메쉬로 이루어진 스크린 메쉬윅을 히트 파이프에 삽입하고, 최적의 냉매 주입량을 산출하였다. 그 결과는 아래의 표 2와 같다.

	성긴 메쉬	조밀 메쉬
메쉬수	14	100
와이어 직경 (mm)	0.35	0.1143

스크린 메쉬윅		기공율	냉매 주입량 (%)	단위면적당 냉매 주입량(cc/㎠) 단위면적당 냉매 주입량(cc/㎠)
조밀 메쉬 겹수	성긴 메쉬 겹수
1	1	0.63	140	0.0220
2	1	0.63	110	0.03453
3	2	0.63	110	0.05210

상기 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 히트 파이프에 삽입되는 스크린 메쉬윅이 1개의 성긴 메쉬와 1개의 조밀 메쉬가 서로 접촉한 상태로 적층되어 구성되는 경우(이때, 상기 성긴 메쉬는 히트 싱크에 인접하게 배치되고, 상기 조밀 메쉬는 열원에 인접하게 배치된다), 조밀 메쉬의 기공율이 0.40 ~ 0.75일때, 적정 냉매 주입량은 105% ~ 160%가 적절하다. 이때, 주입된 냉매량이 105%를 하회하면, 성긴 메쉬의 교차점에 액막이 충분하게 형성되지 않게 되어 응축 냉매의 수평 및/수직 유동이 원활하게 이루어지지 않는다. 또한, 주입된 냉매량이 160%를 상회하면, 성긴 메쉬의 증기 유로의 단면적이 줄어들어서 증기 확산이 원활하지 못하다.

보다 바람직하게, 상기 냉매의 최적 주입량은 140%이며, 단위 면적당 냉매 충진량은 0.017cc/㎠ ~ 0.025cc/㎠인 것이 바람직하다.

또한, 히트 파이프에 삽입되는 스크린 메쉬윅이 2개의 조밀 메쉬 사이에 1개의 성긴 메쉬가 적층되는 구조(이때, 2개의 조밀 매쉬가 각각 열원과 히트 싱크에 인접하게 배치되고, 이 2개의 조밀 메쉬 사이에 성긴 메쉬가 접촉, 게재된다)로 이루어지는 경우, 조밀 메쉬의 기공율이 0.40 ~ 0.75일때, 적정 냉매 주입량은 90% ~ 140%가 적절하다.

이때, 주입된 냉매량이 90%를 하회하면, 성긴 메쉬의 교차점에 액막이 충분하게 형성되지 않게 되어 응축 냉매의 수평 및/수직 유동이 원활하게 이루어지지 않는다. 또한, 주입된 냉매량이 140%를 상회하면, 성긴 메쉬의 증기 유로의 단면적이 줄어들어서 증기 확산이 원활하지 못하다.

보다 바람직하게, 상기 냉매의 최적 주입량은 110%이며, 단위 면적당 냉매 충진량은 0.028cc/㎠ ~ 0.044cc/㎠인 것이 바람직하다.

또한, 상기에서, 조밀 메쉬의 기공율이 0.40 이하이면, 스크린 메쉬윅의 작동 유체 함량(즉, 냉매)이 줄어 들어 고발열시 작동 유체의 부족현상이 발생하고, 0.75 이상이면, 모체관력이 떨어져 열전달 성능이 저하된다.

상술한 본 발명의 실시예에서, 조밀 메쉬(140a)는 도 1과 같은 윅구조체로 교체 가능하고, 경우에 따라 히트 싱크(120) 하부에 있는 조밀 메쉬(140a)는 생략하여도 무방하다. 이 경우, 도 5 및 도 6에서와 같이 성긴 메쉬(140b)에서 액막이 형성되고 이 부분에서 냉매가 응축되므로, 성긴 메쉬(140b) 자체가 응축부의 역할을 수행한다. 상기 윅구조체는 구리, 스테인레스, 알루미늄 또는 니켈 파우더를 소결하여 제작된 것이거나, 폴리머, 실리콘, 실리카, 동판, 스테인레스, 니켈 또는 알루미늄판을 에칭가공한 것일 수 있다. 나아가, 상기 윅구조체는 벤슨(benson)등 에게 허여된 미국 특허 제6,056,044호에 개시된 마이크로기공(micromachining) 방법에 의해 제작된 것일 수도 있다.

본 발명에서, 스크린 메쉬윅(140)이 수납되는 판형 케이스(130)는 그 내부가 진공으로 감압된 상태에 있고, 그 재질은 열원(110)으로부터 열을 흡수하고 다시 히트 싱크(120)에 열을 방출하기 용이하도록 열전도성이 우수한 금속, 전도성 폴리머, 전도성 폴리머가 코팅된 금속 또는 열전도성 플라스틱으로 이루어진다.

바람직하게, 상기 금속은 구리, 알루미늄, 스텐레스스틸 또는 몰리브덴 중의 어느 하나 또는 이들의 합금이다. 특히 상기 판형 케이스(130)가 한쪽 면에 10㎛ 내외의 작은 요철이 형성되어 있는 전해동박으로 이루어질 경우, 요철이 있는 면을 판형 케이스(130)의 내면을 향하도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 경우 판형 케이스(130)의 안쪽 표면에서도 모세관력에 의한 냉매의 유동이 유발되어 열원(110) 근방으로의 냉매 회귀가 보다 원활하게 이루어지게 되고, 이에 따라 판형 열전달 장치(100)의 열전달 성능이 더 증가하게 된다. 상기 판형 케이스(130)는 열전도 특성과 기계적 강도 특성을 감안할 때 그 두께가 0.01mm 이상 3.0mm 이하인 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예(제 2 실시예)에 따른 냉각 장치의 구성을 도시한다. 본 발명의 제 2 실시예는 스크린 메쉬윅의 적층 방식이 전술한 제 1 실시예와 차이를 보일 뿐 나머지 구성은 실질적으로 동일하다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트 파이프(100')는, 번갈아가며 적층된 조밀 메쉬(140a)와 성긴 메쉬(140b)가 스크린 메쉬윅(140)을 구성한다. 여기서, 상기 조밀 메쉬(140a)와 성긴 메쉬(140b)는 제 1 실시예의 그것과 동일하며 적층 방향에서 서로 접한다.

상기와 같은 스크린 메쉬윅(140)의 구성은 도 2에 도시된 히트 파이프(100)보다 상대적으로 우수한 열전달 성능을 보장한다. 이러한 우수한 열전달 성능의 발현은, 복수의 조밀 메쉬(140a)에서 냉매의 증발을 동시 다발적으로 유발시킨 후 인접하는 복수의 성긴 메쉬(140b)를 통한 동시 다발적인 냉매 증기의 신속한 확산을 유발하고, 성긴 메쉬(140b)가 증기 확산 유로의 기능은 물론 응축된 액상 냉매의 수직 유동에 대한 가교 기능을 동시에 수행함으로써, 냉매의 회귀 시간 단축과 열원(110) 부근으로의 단위 시간당 냉매 공급 유량의 증가를 가져오기 때문에 가능하다.

상기 스크린 메쉬윅(140)에 있어서, 번갈아 적층되는 메쉬의 단위는 1개 층으로만 한정되지 않는다. 다만 조밀 메쉬(140a)는 3개 층 이상으로 구성할 경우, 증발된 냉매가 조밀 메쉬(140a)의 적층 구조 내에 포집되어 액상 냉매의 유동을 방해할 우려가 있다. 따라서 조밀 메쉬(140a)는 2개 층 이하로 적층하는 것이 바람직하다.

상기 히트 파이프(100')의 동작 과정에서, 열원(110)에서 발생되는 열은 인접한 조밀 메쉬(140a) 뿐만 아니라, 인접하지 않은 조밀 메쉬(140a)에도 전달되므로, 각각의 조밀 메쉬(140a)에서는 냉매의 기화가 동시 다발적으로 유발된다. 이에 따라, 단위 시간당 열전달 성능이 향상된다. 냉매의 기화는 성긴 메쉬(140b)에서도 유발되지만, 그 양은 조밀 메쉬(140a)에서 유발되는 냉매의 기화 양 보다는 작다.

기화된 냉매는 조밀 메쉬(140a)에 인접한 복수의 성긴 메쉬(140b)를 통하여 사방으로 확산되며, 상기 판형 케이스(130)의 안쪽 표면 중 냉매의 기화 온도보다 낮은 온도를 가진 영역, 실질적으로는 히트 싱크(120)의 직 하방 근처에서 응축된다. 그리고, 응축과 함께 발열된 열은 히트 싱크(120)를 통하여 외부로 방출된다.

응축된 냉매는 스크린 메쉬윅(400) 내에 야기되는 모세관력에 의해 평균적으로는 열원(110) 근처로 유동한다. 이때, 응축 냉매의 유동은 조밀 메쉬(140a)와 성긴 메쉬(140b)의 자체층 내에서도 일어나지만, 주로 서로 다른 층을 이루는 조밀 메쉬(140a)와 성긴 메쉬(140b) 사이에서 유발된다. 서로 다른 층을 이루는 메쉬간의 냉매 유동은 각 메쉬간의 접촉 계면을 통하여 이루어진다. 이때, 냉매의 수직 유동과 관련된 메카니즘은 전술한 실시예의 경우와 실질적으로 동일하다.

특히, 상기 성긴 메쉬(140b)는 증기확산 유로를 제공함으로써 조밀 메쉬(140a)에서 기화된 냉매가 열원(110)보다 온도가 낮은 영역으로 신속하게 확산할 수 있도록 해주는 기능을 수행하는 동시에, 인접하는 조밀 메쉬(140a)로 응축된 냉매가 원활하게 공급될 수 있도록 냉매의 수직 유동에 대한 가교역할을 수행한다. 이에 따라, 히트 파이프(100')의 작동 과정에서 열원(110) 근처로 응축 냉매의 공급이 원활하게 이루어짐으로써 장치(100')의 열전달 효율이 극대화된다.

본 발명의 제 2 실시예에서, 조밀 메쉬(140a)와 성긴 메쉬(140b)를 이용하여 스크린 메쉬윅(140)을 구성하는 방법은 도 7에 도시된 예를 다양하게 변형시킬 수 있다. 도 8 내지 도 10은 이러한 다양한 변형예를 보여준다.

도 7과 도 8 내지 10을 대비하여 참조하면, 일 예로 상기 스크린 메쉬윅(140)을 구성함에 있어서는 최상층에 있는 조밀 메쉬(140a)를 생략할 수 있다(도8 참조). 다른 예로, 최상부와 최하부를 복수의 조밀 메쉬(140a)로 구성할 수 있다(도10 참조). 또 다른 예로, 최상층의 조밀 메쉬(140a)를 생략하고 최하부를 복수의 조밀 메쉬(140a) 층으로 구성할 수 있다(도9 참조).

한편, 본 발명의 제 2 실시예 및 그 변형예에서, 스크린 메쉬윅을 구성하는 조밀 메쉬는 제 1 실시예와 마찬가지로 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지된 다양한 윅구조체로 대체될 수 있다.

본 발명에 따른 히트 파이프는, 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 정사각형, 직사각형, T자형 등 다양한 형상으로 구성할 수 있다. 그리고, 히트 파이프의 판형 케이스는 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이 상판 케이스(130a)와 하판 케이스(130b)의 별도 조합으로 구성할 수도 있고, 도 16에 도시된 바와 같이 하나의 케이스로만 구성할 수도 있다.

본 발명에서, 판형 케이스의 최종적인 밀봉은 그 내부를 진공 수준으로 감압한 상태에서 냉매를 충전한 후 이루어진다. 상기 밀봉은 레이저 용접, 플라즈마 용접, TIG 용접, 초음파 용접, 브레이징 접합, 솔더링 접합, 열압착 라미네이션법 등으로 이루어진다.

상기 판형 케이스 내에 주입되는 냉매로는 물, 메탄올, 에탄올, 아세톤, 암모니아, CFC계 냉매, HCFC계 냉매, HFC계 냉매 또는 이들의 혼합냉매가 채용 가능하다.

이상에서 상술한 본 발명에 따른 히트 파이프에 있어서, 성긴 메쉬는 증기 유로로서의 역할 뿐만 아니라, 액상 냉매의 수평 유동은 물론이고 수직 유동을 위한 가교 역할까지도 수행한다. 이러한 성긴 메쉬 레이어의 이중적 작용은, 본 발명에 따른 히트 파이프의 필수적인 사항으로서, 성긴 메쉬가 가지는 메쉬수, 겹수, 메쉬 와이어의 직경 및 냉매 주입량을 적절하게 선택함으로써 달성된다.

이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 하지만, 본 발명의 실시예들은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 하기되는 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따르면, 히트 파이프내에 삽입되는 스크린 메쉬윅을 성긴 메쉬와 조밀 메쉬의 적층 구조로 구현하고, 주입되는 냉매량을 성긴 메쉬의 인접하는 교차점에 형성되는 액막이 서로 연결될 수 있을 정도로 조절함으로써 히트 파이프의 성능을 최적화하였다.

즉, 응축 냉매의 수평 및/수직 유동의 가교 역할을 수행하는 성긴 메쉬에 최적의 액막을 형성시켜 응축 냉매의 귀환을 촉진시킴으로써 증발부와 응축부 사이의 온도차를 최소화시켰다.

Claims (15)

1. 내부에 냉매를 수용한 상태에서 열원과 접촉하여 상기 냉매의 증발과 응축을 통해 열원으로부터의 열을 외부로 전달하는 열전도성 판형 케이스와, 상기 판형 케이스 내부에 설치되며, 1개의 조밀 메쉬와 1개의 성긴 메쉬가 적층된 구조를 가지는 스크린 메쉬윅 구조체를 포함하는 히트 파이프(Heat pipes)와;

   상기 열전도성 판형 케이스와 접촉하여 냉매의 응축으로 인해 발생하는 잠열을 외부로 배출하기 위한 히트 싱크(Heat sink)를 포함하고;

   상기 성긴 메쉬는 와이어의 직경이 0.20mm 이상 0.40mm 이하이고, 메쉬수가 10 이상 20 이하인 스크린 메쉬이며, 상기 조밀 메쉬는 직경이 0.03mm 이상 0.13mm 이하이고, 메쉬수가 80 이상 400 이하이며, 기공율이 0.40 ~ 0.75인 스크린 메쉬이며,

   상기 냉매의 주입량이 상기 조밀 메쉬의 기공율(porosity)을 기준으로 105% ~ 160%인 냉각 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 조밀 메쉬는 상기 열원과 가까운 위치에 배치되고, 상기 성긴 메쉬는 상기 히트 싱크에 가까운 위치에 배치되어 서로 접촉되는 냉각 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 성긴 메쉬는 와이어의 직경이 0.35mm이고, 메쉬수가 14인 스크린 메쉬이며, 상기 조밀 메쉬는 와이어의 직경이 0.01143mm이고, 메쉬수가 100이며, 기공율이 0.63인 스크린 메쉬이며,

   상기 냉매 주입량이 조밀 메쉬의 기공율을 기준으로 140%인 냉각 장치.
4. 내부에 냉매를 수용한 상태에서 열원과 접촉하여 상기 냉매의 증발과 응축을 통해 열원으로부터의 열을 외부로 전달하는 열전도성 판형 케이스와, 상기 판형 케이스 내부에 설치되며, 2개의 조밀 메쉬 사이에 1개의 성긴 메쉬가 적층된 구조를 가지는 스크린 메쉬윅 구조체를 포함하는 히트 파이프(Heat pipes)와;

   상기 히트 파이프와 접촉하여 냉매의 응축으로 인해 발생하는 잠열을 외부로 배출하기 위한 히트 싱크(Heat sink)를 포함하고;

   상기 성긴 메쉬는 와이어의 직경이 0.20mm 이상 0.40mm 이하이고, 메쉬수가 10 이상 20 이하인 스크린 메쉬이며, 상기 조밀 메쉬는 직경이 0.03mm 이상 0.13mm 이하이고, 메쉬수가 80 이상 400 이하이며, 기공율이 0.40 ~ 0.75인 스크린 메쉬이며,

   상기 냉매의 주입량이 상기 조밀 메쉬의 기공율(porosity)을 기준으로 90% ~ 140%인 냉각 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   2개의 조밀 메쉬가 각각 열원과 히트 싱크에 가까운 위치에 배치된 상태에 서, 상기 성긴 메쉬와 각기 접촉되는 냉각 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 성긴 메쉬는 와이어의 직경이 0.35mm이고, 메쉬수가 14인 스크린 메쉬이며, 상기 조밀 메쉬는 와이어의 직경이 0.01143mm이고, 메쉬수가 100이며, 기공율이 0.63인 스크린 메쉬이며,

   상기 냉매 주입량이 조밀 메쉬의 기공율을 기준으로 110%인 냉각 장치.
7. 제 3 항 또는 제 6 항에 있어서,

   상기 히트 싱크로부터 발열되는 열을 외부에 강제적으로 배출하기 위한 열배출수단을 더 포함하는 냉각 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 열배출수단이 팬인 냉각 장치.
9. 열원과 히트 싱크 사이에 설치되고, 내부에 수용된 냉매의 증발과 응축을 통해 상기 열원으로부터의 열을 상기 히트 싱크에 전달하는 열전도성 판형 케이스와;

   상기 판형 케이스 내부에 설치되며, 1개의 조밀 메쉬와 1개의 성긴 메쉬가 적층된 구조를 가지는 스크린 메쉬윅 구조체를 포함하고;

   상기 성긴 메쉬는 와이어의 직경이 0.20mm 이상 0.40mm 이하이고, 메쉬수가 10 이상 20 이하인 스크린 메쉬이며, 상기 조밀 메쉬는 직경이 0.03mm 이상 0.13mm 이하이고, 메쉬수가 80 이상 400 이하이며, 기공율이 0.40 ~ 0.75인 스크린 메쉬이며,

   상기 냉매의 주입량이 상기 조밀 메쉬의 기공율(porosity)을 기준으로 105% ~ 160%인 히트 파이프.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 조밀 메쉬는 상기 열원과 가까운 위치에 배치되고, 상기 성긴 메쉬는 상기 히트 싱크에 가까운 위치에 배치되어 서로 접촉되는 히트 파이프.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 성긴 메쉬는 와이어의 직경이 0.35mm이고, 메쉬수가 14인 스크린 메쉬이며, 상기 조밀 메쉬는 와이어의 직경이 0.01143mm이고, 메쉬수가 100이며, 기공율이 0.63인 스크린 메쉬이며,

    상기 냉매 주입량이 조밀 메쉬의 기공율을 기준으로 140%인 히트 파이프.
12. 열원과 히트 싱크 사이에 설치되고, 내부에 수용된 냉매의 증발과 응축을 통해 상기 열원으로부터의 열을 상기 히트 싱크에 전달하는 열전도성 판형 케이스와;

    상기 판형 케이스 내부에 설치되며, 2개의 조밀 메쉬 사이에 1개의 성긴 메쉬가 적층된 구조를 가지는 스크린 메쉬윅 구조체를 포함하고;

    상기 성긴 메쉬는 와이어의 직경이 0.20mm 이상 0.40mm 이하이고, 메쉬수가 10 이상 20 이하인 스크린 메쉬이며, 상기 조밀 메쉬는 직경이 0.03mm 이상 0.13mm 이하이고, 메쉬수가 80 이상 400 이하이며, 기공율이 0.40 ~ 0.75인 스크린 메쉬이며,

    상기 냉매의 주입량이 상기 조밀 메쉬의 기공율(porosity)을 기준으로 90% ~ 140%인 히트 파이프.
13. 제 12 항에 있어서,

    2개의 조밀 메쉬가 각각 열원과 히트 싱크에 가까운 위치에 배치된 상태에서, 상기 성긴 메쉬와 각기 접촉되는 히트 파이프.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 성긴 메쉬는 와이어의 직경이 0.35mm이고, 메쉬수가 14인 스크린 메쉬이며, 상기 조밀 메쉬는 와이어의 직경이 0.01143mm이고, 메쉬수가 100이며, 기공율이 0.63인 스크린 메쉬이며,

    상기 냉매 주입량이 조밀 메쉬의 기공율을 기준으로 110%인 히트 파이프.
15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 판형 케이스는 전해동박으로 이루어지고,

    상기 전해동박의 요철 있는 면이 상기 케이스의 안쪽 면을 구성하는 것을 특 징으로 하는 냉각 장치.

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