KR20060008550A - 히트 파이프 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 히트 파이프는, 작동유체가 내장된 용기의 외벽에 수 ㎛미만의 미세 와이어가 다수 형성됨으로써 상기 용기의 표면적만을 최대한 넓힐 수 있기 때문에 상기 용기의 열전도율이 향상될 수 있고, 위크의 표면에 미세 와이어가 다수 형성됨으로써 상기 위크의 열전도율 및 모세관력이 더욱 증대될 수 있다.
히트 파이프, 위크, 모세관력, 미세 와이어

Description

히트 파이프{Heat Pipe}
도 1은 종래 기술에 따른 히트 파이프의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트 파이프의 구성도,
도 3a는 본 발명에 있어서, 미세 와이어의 20000배 확대도,
도 3b는 본 발명에 있어서, 미세 와이어의 4000배 확대도,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 히트 파이프의 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
20 : 히트 파이프 22 : 위크
24 : 미세 와이어
본 발명은 히트 파이프에 관한 것으로서, 특히 외관인 용기의 내/외벽에 각각 상기 용기의 표면적을 최대한 넓힘으로써 열전도율을 향상시키는 미세 와이어가 다수 형성된 히트 파이프에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 히트 파이프의 구성도이다.
종래 기술에 따른 히트 파이프는, 열전도성이 좋고 내부가 진공상태이도록 형성되고 내부에 작동유체가 채워져서 열원(A)과 냉원(B) 사이에 설치되는 용기(2)와, 상기 용기(2)의 내벽에 구비되어 모세관력(Capillary Force)이 발생되게 하는 다공성 구조물인 위크(Wick)(4)를 포함하여 이루어진다.
상기 위크(4)는 통상적으로, 그물처럼 가는 금속망으로 형성된 타입(혹은 Wrapped Screen Type)이 있는데, 이와 같은 타입은 효율이 좋지 않다.
또는, 상기 위크(4)는 금속 파우더가 소결되어 형성된 타입(혹은 Sintered Mater Type)이 있는데, 이와 같은 타입은 효율은 좋고 벤딩(Bending)이 용이하나 제작 과정이 어려울 뿐만 아니라 많이 비용이 소용된다.
또는, 상기 위크(4)는 상기 용기(2)의 내벽에 다수의 그루브(Grove)를 형성함으로써 이루어질 수 있다. 이처럼 상기 용기(2)의 내벽에 다수의 그루브가 형성되면, 상기 그루브에 채워진 작동유체가 매니스커스(Meniscus)을 형성하게 되어 모세관력이 발생된다.
이와 같이 구성된 히트 파이프의 열 전달과정을 자세히 살펴보면, 다음과 같다.
상기 용기(2) 속의 작동유체는 상기 용기(2)의 내부가 진공상태이기 때문에 상기 열원(A) 측에서 상기 열원(A)의 열을 빼앗아서 기화되고, 상기 냉원(B) 측에서 상기 냉원(B)에 열을 빼앗김으로써 응축된다. 이 때, 상기 열원(A) 측은 작동유체의 기화로 인해 압력이 높고 상기 냉원(B) 측은 상대적으로 압력이 낮기 때문에 상기 열원(A) 측에서 기화된 작동유체가 압력 구배에 의해 상기 냉원(B) 측으로 유동되어 다시 응축된다.
그리고, 상기 냉원(B) 측에서 응축된 작동유체는 상기 위크(4)의 모세관력에 의해 상기 위크(4)를 따라 상기 열원(A) 측으로 유동된 후 다시 기화된다.
이와 같이 작동유체가 상기 열원(A)과 냉원(B) 사이에서 상 변화되면서 순환하면, 열이 전달된다.
참고로, 상기 용기(2)는 작동유체의 유동방향으로, 작동유체가 열원(A)에 의해 기화되는 증발부(Ev), 작동유체의 현재 상 상태가 유지되는 단열부(Ad), 그리고 기화된 작동유체가 냉원(B)에 의해 응축되는 응축부(Co)로 구분될 수 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 히트 파이프는, 작동유체가 상기 열원(A) 또는 냉원(B)과 원활하게 열 전달될 수 있도록 상기 용기(2)의 열전도율을 높이기 위해서는 상기 용기(2)를 크게 하거나 금이나 은과 같은 열전도성이 매우 우수한 재질로 성형해야 하는데, 그러면 효율에 비해 상대적으로 제조비용이 과대한 문제점이 있다.
또한, 종래 기술은, 상기에 기재한 바와 같이 통상적인 위크(4)의 경우, 효율이 낮거나 제조가 복잡한 서로 상반적인 문제점을 갖으며, 상기 용기(2)의 크기 에 따라 위크(4)의 크기 또한 제한되므로 모세관력 향상에도 한계가 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상기 용기의 표면적만을 넓힘으로써 용기의 열전도율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 용이하게 모세관력을 향상시킬 수 있는 히트 파이프를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 히트 파이프는, 작동유체가 기화 또는 응축될 수 있도록 열원과 냉원 사이에 설치되어, 상기 작동유체가 상 변화에 따른 압력 구배에 의해 열원에서 냉원으로 유동되는 용기와; 상기 용기의 내벽에 구비되어 모세관 현상에 의해 냉원에서 응축된 작동유체가 열원으로 유동되게 하는 위크(Wick)를 포함하고, 상기 용기의 외벽에 미세 와이어가 다수 형성된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 히트 파이프는, 상기 위크의 표면에는 미세 와이어가 다수 형성된 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 위크는 상기 용기의 내벽에 미세 와이어가 다수 형성되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트 파이프의 구성도이고, 도 3a는 본 발명에 있어서, 미세 와이어의 20000배 확대도이고, 도 3b는 본 발명에 있어서, 미세 와이어의 4000배 확대도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 히트 파이프는, 작동유체가 기화 또는 응축될 수 있도록 열원과 냉원 사이에 설치되고 내부가 진공상태인 용기(20)와, 상기 용기(20)의 내벽에 구비되어 모세관력을 발생시키는 다공성 구조물인 위크(Wick)(22)로 구성되어, 열원 측에서 기화된 작동유체가 냉원 측으로 유동된 후 응축되고 응축된 작동유체가 상기 위크(22)의 모세관력에 의해 다시 열원 측으로 순환되면서 열 전달을 행한다.
특히, 상기 용기(20)의 외벽에는 상기 용기(20)의 표면적을 최대한 넓게 해서 상기 용기(20)의 열전도율을 향상시킬 수 있도록 미세 와이어(24)가 다수 형성된다.
상기 미세 와이어(24)는 상기 용기(20)의 방열 효과를 높일 수 있도록 열전도성 좋은 금속으로 형성되는데, 금속 중에서도 열전도성이 좋되 비교적 저렴하게 구현할 수 있는 구리로 형성되는 것이 가장 적절하다.
상기와 같은 미세 와이어(24)는 상기 용기(20)의 체적을 늘리지 않고 표면적만을 넓힐 수 있도록, 상기 용기(20)의 외벽으로부터 10 ㎛미만의 길이이고 단면적의 폭이 10nm 내지 100nm이도록 형성되는 것이다. 이 때, 상기 미세 와이어(24)는 상기 용기(20)의 외벽과 접촉되는 면적이 매우 극소하기 때문에 공기 저항을 거의 받지 않는다고 볼 수 있는 바, 별도의 접착제에 의존하지 않고서도 상기 용기(20)의 외벽에 견실하게 붙어 있을 수 있다.
한편, 상기 위크(22)의 표면에도 상기한 바와 같은 미세 와이어(24)를 다수 형성할 수 있다. 그러면, 상기한 바와 같이 상기 위크(22)의 표면적이 최대한 넓어짐으로써 열전도율이 향상되고, 특히 상기 다수의 미세 와이어(24)가 매니스커스(Meniscus) 역할을 하게 되어 상기 위크(22)의 모세관력이 증대된다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 미세 와이어(24)의 형성과정을 살펴보면 다음과 같다.
상기 용기(20)를 성형한 후, 성형된 용기(20)의 외벽에 열전도성이 좋은 금속인 구로를 수 um에서 수십 um정도의 두께로 균일하게 코팅한다. 이후, 구리 코팅된 용기(20)를 산화용액에 담그면, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 용기(20)에 코팅된 구리가 산화되면서 구리 산화물인 미세한 털이 부슬부슬 일어나는데, 이 구리 산화물이 상기 미세 와이어(24)가 된다.
여기서, 상기 미세 와이어(24)는 산화조건, 즉 산화용액의 온도 및 조성 등에 따라 크기 및 밀도, 성장속도 등이 영향을 받는데, 산업현장에서 용이하게 구현할 수 있고 생산성도 부합될 수 있도록 산화용액의 온도는 60 내지 110℃ 정도, 산화시간은 1분에서 10분 사이 정도가 적합하다. 그리고, 상기 산화용액은 구리 산화 물인 상기 미세 와이어(24)가 잘 성장할 수 있도록 NaCl과 Na3PO4, NaOH, NaClO2, Na2CO3 이 적절한 혼합비로 혼합된 혼합물이다.
마찬가지로, 상기 위크(22)의 표면을 구리로 코팅한 후, 구리 코팅된 위크(22)를 산화용액에 담그면, 상기 위크(22)의 표면에 다수의 미세 와이어(24)가 형성된다.
이하, 기술되는 본 발명의 다른 실시 예들은 상기에 기재된 본 발명의 제1실시 예와 기술적 사상 및 기본적인 구조가 동일, 유사하므로 상세한 설명 및 도면이 생략될 수 있다.
본 발명에 따른 제2실시 예는, 도 2 및 도 3a, 도 3b를 참조하면 용기(20) 또는 위크(22)를 구리로 성형한 후, 구리로 성형된 상기 용기(20) 또는 위크(22)를 산화용액에 담가서 산화시킴으로써 상기 용기(20)의 외벽 또는 위크(22)의 표면에 각각 구리 산화물인 미세 와이어(24)를 성장시킨다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제3실시 예는 용기(40)의 내벽에 구비되어 모세관력을 발생시키는 위크가 상기 용기(42)의 내벽에 미세 와이어(42)가 다수 형성됨으로써 이루어질 수 있다.
즉, 상기한 제1실시 예에 기재된 바와 같이, 상기 다수의 미세 와이어(42)가 매니스커스 역할을 행하여 모세관력을 충분히 발생시킬 수 있기 때문에 다공성 구 조물인 위크를 별도로 만들어서 상기 용기(40)의 내벽에 붙일 필요가 없다.
이 때, 상기 용기(40)의 내벽에 미세 와이어(42)가 다수 형성됨으로써 상기 용기(40)의 내벽 표면적이 넓어지기 때문에 상기 용기(40)의 열전도율 또한 향상된다.
한편, 상기 용기(40)의 외벽에도 상기 용기(40)의 열전도율이 향상될 수 있도록 상기한 바와 같은 미세 와이어(42')가 다수 형성될 수 있다.
이 때, 상기 용기(40)의 내/외벽에 각각 형성된 미세 와이어(42,42')는, 상기 용기(40)의 내/외벽에 구리를 코팅한 후 산화시킴으로써 이루어질 수 있다.
또는, 상기 용기(40)의 내/외벽에 각각 형성된 미세 와이어(42,42')는, 상기 용기(40)가 구리로 성형된 후 산화용액에 의해 상기 용기(40)의 내/외벽이 산화됨으로써 이루어질 수도 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 히트 파이프는, 작동유체가 내장된 용기의 외벽에 수 ㎛미만의 미세 와이어가 다수 형성됨으로써 상기 용기의 체적을 늘리지 않고 표면적만을 최대한 넓힐 수 있기 때문에 상기 용기의 열전도율이 향상될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은, 상기 용기의 내벽에 위크가 구비되어 모세관력을 발생시키는데, 상기 위크의 표면에 미세 와이어가 다수 형성됨으로써 상기 위크의 열전도율이 향상될 수 있을 뿐만 아니라 미세 와이어가 매니스커스 역할을 하게 되어 모세 관력이 더욱 증대되기 때문에 성능이 향상될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은, 상기 위크가 상기 용기의 내벽에 다수의 미세 와이어를 형성함으로써 이루어질 수 있기 때문에 간단한 표면 처리만으로 위크를 구현할 수 있어 성능이 우수할 뿐만 아니라 제조과정이 용이하고, 상대적으로 비용이 적게 소요될 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

  1. 작동유체가 기화 또는 응축될 수 있도록 열원과 냉원 사이에 설치되어, 상기 작동유체가 상 변화에 따른 압력 구배에 의해 열원에서 냉원으로 유동되는 용기와;
    상기 용기의 내벽에 구비되어 모세관 현상에 의해 냉원에서 응축된 작동유체가 열원으로 유동되게 하는 위크(Wick)를 포함하고,
    상기 용기의 외벽에 미세 와이어가 다수 형성된 것을 특징으로 하는 히트 파이프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위크의 표면에는 미세 와이어가 다수 형성된 것을 특징으로 하는 히트 파이프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 위크는 상기 용기의 내벽에 미세 와이어가 다수 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 히트 파이프.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용기는 구리로 성형되고, 상기 미세 와이어는 상기 구리로 성형된 용기 가 산화용액에 의해 산화되어 이루어진 것을 특징으로 히트 파이프.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 위크는 구리로 성형되고, 상기 미세 와이어는 상기 구리로 성형된 위크 가 산화용액에 의해 산화되어 이루어진 것을 특징으로 히트 파이프.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세 와이어는 구리 산화물인 것을 특징으로 하는 히트 파이프.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세 와이어는 길이가 10 ㎛미만인 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
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US10323884B2 (en) 2013-09-05 2019-06-18 Lg Electronics Inc. Heat exchanger and method for manufacturing same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100791854B1 (ko) * 2006-04-25 2008-01-07 김병창 발포금속을 구비한 히트파이프 제조 방법
KR100791856B1 (ko) * 2006-04-25 2008-01-07 김병창 이중관 히트파이프 제조 방법
WO2015034181A1 (ko) * 2013-09-05 2015-03-12 엘지전자 주식회사 열교환 장치 및 이의 제조 방법
US10323884B2 (en) 2013-09-05 2019-06-18 Lg Electronics Inc. Heat exchanger and method for manufacturing same

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