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KR20200030192A - Cooling device - Google Patents

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KR20200030192A
KR20200030192A KR1020180108708A KR20180108708A KR20200030192A KR 20200030192 A KR20200030192 A KR 20200030192A KR 1020180108708 A KR1020180108708 A KR 1020180108708A KR 20180108708 A KR20180108708 A KR 20180108708A KR 20200030192 A KR20200030192 A KR 20200030192A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
working fluid
heat absorption
absorption chamber
heat
gas phase
Prior art date
Application number
KR1020180108708A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
정욱철
이주현
Original Assignee
한국표준과학연구원
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 한국표준과학연구원 filed Critical 한국표준과학연구원
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a cooling apparatus comprises: a working fluid storage chamber storing two-phase working fluid in liquid and gas phases; a heat absorption chamber receiving the gas-phase working fluid formed by evaporating the liquid-phase working fluid absorbing heat of a heating element; a separation plate including a channel in which the liquid-phase working fluid stored in the working fluid storage chamber is moved toward the heat absorption chamber, and disposed between the working fluid storage chamber and the heat absorption chamber; and a heat dissipation part releasing heat while the gas-phase working fluid supplied from the heat absorption chamber changes into liquid, wherein an inner bottom surface of the heat absorption chamber facing a bottom surface of the separation plate is formed in parallel with each other, and an outlet through which the gas-phase working fluid is discharged to be supplied to the heat dissipation part is formed on the inner bottom surface of the heat absorption chamber.

Description

냉각장치{COOLING DEVICE}Cooling system {COOLING DEVICE}

본 발명에 따른 냉각장치는 발열체에 인접하게 배치되어 발열체를 냉각시키는 장치에 관한 것이다.The cooling device according to the present invention relates to a device that is disposed adjacent to the heating element to cool the heating element.

일반적으로, 집적회로(IC)와 같은 전자소자는 동작되면서 많은 열을 발생시킨다. 이 때 발생되는 열을 효과적으로 방열하지 않으면, 열에 의하여 집적회로가 오작동 되어 집적회로를 포함하는 전자장치의 오작동을 유발하게 된다.In general, electronic devices such as integrated circuits (ICs) generate a lot of heat while operating. If heat generated at this time is not effectively dissipated, the integrated circuit malfunctions due to heat, causing malfunction of the electronic device including the integrated circuit.

특히 CPU, GPU, AP, LED 등이 장착되는 전자기기는 고도화 및 고집적화에 따라 면적대비 발생하는 열이 지속적으로 증가되므로 이들의 냉각에 대한 중요성은 더욱더 강조되고 있다.In particular, as electronic devices equipped with CPUs, GPUs, APs, LEDs, etc., the heat generated relative to the area continuously increases with the advancement and high integration, the importance of cooling is increasingly emphasized.

따라서, 전자기기 내 주요 소자에서 발생하는 열을 넓은 영역으로 빠르게 확산시키기 위한 냉각장치에 대한 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.Accordingly, development of a cooling device for rapidly diffusing heat generated from a major element in an electronic device to a wide area has been continuously conducted.

대한민국 공개특허공보 10-2008-0102297 (2008.11.24. 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2008-0102297 (published on November 24, 2008)

본 발명에 따른 냉각장치는 발열체에 인접하게 배치되어, 작동유체가 액상에서 기상으로 기화되면서 발열체의 열을 흡수하여 방열을 수행함으로써 발열체를 냉각시키고자 한다. The cooling device according to the present invention is disposed adjacent to the heating element, and attempts to cool the heating element by absorbing heat of the heating element while performing heat dissipation while the working fluid is vaporized from the liquid phase to the gas phase.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치는, 액상 및 기상의 2상 작동유체를 저장하는 작동유체저장실; 발열체의 열을 흡수한 액상의 작동유체가 증발되어 형성된 기상의 작동유체를 공급받는 열흡수실; 작동유체저장실에 저장된 액상의 작동유체가 열흡수실을 향하여 이동되는 채널을 포함하며, 작동유체저장실과 열흡수실의 사이에 배치되는 다공질 분리판; 및 열흡수실로부터 공급된 기상의 작동유체가 액상으로 상변화하면서 열이 방출되는 방열부를 포함하며, 다공질 분리판의 밑면과 마주보는 열흡수실의 내측 밑면은 내측 밑면은 서로 마주보며 평행하게 형성되고, 열흡수실의 내측 밑면 상에 기상의 작동유체가 방열부로 공급되기 위해 유출되는 유출구가 형성되는 냉각장치를 제공한다.A cooling apparatus according to an embodiment of the present invention includes a working fluid storage chamber for storing two-phase working fluids in liquid phase and gas phase; A heat absorption chamber receiving a working fluid of a gas phase formed by evaporation of a liquid working fluid absorbing heat of the heating element; A porous separation plate including a channel in which the liquid working fluid stored in the working fluid storage chamber is moved toward the heat absorption chamber, and disposed between the working fluid storage chamber and the heat absorption chamber; And a heat dissipation unit in which heat is released while the working fluid of the gas phase supplied from the heat absorption chamber changes to a liquid phase, and the inner bottom of the heat absorbing chamber facing the bottom of the porous separator is formed parallel to the inner bottom facing each other. It provides a cooling device is formed on the inner bottom surface of the heat absorption chamber, the outlet to be discharged in order to supply the working fluid of the gas phase to the heat dissipation unit.

본 실시예에 따른 냉각장치는, 유출구에 연결되어, 열흡수실과 방열부를 연통시켜서 열흡수실 내의 기상의 작동유체를 방열부로 공급하는 제1이송관을 포함하며, 제1이송관의 직경은 다공질 분리판과 마주보는 열흡수실의 내측 밑면을 기준으로 측정되는 다공질 분리판 밑면의 높이 이상일 수 있다.The cooling apparatus according to the present embodiment includes a first transfer pipe connected to the outlet, and communicating the heat absorption chamber and the heat dissipation portion to supply the working fluid of the gas phase in the heat absorption chamber to the heat dissipation portion, and the diameter of the first transfer pipe is porous It may be greater than or equal to the height of the bottom of the porous separator, which is measured based on the inner bottom of the heat absorbing chamber facing the separator.

본 실시예에 있어서, 유출구는 다공질 분리판과 마주보는 열흡수실 내측 밑면의 외곽 부분에 형성될 수 있다.In this embodiment, the outlet may be formed on the outer portion of the inner bottom surface of the heat absorbing chamber facing the porous separator.

본 실시예에 따른 냉각장치는, 다공질 분리판과 마주보는 열흡수실의 내측 밑면 상에 돌출된 복수의 가이드를 포함하며, 복수의 가이드는, 복수의 가이드 각각의 사이에 열흡수실 내의 기상의 작동유체가 유출구로 유동되는 유로를 형성할 수 있다.The cooling apparatus according to the present embodiment includes a plurality of guides protruding on the inner bottom surface of the heat absorbing chamber facing the porous separator, and the plurality of guides are disposed in a gas phase in each of the plurality of guides. It is possible to form a flow path through which the working fluid flows to the outlet.

본 실시예에 있어서, 복수의 가이드 중 적어도 하나는, 유출구를 향하도록 굴곡 연장될 수 있다.In this embodiment, at least one of the plurality of guides may be bent to extend toward the outlet.

본 실시예에 있어서, 복수의 가이드 중 적어도 하나는, 각각의 유로 상호간에 기상의 작동유체가 유동되도록 유로를 연통하는 연통구를 포함할 수 있다.In the present embodiment, at least one of the plurality of guides may include a communication port communicating the flow path so that the working fluid of the gas phase flows between each flow path.

본 발명에 따른 냉각장치는, 발열체에 인접하게 배치되어, 작동유체를 액상에서 기상으로 상변화시키면서 발열체의 열을 흡수하고, 열을 이송하여 이격 배치된 방열부에서 방열을 수행함으로써 발열체를 냉각시킬 수 있다.The cooling device according to the present invention is disposed adjacent to the heating element, absorbs heat of the heating element while changing the working fluid from liquid phase to gas phase, and transfers heat to cool the heating element by performing heat dissipation in the spaced apart heat dissipation unit. You can.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 본체부, 제1이송관, 제2이송관 및 발열체의 배치구조의 측단면을 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 본체부의 구성을 보여주는 분리사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 냉각장치를 개략적으로 보여주는 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 본체부를 개략적으로 보여주는 정면도이다.
도 6은 본 발명의 변형된 실시예에 따른 가이드를 보여주는 평면도이다.
1 is a perspective view showing a cooling device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing a side section of the arrangement structure of the main body portion, the first transfer pipe, the second transfer pipe and the heating element according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the main body according to an embodiment of the present invention.
4 is a side cross-sectional view schematically showing a cooling device according to an embodiment of the present invention.
5 is a front view schematically showing a body part according to an embodiment of the present invention.
6 is a plan view showing a guide according to a modified embodiment of the present invention.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The present invention will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims. Meanwhile, the terms used in the present specification are for explaining the embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, "comprises" and / or "comprising" refers to the components, steps, operations and / or elements mentioned above, the presence of one or more other components, steps, operations and / or elements. Or do not exclude additions. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only to distinguish one component from other components.

본 발명은 전자소자와 같은 발열체(H)를 냉각하기 위한 냉각장치(1)에 관한 것이다. 이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.The present invention relates to a cooling device (1) for cooling a heating element (H), such as an electronic device. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치(1)를 보여주는 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 본체부(10), 제1이송관(12), 제2이송관(13) 및 발열체(H)의 배치구조의 측단면을 보여주는 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 본체부(10)의 구성을 보여주는 분리사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 냉각장치(1)를 개략적으로 보여주는 측단면도이다.1 is a perspective view showing a cooling device 1 according to an embodiment of the present invention. Figure 2 is a perspective view showing a side cross-section of the arrangement structure of the main body portion 10, the first transfer tube 12, the second transfer tube 13 and the heating element (H) according to an embodiment of the present invention. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the main body 10 according to an embodiment of the present invention. 4 is a side cross-sectional view schematically showing a cooling device 1 in an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치(1)는 본체부(10), 방열부(11), 제1이송관(12) 및 제2이송관(13)을 포함할 수 있다.1 to 4, the cooling device 1 according to an embodiment of the present invention includes a main body portion 10, a heat dissipation portion 11, a first transfer pipe 12 and a second transfer pipe 13 It may include.

본체부(10)는 발열체(H)의 열을 흡수하기 위한 부분일 수 있다. 본체부(10)는 소정 크기의 내부 공간을 갖는 케이스 부재일 수 있다. 본체부(10)는 스테인리스스틸 등의 열전도율이 낮은 소재로 형성될 수 있다. 본체부(10)는 육면체 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 발열체(H)는 본체부(10)의 하방에 배치될 수 있다. 발열체(H)의 상면과 본체부(10)의 외부 밑면은 서로 접하게 배치되는 것이 열저항을 줄일 수 있으므로 바람직하다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 발열체(H)의 상면과 본체부(10)의 외부 밑면은 소정 거리 이격되어 배치될 수도 있다. 본체부(10)는 작동유체저장실(101), 열흡수실(102), 다공질의 분리판(103), 유출구(104), 가이드(105)를 포함할 수 있다. The body portion 10 may be a portion for absorbing heat of the heating element (H). The body portion 10 may be a case member having an internal space of a predetermined size. The body portion 10 may be formed of a material having low thermal conductivity, such as stainless steel. The body portion 10 may have a hexahedral shape, but is not limited thereto. The heating element H may be disposed below the main body 10. It is preferable that the upper surface of the heating element H and the outer bottom surface of the main body part 10 are disposed in contact with each other because the thermal resistance can be reduced. However, the present invention is not limited thereto, and the upper surface of the heating element H and the outer bottom surface of the main body 10 may be arranged at a predetermined distance. The main body 10 may include a working fluid storage chamber 101, a heat absorption chamber 102, a porous separator plate 103, an outlet 104, and a guide 105.

작동유체저장실(101)은 본체부(10) 내의 상층에 마련되며, 액상(L) 및 기상(G)의 2상 작동유체를 저장하는 부분일 수 있다. 여기서 작동유체는 발열체(H)의 온도에 따라 결정되며, 주로 상온 작동유체인 메탄올, 에탄올, 아세톤, 증류수 등을 포함할 수 있다.The working fluid storage chamber 101 is provided on the upper layer in the main body 10, and may be a part for storing the two-phase working fluid of the liquid phase (L) and the gas phase (G). Here, the working fluid is determined according to the temperature of the heating element (H), and may include methanol, ethanol, acetone, distilled water, etc., which are mainly room temperature working fluids.

작동유체저장실(101)의 내부는 열역학적으로 포화상태를 유지할 수 있다. 따라서, 기상(G)의 작동유체와 액상(L)의 작동유체가 공존하여 그 내부에 채워지게 되는데, 구체적으로 작동유체의 주입량은 일반적인 냉각장치(1)의 운전환경에서 작동유체저장실(101) 체적의 50%가 액상(L)의 작동유체로 채워질 수 있다. 작동유체저장실(101) 내에서 액상(L)의 작동유체는 밀도차에 의해 기상(G)의 작동유체보다 아래 부분에 상분리되어 배치될 수 있다.The interior of the working fluid storage chamber 101 can maintain a thermodynamically saturated state. Therefore, the working fluid of the gas phase (G) and the working fluid of the liquid (L) coexist and are filled therein. Specifically, the injection amount of the working fluid is the working fluid storage chamber 101 in the operating environment of the general cooling device 1 50% of the volume can be filled with the working fluid of the liquid (L). In the working fluid storage chamber 101, the working fluid of the liquid phase L may be phase-separated and disposed below the working fluid of the gas phase G due to a density difference.

후술하겠지만, 작동유체저장실(101)은 방열부(11)와 상기 작동유체저장실(101)을 연결하는 제2이송관(13)을 통해 방열부(11)로부터 이송된 액상(L)의 작동유체를 수용하고, 액상(L)의 작동유체가 다공질의 분리판(103)을 통해 열흡수실(102)로 공급되도록 할 수 있다.As will be described later, the working fluid storage chamber 101 is the working fluid of the liquid (L) transferred from the heat dissipation unit 11 through the heat dissipation unit 11 and the second transfer pipe 13 connecting the working fluid storage chamber 101. To accommodate, it is possible to ensure that the working fluid of the liquid (L) is supplied to the heat absorption chamber 102 through the porous separator (103).

열흡수실(102)은 본체부(10) 내의 하층에 마련되며, 본체부(10)의 하방에 배치된 발열체(H)의 열을 흡수한 액상(L)의 작동유체가 증발되어 형성된 기상(G)의 작동유체를 공급받는 부분일 수 있다. 열흡수실(102) 내부에는 기상(G)의 작동유체가 유동될 수 있다. 열흡수실(102)은 평평한 본체부(10)의 하부 윗면과 평판형의 다공질 분리판(103)의 사이에 형성되는 공간일 수 있다. 따라서, 열흡수실의 내측 윗면은 다공질 분리판(103)의 밑면이 되고, 열흡수실(102)의 내측 밑면은 본체부(10)의 하부 윗면이 되어, 열흡수실(102)의 윗면과 밑면은 서로 평행하게 형성될 수 있다. 이로써, 평판형의 발열체(H)와 본체부(10) 밑면의 접촉면적이 넓어지고, 열흡수실(102) 및 다공질 분리판(103)으로 열전달이 효율적으로 이루어질 수 있다.The heat absorption chamber 102 is provided on the lower layer in the main body 10, and the gas phase formed by evaporating the working fluid of the liquid L absorbing the heat of the heating element H disposed under the main body 10 is evaporated ( It may be a part receiving the working fluid of G). The working fluid of the gas phase G may flow in the heat absorption chamber 102. The heat absorption chamber 102 may be a space formed between the lower upper surface of the flat body portion 10 and the plate-shaped porous separator 103. Therefore, the inner upper surface of the heat absorption chamber becomes the bottom surface of the porous separator 103, and the inner bottom surface of the heat absorption chamber 102 becomes the lower top surface of the body portion 10, and the upper surface of the heat absorption chamber 102. The undersides may be formed parallel to each other. As a result, the contact area between the flat-type heating element H and the bottom of the main body portion 10 is widened, and heat transfer to the heat absorption chamber 102 and the porous separator 103 can be efficiently performed.

다공질의 분리판(103)은 작동유체저장실(101)과 열흡수실(102) 사이에 배치되어 작동유체저장실(101)과 열흡수실(102)을 분리하는 것일 수 있다. 다공질의 분리판(103)은 작동유체저장실(101)에 저장된 액상(L)의 작동유체가 열흡수실(102)을 향하여 이동되는 채널(103a)을 포함할 수 있다. 채널(103a)은 다공질의 분리판(103) 상에 복수의 미세공(pore)의 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 다공질의 분리판(103)은 다공질의 금속판, 세라믹판 또는 폴리머판으로 이루어질 수 있다.The porous separation plate 103 may be disposed between the working fluid storage chamber 101 and the heat absorption chamber 102 to separate the working fluid storage chamber 101 and the heat absorption chamber 102. The porous separation plate 103 may include a channel 103a in which the working fluid of the liquid L stored in the working fluid storage chamber 101 is moved toward the heat absorption chamber 102. The channel 103a may be formed in the form of a plurality of pores on the porous separator 103. Therefore, the porous separation plate 103 may be made of a porous metal plate, ceramic plate, or polymer plate.

이러한 다공질의 분리판(103)은 각각 작동유체저장실(101)과 열흡수실(102)로 노출된 양측면에서 적절한 포화온도차가 발생되도록 유연한 두께 및 낮은 열전도도를 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고, 채널(103a)은 적절한 모세관 압력차를 발생시키기 위해 10㎛ 이하의 크기를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 작동유체저장실(101) 내의 다량의 액상(L) 작동유체는 채널(103a)의 흡착력에 및/또는 중력에 의해 다공질의 분리판(103)에 흡착된 상태에서 모세관 압력에 의해 신속하게 열흡수실(102)로 이동될 수 있다. 또한, 액상(L) 작동유체는 열흡수실(102)로 이동되는 중에 발열체(H)로부터 열을 전달 받아서 기상(G)으로 상변화가 될 수 있다.The porous separator 103 is preferably made of a material having a flexible thickness and a low thermal conductivity so that an appropriate saturation temperature difference is generated on both sides exposed to the working fluid storage chamber 101 and the heat absorption chamber 102, respectively. And, the channel 103a is preferably formed to have a size of 10 µm or less in order to generate an appropriate capillary pressure difference. Therefore, a large amount of liquid (L) working fluid in the working fluid storage chamber 101 is rapidly heated by capillary pressure in the state of being adsorbed by the adsorption force of the channel 103a and / or the porous separator plate 103 by gravity. It can be moved to the absorption chamber (102). In addition, while the liquid (L) working fluid is transferred to the heat absorbing chamber 102, heat may be transferred from the heating element (H) to become a phase change to the gas phase (G).

이와 같이, 작동유체저장실(101)과 열흡수실(102)을 공간적으로 구분하는 다공질의 분리판(103)은 작동유체저장실(101) 내의 액상(L)의 작동유체를 열흡수실(102)로 공급하는 한편, 열흡수실(102) 내의 기상(G)의 작동유체가 작동유체저장실(101) 이동하는 것을 차단한다. 즉, 다공질의 분리판(103)은 작동유체저장실(101)과 열흡수실(102) 사이에서 작동유체저장실(101)로부터 액상(L)의 작동유체만을 선택적으로 열흡수실(102)로 이동시키는 것이다. 따라서, 증발된 기상(G)의 작동유체는 열흡수실(102)의 유출구(104)를 통해 유출되고, 액상(L)의 작동유체는 다공질의 분리판(103)을 통해 열흡수실(102)로 공급되게 되어 연속적인 작동유체의 순환이 이루어질 수 있도록 한다.As described above, the porous separation plate 103 that spatially separates the working fluid storage chamber 101 and the heat absorption chamber 102 heats the working fluid of the liquid (L) in the working fluid storage chamber 101. On the other hand, the working fluid of the gas phase (G) in the heat absorption chamber 102 is blocked from moving to the working fluid storage chamber 101. That is, the porous separation plate 103 selectively moves only the working fluid of the liquid L from the working fluid storage chamber 101 to the heat absorbing chamber 102 between the working fluid storage chamber 101 and the heat absorption chamber 102. To do. Therefore, the working fluid of the vaporized gas phase G is discharged through the outlet 104 of the heat absorption chamber 102, and the working fluid of the liquid phase L is a heat absorption chamber 102 through the porous separation plate 103. ) To enable continuous circulation of working fluid.

유출구(104)는 다공질의 분리판(103)과 마주보는 열흡수실(102)의 내측 밑면에 형성될 수 있다. 기상(G)의 작동유체가 방열부(11)로 공급되기 위해 열흡수실(102)로부터 유출되는 부분일 수 있다. 유출구(104)는 원형으로 형성되어, 기상(G)의 작동유체의 유동이 원활하게 이루어질 수 있다.The outlet 104 may be formed on the inner bottom surface of the heat absorbing chamber 102 facing the porous separator 103. The working fluid of the gas phase G may be a portion that flows out from the heat absorption chamber 102 to be supplied to the heat dissipation unit 11. Outlet 104 is formed in a circular shape, the flow of the working fluid of the gas phase (G) can be made smoothly.

유출구(104)는 열흡수실(102) 내측 밑면의 외곽부분에 형성될 수 있다. 본체부(10) 밑면의 중앙부분에는 발열체(H)가 배치되기 때문에, 유출구(104)는 그와 연결되는 제1이송관(12)이 본체부(10)의 밑면 상에 발열체(H)가 배치되지 않는 부분에 배치되도록 하기 위하여, 열흡수실(102) 내측 밑면의 외곽부분에 형성되는 것이 바람직하다.The outlet 104 may be formed on the outer portion of the inner bottom surface of the heat absorption chamber 102. Since the heating element (H) is disposed in the central portion of the bottom of the body portion (10), the outlet (104) has a first transfer pipe (12) connected to it and the heating element (H) on the bottom of the body portion (10) In order to be disposed in a portion that is not disposed, it is preferably formed on the outer portion of the inner bottom surface of the heat absorption chamber (102).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 본체부(10)를 개략적으로 보여주는 정면도이다. 5 is a front view schematically showing a body part 10 according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 가이드(105)는 열흡수실(102) 내부의 기상(G)의 작동유체가 유출구(104)를 향하여 유동되도록 가이드(105)하는 부분일 수 있다. 가이드(105)는 복수 개가 구비될 수 있다. 복수 개의 가이드(105)는 열흡수실(102)의 내측 밑면 상에 돌출될 수 있다. 복수 개의 가이드(105)는 서로 소정 간격으로 이격되어 배치됨으로써, 각각의 가이드(105) 사이에는 기상(G)의 작동유체가 유출구(104)로 유동되는 유로가 형성될 수 있다. 가이드(105)는 다공질의 분리판(103)의 밑면과 접하게 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 5, the guide 105 may be a portion that guides 105 such that the working fluid of the gas phase G inside the heat absorption chamber 102 flows toward the outlet 104. A plurality of guides 105 may be provided. The plurality of guides 105 may protrude on the inner bottom surface of the heat absorption chamber 102. Since the plurality of guides 105 are spaced apart from each other at predetermined intervals, a flow path through which the working fluid of the gas phase G flows to the outlet 104 may be formed between each of the guides 105. The guide 105 may be disposed in contact with the bottom surface of the porous separator 103, but is not limited thereto.

도 6은 본 발명의 변형된 실시예에 따른 가이드(105')를 보여주는 평면도이다.6 is a plan view showing a guide 105 'according to a modified embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 복수의 가이드(105') 중 적어도 하나는 유출구(104)를 향하도록 굴곡 연장될 수 있다.Referring to FIG. 6, at least one of the plurality of guides 105 ′ may be bent to extend toward the outlet 104.

예를 들어 유출구(104)가 열흡수실(102) 내측 밑면의 우측 중앙부분에 형성된다면, 중앙부분에서 멀게 배치된 가이드(105')는 유출구(104)를 향하여 열흡수실(102) 내측 밑면의 우측 중앙부분을 향하여 굴곡 연장될 수 있다. 이로써, 열흡수실(102) 내에서 유출구(104)로 기상(G)의 작동유체가 가이드(105')를 따라 원활하게 유출될 수 있다. 중앙 부분에 배치된 가이드(105')보다 외측에 배치된 가이드(105')가 굴곡된 정도가 더 클 수 있다. For example, if the outlet 104 is formed in the right central portion of the inner bottom of the heat absorbing chamber 102, the guide 105 'disposed far from the central portion toward the outlet 104, the inner bottom of the heat absorbing chamber 102 It can be bent toward the right middle portion of the. As a result, the working fluid of the gas phase G can flow out smoothly along the guide 105 'from the heat absorption chamber 102 to the outlet 104. The degree of bending of the guide 105 ′ disposed outside may be greater than the guide 105 ′ disposed in the central portion.

복수의 가이드(105') 중 적어도 하나는, 각각의 유로 상호간에 기상(G)의 작동유체가 유동되도록 각각의 유로를 연통하는 연통구(105a)를 포함할 수 있다. 각각의 가이드(105')에 형성된 연통구(105a)는 서로 지그재그로 배치될 수 있다. 이로써, 유로 내의 기상(G)의 작동유체들이 각각의 유로 상호간에도 유동되면서 난류를 형성할 수 있다. 난류가 형성됨으로써, 열전달이 활발해져서 액상(L)의 작동유체를 기상(G)의 작동유체로 기화를 촉진시키므로, 결과적으로 냉각장치(1)가 발열체(H)를 냉각하는 효율이 상승할 수 있다.At least one of the plurality of guides 105 ′ may include a communication port 105a communicating with each flow path so that the working fluid of the gas phase G flows between each flow path. The communication ports 105a formed in each guide 105 'may be arranged in a zigzag manner with each other. As a result, turbulence may be formed while working fluids of the gas phase G in the flow passages flow to each other. By forming turbulence, heat transfer becomes active to promote vaporization of the working fluid of the liquid phase (L) into the working fluid of the gas phase (G), and consequently, the cooling device 1 can increase the efficiency of cooling the heating element (H). have.

방열부(11)는 열흡수실(102)로부터 공급된 기상(G)의 작동유체가 액상(L)으로 상변화하면서 열이 방출되는 부분일 수 있다. 일 예로, 방열부(11)는 기상(G)의 작동유체가 액상(L)의 작동유체로 상변화되는 응축관(미도시)일 수 있다. 응축관은 복수 회 굴곡되어 지그재그 형상의 구조를 가질 수 있다.The heat dissipation unit 11 may be a portion in which heat is released while the working fluid of the gas phase G supplied from the heat absorption chamber 102 changes to the liquid phase L. For example, the heat dissipation unit 11 may be a condensation tube (not shown) in which the working fluid of the gas phase G is phase-changed into the working fluid of the liquid phase L. The condensation tube may be bent multiple times to have a zigzag-shaped structure.

제1이송관(12)은 유출구(104)에 연결되어, 열흡수실(102)과 방열부(11)를 연통시켜서 열흡수실(102) 내의 기상(G)의 작동유체를 방열부(11)로 공급하는 부분일 수 있다. 제1이송관(12)은 작동유체의 원활한 이송을 위해 유동저항이 작은 매끄러운 재질의 관일 수 있다. 제1이송관(12)은 유연한 벨로우즈 튜브(bellows tube)를 사용하여, 상기 열흡수실(102)과 방열부(11)의 상대위치 변경에 따른 변형이 용이할 수 있도록 함으로써 안정적인 연결구조를 이루는 것이 바람직하다.The first transfer pipe 12 is connected to the outlet 104, and communicates the heat absorption chamber 102 and the heat dissipation unit 11 to dissipate the working fluid of the gas phase G in the heat absorption chamber 102. ). The first transfer pipe 12 may be a pipe made of a smooth material with low flow resistance for smooth transfer of the working fluid. The first transfer pipe 12 uses a flexible bellows tube to form a stable connection structure by allowing deformation due to a change in the relative position of the heat absorption chamber 102 and the heat dissipation unit 11 It is preferred.

제1이송관(12)의 직경(D1)은 열흡수실(102)의 내측 밑면을 기준으로 측정되는 다공질의 분리판(103) 밑면의 높이(D2) 이상일 수 있다. 제1이송관(12)의 직경(D1)이 클수록 작동유체 유동에 소요되는 압력 손실량이 줄어들게 되며, 이에 따라 냉각장치(1)가 구동하기 위한 상층의 기상(G) 작동유체와 하층의 기상(G) 작동유체 간의 최소 압력차가 줄어들게 되어 더 낮은 운전온도에서 열전달을 수행할 수 있다.The diameter D1 of the first transfer pipe 12 may be greater than or equal to the height D2 of the bottom of the porous separator 103 measured based on the inner bottom surface of the heat absorption chamber 102. The larger the diameter (D1) of the first transfer pipe 12, the less the pressure loss required for the working fluid flow, and accordingly, the upper gas phase (G) for the cooling device 1 to drive the working fluid and the lower gas phase ( G) Since the minimum pressure difference between working fluids is reduced, heat transfer can be performed at a lower operating temperature.

다공질의 분리판(103) 밑면의 높이(D2) 이상의 직경(D1)을 가지는 제1이송관(12)을 본체부(10)의 측면에 연결한다면, 제1이송관(12)의 내부의 기상(G)의 작동유체에서 다공질의 분리판(103)으로 열이 전달될 수 있다. 이로써, 다공질의 분리판(103)의 온도가 높아질 수 있다. 다공질의 분리판(103)의 온도가 높아지면, 액상(L)의 작동유체의 온도가 상승하여 기상(G)의 작동유체와의 온도차가 감소할 수 있다. 온도차가 감소하면, 기상(G)의 작동유체의 유동력이 약화될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 기상(G) 작동유체의 유출구(104)를 열흡수실(102) 내측 밑면에 형성하는 것이 바람직한 것이다.If the first transfer pipe 12 having a diameter D1 equal to or greater than the height D2 of the bottom of the porous separation plate 103 is connected to the side surface of the main body 10, the gas phase inside the first transfer pipe 12 Heat may be transferred from the working fluid of (G) to the porous separator 103. Thereby, the temperature of the porous separator 103 can be increased. When the temperature of the porous separator 103 increases, the temperature of the working fluid of the liquid phase L increases and the temperature difference with the working fluid of the gas phase G may decrease. When the temperature difference decreases, the flow force of the working fluid of the gas phase G may be weakened. In order to prevent this, it is desirable to form the outlet 104 of the gas phase (G) working fluid on the inner bottom surface of the heat absorption chamber 102.

제2이송관(13)은 방열부(11)에서 열을 방출하여 형성된 액상(L)의 작동유체가 유동되는 부분일 수 있다. 제2이송관(13)의 일단부는 작동유체저장실(101)에 연결되고 타단부는 방열부(11)에 연결될 수 있다. 제2이송관(13)의 일단부는 작동유체저장실(101) 내에 액상(L)의 작동유체가 저장된 부분에 직접 침투 연결되어 유입구(131)을 형성하며, 이를 통해 액상(L)의 작동유체를 작동유체저장실(101) 내의 액상(L)의 작동유체가 저장된 부분으로 공급할 수 있다.The second transfer pipe 13 may be a portion in which the working fluid of the liquid L formed by dissipating heat from the heat dissipation unit 11 flows. One end of the second transfer pipe 13 may be connected to the working fluid storage chamber 101 and the other end may be connected to the heat dissipation unit 11. One end of the second transfer pipe 13 is directly penetrated and connected to a portion in which the working fluid of the liquid L is stored in the working fluid storage chamber 101 to form an inlet 131, through which the working fluid of the liquid L is The working fluid of the liquid (L) in the working fluid storage chamber 101 may be supplied to the stored part.

이하에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각장치(1)의 작동 원리를 설명하기로 한다.Hereinafter, the operating principle of the cooling device 1 according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저, 발열체(H)가 발열하면 그의 상부에 위치하는 본체부(10)의 내부에 배치된 다공질 분리판(103)의 밑면에서 액상(L)의 작동유체들이 열을 흡수하여 열흡수실(102)로 증발하면서 유입될 수 있다. 열흡수실(102) 내에 존재하던 기상(G)의 작동유체는 유입되는 작동유체에 의해 유출구(104)로 유출될 수 있다. 유출된 기상(G)의 작동유체는 제1이송관(12)을 통해 방열부(11)로 이송되며, 여기에서 방열이 수행되어 액상(L)으로 액화될 수 있다. 액상(L)의 작동유체는 제2이송관(13)을 통해 작동유체저장실(101)로 유입될 수 있다. 이러한 싸이클(cycle)이 반복되면서 발열체(H)가 냉각될 수 있다.First, when the heating element (H) is heated, the working fluid of the liquid (L) absorbs heat from the bottom surface of the porous separation plate (103) disposed inside the body portion (10) located at its upper part to absorb heat. ) While evaporating. The working fluid of the gas phase G existing in the heat absorption chamber 102 may be discharged to the outlet 104 by the working fluid being introduced. The working fluid of the leaked gas phase G is transferred to the heat dissipation unit 11 through the first transfer pipe 12, where heat dissipation is performed to be liquefied into the liquid phase L. The working fluid of the liquid (L) may be introduced into the working fluid storage chamber 101 through the second transfer pipe 13. As the cycle is repeated, the heating element H may be cooled.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 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 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain them, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

1: 냉각장치 10: 본체부
11: 방열부 12: 제1이송관
13: 제2이송관
101: 작동유체저장실 102: 열흡수실
103: 분리판 103a: 채널
104: 유출구 105: 가이드
105a: 연통구 131: 유입구
1: cooling device 10: main body
11: heat dissipation section 12: first transfer pipe
13: 2nd transfer hall
101: working fluid storage chamber 102: heat absorption chamber
103: separation plate 103a: channel
104: outlet 105: guide
105a: communication port 131: inlet

Claims (6)

액상 및 기상의 2상 작동유체를 저장하는 작동유체저장실;
발열체의 열을 흡수한 상기 액상의 작동유체가 증발되어 형성된 기상의 작동유체를 공급받는 열흡수실;
상기 작동유체저장실에 저장된 액상의 작동유체가 열흡수실을 향하여 이동되는 복수의 채널을 포함하며, 상기 작동유체저장실과 상기 열흡수실의 사이에 배치되는 다공질 분리판; 및
상기 열흡수실로부터 공급된 기상의 작동유체가 액상으로 상변화하면서 열이 방출되는 방열부를 포함하며,
상기 분리판의 밑면과 열흡수실의 내측 밑면은 서로 마주보며 평행하게 형성되고, 상기 열흡수실의 내측 밑면 상에 상기 기상의 작동유체가 상기 방열부로 공급되기 위해 유출되는 유출구가 형성되는 냉각장치.
A working fluid storage chamber for storing liquid and gas phase two-phase working fluids;
A heat absorption chamber receiving a working fluid of a gas phase formed by evaporation of the liquid working fluid absorbing heat of the heating element;
A porous separation plate including a plurality of channels in which the liquid working fluid stored in the working fluid storage chamber is moved toward the heat absorption chamber, and disposed between the working fluid storage chamber and the heat absorption chamber; And
It includes a heat dissipation unit in which heat is released while the working fluid of the gas phase supplied from the heat absorption chamber changes to a liquid phase,
A cooling device in which the bottom surface of the separation plate and the inner bottom surface of the heat absorption chamber are formed to face each other in parallel, and on the inner bottom surface of the heat absorption chamber, an outlet through which the working fluid of the gas phase flows to be supplied to the heat dissipation unit is formed. .
제1항에 있어서,
상기 유출구에 연결되어, 상기 열흡수실과 상기 방열부를 연통시켜서 상기 열흡수실 내의 기상의 작동유체를 상기 방열부로 공급하는 제1이송관을 포함하며,
상기 제1이송관의 직경은 상기 분리판과 마주보는 상기 열흡수실의 내측 밑면을 기준으로 측정되는 상기 분리판 밑면의 높이 이상인 냉각장치.
According to claim 1,
And a first transfer pipe connected to the outlet and communicating the heat absorption chamber and the heat dissipation unit to supply the working fluid of the gas phase in the heat absorption chamber to the heat dissipation unit,
The diameter of the first transfer pipe is a cooling device that is higher than the height of the bottom surface of the separation plate, which is measured based on the inner bottom surface of the heat absorption chamber facing the separation plate.
제1항에 있어서,
상기 유출구는 상기 분리판과 마주보는 상기 열흡수실의 내측 밑면의 외곽 부분에 형성되는 냉각장치.
According to claim 1,
The outlet is a cooling device formed on the outer portion of the inner bottom of the heat absorption chamber facing the separation plate.
제1항에 있어서,
상기 분리판의 밑면과 마주보는 상기 열흡수실의 내측 밑면 상에 돌출된 복수의 가이드를 포함하며,
상기 복수의 가이드는,
상기 복수의 가이드 각각의 사이에 상기 열흡수실 내의 기상의 작동유체가 상기 유출구로 유동되는 유로를 형성하는 냉각장치.
According to claim 1,
It includes a plurality of guides projecting on the inner bottom of the heat absorbing chamber facing the bottom of the separation plate,
The plurality of guides,
A cooling device that forms a flow path through which the working fluid of the gas phase in the heat absorption chamber flows to the outlet between each of the plurality of guides.
제4항에 있어서,
상기 복수의 가이드 중 적어도 하나는,
상기 유출구를 향하도록 굴곡 연장되는 냉각장치.
According to claim 4,
At least one of the plurality of guides,
Cooling device that is bent to extend toward the outlet.
제4항에 있어서,
상기 복수의 가이드 중 적어도 하나는,
상기 각각의 유로 상호간에 상기 기상의 작동유체가 유동되도록 상기 유로를 연통하는 연통구를 포함하는, 냉각장치.
According to claim 4,
At least one of the plurality of guides,
And a communication port communicating the flow path so that the working fluid of the gas phase flows between the flow paths.
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