KR20060033624A - Heat pipe manufacturing method and heat pipe manufactured by the method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 히트파이프 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 히트파이프에 관한 것으로서, 진공상태로 밀봉되어 있는 파이프와, 상기 파이프의 내부에 들어있는 작동유체와, 상기 파이프의 내벽에 금속분말이 소결되어 형성된 소결윅(sintering wick)을 포함하여 이루어진 히트파이프의 제조방법에 있어서, 상기 파이프의 내벽에 바인더를 도포하는 도포단계; 상기 파이프의 내벽에 도포된 바인더 위로 금속분말을 뿌리는 단계; 상기 금속분말을 소결하여 소결윅을 형성하는 소결단계; 상기 파이프의 내부에 작동 유체를 주입하는 주입단계; 및 상기 파이프를 진공하고 밀봉하는 진공밀봉단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 히트파이프 제조방법에 의하면, 공정이 간단하여 생산비가 저렴하고 소결윅의 두께가 얇으면서도 전체적으로 균일하여 효율은 물론 제품성도 뛰어난 히트파이프를 제조할 수 있다는 효과가 있다.The present invention relates to a heat pipe manufacturing method and a heat pipe manufactured by the method, the pipe is sealed in a vacuum state, the working fluid contained in the pipe, and the metal powder is sintered on the inner wall of the pipe Claims [1] A method for manufacturing a heat pipe comprising a formed sintering wick, the method comprising: applying a binder to an inner wall of the pipe; Sprinkling metal powder on a binder applied to an inner wall of the pipe; A sintering step of sintering the metal powder to form a sintered wick; An injection step of injecting a working fluid into the pipe; And a vacuum sealing step of vacuuming and sealing the pipe. According to the heat pipe manufacturing method of the present invention, there is an effect that the heat pipe is simple, the production cost is low, and the thickness of the sintered wick is thin and the overall uniformity, so that the heat pipe excellent in efficiency and productivity can be produced.
Description
도 1은 종래의 제조방법에 의해 생산된 히트파이프의 동작을 설명하기 위한 도면,1 is a view for explaining the operation of the heat pipe produced by a conventional manufacturing method,
도 2a 내지 eh 2d는 종래의 히트파이프 제조방법을 설명하기 위한 도면들, 2a to eh 2d are views for explaining a conventional heat pipe manufacturing method,
도 3 내지 도 6은, 본 발명의 제조방법에 따른 히트파이프 제조방법을 설명하기 위한 도면들. 3 to 6 are views for explaining a heat pipe manufacturing method according to the manufacturing method of the present invention.
도 7은, 본 발명의 제조방법에 따른 히트파이프 다른 실시예를 설명하기 위한 도면, 7 is a view for explaining another embodiment of the heat pipe according to the manufacturing method of the present invention,
도 8은, 본 발명의 제조방법에 따른 히트파이프 다른 또 실시예를 설명하기 위한 도면, 8 is a view for explaining another embodiment of the heat pipe according to the manufacturing method of the present invention,
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1, 1a, 1b ... 히트파이프 10 ... 파이프1, 1a, 1b
12 ... 내벽 20 ... 작동유체12 ...
30 ... 소결윅 32 ... 금속분말30 ... Sintered
40 ... 바인더 50 ... 도포막대40 ... Binder 50 ... Coating Rod
52 ... 막대부 54 ... 도포부
52
60, 62 ... 마개60, 62 ... stopper
본 발명은 히트파이프(heatpipe)의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 히트파이프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파이프와 작동유체와 소결윅으로 이루어진 히트파이프를 제조하는 방법에 있어서, 종래 제조방법에 있어서 필수적으로 이용되는 맨드릴 없이도, 소결윅의 두께를 얇고 균일하게 형성하는 것이 가능한 히트파이프 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조된 히트파이프에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a heat pipe and a heat pipe manufactured by the method, and more particularly, to a method for manufacturing a heat pipe consisting of a pipe, a working fluid and a sintered wick, The present invention relates to a heat pipe manufacturing method capable of forming the thickness of a sintered wick thinly and uniformly without a mandrel used essentially, and a heat pipe manufactured by the method.
히트파이프는, 내부에 있는 작동유체의 상(相)변화에 따른 잠열을 이용하여, 열원부의 열을 빼앗아 히트싱크로 전달하는 역할을 한다. The heat pipe takes advantage of the latent heat caused by the phase change of the working fluid therein, and takes the heat from the heat source and transfers it to the heat sink.
도 1을 참조하며, 일반적인 히트파이프의 구조와 그 작동을 설명한다. Referring to Figure 1, the structure and operation of a general heat pipe will be described.
히트파이프(100)는 파이프(101), 소결윅(102) 및 작동유체를 포함하여 이루어져 있다. The
상기 파이프(101)는 긴 원통형의 형상이며, 내부는 진공상태이고 밀봉되어 있다. 그리고, 상기 소결윅(102)은, 파이프(101)의 내벽에 구비된다. 소결윅(102)은 금속분말이 소결되어 형성된 것으로 그 내부에는 미세한 공간이 존재한다. 작동유체(103)는 파이프(101)의 내부 공간에 존재하거나 소결윅(102) 내부의 미세한 공간에 존재하고 있다. The
이러한 구성의 히트파이프(100)의 열전달 과정을 간단히 설명한다. 열원(미 도시)에 열적으로 결합되어 있는 흡열부(105)로 열(H)이 전달되면, 이 열로 인하여 흡열부(105)의 소결윅(102)에 위치하고 있던 작동유체가 기체상태로 상의 변화를 일으키며 많은 열을 흡수하게 된다. 기체상태로 된 작동유체는 파이프의 내부의 압력의 차이에 의해 도 1에 도시된 화살표들과 같이 증기유동통로(104)를 통해 신속히 발열부(106)로 이동하게 된다. 이동된 기체는 발열부(106)에 열적으로 결합되어 있는 히트싱크(미도시)로 열(H)을 전달하며 응축되어 다시 액체상태로 변화한다. 액체상태의 작동유체는 모세관현상에 의해 다시 흡열부(105)로 이동하게 된다. 이러한 작동이 반복되며 열이 전달된다. The heat transfer process of the
상술한 바와 같이 소결윅이 내부에 구비된 히트파이프(100)를 제조하는 종래 방법을, 도 2a 내지 도 2d를 참조하며 설명한다. As described above, the conventional method of manufacturing the
단면이 원인 파이프(101)를 준비한다(도 2a 참조). 이때, 파이프(101)의 하측 단부는 직경이 축소된 앤드포밍부(end forming portion; 113))가 형성되어 있다.A
앞서 준비된 파이프(101)에 파이프(101)의 내경 보다 작은 외경을 가지는 맨드릴(mandrel; 110)을 삽입하고, 삽입된 맨드릴(110)과 파이프(101)의 내벽사이에 형성된 공간에 금속분말(111)을 채운다(도 2b 참조). 이 상태로 전기로에서 금속분말이 소결되도록 가열한다. 금속분말이 소결되어 소결윅(102)이 되고 나면, 삽입했던 맨들릴(110)을 제거한다.The
맨드릴(110)을 파이프(101)로부터 제거하고 난 후, 파이프(101)의 상단부를 용접 등의 방법에 의해 마개(112)를 형성하여 막는다(도2c 참조). 그리고 난 후, 파이프(101)의 위와 아래를 거꾸로 뒤바꾼 후, 앤드포밍부(113)를 통해 작동유체를 주입하고, 파이프(101) 내부를 진공한 후, 앤드포밍부(113)를 용접 등의 방법을 이용하여 봉합하여 히트파이프(100)를 완성한다(도2d 참조). After removing the
상술한 바와 같은 종래 방법으로 제조된 히트파이프(100)도, 열전달의 측면에서 다른 어떤 수단보다 월등한 성능을 발휘하는 것은 사실이다. 하지만, 종래 제조방법은, 금속분말을 파이프의 내벽에 소결윅으로 형성하는 과정에서 맨드릴(11)을 사용하기 때문에 발생하는 여러 가지 문제점을 가지고 있다. It is true that the
즉, 맨드릴을 파이프의 내부로 삽입하여 파이프의 내벽과 일정한 간격을 유지하게 하는 것은 작업하기 어렵기 때문에, 우선, 작업에 소요되는 비용이 과다하게 소요되며, 그 간격에 금속분말을 채운 후 소결하여 소결윅을 형성하였을 때, 소결윅의 두께가 일정하지 않을 수 있다. 이렇게 되면, 히트파이프의 작동에도 문제가 발생할 수 있다. In other words, it is difficult to insert the mandrel into the pipe to maintain a constant distance from the inner wall of the pipe, so first of all, the cost of the work is excessive, and the gap is filled with metal powder and then sintered. When the sintered wick is formed, the thickness of the sintered wick may not be constant. This may cause problems in the operation of the heat pipe.
또한, 맨드릴이 파이프의 내부로 들어가 일정한 간격을 유지하고 소결후 다시 제거되어야 하기 때문에, 제조가 가능한 히트파이프의 길이가 제한을 받게 된다. 현재 종래 방법에 의해 생산되는 히트파이프는 300mm를 넘지 못하고 있다. 따라서, 이 보다 긴 히트파이프는 제조하는 것 자체가 불가능하다. In addition, the length of the heat pipe that can be manufactured is limited because the mandrel has to enter the inside of the pipe to maintain a constant spacing and to be removed after sintering again. At present, the heat pipe produced by the conventional method does not exceed 300mm. Therefore, it is impossible to manufacture a longer heat pipe.
또한, 맨드릴이 파이프의 내부로 들어간 상태에서 소결이 이루어지기 때문에, 소결 후 맨드릴을 제거하는 것 자체가 쉽지 않으며, 또한 제거하는 과정에서, 형성된 소결윅이 맨드릴에 의해 손상을 받아 불량이 발생할 가능성이 높게 된다. 파이프의 길이가 길면 길수록 불량 발생가능성은 높게 된다. In addition, since the sintering is performed while the mandrel enters the inside of the pipe, it is not easy to remove the mandrel after sintering itself, and during the removal process, the formed sintered wick is damaged by the mandrel, which may cause defects. Becomes high. The longer the pipe, the higher the probability of failure.
그리고, 파이프의 내부에 맨드릴을 위치한 상태에서, 금속분말을 파이프의 내벽과 맨드릴의 외주면 사이에 채워 넣어야 하기 때문에, 작업성이 떨어지는 것은 물론이고, 금속분말의 소결에 의해 형성되는 소결윅의 두께도 어느 정도 이상으로는 얇게 할 수 없다. 실제로 히트파이프를 사용하여 열전달 효율을 테스트해 본 결과, 파이프의 내부공간에서 소결윅이 차지하는 공간을 줄여 기체상태의 작동유체가 유동하는 증기유동통로의 공간을 늘리는 것이 열전달이 잘되는 것을 발견하였다, 따라서, 일정한 내경을 가지는 파이프를 사용하는 경우, 소결윅의 두께를 줄이면, 그 만큼 증기유동통로가 넓게 되어 열전달 효율이 증가되지만, 종래 방법에 의해 생산된 히트파이프의 경우, 대략 0.7mm 이하로는 제조하기 어렵다는 문제가 있다. 또한, 소결윅의 두께를 얇게 하면 모세관 현상에 의한 작동유체의 이동이 더욱 잘 이루어진다. In addition, since the metal powder must be filled between the inner wall of the pipe and the outer circumferential surface of the mandrel while the mandrel is positioned inside the pipe, not only workability but also the thickness of the sintered wick formed by sintering the metal powder I cannot thin it to some extent. In fact, the heat transfer efficiency was tested using a heat pipe and found that reducing the space occupied by the sintering wick in the inner space of the pipe increased the space of the vapor flow passage through which the gaseous working fluid flows. In the case of using a pipe having a constant inner diameter, if the thickness of the sintered wick is reduced, the steam flow passage becomes wider, and the heat transfer efficiency is increased. However, in the case of the heat pipe produced by the conventional method, it is manufactured to about 0.7 mm or less. There is a problem that is difficult to do. In addition, when the thickness of the sintered wick is thinned, the working fluid moves better by capillary action.
한편, 종래의 제조방법에 의해 생산된 히트파이프(100)의 경우, 도 2d를 참조하면, 하단부와 상단부 각각의 내부에는 소결윅이 존재하지 않기 때문에, 각 부분들의 길이(h1, h2)만큼은 열전달에 크게 기여하지 않는다. 이렇듯, 열전달에 기여하지는 않으면서도 부피를 차지하는 부분이 존재하게 되면, 이러한 히트파이프를 이용하여 어떠한 열전달 장치에 실제 사용한다면, 공간의 낭비는 물론 열전달의 능력에도 문제가 발생할 수 있다. Meanwhile, in the case of the
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 맨드릴을 사용하지 않으면서도, 얇은 두께의 소결윅이 파이프의 내벽에 일정하게 형성되는 것이 가능하도록 하는 히트파이프 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 히트파이프를 제공함에 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, without the use of a mandrel, a heat pipe manufacturing method and a heat pipe manufactured by the method so that a thin sintered wick can be formed uniformly on the inner wall of the pipe The purpose is to provide.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 진공상태로 밀봉되어 있는 파이프와, 상기 파이프의 내부에 들어있는 작동유체와, 상기 파이프의 내벽에 금속분말이 소결되어 형성된 소결윅(sintering wick)을 포함하여 이루어진 히트파이프의 제조방법에 있어서, 상기 파이프의 내벽에 바인더를 도포하는 도포단계; 상기 파이프의 내벽에 도포된 바인더 위로 금속분말을 뿌리는 단계; 상기 금속분말을 소결하여 소결윅을 형성하는 소결단계; 상기 파이프의 내부에 작동 유체를 주입하는 주입단계; 상기 파이프를 진공하고 밀봉하는 진공밀봉단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention includes a pipe which is sealed in a vacuum state, a working fluid contained in the pipe, and a sintering wick formed by sintering metal powder on the inner wall of the pipe. A method of manufacturing a heat pipe, comprising: a coating step of applying a binder to an inner wall of the pipe; Sprinkling metal powder on a binder applied to an inner wall of the pipe; A sintering step of sintering the metal powder to form a sintered wick; An injection step of injecting a working fluid into the pipe; And a vacuum sealing step of vacuuming and sealing the pipe.
한편, 상기 파이프의 내벽에 바인더를 도포하는 단계는, 상기 파이프의 내부로 삽입가능한 막대부와, 상기 막대부의 단부에 마련되어 상기 바인더를 상기 파이프의 내벽에 도포할 수 있는 재질의 도포부를 구비한 도포막대에 의해 수행되는 것이 바람직하다. On the other hand, the step of applying a binder on the inner wall of the pipe, the coating having a rod portion that can be inserted into the inside of the pipe and the coating portion of the material provided at the end of the rod portion to apply the binder to the inner wall of the pipe It is preferably carried out by a rod.
또한, 상기 파이프의 내벽에 바인더를 도포하는 단계는, 상기 파이프의 내부로 액체 상태인 바인더를 흘려보내는 방법에 의해 수행되는 것도 바람직하다. In addition, the step of applying the binder on the inner wall of the pipe, it is also preferably carried out by the method of flowing a binder in a liquid state into the inside of the pipe.
그리고, 상기 소결윅의 두께는 0.1mm 내지 0.5mm인 것이 바람직하다. In addition, the thickness of the sintered wick is preferably 0.1mm to 0.5mm.
한편, 상기 제조방법은, 외측면이 평평하고, 파이프와 동일한 단면 형상을 가지며, 상기 파이프에 끼워져 고정되는 마개로, 상기 파이프의 양단부 중 적어도 하나의 단부를 밀봉하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. On the other hand, the manufacturing method, the outer surface is flat, has the same cross-sectional shape as the pipe, it is preferable to further include a step of sealing at least one end of the both ends of the pipe with a stopper fitted to the pipe. .
그리고, 상기 마개에는 두께 방향으로 관통된 관통공이 형성되어 있어서, 상기 관통공을 통해 상기 작동유체를 주입한 후, 상기 파이프를 밀봉하는 것이 바람직하다. In addition, the stopper is formed with a through hole penetrated in the thickness direction, and after injecting the working fluid through the through hole, the pipe is preferably sealed.
본 발명의 또 다른 관점으로서, 히트파이프에 대해 개시하는데, 상기 히트파이프는, 진공상태로 밀봉되어 있는 파이프와, 상기 파이프의 내부에 들어있는 작동유체와, 상기 파이프의 내벽에 금속분말이 소결되어 형성된 소결윅(sintering wick)을 포함하여 이루어진 히트파이프에 있어서, 상기 소결윅은, 상기 파이프의 내벽에 도포된 바인더에 금속분말이 뿌려진 후 소결되어 형성된 것을 특징으로 한다. As another aspect of the present invention, a heat pipe is disclosed. The heat pipe includes a pipe sealed in a vacuum state, a working fluid contained in the pipe, and metal powder sintered on an inner wall of the pipe. In the heat pipe comprising a formed sintering wick (sintering wick), the sintered wick is characterized in that the metal powder is sprayed on the binder applied to the inner wall of the pipe and then sintered.
한편, 상기 파이프의 양단부 중 적어도 하나의 단부에는, 외측면이 평평하고, 파이프와 동일한 단면 형상을 가지며, 상기 파이프에 끼워져 고정됨으로써, 상기 파이프를 밀봉하는 마개를 구비한 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable that at least one end of both ends of the pipe has a flat outer surface, has the same cross-sectional shape as the pipe, and is provided with a stopper for sealing the pipe by being fixed to the pipe.
이하, 본 발명에 따른 히트파이프의 제조방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 3은, 본 발명에 따른 제조방업에 있어서 도포단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 4와 도 5는 금속분말을 뿌리는 단계와, 소결단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 완성된 히트파이프를 도시한 도면이다. Hereinafter, a method of manufacturing a heat pipe according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Figure 3 is a view for explaining the coating step in the manufacturing industry according to the present invention, Figures 4 and 5 is a view for explaining the step of spraying the metal powder, the sintering step, Figure 6 is a completed heat It is a figure which shows a pipe.
본 발명에 따른 히트파이프 제조방법은, 바인더 도포단계와, 금속분말을 뿌리는 단계와, 소결단계, 작동유체 주입단계 및 진공밀봉단계를 포함하여 이루어져 있다. The heat pipe manufacturing method according to the present invention comprises a binder coating step, spraying a metal powder, a sintering step, a working fluid injection step and a vacuum sealing step.
상기 바인더 도포단계는, 파이프(10)의 내벽(12)에 바인더(40)를 도포하는 단계이다. 상기 바인더(40)는, 일반적으로 소결공정에 사용되는 오일로서, 점성을 가지고 있어서, 파이프(10)의 내벽(12)에 도포되면, 일정한 두께를 유지하며 내벽(12)에 들러붙어 있게 된다. 그리고, 여기에 후술할 금속분말(32)이 뿌려지면, 금속분말(32)이 내벽(12)으로부터 떨어지지 않고, 내벽(12)에 일정한 두께를 유지하며 들러붙을 수 있게 하는 역할을 한다. 그리고, 바인더(40)는, 후술할 소결단계를 거치는 동안, 가열되는 열에 의해 타거나 증발되게 되어 소결단계 후에는, 파이프(10)의 내벽은 물론, 금속분말(32)로부터 형성된 소결윅(30)에도 남아있지 않게 된다. The binder applying step is to apply the
한편, 바인더(40)로 사용되는 오일의 종류를 적절히 선택하게 되면, 선택된 오일이 가지는 점도에 따라 금속분말(32)이 내벽(12)에 발라져 유지하는 두께를 원하는 정도로 조절할 수 있다. 즉, 금속분말(32)의 두께를 조절한다는 의미는, 바인더(40)의 선택에 따라 형성되는 소결윅(30)의 두께를 조절할 수 있다는 것이다. On the other hand, if the type of oil used as the
본 실시예의 경우, 바인더(40)를 도포하는 단계는, 도포막대(50)에 의해 수행된다(도 3 참조). 상기 도포막대(50)는, 막대부(52)와 도포부(54)로 이루어져 있다. In the case of the present embodiment, the step of applying the
싱기 막대부(52)는 파이프(10)의 내부로 삽입이 가능한 얇고 긴 봉이다. 도포부(54)는 막대부(52)의 일측 단부에 마련된다. 도포부(54)는 일반적이 헝겊 등의 천이나 솜으로 만들어진다. 따라서, 파이프(10)의 내부에 삽입되기 전에 바인더(40)를 충분히 묻혀 흡수시킨 후, 파이프(10)의 내부를 지나가도록 하면, 파이프(10)의 내벽(12)에 바인더(40)가 도포된다. 이때, 도포부(54)의 크기는 파이프(10) 의 내경에 맞도록 조절되어, 바인더(40)가 내벽(12)에 적절한 두께로 도포된 후 남아있도록 한다. The
그리고, 본 실시예의 경우, 사용된 파이프(10)의 아래쪽 단부에는 직경이 축소되도록 가공된 앤드포밍부(14)가 형성되어 있다(도 3참조). In the case of this embodiment, an
한편, 본 실시예의 경우에는, 바인더(40)를 파이프(10)에 내벽에 도포하는 방법은 제시된 도포막대(50)를 쓰는 방법을 쓰고 있으나, 이 방법 이외에도 파이프(10)의 내벽에 바인더(40)를 도포할 수 있는 방법이면 어떤 것이든 가능하다. 즉, 양단부가 개방되어 있는 파이프(10)에 바인더(40)를 통과시키도록 흘려보내게 되면, 파이프(10)의 내벽(12)을 따라 흐르는 바인더(40)는 내벽(12)에 도포되게 된다. 또한, 파이프(10) 전체를 바인더(40)가 담겨진 용기에 담근 다음 꺼내는 방법에 의해서도 바인더(40)를 파이프(10)의 내벽(12)에 도포할 수 있다. On the other hand, in the present embodiment, the method of applying the
다음으로, 파이프(10)의 내벽(12)에 고르게 도포된 바인더(40) 후에 금속분말(32)을 뿌리는 단계가 수행된다. Next, the step of spraying the
상기 금속분말(32)은, 구리분말이고, 각 분말의 크기는 보통 그 직경이 1μm 내지 800μm 사이이다. 이러한 금속분말(32)을 내벽(12)에 도포되어 있는 바인더(40)의 위로 뿌리게 되면, 일정한 점도를 가지는 바인더(40)에 들러붙게 되고, 결과적으로 내벽(12)에 일정한 두께를 가지는 금속분말의 층이 형성되게 된다(도 4 참조). 상술한 바와 같이 내벽(12)에 들러붙게 되는 금속분말(32)의 두께는, 점도를 고려한 바인더(40)의 적절히 선택에 의해 조절하는 것이 가능하다.The
다음단계로, 금속분말(32)을 소결하는 단계를 수행한다.
Next, the step of sintering the
파이프(10)의 내벽(12)에 일정두께로 형성된 금속분말(32)을 열을 가하여 소결하여 소결윅(30)을 형성한다. The
소결윅(30)의 두께는, 대략 0.1mm 내지 0.5mm 사이가 바람직하다. 0.1mm 보다 더 두께가 얇을 경우, 모세관현상에 의한 작동유체의 이동이 충분하지 못할 수 있으며, 0.5mm 보다 더 두꺼울 경우에는, 작동유체의 이동에도 좋지 않을 수 있을 뿐 아니라, 특히 내경이 충분히 크지 않은 파이프의 증기유동을 위한 통로가 충분히 확보되지 않는다는 문제점이 있다. The thickness of the
본 실시예의 경우, 파이프(10)는 외경이 6mm 이고, 두께가 0.7mm인데, 이때 소결윅(30)의 두께는 대략 0.2mm로 하는 것이 작동유체(20)의 모세관현상과, 내부의 증기유동통로의 폭을 고려하였을 때, 바람직하다. In the present embodiment, the
본 실시예의 경우, 소결을 위해 가열하는 온도는 800°에서 1200°사이이다. 형성된 소결윅(30)은 그 내부에 공극이 존재하게 되는데, 이러한 공극이 소결윅(30)의 전체 부피에서 차지하는 부피의 비를 나타내는 것이 공극율이다. 이러한 공극율은 후술할 작동유체가 모세관현상에 의해 이동되는 것과 관련이 있다. 따라서, 금속분말(32)의 소결을 위해 가열하는 온도와 시간은 금속분말(32)의 종류와 원하는 공극율에 따라 결정된다. 소결이 끝나 소결윅(30)이 형성된 파이프(10)의 상단부를 용접 등의 방법에 의해 덮개부(16)를 형성하여 막는다(도 5 참조). In this example, the temperature for heating for sintering is between 800 ° and 1200 °. The formed sintered
다음은 작동유체(20)를 주입하는 단계이다. The next step is to inject the working fluid (20).
도 5에 도시된 상태의 파이프(10)를 거꾸로 한 후, 앤들포밍부(14)를 통해, 작동유체(20)를 파이프(10)의 내부로 주입한다. 그러면 작동유체는 파이프(10)의 내부공간이나, 소결윅(30)의 내부 공극에 침투하여 존재하게 된다. After inverting the
작동유체(20)의 역할은 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 상변화를 거치면서, 열원의 열을 히트싱크로 전달하는 역할을 한다. 작동유체(20)로는, 암모니아, 멘탄올, 증류수, 나트륨 또는 리튬 등 중에 필요에 따라 선택하여 사용한다. As described in the related art, the working
다음단계는 파이프(10)를 진공밀봉하는 단계이다. The next step is to vacuum seal the
작동유체(20)가 주입된 후, 파이프(10)의 내부의 공기를 빼내어 진공상태를 만들고, 앤들포밍부(14)를 용접하여 파이프(10) 내부를 밀봉한다. 도 6에 본 발명의 히트파이프 제조방법에 의해 제조된 히트파이프(1)가 도시되어 있다. After the working
도 6의 부분확대도를 참조하면, 본 발명의 제조방법에 의한 히트파이프(1)에는 파이프(10)의 두께보다도 얇은 소결윅(30)이 균일하게 형성되어 있다. 또한, 종래 방법에 의해 제조된 히트파이프와 비교하면, 그 두께가 얇아진 것도 다른 점일 뿐 아니라, 소결윅(30)의 표면상태로 다르다. 즉, 종래 방법에서는, 금속가루가 맨드릴에 의해 표면이 눌리고 그 눌린 상태에서 소결이 이루어져 그 표면은 마치 시멘트가 마감처리 된 듯 평평한 반면, 본 발명의 방법에 의한 경우, 소결윅(30)은 금속가루가 뿌려진 후 소결되어 형성된 것이어서 그 표면이 자연스럽게 까칠까칠한 느낌이다. Referring to the partially enlarged view of FIG. 6, the
히트파이프(1)의 열전달 동작은 상술한 종래의 히트파이프와 동일하므로 생략한다. 다만, 종래의 방법에 의해 만들어진 히트파이프와 다른 점은, 소결윅을 성형하기 위해 종래 방법의 맨드릴을 쓰지 않고, 바인더(40)를 파이프(10)의 내벽(12)에 도포하고 그 위에 금속분말(32)을 뿌린 후, 소결하는 방법을 사용했다는 것 이다. 이로 인한 장점은, 앞서 언급한 종래 맨드릴의 사용으로 인해 발생했던 문제점들의 모두 해결할 수 있다는 것이다.Since the heat transfer operation of the
즉, 파이프의 내벽에 소결윅을 형성하는 것의 작업성이 종래에 비해 월등히 좋다. 종래는 맨드릴을 파이프에 넣은 상태에서 금속분말을 채우고, 이를 소결하고 다시 맨드릴을 제거하야야 했으나, 본 발명의 방법은 이러한 과정들 자체가 모두 없기 때문에, 히트파이프의 제조가 빠르고 저렴하며 제품의 품질이 일정하다. That is, the workability of forming the sintered wick on the inner wall of the pipe is much better than in the prior art. Conventionally, the mandrel had to be filled with metal powder, sintered and removed the mandrel while the mandrel was put in a pipe, but since the method of the present invention does not have all of these processes, the production of heat pipes is quick and inexpensive and the quality of products This is constant.
또한, 바인더를 도포하고 여기에 금속분말을 뿌려 파이프의 내벽에 소결윅을 형성하기 때문에, 형성된 소결윅의 두께가 전제적으로 얇으면서도 일정하고 균일하게 형성된다. 따라서, 불량제품의 발생율이 극히 낮아지게 된다. 그리고, 소결윅의 두께를 얇게 형성하는 것이 가능하기 때문에, 파이프내의 증기유동통로의 폭이 상대적으로 넓어지게 되어 열전달이 더욱 효율적으로 이루어진다. In addition, since the sintered wick is formed on the inner wall of the pipe by applying a binder and sprinkling metal powder on the inner wall of the pipe, the thickness of the formed sintered wick is prematurely thin but uniform and uniform. Therefore, the incidence of defective products is extremely low. In addition, since the thickness of the sintered wick can be formed thinly, the width of the steam flow passage in the pipe becomes relatively wider, and heat transfer is more efficient.
또한, 종래 제조가능한 히트파이프의 길이는 대략 300mm가 한계이었지만, 본 발명에 의한 방법은, 맨드릴의 사용이 필요 없기 때문에 이보다 더 긴 파이프의 생산도 가능하다. In addition, although the length of a conventionally manufactured heat pipe was limited to approximately 300 mm, the method according to the present invention also allows the production of longer pipes since the use of a mandrel is not required.
한편, 본 실시예의 경우, 제조되는 히트파이프가 종래와 같이 직선형인 것으로 예를 들었으나, 본 발명의 제조방법에서는, 맨드릴을 사용하지 않기 때문에, 필요에 따라 직선형이 아닌 곡선형의 히트파이프도 제조하는 것이 가능하다. On the other hand, in the case of the present embodiment, the heat pipe to be manufactured is exemplified as a straight line as in the prior art, but in the manufacturing method of the present invention, since the mandrel is not used, a curved heat pipe that is not straight is also manufactured as necessary. It is possible to do
즉, 파이프의 내벽에 바인더를 도포하는 단계에 있어서, 도포막대의 막대부를 휘어질 수 있는 탄성이 가진 것을 사용하여 직선이 아닌 파이프 내벽을 도포한다. 또한, 상술한 바와 같이, 도포막대를 사용하지 않고, 바인더를 파이프의 내부 로 흘려보내서 내벽을 도포하는 방법을 사용해도 된다. That is, in the step of applying the binder to the inner wall of the pipe, the inner wall of the pipe is applied, not straight, by using the elastic material that can bend the rod portion of the coating rod. As described above, a method of applying an inner wall by flowing a binder into the pipe without using a coating rod may be used.
바인더가 도포된 후, 금속분말을 바람 등을 이용하여 파이프의 내부로 불어넣으면, 바인더의 위로 금속분말이 뿌려지게 된다. 그 후, 소결을 하여 소결윅을 형성하고, 작동유체를 넣고 진공밀봉 단계를 거치면, 직선이 아닌 곡선형 히트파이프의 제조가 완성된다. After the binder is applied, the metal powder is blown into the pipe using wind or the like, and the metal powder is sprayed onto the binder. Thereafter, sintering is performed to form a sintered wick, a working fluid is added, and a vacuum sealing step is performed to manufacture a curved heat pipe rather than a straight line.
한편, 도 7에, 파이프(10)를 봉하기 위해 마개를 사용하는 단계가 더 포함되는 실시예의 히트파이프(1a)가 도시되어 있다. On the other hand, in FIG. 7, the
본 실시예의 경우, 바인더의 도포단계, 금속분말을 뿌리는 단계 및 소결단계는 앞서 상술한 실시예와 동일하나, 소결 후 파이프(10)를 봉하기 위해 용접에 의해서만이 아니라, 마개(60)를 사용하여 파이프(10)를 봉하는 단계가 추가된 점이 다르다. In the present embodiment, the step of applying the binder, sprinkling the metal powder and the sintering step are the same as in the above-described embodiment, but not only by welding, but also by the
상기 마개(60)는 파이프(10)와 동일한 단면을 가진다. 본 실시예의 경우, 파이프(10)의 원통형이므로, 그 단면은 원형이 된다. 따라서, 마개(60)는 두께를 가지는 원판형이다. 마개(60)의 외경은 파이프(10)의 내경과 유사하도록 형성되어, 파이프(10)에 끼워진다. 마개(60)가 끼워진 후, 그 경계면은 용접에 의해 접합되어 파이프(10)의 일단부를 봉하게 된다. The
한편, 설명한 바와 같이, 마개(60)가 소결단계를 거친 후, 별도의 용접에 의해 접합될 수도 있으나, 이와는 달리 마개(60)가 금속분말을 뿌리는 단계 후에 파이프(10)의 일단부에 끼워지고, 금속분말을 소결하는 소결과정과 동시에 마개(60)가 파이프(10)에 접합되어 고정되도록 할 수도 있다. 이때, 소결공정을 위해 마개 (60)의 중앙부위에 두께 방향으로 관통공(미도시)이 형성되도록 하고, 마개(60)의 외주면에 파이프와의 사이에 융착이 잘 되도록 적절한 물질을 도포하여 둔다. As described above, the
한편, 도 8에는 마개(60, 62)가 파이프(10)의 양단부에 사용된 실시예의 히트파이프(1b)가 도시되어 있다. 본 실시예의 경우, 앤드포밍부가 없이 파이프(10)의 양단부가 모두 마개(60, 62)에 의해 봉해진다. 8 shows the
하나의 마개(60)는 도7의 실시예의 경우와 동일하며, 다른 하나의 마개(62)에는 두께방향의 관통공(64)이 형성되어 있다. 상기 관통공(64)은, 소결단계가 끝난 후, 작동유체가 주입되는 구멍이다. 작동유체가 주입된 후, 관통공(64)은, 용접 등의 방법에 의해 밀봉된다. One
종래 히트파이프 제조방법에 의할 경우 열전달에 기여하지는 않으면서도 부피만을 차지하는 부분이 파이프의 양단부에 발생하였었다. 그러나, , 도 7과 도 8에 도시된 본 발명에 의한 히트파이프(1a, 1b)는, 이러한 부분을 하나로 줄이거나 두 부분을 모두 제거함으로써, 이러한 히트파이프(1a, 1b)를 사용하여 각종 열전달 장치를 제작할 경우, 공간 활용에 높아지고, 열전달 효율도 높아지게 하는 것이 가능하다는 장점이 있다. In the conventional heat pipe manufacturing method, a portion which occupies only a volume but does not contribute to heat transfer has occurred at both ends of the pipe. However, the
본 발명에 의한 히트파이프 제조방법 및 그 방법에 의해 생산된 히트파이프에 의하면, 생산공정이 단순하여 생산단가를 낮출 수 있으며, 맨드릴을 사용하기 않고 바인더를 이용하여 소결윅을 형성하기 때문에 소결윅을 얇고 균일하게 형성하는 것이 가능하다는 효과를 얻을 수 있다. According to the heat pipe manufacturing method according to the present invention and the heat pipe produced by the method, the production process is simple and the production cost can be reduced, and since the sintered wick is formed using a binder without using a mandrel, The effect that it can form thinly and uniformly can be acquired.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009157611A1 (en) * | 2008-06-23 | 2009-12-30 | Zalman Tech Co., Ltd. | Method for manufacturing evaporator for loop heat pipe system |
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