KR102347506B1 - 냉각용 증발장치 - Google Patents

냉각용 증발장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102347506B1
KR102347506B1 KR1020200029179A KR20200029179A KR102347506B1 KR 102347506 B1 KR102347506 B1 KR 102347506B1 KR 1020200029179 A KR1020200029179 A KR 1020200029179A KR 20200029179 A KR20200029179 A KR 20200029179A KR 102347506 B1 KR102347506 B1 KR 102347506B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
working fluid
wick
evaporation space
housing
partition wall
Prior art date
Application number
KR1020200029179A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210113882A (ko
Inventor
한창우
정승붕
부준홍
Original Assignee
효성중공업 주식회사
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 효성중공업 주식회사 filed Critical 효성중공업 주식회사
Priority to KR1020200029179A priority Critical patent/KR102347506B1/ko
Priority to US17/909,918 priority patent/US20230104454A1/en
Priority to EP21767573.5A priority patent/EP4119881A4/en
Priority to PCT/KR2021/001165 priority patent/WO2021182751A1/ko
Publication of KR20210113882A publication Critical patent/KR20210113882A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102347506B1 publication Critical patent/KR102347506B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0233—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2029—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20309—Evaporators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0028—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cooling heat generating elements, e.g. for cooling electronic components or electric devices
    • F28D2021/0029—Heat sinks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0068—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for refrigerant cycles
    • F28D2021/0071—Evaporators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3672—Foil-like cooling fins or heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

본 발명은 냉각용 증발장치이다. 하우징(10)의 내부에 형성된 증발공간(12)에서 윅(16)에 의해 작동유체가 모세관력으로 이동할 수 있도록 하였다. 윅(16)에 의해 증발공간(12)의 하부에서 상부, 즉 작동유체유입관(26)에서 증기배출관(28)쪽으로 작동유체가 이동하면서 발열원에서 발생된 열로 증발하여 증기로 된다. 증발공간(12)에는 격벽(20)이 구비되어 증기의 유동을 제어하게 된다. 증발공간(12) 내부로 전달된 작동유체는 분배기(30)에 의해 증발공간(12)의 하부에 있는 기존의 작동유체에 골고루 섞이게 된다.

Description

냉각용 증발장치{Evaporating apparatus for cooling}
본 발명은 냉각용 증발장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발열원에서 발생하는 열을 작동유체의 증발을 위해 사용하는 냉각용 증발장치에 관한 것이다.
전력기기 등에서 사용되는 IGBT모듈이나 싸이리스터와 같은 다양한 발열원에서 발생하는 열은 반드시 제거되어야 발열원이 열에 의해 손상되는 것을 방지하여 전력기기의 동작특성 및 내구성이 좋아진다.
선행문헌1에는 루프형 히트파이프에서 방열원에서 나오는 열로 작동유체를 기화시키는 증발기가 개시되어 있다. 하지만, 선행문헌1에 개시된 증발기에는 다수개의 유로를 통해서 작동유체가 유동되므로 누수의 위험이 많은 문제점이 있고, 증발기의 내부에서 증기의 유동이 원활하지 못한 문제점도 있다.
그리고, 선행문헌1에서는 모세관현상을 발생시키는 심지에 작동유체가 전체적으로 골고루 전달되지 않아, 모세관현상에 의한 작동유체의 이동과 그에 따른 증발작용이 상대적으로 원활하지 않은 문제점도 있다.
일본 공개특허 JP2013-257129 일본 공개특허 JP1994-281101
삭제
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 히트파이프 내를 유동하면서 냉각작용을 하는 작동유체가 증발장치로 원활하게 전달되도록 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 증발장치 내에서 작동유체가 모세관현상에 의해 넓은 영역으로 퍼져서 증발되도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 증발장치 내부 전체에서 발열원과 균일하게 열교환이 일어나도록 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 내부에 증발공간이 형성되고 일측 외면에 발열원이 접촉되며 중력방향 일측하부에 작동유체유입관이 연결되고 중력방향 타측 상부에 증기배출관이 설치되며 내부에 작동유체가 소정의 레벨로 채워지는 하우징과, 상기 증발공간의 내면중 상기 발열원과 대응되는 내면에 설치되어 모세관현상에 의한 작동유체의 이동을 발생시키는 윅과, 상기 증발공간을 서로 연통되는 다수개의 공간으로 구획하고 상기 윅을 지지하는 격벽과, 상기 격벽과 윅사이에 설치되고 상기 윅이 설치된 영역을 커버하여 상기 윅을 보호하는 보호판과, 상기 작동유체유입관을 통해 전달된 작동유체를 상기 증발공간에 채워진 작동유체에 섞이도록 상기 하우징의 증발공간의 하부를 따라 상기 작동유체유입관 반대쪽으로 연장되어 설치되는 분배기를 포함할 수 있고, 상기 격벽은 띠모양으로 된 격벽몸체에 연통부가 형성되어 있고, 상기 격벽몸체가 결합되어 격자모양으로 되는데, 상기 연통부를 통해 상기 격벽에 의해 구획된 공간 사이에서 작동유체유입관 쪽에서 증기배출관 쪽으로 증기의 유동이 발생하고, 상기 보호판은 메시망 형태로 형성되어 모세관현상에 의한 작동유체의 이동도 발생시킬 수 있다.
삭제
삭제
삭제
상기 격벽에 의해 구획되는 공간은 상기 증기배출관쪽으로 갈수록 좁아지게 형성된다.
상기 격벽에 형성된 연통부의 면적은 상기 증기배출관쪽으로 갈수록 좁아지게 형성된다.
삭제
상기 분배기는 모세관현상을 통해 작동유체를 이동시킨다.
상기 분배기는 스크린 윅을 원통형 또는 원기둥형상으로 말아서 형성된다.
상기 하우징의 내부와 상기 하우징의 증발공간을 덮는 커버의 내부에는 작동유체의 핵비등을 촉진시키기 위한 요철이 형성된다.
본 발명에 의한 냉각용 증발장치는 다음과 같은 효과중 적어도 하나 이상을 얻을 수 있다.
본 발명에서는 하우징 내부의 증발공간 하부에 소정 레벨 채워진 작동유체 내에 모세관력에 의해 외부에서 전달된 작동유체를 섞어주도록 분배기를 설치하였다. 상기 분배기는 예를 들면 스크릭 윅으로 만들어져 있어 작동유체를 모세관력으로 이동시켜 증발공간 내에 있는 작동유체와 섞이도록 하였다. 따라서, 증발장치의 증발공간으로 작동유체가 원활하게 전달될 수 있다.
본 발명에서는 윅이 하우징의 내면중 발열원과 접촉되는 외면과 대응되는 내면에 설치되어 있어서, 발열원에서 전달된 열에 의해 윅을 따라 이동하는 작동유체가 쉽게 증발할 수 있게 되어 열방출이 원활하게 수행되는 효과도 있다.
본 발명에서는 작동유체가 증발하여 발생한 증기가 증기배출관 쪽으로 가면서 상대적으로 유량과 유속이 줄어들게 조절하여 윅의 전체 영역에서 상대적으로 균일하게 열교환이 발생하도록 하므로, 발열원에서 발생된 열방출이 전체적으로 일정하게 수행되는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에서는 작동유체의 이동이 히트파이프의 원리로 이루어지므로, 작동유체를 순환시키는데 별도의 전력이 소모되지 않아 관련된 전력기기의 효율을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 냉각용 증발장치의 바람직한 실시례의 외관을 보인 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 실시례의 구성을 보인 분해사시도.
도 3은 본 발명 실시례에서 보호판의 상반부를 제거한 상태로 내부 구성을 보인 정면도.
도 4는 본 발명 실시례의 내부 구성을 보인 횡단면도.
도 5는 본 발명 실시례를 구성하는 격벽을 보인 사시도.
도 6은 본 발명 실시례에서 작동유체와 증기가 유동되는 것을 도 3을 기준으로 보인 동작상태도.
도 7은 본 발명 실시례에서 작동유체와 증기가 유동되는 것을 도 4를 기준으로 보인 동작상태도.
이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도면들에 도시된 바에 따르면, 본 발명 실시례의 냉각용 증발장치는 작동유체가 발열원에서 열을 받아 증발하는 부분이다. 이 작동유체는 증발장치의 외부에서는 아래에서 설명될 작동유체 유입관(26)과 증기배출관(28)을 통과하면서 별도의 응축부에서 열을 외부로 배출한다. 본 발명의 증발장치의 외관을 하우징(10)이 형성한다. 상기 하우징(10)은 납작한 육면체 형상을 이루는데, 상대적으로 넓은 면적을 가지는 면이 바라보는 방향이 수평방향이 되도록 세워진다. 상기 하우징(10)의 일측 외면이 발열원(도시되지 않음)과 접촉하도록 설치되어 사용된다. 상기 하우징(10)의 내부, 즉 내면에는 작동유체 핵비등을 촉진시키기 위한 다수의 요철(도시되지 않음)이 형성될 수 있다.
상기 하우징(10)의 내부에는 증발공간(12)이 있다. 상기 증발공간(12)에서는 작동유체가 발열원으로부터 나오는 열을 받아 증발된다. 상기 증발공간(12)의 하부에는 본 장치의 동작시에 작동유체가 소정 레벨만큼 채워져 있다. 작동유체가 채워져 있는 양은 최소한 아래에서 설명될 분배기(30)가 잠길 정도가 되어야 한다.
상기 증발공간(12)은 상기 하우징(10)의 일부를 구성하는 커버(14)에 의해 외부와 차폐된다. 상기 커버(14)는 상기 하우징(10)의 상대적으로 큰 면적을 가지는 면을 형성하면서 상기 증발공간(12)을 외부와 차폐한다. 상기 커버(14)가 차폐하는 면은 상기 발열원이 접촉되는 면과 반대되는 면이다. 상기 커버(14) 내면에도 핵비등을 촉진시키기 위한 다수의 요철이 형성될 수 있다.
상기 하우징(10)의 증발공간(12) 내면에는 윅(16)(wick)이 설치된다. 상기 윅(16)은 작동유체를 모세관 현상을 이용하여 증발공간(12)의 하부에서 상부로 이동시키는 역할을 한다. 위에서 설명한 바와 같이, 상기 하우징(10)에서 상기 커버(14)와 마주보는 면에는 발열원이 접촉되어 열이 하우징(10)을 통해 증발공간(12)으로 전달된다. 따라서, 발열원과 접촉되는 하우징(10)의 외면과 대응되는 내면에 상기 윅(16)이 전체적으로 설치된다. 상기 윅(16)으로는 다양한 것이 사용될 수 있는데, 도시된 실시례에서는 메시망 모양으로 된 스크린 윅이 사용된다. 상기 윅(16)은 모세관현상을 통해 작동유체를 이동시키는 역할을 하는 것으로 작동유체를 증발공간(12)의 하부에서 상부로 이동시킨다.
상기 윅(16)이 상기 하우징(10)의 내면에 설치되어 있음으로 해서 작동유체가 증발공간(12)의 상부로 모세관력에 의해 이동하고, 이 과정에서 발열원에서 나온 열에 의해 작동유체가 증발공간(12)의 전체 영역에서 골고루 증발되어 기체로 된다. 이를 위해 상기 윅(16)은 상기 하우징(10)의 가장 면적이 넓은 내면 전체에 위치된다.
상기 윅(16)으로서 스크린 윅을 사용하는 경우에는, 상기 윅(16)을 보호함과 동시에 고정하기 위해 보호판(18)을 설치한다. 상기 보호판(18)은 아래에서 설명될 격벽(20)에 의해 윅(16)이 손상되지 않고 형상을 유지하고 고정되어 설치되도록 하는 것이다. 상기 보호판(18)은 상기 윅(16)과 같은 구조를 가지는 것으로, 윅(16)의 메시구조보다 더 성긴 메시구조를 가진다. 따라서 보호판(18)은 제1윅(16)을 보호함과 동시에 모세관력으로 작동유체를 상승시키는 역할도 일부 할 수 있다.
참고로, 상기 윅(16)은 다양한 것이 사용될 수 있다. 본 실시례에서는 스크린 윅이 예로서 사용되었으나, 소결금속 윅(Sintered metal wick)이 사용되거나 상기 하우징(10)의 내면 자체에 형성된 그루우브 윅이 사용될 수도 있다.
상기 증발공간(12)에는 격벽(20)이 설치된다. 상기 격벽(20)은 상기 증발공간(12)을 서로 연통되는 다수개의 공간으로 구획한다. 상기 격벽(20)은 상기 보호판(18)을 눌러 증발공간(12) 내에 고정하는 역할도 한다. 상기 격벽(20)은 상기 하우징(10)에 압입되는 형태로 설치되어 상기 보호판(18)을 눌러 고정할 수 있다. 물론 상기 격벽(20)이 상기 하우징(10)에 체결수단을 사용하여 체결될 수 있다.
상기 격벽(20)은 띠모양의 판형상인 격벽몸체(22)가 외관을 형성하고, 상기 격벽몸체(22)에 다수개의 연통부(24)가 형성되어 격벽(20)에 의해 구획되는 공간이 서로 연통되도록 한다. 상기 격벽몸체(22)는 서로 대응되는 위치에 형성된 결합슬롯(도면부호 부여않음)에 의해 서로 직교하게 결합되어 격자모양으로 증발공간(12) 내에 위치된다. 상기 격벽(20)은 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 커버(14)에 선단이 밀착된다. 이와 같이 됨에 의해 상기 격벽(20)은 별도의 체결수단없이 하우징(10) 내에 고정되어 있을 수 있다.
상기 격벽(20)에 형성된 연통부(24)는 격벽(20)에 의해 구획된 공간들 사이를 서로 서로 연통시킨다. 상기 연통부(24)의 면적에 따라 구획된 공간들 사이에서 증기가 유동되는 양이 결정된다. 다시 말하면 상기 연통부(24)의 면적은 증기가 유동되는 속도와 양을 달리해서 발열원에서 발생된 열을 작동유체에 의해 배출하는 정도를 달리할 수 있다. 일반적으로 상기 증기배출관(28)에 가까운 영역으로 갈수록 증기의 유동이 빨라진다. 따라서 증기배출관(28)에 인접한 영역에서는 열배출이 잘 되지만, 상기 작동유체유입관(26)에 인접한 영역에서는 증기의 유동이 느릴 수 밖에 없어 열배출량이 상대적으로 작을 수 있다. 이렇게 되면 증발공간(12) 전체 영역으로 볼 때, 열방출의 불균일이 발생할 수 있다. 예를 들면, 도 3을 기준으로 우상부 영역에서의 열방출량이 적고, 좌상부 영역에서의 열방출량이 많아지게 되는 것이다.
따라서, 상기 증기배출관(28)에 인접한 영역에서는 상기 연통부(24)의 면적이 상대적으로 작아지게 하고, 상기 작동유체유입관(26)에 인접한 영역에서는 연통부(24)의 면적이 상대적으로 커지게 하는 것이 좋다.
이와 같은 구조는 증기의 유동량과 속도를 조절하여서 열방출의 균일성을 확보하기 위한 것인데, 이는 다른 방법으로도 수행할 수 있다. 즉, 상기 연통부(24)의 면적을 동일하게 하더라도 상기 격벽(20)에 의해 구획되는 공간의 크기를 상기 증기배출관(28)에 인접한 영역에서는 상대적으로 좁게 하고 상기 작동유체유입관(26)에 인접한 영역에서는 상대적으로 넓게 하는 것이다. 이렇게 함에 의해 증기 유동의 속도와 양을 조절하는 것이다. 이를 위해서 상기 격벽(20) 사이의 간격을 위치에 따라 달리하거나 도시된 실시례에서와 같이 격벽(20)의 가로 세로 간격을 동일하게 하면서, 격벽(20)들 사이에 추가의 격벽(20)을 설치하는 형태로 격벽(20)에 의해 구획되는 공간의 크기를 조절하여 증기의 유동 속도와 양을 조절할 수 있다.
한편, 외부에서 상기 하우징(10)의 증발공간(12)으로 작동유체를 공급하는 작동유체유입관(26)이 있다. 상기 작동유체유입관(26)은 도 1 및 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 하우징(10)의 중력방향 하측에 하우징(10)을 관통하여 설치된다. 상기 작동유체유입관(26)은 상기 증발공간(12)의 하부와 연통된다.
상기 하우징(10)의 증발공간(12)에서 만들어진 증기를 외부로 배출하기 위해서 증기배출관(28)이 상기 하우징(10)의 중력방향 상측에 연결된다. 즉, 상기 작동유체유입관(26)에 비해 상기 증기배출관(28)이 중력방향에 대해 상대적으로 높은 위치에 있다. 상기 증기배출관(28)은 상기 증발공간(12)의 상부와 연통된다.
상기 작동유체유입관(26)과 연결되어 상기 증발공간(12)의 하부에는 분배기(30)가 설치된다. 상기 분배기(30)는 상기 작동유체유입관(26)을 통해 전달된 작동유체를 상기 증발공간(12)의 하부 전체에 골고루 전달하는 역할을 한다. 상기 작동유체유입관(26)을 통해 유입되는 작동유체는 증발공간(12)의 내부에 있는 작동유체에 비해 온도가 낮다. 따라서, 작동유체유입관(26)을 통해 유입된 작동유체를 증발공간(12)의 하부에 채워져 있는 작동유체 내에 골고루 섞어서 상기 윅(16)을 통해 전달되면서 발열원에서 나온 열을 증발공간(12) 전체에서 고르게 전달받을 수 있도록 한다.
상기 분배기(30)는 예를 들면 스크린 윅을 원통 또는 원기둥형상으로 말은 것이다. 즉, 스크린 윅을 원통형으로 만들어서 상기 작동유체유입관(26)을 통해 유입되는 작동유체를 내부를 통해 이동시킴과 동시에 스크릭 윅에서 발생하는 모세관현상을 통해 작동유체가 상기 분배기(30)의 선단쪽으로 신속하게 전달되도록 한다. 스크릭 윅을 원기둥형상으로 말은 경우에는 작동유체가 분배기(30)의 내부를 통해 유동되는 것과 원기둥 형상으로 만들어진 스크릭 윅에서 발생되는 모세관현상을 통해 이동된다.
이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 냉각용 증발장치가 사용되는 것을 상세하게 설명한다.
본 발명의 냉각용 증발장치가 사용될 때는 최소한 상기 증발공간(12)의 내부에서 상기 분배기(30)가 잠길 정도로 작동유체가 미리 채워져 있다.
상기 하우징(10)의 배면과 접촉되어 있는 발열원에서는 화살표 A로 표시한 바와 같이 열이 전달된다. 그리고, 상기 증발공간(12)에 채워져 있는 작동유체는 상기 윅(16)에 의해 증발공간(12)의 상부로 화살표 B로 표시한 바와 같이 이동한다.
상기 윅(16)을 따라 모세관력에 의해 작동유체가 이동하면서 상기 발열원에서 전달된 열을 흡수하면 작동유체가 기체로되어 화살표 C로 표시한 바와 같이 상기 격벽(20)들에 의해 구획된 공간으로 나가게 되고, 상기 증발공간(12) 내에서 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이 상기 증기배출관(28) 쪽으로 증기가 유동된다.
상기 증기배출관(28)쪽으로 증기가 유동됨에 있어서 상기 격벽(20) 등에 의해 유동속도와 유동량이 조절되는데, 상기 증기배출관(28)쪽으로 가면서 상대적으로 유동속도와 유동량이 작아지고 상기 작동유체유입관(26) 쪽에서는 상대적으로 유동속도와 유동량이 커서 발생된 열을 되도록 균일하게 작동유체로 전달하여 배출할 수 있게 된다.
한편, 상기 작동유체유입관(26)을 통해 응축부(도시되지 않음)에서 전달된 작동유체는 상기 분배기(30)에 의해 상기 증발공간(12)의 하부에 있는 작동유체 내에 분배되어 전달된다. 상기 분배기(30)가 모세관현상을 발생시켜 작동유체가 상기 작동유체유입관(26)에서 분배기(30)의 선단까지 이동되면서 증발공간(12) 내에 채워져 있던 작동유체와 섞이게 된다. 따라서, 상대적으로 온도가 낮은 작동유체가 증발공간(12)에 있어서 상대적으로 온도가 높은 작동유체와 골고루 섞이게 되고, 이에 따라 발열원에서 전달되는 열을 전체적으로 균일하게 받을 수 있게 된다.
상기 증발공간(12)에서 만들어진 증기는 상기 증기배출관(28)을 통해 유동되어 응축부로 전달되고, 응축부에서는 예를 들면 외부 공기와 열교환하여 다시 액체상태의 작동유체로 만들어진다. 액체상태로 만들어진 작동유체는 다시 상기 작동유체유입관(26)을 통해 상기 증발공간(12) 내부로 공급되고, 위에서 설명된 과정을 거치면서 발열원에서 발생된 열을 배출하게 된다.
이상에서, 본 발명의 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
에를 들면, 상기 보호판(18)은 상기 윅(16)에 상기 격벽(20)에 의해 손상되지 않을 수 있다면, 사용하지 않아도 된다.
10: 하우징 12: 증발공간
14: 커버 16: 윅
18: 보호판 20: 격벽
22: 격벽몸체 24: 연통부
26: 작동유체유입관 28: 증기배출관
30: 분배기

Claims (10)

  1. 내부에 증발공간이 형성되고 일측 외면에 발열원이 접촉되며 중력방향 일측하부에 작동유체유입관이 연결되고 중력방향 타측 상부에 증기배출관이 설치되며 내부에 작동유체가 소정의 레벨로 채워지는 하우징과,
    상기 증발공간의 내면중 상기 발열원과 대응되는 내면에 설치되어 모세관현상에 의한 작동유체의 이동을 발생시키는 윅과,
    상기 증발공간을 서로 연통되는 다수개의 공간으로 구획하고 상기 윅을 지지하는 격벽과,
    상기 격벽과 윅사이에 설치되고 상기 윅이 설치된 영역을 커버하여 상기 윅을 보호하는 보호판과,
    상기 작동유체유입관을 통해 전달된 작동유체를 상기 증발공간에 채워진 작동유체에 섞이도록 상기 하우징의 증발공간의 하부를 따라 상기 작동유체유입관 반대쪽으로 연장되어 설치되는 분배기를 포함하고,
    상기 격벽은 띠모양으로 된 격벽몸체에 연통부가 형성되어 있고, 상기 격벽몸체가 결합되어 격자모양으로 되는데, 상기 연통부를 통해 상기 격벽에 의해 구획된 공간 사이에서 작동유체유입관 쪽에서 증기배출관 쪽으로 증기의 유동이 발생하고,
    상기 보호판은 메시망 형태로 형성되어 모세관현상에 의한 작동유체의 이동도 발생시키는 냉각용 증발장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 격벽에 의해 구획되는 공간은 상기 증기배출관쪽으로 갈수록 좁아지게 형성되는 냉각용 증발장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 격벽에 형성된 연통부의 면적은 상기 증기배출관쪽으로 갈수록 좁아지게 형성되는 냉각용 증발장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 분배기는 모세관현상을 통해 작동유체를 이동시키는 냉각용 증발장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 분배기는 스크린 윅을 원통형 또는 원기둥형상으로 말아서 형성되는 냉각용 증발장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징의 내부와 상기 하우징의 증발공간을 덮는 커버의 내부에는 작동유체의 핵비등을 촉진시키기 위한 요철이 형성되는 냉각용 증발장치.
KR1020200029179A 2020-03-09 2020-03-09 냉각용 증발장치 KR102347506B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200029179A KR102347506B1 (ko) 2020-03-09 2020-03-09 냉각용 증발장치
US17/909,918 US20230104454A1 (en) 2020-03-09 2021-01-28 Evaporation device for cooling
EP21767573.5A EP4119881A4 (en) 2020-03-09 2021-01-28 EVAPORATION DEVICE FOR COOLING
PCT/KR2021/001165 WO2021182751A1 (ko) 2020-03-09 2021-01-28 냉각용 증발장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200029179A KR102347506B1 (ko) 2020-03-09 2020-03-09 냉각용 증발장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210113882A KR20210113882A (ko) 2021-09-17
KR102347506B1 true KR102347506B1 (ko) 2022-01-06

Family

ID=77670723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200029179A KR102347506B1 (ko) 2020-03-09 2020-03-09 냉각용 증발장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230104454A1 (ko)
EP (1) EP4119881A4 (ko)
KR (1) KR102347506B1 (ko)
WO (1) WO2021182751A1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012046338A1 (ja) * 2010-10-08 2012-04-12 富士通株式会社 半導体パッケージ、冷却機構、及び半導体パッケージの製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06281101A (ja) 1993-03-29 1994-10-07 Nuclear Fuel Ind Ltd 加圧水型原子炉用蒸気発生器
US20070284088A1 (en) * 2004-08-18 2007-12-13 Kyo-Seok Chun Cooling Apparatus of Looped Heat Pipe Structure
JP5136376B2 (ja) * 2008-12-02 2013-02-06 富士通株式会社 ループ型ヒートパイプ及び電子機器
KR101153312B1 (ko) * 2010-08-13 2012-06-07 한국과학기술원 유체의 독립된 순환구조를 갖는 등온 히트싱크
TWI530655B (zh) * 2011-12-27 2016-04-21 鴻準精密工業股份有限公司 扁平熱管
JP6191137B2 (ja) * 2012-05-14 2017-09-06 富士通株式会社 冷却装置
KR102034777B1 (ko) * 2017-12-29 2019-10-21 창신대학교 산학협력단 루프형 히트 파이프

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012046338A1 (ja) * 2010-10-08 2012-04-12 富士通株式会社 半導体パッケージ、冷却機構、及び半導体パッケージの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20230104454A1 (en) 2023-04-06
EP4119881A4 (en) 2024-03-13
WO2021182751A1 (ko) 2021-09-16
EP4119881A1 (en) 2023-01-18
KR20210113882A (ko) 2021-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102314041B1 (ko) 베터리 팩
US5943211A (en) Heat spreader system for cooling heat generating components
CN103424020B (zh) 通过环式热管对发热构件进行冷却的冷却装置
US6104610A (en) EMI shielding fluid control apparatus
US20060043319A1 (en) Arrangement for providing a reproducible target flow for the energy beam-induced generation of short-wavelength electromagnetic radiation
US20190335619A1 (en) Loop heat transfer device with gaseous and liquid working fluid channels separated by partition wall
KR102347506B1 (ko) 냉각용 증발장치
KR100635496B1 (ko) 격벽을 구비하는 측면 분사형 선형 증발원 및 그 증발원을구비하는 증착장치
JP2019081193A (ja) 遮蔽装置
JP2012132613A (ja) ループ型ヒートパイプ及び情報処理装置
CN218585974U (zh) 散热器
RU2665565C1 (ru) Испаритель для системы терморегулирования космического аппарата
JP2022524616A (ja) 電気流体力学的流れユニットによる電子部品の冷却
KR100445200B1 (ko) 가열식 가습기의 가열부구조
JP3209772U (ja) ループヒートパイプ構造
JP2021027245A (ja) 冷却装置
KR102231014B1 (ko) 냉매박스를 갖는 휴대기기용 냉각 기기 및 이를 이용한 냉각 방법
TW201813451A (zh) 輻射遮罩x射線離子產生器
CN216775245U (zh) 一种具有防爆结构的电气仪表
JP4937932B2 (ja) 赤外線発生装置
US5977714A (en) Magnetron anodes having refractory material and cooled by fluid boiling
KR102638214B1 (ko) 냉각 장치 및 안테나 장비
CN218848680U (zh) 一种边缘分布式存储服务器包括服务器
JP2511991B2 (ja) シンクロトロン放射光発生装置
KR20190143344A (ko) 전기, 전자 기기 냉각용 열전도 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)