KR20180106111A - 방열판 및 이를 포함하는 방열기 - Google Patents

방열판 및 이를 포함하는 방열기 Download PDF

Info

Publication number
KR20180106111A
KR20180106111A KR1020170033737A KR20170033737A KR20180106111A KR 20180106111 A KR20180106111 A KR 20180106111A KR 1020170033737 A KR1020170033737 A KR 1020170033737A KR 20170033737 A KR20170033737 A KR 20170033737A KR 20180106111 A KR20180106111 A KR 20180106111A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flow path
heat
heat sink
channel
housing
Prior art date
Application number
KR1020170033737A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101965262B1 (ko
Inventor
정찬영
최상국
조재혁
Original Assignee
주식회사 교린
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 교린 filed Critical 주식회사 교린
Priority to KR1020170033737A priority Critical patent/KR101965262B1/ko
Publication of KR20180106111A publication Critical patent/KR20180106111A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101965262B1 publication Critical patent/KR101965262B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/08—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by varying the cross-section of the flow channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • F28F21/065—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing plate-like or laminated conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2245/00—Coatings; Surface treatments
    • F28F2245/06—Coatings; Surface treatments having particular radiating, reflecting or absorbing features, e.g. for improving heat transfer by radiation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/10—Particular pattern of flow of the heat exchange media
    • F28F2250/102—Particular pattern of flow of the heat exchange media with change of flow direction

Abstract

본 발명은 방열판 및 이를 포함하는 방열기에 관한 것이다. 구체적으로, 정수기 등 내부에 냉각부를 포함하거나 냉각부와 가열부를 모두 포함하여 냉각 또는 가열의 대상이 되는 부품이나 내부의 온도조절이 어려운 장치에서의 효율적인 방열을 통해 상기 부품 및 내부의 온도조절을 용이하게 하고, 이로써 장치의 전력 소모량을 절감시키는 동시에 부품의 효율적인 운용이 가능하여 장치의 수명을 연장시킬 수 있으며, 장치의 경량화를 가능하게 하고, 비효율적 방열에 의해 장치 내부의 온도가 상승함으로써 세균이 번식하는 문제 등을 회피할 수 있는, 방열판 및 이를 포함하는 방열기에 관한 것이다.

Description

방열판 및 이를 포함하는 방열기{Heatsink and heat sinking apparatus comprising the same}
본 발명은 방열판 및 이를 포함하는 방열기에 관한 것이다. 구체적으로, 정수기 등 내부에 냉각부를 포함하거나 냉각부와 가열부를 모두 포함하여 냉각 또는 가열의 대상이 되는 부품이나 내부의 온도조절이 어려운 장치에서의 효율적인 방열을 통해 상기 부품 및 내부의 온도조절을 용이하게 하고, 이로써 장치의 전력 소모량을 절감시키는 동시에 부품의 효율적인 운용이 가능하여 장치의 수명을 연장시킬 수 있으며, 장치의 경량화를 가능하게 하고, 비효율적 방열에 의해 장치 내부의 온도가 상승함으로써 세균이 번식하는 문제 등을 회피할 수 있는, 방열판 및 이를 포함하는 방열기에 관한 것이다.
저온의 냉매를 이용해 특정 부품의 온도를 낮추는 냉각부를 포함하거나 이러한 냉각부와 특정 부품을 가열하여 온도를 높이는 가열부를 모두 포함하는 장치, 예를 들어, (냉온)정수기 등은 일반적으로 하우징, 상기 하우징 내에 설치되며 수도관을 통하여 공급되는 원수 중에 함유된 유해물질을 제거하여 정화시키는 필터, 상기 필터를 통과하여 정화된 정수를 저장하는 저장탱크, 상기 저장탱크의 정수물을 각각 공급받아 냉각 또는 가열시키는 냉·온수탱크, 상기 냉·온수탱크에 각각 연결되어 냉온수를 외부로 공급하는 공급노즐 등을 포함할 수 있다.
도 1은 일반적인 정수기에서 냉각탱크를 냉각시키는 시스템의 계통도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 정수기에서 냉각탱크를 냉각시키는 시스템은 기체상태의 냉매를 압축하는 압축기(compressor, 12), 상기 압축기(12)를 통과한 고온의 냉매에 포함된 고열을 외부로 발산시켜 냉매를 응축하는 응축기(condensor, 14), 상기 응축기(14)에서 응축된 냉매를 저온 저압상태로 변화시키는 캐필러리 튜브(18), 냉각탱크(16)의 외벽에 감겨져 냉각탱크(16)를 냉각시키는 냉각코일(20) 등으로 구성된다.
여기서, 상기 응축기(14)는 냉매로부터 발산된 열을 정수기 외부로 방열하기 위한 방열기를 추가로 포함하고, 종래 방열기는 일반적으로 상기 응축기(14)에서 흡수된 열이 전도되는 방열판을 포함할 수 있고, 상기 방열판은 외부 공기와의 접촉면적을 증가시켜 방열판과 외부 공기 사이의 열교환을 가속하기 위한 복수개의 방열핀 등을 표면에 포함하는 구조를 가질 수 있으며, 추가로 상기 방열판, 특히 상기 방열핀 사이에 지속적으로 외부 공기를 주입하는 방열팬 등을 추가로 포함할 수 있다.
그러나, 종래 정수기에 적용된 상기 방열기는 상기 응축기로부터 방출된 열을 방열하는 효율이 불충분하고, 특히 하우징 내부에 냉각탱크와 가열탱크를 모두 포함하는 냉온정수기의 경우 가열탱크의 가열시 공급된 열에 의해 하우징 내부 공기의 온도가 추가로 상승하고 이러한 공기가 냉각탱크의 온도에 영향을 미칠 수 있기 때문에 상기 냉각탱크의 냉각이 불충분하거나 온도조절이 어려울 수 있고, 나아가 냉온정수기 내부의 온도가 상승하여 세균이 번식하는 문제가 유발될 수 있다.
이로써, 상기 냉각기에 공급되는 전력량이 증가하게 되어 장치에서의 전체적인 전력 소모량이 증가하게 되고, 상기 냉각기의 비효율적 운용에 의해 부품의 수명이 단축되어 결과적으로 장치의 수명이 단축될 수 있다.
따라서, 정수기 등 내부에 냉각부를 포함하거나 냉각부와 가열부를 모두 포함하여 냉각 또는 가열의 대상이 되는 부품이나 내부의 온도조절이 어려운 장치에서의 효율적인 방열을 통해 상기 부품 및 내부의 온도조절을 용이하게 하고, 이로써 장치의 전력 소모량을 절감시키는 동시에 부품의 효율적인 운용이 가능하여 장치의 수명을 연장시킬 수 있으며, 장치의 경량화를 가능하게 하고, 비효율적 방열에 의해 장치 내부의 온도가 상승함으로써 세균이 번식하는 문제 등을 회피할 수 있는, 방열판 및 이를 포함하는 방열기가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 방열 효율을 향상시킴으로써 냉각탱크 등의 부품 및 내부의 온도조절을 용이하게 할 수 있는 방열판 및 이를 포함하는 방열기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 장치의 전력 소모량을 절감시키는 동시에 응축기 등의 효율적인 운용이 가능하여 장치의 수명을 연장시킬 수 있는 방열판 및 이를 포함하는 방열기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 장치의 경량화를 가능하게 하고 장치 내부의 온도 상승에 의한 세균 번식의 문제 등을 회피할 수 있는 방열판 및 이를 포함하는 방열기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
하우징 및 상기 하우징 내부에 포함되고 유체가 이동할 수 있는 통로로서 하나 이상의 채널을 포함하고, 상기 채널 각각의 양측 말단은 유체가 유입되거나 유출될 수 있도록 외부로 개방되어 있고, 상기 채널은 상대적으로 단면적이 큰 제1 유로 및 상대적으로 단면적이 작은 제2 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방열판을 제공한다.
여기서, 상기 제2 유로는 상기 방열판이 부착되는 열원에서 상대적으로 고온인 부분과 근접할 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 방열판을 제공한다.
또한, 상기 제1 유로는 상기 채널의 양 말단부에 배치되고 상기 제2 유로는 상기 채널의 중간부에 배치되는 것을 특징으로 하는, 방열판을 제공한다.
나아가, 상기 제2 유로의 단면적은 상기 제1 유로의 단면적의 10 내지 80%인 것을 특징으로 하는, 방열판을 제공한다.
여기서, 상기 제1 유로의 단면이 원형이고 상기 단면의 직경이 1 내지 10 mm인 것을 특징으로 하는, 방열판을 제공한다.
또한, 상기 제2 유로의 내벽면에 표면이 균일한 코팅층이 형성되거나 표면조도(rms)가 마이크로미터 사이즈 이하로 조절된 것을 특징으로 하는, 방열판을 제공한다.
한편, 상기 하우징은 베이스 수지로서 열가소성 고분자 수지와, 탄소나노튜브(Carbon Nanotube), 그래핀나노플레이트(Graphene Nano-Plate) 및 팽창흑연(Expanded Graphite)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 열전도성 첨가제를 포함하는 합성수지 복합소재로부터 형성되는 것을 특징으로 하는, 방열판을 제공한다.
여기서, 상기 하우징은 아래 수학식 1에 의해 정의되는 등방성 열전도도 k가 0.5 내지 50 W/m·K인 것을 특징으로 하는, 방열판을 제공한다.
[수학식 1]
Figure pat00001
상기 수학식 1에서,
kxy는 상기 성형품의 수평 열전도도(In-plane thermal conductivity)이며,
kz는 상기 성형품의 수직 열전도도(Through-plane thermal conductivity)이다.
또한, 상기 하우징 표면에 금속 코팅층이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는, 방열판을 제공한다.
한편, 상기 방열판, 및 상기 방열판에 구비된 채널 각각의 일말단에 배치되고 상기 채널 내부로 유체를 주입하거나 흡기하는 방열팬을 포함하는, 방열기를 제공한다.
본 발명에 따른 방열판은 새롭고 개선된 구조를 통해 방열 효율을 크게 향상시킴으로써 정수기 등에 적용되는 경우 정수기 냉각탱크 등의 부품 및 정수기 내부의 온도조절을 용이하게 하는 우수한 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 방열판은 방열 효율이 크게 향상됨으로써 이와 연결되는 방열팬의 구동을 무리하게 수행할 필요가 없어 상기 방열판이 구비된 정수기 등의 장치의 전력 소모량을 절감시키는 동시에 응축기 등의 효율적인 운용이 가능하여 장치의 수명을 연장시킬 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
나아가, 본 발명에 따른 방열판은 종래 금속에 비해 경량의 합성수지 복합소재로 이루어져 있어 상기 방열판이 구비된 정수기 등의 장치의 경량화를 가능하게 하고 방열 효율이 크게 향상됨으로써 장치 내부의 온도 상승에 의한 세균 번식의 문제 등을 회피할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 일반적인 정수기에서 냉각탱크를 냉각시키는 시스템의 계통도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방열판의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 방열판에서 파선을 따라 절단한 상태의 내부 구조에 관한 다양한 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 방열기의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 방열판의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방열판(100)은 하우징(110) 및 이의 내부에 포함되고 공기 등의 유체가 이동할 수 있는 통로로서 하나 이상의 채널(120)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 채널(120)의 양측 말단은 공기 등의 유체가 유입되고 유출될 수 있도록 외부로 개방되어 있다.
즉, 상기 방열판(100)은 상기 하우징(110)이 적어도 부분적으로 열원과 물리적으로 접촉하여 전도에 의해 열원의 열을 신속히 흡수하고, 상기 하우징(110)에 흡수된 열은 상기 하우징(110)과 상기 채널(120)을 통해 이동하는 유체 사이의 열교환을 통해 외부로 방출됨으로써 방열 성능을 구현하게 된다. 상기 방열 성능을 구현하기 위해 상기 하우징(110)의 두께는 예를 들어 약 10 내지 20 mm일 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 방열판에서 파선을 따라 절단한 상태의 내부 구조에 관한 다양한 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 채널(120)은 상대적으로 단면적이 큰 제1 유로(121) 및 상대적으로 단면적이 작은 제2 유로(122)를 포함할 수 있고, 상기 제1 유로(121)는 주로 상기 채널(120)의 양 말단부에 배치되고 상기 제2 유로(122)는 주로 상기 채널(120)의 중간부에 배치될 수 있으며, 각각의 채널(120)에서 이를 구성하는 제1 유로(121)와 제2 유로(122)는 서로 연결될 수 있다.
이로써, 상기 채널(120)의 일측을 통해 유입된 유체는 제1 유로(121)를 지나 상대적으로 단면적이 작은 제2 유로(122)로 진입하면서 유속이 증가하게 되고, 뉴튼의 냉각법칙에 따라 상기 제2 유로(122) 부분에서 상기 하우징(110)과 상기 유체 사이의 열전달량이 다른 부분에 비해 크게 증가하게 되므로, 상기 방열판(100)을 정수기의 응축기 등의 열원과 접촉하여 배치할 때 상기 방열판(100) 내부의 채널(120) 중 상기 채널을 통과하는 유체와의 열교환이 활발히 진행되어 방열 성능이 극대화되는 제2 유로(122)가 상기 응축기 배관 등 특히 고온인 부분과 근접할 수 있도록 설계함으로써 상기 방열판(100)의 방열 효율을 극대화할 수 있다.
여기서, 상기 제1 유로(121) 및 상기 제2 유로(122) 각각의 단면 형상은 특별히 제한되지 않고, 원형, 사각형, 마름모 등의 다양한 형상일 수 있으며, 상기 단면이 원형인 경우 상기 제1 유로(121)의 직경은 1 내지 10 mm일 수 있으며, 상기 제2 유로(122)의 단면적은 상기 제1 유로(121)의 단면적의 10 내지 80%일 수 있고, 상기 제2 유로(122)의 단면적이 상기 제1 유로(121)의 단면적의 10% 미만인 경우 상기 제2 유로(122)에서의 유속이 과도하여 소음이 발생하거는 등의 문제가 발생할 수 있는 반면, 80% 초과인 경우 상기 제2 유로(122)에서의 유속 증가가 불충분하여 방열 효과가 미미할 수 있다.
또한, 상기 제2 유로(122)는 이를 통과하는 유체의 유속이 증가하는 경우 내벽면과 유체의 마찰을 최소화하고 소음 발생을 억제하기 위해 상기 내벽면에 표면이 균일한 코팅층이 형성되거나 표면조도(rms)가 마이크로미터 사이즈, 예를 들어 수십 ㎛ 이하로 추가로 조절될 수 있다.
이로써, 본 발명에 따른 방열판(100)은 상기와 같은 새롭고 개선된 구조를 통해 방열 성능이 극대화됨으로써 정수기 등에 적용되는 경우 정수기 냉각탱크의 응축기 등의 부품 및 정수기 내부의 온도조절을 용이하게 하고 정수기 내부의 온도 상승에 의한 세균 번식을 회피할 수 있으며, 이와 연결되는 방열팬의 구동을 무리하게 수행할 필요가 없어 상기 방열판이 구비된 정수기 등의 장치의 전력 소모량을 절감시키는 동시에 응축기 등의 효율적인 운용이 가능하여 장치의 수명을 연장시킬 수 있으며, 종래 방열판 소재인 금속에 비해 경량인 후술하는 합성수지 복합소재로 이루어져 있어 장치의 경량화가 가능한 우수한 효과를 나타낸다.
상기 방열판(100)의 하우징(110)을 형성하는 소재인 합성수지 복합소재는 베이스 수지로서 열가소성 고분자 수지와, 탄소나노튜브(Carbon Nanotube), 그래핀나노플레이트(Graphene Nano-Plate) 및 팽창흑연(Expanded Graphite)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 열전도성 첨가제를 포함할 수 있다.
일반적으로 대다수의 열가소성 고분자 수지는 금속에 비해 가볍고, 녹슬지 않으며, 기계적 성질이 우수하고, 가공 및 성형이 용이하다는 특성이 있다. 따라서, 상기 열가소성 고분자 수지를 베이스 수지로 하는 복합소재에 의해 방열판을 구성하는 경우 상기 방열판을 구비하는 정수기 등의 무게를 경감시켜 이의 취급과 설치의 용이성 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
상기 열가소성 고분자 수지는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 폴리카보네이트(Polycarbonate) 수지, 폴리아미드(Polyamide) 수지, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(Acrylonitrile-butadiene-styrene) 수지, 폴리스티렌(Polystyrene) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephtalate) 수지, 폴리에틸렌(Polyethylene) 수지, 스티렌아크릴로니트릴(Styrene acrylonitrile) 수지, 셀룰로오스(Cellulose), 폴리술폰(Polysulfone), 스티렌부타디엔스티렌(Styrene-butadiene-styrene) 수지, 아크릴(Acrylic) 수지 등을 들 수 있다.
상기 열전도성 첨가제로서 첨가되는 탄소나노튜브(CNT), 그래핀나노플레이트(GNP) 및 팽창흑연(EG)은 상기 열가소성 고분자 수지 내에서 균일하게 분산됨으로써 상기 열가소성 고분자 수지 내부에서의 최적의 수평 및 수직 열전달 경로를 형성하게 되고, 이로써 방열성을 구현하게 된다.
상기 합성수지 복합소재로부터 형성된 방열판(100)은 아래 수학식 1에 의해 정의되는 등방성 열전도도(isotropic thermal conductivity) k가 약 0.5 내지 50 W/m·K일 수 있다. 여기서, 상기 등방성 열전도도 k가 0.5 W/m·K 미만인 경우 충분한 방열성이 구현될 수 없는 반면, 50 W/m·K 초과인 경우 상기 열전도성 첨가제가 과량 첨가되어야 하므로 이로 인해 상기 합성수지 복합소재의 압출성 등의 성형성이 크게 저하될 수 있다.
Figure pat00002
상기 수학식 1에서,
kxy는 상기 성형품의 수평 열전도도(In-plane thermal conductivity)이며,
kz는 상기 성형품의 수직 열전도도(Through-plane thermal conductivity)이다.
구체적으로, 상기 합성수지 복합소재는 이로부터 형성된 성형품의 수평 열전도도(kxy)가 약 1.5 W/m·K 이상이고, 수직 열전도도(kz)가 약 0.4 W/m·K 이상일 수 있으며, 이로써 통상의 방열 소재가 수평 열전도도에만 의존하여 방열기능을 수행하는 것과는 달리, 수평 및 수직 열전도도의 적절한 조화에 의해 최적의 방열기능을 수행할 수 있다.
이를 위해, 상기 합성수지 복합소재를 구성하는 상기 열전도성 첨가제는, 상기 열가소성 고분자 수지 100 중량부를 기준으로, 상기 탄소나노튜브 약 0.1 내지 2 중량부, 상기 그래핀나노플레이트 약 2 내지 20 중량부 및 상기 팽창흑연 약 5 내지 30 중량부를 포함할 수 있다.
상기 열전도성 첨가제를 구성하는 상기 탄소나노튜브, 상기 그래핀나노플레이트 및 상기 팽창흑연의 함량이 상기 각각의 수치범위 미만인 경우 충분한 방열성을 구현할 수 없는 반면, 상기 수치범위 초과인 경우 상기 합성수지 복합소재의 압출성 등의 성형성이 크게 저하될 뿐만 아니라, 상기 복합소재의 점도가 증가하여 내용제성 및 도막밀착성이 저하됨과 동시에 안정성까지 저하되어 물성이 크게 저하될 수 있다.
여기서, 상기 탄소나노튜브는 바람직하게는 지름이 5 내지 15 ㎚이고, 길이가 5 내지 500 ㎛이며, 겉보기 부피가 0.02 g/㎤ 이하인 다발형 형태일 수 있으며, 상기 그래핀나노플레이트는 바람직하게는 두께가 1 ㎛ 이하이고, 수평 길이가 3 내지 50 ㎛ 일 수 있으며, 상기 팽창흑연은 바람직하게는 수평 길이가 100 ㎛ 이하일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 합성수지 복합소재는 상기 열가소성 고분자 수지에 상기 열전도성 첨가제가 배합 및 분산되어 제조된 것이나, 필요에 따라서는 상기 열가소성 고분자 수지에 대한 상기 열전도성 첨가제의 분산성을 향상시키기 위해 분산제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 분산제는 상기 열가소성 고분자 수지 내에서의 상기 열전도성 첨가제의 분산성을 추가로 향상시킴으로써, 소량의 열전도성 첨가제에 의해 우수한 열전도도 및 방열성을 구현할 수 있도록 하고, 나아가 상기 합성수지 복합소재의 제조시간을 단축시킬 수 있다.
본 발명에 따른 합성수지 복합소재는, 상기 열가소성 고분자 수지 100 중량부를 기준으로, 상기 분산제 약 0.2 내지 5 중량부를 포함할 수 있다. 상기 분산제의 함량이 0.2 중량부 미만인 경우 상기 열전도성 첨가제의 목적한 분산성을 구현할 수 없는 반면, 5 중량부 초과인 경우 추가적으로 분산성 개선효과를 더 이상 기대하기 곤란하다.
상기 분산제는 상기 열가소성 고분자 수지에 대한 상기 열전도성 첨가제의 분산성을 향상시킬 수 있다면 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 탄소수가 10 이상인 포화, 불포화 또는 방향족 형태의 탄화수소 화합물일 수 있으며, 특히 점도가 약 10 내지 10,000 cP인 액상의 화합물로서, 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone), 세틸트리메틸암모늄브로마이드(cetyltrimethyl ammonium bromide) 등과 같은 분산제가 사용될 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 합성수지 복합소재는 충분한 용융지수(melting index; MI)를 가져 압출성 등의 성형성이 우수하고, 이로부터 형성된 방열판의 인장강도, 내충격성 등의 기계적 특성이 우수하다.
구체적으로, 본 발명에 따른 상기 합성수지 복합소재는 용융지수(melting index; MI)가 0.1 g/10min 이상일 수 있으며, 상기 합성수지 복합소재로부터 형성된 방열판은, 충격강도가 3.0 kgfcm/㎠ 이상이고, 인장강도가 500 kgf/㎠ 이상일 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 방열기의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방열기는 앞서 기술한 방열판(100) 및 상기 방열판(100)에 구비된 하나 이상의 채널(110) 각각의 일말단에 연결되어 상기 채널(110) 내부로 공기 등의 유체를 주입하거나 흡기하는 방열팬(200)을 포함할 수 있다. 상기 방열기는 정수기 등의 장치에 적용되는 경우 상기 방열팬(200)이나 상기 방열팬(200)이 연결되지 않은 상기 채널(110)의 타말단 또는 이들 모두가 상기 장치 외부로 개방될 수 있다.
이로써, 상기 장치 내부의 가열된 공기가 아니라 외부의 저온의 공기가 상기 채널(110) 내부로 이동할 수 있도록 하여 방열 효과를 극대화할 수 있다. 또한, 상기 방열판(100)은 하우징(110) 표면은 구리, 알루미늄 등 열전도도가 높은 금속 코팅층이 추가로 구비됨으로써 방열 성능이 추가로 향상될 수 있다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
100 : 방열판 200 : 방열팬

Claims (10)

  1. 하우징 및 상기 하우징 내부에 포함되고 유체가 이동할 수 있는 통로로서 하나 이상의 채널을 포함하고,
    상기 채널 각각의 양측 말단은 유체가 유입되거나 유출될 수 있도록 외부로 개방되어 있고,
    상기 채널은 상대적으로 단면적이 큰 제1 유로 및 상대적으로 단면적이 작은 제2 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방열판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유로는 상기 방열판이 부착되는 열원에서 상대적으로 고온인 부분과 근접할 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 방열판.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 유로는 상기 채널의 양 말단부에 배치되고 상기 제2 유로는 상기 채널의 중간부에 배치되는 것을 특징으로 하는, 방열판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 유로의 단면적은 상기 제1 유로의 단면적의 10 내지 80%인 것을 특징으로 하는, 방열판.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 유로의 단면이 원형이고 상기 단면의 직경이 1 내지 10 mm인 것을 특징으로 하는, 방열판.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 유로의 내벽면에 표면이 균일한 코팅층이 형성되거나 표면조도(rms)가 마이크로미터 사이즈 이하로 조절된 것을 특징으로 하는, 방열판.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 베이스 수지로서 열가소성 고분자 수지와, 탄소나노튜브(Carbon Nanotube), 그래핀나노플레이트(Graphene Nano-Plate) 및 팽창흑연(Expanded Graphite)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 열전도성 첨가제를 포함하는 합성수지 복합소재로부터 형성되는 것을 특징으로 하는, 방열판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하우징은 아래 수학식 1에 의해 정의되는 등방성 열전도도 k가 0.5 내지 50 W/m·K인 것을 특징으로 하는, 방열판.
    [수학식 1]
    Figure pat00003

    상기 수학식 1에서,
    kxy는 상기 성형품의 수평 열전도도(In-plane thermal conductivity)이며,
    kz는 상기 성형품의 수직 열전도도(Through-plane thermal conductivity)이다.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 하우징 표면에 금속 코팅층이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는, 방열판.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 방열판, 및
    상기 방열판에 구비된 채널 각각의 일말단에 배치되고 상기 채널 내부로 유체를 주입하거나 흡기하는 방열팬을 포함하는, 방열기.
KR1020170033737A 2017-03-17 2017-03-17 방열판 및 이를 포함하는 방열기 KR101965262B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170033737A KR101965262B1 (ko) 2017-03-17 2017-03-17 방열판 및 이를 포함하는 방열기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170033737A KR101965262B1 (ko) 2017-03-17 2017-03-17 방열판 및 이를 포함하는 방열기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180106111A true KR20180106111A (ko) 2018-10-01
KR101965262B1 KR101965262B1 (ko) 2019-04-03

Family

ID=63876993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170033737A KR101965262B1 (ko) 2017-03-17 2017-03-17 방열판 및 이를 포함하는 방열기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101965262B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08125367A (ja) * 1994-10-21 1996-05-17 Mitsubishi Materials Corp 電子部品用冷却装置
JP2004233044A (ja) * 2003-01-30 2004-08-19 Snecma Propulsion Solide 熱構造複合材料を使った能動冷却パネルの製造方法
KR20080095871A (ko) * 2006-01-06 2008-10-29 그라프텍 인터내셔널 홀딩스 인코포레이티드 그래파이트 물질로 제조된 마이크로채널 히트 싱크
JP2011017516A (ja) * 2009-07-10 2011-01-27 Mitsubishi Electric Corp プレート積層型冷却装置及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08125367A (ja) * 1994-10-21 1996-05-17 Mitsubishi Materials Corp 電子部品用冷却装置
JP2004233044A (ja) * 2003-01-30 2004-08-19 Snecma Propulsion Solide 熱構造複合材料を使った能動冷却パネルの製造方法
KR20080095871A (ko) * 2006-01-06 2008-10-29 그라프텍 인터내셔널 홀딩스 인코포레이티드 그래파이트 물질로 제조된 마이크로채널 히트 싱크
JP2011017516A (ja) * 2009-07-10 2011-01-27 Mitsubishi Electric Corp プレート積層型冷却装置及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101965262B1 (ko) 2019-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
T'Joen et al. A review on polymer heat exchangers for HVAC&R applications
US7027304B2 (en) Low cost thermal management device or heat sink manufactured from conductive loaded resin-based materials
JP6846879B2 (ja) ヒートシンクの製造方法
US7900690B2 (en) Moving carbon nanotube heat sink
US20090084530A1 (en) Heat Exchange Enhancement
US9322540B2 (en) Heat radiation device and illuminating device having said heat radiation device
CN1556912A (zh) 换热器组件和换热器管路
US20100155040A1 (en) Heat Sink Comprising a Tube Through Which Cooling Medium Flows
KR20130050287A (ko) 열 교환 수단, 방법, 및 시스템
KR101971550B1 (ko) 섬모를 이용한 방열장치
CA2482483A1 (en) Use of graphite foam materials in pumped liquid, two phase cooling, cold plates
CN105101753A (zh) 一种铝型材及其回路热管系统和电气散热背板
CN101876427A (zh) Led灯具散热装置
CN110966879A (zh) 具有通过血管通道增强传热的组件及其制造方法
US7410597B2 (en) Thermally conductive material
KR101965262B1 (ko) 방열판 및 이를 포함하는 방열기
CN105627267A (zh) 环路热管散热器和灯具及其散热方法
US20110265973A1 (en) Passive Heat Exchanger Comprising Thermally Conductive Foam
US20050135061A1 (en) Heat sink, assembly, and method of making
US20160265087A1 (en) Metal or Alloy with Improved Physical and Electrical Properties
KR20100037421A (ko) 외기분리 다단형 구조를 가진 방열판, 함체 및 냉각기
CN111366018B (zh) 半导体制冷用散热组件及半导体制冷设备
CN111093347B (zh) 一种自循环高效散热器
CN209497135U (zh) 一种散热型稳压电源柜
KR101434952B1 (ko) 전자 부품 방열 모듈 및 이에 사용되는 방열절연액

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant