WO2018221939A1 - 박판형 히트파이프 및 그의 제조방법 - Google Patents

박판형 히트파이프 및 그의 제조방법 Download PDF

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WO2018221939A1
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윤호섭
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes

Definitions

  • the thin heat pipe 101 includes an outer housing 103 formed by joining an upper plate 131 and a lower plate 132, a working fluid and a screen mesh to be accommodated inside the housing 103. It consists of a wick structure 105 mounted in the housing 103 by the support structure 107 of.
  • the pair of discs P1 and P2 may form a wick space W for installing the fiber wick 7 on only one or both sides, as shown in FIG. Can be.
  • the lower plate 32 is sent to the assembly process as it is cut in the cutting step (S10). In this case, the overall thickness of the heat pipe 20 can be minimized.
  • the working fluid in the evaporator E is evaporated to take heat from the heat source.
  • the vaporized working fluid moves to the condensation unit (C).
  • the heated working fluid reaches the condensation unit C through the throttling path T between the plurality of protrusions 5 shown in FIG. 3 to dissipate heat into the outside air and liquefy to return to the evaporation unit E. Goes.
  • Such a thin heat pipe and its manufacturing method are not limited to the configuration and operation of the embodiments described above.
  • the above embodiments may be configured such that various modifications may be made by selectively combining all or part of the embodiments.

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Abstract

본 발명은, 금속판재를 절단하여 상부 원판 및 하부 원판을 만드는 단계; 상기 상부 원판을 프레스 가공하여 상기 상부 원판에 복수의 돌기를 형성시켜 상기 복수의 돌기들 사이에 교축로를 형성하는 단계; 상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 적어도 하나의 원판을 프레스 가공하여 윅공간을 형성하는 단계; 상기 윅공간에 친수성으로 개질 처리된 아라미드 섬유로 이루어진 섬유윅을 배치하는 단계; 상기 섬유윅이 배치된 상태로 상기 상부 원판 및 상기 하부 원판을 접합하여 하우징을 형성하는 단계; 상기 하우징 내에 주입구를 통해 상기 교축로를 유동하는 작동유체를 주입하고, 상기 주입구를 통해 상기 하우징 내부를 진공화시킨 후 상기 주입구를 밀봉하는 단계를 포함하는, 박판형 히트파이프 및 그의 제조방법을 제공한다.

Description

박판형 히트파이프 및 그의 제조방법
본 발명은 박판형 히트파이프 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 히트파이프는 열전도성 금속에 비해 수십 배에 이르는 열전도성을 갖도록 한 열전달 기구이다. 히트파이프는 최근에 컴퓨터의 CPU와 같이 면적이 큰 발열부를 냉각시키기 위해 박판형으로 개발이 이루어지고 있다. 박판형 히트파이프는 통상 도 1에 도시된 형태(등록특허 제10-0698462호)로 제작된다.
박판형 히트파이프(101)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상판(131)과 하판(132)의 접합으로 이루어지는 외부 하우징(103)과, 이 하우징(103) 내부에 수용되는 작동유체와 스크린 메시 등의 지지 구조물(107)에 의해 하우징(103) 내에 장착되는 윅 구조물(105)로 이루어진다.
히트파이프(101)는 윅 구조물(105)로서 섬유 집합체를 활용하므로, 금속 소결 등에 의해 윅을 만드는 종래의 히트파이프에 비하여 두께를 얇게 할 수 있다. 그러나, 윅 구조물(105)이 면직물 등으로 제작되므로, 모세관력이 약하거나 거의 상실되어 윅으로서 기능할 수 없게 되는 문제점이 있었다.
또한, 섬유제의 윅 구조물(105)이 충분한 강도를 갖지 못하고 상판(131)과 하판(132)도 박판으로서 충분한 강도를 갖지 못하므로, 히트파이프(101)의 강도가 전체적으로 취약한 문제점도 있었다.
더욱이, 작동유체로 기화점이 낮은 아세톤과 같은 유기용제를 사용할 경우, 증발부에서 가열된 작동유체가 쉽게 기화되므로, 가열된 작동유체가 쉽게 기화되므로, 작동유체로 물을 사용할 때보다 히트파이프(101) 전체길이를 충분히 길게 만들 수 없게 된다. 따라서, 하우징(103)의 두께는 줄이면서 길이와 폭을 늘릴 수 없게 되어, 히트파이프(101)의 박판화와 대형화를 동시에 추구할 수 없게 되는 문제점도 있었다.
본 발명은 종래의 박판형 히트파이프가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 작동유체의 조기 기화를 억제함으로써, 히트파이프를 박형화하는 것은 물론, 박형화와 동시에 대형화할 수 있는 박판형 히트파이프 및 그의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 박판형 히트파이프를 대형화하면서도, 증발부가 위로, 응축부가 아래로 배치되는 역전 배치로도 히트파이프를 사용할 수 있도록 하는 박판형 히트파이프 및 그의 제조방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
또한, 고온에서 저온으로 열을 전달하기 위해 고온 환경에 주기적, 장기적으로 노출되더라도 섬유윅이 열에 의해 손상 또는 변형을 최소화시킬 수 있는 박판형 히트파이프 및 그의 제조방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
또한, 하우징 외판의 벽두께를 얇게 하더라도 그의 강도를 유지할 수 있는 박판형 히트파이프 및 그의 제조방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 박판형 히트파이프 제조방법은, 금속판재를 절단하여 상부 원판 및 하부 원판을 만드는 단계; 상기 상부 원판을 프레스 가공하여 상기 상부 원판에 복수의 돌기를 형성시켜 상기 복수의 돌기들 사이에 교축로를 형성하는 단계; 상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 적어도 하나의 원판을 프레스 가공하여 윅공간을 형성하는 단계; 상기 윅공간에 친수성으로 개질 처리된 아라미드 섬유로 이루어진 섬유윅을 배치하는 단계; 상기 섬유윅이 배치된 상태로 상기 상부 원판 및 상기 하부 원판을 접합하여 하우징을 형성하는 단계; 상기 하우징 내에 주입구를 통해 상기 교축로를 유동하는 작동유체를 주입하고, 상기 주입구를 통해 상기 하우징 내부를 진공화시킨 후 상기 주입구를 밀봉하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 적어도 하나의 원판을 프레스 가공하여 윅공간을 형성하는 단계는, 상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 적어도 하나에 상기 섬유윅을 수용하는 오목한 공간을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 윅공간에 친수성으로 개질 처리된 아라미드 섬유로 이루어진 섬유윅을 배치하는 단계는, 상기 아라미드 섬유를 가열 처리하여 친수성으로 개질하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 하우징 내에 주입구를 통해 상기 교축로를 유동하는 작동유체를 주입하고, 상기 주입구를 통해 상기 하우징 내부를 진공화시킨 후 상기 주입구를 밀봉하는 단계는, 상기 주입구를 밀봉하기 전에, 상기 하우징 내에 주입된 상기 작동유체를 외부에서 가열하여 상기 작동유체 중 포함된 공기를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 박판형 히트파이프 제조방법은, 금속판재를 하우징의 외관에 대응하는 크기 및 형태를 갖도록 절단하여 상부 원판 및 하부 원판을 만드는 단계; 상기 상부 원판을 프레스 가공하여, 상기 상부 원판에 복수의 돌기를 형성시켜 상기 복수의 돌기들 사이에 교축로를 형성하는 단계; 프레스 가공을 통해 상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 하나의 가장자리 영역을 접착플랜지로 만드는 단계; 상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 하나의 접착플랜지와 상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 다른 하나의 가장자리 영역을 접합하여 상기 하우징을 형성하는 단계; 상기 하우징 내에 주입구를 통해 상기 교축로를 유동하는 작동유체를 주입하고, 상기 주입구를 통해 상기 하우징 내부를 진공화시킨 후 상기 주입구를 밀봉하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 하나의 접착플랜지와 상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 다른 하나의 가장자리 영역을 접합하여 상기 하우징을 형성하는 단계는, 상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 하나의 접착플랜지와 상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 다른 하나의 가장자리 영역을 브레이징 또는 용접을 통해 접합하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 적어도 하나를 프레스 가공하여 윅공간을 형성하는 단계; 및 상기 윅공간에 아라미드 섬유로 이루어진 섬유윅을 배치하는 단계가 더 구비될 수 있다.
여기서, 상기 윅공간에 아라미드 섬유로 이루어진 섬유윅을 배치하는 단계는, 상기 아라미드 섬유를 친수성을 갖도록 가열 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 박판형 히트파이프는, 복수의 돌기와, 상기 복수의 돌기들 사이에 형성되는 교축로를 구비하는 상판; 상기 복수의 돌기를 마주하도록 상기 상판에 대응하여 배치되고, 작동유체가 상기 교축로에서 작동하는 작동 공간을 상기 상판과 함께 형성하는 하판; 상기 상판과 상기 하판 중 적어도 하나에 오목 형성되며, 상기 작동 공간 내에 위치하는 윅공간; 및 상기 윅공간에 배치되고, 상기 복수의 돌기와 접촉되는 다공성의 섬유윅을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 상판은, 원판에 대한 프레스 가공에 의해 상기 원판의 일 면에 상기 복수의 돌기 및 상기 교축로가 형성된 것일 수 있다.
여기서, 상기 섬유윅은, 친수성으로 개질 처리된 아라미드 섬유를 포함할 수 있다.
본 발명의 박판형 히트파이프 제조방법에 따르면, 하우징의 외판 즉, 상판 및/또는 하판의 내측면에 복수의 돌기가 균일하게 돌출 형성되므로, 히트파이프의 박판화로 인해 얇아질 수밖에 없는 외판의 기계적인 강도를 한층 강화시킬 수 있게 된다.
또한, 작동유체로 기화점이 낮은 아세톤과 같은 유기용제를 사용하더라도, 위와 같이 외판의 내측면에 복수의 돌기를 돌출시키므로, 이들 돌기에 의해 작동유체의 조기 기화를 억제할 수 있으며, 따라서 조기 기화되지 않는 물 뿐만 아니라, 물에 비해 조기에 기화되는 유기용제를 작동유체로 사용면서도 하우징의 두께에 비해 길이와 폭 즉, 넓이를 넓힐 수 있게 되어, 히트파이프의 박형화는 물론 대형화를 도모할 수 있게 된다.
또한, 위와 같은 복수의 돌기와 함께 섬유윅이 히트파이프 내에 설치되므로, 박형화 및 대형화된 히트파이프 내에 물은 물론, 유기용제를 작동유체로 사용할 수 있을 뿐 아니라, 증발부가 위로, 응축부가 아래로 배치되는 역전 배치로도 히트파이프를 사용할 수 있게 된다.
또한, 위와 같은 섬유윅의 소재로 아라미드 섬유를 사용할 수 있으므로, 히트파이프의 박형화를 가속화할 수 있을 뿐 아니라, 히트파이프 내에서 고온 환경에 주기적, 장기적으로 노출되더라도, 열에 의한 섬유윅의 손상 또는 변형을 최소화시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래의 히트파이프 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프 제조방법을 순차적으로 도시한 블록도.
도 3은 도 2에 도시된 히트파이프 제조방법을 개략적으로 순차 도시한 도면.
도 4는 도 3의 제조방법에 의해 최종 완성된 히트파이프의 개략 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트파이프 제조방법 중 원판 조립단계를 실시 형태별로 도시한 도면.
도 6은 도 5에 따라 조립이 완료된 히트파이프를 실시 형태별로 도시한 도면.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 박판형 히트파이프의 제조방법을 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 히트파이프 제조방법은 도 2에 도시된 바와 같이 크게 재단단계(S10), 프레스단계(S20), 조립단계(S30), 및 마감단계(S40)를 포함하여 이루어진다.
상기 재단단계(S10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 금속판재(M)로부터 한 쌍의 원판(原版;P1,P2){상부 원판(P1) 및 하부 원판(P2)}을 재단하는 단계이다. 한 쌍의 원판(P1,P2)은, 도 3에 도시된 것처럼 통상 롤 형태로 감겨 보관되는 금속판재(M)로부터 하우징(3)의 외판(31,32)으로 되기에 알맞은 크기 및 형태를 갖도록 절단된다. 한 쌍의 원판(P1,P2)은, 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼, 어느 하나(P1)가 외판(31,32) 중에서 예컨대 상판(31)으로 되고, 다른 하나(P2)가 하판(32)이 된다. 따라서, 원판(P1,P2) 중 어느 하나(P1)는 예컨대 상판(31)이 되기에 알맞은 크기와 형태를 갖도록 절단되며, 다른 하나(P2)는 예컨대 하판(32)이 되기에 알맞은 크기와 형태를 갖도록 절단된다.
상기 프레스단계(S20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 재단단계(S10)에서 재단된 한 쌍의 원판(P1,P2) 중 어느 한 쪽을 프레스 가공하는 단계이다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 위 원판(P1,P2) 중 상판(31)을 프레스 가공하여, 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼 복수의 돌기(5)를 형성한다.
상판(31)에 돌출 형성된 복수의 돌기(5)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 증발부(E)에서 가열된 작동유체의 기화를 억제하는 수단이다. 복수의 돌기(5)는 하우징(3) 내부의 작동공간(S)을 횡단하도록 돌출되는바, 작동공간(S) 내에 격자와 같은 모양을 이루면내서 규칙성을 갖고 배열될 수 있다. 따라서 복수의 돌기(5)는 작동공간(S) 내에서 도면상 전후좌우 사방으로 작동유체의 유동을 허용하는 교축로(T)를 형성한다. 이때, 작동유체는 교축로(T)를 통해 유동하는 동안 돌기(5)에 의해 저항을 받아 기화가 억제된다. 즉, 작동유체 입자는 온도 상승에도 불구하고 복수의 돌기(5)로부터의 압박에 의해 팽창이 억제된다. 이때, 복수의 돌기(5)는 다양한 형태로 배열이 가능하다. 한편, 상판(31)은 프레스 가공에 의해 테두리 부분이 단차져 접착플랜지(33)를 형성하며, 접착플랜지(33) 일측 부분에 작동공간(S)과 외부를 연결하는 주입구(35)가 형성된다.
아울러, 한 쌍의 원판(P1,P2) 중 나머지 다른 한 쪽 예컨대, 하판(32)도 필요에 따라 상판(31)과 동일하거나 상이한 다양한 형태로 프레스 가공을 할 수 있다. 즉, 하판(32)도 상판(31)과 동일하게 복수의 돌기를 돌출시킬 수도 있고, 접착플랜지로 될 가장자리 영역을 제외하고 중앙 영역 전체를 오목한 공간으로 형성할 수도 있다.
상기 조립단계(S30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 위 프레스단계(S20)에서 원판(P1,P2)을 선택적으로 프레스 가공하여 생산한 외판(31,32) 즉, 상판(31)과 하판(32)을 조립하는 단계이다. 예컨대, 프레스 가공된 상판(31)과, 선택적으로 프레스 가공된 하판(32)을 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 접합하여 하우징(3)을 조립하게 된다. 여기에서, 하판(32)을 선택적으로 프레스 가공한다는 것은 필요에 따라 하판(32)을 프레스 가공하지 않거나 프레스 가공을 하는 경우 상판(31)과 동일하게 또는 다르게 프레스 가공하는 것을 의미한다. 한편, 상판(31)과 하판(32)의 접합은 접착플랜지(33)와 예컨대 하판(32)의 가장자리 영역을 브레이징, 용접 등과 같은 각종의 금속 접합방식에 의해 접합함으로써 이루어진다.
상기 마감단계(S40)는 도 2에 도시된 바와 같이, 위 조립단계(S30)에서 외판(31,32)의 상호 접합에 의해 형성된 하우징(3)을 마감 처리하여 히트파이프를 완성하는 단계이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(3)의 내부에 형성된 작동공간(S)에 작동유체를 주입하고, 주입 이후 작동공간(S)을 진공화시킨 다음, 하우징(3)을 밀봉 마감함으로써 일련의 히트파이프 제조공정이 완료된다.
이를 위해, 하우징(3)은 주입구(35)를 통해 또는 주입구(35)와 주입구(35)에 착탈되는 필튜브(37;fill tube)를 통해 외부에서 작동공간(S)으로 작동유체(WF)가 주입된다. 작동유체 주입이 완료되면, 외부에서 주입구(35)를 통해 연결되는 진공원에 의해 작동공간(S)이 진공 처리된다. 최종적으로, 작동공간(S)의 진공화가 완료된 뒤, 주입구(35)를 밀봉시킴으로써, 하우징(3)은 마감 처리된다.
이때, 작동유체는 하우징(3) 일측단의 증발부(E)에 가해진 열을 타측단의 응축부(C)로 전달하여 방출하는 열전달 매체이다. 구체적으로, 작동유체는 증발부(E)에 가해진 열에 의해 기화한 뒤, 응축부(C)에서 냉각, 응축되어 증발부(E)로 복귀한다. 그에 의해, 지속적으로 증발부(E) 측의 발열원으로부터 빼앗은 열을 응축부(C)를 통해 외기로 방출하는 역할을 한다. 이때, 작동유체로는 상대적으로 접촉각이 큰 물이 사용될 수 있다. 이와 달리, 접촉각이 물보다 작은 예컨대, 아세톤, HFC, HFE, HFO 계열의 일군의 유기용제 중에서 선택된 유기용제가 사용될 수도 있다.
한편, 작동공간(S)에 주입된 작동유체는 진공 처리가 완료되기 전후 또는 동일 시점에 주입구(35)를 밀봉하지 않은 상태에서 하우징(3) 외부로부터 가열될 수 있다. 그에 의해, 하우징(3) 내부에 함유한 공기 등 불순 기체를 기포 형태로 방출, 제거함으로써, 주입구(35) 밀봉 이후 하우징(3)의 진공도를 더욱 높일 수 있게 된다.
또한, 히트파이프(20)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 섬유윅(7)을 더 포함할 수 있는 바, 이를 위해 본 발명은 다른 실시 형태로서 도 5 및 도 6에 도시된 것처럼 섬유윅(7)을 추가하기 위한 공정을 더 포함하게 된다.
즉, 상기 프레스단계(S20)에서 한 쌍의 원판(P1,P2)은 도 5에 도시된 것처럼, 어느 한쪽에만 또는 양쪽 모두에 섬유윅(7)을 설치하기 위한 윅공간(W)을 형성할 수 있다. 이를 위해, 예컨대 도 5 (a)에 도시된 것처럼, 상판(31)만을 프레스 가공하여, 상판(31)에 복수의 돌기(5)와 윅공간(W)을 상하로 나란히 형성할 수 있다. 따라서, 하판(32)은 재단단계(S10)에서 절단한 상태 그대로 조립공정에 보내진다. 이 경우라면, 히트파이프(20)의 전체적인 두께가 최소화될 수 있다. 또, 도 5 (b)에 도시된 것처럼, 상판(31)에는 돌기(5)를, 하판(32)에는 윅공간(W)을 서로 마주보게 형성할 수 있는데, 이 경우가 외형상으로 가장 안정적인 형태를 취한다. 또, 도 5 (c)에 도시된 것처럼, 상판(31)에 돌기(5)와 윅공간(W)의 일부를, 하판(32)에 윅공간(W)의 나머지 일부를 각각 형성하여 상판(31)과 하판(32)의 조립에 의해 전체 윅공간(W)이 형성되도록 할 수도 있다. 이 경우는 윅공간(W)이 체적이 최대화될 수 있어 방열 효율이 극대화될 수 있다. 또한, 박판인 상판(31) 및 하판(32)에 대해 윅공간(W)을 일부분씩을 나누어 형성함에 의해, 그들 중 어느 하나에만 윅공간(W)을 크게 형성하다가 상판(31) 또는 하판(32)이 파손되는 것을 방지할 수도 있다.
한편, 조립단계(S30)에서는 한 쌍의 외판(31,32)을 접합하기 전에, 위 프레스단계(S20)에서 상판(31) 및/또는 하판(32)에 형성된 윅공간(W)에 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 섬유윅(7)을 개재시킬 수 있다.
여기에서, 섬유윅(7)은 하우징(3)의 작동공간(S) 내에 작동유체와 함께 수용되어, 응축부(C)에서 응축된 작동유체를 모세관력에 의해 증발부(E)로 복귀시키는 역할을 한다. 즉, 섬유윅(7)은 다공성의 섬유를 이용한 것이므로, 모세관력을 발생시켜 응축부(C)에서 응축된 작동유체를 증발부(E)로 원활하게 이동시킨다. 따라서, 섬유윅(7)이 적용된 경우 박판형 히트파이프(1)는 역전된 상태로 배치되더라도 즉, 증발부(E)가 위로, 응축부(C)가 아래로 배치되더라도 원활한 열전달 성능을 발휘한다.
이와 같은 섬유윅(7)은 박판형으로 넓고 얇게 제작되는 것이 바람직한데, 이를 위해 아라미드 소재를 채용하는 것이 바람직하다. 이 아라미드 소재는 열에 강하고 인장강도가 높은 폴리아라미드 섬유로 이루어지며, 다공성의 내부 구조를 가지므로, 강력한 모세관력을 발생시켜 응축부(C)에서 응축된 작동유체를 증발부(E)로 원활하게 이동시킨다. 특히, 아라미드 섬유의 일종인 케블라 섬유는 대부분이 알킬기(alkylic) 보다 강력하고 불에도 강한 방향족(aromatic)으로 구성되어서 방탄용 등 특수 용도로 많이 쓰이는데, 매우 가는 극세사 또는 초극세사 수준의 섬유(fiber)를 만드는 제조공정 상의 특수 조건으로 인하여 표면이 매우 안정화되어 있다.
다만, 섬유윅(7)은 물 등의 접촉각이 큰 액체를 작동유체로 사용하는 경우, 아라미드 섬유가 친수성을 갖도록 하여야 하는바, 일정 시간 동안 고온에 노출시켜 소수 코팅성분을 제거하는 친수성 개질 처리를 통하여, 아라미드 섬유가 가지고 있는 소수성을 제거하여야 한다. 그러나, 작동유체로 위에서 언급한 유기용제를 사용하는 경우, 아라미드 섬유가 친수성을 갖도록 할 필요가 없으므로, 섬유윅(7)은 달리 친수성 개질 처리를 하지 않아도 된다.
이러한 과정을 거쳐 준비된 섬유윅(7)을 사이에 개재시킨 채로 상판(31)과 하판(32)을 위 마감단계에서와 같이 마감처리하면, 도 6에 도시된 바와 같은 다양한 배치구조의 박판형 히트파이프(20)를 조립, 생산할 수 있게 된다.
이제, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 박판형 히트파이프(20)의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 6에 도시된 히트파이프(20)의 증발부(E)를 열원에, 응축부(C)를 외기 중에 노출되도록 배치하면, 증발부(E)에 있던 작동유체는 증발하면서 열원의 열을 빼앗게 되고, 기화된 작동유체는 응축부(C)로 이동한다. 이를 위해, 가열된 작동유체는 도 3에 도시된 복수의 돌기(5)들 사이 교축로(T)를 통해 응축부(C)에 도달하여 외기 중으로 열을 내놓고 액화되어 증발부(E)로 되돌아간다.
이와 같이, 작동유체는 가열된 상태로 교축로(T)를 통과하는 동안 복수의 돌기(5)로 인해 기화가 억제되므로, 기화점이 낮은 아세톤과 같은 유기용제를 작동유체로 사용하더라도, 증발부(E)와 응축부(C) 사이의 거리를 기화점이 높은 물을 작동유체로 사용하는 경우만큼 충분히 길게 설정할 수 있게 된다.
최종적으로, 응축부(C)에서 액화된 작동유체는 섬유윅(7)을 통하여 증발부(E)로 이동하여 다시 증발하는 과정을 반복함으로써 열원의 열을 외기 중으로 전달, 방출하게 된다. 이 과정에서, 섬유윅(7)은 증발부(E)에서 작동유체를 증발시키는 역할, 응축된 작동유체를 모세관력에 의해서 증발부(E)로 전달하는 역할, 및 기화된 기체의 통로(path road) 역할까지를 할 수 있다.
상기와 같은 박판형 히트파이프 및 그의 제조방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
본 발명은 박판형 히트파이프 제조 분야에 산업상 이용 가능성이 있다.

Claims (11)

  1. 금속판재를 절단하여 상부 원판 및 하부 원판을 만드는 단계;
    상기 상부 원판을 프레스 가공하여 상기 상부 원판에 복수의 돌기를 형성시켜 상기 복수의 돌기들 사이에 교축로를 형성하는 단계;
    상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 적어도 하나의 원판을 프레스 가공하여 윅공간을 형성하는 단계;
    상기 윅공간에 친수성으로 개질 처리된 아라미드 섬유로 이루어진 섬유윅을 배치하는 단계;
    상기 섬유윅이 배치된 상태로 상기 상부 원판 및 상기 하부 원판을 접합하여 하우징을 형성하는 단계;
    상기 하우징 내에 주입구를 통해 상기 교축로를 유동하는 작동유체를 주입하고, 상기 주입구를 통해 상기 하우징 내부를 진공화시킨 후 상기 주입구를 밀봉하는 단계를 포함하는, 박판형 히트파이프 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 적어도 하나의 원판을 프레스 가공하여 윅공간을 형성하는 단계는,
    상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 적어도 하나에 상기 섬유윅을 수용하는 오목한 공간을 형성하는 단계를 포함하는, 박판형 히트파이프 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 윅공간에 친수성으로 개질 처리된 아라미드 섬유로 이루어진 섬유윅을 배치하는 단계는,
    상기 아라미드 섬유를 가열하여 친수성으로 개질하는 단계를 포함하는, 박판형 히트파이프 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 내에 주입구를 통해 상기 교축로를 유동하는 작동유체를 주입하고, 상기 주입구를 통해 상기 하우징 내부를 진공화시킨 후 상기 주입구를 밀봉하는 단계는,
    상기 주입구를 밀봉하기 전에, 상기 하우징 내에 주입된 상기 작동유체를 외부에서 가열하여 상기 작동유체 중 포함된 공기를 제거하는 단계를 포함하는, 박판형 히트파이프 제조방법.
  5. 금속판재를 하우징의 외관에 대응하는 크기 및 형태를 갖도록 절단하여 상부 원판 및 하부 원판을 만드는 단계;
    상기 상부 원판을 프레스 가공하여, 상기 상부 원판에 복수의 돌기를 형성시켜 상기 복수의 돌기들 사이에 교축로를 형성하는 단계;
    프레스 가공을 통해 상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 하나의 가장자리 영역을 접착플랜지로 만드는 단계;
    상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 하나의 접착플랜지와 상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 다른 하나의 가장자리 영역을 접합하여 상기 하우징을 형성하는 단계;
    상기 하우징 내에 주입구를 통해 상기 교축로를 유동하는 작동유체를 주입하고, 상기 주입구를 통해 상기 하우징 내부를 진공화시킨 후 상기 주입구를 밀봉하는 단계를 포함하는, 박판형 히트파이프 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 하나의 접착플랜지와 상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 다른 하나의 가장자리 영역을 접합하여 상기 하우징을 형성하는 단계는,
    상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 하나의 접착플랜지와 상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 다른 하나의 가장자리 영역을 브레이징 또는 용접을 통해 접합하는 단계를 포함하는, 박판형 히트파이프 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 상부 원판 및 상기 하부 원판 중 적어도 하나를 프레스 가공하여 윅공간을 형성하는 단계; 및
    상기 윅공간에 아라미드 섬유로 이루어진 섬유윅을 배치하는 단계를 더 포함하는, 박판형 히트파이프 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 윅공간에 아라미드 섬유로 이루어진 섬유윅을 배치하는 단계는,
    상기 아라미드 섬유를 친수성을 갖도록 가열 처리하는 단계를 포함하는, 박판형 히트파이프 제조방법.
  9. 복수의 돌기와, 상기 복수의 돌기들 사이에 형성되는 교축로를 구비하는 상판;
    상기 복수의 돌기를 마주하도록 상기 상판에 대응하여 배치되고, 작동유체가 상기 교축로에서 작동하는 작동 공간을 상기 상판과 함께 형성하는 하판;
    상기 상판과 상기 하판 중 적어도 하나에 오목 형성되며, 상기 작동 공간 내에 위치하는 윅공간; 및
    상기 윅공간에 배치되고, 상기 복수의 돌기와 접촉되는 다공성의 섬유윅을 포함하는, 박판형 히트파이프.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상판은, 원판에 대한 프레스 가공에 의해 상기 원판의 일 면에 상기 복수의 돌기 및 상기 교축로가 형성된 것인, 박판형 히트파이프.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 섬유윅은, 친수성으로 개질 처리된 아라미드 섬유를 포함하는, 박판형 히트파이프.
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