KR20100007897A

KR20100007897A - 루프 히트 파이프형 전열 장치

Info

Publication number: KR20100007897A
Application number: KR1020097024319A
Authority: KR
Inventors: 가즈유키 오바라; 히로유키 마키노
Original assignee: 아사히 가세이 셍이 가부시키가이샤
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2010-01-22
Also published as: CN101680723A; JPWO2008153071A1; US20100186931A1; EP2157391A4; EP2157391A1; WO2008153071A1; TW200909759A; CN101680723B

Abstract

본원 발명의 목적은, 소형화, 박형화, 경량화와 고전열성능을 양립시킨 루프 히트 파이프형 전열 장치를 제공하는 것으로, 본원 발명의 루프 히트 파이프형 전열 장치는, 증발기, 이 증발기로부터 기상의 작동 유체를 유도하는 증기관, 이 증기관과 접속된 응축기 및 이 응축기로부터 액상의 작동 유체를 증발기에 환류하는 액관을 설치한 루프 히트 파이프형 전열 장치로서, 부직포를 적층한 섬유 구조물 적층체로 이루어진 위크를 증발기 내부에 설치한 것을 특징으로 한다.

Description

루프 히트 파이프형 전열 장치{LOOP HEAT PIPE TYPE HEAT TRANSFER DEVICE}

본 발명은 루프 히트 파이프형 전열 장치에 관한 것으로, 특히 퍼스널 컴퓨터 등과 같이, 소형이고 경량이면서, 효율적인 전열 장치를 필요로 하는 분야에 사용하기에 적합한 루프 히트 파이프형 전열 장치에 관한 것이다.

종래, 우주용, 공업용 또는 가정용 전열 장치로서, 루프 히트 파이프형 전열 장치가 알려져 있고, 예를 들어, 특허문헌 1 등에 나타나 있다. 이 루프 히트 파이프형 전열 장치에서는, 증발기에 의해 발열원으로부터 흡열하여 작동 유체를 증발시켜 기상으로 되게 하고, 얻어진 증기를 증기관에 의해 응축기에 공급하고, 여기서 흡열원에 방열하여 액상으로 되게 한다. 이 때문에, 예를 들어 우주선 등에서, 내부의 각종 기기의 발열을 증발기에 의해 흡열하고, 이 열을 응축기에서 우주로 방열하여, 각종 기기의 온도를 제어할 수 있다. 기계적인 구동 부분이 없기 때문에, 무인 우주선 등에서 장기간 안정적으로 사용할 수 있다.

이러한 루프 히트 파이프형 전열 장치에서는, 그 증발기의 내부에 다공질체로 이루어진 위크를 갖고 있다. 원통형 증발기의 경우, 상기 위크는 증발기의 내부를, 액상의 작동 유체를 수용하는 내측 액류실과, 기상의 작동 유체를 수용하는 외측 증기실로 구획하고 있다. 액상의 작동 유체는 모세관력에 의해 위크 내에서 외 측으로 나가, 위크의 표면 부분에서 증발된다. 위크에는, 구리, 알루미늄, 니켈 등의 금속이나 알루미나, 산화티탄, 실리카 등의 세라믹, 연신 다공질 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리에틸렌 등의 고분자 등을 재료로 한 다공질체가 사용된다.

여기서, 상기 증발기 내의 위크의 개공 직경은 반경 방향으로 균일하거나, 또는 위크 내주측이 외주측보다 개공 직경이 큰 것이 채택되고 있다. 특허문헌 1에는, 내주측의 개공 직경을 크게 함으로써, 위크 전체로부터 작동 유체를 균일하게 증발시킬 수 있으며, 이에 따라 증발기의 성능을 향상시킬 수 있는 것이 개시되어 있다. 그러나, 작동 유체가 증발하는 외주측의 기공 직경이 작기 때문에, 큰 열이 인가되지 않으면 증발되지 않는다. 이 때문에, 루프 히트 파이프형 전열 장치를 기동시키기 위해서는, 약 50 W 이상의 열을 증발기에 인가해야 했다.

이 과제를 해결하기 위해, 특허문헌 2에는, 증발기에 있어서, 위크의 외주측의 개공 직경을 내주측보다 크게 하는 발명이 개시되어 있다. 이 때문에, 내주측에서 충분한 모세관력을 얻어 액상의 작동 유체를 빨아 올리고, 위크의 표면에서 증발을 촉진시킬 수 있는 것으로 나타났다. 그러나, 외주측의 개공 직경이 크기 때문에, 액상의 작동 유체의 모세관력에 의한 이동이 억제됨으로써, 증발부로의 작동 유체의 공급이 지열될 가능성이 생겨, 루프 히트 파이프형 전열 장치의 열전도성이 떨어질 가능성이 있었다.

또한, 루프 히트 파이프형 전열 장치의 고효율의 전열 성능을 살려, 퍼스널 컴퓨터(PC), 특히 노트형 PC에 채택하는 것이 검토되고 있다. 노트형 PC는 소형ㆍ경량화와 함께 고성능화를 도모하기 때문에, 중앙 연산 장치(MPU)의 클록 주파수가 증가하고, MPU도 고집적화되고 있으며, 이에 따라 열밀도가 증가하고 있다. 특히 고발열 소자의 열밀도는 100 W/㎠로 핵반응로에 육박하는 레벨에 이르렀다. 이 때문에, 루프 히트 파이프형 전열 장치도 소형화, 박형화, 경량화하면서, 더욱 높은 열전도성이 요구되고 있다. 따라서 열전도성을 결정하는 위크도, 모세관력의 향상과 통액 저항의 감소에 의해, 액상의 작동 유체의 이동성을 향상시키면서, 보다 작은 열의 인가로 증발을 촉진하는 것이 요구되고 있다.

상기 성능을 만족시키기 위해서는, 위크에는, 모세관력을 향상시키기 위한 개공 직경의 감소와, 통액 저항을 낮추어 증발을 촉진하기 위한 공극률의 증가가 동시에 요구된다. 그러나, 다공질체에서는 개공 직경의 감소와 공극률의 증가가 일반적으로 양립하지 않아, 개공 직경을 감소시키면 공극률도 감소해 버려, 성능 향상에 한계가 있었다.

한편, 특허문헌 3에는 일반적인 히트 파이프이기는 하지만, 천 부재를 위크로 사용하는 것이 개시되어 있다. 철망에 비하여, 천 부재의 메쉬가 작아, 철망 이상의 모세관력을 부여할 수 있으며, 두께를 얇게 할 수 있기 때문에 냉각 장치의 소형화, 박형화 또는 경량화를 도모할 수 있는 것으로 기재되어 있다. 그러나 특허문헌 3에서는, 루프 히트 파이프형 전열 장치에 사용하는 것은 개시되어 있지 않다. 따라서, 모세관력에 관한 기재는 있지만, 공극률에 관한 기재는 없다. 또한, 천 부재의 특성에 관한 기재가 없어, 어떠한 천 부재가 위크로서 적합한지 명확하지 않다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 평 10-246583호 공보

특허문헌 2 : 일본 특허 공개 2002-181470호 공보

특허문헌 3 : 일본 특허 공개 2004-324906호 공보

본 발명은 이상의 사정을 감안하여 발명된 것으로, 부직포를 적층한 섬유 구조물 적층체로 이루어진 위크를 증발기 내부에 설치하고, 섬유 구조물 적층체의 평균 유량 개공 직경, 공극률 및 공극 지수(공극률/평균 유량 개공 직경)를 최적화함으로써, 소형화, 박형화 및 경량화와 고전열성능을 양립시킨 루프 히트 파이프형 전열 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 이상의 목적을 달성하기 위해, 부직포를 적층한 섬유 구조물 적층체로 이루어진 위크를 사용한다. 섬유 구조물 적층체의 평균 유량 개공 직경, 공극률, 공극 지수를 사용하는 부직포의 특성, 적층 구성, 접착 방법 및 조건에 따라 용이하게 제어할 수 있기 때문에, 위크 내를 흐르는 액상의 작동 유체의 통액 저항을 최소한으로 억제하면서, 모세관력에 의한 작동 유체의 이동을 촉진하는 것이 가능하고, 또한 작은 열의 인가로도 증발을 촉진할 수 있다. 그 결과, 증발부의 열전도율이 향상되는 효과가 생기는 것을 발견하여 본 발명을 달성했다.

즉, 본 발명은 이하와 같다.

(1) 증발기와, 이 증발기로부터 기상의 작동 유체를 유도하는 증기관과, 이 증기관과 접속된 응축기와, 이 응축기로부터 액상의 작동 유체를 증발기에 환류하는 액관을 설치한 루프 히트 파이프형 전열 장치로서, 부직포를 적층한 섬유 구조물 적층체로 이루어진 위크를 상기 증발기의 내부에 설치한 것을 특징으로 하는 루프 히트 파이프형 전열 장치. 이에 의해, 위크의 모세관력이 향상되고, 통액 저항이 낮아지며, 작동 유체의 이동이 촉진되어, 최대 열수송량이 증가한다.

(2) 상기 섬유 구조물 적층체에 있어서, 평균 유량 개공 직경이 0.1 ㎛∼30 ㎛이고, 공극률이 65%∼95%이며, 공극 지수(공극률 %/평균 유량 개공 직경 ㎛)가 10∼1000인 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 루프 히트 파이프형 전열 장치. 섬유 구조물 적층체의 특성을 상기 범위로 설정함으로써, 위크의 모세관력을 향상시키면서, 통액 저항을 낮추어, 작동 유체의 이동이 촉진되어, 최대 열수송량을 증가시키는 효과가 한층 더 향상된다.

(3) 상기 섬유 구조물 적층체에 있어서, 10% 유량 개공 직경이 평균 유량 개공 직경보다 0 ㎛∼20 ㎛ 큰 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 루프 히트 파이프형 전열 장치. 이에 의해, 작동 유체가 균일하게 이동하여, 증발 효율이 향상된다.

(4) 상기 섬유 구조물 적층체에 있어서, 상기 부직포는 적층된 상태로 접착되어 있고, 그 접착 면적이 상기 부직포 면적의 0.2%∼20%인 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재된 루프 히트 파이프형 전열 장치. 이에 의해, 작동 유체의 통액 저항을 증가시키지 않고, 양호한 핸들링성을 얻을 수 있다.

(5) 상기 섬유 구조물 적층체에 있어서, 공극 지수(공극률 %/평균 유량 개공 직경 ㎛)가 상이한 적어도 2종류의 부직포가 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(4) 중 어느 하나에 기재된 루프 히트 파이프형 전열 장치. 이에 의해, 위크 내의 작동 유체의 이동을 촉진하고, 증발면 근방의 부직포를 증발에 적합한 것으로 할 수 있으며, 그 결과, 작은 열의 인가에 의한 증발을 촉진하는 것이 가능해진다.

(6) 상기 증발기에 있어서, 증발기의 기밀성을 유지하는 구조의 일부에, 상기 섬유 구조물 적층체의 접착된 부분의 일부를 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 (5)에 기재된 루프 히트 파이프형 전열 장치. 이에 의해, 증발기의 구조를 간략화하는 것이 가능하고, 증발기를 소형화, 박형화 및 경량화하는 것이 가능해진다.

(발명의 효과)

본 발명의 루프 히트 파이프형 전열 장치를 사용함으로써, 소형화, 박형화 및 경량화와 고성능화가 모두 요구되는 PC 및 서버 등의 전자 기기의 고효율의 전열이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 루프 히트 파이프형 전열 장치의 일례를 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1에서의 증발기의 조립도의 일례이다.

(부호의 설명)

1 : 증발기 2 : 증기관

3 : 응축기 4 : 액관

5 : 위크 6 : 증기실

7 : 액류실

10 : 증발기 상부 케이스

11 : 증발기 하부 케이스

본 발명에 사용되는 위크는 부직포를 적층한 구조인 것이 중요하다. 상기 부직포는 섬유 길이/직경으로 나타내는 애스팩트비(aspect ratio)가 5 이상인 섬유를, 평면 내에 랜덤하게 및/또는 배향시켜 적층 배치하고, 각종 방법으로 섬유를 부분적으로 접착 및/또는 고정한 천 형상물이다. 부직포는 섬유의 큰 비표면적을 이용하여 개공을 형성하기 때문에, 분말을 사용하여 개공을 형성하는 소결 금속 등의 종래의 다공질체에 비하여, 섬유가 공간에 소량밖에 없어도, 작은 개공을 형성하는 것이 가능하다. 따라서, 개공 직경을 작게 하면서, 큰 공극률을 유지하는 것이 가능하다. 또한, 부직포를 구성하는 섬유의 직경은 서브 미크론 내지 수십 미크론의 범위에서 선택할 수 있으므로, 개공 직경을 용이하게 제어할 수 있다. 섬유를 사용하고 있는 천 형상물로서는 직물 및 편물이 있지만, 직물에는 올과 올 사이에, 편물에는 그물코라는 천 형상물 형성에 따른 큰 개공부가 존재하는 데 비해, 부직포에는 존재하지 않는다. 즉, 위크에 요구되는, 개공 직경을 감소시키면서, 공극률을 증가시키는 것이 부직포에서만 가능하다.

본 발명에 사용되는 부직포를 구성하는 소재는 특별히 한정되지 않는다. 합성 수지계 섬유이어도 되고, 셀룰로오스계 섬유, 금속계 섬유, 세라믹계 섬유, 유리 섬유 또는 탄소 섬유이어도 된다.

섬유의 형태는 장섬유이어도 되고 단섬유이어도 되며, 양자를 혼합하여 사용해도 된다.

합성 수지계 섬유로는, 나일론 6, 나일론 66 및 공중합 폴리아미드 등의 폴 리아미드로 이루어진 섬유, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 공중합 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀으로 이루어진 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리테트라메틸렌테레프탈레이트 및 공중합 폴리에스테르 등의 폴리에스테르로 이루어진 섬유, 아크릴계 섬유, 아세탈계 섬유 및 4불화 에틸렌계 섬유 등을 들 수 있다.

셀룰로오스계 섬유로는, 비스코스 레이온, 큐프라 레이온, 펄프, 면 및 마 등을 들 수 있다.

금속계 섬유로는, 구리, 황동, 알루미늄, 알루미늄 합금, SUS 및 티탄 등을 들 수 있다.

세라믹계 섬유로는, 알루미나, 산화티탄 및 탄화규소 등을 들 수 있다.

이들은 단독으로 사용해도 되고 2종 이상 혼합하여 사용해도 된다.

바람직하게는, 섬유 직경의 제어가 용이하고 개공 직경을 자유롭게 변경하는 것이 가능하며, 또한 위크 내부에서의 작동 유체의 증발을 억제할 수 있는, 열전도율이 낮은 합성 수지계 섬유가 바람직하고, 특히 화학적 안정성이 우수한 폴리아미드계 섬유, 폴리올레핀계 섬유 및 폴리에스테르계 섬유가 바람직하다.

섬유는 작동 유체와의 친화성이 높은 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 친화성이 낮은 소재를 사용하는 경우는, 부직포를 형성한 후에, 공지의 방법으로 친화성을 향상시키는 표면 처리를 실시하는 것도 바람직하다. 예를 들어, 작동 유체에 물을 80 중량% 이상 포함하는 수계 유체를 사용한 경우에는, 친수성 소재인 셀룰로오스계 섬유 또는 폴리아미드계 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 소수 성 소재인 폴리올레핀계 섬유 및 폴리에스테르계 섬유를 사용하는 경우에는, 공지의 방법으로 계면활성제 등을 부여하는 표면 처리를 하여, 섬유 표면을 친수화하는 것도 바람직한 실시형태이다.

또한, 셸 부분이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 공중합 폴리에스테르 등으로 이루어지고, 코어 부분이 폴리아미드 또는 폴리에스테르 등으로 이루어진 복합 섬유 등이어도 된다.

본 발명에서 사용되는 부직포의 섬유의 단면 형상은, 원형이어도 되고, 원형 이외의 이형(異形)이어도 되지만, 비표면적이 커지는 이형이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 부직포의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 공지의 방법이 이용된다. 예를 들어, 스펀레이스법, 니들펀치법, 스펀본드법, 멜트블로우법, 플래시스펀법 및 일렉트로 스피닝법 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 스펀레이스법, 스펀본드법, 멜트블로우법 및 플래시스펀법이 개공 직경을 용이하게 제어할 수 있기 때문에 바람직하다.

본 발명에 사용되는 부직포의 특성은, 이것을 사용하여 얻어지는 섬유 구조물 적층체의 소정의 특성이 후술하는 범위가 되도록 적절하게 선택하면, 특별히 한정되지 않는다.

본 발명의 섬유 구조물 적층체에 관해 이하에 설명한다. 섬유 구조물 적층체는 부직포를 적층하여 구성되는 것이 필요하다. 또한, 상기 섬유 구조물 적층체의 평균 유량 개공 직경이 0.1 ㎛∼30 ㎛, 공극률이 65%∼95% 및 공극 지수(공극률 %/평균 유량 개공 직경 ㎛)가 10∼1000인 것이 바람직하다. 또한, 상기 섬유 구조물 적층체의 10% 유량 개공 직경이, 평균 유량 개공 직경보다 0 ㎛∼20 ㎛ 큰 것이 바람직하다. 상기 섬유 구조물 적층체는 상기 부직포가 적층된 상태로 접착되어 있고, 그 접착 면적이 상기 부직포 면적의 0.2%∼20%인 것이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 섬유 구조물 적층체는 평균 유량 개공 직경이 0.1 ㎛∼30 ㎛인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.1 ㎛∼10 ㎛, 특히 바람직하게는 0.2 ㎛∼10 ㎛, 한층 더 바람직하게는 0.2 ㎛∼5 ㎛이다. 평균 유량 개공 직경이 0.1 ㎛∼30 ㎛이면, 충분한 모세관력을 얻을 수 있고, 공업적인 생산이 가능하며, 개공 1개당의 통액 저항이 현저하게 커지지도 않는다.

평균 유량 개공 직경은 적층에 의해 크게 변화하지 않기 때문에, 소정의 평균 유량 개공 직경을 갖는 섬유 구조물 적층체를 얻기 위해서는, 그 평균 유량 개공 직경과 일치하는 부직포를 적어도 30 wt% 사용하고, 나머지 부직포로서, 평균 유량 개공 직경이 그보다 큰 부직포를 사용하면 된다. 예를 들어, 평균 유량 개공 직경이 2 ㎛인 섬유 구조물 적층체를 얻기 위해서는, 평균 섬유 직경이 1 ㎛이고, 평균 유량 개공 직경이 2 ㎛인 멜트블로우법 부직포를 100 wt% 사용하는 구성이 예시된다.

본 발명에서의 유량 개공 직경은, 기무라 히사시, 사카이 기요타카, 시라타 도시카츠 및 우카이 데츠오 편저 「막분리 기술 메뉴얼」(주식회사 아이피시 출판, 1990년 8월 10일)의 147페이지에 기재되어 있는 에어플로우법으로 구할 수 있다. 즉, 표면 장력이 이미 알려져 있는 액체에 섬유 구조물 적층체를 미리 침지하여, 상기 적층체의 모든 세공을 상기 액체의 막으로 덮은 상태로 상기 적층체에 압력을 가하여, 액막이 파괴되는 압력과 액의 표면 장력으로부터 계산한 세공 직경을 말한다. 계산에는 하기의 수식 (1)을 이용한다.

d=C×r/P (1)

(식 중, d는 구멍 직경, r은 액의 표면 장력, P는 그 구멍 직경의 액막이 파괴되는 압력, C는 정수이다.)

일반적으로, 섬유 구조물 적층체의 유량 개공 직경은 분포를 갖는다. 유량 개공 직경 분포는, 연속적으로 압력을 변화시키고, 각 압력에서 상기 적층체를 통과하는 유량의 변화로부터, 그 압력에 의해 파괴된 액막의 양을 계산함으로써 구할 수 있다. 측정 장치로는, 예를 들어, ASTM E 1294-89에 기초하는 장치인, PMI사의 펌 포로미터가 사용된다.

수식 (1)에서, 액에 침지한 상기 적층체에 가하는 압력 P를 저압에서 고압으로 연속적으로 변화시킨 경우, 초기의 압력은 가장 큰 세공의 액막도 파괴할 수 없기 때문에, 유량은 0이다. 압력을 높여 가면, 가장 큰 세공의 액막이 파괴되어, 유량이 발생한다(버블 포인트). 더욱 압력을 높여 가면, 가장 작은 세공의 액막이 파괴되어, 액에 침지하지 않은 경우의 유량(드라이 유량)과 일치한다.

평균 유량 개공 직경이란, 상기 적층체를 액에 침지한 경우의 유량(웨트 유량)이, 침지하지 않은 경우의 유량(드라이 유량)의 50%가 되는 압력에서 파괴되는 구멍 직경이다.

또, 본 발명에 사용되는 섬유 구조물 적층체는 10% 유량 개공 직경이 평균 유량 개공 직경보다 0 ㎛∼20 ㎛ 큰 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0 ㎛∼10 ㎛, 특히 바람직하게는 0 ㎛∼5 ㎛이다. 10% 유량 개공 직경과 평균 유량 개공 직경의 차이는 세공의 크기의 분포를 나타내고, 이 수치가 작을수록 분포가 작다. 차이가 0 ㎛이면, 균일한 세공인 것을 나타낸다. 10% 유량 개공 직경이 (평균 유량 개공 직경 + 20 ㎛) 이하이면, 통액 저항이 낮은 큰 구멍으로부터 작동 유체가 불균일하게 유동하지 않으므로, 증발부 전체에 균일하게 작동 유체가 이동하여, 증발 효율이 향상되므로 바람직하다.

10% 유량 개공 직경이란, 상기 적층체를 액에 침지한 경우의 유량(웨트 유량)이, 침지하지 않은 경우의 유량(드라이 유량)의 10%가 되는 압력에서 파괴되는 구멍 직경이다. 10% 유량 개공 직경 및 평균 유량 개공 직경은, 후술하는 방법으로 구해진다.

본 발명에 사용되는 섬유 구조물 적층체는 공극률이 65%∼95%인 것이 바람직하다. 공극률은 바람직하게는 70%∼95%, 더욱 바람직하게는 80%∼95%이다. 공극률이 65%∼95%이면, 상기 적층체의 통액 저항이 낮고, 핸들링에 충분한 강도를 가지며, 충분한 내구성도 갖는다.

공극률이 접착 시의 압력에 의해 약간 감소하는 경향이 있기 때문에, 공극률이 섬유 구조물 적층체의 소정의 공극률보다 5% 정도 큰 부직포를 선택하면 된다. 공지의 방법을 이용하여, 섬유끼리의 접착 조건을 적절히 설정함으로써, 소정 공극률의 부직포를 얻을 수 있다.

본 발명에서의 공극률이란, 섬유 구조물 적층체의 단위체적당 차지하는 공극의 비율이다. 섬유 구조물 적층체의 단위면적당 중량 W(g/㎠)과 두께 T(cm) 및 상 기 적층체를 구성하는 섬유의 진비중 ρ로부터, 공극률은 하기의 수식 (2)로 산출된다.

공극률={1-W/(T×ρ)}×100 (2)

섬유 구조물 적층체의 단위면적당 중량, 두께는 JISL-1096으로 구할 수 있다.

본 발명에 사용되는 섬유 구조물 적층체는 상기에서 구한 공극률(%)과 평균 유량 개공 직경(㎛)의 비[공극률(%)/평균 유량 개공 직경(㎛)]인 공극 지수가 10∼1000인 것이 바람직하다. 공극 지수의 하한에 있어서는, 더욱 바람직하게는 20 이상, 특히 바람직하게는 25 이상이다. 또한, 상한에 있어서는, 더욱 바람직하게는 800 이하, 특히 바람직하게는 500 이하이다.

공극 지수는 루프 히트 파이프형 전열 장치의 성능의 지표인 최대 열수송량을 가장 지배하는 파라미터로서, 일반적으로는 공극 지수가 크면 클수록, 최대 열수송량이 커진다. 또한, 개별적으로는 제어하기 어려운 공극률과 평균 유량 개공 직경의 최적의 조합은, 공극 지수가 최대가 되는 것이며, 양 특성을 최적화하는 파라미터로서 공극 지수가 유효하다. 공극 지수가 10∼1000이면, 모세관력이 충분히 크고, 또 통액 저항이 작고, 공업적으로 생산 가능하여, 위크에 사용하는 구조체로서 최적인 것이 된다. 공극 지수가 10∼1000인 부직포를 적어도 70 wt% 이상 사용함으로써, 섬유 구조물 적층체의 공극 지수를 10∼1000으로 하는 것이 가능하다. 종래, 위크로서 사용되고 있는 금속 소결체의 공극 지수는 7.5 정도이고, 세라믹 소결체의 공극 지수는 2 정도로서, 본 발명의 섬유 구조물 적층체에 비하여 작다. 이 때문에, 모세관력이 부족하거나, 통액 저항이 높아져, 위크로서 충분한 성능을 발휘하는 것이 어려웠다.

본 발명에서는, 종래와는 전혀 다른 부직포를 재료로서 사용함으로써 큰 공극 지수를 실현하는 것이 가능해지고, 충분히 큰 모세관력과 작은 통액 저항을 동시에 얻는 것이 가능해져, 최대 열수송량을 증가시키는 것이 가능하다.

본 발명에 사용되는 섬유 구조물 적층체는, 상기 부직포가 적층된 상태로 접착되어 있으며, 그 접착 면적은, 후술하는 증발기의 기밀성을 유지하기 위한 위크 주변부의 접착을 제외하고, 상기 부직포 면적의 0.2%∼20%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5%∼10%, 특히 바람직하게는 1%∼10%이다. 이 범위이면, 작동 유체의 통액 저항을 증가시키지 않으며, 핸들링하더라도 일체화한 상태를 유지할 수 있는 접착 강도를 얻을 수 있다. 접착하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 부분적으로 열융착을 행하는 엠보스 접합, 핀형, 선형 또는 이들의 조합 등 여러 가지 형상에 의한 부분적인 초음파 융착 및 분말이나 섬유형의 열가소성 수지에 의한 서멀본드 등이 이용된다. 바람직하게는 접착 면적의 비율을 제어하기 쉽고, 접착 강도가 큰, 핀형, 선형 또는 이들의 조합 등 여러 가지 형상에 의한 부분적인 초음파 융착이 이용된다.

본 발명에 사용되는 부직포는 단일이어도 되지만, 상이한 특성을 갖는 부직포를 적층하여 복합하는 것도 바람직한 실시형태이다. 복합에 의해 단일에서는 실현할수 없는, 상반되는 특성을 모두 향상시키는 것이 가능하다. 특히 공극 지수가 상이한 부직포를 적층하여 복합하는 것이 바람직하다. 공극률 및 평균 유량 개공 직경의 측정 방법은 후술한다.

바람직한 실시형태를 예시하면, 표리 1장씩을 공극 지수가 5인 부직포로 하고, 그 사이에 공극 지수가 40인 부직포를 8장 개재하여, 합계 10장을 적층하여 섬유 구조물 적층체를 구성한다. 본 구성에서는, 공극 지수 40인 부직포는 약 80 wt%가 된다. 작동 유체와 접촉하는 면에, 공극 지수가 작은 부직포가 존재하기 때문에, 통액 저항이 매우 낮아, 순환하여 되돌아온 작동 유체를 균일하고 신속하게 섬유 구조물 적층체 내에 확산하는 것이 가능하다. 상기 적층체의 최초의 부직포 내에 확산된 작동 유체는, 다음의 공극 지수가 큰 부직포의 층에 큰 모세관력에 의해 흡인된다. 또한, 증발면에 접하는 층은 공극 지수가 작기 때문에, 작동 유체가 증발되기 쉬워져, 작은 열의 인가로 증발이 촉진된다.

종래에 사용되고 있는 금속이나 세라믹의 다공질체에서는, 특성을 변화시키면서 제어하기가 어려웠다. 또한, 시트형으로 얻어지는 연신 다공질 폴리테트라플루오로에틸렌은, 상이한 특성의 시트를 적층하여 일체화함으로써 특성을 변화시키는 것이 가능하다. 그러나, 시트 사이에 명료한 경계가 존재하기 때문에, 작동 유체가 시트 사이에 체류하여, 작동 유체의 원활한 이동이 방해받을 가능성이 있다. 부직포에 있어서는, 표면에 존재하는 섬유가, 적층된 다른 부직포의 섬유와 접착 시에 가해지는 압력에 의해 서로 엉켜 일체화되기 쉽기 때문에, 명료한 경계가 존재하기 어렵다. 이 때문에, 작동 유체가 부직포 사이에 잘 체류하지 않아 원활하게 이동하기 쉽다. 이 점에서도, 부직포를 적층하고, 접착하여 사용하는 것이 유용하다.

본 발명의 루프 히트 파이프형 전열 장치는, 증발기와, 이 증발기로부터 기상의 작동 유체를 유도하는 증기관, 이 증기관과 접속된 응축기 및 이 응축기로부터 액상의 작동 유체를 증발기에 환류하는 액관으로 이루어지며, 증발기 내부에 소정의 특성을 갖는 섬유 구조물 적층체로 이루어진 위크를 설치하여 구성된다. 증발기 및 응축기의 구조는 공지의 구조를 이용할 수 있다. 도 1에 본 발명의 루프 히트 파이프형 전열 장치의 일례를 나타내지만, 이 구조에 한정되는 것은 아니다. 도 1에서, 1은 원형의 평판형 증발기, 2는 증기관, 3은 응축기, 4는 액관이다. 응축기는 냉각 팬과 구리제 핀을 일체화한 냉각 모듈을 증기관에 납땜으로 고정한 구조로 되어 있다. 섬유 구조물 적층체로 이루어진 위크(5)는, 증발기(1)의 내부를 상하로 이분하도록 설치되며, 하부가 증기실(6)을 구성하고, 상부가 액류실(7)을 구성하고 있다.

섬유 구조물 적층체로 이루어진 위크를 증발기 내부에 설치하는 형태는 공지의 것을 사용할 수 있고, 특별히 한정되지 않는다. 상기 섬유 구조물 적층체는 유연성, 가요성이 풍부하고, 재단 및 단부 접착이 용이하기 때문에, 가공성이 우수하여, 어떠한 설치 형태에도 대응 가능하다. 예를 들어, 증발기가 원통형이면, 증발기 내벽에 홈을 형성하고, 이 홈의 돌기부에 접촉하도록, 중공 원통형으로 가공한 섬유 구조물 적층체를 설치하면 된다. 액관으로부터 되돌아온 작동 유체는 중공부의 내측 액류실에 유입된다. 또, 증발기가 평판형이면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상하에 공간을 갖는 중간 부분에 평판형의 섬유 구조물 적층체를 설치하면 된다.

섬유 구조물 적층체로 이루어진 위크를 증발기 내부에 설치하는 형태는 특별 히 한정되지 않지만, 증발기의 기밀성을 유지하는 구조의 일부에, 상기 섬유 구조물 적층체의 접착된 부분의 일부를 사용하는 것이 바람직하다. 증발기는 작동 유체 충전 전에, 용기 내부의 공기 등의 비응축성 가스를 진공 배기 등으로 제거할 필요가 있으며, 충분한 진공도, 예를 들어 0.1 Torr의 진공도를 유지하는 기밀성이 요구된다. 또, 사용시에 가열에 의해 발생한 작동 유체의 증기가 누설되지 않는 기밀성이 요구된다. 종래에는 증발기의 케이스끼리를 용접 또는 납땜 등에 의해 접착하여 기밀성을 유지하였다. 본 발명에서는, 종래 공지의 방법에 더하여, 섬유 구조물 적층체로 이루어진 위크의 접착된 부분의 일부를 사용할 수 있다.

도 2는 도 1에서의 증발기(1)의 조립도의 일례이다. 도 2에 의해, 증발기의 기밀성을 유지하는 형태를 예시하고 있지만, 본 형태로 한정되는 것은 아니다. 도 2에서, 10은 증발기의 상부 케이스이며, 액관으로부터 되돌아온 작동 유체를 저장하는 리저버를 겸하고 있다. 11은 증발기의 하부 케이스이며, 냉각이 필요한 디바이스로부터 열을 빼앗아, 작동 유체를 증발시키는 작용을 한다. 작동 유체의 증기는 하부 케이스의 홈을 경유하여 증기관에 이른다. 섬유 구조물 적층체로 이루어진 위크(5)는 주변 부분이 융착에 의해 접착되어 있다. 접착 면적률은 15%이다. 섬유 구조물 적층체로 이루어진 위크(5)를 개재시키고, 상부 케이스(10)와 하부 케이스(11)를 조립하여 증발기를 얻는다. 조립 방법은 특별히 한정되지 않지만, 본 예시에서는, 나사에 의한 조립을 나타낸다. 다공질체로 이루어진 위크를 개재시켜, 상부 케이스(10)와 하부 케이스(11)를 조립하면, 기밀성을 유지할 수 없으므로, 케이스끼리의 용접 등과 같이 기밀성을 유지하기 위한 수단이 필요해진다. 융착에 의 해 접착한 섬유 구조물 적층체로 이루어진 위크를 사용하면, 융착에 의해 개공이 없어져, 기밀성을 유지할 수 있고, 나사 조임 등 간편한 수단으로 조립이 가능해진다.

전술한 바와 같이, 미리 부직포를 일체화하기 위해 접착한 부분을 사용해도 되지만, 증발기 조립시에 동시 접착하는 것이 바람직하다. 동시 접착에서의 접착 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 가열 압축법이 바람직하다. 가열 압축법에서는, 상술한 구조 및 조립 방법을 그대로 채택할 수 있기 때문에, 소형화, 박형화 및 경량화와 함께, 조립 비용의 경감도 도모할 수 있다.

본 발명에 사용되는 작동 유체는 루프 히트 파이프형 전열 장치에 일반적으로 사용되고 있는 유체를 사용할 수 있다. 물, 암모니아, 에탄올 등의 알콜류, 헵탄 등의 탄화수소류, 프레온-11 등의 플루오로카본류, 액체 산소 및 액체 질소 등이 예시되지만, 특별히 한정되지 않는다. 또, 유체를 단독으로 사용해도 되고, 혼합하여 사용해도 상관없지만, 혼합하는 경우는 균일하게 서로 용해하는 유체종 및 혼합 비율로 하는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 작동 유체로는 수식 (3)으로 정의되는 메리트수(merit number)가 큰 물을 80 중량% 이상 포함하는 수계 유체를 사용한다.

메리트수=(밀도×표면 장력×증발 잠열)/점도 (3)

메리트수가 클수록 최대 열수송량이 커지기 때문에 바람직하다. 대표적인 유체의 메리트수를 나타내면, 암모니아(1.1×10¹¹), 프레온-11(1.2×10¹⁰), 프레온- 113(7.3×10⁹), 펜탄(1.5×10¹⁰), 아세톤(3×10¹⁰), 메탄올(4.8×10¹⁰), 에탄올(4.1×10¹⁰), 헵탄(1.3×10¹⁰), 물(5.1×10¹¹) 및 나프탈렌(3.4×10¹⁰)이다. 물은 메리트수가 커서, 최대 열수송량이 커지므로 바람직하다. 물을 단독으로 사용하는 것이 바람직하지만, 아세톤 등의 케톤류, 메탄올 및 에탄올 등의 알콜류 및 계면활성제 등을 물에 혼합해도 된다. 그 경우, 큰 메리트수를 유지하기 위해, 물을 80 중량% 이상 포함하는 것이 바람직하다.

실시예

이하 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 이용되는 측정법은 이하와 같다.

(1) 평균 유량 개공 직경(㎛)

PMI사 제조 펌 포로미터(형식 CFP-1200 AEX)를 사용하여 측정한다. 침지액으로는 표면 장력 20.1 dynes/cm의 PMI사 제조 Silwick를 사용한다. 침지액에 침지한 샘플은 대기압보다 80 kPa 낮게 하고, 탈기하여 샘플 내에 거품이 남지 않도록 전처리한다. 측정 직경은 20 ㎜로 한다. 건조 공기를 샘플에 통과시키고, 단계적으로 기체 압력을 증가시키고, 이 때의 기체 유량을 관측한다. 샘플을 액에 침지한 경우의 유량(웨트 유량)이, 침지하지 않은 경우의 유량(드라이 유량)의 50%가 되는 압력 P₅₀(PSI)을 구하고, 하기 수식 (4)에서 평균 유량 개공 직경을 구한다.

d₅₀=C×r/P₅₀ (4)

여기서, d₅₀은 평균 유량 개공 직경(㎛)이고, r은 액의 표면 장력으로 20.1(dynes/cm)이며, 정수 C는 0.451(㎛ㆍcmㆍPSI/dynes)이다. 3회 측정하여 그 평균값을 구한다.

(2) 10% 유량 개공 직경(㎛)

샘플을 액에 침지한 경우의 유량(웨트 유량)이, 침지하지 않은 경우의 유량(드라이 유량)의 10%가 되는 압력 P₁₀(PSI)을 구하고, 상기 (1)과 마찬가지로 하기 수식 (5)에서 10% 유량 개공 직경을 구한다. 3회 측정하여 그 평균값을 구한다.

d₁₀=C×r/P₁₀ (5)

(3) 공극률(%)

샘플의 단위면적당 중량 W(g/㎠)와 두께 T(cm) 및 샘플을 구성하는 소재의 진비중 ρ로부터, 공극률은 하기의 수식 (2)로 산출한다.

공극률={1-W/(T×ρ)}×100 (2)

샘플의 단위면적당 중량 및 두께는 JISL-1096에 따라 구한다.

(4) 접착 면적률(%)

100 ㎜×100 ㎜의 샘플을 CCD 카메라로 촬영한 화상을 화상 해석 소프트웨어에 로딩하고, 2진화에 의해 접착 부분을 추출하여, 접착 면적(㎟)을 화상 해석 소프트웨어에 의해 구한다. 촬영 면적 10000 ㎟에 대한 비율을 구하여 접착 면적률을 산출한다.

(5) 최대 열수송량(W)

도 1에 도시하는, SUS304제이며 치수가 외경 80 ㎜, 두께 20 ㎜인 원형 평판형 증발기에 샘플을 설치한다. 응축기, 증기관 및 액관은 모두 외경 4 ㎜의 SUS316제 파이프로 구성한다. 응축기는 냉각 팬과 구리제 핀을 일체화한 냉각 모듈을 사용하여, 강제 공냉에 의해 냉각했다. 열이동 거리, 즉 증기관의 길이는 약 1 m로 했다. 작동 유체는 에탄올을 사용했다. 증발기 하면에 히터를 부착하고, 입력 전력을 연속적으로 증가시키면서, 증발기 및 응축기에 땜납으로 부착한 열전대로 증발기 온도 T1(K) 및 응축기 온도 T2(K)를 측정하여, T1-T2가 50K가 된 입력 전력을 최대 열수송량으로 했다.

(실시예 1)

폴리에틸렌테레프탈레이트제 멜트블로우 부직포(아사히카세이센이사 제조 : 단위면적당 중량 40 g/㎡, 공극률 90%, 평균 유량 개공 직경 2 ㎛, 표 1 중에서는 MB로 표기함)를 10장 적층한 후, 핀형 초음파 융착기로 열접착했다. 얻어진 섬유 구조물 적층체의 접착 면적률은 1%였다. 또, 이 적층체의 평균 유량 개공 직경, 공극률, 공극 지수 및 최대 열수송량은 표 1과 같다.

(실시예 2∼4)

단위면적당의 핀의 갯수를 변경한 핀형 초음파 융착기로 열접착하고, 접착 면적률을 5%(실시예 2), 0.1%(실시예 3) 및 30%(실시예 4)로 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 섬유 구조물 적층체를 얻었다. 접착 면적률이 0.1%인 실시예 3의 섬유 구조물 적층체는 접착력이 작아, 증발기에 설치할 때 박리되어 핸들 링성이 떨어지지만, 증발기의 상부 케이스에 고정하여 최대 열수송량을 측정했다. 또, 접착 면적률이 30%로 큰 실시예 4는, 유효 통액 면적이 감소하여, 실시예 1에 비해 최대 열수송량이 감소한다.

(실시예 5)

폴리에틸렌테레프탈레이트제 스펀본드 부직포(아사히카세이센이사 제조 에르타스 : 단위면적당 중량 20 g/㎡, 공극률 85%, 평균 유량 개공 직경 18 ㎛, 표 1 중에서는 SB로 표기함) 1장, 폴리에틸렌테레프탈레이트제 멜트블로우 부직포(아사히카세이센이사 제조 : 단위면적당 중량 40 g/㎡, 공극률 90%, 평균 유량 개공 직경 2 ㎛) 8장, 폴리에틸렌테레프탈레이트제 스펀본드 부직포(아사히카세이센이사 제조 에르타스 : 단위면적당 중량 20 g/㎡, 공극률 85%, 평균 유량 개공 직경 18 ㎛) 1장을, 이 순서로 적층한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 섬유 구조물 적층체를 얻어, 평균 유량 개공 직경, 공극률, 공극 지수 및 최대 열수송량을 구했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 얻어진 섬유 구조물 적층체의 접착 면적률은 1%였다. 표리에 스펀본드 부직포를 적층함으로써, 작동 유체의 이동이 보다 균일해지고, 증발되기 쉬워지기 때문에, 최대 열수송량이 한층 더 증가했다.

(실시예 6)

섬유 직경 5.5 ㎛의 나일론 66 섬유를 수류 교락시킨 부직포(단위면적당 중량 80g/㎡, 공극률 85%, 평균 유량 개공 직경 5 ㎛, 표 1 중에서는 SL로 표기함)를 2장 사용한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 섬유 구조물 적층체를 얻었다. 결과는 표 1에 나타내는 바와 같이, 최대 열수송량이 양호했다.

(실시예 7)

섬유 직경 5.5 ㎛의 나일론 66 섬유를 수류 교락시켜 롤로 압축한 부직포(단위면적당 중량 150 g/㎡, 공극률 60%, 평균 유량 개공 직경 5 ㎛)를 2장 사용한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 섬유 구조물 적층체를 얻었다. 공극률이 작아짐으로써 실시예 6에 비해 최대 열수송량이 저하된다.

(실시예 8)

섬유 직경 10.1 ㎛의 나일론 66 섬유를 수류 교락시킨 부직포(단위면적당 중량 75 g/㎡, 공극률 80%, 평균 유량 개공 직경 15 ㎛)를 2장 사용한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 섬유 구조물 적층체를 얻었다. 평균 유량 개공 직경이 커짐으로써, 실시예 6에 비해 최대 열수송량이 저하된다.

(실시예 9)

섬유 직경 5.5 ㎛의 나일론 66 섬유를 수류 교락시킨 부직포(단위면적당 중량 120 g/㎡, 공극률 80%, 평균 유량 개공 직경 6 ㎛)를 2장 사용한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 섬유 구조물 적층체를 얻었다. 본 적층체의 10% 유량 개공 직경과 평균 유량 개공 직경의 차이는 12 ㎛ 이며, 개공 직경의 분포가 약간 커지면, 실시예 6에 비해 열수송량이 약간 저하된다.

(실시예 10)

섬유 직경 7.9 ㎛의 나일론 66 섬유를 수류 교락시킨 부직포(단위면적당 중량 150 g/㎡, 공극률 75%, 평균 유량 개공 직경 8 ㎛)를 2장 사용한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 섬유 구조물 적층체를 얻었다. 공극 지수가 10 미만이 되 면, 실시예 6에 비해 열수송량이 저하된다.

(비교예 1)

위크로서 니켈의 소결 다공질체를 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 평균 유량 개공 직경, 공극률, 공극 지수 및 최대 열수송량을 구했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

(비교예 2)

위크로서 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질체(스미토모전공 파인폴리머 제조, 포어플론 멤브레인 WP-500-100)를 20장 적층하여 위크로서 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 평균 유량 개공 직경, 공극률, 공극 지수 및 최대 열수송량을 구했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

[표 1]

표 1의 실시예 1과 비교예 1 및 2의 결과에서 분명한 바와 같이, 본 발명의 섬유 구조물 적층체를 위크로 사용하면, 종래 위크로서 사용되고 있는 금속 소결체나 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질체보다, 평균 유량 개공 직경을 작게 하면서 공극률을 크게 하는 것이 가능하고, 이 때문에, 최대 열수송량을 크게 하는 것이 가능하다. 그 결과, 루프 히트 파이프형 전열 장치의 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 실시예 6∼10의 결과에서 분명한 바와 같이, 부직포 및 상기 부직포를 적층한 섬유 구조물 적층체의 특성을 특정 범위로 한정함으로써, 최대 열수송량을 한층 더 크게 하는 것이 가능하고, 루프 히트 파이프형 전열 장치의 성능을 한층 더 향상시킬 수 있다.

(실시예 11)

실시예 1에서 얻어진 섬유 구조물 적층체를 직경 30 ㎜의 원형으로 펀칭한 후, 주변부를 3 ㎜ 폭으로 접착했다. 300℃로 가열한 외경 30 ㎜, 내경 24 ㎜의 동심원형 금형을 사용하여, 가열 압축법으로 융착하는 방법으로 접착을 실시했다. 접착부에 직경 1 ㎜의 나사용 구멍을 균등한 간격으로 8개 형성하여, 위크로 했다. 상기 위크를 개재시켜, 외경 30 ㎜, 플랜지의 폭 3 ㎜, 높이 5 ㎜, 두께 1 ㎜의 구리제 상부 케이스와 외경 30 ㎜, 가장자리의 폭 3 ㎜, 높이 5 ㎜의 구리제 하부 케이스를 8개의 나사로 조립하여 증발기를 얻었다. 상부 케이스 및 하부 케이스에 미리 개공된 직경 3.2 ㎜의 구멍에 외경 3 ㎜, 내경 2 ㎜의 구리제 파이프를 납땜에 의해 부착하여, 각각 액관 및 증기관으로 했다. 액관을 U자형으로 구부려, 증기관과 납땜에 의해 접합하여, 루프를 형성했다. 하부 케이스로부터 100 ㎜의 위치에 냉각 팬과 높이 10 ㎜, 피치 3 ㎜의 구리제 핀을 일체화한 냉각 모듈을 납땜에 의해 증기관에 부착하여, 응축기로 했다. 상부 케이스에 별도 부착한 3방 코크를 포함하는 작동 유체 주입용 구리 파이프로부터 진공 펌프를 사용하여 배기시키면, 양 호한 기밀성을 나타내며, 0.1 Torr까지 감압이 가능했다. 0.1 Torr까지 배기시킨 후, 3방 코크를 전환하여 메탄올을 주입했다. 작동 유체 주입용의 구리 파이프를 압축에 의해 폐관한 후, 용접하여 루프 히트 파이프형 전열 장치를 얻었다. 실시예 1과 동일하게 하여 최대 열수송량을 측정하면 80 W였다.

(실시예 12)

실시예 1에서 얻어진 섬유 구조물 적층체를 직경 30 ㎜의 원형으로 펀칭했다. 실시예 11과 동일한 형상의 상부 케이스 및 하부 케이스를 300℃로 가열한 후, 상기 섬유 구조물 적층체를 사이에 끼워 압축했다. 융착된 상기 섬유 구조물 적층체로 상부 케이스와 하부 케이스를 접착하여 증발기를 얻은 것 외에는 실시예 11과 동일하게 하여, 루프 히트 파이프형 전열 장치를 얻었다. 실시예 11과 마찬가지로 0.1 Torr까지 감압 가능하였다. 실시예 1과 동일하게 하여 최대 열수송량을 측정하면 80 W였다.

본 발명에 의하면, 부직포를 적층하여 접착한 섬유 구조물 적층체로 이루어진 위크를 증발기 내부에 설치하여, 섬유 구조물 적층체의 평균 유량 개공 직경, 공극률 및 공극 지수(공극률/평균 유량 개공 직경)를 최적화함으로써, 소형ㆍ경량화와 고전열성능을 양립시킨 루프 히트 파이프형 전열 장치를 제공할 수 있다. 따라서, 소형화, 박형화, 경량화와 고성능화가 모두 요구되는 PC 및 서버 등의 전자 기기의 고효율의 전열 장치로서 사용하는 것이 가능하다.

Claims

증발기와, 이 증발기로부터 기상의 작동 유체를 유도하는 증기관과, 이 증기관과 접속된 응축기와, 이 응축기로부터 액상의 작동 유체를 증발기에 환류하는 액관을 설치한 루프 히트 파이프형 전열 장치로서, 부직포를 적층한 섬유 구조물 적층체로 이루어진 위크를 상기 증발기의 내부에 설치한 것을 특징으로 하는 루프 히트 파이프형 전열 장치.
제1항에 있어서, 상기 섬유 구조물 적층체에 있어서, 평균 유량 개공 직경이 0.1 ㎛∼30 ㎛인 것을 특징으로 하는 루프 히트 파이프형 전열 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 섬유 구조물 적층체에 있어서, 공극률이 65%∼95%이고, 공극 지수(공극률 %/평균 유량 개공 직경 ㎛)가 10∼1000인 것을 특징으로 하는 루프 히트 파이프형 전열 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유 구조물 적층체에 있어서, 10% 유량 개공 직경이 평균 유량 개공 직경보다 0 ㎛∼20 ㎛ 큰 것을 특징으로 하는 루프 히트 파이프형 전열 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유 구조물 적층체에 있어 서, 상기 부직포는 적층된 상태로 접착되어 있고, 그 접착 면적은, 증발기의 기밀성을 유지하기 위한 위크 주변부의 접착을 제외하고, 상기 부직포 면적의 0.2%∼20%인 것을 특징으로 하는 루프 히트 파이프형 전열 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유 구조물 적층체에 있어서, 공극 지수(공극률 %/평균 유량 개공 직경 ㎛)가 상이한 적어도 2종류의 부직포를 적층한 것을 특징으로 하는 루프 히트 파이프형 전열 장치.
제5항에 있어서, 상기 증발기에 있어서, 증발기의 기밀성을 유지하는 구조의 일부에, 상기 섬유 구조물 적층체의 접착된 부분의 일부를 사용하는 것을 특징으로 하는 루프 히트 파이프형 전열 장치.