KR20100029301A - 코일스프링형 윅, 히트파이프 그리고 방열구조, 이방열구조를 이용한 led조명기구 - Google Patents

Abstract

본발명은, 히트파이프의 밀폐관안에 내장하는 모세관구조물로 사용하는 것으로, 일정한 핏치와 틈새를 갖는 코일스프링으로 히트파이프의 밀폐관안에 내장할수 있는 크기의 외경과 작동유체가 흐를수 있는 중앙통로를 갖도록 하여 코일스프링형 윅을 형성하고, 이 코일스프링형 윅을 밀폐관안에 모세관구조물로 내장하여 히트파이프를 형성하며, 이 히트파이프를 사용하여 방열구조물을 형성하고, 이 방열구조를 사용하여 LED조명기구를 형성하여 되는 것임.

코일스프링형 윅, 밀폐관, 증발부, 응축부, 모세관구조물

Description

코일스프링형 윅, 히트파이프 그리고 방열구조, 이 방열구조를 이용한 LED조명기구 {Coil spring wick, heat pipe and heat exchanger, LED lighting apparatus using heat exchanger}

본발명은 내부의 밀폐공간에서 순환하는 작동유체가 연속적으로 액체-증기간의 상변화를 수행할 때 동반하는 잠열을 이용하여 열을 이동시키므로서 순수 금속을 사용하는 것보다 훨씬 큰 열전도 성능을 나타낼 수 있는 밀폐된 공업적구조물인 히트파이프와, 이 히트파이프에 사용되는 스프링형 윅, 그리고 상기 히트파이프를 이용한 방열구조와 이 방열구조를 이용한 조명기구에 관한 것이다.

히트파이프는 액체를 넣은 밀폐관의 일단(가열부)을 가열하여 액체를 증발시키고, 타단(냉각부)을 냉각하여 가열부에서 발생한 증기를 냉각부에서 응축시켜 응축액을 가열부로 환류시키도록 하면, 넣은 액체의 상변화(相

化)를 이용한 가열부(증발부)로부터 냉각부(응축부)로의 효과적인 열수송을 실현할 수 있는 밀폐된 공업적구조물을 말한다.

도 16에는 종래의 히트파이프를 단면도로 도시하고 있는 것이다.

히트파이프 100은, 관(shell) 101의 안쪽에 작동유체의 통로를 갖으며 모세 관현상을 일으킬 수 있는 모세관구조물을 내장하고, 관 101의 내부에 일정량의 작동유체 L을 충전시킨 후 진공상태에서 밀봉한 밀폐관으로 이루어지는 열수송장치로서, 이와같이 작동유체 L을 넣은 밀폐관 101은 작동유체 L이 액체상태에 있는 증발부(가열부) 101E와, 이 증발부 101E에서 증발한 증기가 다시 응축하는 응축부(냉각부) 101C로 구분지어 지고 있다.

위에서 통상적으로 사용되는 모세관구조물로는, 윅(wick) W 또는 그루브(groove) G를 들 수 있는 것으로 윅 W는, 심지의 역할을 할 수 있는 다공질 구조물로 만들어져 용기 101의 내벽에 내장되는 것이며 그루브 G는, 용기 101의 내벽을 적당한 형태로 가공하여 만들고 있는 것이다. 그리고 작동유체 L로는 물(증류수), 아세톤, 암모니아, 프레온 11, 113, 헵탄, 에탄올 등이 사용되고 있다.

이와같이 형성되는 히트파이프 100은, 열이 증발부 101E에 가해지면 열전도에 의해 밀폐관 101의 외벽을 통하여 밀폐관 101의 내부에 있는 액체상태의 작동유체 L로 전달된다. 그러면 평형상태에 있던 작동유체 L은 액채-증기 경계면에서 증발이 일어나며, 이때 증발부 101E 내부의 증기영역은 새로 발생하는 증기량에 의해 국부적인 밀도와 압력이 증가한다. 즉, 온도차에 의해 압력구배가 유발되며 이에 의해 증기는 윅 W의 중앙부의 증기통로를 통하여 응축부 101C쪽으로 이동한다.

한편 응축부 101C의 벽 외부에는 냉각원이 존재하는데, 증발부 101E 에서 이동된 증기의 온도는 응축부 101C에서 이미 응축된 액체와 밀폐관 벽의 온도보다 높은 상태에 있으므로 증기는 열을 방출한 후 액체상태로 응축된다.

이때 응축부의 액체-증기면이 높아지면서 메니스커스(meniscus)의 곡률반경 이 커지고 증발부 101E와 응축부 101C사이의 액체-증기 경계면에서의 곡률반경 차이가 액체의 표면장력에 의해 모세관압력을 유발하고, 이 모세관압력은 액체상태의 작동유체 L을 응축부 101C에서 증발부 101E로 귀환시키는 구동력으로 작용하므로 작동유체 L의 순환이 이루어 지게 되는 것이다.

그런데 지금까지 히트파이프를 구성하고 있는 모세관구조물의 하나로서 사용하고 있는 윅은, 금속망이나 또는 소결금속입자, 소결금속섬유와 같은 다공질재료인 소결재료를 사용하여, 얇은층으로 형성하고 있는 스크린형 윅(screen wick)이며, 이렇게 형성된 스크린형 윅을 용기 101 안에 내장하여 히트파이프를 형성하고 있다.

그러나 이와같이 제조하고 있는 종래의 히트파이프 또는 이 히트파이프를 제조하기 위하여 형성하고 금속망이나 소결재료에 의한 스크린형 윅은, 다음과 같이 많은 문제점을 갖고 있기 때문에 일부 공업용으로만 제한적으로 사용되고 있을뿐이며 우리의 일상 생활에는 전혀 사용되지 못하였었다.

우선 스크린형 윅을 제조하기 위하여 금속망이나 또는 소결재료로 얇은 층의 원통체를 형성하는 스크린형 윅의 제조공정이 복잡하고 또, 이와같이 형성된 스크린형 윅을 사용하여 소형의 히트파이프(예를 들면 직경 3mm 미만)를 제조 하고자 하여도, 소형 밀폐관 내에 스크린형 윅을 설치 하는 공정은 고도의 난이성을 갖는 최첨단 기술을 요하는 것이기 때문에 히트파이프의 제조원가가 높아지고 경제성이 없는 문제가 있었다.

이와같이 스크린형 윅을 사용하는 히트파이프는 소형화가 어려울뿐만 아니라 특히 극소화시키는 것은 불가능한 것이기 때문에, 히트파이프를 활용하여 제조할 수 있는 방열구조(방열기, 방열판등)와 이 방열구조를 활용하여 제조할 수 있는 방열제품(예를 들면 조명기구)의 외형이 커질 수 밖에 없는 것이며 따라서 가정에서 일상적으로 사용할 수 있는 방열구조나 이 방열구조를 활용한 방열제품의 제조가 불가능 하였다.

그리고 소결재료는 소결제품의 특성상 작동유체와 동질성을 유지하기 위한 선택의 폭이 좁은 것이며, 또한 소결제품의 노화로 인한 박리불순물이 발생하고 내구성과 안정성이 없는 문제가 있어왔다.

그리고 금속망이나 소결재료로 형성하는 스크린형 윅을 형성함에 있어, 스크린형 윅의 길이 전체를 통하여 직선형상이 아닌 굴곡형상으로 형성하고자 하여도, 금속망으로 형성하고 있는 스크린형 윅은 모세관 틈새를 만들고 있는 망의 구멍이 쉽게 막혀 버리는 현상이 발생하게 되는 것이며, 또한 소결재료는 그 재료자체의 물리적 특성이 쉽게 부러지고 부스러 지는 취약성을 갖고 있는 것으로 쉽게 모세관틈새가 막혀버리는 문제가 발생하기 때문에 스크린형 윅은 직선형이 아닌 굴곡형상으로 형성할 수 없었다.

그러하기 때문에 금속망이나 소결재료를 사용하여 굴곡형상의 스크린형 윅을 형성하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 스크린형 윅을 굴곡형으로 형성하였다 하더라도 이와같은 굴곡형상의 스크린형 윅을, 굴곡형으로 형성하고 있는 밀폐관안에 내장하는 작업은 거의 불가능하기 때문에 히트파이프는 거의 직선형상으로만 형성이 가능 한 것이며, 이에따라 히트파이프도 굴곡형으로 형성할 수가 없었으며 거의 일 직선형상으만 형성하고 있었다.

그리고 이와같이 취약하면서도 모세관틈새를 균일하고 유지하기 어려운 스크린형 윅을 내장하여 형성하고 있는 직선형상의 히트파이프도 함께 취약하고 유연성이 없는 것이며, 따라서 이와같이 유연성 없는 히트파이프를 사용하여 방열구조와 방열제품을 제조함에 있어, 히트파이프의 외형을 주변기기에 적응하여 친화적으로 변형 시키고자 하여 히트파이프에 외력을 가하여 벤딩작업을 하고자 할 때, 히트파이프의 밀폐관 안에 내장하고 있는 금속망은 그 형상이 찌그러져 망의 구멍이 막히며, 소결재료층이 부러지고 파손 되어 밀폐관 내부공간의 유착으로 막힘현상이 발생하여 히트파이프의 기능을 상실하는 문제가 발생하고 있었다.

이와같이 스크린형 윅을 사용하여 형성하고 있는 종래의 히트파이프는 굴곡형상으로 형성하지 못하고 거의 일직선형상으로만 형성할 수 있을뿐만 아니라, 이와같이 직선형상으로 형성하고 있는 히트파이프를 사용하여 방열구조나 방열제품을 형성할때에도 그 주변기기에 적응하여 구부리는 벤딩작업이 불가능 하였다.

그리고 종래의 히트파이프는 모세관구조물인 스크린형 윅은, 재료의 특성상 취약하고 소형화가 어렵기 때문에 이러한 히트파이프는 방열을 요구하는 모든 방열구조나 이 방열구조를 이용한 방열제품의 제조에 있어 그 크기와 부피가 커질뿐 아니라 제조원가가 고가인 문제 때문에 우리의 일상 생활에 범용성 있게 널리 활용할 수 가 없는 문제점이 있어왔다.

그리고 LED(발광다이오드)를 발광원으로 사용하는 LED조명기구(예를 들면 LED전구, LED조명등, 램프등 LED를 사용하는 조명기구)는 전력소모를 획기적으로 줄이는 반면 그 수명은 반영구적이며, 친환경적이고 다양한 크기의 색과 밝기를 낼 수 있는 꿈의 조명등으로 각광받고 있는 것이다.

그러나 LED는 그 특성상 투입된 에너지의 20％만이 빛으로 변환되고 나머지 80％는 접합부에서 열로 변환되어 내부온도를 상승시키며 이러한 내부온도의 상승은 LED사용기구의 성능을 크게 떨어뜨리는 문제가 있다.

따라서 LED조명기구는 그 내부에서 생성되는 열을 외부로 방출하여야 하는 것이 필수적인 조건이며 과제이고, 특히 고출력 LED조명기구는 좁은 공간에 많은 LED칩이 고밀도로 집적되므로 크게 증가하는 접합부의 온도를 효과적으로 방열하지 않으면 LED반도체는 주위온도의 상승으로 허용 전류의 감소, 중심파장의 이동 광변환 효율저하, 수명 단축등 결정적인 악영향을 가저 오게 된다. 다시 말하여 열로 인하여 열화현상이 발생하므로서 LED의 노화가 급속히 진행되어 조도가 떨어지고 수명이 단축되어 나아가 조명등으로서의 기능을 상실하게 되는 것이다.

따라서 LED조명기구의 효율적인 방열을 위하여는 소형이면서도 방열성능이 좋은 방열구조를 사용하는 것이 필수적인 전제조건이 되는 것이다.

그러나 종래의 조명등에 있어 방열구조는 열전도율이 높은 금속(동, 알미늄등)으로 제조된 핀(fin)이 밀집된 방열판을 공기의 자연대류나 또는 팬(fan)에 의한 강제송풍으로 냉각시키는 방식이거나. 또는 수냉방식등을 사용하고 있었으나, 이와같은 방열구조는 그 부피가 크고 소음이 발생하고 설치공간의 제약이 많으며 특히 방열효율이 매우 낮은 문제점이 있어 왔다.

그러고 전력소모를 획기적으로 줄이는 반면 반영구적으로 사용할 수 있지만, 발열량이 많은 문제를 갖고 있는 LED조명기구를 종래의 히트파이프를 사용하여 만들고자 하여도 위에서 검토한 바와같이 종래의 히트파이프는 고가이며 대형화 하여야 하는 문제점이 있기 때문에, LED를 사용하여 가정용전등과 같은 소형조명기구의 제조가 불가능하였던 것이다.

본발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명하고 있는 것으로, 본발명은 히트파이프를 형성함에 있어서는 모세관구조물로서 종래의 금속망이나 소결재료를 사용하는 스크린형 윅을 대신하여, 코일스프링을 사용하는 코일스프링형 윅을 형성하고 이 코일스프링형 윅을 이용하여 히트파이프를 형성하므로서, 히트파이프에 내장할 수 있는 코일스프링의 선택폭이 다양하고 또한 히트파이프에 코일스프링형 윅의 내장공정이 극히 단순하고 간단하기 때문에 히트파이프의 생산공정이 간단하고 생산원가가 저렴한 코일스프링형 윅과 이 코일스프링형 윅을 이용한 히트파이프를 제공하고자 하는 것이다.

이와같이 코일스프링형 윅을 사용하여 형성하고 있는 히트파이프는 재료의 취약성이 전혀없으며 유연성과 탄력성이 강한 코일스프링을 이용하고 있는 것으로 아주 작은 크기의 히트파이프를 제조할 수 있는 것이며, 또한 이와같이 유연성을 갖는 코일스프링형 윅을 내장하고 있는 히트파이프 자체는 직선형상 뿐만 아니라 굴곡형상등 다양한 형상으로 제조할 수 있는 것이며 또 이와같이 유연성을 갖는 히트파이프를 사용하여 방열구조와 방열제품을 제조 할 때에도 주변기기의 형상에 맞 춰 히트파이프의 외형을 자유자재로 변경시키는 벤딩작업을 용이하게할 수가 있는 것이다.

그리고 LED조명기구를 형성함에 있어 위와같이 열전도효율과 방열효과가 뛰어나며 유연성이 좋은 히트파이프를 소형화하여 방열구조(방열기, 방열판)를 형성 하므로서 방열구조의 소형화와 경량화가 가능하게 되는 것이며, 이와같은 발열구조를 사용하여 LED조명기구를 제조하므로서, LED조명기구의 중량과 체적을 최소화 하고 효율을 극대화 하여 좁은 공간에서도 충분한 방열면적의 확보가 가능한 LED조명기구를 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기위한 본발명은, 히트파이프의 밀폐관 안에 내장하는 모세관구조물로 사용하는 것으로, 일정한 핏치와 틈새를 갖는 코일스프링으로 히트파이프의 밀폐관 안에 내장할수 있는 크기의 외경과 작동유체가 흐를수 있는 중앙통로를 갖도록 하여 코일스프링형 윅을 형성하여 되는 것이다.

이와같이 모세관구조물인 코일스프링형 윅을 형성하는 재료로서, 오래 축적된 생산기술을 이용하여 다양한 크기와 다양한 형상으로 값싸게 제조할 수 있는 유연성이 훌륭한 코일스프링을 사용함으로서, 제조원가가 저렴하며 극히 작게 소형화할 수 있으면서도 방열효과가 뛰어난 히트파이프를 제조할 수 있는 것이다.

그리고 본발명은, 상기와같이 형성하고 있는 코일스프링형 윅을 사용하여 히트파이프를 형성하는 것으로, 밀폐관 안에는 작동유체의 모세관현상을 일으킬 수 있는 모세관구조물이 내장되어 있으며 밀폐관의 내부공간에 작동유체를 넣도록 하 여 되는 히트파이프에 있어서, 상기 모세관구조물은, 일정한 핏치를 갖는 코일스프링으로 상기 밀폐관 안에 내장할수 있는 크기의 외경과 작동유체가 흐를수 있는 중앙통로를 갖도록 하여 형성한 코일스프링형 윅인 것을 특징으로 하는 히트파이프를 제공하고자 하는 것이다.

이와 같이 코일스프링형 윅을 모세관구조물로 내장하여 형성하고 있는 히트파이프는, 열이 증발부에 가해지면 열전도에 의해 용기의 외벽을 통하여 용기의 내부에 있는 액체상태의 작동유체로 전달된다. 그러면 평형상태에 있던 작동유체의 액체-증기 경계면에서 증발이 일어나며, 이때 증발부 내부의 증기영역은 새로 발생하는 증기량에 의해 국부적인 밀도와 압력이 증가한다. 즉, 온도차에 의해 압력구배가 유발되며 이에 의해 증기는 중앙공간을 통하여 응축부쪽으로 이동한다.

이렇게 증발부에서 응축부로 이동하는 증기는, 모세관기능을 갖는 코일스프링형 윅의 미세틈새를 빠저나가면서, 용기벽의 온도보다 높은 상태에 있는 이 증기는 열을 방출한 후 액체상태로 응축되고, 증발부와 응축부간 액체-증기 경계면에서의 곡률반경 차이가 액체의 표면장력에 의해 모세관압력을 유발하는 것이며, 이 모세관압력은 액체상태의 작동유체를 코일스프링형 윅의 나선을 따라서 응축부에서 증발부로 귀환시키는 구동력으로 작용하므로 작동유체의 순환이 이루어 지게 되는 것이다.

이와같이 본발명에 따른 코일스프링형 윅과 이 코일스프링형 윅을 이용한 히트파이프는 용기안에 코일스프링을 내장하여 형성하므로서 스프링의 미세한 틈새와 나선에 따른 모세관현상을 유발하여 열교환(발열)을 하고 있기 때문에 열전달효과 와 방열효과를 극대화 시킬 수 있는 것이며, 그리고 히트파이프의 제조공정이 간단하고 제조단가가 저렴하며 코일스프링은 취약하지 아니하고 유연성을 갖고 있기 때문에 아주작은 크기(직경)의 히트파이프의 제작이 가능한 것이다.

그리고 본발명은 상기와같이 형성하고 있는 히트파이프에 있어서, 밀폐관 안에 코일스프링형 윅을 내장함에 있어 밀폐관의 내벽과 코일스프링형 윅과의 사이에 유체의 흐름을 유도하기 위한 흐름통로가 되는 그루브를 형성하고 이와같이 그루브를 형성하고 있는 밀폐관의 응측부는 증발부보가 높게 설치하여 응축된 작동유체가 중력에 의해 그루브를 통하여 아래쪽으로 흘러내리도록 하여 히트파이프를 형성하여 되는 것이다.

이와같이 밀폐관안에 코일스프링형 윅을 내장함에 있어 코일스프링형 윅의 내부에는 중앙통로를 갖으며, 동시에 밀폐관과 코일스프링형 윅과의 사이에 흐름통로인 그루브를 형성하므로서, 모세관압력에 의한 작동유체의 순환과 함께 중력장내에서 중력에 의한 응축액체의 흐름을 촉진하도록 하고 있는 것이다.

그리고 본발명은, 상기와같이 형성하고 있는 히트파이프를 사용하여 소형이며 경량이면서도 방열효과가 우수한 방열구조를 형성하고 이 방열구조를 개재하여 LED를, 전기를 공급하는 전원에 접속하여 LED조명기구를 형성한다.

이와같이 열전도효율과 방열효과가 뛰어나며 유연성이 좋은 히트파이프를 소형화하여 방열구조를 형성하므로서 방열구조의 소형화와 정량화가 가능하게 되고 이와같은 방열구조를 사용하여, LED조명기구를 제조하므로서, LED조명기구의 중량과 체적을 최소화 하고 효율을 극대화 하여 좁은 공간에서도 충분한 방열면적의 확 보가 가능한 LED조명기구를 제공하므로서 우리가정에서도 LED를 활용한 LED조명기구를 사용 할 수 있도록 하고자 하는 것이다.

이와같이 본원발명에 따른 코일스프링형 윅과 이 코일스프링형 윅을 이용한 히트파이프는 밀폐관 안에 코일스프링을 내장하여 형성하므로서 스프링의 미세한 틈새와 나선에 따른 모세관현상을 유발하여 열교환(방열)을 하고 있기 때문에 열전달효과와 방열효과를 극대화 시킬 수 있는 것이며, 그리고 히트파이프의 제조공정이 간단하고 제조단가가 저렴하며 양산성 높아 매우 경제적이며 경쟁력이 높은 것이다.

그리고 코일스프링형 윅은 취약하지 아니하고 유연성을 갖고 있기 때문에 히트파이프는 소형화는 물론 극소화 시키는 것도 가능하기 때문에, 히트파이프를 활용하여 제조할 수 있는 방열구조(방열기, 방열판등)와 이 방열구조를 활용하여 제조할 수 있는 방열제품(예를 들면 조명기구)의 외형을 최소화할 수 있는 것이며, 따라서 가정에서 일상적으로 사용할 수 있는 방열제품의 제조가 가능 하게 된 것이다.

그리고 코일스프링은 원자재의 종류가 다양하며 그 제조기술도 고도화 되어 고품질의 코일스프링형 윅을 제조하므로서 작동유체에 대한 물성치의 변화가 거의 없기 때문에 작동유체에 대한 선택의 폭이 넓은 것이다.

또한 코일스프링용 동선이나 스테인레스선과 같은 금속선은 노화현상이나 박리현상이 없으며 내구성이 반영구적이며 안정정과 신뢰성이 높은 히트파이프를 제 공할 수 있는 것이다.

그리고 코일스프링은 탄성과 유연성을 갖이고 있어서 외부압력에도 찌그러짐등 변형이 없으므로 히트파이프의 벤딩작업시에도 밀폐관 내부공간이 유착되거나 막힘현상이 일어나지 않는 것이다.

그리고 본발명에 따른 히트파이프를 활용하여 소형이면서도 방열효과가 뛰어난 방열구조를 제조하고 이 방열구조를 사용하여, 전력소모는 적으면서 사용수명은 길지만 발열량이 많은 문제를 갖고 있는 LED를 사용하여, 가정용전등과 같은 소형화 되고 경량화된 조명기구를 제조할 수 있기 때문에 에너지절약에 크게 기여할 수 있는 것이다.

본원 발명의 목적달성을 위하여 적합한 실시예를 첨부도면과 함께 구체적으로 기재하고자 한다.

일반적으로 코일스프링은 탄성복원력을 갖는 재료를 나선형(코일형)으로 감아(권선) 제조하고 있는 것이지만, 본발명에 있어서는 상기와 같은 탄성재질의 코일스프링을 포함하며 탄성복원력이 없는 재료로 나선형으로 권선하여 제조하고 있는 모든 코일형제품을 전부 포함하여 "코일스프링형"이라고 정의하여 사용하고자 한다.

도 1에서 도 3까지에는 본발명에 따른 코일스프링형 윅 SW(SW1, SW2, SW3)의 여러 가지 실시예를, 도 4에서 도 8까지에는 상기 코일스프링형 윅 SW를 사용하여 형성하고 있는 히트파이프 H(H1, H2, H3, H4)의 여러 가지 실시예를 단면도로 도시 하고 있다.

모세관현상은 액체에 가는 관(毛細管)을 세우면 액체의 표면장력에 의해 액체가 가는 관속을 상승 또는 하강하는 현상으로 정의하고 있는 것이며, 그리고 모세관현상은 모세관반경이 작은 것일수록 모세관력을 크게할 수 있는것이나, 본발명에 따른 모세관구조물을 설명함에 있어서는 모세관구조물에 대한 이해를 돕기위하여, 도 1에서 도 6까지에는 모세관 기능을 하고 있는 코일스프링형 윅의 틈새 T를 확대하여 도시하고 있다.

도 1에는 제1실시예에 따른 코일스프링형 윅 SW1을 도시하고 있는 것이다.

본발명의 제1실시예에 따른 코일스프링형 윅은 히트파이프의 밀폐관 안에 내장하는 모세관구조물로 사용하는 것으로, 일정한 핏치와 틈새 T를 갖는 코일스프링으로 히트파이프의 밀폐관 안에 내장할수 있는 크기의 외경 D와 작동유체가 흐를수 있는 중앙통로 S를 갖도록 하여 코일스프링형 윅 SW1을 형성하고 있는 것이다.

이때 코일스프링은 동이나 알미늄과 같이 열전도 성능이 우수한 재질의 것을 선택하여 가는 핏치간격을 갖도록 형성하되 작동유체의 특성과 히트파이프의 사용용도에 적합하게 설계하여 코일스프링형 윅을 형성하는 것이다.

이와같이 형성된 코일스프링형 윅 SW1은 히트파이프의 용기안에 모세관구조물로 내장하여 사용되는 것으로, 코일스프링을 형성하고 있는 핏치 사이의 틈새 T는 모세관 기능을 하게 되는 것이며, 이와같이 모세관 기능을 하는 틈새 T를 빠저나온 작동유체의 증기는 응축부에 존재하는 냉각원에 의해 냉각되면서 액체상태로 응축되고 이와같이 응축된 액체상태의 작동유체는 코일스프링의 나선을 따라서 증 발부로 귀환시키는 순환이 이루어 지게되는 것이다.

도 2에는 제2실시예에 따른 코일스프링형 윅 SW2를 도시하고 있는 것이다.

상기 제1실시예에 따른 코일스프링형 윅 SW1에 있어서는, 1줄의 코일스프링을 사용하여 코일스프링형 윅 SW1을 형성하고 있으나, 제2실시예에 따른 코일스프링형 윅 SW2에 있어서는, 코일스프링으로 코일스프링형 윅을 형성하되, 밀폐관 안에 내장하도록 된 1줄의 코일스프링 SW21 안에 다시 또 1줄의 코일스프링 SW22를 내장하여 코일스프링을 2중으로 겹쳐서 코일스프링형 윅 SW2를 형성하고 있는 것이며, 이와같이 코일스프링은 2중 이상 여러줄의 코일스프링이 다중으로 겹친 다중코일스프링을 사용하여 코일스프링형 윅을 형성하므로서, 다중코일스프링에 의한 모세관압력을 크게하도록 하고 있는 것이다.

그리고 상기 제2실시예에 따른 코일스프링형 윅 SW2에 있어서는 2종코일스프링중 1줄의 코일스프링 SW21과 다른 1줄의 코일스프링 SW22의 권선방향을 동일한 방향으로 형성하고 있는 것을 기재하고 있는 것이다.

위에서 다중코일스프링의 핏치는 거의 동일한 것을 사용할 수 있으나, 다중코일스프링중 중심부에 위치하여 작동액체의 증기와 접촉하는 내부코일스프링은 핏치간격을 아주 미세하게 가는 것으로 하고, 밀폐관쪽에 내장되는 외부 코일스프링의 핏치간격은 상기 내부 코일스프링의 피치간격보다 약간 크게 설계하여, 모세관압력은 크게 하면서도 액체 영역내에서의 압력손실을 적게하여 상변화에 따른 열순환을 더욱 촉진 시킬 수 있을 것이다.

도 3에는 제3실시예에 따른 코일스프링형 윅 SW3을 도시하고 있는 것이다.

제3실시예에 따른 코일스프링형 윅 SW2에 있어서는, 상기 제2실시예에 따른 코일스프링형 윅 SW3과 마찬가지로 다중코일스프링으로 형성하고 있는 점에 있어서는 동일유사한 것이며, 다만 제2실시예에 따른 코일스프링형 윅을 형성함에 있어 다중코일스프링의 권선방향이 동일한 것이나, 제3실시예에 따른 코일스프링형 윅 SW3에 있어서는 다중코일스프링중 1줄의 코일스프링 SW31의 권선방향과 다른 1줄의 코일스프링 SW32의 권선방향은 서로 반대방향으로 엇갈리게 교차하도록 배열하여 모세관틈새가 그물망형으로 형성되도록 하고 있는 점에 있어 상이한 것이며, 이와같이 그물망형으로 형성하므로서 작동유체의 모세관현상을 활발하게 하고 작동유체의 순환이동효과를 극대화 할 수 있는 것이다.

도 4에는 제4실시예에 따른 히트파이프 H1을 도시하고 있는 것으로,이 제4실시예에 따른 히트파이프 H1은 상기 제1실시예에 따른 코일스프링형 윅 SW1을 사용하여 형성하고 있는 것이다.

본발명에 있어, 밀폐관 11의 안쪽에는 작동유체의 모세관현상을 일으킬 수 있는 모세관구조물이 내장되어 있으며 이 모세관구조물의 내부공간에는 작동유체를 넣고 있는 히트파이프는 종래에 사용되고 있는 히트파이프와 유사한 것이며, 본발명에 있어서는 상기 본발명에 따른 코일스프링형 윅 SW로 모세관구조물을 형성하고 이 모세관구조물인 코일스프링형 윅 SW를 사용하여 히트파이프 H를 형성하고 있는 점에 있어 상이한 것이다.

제4실시예에 따른 히트파이프 H1은, 밀폐관 안에 모세관구조물을 내장하고 이 모세관구조물의 내부공간에는 작동유체를 넣도록 되어 있는 히트파이프에 있어 서, 상기 모세관구조물은, 일정한 핏치와 틈새 T를 갖는 코일스프링으로 히트파이프의 밀폐관 11안에 내장할수 있는 크기의 외경과 작동유체가 흐를수 있는 중앙통로 S를 갖도록 하여 형성된 코일스프링형 윅 SW1인 것을 특징으로 하는 것이다.

그리고 위와같이 작동유체 L을 넣은 밀폐관 11은 작동유체 L이 액체상태에 있는 증발부(가열부) 11E와, 이 증발부 11E에서 증발한 증기가 다시 응축하는 응축부(냉각부) 11C로 구분지어 지고 있다.

이와같이 형성하고 있는 히트파이프 H1은, 열이 증발부 11E에 가해지면 열전도에 의해 밀폐관 11의 외벽을 통하여 밀폐관 11의 내부에 있는 액체상태의 작동유체로 전달된다. 그러면 평형상태에 있던 작동유체는 액체-증기 경계면에서 증발이 일어나며, 이때 증발부 11E 내부의 증기영역은 새로 발생하는 증기량에 의해 국부적인 밀도와 압력이 증가한다. 즉, 온도차에 의해 압력구배가 유발되며 이에 의해 증기는 코일스프링형 윅 SW1의 중앙부의 중앙통로 S를 통하여 응축부 11C쪽으로 이동한다.

한편 응축부 11C의 벽 외부에는 냉각원이 존재하는데, 증발부 11E에서 이동된 증기의 온도는 웅축부 11C에서 이미 응축된 액체와 밀폐관 11의 벽의 온도보다 높은 상태에 있으므로 증기는 열을 방출한 후 액체상태로 응축된다.

이때 응축부의 액체-증기면이 높아지면서 메니스커스(meniscus)의 곡률반경이 커지고 증발부 11E와 응축부 11C사이의 액체-증기 경제면에서 의 곡률반경 차이가 액체의 표면장력에 의해 모세관압력을 유발하고, 이 모세관압력은 액체상태의 작동유체를 응축부 11C에서 증발부 11E로 귀환시키는 구동력으로 작용하므로 작동 유체의 순환이 이루어 지게 되는 것이다.

그리하여 상기와 같이 스프링형 윅을 사용하여 형성하고 있는 히트파이프는, 열이 증발부에 가해지면 열전도에 의해 용기의 외벽을 통하며 용기의 내부에 있는 액체상태의 작동유체로 전달된다. 그러면 평형상태에 있던 작동유체의 액채-증기 경계면에서 증발이 일어나며, 이때 증발부 내부의 증기영역은 새로 발생하는 증기량에 의해 국부적인 밀도와 압력이 증가간다. 즉, 온도차에 의해 압력구배가 유발되며 이에 의해 증기는 중심공간을 통하여 응축부쪽으로 이동한다.

이렇게 증발부에서 응축부로 이동하는 증기는, 모세관기능을 갖는 스프링형 윅의 미세틈새를 빠저나가면서, 용기벽의 온도보다 높은 상태에 있는 이 증기는 열을 방출한 후 액체상태로 응축되고, 증발부와 응측부간 액체-증기 경계면에서의 메니스커스(meniscus)의 곡률반경 차이가 액체의 표면장력에 의해 모세관압력을 유발하는 것이며, 이 모세관압력은 액체상태의 작동유체를 스프링형 윅의 나선을 따라서 응축부에서 증발부로 귀환시키는 구동력으로 작용하므로 작동유체의 순환이 이루어 지게 되는 것이다.

이와같이 본원발명에 따른 히트파이프 H1은 코일스프링형 윅 SW1의 코일프링의 미세한 틈새 T와 나선에 따른 모세관현상을 유발하여 열교환(방열)을 하고 있기 때문에 열전달효과와 방열효과를 극대화 시킬 수 있는 것이며, 그리고 히트파이프의 제조공정이 간단하고 제조단가가 저렴하며 스프링은 취약하지 아니하고 유연성을 갖고 있기 때문에 아주작은 크기(직경)의 히트파이프의 제작이 가능한 것이다.

도 5에는 제5실시예에 따른 히트파이프 H2를 도시하고 있는 것으로, 이 제5 실시예에 따른 히트파이프 H2는 상기 제2실시예에 따른 코일스프링형 윅 SW2를 사용하여 형성하고 있는 것이다.

상기 제4실시예에 따른 히트파이프 H1에 있어서는 1줄의 코일스프링으로 형성하고 있는 코일스프링형 윅 SW1(제1실시예)을 모세관구조물로서 사용하고 있는 것이나, 제5실시예에 따른 히트파이프 H2는, 상기 제2실시예에서 도시하고 기재한 바와같은 2줄의 다중코일스프링으로 형성되는 코일스프링형 윅 SW2를 모세관구조물로 사용하고 있는 점에 있어서 특징이 있는 것이다.

제5실시예에 따른 히트파이프 H2는, 밀폐관 안에 모세관구조물을 내장하고 이 모세관구조물의 내부공간에는 작동유체를 넣도록 되어 있는 히트파이프에 있어서, 상기 모세관구조물은 다중코일스프링으로 형성하되, 일정한 핏치와 틈새 T를 갖는 코일스프링으로 히트파이프의 밀폐관 21안에 내장할수 있는 크기의 외경과 작동유체가 흐를수 있는 중앙통로 S를 갖도록 하여 형성된 코일스프링형 윅 SW2인 것을 특징으로 하는 것이다.

그리고 위와같이 작동유체를 넣은 밀폐관 21은 작동유체가 액체상태에 있는 증발부(가열부) 21E와, 이 증발부 21E에서 증발한 증기가 다시 응축하는 응축부(냉각부) 21C로 구분지어 지고 있다.

제5실시예에 따른 히트파이프 H2는, 코일스프링으로 코일스프링형 윅을 형성하되, 밀폐관 21안에 1줄의 코일스프링 SW21을 내장하고 이 코일스프링 SW21안에 다시 다른 1줄의 코일스프링 SW22를 내장하여 다중코일스프링으로 하여 코일스프링형 윅 SW2를 형성하고 있는 것이며, 이때 1줄의 코일스프링 SW21의 권선방향과 다 른 1줄의 코일스프링 SW22의 권선방향은 동일유사한 방향으로 배열하고 있는 것이다.

이와같이 형성하고 있는 제5실시예에 따른 히트파이프 H2는 그 작용효과가 상기 제4실시예에 따른 히트파이프 H1의 작용효과와 동일 유사한 것이나, 코일스프링형 윅을 형성함에있어 코일스프링을 다중으로 겹쳐 형성하므로서 모세관압력을 보다 크게하도록 하고 있는 것이다.

도 6에는 제6실시예에 따른 히트파이프 H3을 도시하고 있는 것으로, 이 제6실시예에 따른 히트파이프 H3은 상기 제3실시예에 따른 코일스프링형 윅 SW3을 사용하여 형성하고 있는 것이다.

상기 제5실시예에 따른 히트파이프 H2에 있어서는 권선방향이 같은 다중코일스프링으로 코일스프링형 윅을 형성하고 있으나, 제6실시예에 따른 히트파이프 H3에 있어서는 다중코일스프링의 권선방향은 서로 반대방향으로 엇갈리게 배열하여 모세관틈새가 그물망형으로 형성되도록 하고 있는 점에 있어 특징이 있는 것이다.

제6실시예에 따른 히트파이프 H3은, 코일스프링으로 코일스프링형 윅을 형성하되, 밀폐관 31안에 1줄의 코일스프링 SW31을 내장하고 이 코일스프링 SW31안에 다시 다른 1줄의 코일스프링 SW32를 내장하여 다중코일스프링으로 하여 코일스프링형 윅 SW3을 형성하되, 이때 1줄의 코일스프링 SW31의 권선방향과 다른 1줄의 코일스프링 SW32의 권선방향은, 서로 반대방향으로 엇갈리게 배열하여 모세관틈새가 그물방형으로 형성되도록 하고 있는 것이다.

그리고 위와같이 작동유체를 넣은 밀폐관 31은 작동유체가 액체상태에 있는 증발부(가열부) 31E와, 이 증발부 31E에서 증발한 증기가 다시 응축하는 응축부(냉각부) 31C로 구분지어 지고 있다.

이와같이 다중코일스프링으로 좀더 정밀하고 미세한 그물망형 모세관 구조물을 형성하므로서 작동유체의 모세관현상을 활발하게 하고 작동유체 순환이동효율을 극대화 할 수 있는 것이다.

도 7에는 제7실시예에 따른 히트파이프 H4를 조립단면도로 도시하고 있는 것이며, 도 8에는 도 7의 히트파이프 H4에 있어 밀폐관의 뚜껑만을 절개한 상태에서 바라본 히트파이프 H4의 평면도를 도시하고 있다.

제7실시예에 따른 히트파이프 H4에 있어서는 상기와같이 형성하고 있는 제4에서 제6까지의 히트파이프 H(H1, H2, H3)에 있어서 밀폐관 안에 코일스프링형 윅을 내장함에 있어 밀폐관의 내벽과 코일스프링형 윅과의 사이에 유체의 흐름을 유도하기 위한 흐름통로가 되는 그루브를 형성하고 이와같이 그루브를 형성하고 있는 밀폐관의 응축부는 증발부보다 높게 설치하여 응축된 작동유체가 중력에 의해 그루브를 통하여 아래쪽으로 흘러내리도록 하여 히트파이프를 형성하는 점에 있어 특징이 있는 것이다.

이와같이 밀폐관안에 코일스프링형 윅을 내장함에 있어 코일스프링형 윅의 내부에는 중앙통로를 갖으며, 동시에 밀폐관과 코일스프링형 윅과의 사이에 흐름통로인 그루브를 형성하므로서, 증기의 응축효파를 높이고 모세관 압력에 의한 작동유체의 빠른 순환과 함께 중력장내에서 중력에 의한 응축액체의 흐름을 촉진하여 방열효과를 극대화 하도록 하고 있는 것이다.

제7실시예에 따른 히트파이프 H4에 있어서는 밀폐관 41안에 상기 본발명에 따른 코일스프링형 윅 SW를 내장함에 있어, 밀폐관 41의 내벽과 코일스프링형 윅 SW와의 사이에 작동유체의 흐름통로가 되는 그루브 G를 형성하며, 이와같이 그루브 G를 형성하고 있는 밀폐관 41은 응축부 41C를 증발부 41E보가 높게 설치하여, 응축된 작동유체가 중력에 의해 유체의 흐름통로인 그루브 G를 통하여 하부로 흘러내리도록 한다. 그리고 상기 용기 41안에는 작동유체 L을 넣어 히트파이프 H4를 형성하고 있다(미설명부호 46은 코일스프링형 윅 SW를 지지하기 위한 스토퍼임).

이와같이 형성된 히트파이프 H4를 자연상태에서 대류하는 대기를 냉각원으로 하여 대기중에서 사용하는 사용상태를 하나의 사용예로서 설명하기로 한다.

히트파이프 H4의 증발부 41E에 열이 가하여지면 이 열은 밀폐관 41의 증발부 41E의 외벽을 통하여 증발부 41E의 내부에 있는 액상의 작동유체 L에 전도되어 이 유체는 액체와 증기의 경계면에서 증발이 일어나고 온도차에 의하여 압력구배가 유발되며 증기는 코일스프링형 윅 SW의 중앙통로 S를 통하여 응축부 41C쪽으로 이동하게 된다.

이렇게 증발부 41E에서 응축부 41C로 이동하는 증기는 모세관기능을 갖는 미세틈새 T를 빠져나가면서 응축이 일어나며 이렇게 응축된 작동유체는 나선형태의 코일스프링의 나선벽을 따라 증발부 41E로 귀환하게 되는 것이다. 그리고 완전히 응축되지 않고 남아 있는 잔여 증기는 밀폐관 41의 내벽면과 접촉하게된다.

그런데 밀폐관 41의 응축부 41C의 외벽은 항상 대기중의 공기와 접촉상태에 있으면서 자연대류현상에 노출되어 냉각상태가 계속되고 있으며, 상기 잔여 증기의 온도가 더 높으므로 높은 온도의 증기는 잠열을 방출한후 포화온도 이하로 내려가면 액적상태로 응축하게 되는 것이며. 이 액적들은 중력의 작용으로 그루브 G를 따라 아래로 흘러내려 증발부 41E의 파동유체 L과 결합하게 된다.

이렇게 증발부 41E에서 증발한 증기중 일부증기는 응축부 41C에서 코일스프링의 틈새를 지나면서 액체상태로 응축되어 코일스프링의 나선을 따라 증발부 41E로 이동함과 동시에, 잔여증기는 코일스프링의 외벽과 자연대류에 노출되어 있는 대기와 접촉상태에 있는 밀폐관 41의 사이에서 응축되어 중력에 의해 그루브 G를 따라 흘러내리면서 작동유체의 증발부 41E로의 귀환을 촉진하게 되는 것이다.

이와같이 코일스프링형 윅 SW의 모세관작용에 의한 응축액체의 귀환이동과 그루브를 따라 중력에 의한 응축액체의 귀환이동으로 귀환능력을 촉진 하면서 작동액체의 증발과 응축으로 인한 상 변화에 따른 순환방열방법은 작은 온도 차이에서도 큰 열의 전달과 방열효과를 얻을 수 있으며, 히트파이프의 크기와 체적을 극소화 하면서도 방열성능을 크게 향상시킬 수 있는 것으로, 이와같은 히트파이프를 사용하여 제조할 수 있는 방열구조의 크기와 부피를 크게 줄일수 있는 것이며 또한 방열성능에 대비한 제조원가의 절감효과를 얻을 수 있는 것이다.

도 9에는 도 7 및 도 8에 있어 히트파이프 H의 밀폐관 41과 코일스프링형 윅 SW와의 사이에 형성하고 있는 그루브 G의 작동유체의 응축기능과 귀환이동기능을 향상하기 위하여 밀폐관 V(V1, V2, V3, V4, V5)의 단면형상을 원형 이외에 여러 가지의 다각형상으로 형성하고 있는 것을 단면도로 도시하고 있는 것이다.

도 9의 (가)에 있어서는 밀폐관 V1는 단면3각형 형상으로 형성하여 이 3각형 밀폐관 V1과 그 안에 내장하고 있는 코일스피링형 윅 SW와의 사이에 그루브 G1을 형성하고 있으며, (나)에 일어서는 4각형밀폐관 V2와 코일스프링형 윅 SW와의 사이에 그루브 G2를 형성하고, (다)에 있어서는 5각형밀폐관 V3과 코일스프링형 윅 SW와의 사이에 그루브 G3를 형성하고, (라)에 있어서는 6각형밀폐관 V4와 코일스프링형 윅 SW와의 사이에 그루브 G4를 형성하고, (마)에 있어서는 원형밀폐관 V5와 코일스프링형 윅 SW와의 사이에 그루브 G5를 형성하고 있는 것을 각각 도시하고 있다.

이와같이 히트파이프 H의 밀폐관 V와 코일스프링형 윅 SW와의 사이에 형성하고 있는 그루브의 단면형상을 다양하게 하여 작동유체의 흐름통로를 모세관구조물의 하나인 그루브의 기능을 하도록 하므로서 작동유체의 응축효과와 순환효과를 높여 방열효과를 극대화 할 수 있는 히트파이프를 제조할 수 있는 것이며, 또한 히트파이프의 제조 공정의 단순화와 극소화가 가능하게 되는 것이다.

도 10에는 히트파이프 H의 외형을 굴곡형상을 형성하거나 또는, 직선형상으로 형성된 히트파이프를 사용하여 밴딩작업을 하여 여러 가지 외형을 갖도록 변형된 히트파이프 H를 도시하고 있는 걸으로 도 10의 (가)는 직선형상의 히트파이프를 도 10의 (나), (다), (라), (마)는 여러 가지 굴곡형상의 히트파이프를 도시하고 있는 것이다.

이와같이 히트파이프의 외형형상을 자유자재로 하여 굴곡형상으로 형성하고 또한, 직선형으로 형성된 히트파이프를 사용하여 굴곡형 히트파이프로 벤딩작업을 할 수 있는 것은, 히트파이프를 형성함에 있어. 매우 유연성을 갖는 코일스프링을 사용하여 모세관구조물을 형성하고 있기 때문에, 이 히트파이프를 사용하여 여려가지의 형상과 구조를 갖고있는 방열구조를 제조할 때, 이 방열구조에 적응하도록 히트파이프를 자유자재로 굴곡시키거나 구부릴 수 가 있기 때문이다.

종래의 히트파이프에 있어서는 취약한 소결재료를 모세관구조물로 사용하고 있기 때문에 이와같은 히트파이프에서는 구부리거나 꺽는 외형변경은 도저히 불가능한 것이었으나, 본발명에 따른 히트파이프에 있어서는 모세관구조물로서 탄성과 유연성과 굴곡성등 다양한 물성을 갖이고 있는 코일스프링형 윅을 사용하기 때문에 히트파이프는 물론 이 히트파이프를 이용한 방열구조의 소형화 경량화는 물론 가공성과 벤딩가공성등이 용이하여 방열구조의 광범위하고도 범용성 있는 활용이 가능한 것이다.

도 11에는 제8실시예로서, 본발명에 따른 히트파이프를 사용하여 형성하고 있는 방열구조 5를 분해단면도로 도시하고 있는 것이며 이 분해단면도는 도 12의 A-B선 단면도와 일치하는 것이다.

방열구조는, 전력소모가 적고 사용수명이 길지만 열변환성이 강한 LED와 같은 발광체를 사용하여 LED조명기구를 제조할 때, 이 LED조명기구에서 발생하는 열을 능률적이며 신속하게 발산하므로서 LED의 성능저하와 수명단축을 방지하기 위하여 사용하는 것으로, 본발명에 따른 히트파이프를 사용하여 방열구조를 형성하므로서, 발열구조를 소형화하면서도 방열효과를 극대화 시키고자 할 때 사용하기 위한 중간부재로서의 기능을 하는 것이다.

본발명에 따른 방열구조 5는 열전도성이 높은 금속재질(동, 알미늄등)로 몸 체 51과 이 몸체 51을 덮어 썩우는 덮개 57을 각각 형성하며, 상기 몸체 51과 덮개 57과의 사이에 본발명에 따른 코일스프링형 윅 SW를 사용한 히트파이프 H를 조립하도록 형성하고 있는 것이다.

방열구조 5의 몸체 51에는 본발명에 따른 히트파이프 H를 조립하기 위한 파이프조립부 52를 가공하며 또, 몸체 51에는, 나중에 배선과 함께 조명기구의 주변기기(예를 들면 소켓과 같은)에 조립하기 위하여 사용하는, 배선조립구(6, 도 14참조)를 조립하기 위한 조립구멍 53을 가공하고, LED와 같은 발광원을 조립하는 광원조립부 54를 가공한다. 그리고 상기 덮개 57과의 체결을 위한 체결부 55를 가공한다.

본발명에 따른 방열구조 5에 조립하는 히트파이프 H의 형상과 크기 그리고 개수는 제조하고자 하는 방열구조의 형상과 크기 그리고 얻고자하는 방열효율을 고려하여 설계되고 정하여 지는 것이며, 도 11과 도 15에서는 히트파이프의 수자는 도면의 복잡화를 피하기 위하여 2개의 히트파이프만을 도시하고 있는 것이다.

방열구조 5의 덮개 57에는 배선조립구 6을 조립하기 위한 조립구멍 58가공하며, 상기 몸체 51과의 체결을 위한 체결구멍 59를 가공하고 체결구 B를 별도로 준비한다.

도 12에는 방열구조 5의 조립평면도를, 도 13에에는 도 12의 A-C선 단면도를 도시하고 있는 것이다.

위와같이 형성하고 있는 요소를 조립하여 방열구조 5를 형성할 때에는, 몸체 51의 파이프조립부 52에 본발명에 따른 히트파이프 H를 조립하고 이 몸체 51에 덮 개 57을 덮어 씌운다음 체결구 B를 사용하여 덮개 57을 몸체 51에 단단히 체결고정한다.

이와같이 형성된 방열구조 5는 소형으로서 방열효과가 좋으며 또한 유연성과 굴곡성이 좋은 본발명에 따른 히트파이프 H를 사용하여 주변환경과 주변기기에 적합한 외형형상으로 벤딩가공 하면서 다양한 형상의 방열구조 5를 형성할 수 있는 것으로, 이와같이 형성된 방열구조를 개재하여 열량방출이 많은 LED를 사용하는 LED조명기구를 제조하므로서, LED조명기구를 소형화 시킬수 있는 것이다.

도 14에는 제9실시예로서, 상기와 같이 형성하고 있는 본발명에 따른 방열구조 5를 개재하여 제조하고 있는 LED조명기구 HL을 분해단면도로 도시하고 있다.

본발명에 따른 LED조명기구 HL은 상기 본발명에 따른 방열구조 5를 형성하여 준비하고, 이 방열구조 5를 LED조명기구 HL의 주변기기와 조립하기 위하여 배선조립구 6을 형성하고 이 배선조립구 6의 중앙부에는 배선을 위한 관통구멍 62를 가공한다.

그리고 LED를 전기적으로 접속하기 위하여 PCB기판 7을 형성하며 또한 소켓지지통 8과 소켓 9를 형성하고 상기 PCB기판 7은 소켓지지통 8을 개재하여 상기 소켓 9에 고정하도록 하고 있다.

그리고 배선조립구 6과 방열구조 5와 PCB기판 7을 함께 체결고정하기 위하여 와셔 W1, W2와 너트 N1, N2 그리고 부쉬 M을 각각 준비하고, LED전구를 준비한다.

도 15에는 본발명에 따른 LED조명기구의 조립단면도를 도시하고 있다.

본발명에 따른 LED조명기구 HL은 PCB기판 7을 소켓지지통 8을 개재하여 소켓 9에 고정하며, 배선조립구 6을 상기 방열구조 5의 조립구멍 53에 끼워조립하며 이렇게 조립하여 방열구조 5의 덮개 57위로 돌출하여 나오는 배선조립구 6에 와서 W1과 함께 너트 N1으로 체결고정하고, 이렇게 체결한 다음에 너트 N1위로 돌출하여 나오는 배선조립구 6은 부쉬 M을 개재하여 PCB기판 7의 구멍 72에 끼운다음 PCB기판 7의 위에 돌출하여 나오는 배선조립구 6에 와셔 W2와 함께 너트 N2를 사용하여 체결고정한다.

그리고 방열구조 5의 광원조립부 54에는 LED를 접속연결하며, 도시하지 않았지만, 중공볼트 6의 관통구멍 62을 통하여, 상기 LED와 PCB기판 7과 소켓 9와를 전기적으로 접속하기 위한 배선을 한다.

이와같이 열전도효율과 방열효과가 뛰어나며 유연성이 좋은 히트파이프를 소형화하여 방열구조를 형성하므로서 방열구조의 소형화와 경량화가 가능하게 되고 이와같은 방열구도를 사용하여, LED조명기구를 제조하므로서, LED조명기구의 중량과 체적을 최소화 하고 효율을 극대화 하여 좁은 공간에서도 충분한 방열면적의 확보가 가능한 LED조명기구를 제공하므로서 우리가정에서도 LED를 활용한 LED조명기구를 사용할 수 있도록 하고자 하는 것이다.

도 1은 본발명의 제1실시예에 따른 코일스프링형 윅의 단면도.

도 2는 본발명의 제2실시예에 따른 코일스프링형 윅의 단면도.

도 3은 본발명의 제3실시예에 따른 코일스프링형 윅의 단면도.

도 4는 본발명의 제4실시예에 따른 히트파이프의 단면도.

도 5는 본발명의 제5실시예에 따른 히트파이프의 단면도.

도 6은 본발명의 제6실시예에 따른 히트파이프와 단면도.

도 7은 본발명의 제7실시예에 따른 히트파이프의 단면도.

도 8은 도 7의 히트파이프에 있어 밀폐관의 뚜껑을 절개한 평면도.

도 9는 본발명의 따른 히트파이프에 있어 밀폐관의 단면형상을 다각형으로 형성하고 있는 히트파이프의 단면도.

도 10은 본발명에 따른 히트파이프의 여러 가지 외형형상 단면도.

도 11은 본발명에 따른 히트파이프를 사용하여 형성하고 있는 방열구조의 분해단면도(도 12의 A-B선 단면도).

도 12는 본발명에 따른 히트파이프를 사용하여 형성하고 있는 방열구조의 조립평면도.

도 13은 도 12의 A-C선 단면도.

도 14는 본발명에 따른 방열구조를 사용하여 형설하고 있는 LED조명기구의 분해단면도.

도 15는 본발명에 따른 방열구조를 사용하여 형성하고 있는 LED조명기구의 조립단면도.

도 16은 종래의 히트파이프의 단면도.

Claims (13)

1. 히트파이프의 밀폐관안에 내장하는 모세관구조물로 사용하는 것으로, 일정한 핏치와 틈새를 갖는 코일스프링으로 히트파이프의 밀폐관 안에 내장할수 있는 크기의 외경과 작동유체가 흐를수 있는 중앙통로를 갖도록 형성하여 되는 코일스프링형 윅
2. 제1항에 있어서, 상기 코일스프링은 2중이상 겹쳐진 다중코일스프링인 것을 특징으로 하는 코일스프링형 윅.
3. 제2항에 있어서, 상기 다중코일스프링은 그 권선방향을 서로 같은 방향으로 배열한 것을 특징으로 하는 스프링형 윅.
4. 제2항에 있어서, 상기 다중코일스프링은 그 권선방향을 서로 반대방향으로 배열하여 그물망형상이 되도록 한 것을 특징으로 하는 코일스프링형 윅.
5. 밀폐관 안에 모세관구조물을 내장하고 그안에 작동유체를 넣도록 된 히트파이프에 있어서, 상기 모세관구조물은, 일정한 핏치와 틈새를 갖는 코일스프링으로 상기 밀폐관 안에 내장할 수 있는 크기와 외경과 작동유체가 흐를수 있는 중앙통로를 갖도록 형성된 코일스프링형 윅인 것을 특징으로 하는 히트파이프.
6. 제5항에 있어서, 상기 코일스프링은 2중이상 겹쳐진 다중코일스프링인 것을 특징으로 하는 히트파이프.
7. 제6항에 있어서, 상기 다중코일스프링은 그 권선방향을 서로 같은 방향으로 배열한 것을 특징으로 하는 히트파이프.
8. 제6항에 있어서, 상기 다중코일스프링은 그 권선방향을 세로 반대방향으로 배열하여 그물망형상이 되도록 한 것을 특징으로 하는 히트파이프.
9. 제5항에 있어서, 상기 밀폐관 안에 상기 코일스프링형 윅을 내장함에 있어 밀폐관의 내벽과 코일스프링형 윅과의 사이에 유체의 흐름을 유도하기 위한 흐름통로가 되도록 그루브를 형성하며 이와같이 그루브를 형성하고 있는 밀폐관은 응축부를 증발부보가 높게 설치하여 응축부에서 응축된 작동유체는 중력에 의해 그루브를 따라 하부로 흘러내리도록 하여 되는 것을 특징으로 하는 히트파이프.
10. 제5항에서 제9항 까지의 어느한 항에 있어서, 상기 히트파이프는 굴곡형상으로 형성하여 되는 것을 특징으로 하는 히트파이프.
11. 제5항에서 제9항 까지의 어느한 항에 있어서, 상기 히트파이프는 벤딩작업으 로 굴곡형상으로 벤딩가공 된것을 특징으로 하는 히트파이프.
12. 본발명에 따른 코일스프링형 윅을 내장한 히트파이프를 구비하고, 열 전도성이 높은 금속재질로 몸체와 이 몸체를 덮는 덮개를 각각 형성하되, 상기 몸체에는 히트파이프를 조립하기 위한 파이프조립부와 배선과 조립을 위한 조립구멍을 각각 가공하고 또 발광원을 조립하기 위한 광원조립부를 가공하며, 상기 덮개에는 조립구멍을 가공하여, 상기 몸체와 덮개와의 사이에 상기 히트파이프를 조립하고 체결구로 몸체와 덮개를 체결고정하도록 하여 되는 것을 특정으로 하는 방열구조.
13. 파이프조립부와 조립구멍과 광원조립부를 가공한 몸체와, 조립구멍을 가공한 덮개와의 사이에 본발명에 따른 히트파이프를 조립하여 방열구조를 형성하며, 관통구멍을 가공한 배선조립구와 PCB기판과 소켓을 각각 형성하고, 상기 PCB기판은 소켓지지통을 개재하여 소켓에 고정하며 상기 방열구조의 조립구멍에 배선조립구를 끼워조립한다음 돌출되어 나오는 배선조립구에 체결구를 사용하여 상기 PCB기판을 고정하고, 상기 방열구조의 광원조립부에 LED를 접속하여 이 LED와 PCB기판과 소켓과의 사이를 전기적으로 접속하여 되는 것을 특징으로 하는 LED조명기구.

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