WO2013058490A2 - 모듈형 방열장치 - Google Patents

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WO2013058490A2
WO2013058490A2 PCT/KR2012/008086 KR2012008086W WO2013058490A2 WO 2013058490 A2 WO2013058490 A2 WO 2013058490A2 KR 2012008086 W KR2012008086 W KR 2012008086W WO 2013058490 A2 WO2013058490 A2 WO 2013058490A2
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heat
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main
dissipation pipe
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김용길
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Kim Yong Gil
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    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/648—Heat extraction or cooling elements the elements comprising fluids, e.g. heat-pipes

Definitions

  • the present invention relates to a heat dissipation device, and more particularly, to a modular heat dissipation device that can efficiently dissipate heat generated from a heat source.
  • the purpose of releasing or dissipating heat is to cool the heat source that generates the heat to maintain a proper state, or to heat or cool a specific space.
  • lighting equipment For example, lighting equipment, computer equipment, electronic control equipment, vehicle engines, etc. release heat generated from these equipment to the outside to maintain the proper state to operate continuously in a stable condition.
  • a heat dissipation device is used as a device for dissipating or dissipating heat generated by the devices to the outside.
  • the heat dissipation device is used when heat of a specific space needs to be discharged to the outside, or when a specific space needs to be heated.
  • LEDs Light Emitting Diodes
  • modern LED lighting fixtures tend to reduce the number of mounting of the LEDs by using a high power LED package rather than arranging a plurality of low power LEDs.
  • the most important problem in using the high power LED is to dissipate heat generated in the high power LED to the outside. If the heat generated from the high output LED is not properly cooled, the forward voltage may be lowered, thereby reducing the luminous efficiency of the high output LED and shortening the lifespan of the high output LED.
  • Korean Patent Publication No. 10-1031650 discloses a cooling device for an LED lighting device and an LED cooling device using the same.
  • the problem to be solved of the present invention is to provide a modular heat dissipation device having a simple structure and excellent heat dissipation efficiency.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide a modular heat dissipation device that can be easily installed without being limited by the installation space and installation structure.
  • the present invention provides a support unit that receives the heat from a heat source that generates heat, from a portion of the support unit embedded in the support unit and disposed in a portion adjacent to the heat source It is installed on the main heat dissipation module receiving the heat and the support unit, the first heat dissipation pipe receiving the heat from the support unit or the main heat dissipation module, and is installed at the end of the first heat dissipation pipe to the outside And a first heat dissipation module having a first heat dissipation fin for dissipating the heat, wherein the main heat dissipation module receives the heat from a portion of the support unit and supplies a main heat dissipation pipe to transfer the heat to the first heat dissipation pipe.
  • At least a portion of the first heat dissipation pipe is installed with a predetermined inclination angle with respect to the ground, and the first The inside of the heat dissipation pipe is maintained in a vacuum state, and a first working fluid including a first medium vaporized by the heat and a first powder having infrared emission characteristics is built in the first heat dissipation pipe. It provides a modular heat dissipation device.
  • the main working fluid includes a main working fluid including a main medium vaporized by the heat and a main powder having infrared emission characteristics, and the main medium has a volume of 15 in the inner space of the main heat dissipating pipe based on volume. It can occupy% to 30%.
  • the modular heat dissipation device is installed on the support unit, the second heat dissipation pipe disposed to be inclined in a direction opposite to the first heat dissipation pipe, and the end of the second heat dissipation pipe installed to discharge the heat to the outside.
  • a second heat dissipation module having a heat dissipation fin may be included. The heat dissipation characteristics of the first heat dissipation module and the second heat dissipation module may vary according to an installation angle of the ground.
  • a buried space in which the main heat dissipation pipe is embedded is formed in the support unit, and a first pipe seating portion corresponding to at least a portion of an outer circumferential surface of the first heat dissipation pipe may be recessed on the surface of the support unit.
  • the modular heat dissipation device further includes a first coupling unit for coupling the support unit and the first heat dissipation pipe, wherein the first coupling unit has a first recess corresponding to the remaining portion of the outer circumferential surface of the first heat dissipation pipe. And a first coupling plate having an additional portion, a first plate heat dissipation fin for dissipating heat from the first coupling plate to the outside, and a first coupling tool for coupling the first coupling plate to the support unit. have.
  • the main heat dissipation pipe may include a trunk portion formed to be corrugated to widen the heat transfer surface area, and a wing portion extending from the trunk portion.
  • the main heat dissipation pipe includes a plurality of unit heat dissipation pipes which are separated from each other and disposed adjacent to each other at a predetermined interval, wherein the unit heat dissipation pipes are configured to transfer the heat to the first heat dissipation pipe.
  • the first unit heat dissipation pipe may be disposed adjacent to the first unit heat dissipation pipe, and the second unit heat dissipation pipe may transfer heat to the first unit heat dissipation pipe.
  • the main heat dissipation module and the first heat dissipation module are provided in the form of a module in order to receive heat generated from the heat source and discharge it to the outside, so that the heat dissipation efficiency can be easily installed without being limited by the installation space and the installation structure. This is an excellent advantage.
  • FIG. 1 is a perspective view from above of a first embodiment of a modular heat dissipation device according to the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of the modular heat dissipation device of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along line II of FIG. 1.
  • Figure 4 is a state diagram showing the installation state of the luminaire with a modular heat dissipation device according to the invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a modular heat dissipation device according to the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a third embodiment of a modular heat dissipation device according to the present invention.
  • first heat dissipation module 111 first heat dissipation fin
  • first heat dissipation pipe 210 second heat dissipation module
  • second heat dissipation fin 213 second heat dissipation pipe
  • main heat dissipation module 410 first coupling unit
  • first coupling plate 413 first plate heat dissipation fin
  • Modular heat dissipation device is applied to all appliances that require heat release or heat dissipation.
  • the modular heat dissipation device is attached to devices that generate heat, for example, street lamps and lamps, lighting fixtures including indoor lights, computer devices, electronic control equipment, vehicle engines, etc., at a suitable temperature. Will be maintained.
  • the modular heat dissipation device is attached to a cooling and heating mechanism for cooling and heating a specific space to help dissipate heat.
  • the modular heat sink since the modular heat sink has a function of quickly absorbing heat from a heat source, it can be applied as a part of equipment for quickly absorbing heat from geothermal heat and using it as industrial energy.
  • Modular heat dissipation device is the support unit 10, the main heat dissipation module, the first heat dissipation module 110, the second heat dissipation module 210, the first coupling unit 410 and the second coupling unit 510 It is configured to include).
  • the support unit 10 receives the heat from a heat source that generates heat, that is, an LED 1, and the main heat dissipation module is embedded in the support unit 10 to be adjacent to the LED 1.
  • the heat is transmitted from a part of the support unit 10 disposed in the.
  • first heat dissipation module 110 is installed on the support unit 10, receives the heat from the support unit 10 or the main heat dissipation module, and the second heat dissipation module 210 is The heat dissipation characteristics of the first heat dissipation module 110 and the second heat dissipation module 210 are different from each other on the support unit 10 in a direction opposite to the first heat dissipation module 110. do.
  • first coupling unit 410 couples the first heat dissipation module 110 and the support unit 10
  • second coupling unit 510 supports the second heat dissipation module 210 and the support. Unit 10 is to be combined.
  • the main heat dissipation module includes a main heat dissipation pipe 310 for receiving the heat from a portion of the support unit 10 and transferring the heat to the first heat dissipation pipe 113.
  • the main heat dissipation pipe 310 is embedded in the support unit 10 to be in direct contact with the support unit 10.
  • a heat transfer filler may be inserted around the main heat dissipation pipe 310 on the buried space of the support unit 10.
  • the main heat dissipation pipe 310 is disposed in parallel with the LED 1, and a main working fluid including a main medium having an infrared emission characteristic and a main medium vaporized by the heat is formed inside the main heat dissipation pipe 310. It is built in.
  • the main medium occupies 15% to 30% of the inner space of the main heat dissipation pipe 310 based on the volume, and the main powder is 0.5% to the inner space of the main heat dissipation pipe 310 based on the volume. Occupies 2%.
  • Methyl alcohol, ammonia, methyl chloroform and the like may be used as the main medium.
  • the main medium may be any liquid as long as the liquid has a lower boiling point than water at room temperature.
  • the main powder may be a powder of silicate mineral, jade powder, carbon powder and the like.
  • the main powder is irrelevant to any minerals that emit infrared rays when heated.
  • the inside of the main heat dissipation pipe 310 is in a vacuum state, for example, the internal pressure is in a state of 0.001 to 0.0001 mmhg, the movement of the vaporized main medium in the main heat dissipation pipe 310 is performed at a very high speed. Proceed.
  • the inside of the main heat dissipation pipe 310 maintains a vacuum state, heat transfer due to the infrared radiation emitted from the main powder and the radiant heat of the vaporized main medium occurs.
  • the first heat dissipation module 110 includes a first heat dissipation pipe 113 and a first heat dissipation fin 111 installed at an end of the first heat dissipation pipe 113 to discharge the heat to the outside.
  • the first heat dissipation pipe 113 is inserted into the first fin hub 111a of the first heat dissipation fin and then expanded to be compressed and compressed to the first heat dissipation fin 111.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the first heat dissipation pipe 113 and the first heat dissipation fin 111 may be combined with a thermally conductive adhesive.
  • At least a portion of the first heat dissipation pipe 113 is installed to have a predetermined inclination angle with respect to the ground, and the inside of the first heat dissipation pipe 113 is maintained in a vacuum state.
  • a first working fluid including a first medium vaporized by the heat and a first powder having infrared emission characteristics is embedded in the first heat dissipation pipe 113.
  • Methyl alcohol, ammonia, methyl chloroform and the like may be used as the first medium.
  • the first medium may be any liquid as long as the liquid has a lower boiling point than water at room temperature.
  • the first powder may be a powder of silicate mineral, jade powder, carbon powder and the like.
  • the first powder may be any mineral that emits infrared rays when heated.
  • the inside of the first heat dissipation pipe 113 is in a vacuum state, for example, the state of the internal pressure is 0.001 to 0.0001 mmhg, the movement of the first medium vaporized in the first heat dissipation pipe 113 is considerably increased. It's fast.
  • the interior of the first heat dissipation pipe 113 does not mean a complete vacuum.
  • the first medium may be provided with a component different from the above-described main medium, and the first powder may be provided with a component different from the above-described main powder.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the first medium vaporized inside the first heat dissipation pipe 113 is an end of the first heat dissipation pipe 113, that is, the first heat dissipation fin 111.
  • the flow path forming ribs may be protruded to return to the original position after condensation in the combined area.
  • the first heat dissipation fin 111 may include a first fin hub 111a which is in close contact with the first heat dissipation pipe 113 and a first protruding radially from a first region on an outer circumferential surface of the first fin hub 111a.
  • the first unit heat dissipation fins 111c and the second unit heat dissipation fins 111c face the first unit heat dissipation fins 111c and protrude radially in a second area on the outer circumferential surface of the first fin hub 111a.
  • the second unit heat dissipation fins 111b have a branched shape to widen the contact area with the outside air.
  • first unit heat dissipation fin 111c and the second unit heat dissipation fin 111b has a shape that is cut to correspond to an inner space shape of the heat dissipation case 600 installed while surrounding the modular heat dissipation device.
  • the heights of the first unit heat dissipation fins 111c and the second unit heat dissipation fins 111b protruding from the first fin hubs 111a may be different from each other depending on the shape of the heat dissipation case 600.
  • the first unit heat dissipation fins 111c and the second unit heat dissipation fins 111b have a shape corresponding to the shape of the inner space of the heat dissipation case 600 while maximizing a heat exchange area with external air. Have.
  • the second heat dissipation module 210 is installed on the support unit 10 and the second heat dissipation pipe 213 disposed to be inclined in the opposite direction to the first heat dissipation pipe 113 and the second heat dissipation It is installed at the end of the pipe 213 includes a second heat radiation fin 211 for dissipating the heat to the outside.
  • the second heat dissipation pipe 213 includes a second working fluid including a second medium and a second powder. Since the structures of the second heat dissipation pipe 213 and the second heat dissipation fin 211 are substantially the same as those of the first heat dissipation pipe 113 and the first heat dissipation fin 111, detailed description thereof will be omitted.
  • Modular heat dissipation device may be installed in a lighting fixture, as shown in FIG.
  • the modular heat dissipation device is installed inside the heat dissipation case 600 surrounding the modular heat dissipation device, and the LED 1 is disposed on the bottom surface of the heat dissipation case 600.
  • the heat dissipation case 600 is formed with heat dissipation holes for cooling the modular heat dissipation device by introducing external air into the heat dissipation case 600.
  • the front heat dissipation hole 613 is formed on the front surface of the heat dissipation case 600
  • the bottom heat dissipation hole 611 is formed on the bottom surface of the heat dissipation case
  • the side surface of the heat dissipation case 600 The heat dissipation hole 615 is formed.
  • the heat dissipation case 600 in which the modular heat dissipation device is built is primarily supported by the horizontal support member 5 and secondly by the vertical support member 3.
  • the heat dissipation characteristics of the first heat dissipation module 110 and the second heat dissipation module 210 vary according to the installation angle of the heat dissipation case 600 with the ground.
  • the first heat dissipation module 110 may be operated, and the second heat dissipation module 210 may not operate. .
  • the first heat dissipation module 110 may not operate, and the second heat dissipation module 210 may operate.
  • the heat transferred to the support unit 10 is transferred to the first heat dissipation pipe 113 and the second heat dissipation pipe 213. At the same time, the heat transferred to the support unit 10 is transferred to the main heat dissipation pipe 310.
  • the heat transfer process through the first heat dissipation pipe 113 is as follows.
  • the first medium Since the first medium is in a liquid state before the heat is transmitted, the first medium is always positioned at the opposite end of the end where the first heat dissipation fin 111 is installed by gravity.
  • the first heat dissipation pipe 113 When the first heat dissipation pipe 113 receives heat from the support unit 10, the first medium starts to vaporize due to the heat, and the first powder also emits infrared rays.
  • the first medium vaporized in the first heat dissipation pipe 113 moves to the end of the first heat dissipation pipe 113 in which the first heat dissipation fins 111 are installed. This is because the vaporized first medium has a property of moving upward because the temperature is high and light.
  • the heat of the vaporized first medium is transferred to the first heat radiation fins 111 to radiate heat to the outside.
  • the second medium Since the second medium is in a liquid state before receiving the heat, the second medium is always positioned at the end where the first heat dissipation fin 111 is installed by gravity.
  • the internal gas of the second heat dissipation pipe for example, air, which is located at a portion coupled with the support unit 10, becomes hot. do.
  • the heated air expands and moves to the area where the second medium is located, thereby preventing vaporization of the second medium.
  • the second medium cannot be vaporized, heat emitted through the second heat dissipation fin 211 is not present or is only a very small amount.
  • the main heat dissipation pipe 310 receives heat from the entire area of the support unit 10.
  • the main medium located at the lower end of the main heat dissipation pipe 310 based on the installation angle of the heat dissipation case 600 starts to vaporize, and the main powder emits infrared rays.
  • the vaporized main medium is moved upwards, and heat transferred from the main medium is transferred to the first heat dissipation pipe 113.
  • the heat of the support unit ie, the LED 1
  • the heat of the support unit ie, the LED 1
  • the main heat dissipation pipe 310 Is delivered to.
  • heat generated in the region of the LED 1 corresponding to the region where the second heat dissipation pipe 213 is installed is transferred to the first heat dissipation pipe 113 through the main heat dissipation pipe 310.
  • the heat transferred to the first heat dissipation pipe 113 is radiated to the outside by the first heat dissipation fin 111.
  • the first heat dissipation module 110 is hardly operated for the same reason, and the second heat dissipation module 210 is operated.
  • the modular heat dissipation device operates normally.
  • the module The heat dissipation device can stably cool the LED 1.
  • a buried space 17 in which the main heat dissipation pipe 310 is embedded is formed in the support unit 10, and an outer circumferential surface of the first heat dissipation pipe 113 is formed on the surface of the support unit 10.
  • the first pipe seat 11 corresponding to at least a portion of the recess is formed.
  • a support unit heat dissipation fin 13 for dissipating the heat may be formed on a surface of the support unit 10, and a support unit heat dissipation hole 15 for dissipating heat in the support unit 10. This can be formed.
  • the first coupling unit 410 and the first coupling plate 411 is formed with a first recessed portion 411a corresponding to the remaining portion of the outer peripheral surface of the first heat dissipation pipe 113, and the first A first plate heat dissipation fin 413 for dissipating heat from the coupling plate 411 to the outside, and a first coupling hole 415 for coupling the first coupling plate 411 and the support unit 10 to each other; do.
  • the second coupling unit 510 has a structure substantially the same as that of the first coupling unit 410 described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 5 a second embodiment of a modular heat dissipation device according to the present invention will be described.
  • the modular heat dissipation device according to the present embodiment is used for heat dissipation of the lighting fixture, and is substantially similar to the first embodiment described above.
  • the shape of the main heat dissipation pipe 3100 of the modular heat dissipation device and the support unit 100 in which the main heat dissipation pipe 3100 is built has a difference from the first embodiment described above.
  • the main heat dissipation pipe 3100 includes a trunk portion 3110 formed to be corrugated to widen the heat transfer surface area, and a wing portion 3120 extending from the trunk portion 3110.
  • the body portion 3110 and the wing portion 3120 absorbs the heat emitted from the LED 1 more effectively and transfers it to the first heat dissipation module 110 (FIG. 1) or the second heat dissipation module 210 (FIG. 1). Done.
  • the wing portion 3120 is installed to be inclined upward based on the body portion 3110. The reason is that the main medium existing in the trunk portion 3110 is easily moved to the wing portion 3120 when the main medium is evaporated.
  • the support unit 100 is omitted in the support unit heat dissipation hole provided in the support unit of the modular heat dissipation device according to the first embodiment described above.
  • the modular heat dissipation device according to the present embodiment is used to dissipate heat of the vehicle engine.
  • the modular heat dissipation device may be installed in a portion of the engine generating the most heat, for example, the engine cylinder.
  • the engine of the vehicle includes an engine case 1300, an engine cylinder 1200 installed inside the engine case 1300, and a cylinder head 1100 installed on an upper portion of the engine cylinder 1200.
  • crank 1220 and a piston 1230 coupled to one end of the crank 1220 are installed in the engine cylinder 1200.
  • the modular heat dissipation device has a support unit 1400 in close contact with the outside of the cylinder outer wall 1210 of the engine cylinder 1200, and the main heat dissipation pipe embedded in the support unit 1400 And a main heat dissipation module and a first heat dissipation module 1500 that receives heat from the main heat dissipation module or the support unit 1400.
  • a buried space in which the main heat dissipation pipe is embedded is formed in the support unit 1400, and a support unit heat dissipation fin 1410 is provided on a surface of the support unit 1400.
  • the first heat dissipation module 1500 includes a first heat dissipation pipe 1560 disposed adjacent to the main heat dissipation pipe, and a first heat dissipation fin for dissipating the heat to the outside.
  • the first heat dissipation pipe 1560 penetrates through the case through hole 1310 of the engine case 1300 and extends outside the engine case 1300.
  • An end of the first heat dissipation pipe 1560 is branched into a first heat dissipation branch pipe 1571 and a second heat dissipation branch pipe 1573.
  • the first heat dissipation branch pipe 1571 and the second heat dissipation branch pipe 1573 are disposed to be inclined upward at a predetermined angle with respect to the ground.
  • the first heat dissipation fin includes a first branch heat dissipation fin 1551 installed on the first heat dissipation branch pipe 1571 and a second branch dissipation fin 1583 installed on the second heat dissipation branch pipe 1573.
  • the main heat dissipation pipe receives the heat from a portion of the support unit 1400 in contact with the cylinder outer wall 1210 and transfers the heat to the first heat dissipation pipe 1560.
  • the main heat dissipation pipe is embedded in the support unit 1400 to be in direct contact with the support unit 1400.
  • a heat transfer filler may be inserted around the main heat dissipation pipe on the buried space of the support unit 1400.
  • the main heat dissipation pipe includes a main working fluid including a main medium vaporized by the heat and a main powder having infrared emission characteristics.
  • the main medium occupies 15% to 30% of the inner space of the main heat dissipation pipe on the basis of volume, and the main powder occupies 0.5% to 2% of the inner space of the main heat dissipation pipe on the basis of volume. .
  • the main heat dissipation pipe includes a plurality of unit heat dissipation pipes which are separated from each other and disposed to be adjacent to each other at a predetermined interval.
  • the unit heat dissipation pipes are disposed adjacent to the first unit heat dissipation pipe 1550 and the first unit heat dissipation pipe 1550 to transfer the heat to the first heat dissipation pipe 1560. And a second unit heat dissipation pipe 1540 for transferring heat to the first unit 1550, and third unit heat dissipation pipes 1510, 1520, and 1530 sequentially disposed below the second unit heat dissipation pipe 1540. do.
  • the main medium existing in the second unit heat dissipation pipe 1540 and the third unit heat dissipation pipes 1510, 1520, and 1530 starts to vaporize, and the main powder Begins to emit infrared light.
  • the heat is transferred to the first unit heat dissipation pipe 1550 via the support unit 1400 and then to the first heat dissipation pipe 1560, and finally the first minute heat dissipation fin 1158 And is discharged to the outside by the second secretory hot fin 1583.
  • a cross section of the bottom end of the second unit heat dissipation pipe 1540 and a cross section of the top end of the second unit heat dissipation pipe 1540 may be disposed to have different distances from the cylinder outer wall 1210. This is to cause a temperature gradient inside the second unit heat dissipation pipe 1540 due to a change in distance from the cylinder outer wall 1210.
  • the present invention relates to a modular heat dissipation device, and since the heat dissipation device is provided in a modular form in order to receive heat generated from a heat source and release it to the outside, it can be easily installed without being limited by the installation space and the installation structure. It can be used in a variety of hot air balloons, including lighting fixtures, engines can be widely used in industry.

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Abstract

본 발명은 설치공간과 설치구조의 제한을 받지 않으면서도 간단하게 설치될 수 있을 뿐만 아니라 방열효율이 우수한 모듈형 방열장치에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명은 열을 발생시키는 열원으로부터 상기 열을 전달받는 지지유닛, 상기 지지유닛의 내부에 매립되어 상기 열원과 인접한 부분에 배치되는 상기 지지유닛의 일부로부터 상기 열을 전달받는 메인 방열모듈, 그리고 상기 지지유닛 상에 설치되며, 상기 지지유닛 또는 상기 메인 방열모듈로부터 상기 열을 전달받는 제1 방열파이프와, 상기 제1 방열파이프의 끝단에 설치되어 외부로 상기 열을 방출하는 제1 방열핀을 갖는 제1 방열모듈을 포함하는 모듈형 방열장치를 제공한다.

Description

모듈형 방열장치
본 발명은 방열장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열원에서 발생하는 열을 효율적으로 방열시킬 수 있는 모듈형 방열장치에 관한 것이다.
일반적으로 열을 방출 또는 발산하는 목적은 상기 열을 발생시키는 열원을 냉각시켜 적정한 상태를 유지하도록 하거나, 특정공간을 가열 또는 냉각하기 위한 것이다.
예를 들면, 조명기구, 컴퓨터 기기, 전자제어장비, 차량엔진 등은 이들 기기에서 발생하는 열을 외부로 방출시켜 주어 적정한 상태를 유지하여야만 안정된 조건에서 지속적으로 운전되게 된다.
일반적으로, 상기 기기들에서 발생하는 열을 외부로 방출 또는 분산시키기 위한 장치로는 방열장치가 사용된다. 또한, 특정공간의 열을 외부로 배출하여야 하는 경우, 또는 특정공간을 가열하여야 하는 경우에도 상기 방열장치가 사용된다.
최근, 엘이디(LED: Light Emitting Diode)를 이용한 조명기구는 친환경 기술로서 큰 관심을 받고 있다. 일반적으로, 최근의 엘이디 조명기구는 여러 개의 저출력 엘이디를 배열하는 것보다 고출력 엘이디 패키지를 사용하여 상기 엘이디의 장착 개수를 줄이려는 경향을 나타낸다.
그러나, 고출력 엘이디를 사용함에 있어서 가장 중요한 문제는 상기 고출력 엘이디에서 발생하는 열을 외부로 방열시키는 것이다. 상기 고출력 엘이디에서 발생하는 열을 적절하게 냉각시키지 못하면, 순전압이 낮아지게 되어 상기 고출력 엘이디의 발광효율이 떨어질 될 뿐만 아니라 상기 고출력 엘이디의 수명이 단축되는 문제가 발생하게 된다.
최근에는 상기 고출력 엘이디에서 발생하는 열을 효율적으로 방열시킬 수 있는 기술들이 다양하게 시도되고 있다.
한국등록특허공보 제10-1031650호에는 LED 조명기구용 냉각장치 및 이를 이용한 LED 냉각기구가 개시되어 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 구조가 간단하면서도 방열효율이 우수한 모듈형 방열장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 설치공간과 설치구조의 제한을 받지 않으면서도 간단하게 설치될 수 있는 모듈형 방열장치를 제공하는 것이다.
상술한 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 열을 발생시키는 열원으로부터 상기 열을 전달받는 지지유닛, 상기 지지유닛의 내부에 매립되어 상기 열원과 인접한 부분에 배치되는 상기 지지유닛의 일부로부터 상기 열을 전달받는 메인 방열모듈, 그리고 상기 지지유닛 상에 설치되며, 상기 지지유닛 또는 상기 메인 방열모듈로부터 상기 열을 전달받는 제1 방열파이프와, 상기 제1 방열파이프의 끝단에 설치되어 외부로 상기 열을 방출하는 제1 방열핀을 갖는 제1 방열모듈을 포함하며, 상기 메인 방열모듈은 상기 지지유닛의 일부로부터 상기 열을 전달받아 상기 제1 방열파이프로 상기 열을 전달하기 위한 메인 방열파이프를 포함하고, 상기 제1 방열파이프의 적어도 일부분은 지면에 대하여 일정한 경사각을 가지면서 설치되고, 상기 제1 방열파이프의 내부는 진공상태로 유지되며, 상기 제1 방열파이프의 내부에는 상기 열에 의하여 기화되는 제1 매질과 적외선 방출특성을 갖는 제1 분말을 포함하는 제1 작동유체가 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 모듈형 방열장치를 제공한다.
상기 메인 방열파이프의 내부에는 상기 열에 의하여 기화되는 메인 매질과 적외선 방출특성을 갖는 메인분말을 포함하는 메인 작동유체가 내장되어 있으며, 상기 메인 매질은 부피를 기준으로 상기 메인 방열파이프의 내부공간의 15% ~ 30%를 점유할 수 있다.
상기 모듈형 방열장치는 상기 지지유닛 상에 설치되며 상기 제1 방열파이프와 서로 반대방향으로 경사지게 배치되는 제2 방열파이프와, 상기 제2 방열파이프의 끝단에 설치되어 상기 열을 외부로 방출하는 제2 방열핀을 갖는 제2 방열모듈을 포함하며, 상기 제1 방열모듈과 상기 제2 방열모듈은 상기 지면에 대한 설치각도에 따라 방열특성이 달라질 수 있다.
상기 지지유닛의 내부에는 상기 메인 방열파이프가 매립되는 매립공간이 형성되어 있고, 상기 지지유닛의 표면에는 상기 제1 방열파이프의 외주면의 적어도 일부분과 대응되는 제1 파이프 안착부가 함몰 형성될 수 있다.
상기 모듈형 방열장치는 상기 지지유닛과 상기 제1 방열 파이프를 결합시키기 위한 제1 결합유닛을 더 포함하며, 상기 제1 결합유닛은 상기 제1 방열파이프의 외주면의 나머지 부분과 대응되는 제1 함몰부가 형성되어 있는 제1 결합플레이트와, 상기 제1 결합플레이트의 열을 외부로 방출하기 위한 제1 플레이트 방열핀과, 상기 제1 결합플레이트와 상기 지지유닛을 결합시키기 위한 제1 결합구를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 형태로서, 상기 메인 방열파이프는 열전달 표면적을 넓히기 위하여 주름지게 형성된 몸통부와, 상기 몸통부에서 연장형성되는 날개부를 포함할 수 있다.
본 발명의 제3 실시 형태로서, 상기 메인 방열파이프는 서로 분리되어 일정간격으로 이웃하게 배치되는 복수 개의 단위 방열파이프들을 포함하며, 상기 단위 방열파이프들은 상기 제1 방열 파이프로 상기 열을 전달하기 위한 제1 단위 방열파이프와, 상기 제1 단위 방열파이프와 인접하게 배치되어 상기 제1 단위 방열파이프로 열을 전달하기 위한 제2 단위 방열파이프를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 모듈형 방열장치의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 열원에서 발생하는 열을 전달받아 외부로 방출하기 위하여 메인 방열모듈 및 제1 방열모듈을 모듈형태로 구비함으로써 설치공간과 설치구조의 제한을 받지 않으면서도 간단하게 설치될 수 있을 뿐만 아니라 방열효율이 우수한 이점이 있다.
둘째, 상기 메인 방열모듈을 기준으로 서로 반대방향으로 배치되는 제1 방열모듈 및 제2 방열모듈을 설치함으로써, 모듈형 방열장치가 지면에 대하여 어떠한 경사각을 가지더라도 상기 열원의 열을 효율적으로 방열할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 모듈형 방열장치의 제1 실시 예를 상부에서 바라본 사시도이다.
도 2는 도 1의 모듈형 방열장치를 하부에서 바라본 사시도이다.
도 3은 도 1의 I-I 단면을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 모듈형 방열장치가 구비된 조명기구의 설치상태를 나타내는 상태도이다.
도 5는 본 발명에 따른 모듈형 방열장치의 제2 실시 예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 모듈형 방열장치의 제3 실시 예를 나타내는 단면도이다.
<주요도면부호에 대한 설명>
1: 엘이디 10, 1400: 지지유닛
11: 제1 파이프 안착부 17: 매립공간
110, 1500: 제1 방열모듈 111: 제1 방열핀
113, 1560: 제1 방열파이프 210: 제2 방열모듈
211: 제2 방열핀 213: 제2 방열파이프
310: 메인 방열모듈 410: 제1 결합유닛
411: 제1 결합플레이트 413: 제1 플레이트 방열핀
510: 제2 결합유닛 600: 방열케이스
1540: 제2 단위 방열파이프 1550: 제1 단위 방열파이프
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 모듈형 방열장치의 실시 예들을 설명한다.
본 발명에 따른 모듈형 방열장치는 열의 방출 또는 열의 발산이 필요한 모든 기기에 적용된다. 구체적으로, 상기 모듈형 방열장치는 열을 발생시키는 기기들, 예를 들면, 가로등 및 집어등, 실내등을 포함하는 조명기구, 컴퓨터 기기, 전자 제어장비, 차량엔진 등에 부착되어 상기 기기들을 적정한 온도의 상태로 유지시키게 된다.
또한, 상기 모듈형 방열장치는 특정공간을 냉난방 시키기 위한 냉난방 기구에 부착되어 열의 분산을 도와주게 된다. 뿐만 아니라, 상기 모듈형 방열장치는 열원으로부터 빠르게 열을 흡수하는 기능을 가지기 때문에 땅의 지열로부터 열을 빠르게 흡수하여 산업상의 에너지로 사용하기 위한 장비의 일부분으로도 적용될 수 있다.
이하에서는, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 모듈형 방열장치의 제1 실시 예가 조명기구에 적용된 경우를 구체적으로 설명한다.
본 실시 예에 따른 모듈형 방열장치는 지지유닛(10), 메인 방열모듈, 제1 방열모듈(110), 제2 방열모듈(210), 제1 결합유닛(410) 및 제2 결합유닛(510)을 포함하여 구성된다.
상기 지지유닛(10)은 열을 발생시키는 열원, 즉 엘이디(1)로부터 상기 열을 전달받게 되며, 상기 메인 방열모듈은 상기 지지유닛(10)의 내부에 매립되어 상기 엘이디(1)와 인접한 부분에 배치되는 상기 지지유닛(10)의 일부로부터 상기 열을 전달받게 된다.
또한, 상기 제1 방열모듈(110)은 상기 지지유닛(10) 상에 설치되며, 상기 지지유닛(10) 또는 상기 메인 방열모듈로부터 상기 열을 전달받게 되며, 상기 제2 방열모듈(210)은 상기 지지유닛(10) 상에서 상기 제1 방열모듈(110)과 서로 반대방향으로 배치되며, 설치각도에 따라 상기 제1 방열모듈(110) 및 상기 제2 방열모듈(210)의 방열특성이 달라지게 된다.
또한, 상기 제1 결합유닛(410)은 상기 제1 방열모듈(110)과 상기 지지유닛(10)을 결합시키고, 상기 제2 결합유닛(510)은 상기 제2 방열모듈(210)과 상기 지지유닛(10)을 결합시키게 된다.
상술한 구성요소들의 특징을 세부적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 메인 방열모듈은 상기 지지유닛(10)의 일부로부터 상기 열을 전달받아 상기 제1 방열파이프(113)로 상기 열을 전달하기 위한 메인 방열파이프(310)를 포함한다.
본 실시 예에서 상기 메인 방열파이프(310)는 상기 지지유닛(10)의 내부에 매립되어 상기 지지유닛(10)과 직접적으로 접촉된다. 물론, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않고, 상기 지지유닛(10)의 매립공간상의 상기 메인 방열파이프(310)의 주변에는 열전달용 충진재가 삽입될 수도 있을 것이다.
상기 메인 방열파이프(310)는 상기 엘이디(1) 평행하게 배치되며, 상기 메인 방열파이프(310)의 내부에는 상기 열에 의하여 기화되는 메인 매질과 적외선 방출특성을 갖는 메인분말을 포함하는 메인 작동유체가 내장되어 있다.
상기 메인 매질은 부피를 기준으로 상기 메인 방열파이프(310)의 내부공간의 15% ~ 30%를 점유하고, 상기 메인 분말은 부피를 기준으로 상기 메인 방열파이프(310)의 내부공간의 0.5% ~ 2%를 점유하고 있다.
상기 메인 매질로는 메틸 알코올, 암모니아, 메틸 클로로포름 등이 사용될 수 있다. 여기서, 상기 메인 매질은 상온에서 물보다 비등점이 낮은 액체라면 어떠한 액체라도 무관하다.
또한, 상기 메인 분말로는 규산염 광물의 분말, 옥 분말, 탄소 분말 등이 사용될 수 있다. 여기서, 상기 메인 분말은 가열되었을 때 적외선을 방출하는 어떠한 광물이 사용되더라도 무관하다
특히, 상기 메인 방열파이프(310)의 내부는 진공상태, 예를 들면 내부 압력이 0.001 ~ 0.0001mmhg의 상태에 있기 때문에 상기 메인 방열파이프(310) 내부에서 기화된 메인 매질의 이동은 상당히 빠른 속도로 진행된다. 뿐만 아니라, 상기 메인 방열파이프(310)의 내부는 진공상태를 유지하고 있기 때문에 상기 메인 분말로부터 방출되는 적외선 및 기화된 상기 메인 매질의 복사열로 인한 열전달이 크게 일어나게 된다.
한편, 상기 제1 방열모듈(110)은 제1 방열파이프(113)와, 상기 제1 방열파이프(113)의 끝단에 설치되어 외부로 상기 열을 방출하는 제1 방열핀(111)을 포함한다. 여기서, 상기 제1 방열파이프(113)는 상기 제1 방열핀의 제1 핀허브(111a)에 삽입된 후 확관되어 상기 제1 방열핀(111)과 압착결합된다. 물론, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않고, 상기 제1 방열파이프(113)와 상기 제1 방열핀(111)은 열전도성 접착제로 결합될 수도 있을 것이다.
상기 제1 방열파이프(113)의 적어도 일부분은 지면에 대하여 일정한 경사각을 가지면서 설치되고, 상기 제1 방열파이프(113)의 내부는 진공상태로 유지된다.
상기 제1 방열파이프(113)의 내부에는 상기 열에 의하여 기화되는 제1 매질과 적외선 방출특성을 갖는 제1 분말을 포함하는 제1 작동유체가 내장되어 있다.
상기 제1 매질로는 메틸 알코올, 암모니아, 메틸 클로로포름 등이 사용될 수 있다. 여기서, 상기 제1 매질은 상온에서 물보다 비등점이 낮은 액체라면 어떠한 액체라도 무관하다.
또한, 상기 제1 분말로는 규산염 광물의 분말, 옥 분말, 탄소 분말 등이 사용될 수 있다. 여기서, 상기 제1 분말은 가열되었을 때 적외선을 방출하는 어떠한 광물이 사용되더라도 무관하다.
특히, 상기 제1 방열파이프(113)의 내부는 진공상태, 예를 들면 내부 압력이 0.001 ~ 0.0001mmhg의 상태에 있기 때문에 상기 제1 방열파이프(113) 내부에서 기화된 제1 매질의 이동은 상당히 빠른 속도로 진행된다. 물론, 상기 제1 방열파이프(113)의 내부가 완전진공을 의미하지는 않는다.
뿐만 아니라, 상기 제1 방열파이프의 내부는 진공상태를 유지하고 있기 때문에 상기 제1 분말로부터 방출되는 적외선 및 기화된 상기 제1 매질의 복사열로 인한 열전달이 크게 일어나게 된다
상기 제1 매질은 상술한 메인 매질과 다른 성분으로 구비될 수 있고, 상기 제1 분말은 상술한 메인 분말과 다른 성분으로 구비될 수 있다.
물론, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않고, 상기 제1 방열파이프(113)의 내부에는 기화된 상기 제1 매질이 상기 제1 방열파이프(113)의 끝단, 즉 제1 방열핀(111)과 결합된 영역에서 응축된 후 원래의 위치로 되돌아 오도록 하기 위한 유로형성리브가 돌출될 수도 있다.
상기 제1 방열핀(111)은 상기 제1 방열파이프(113)가 관통하면서 밀착되는 제1 핀허브(111a)와, 상기 제1 핀허브(111a)의 외주면 상의 제1 영역에서 방사형으로 돌출되는 제1 단위 방열핀(111c)과, 상기 제1 단위 방열핀(111c)에 대향하며 상기 제1 핀허브(111a)의 외주면 상의 제2 영역에서 방사형으로 돌출되는 제2 단위 방열핀(111b)을 포함한다. 상기 제2 단위 방열핀(111b)은 외부 공기와의 접촉면적을 넓히기 위하여 분지된 형상을 가진다.
또한, 상기 제1 단위 방열핀(111c) 및 상기 제2 단위 방열핀(111b)의 적어도 일부는 상기 모듈형 방열장치를 감싸면서 설치되는 방열케이스(600)의 내측공간 형상에 대응되도록 잘려진 형상을 가진다. 여기서, 상기 제1 단위 방열핀(111c) 및 상기 제2 단위 방열핀(111b)이 상기 제1 핀허브(111a)에서 돌출된 높이는 상기 방열케이스(600)의 형상에 따라 서로 다르게 제작된다.
결과적으로, 상기 제1 단위 방열핀(111c) 및 제2 단위 방열핀(111b)은 상기 방열케이스(600)의 내부공간 형상에 대응되는 형상으로 구비되면서도 외부 공기와의 열교환 면적을 최대화시킬 수 있는 형상을 가지게 된다.
한편, 상기 제2 방열모듈(210)은 상기 지지유닛(10) 상에 설치되며 상기 제1 방열파이프(113)와 서로 반대방향으로 경사지게 배치되는 제2 방열파이프(213)와, 상기 제2 방열파이프(213)의 끝단에 설치되어 상기 열을 외부로 방출하는 제2 방열핀(211)을 포함한다.
상기 제2 방열파이프(213)에는 제2 매질 및 제2 분말을 포함하는 제2 작동유체가 내장되어 있다. 상기 제2 방열파이프(213) 및 상기 제2 방열핀(211)의 구조는 상술한 제1 방열파이프(113) 및 상기 제1 방열핀(111)과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시 예에 따른 모듈형 방열장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 조명기구에 설치될 수 있다.
상기 모듈형 방열장치는 상기 모듈형 방열장치를 감싸는 방열케이스(600)의 내부에 설치되고, 상기 엘이디(1)는 상기 방열케이스(600)의 하면에 배치된다.
상기 방열케이스(600)에는 외부의 공기가 상기 방열케이스(600) 내부로 유입되어 상기 모듈형 방열장치를 냉각시키는 방열공들이 형성되어 있다. 구체적으로, 상기 방열케이스(600)의 전면에는 전면 방열공(613)이 형성되어 있고, 상기 방열케이스의 하면에는 하면 방열공(611)이 형성되어 있고, 상기 방열케이스(600)의 측면에는 측면 방열공(615)이 형성되어 있다.
상기 모듈형 방열장치가 내장된 상기 방열케이스(600)는 일차적으로 수평지지부재(5)에 의하여 지지되고, 이차적으로는 수직지지부재(3)에 의하여 지지된다.
상기 방열케이스(600)가 지면과 이루는 설치각도에 따라 상기 제1 방열모듈(110)과 상기 제2 방열모듈(210)은 방열특성이 달라지게 된다.
예를 들어, 상기 방열케이스(600)가 지면과 양의 각도(α)를 이루게 되면, 상기 제1 방열모듈(110)이 작동되고, 상기 제2 방열모듈(210)은 작동하지 않게 될 수 있다.
반면, 상기 방열케이스(600)가 지면과 음의 각도(β)를 이루게 되면, 상기 제1 방열모듈(110)은 작동되지 않고, 상기 제2 방열모듈(210)이 작동될 수 있다.
상기 방열케이스(600)가 지면과 양의 각도(α)를 이루는 경우, 상기 엘이디(1)가 열을 방출하게 되면, 상기 열은 상기 엘이디(1)와 인접하게 배치된 상기 지지유닛(10)의 일부로 전달된다.
다음으로, 상기 지지유닛(10)으로 전달된 열은 상기 제1 방열파이프(113) 및 상기 제2 방열파이프(213)로 전달된다. 동시에, 상기 지지유닛(10)으로 전달된 열은 상기 메인 방열파이프(310)로 전달된다.
여기서, 상기 제1 방열파이프(113)를 통한 열전달 과정을 살펴보면 다음과 같다.
상기 제1 매질은 상기 열을 전달받기 전에는 액체상태이기 때문에 중력에 의하여 항상 상기 제1 방열핀(111)이 설치된 끝단의 반대편 끝단에 위치하게 된다.
상기 제1 방열파이프(113)가 상기 지지유닛(10)으로부터 열을 전달받으면, 상기 제1 매질은 상기 열로 인하여 받아 기화하기 시작하고, 상기 제1 분말도 적외선을 방출하기 시작한다.
다음으로, 상기 제1 방열파이프(113)의 내부에서 기화된 상기 제1 매질은 상기 제1 방열핀(111)이 설치된 상기 제1 방열파이프(113)의 끝단으로 이동하게 된다. 왜냐하면, 기화된 상기 제1 매질은 온도가 높고 가볍기 때문에 상부로 이동하려는 성질을 가지기 때문이다.
그러면, 상기 기화된 제1 매질의 열은 상기 제1 방열핀(111)으로 전달되어 외부로 방열된다.
반면, 상기 제2 방열파이프(213)를 통한 열전달 과정을 살펴보면 다음과 같다.
상기 제2 매질은 상기 열을 전달받기 전에는 마찬가지로 액체상태이기 때문에 중력에 의하여 항상 상기 제1 방열핀(111)이 설치된 끝단에 위치하게 된다.
상기 제2 방열파이프(213)가 상기 지지유닛(10)으로부터 열을 전달받으면, 상기 지지유닛(10)과 결합된 부분에 위치하는 상기 제2 방열파이프의 내부 기체, 예를 들면 공기가 뜨거워 지게 된다.
그러면, 뜨거워진 공기는 팽창하게 되어 상기 제2 매질이 위치하는 영역으로 이동되면서 제2 매질의 기화를 방해하게 된다. 결과적으로, 상기 제2 매질은 기화하지 못하게 되므로, 상기 제2 방열핀(211)을 통하여 방출되는 열은 존재하지 않거나 극미량에 불과하게 된다.
결과적으로, 상기 방열케이스(600)가 지면과 양의 각도(α)를 이루게 되면, 상기 제1 방열모듈(110)이 작동되고, 상기 제2 방열모듈(210)은 거의 작동하지 않게 된다.
이때, 상기 메인 방열파이프(310)는 상기 지지유닛(10)의 전체영역으로부터 열을 전달받게 된다.
그러면, 상기 방열케이스(600)의 설치각도를 기준으로 상기 메인 방열파이프(310)의 하단에 위치하는 상기 메인 매질은 기화되기 시작하고, 상기 메인 분말은 적외선을 방출하게 된다.
다음으로, 기화된 상기 메인 매질은 상부로 이동하게 되고, 상기 메인 매질로부터 전달된 열은 상기 제1 방열파이프(113)로 전달된다.
결과적으로, 상기 제2 방열파이프(213)가 결합된 부분에 위치하는 상기 지지유닛, 즉 상기 엘이디(1)의 열은 상기 메인 방열파이프(310)를 매개로 하여 상기 제1 방열파이프(113)로 전달된다.
다시 말하면, 상기 제2 방열파이프(213)가 설치되는 영역과 대응되는 상기 엘이디(1) 영역에서 발생하는 열은 상기 메인 방열파이프(310)를 통하여 상기 제1 방열파이프(113)로 전달되고, 상기 제1 방열파이프(113)로 전달된 열은 상기 제1 방열핀(111)에 의하여 외부로 방열된다.
한편, 상기 방열케이스(600)가 지면과 음의 각도(β)를 이루게 되면, 동일한 이유로 인하여 상기 제1 방열모듈(110)은 거의 작동되지 않고, 상기 제2 방열모듈(210)이 작동된다.
결과적으로, 상기 방열케이스(600)가 지면과 양의 각도(α)를 이루거나, 음의 각도(β)의 각도를 이루는 어떠한 경우라도 상기 모듈형 방열장치는 정상적으로 작동하게 된다.
따라서, 상기 방열케이스(600)가 지면과 양의 각도(α)를 이루고 있다가 외부의 힘, 예를 들면 풍력, 외부물체와의 충격 등에 의하여 지면과 음의 각도(β)를 이루게 되더라도 상기 모듈형 방열장치는 상기 엘이디(1)를 안정적으로 냉각시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 지지유닛(10)의 내부에는 상기 메인 방열파이프(310)가 매립되는 매립공간(17)이 형성되어 있고, 상기 지지유닛(10)의 표면에는 상기 제1 방열파이프(113)의 외주면의 적어도 일부분과 대응되는 제1 파이프 안착부(11)가 함몰 형성되어 있다.
또한, 상기 지지유닛(10)의 표면에는 상기 열을 방출하기 위한 지지유닛 방열핀(13)이 형성될 수 있고, 상기 지지유닛(10)의 내부에는 열을 방출하기 위한 지지유닛 방열공(15)이 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1 결합유닛(410)은 상기 제1 방열파이프(113)의 외주면의 나머지 부분과 대응되는 제1 함몰부(411a)가 형성되어 있는 제1 결합플레이트(411)와, 상기 제1 결합플레이트(411)의 열을 외부로 방출하기 위한 제1 플레이트 방열핀(413)과, 상기 제1 결합플레이트(411)와 상기 지지유닛(10)을 결합시키기 위한 제1 결합구(415)를 포함한다.
상기 제2 결합유닛(510)은 상술한 제1 결합유닛(410)과 실질적으로 동일한 구조를 가지므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 모듈형 방열장치의 제2 실시 예를 설명한다.
본 실시 예에 따른 모듈형 방열장치는 조명기구의 방열을 위하여 사용되며, 상술한 제1 실시 예와 실질적으로 유사하다. 다만, 본 실시 예에 따른 모듈형 방열장치의 메인 방열파이프(3100)와, 상기 메인 방열파이프(3100)가 내장되는 지지유닛(100)의 형상이 상술한 제1 실시 예와 차이를 가진다.
본 실시 예에 따른 상기 메인 방열파이프(3100)는 열전달 표면적을 넓히기 위하여 주름지게 형성된 몸통부(3110)와, 상기 몸통부(3110)에서 연장형성되는 날개부(3120)를 포함한다.
상기 몸통부(3110)와 상기 날개부(3120)는 엘이디(1)로부터 방출되는 열을 보다 효과적으로 흡수하여 제1 방열모듈(도 1의 110) 또는 제2 방열모듈(도 1의 210)로 전달하게 된다.
상기 날개부(3120)는 상기 몸통부(3110)를 기준으로 상향으로 경사지게 설치된다. 그 이유는 상기 몸통부(3110)에 존재하는 메인 매질이 기화되었을 때 상기 날개부(3120)로 용이하게 이동되도록 하기 위해서이다.
또한, 상기 지지유닛(100)에는 상술한 제1 실시 예에 따른 모듈형 방열장치의 지지유닛에 구비된 지지유닛 방열공이 생략되어 있다.
도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 모듈형 방열장치의 제3 실시 예를 설명한다. 본 실시 예에 따른 모듈형 방열장치는 차량엔진의 열을 방열시키기 위하여 사용된다.
상기 모듈형 방열장치는 차량의 엔진 중에서 가장 많은 열을 발생시키는 부위, 예를 들면 엔진 실린더에 설치될 수 있다.
상기 차량의 엔진은 엔진 케이스(1300)와, 상기 엔진 케이스(1300)의 내부에 설치되는 엔진 실린더(1200)와, 상기 엔진 실린더(1200)의 상부에 설치되는 실린더 헤드(1100)를 포함한다.
상기 실린더 헤드(1100)의 내부에는 상기 엔진의 4 행정을 위한 다양한 구성부품들이 장착되어 있다. 상기 엔진 실린더(1200)의 내부에는 크랭크(1220)와, 상기 크랭크(1220)의 일단에 결합된 피스톤(1230)이 설치된다.
한편, 상기 모듈형 방열장치는 상기 엔진 실린더(1200)의 실린더 외벽(1210) 외부에 밀접하게 접촉되는 지지유닛(1400)과, 상기 지지유닛(1400)의 내부에 매립되어 있는 메인 방열파이프를 갖는 메인 방열모듈과, 상기 메인 방열모듈 또는 상기 지지유닛(1400)으로부터 열을 전달받는 제1 방열모듈(1500)을 포함한다.
상기 지지유닛(1400)의 내부에는 상기 메인 방열파이프가 매립되는 매립공간이 형성되어 있고, 상기 지지유닛(1400)의 표면에는 지지유닛 방열핀(1410)이 구비되어 있다.
상기 제1 방열모듈(1500)은 상기 메인 방열파이프와 인접하게 배치되는 제1 방열파이프(1560)와, 상기 열을 외부로 방출하기 위한 제1 방열핀을 포함한다.
상기 제1 방열파이프(1560)는 상기 엔진 케이스(1300)의 케이스 관통구(1310)를 관통하여, 상기 엔진 케이스(1300)의 외부로 연장된다.
또한, 상기 제1 방열파이프(1560)의 끝단은 제1 방열분지파이프(1571) 및 제2 방열분지파이프(1573)로 분지되어 있다. 상기 제1 방열분지파이프(1571) 및 상기 제2 방열분지파이프(1573)는 지면에 대하여 일정한 각도로 상향 경사지게 배치된다.
상기 제1 방열핀은 상기 제1 방열분지파이프(1571)에 설치되는 제1 분지방열핀(1581)과, 상기 제2 방열분지파이프(1573)에 설치되는 제2 분지방열핀(1583)을 포함한다.
한편, 상기 메인 방열파이프는 상기 실린더 외벽(1210)와 접촉되어 있는 상기 지지유닛(1400)의 일부로부터 상기 열을 전달받아 상기 제1 방열파이프(1560)로 상기 열을 전달하게 된다.
본 실시 예에서 상기 메인 방열파이프는 상기 지지유닛(1400)의 내부에 매립되어 상기 지지유닛(1400)과 직접적으로 접촉된다. 물론, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않고, 상기 지지유닛(1400)의 매립공간상의 상기 메인 방열파이프의 주변에는 열전달용 충진재가 삽입될 수도 있을 것이다.
상기 메인 방열파이프는 상술한 제1 실시 예에서와 마찬가지로, 내부에는 상기 열에 의하여 기화되는 메인 매질과 적외선 방출특성을 갖는 메인분말을 포함하는 메인 작동유체가 내장되어 있다.
상기 메인 매질은 부피를 기준으로 상기 메인 방열파이프의 내부공간의 15% ~ 30%를 점유하고, 상기 메인 분말은 부피를 기준으로 상기 메인 방열파이프의 내부공간의 0.5% ~ 2%를 점유하고 있다.
상기 메인 방열파이프는 서로 분리되어 일정간격으로 이웃하게 배치되는 복수 개의 단위 방열파이프들을 포함한다.
상기 단위 방열파이프들은 상기 제1 방열파이프(1560)로 상기 열을 전달하기 위한 제1 단위 방열파이프(1550)와, 상기 제1 단위 방열파이프(1550)와 인접하게 배치되어 상기 제1 단위 방열파이프(1550)로 열을 전달하기 위한 제2 단위 방열파이프(1540)와, 상기 제2 단위 방열파이프(1540)의 하부로 순차적으로 배치되는 제3 단위 방열파이프들(1510, 1520,1530)을 포함한다.
상기 실린더 외벽(1210)에서 열이 방출되면, 상기 제2 단위 방열파이프(1540) 및 상기 제3 단위 방열파이프들(1510, 1520,1530) 내부에 존재하는 메인 매질은 기화하기 시작하고, 메인분말은 적외선을 방출하기 시작한다.
그러면, 상기 열은 상기 지지유닛(1400)을 매개로 상기 제1 단위 방열파이프(1550)로 전달된 후 상기 제1 방열파이프(1560)로 전달되어, 최종적으로는 상기 제1 분지방열핀(1581) 및 상기 제2 분지방열핀(1583)에 의하여 외부로 방출된다.
여기서, 일정시간이 경과하여 상기 제1 분지방열핀(1581) 및 상기 제2 분지방열핀(1583)을 통하여 열이 외부로 방출되면, 상기 제1 방열파이프(1560)의 내부에서는 하부에서 상부로 열이 이동되고, 상기 제1 방열파이프(1560)와 인접하게 배치된 상기 제1 단위 방열파이프(1550) 내부에서도 하부에서 상부로 열이 이동된다.
또한, 상기 제2 단위 방열파이프(1540) 및 상기 제3 단위 방열파이프들(1510, 1520,1530)의 내부에서도 동일한 이유로 인하여 열은 하부에서 상부로 이동하게 된다.
특히, 상기 제2 단위 방열파이프(1540)의 가장 하단부의 단면과 가장 상단부의 단면은 상기 실린더 외벽(1210)으로부터 떨어진 거리가 서로 다르도록 배치된다. 이는 상기 실린더 외벽(1210)으로부터의 떨어진 거리가 달라짐으로 인하여 상기 제2 단위 방열파이프(1540) 내부의 온도 구배가 발생하도록 하기 위함이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
본 발명은 모듈형 방열장치에 관한 것으로서, 열원에서 발생하는 열을 전달받아 외부로 방출함에 있어서 방열장치가 모듈형태로 구비됨으로써 설치공간과 설치구조의 제한을 받지 않으면서도 간단하게 설치될 수 있기 때문에 조명기구, 엔진을 비롯한 다양한 열기구에 사용될 수 있으므로 산업상 널리 이용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 열을 발생시키는 열원으로부터 상기 열을 전달받는 지지유닛;
    상기 지지유닛의 내부에 매립되어 상기 열원과 인접한 부분에 배치되는 상기 지지유닛의 일부로부터 상기 열을 전달받는 메인 방열모듈; 그리고,
    상기 지지유닛 상에 설치되며, 상기 지지유닛 또는 상기 메인 방열모듈로부터 상기 열을 전달받는 제1 방열파이프와, 상기 제1 방열파이프의 끝단에 설치되어 외부로 상기 열을 방출하는 제1 방열핀을 갖는 제1 방열모듈을 포함하며,
    상기 메인 방열모듈은 상기 지지유닛의 일부로부터 상기 열을 전달받아 상기 제1 방열파이프로 상기 열을 전달하기 위한 메인 방열파이프를 포함하고,
    상기 제1 방열파이프의 적어도 일부분은 지면에 대하여 일정한 경사각을 가지면서 설치되고, 상기 제1 방열파이프의 내부는 진공상태로 유지되며, 상기 제1 방열파이프의 내부에는 상기 열에 의하여 기화되는 제1 매질과 적외선 방출특성을 갖는 제1 분말을 포함하는 제1 작동유체가 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 모듈형 방열장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인 방열파이프의 내부에는 상기 열에 의하여 기화되는 메인 매질과 적외선 방출특성을 갖는 메인분말을 포함하는 메인 작동유체가 내장되어 있으며, 상기 메인 매질은 부피를 기준으로 상기 메인 방열파이프의 내부공간의 15% ~ 30%를 점유하는 것을 특징으로 하는 모듈형 방열장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지유닛 상에 설치되며 상기 제1 방열파이프와 서로 반대방향으로 경사지게 배치되는 제2 방열파이프와, 상기 제2 방열파이프의 끝단에 설치되어 상기 열을 외부로 방출하는 제2 방열핀을 갖는 제2 방열모듈을 포함하며, 상기 제1 방열모듈과 상기 제2 방열모듈은 상기 지면에 대한 설치각도에 따라 방열특성이 달라지는 것을 특징으로 하는 모듈형 방열장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지유닛의 내부에는 상기 메인 방열파이프가 매립되는 매립공간이 형성되어 있고, 상기 지지유닛의 표면에는 상기 제1 방열파이프의 외주면의 적어도 일부분과 대응되는 제1 파이프 안착부가 함몰 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 모듈형 방열장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지지유닛과 상기 제1 방열 파이프를 결합시키기 위한 제1 결합유닛을 더 포함하며, 상기 제1 결합유닛은 상기 제1 방열파이프의 외주면의 나머지 부분과 대응되는 제1 함몰부가 형성되어 있는 제1 결합플레이트와, 상기 제1 결합플레이트의 열을 외부로 방출하기 위한 제1 플레이트 방열핀과, 상기 제1 결합플레이트와 상기 지지유닛을 결합시키기 위한 제1 결합구를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 방열장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 메인 방열파이프는 열전달 표면적을 넓히기 위하여 주름지게 형성된 몸통부와, 상기 몸통부에서 연장형성되는 날개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 방열장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 메인 방열파이프는 서로 분리되어 일정간격으로 이웃하게 배치되는 복수 개의 단위 방열파이프들을 포함하며, 상기 단위 방열파이프들은 상기 제1 방열 파이프로 상기 열을 전달하기 위한 제1 단위 방열파이프와, 상기 제1 단위 방열파이프와 인접하게 배치되어 상기 제1 단위 방열파이프로 열을 전달하기 위한 제2 단위 방열파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 방열장치.
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