KR100766564B1 - 방열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방열장치에 관한 것이다. 본 발명은 열원과 접촉되는 히트싱크(22)와 상기 히트싱크(22)에 구비되어 열을 방출하는 방열핀(24)으로 구성되는 제1방열부(20)와, 상기 히트싱크(22)에 일단부가 열적으로 연결되어 히트싱크(22)의 열을 전달하는 히트파이프(50)와, 상기 히트파이프(50)의 타단부와 열적으로 연결되어 열을 전달받고 열을 방출하는 방열핀(42)을 구비하는 제2방열부(40)와, 상기 제1방열부(20)와 제2방열부(40)의 사이에 설치되어 외부의 공기가 상기 제2방열부(40)를 관통하여 상기 제1방열부(20)로 전달되어 외부로 배출되게 하는 팬유니트(30)를 포함하여 구성된다. 상기 제1방열부(20)의 방열핀(24)은 상기 히트싱크(22)에 일체로 형성되고, 그 선단에 상기 팬유니트(30)가 구비된다. 이와 같은 본 발명에 의하면 열원의 열이 보다 효율적이고 신속하게 외부로 방출될 수 있다.

열원, 팬유니트, 열방출, 히트파이프, 방열핀

Description

방열장치{A heat radiating apparatus}

도 1은 종래 기술에 의한 방열장치의 구성을 보인 개략 사시도.

도 2는 본 발명에 의한 방열장치의 바람직한 실시예를 보인 분해사시도.

도 3은 본 발명 실시예의 구성을 보인 사시도.

도 4는 발명 실시예를 구성하는 제2방열부의 요부 구성을 보인 단면도.

도 5는 본 발명 실시예에서 팬유니트에 의해 기류가 형성되는 것을 보인 동작상태도.

도 6은 본 발명 실시예의 효과를 설명하는 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20: 제1방열부 22: 히트싱크

24: 방열핀 30: 팬유니트

40: 제2방열부 42: 방열핀

50: 히트파이프 60: 열원

본 발명은 방열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자제품 등의 열원에 서 발생된 열을 강제로 방출하는 방열장치에 관한 것이다.

전자제품의 성능이 높아지면서 내부의 부품에서 발생하는 열이 크게 늘어 나는 추세에 있다. 이와 같은 열을 원활하게 방출시키기 않으면 해당 발열부품 뿐만 아니라 주변의 부품까지도 열의 영향을 받아 전자제품이 제 성능을 발휘하지 못하거나 심한 경우 부품이 손상되어 전자제품이 고장나는 문제가 발생한다.

이를 해결하기 위해 열원의 상부에 히트싱크를 위치시키고, 상기 히트싱크에 열교환을 위한 방열핀을 설치하며, 상기 방열핀을 통과하는 기류를 팬유니트로 형성하여 열을 방출하도록 하고 있다.

최근에는 열을 원격지로 이동시킬 수 있는 히트파이프를 사용한 방열장치가 많이 사용된다. 이와 같은 방열장치가 도 1에 도시되어 있다. 도면에 도시된 바에 따르면, 케이싱(1)은 서로 대향되는 면이 개구된 육면체 형상으로 형성된다. 상기 케이싱(1)의 내부 일측면에서 타측면으로는 소정의 두께와 폭을 가지는 판상의 방열핀(3)이 일정 간격을 두고 구비된다. 상기 방열핀(3)들 사이의 간격에 의해 상기 케이싱(1)의 개구된 일측에서 타측으로 공기가 흐를 수 있는 통로가 형성된다.

상기 케이싱(1)의 일측에서 타측으로, 상기 케이싱(1)과 방열핀(3)을 관통해서는 히트파이프(5)가 설치된다. 상기 히트파이프(5)는 상기 방열핀(3)으로 열원에서 발생된 열을 강제로 전달하는 역할을 한다.

이를 위해 상기 히트파이프(5)의 일측 단부에는 열원접촉부(7)가 연결된다. 상기 열원접촉부(7)는 열전달율이 좋은 재질로 만들어지는 것으로, 열원의 일측에 접촉되어 설치된다.

한편, 상기 케이싱(1)의 일측에는 상기 방열핀(3)의 사이로 공기의 흐름을 형성하는 팬유니트(9)가 설치된다. 상기 팬유니트(9)는 상기 방열핀(3)의 사이를 통과하는 기류를 형성하여 방열핀(3)으로부터 열을 받아 외부로 방출시키게 된다

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에 의한 방열장치에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 열원에서부터 열을 분산시키는 거리가 멀어질수록 기본적으로 방열에 사용되는 부품의 재질(알루미늄이나 구리)의 열전도도 한계로 인해 성능이 감소한다. 따라서 방열면적을 확대하는데 제한을 받게 되므로 고발열의 열원을 냉각하는 것이 불가능하다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 상대적으로 많은 양을 열을 방출할 수 있는 방열장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 열원과 접촉되는 히트싱크와 사각형 판상으로 다수개가 일정한 간격을 두고 상기 히트싱크에 일체로 구비되어 열을 방출하는 방열핀으로 구성되는 제1방열부와, 일단부가 상기 히트싱크를 관통하여 히트싱크와 열적으로 연결되어 히트싱크의 열을 전달하는 히트파이프와, 상기 히트파이프의 타단부와 열적으로 연결되어 열을 전달받고 열을 방출하는 방열핀을 구비하는 제2방열부와, 상기 제1방열부의 방열핀의 선단과 제2방열부의 사이에 설치되어 모터에 의해 구동되는 팬으로 외부의 공기가 상기 제2방열부를 관통하여 상기 제1방열부로 전달되어 상기 히트싱크에 직접 접촉되게 하는 팬유니트를 포함하여 구성되고, 상기 제1방열부와 제2방열부에 구비되는 방열핀의 사이에는 소정의 간격이 형성되어 상기 팬유니트에 의해 형성되는 기류가 통과하고, 상기 제2방열부를 구성하는 방열핀은 단면이 'ㄷ'자 형상으로 구성되는 것으로, 각각 소정의 틈새를 두고 다수개를 차례로 적층하여 구성된다.

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이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 방열장치에 의하면 열원에서 발생된 열이 제1방열부와 제2방열부로 나눠져서 방열되므로 상대적으로 방열이 원활하게 이루어지고, 특히 하나의 팬을 제1방열부와 제2방열부의 사이에 위치시켜 기류를 형성하므로 상대적으로 고효율의 열방출이 가능하게 된다.

이하 본 발명에 의한 방열장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2에는 본 발명에 의한 방열장치의 바람직한 실시예가 분해사시도로 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명 실시예의 구성이 사시도로 도시되어 있고, 도 4에는 발명 실시예를 구성하는 제2방열부의 요부 구성이 단면도로 도시되어 있다.

도면들에 도시된 바에 따르면, 본 발명 실시예의 방열장치에는 열원, 예를 들면 중앙연산처리부(CPU)에 열적으로 직접 연결되는 제1방열부(20)를 구비한다. 상기 제1방열부(20)에는 열원에 접촉되어 열을 전달받는 히트싱크(22)가 구비된다. 상기 히트싱크(22)는 열전달율이 좋은 구리나 알루미늄 등의 금속으로 만들어지는 것이 바람직하다.

상기 히트싱크(22)의 일면, 즉 상기 열원과 접촉되는 반대면에는 방열핀(24)이 구비된다. 상기 방열핀(24)은 대략 4각형의 판상으로 형성되는 것으로, 다수개가 일정 간격을 두고 구비된다. 상기 방열핀(24)에서는 상기 히트싱크(22)를 통해서 전달된 열원의 열이 아래에서 설명될 팬유니트(30)에 의해 형성된 기류와 열교환하게 된다. 상기 방열핀(24)은 상기 히트싱크(22)에 일체로 형성되는 것이다.

상기 제1방열부(20)의 방열핀(24) 선단에는 팬유니트(30)가 구비된다. 상기 팬유니트(30)는 상기 방열핀(24)에서의 열교환을 위한 기류를 형성하는 것이다. 상기 팬유니트(30)는 상기 방열핀(24)사이를 통과하여 상기 히트싱크(22)에 직접 부딪치도록 기류를 형성한다. 상기 팬유니트(30)에는 팬과 팬을 구동하기 위한 모터 등이 구비된다.

상기 팬유니트(30)에는 상기 제1방열부(20)와 반대쪽에 제2방열부(40)가 구비된다. 상기 제2방열부(40) 역시 상기 열원에서 전달된 열을 방출하는 부분이다. 상기 제2방열부(40)는 다수개의 방열핀(42)이 연결되어 형성되는 것이다. 상기 제2방열부(40)는, 도 4의 단면도에서 볼 수 있는 바와 같이, 대략 단면이 'ㄷ'자 형상인 방열핀(42)을 각각 소정의 틈새를 두고 다수개 적층하여 구성한 것이다. 물론 상기 제2방열부(40)의 구조가 도 4에 도시된 것에 한정되는 것은 아니다.

상기 제2방열부(40)는 상기 각각의 방열핀(42)이 상기 팬유니트(30)에 대해 수직으로 되도록 설치된다. 따라서, 상기 팬유니트(30)의 구동에 의해 형성되는 기류는 상기 제2방열부(40)의 상부에서 상기 방열핀(42) 사이를 통과하여 상기 팬유니트(30)로 흡입된다. 상기 제2방열부(40)를 구성하는 방열핀(42)은 열전달율이 좋은 금속으로 만들어지는 것으로, 바람직하기로는 동재질이다.

참고로, 상기 팬유니트(30)는 그 양단이 각각 상기 제1방열부(20)와 제2방열부(40)에 각각 체결되어 상기 제1방열부(20), 팬유니트(30) 및 제2방열부(40)가 하나로 된다.

한편, 상기 제1방열부(20)의 히트싱크(22)에서 제2방열부(40)로는 히트파이프(50)에 의해 열이 전달된다. 상기 히트파이프(50)는 그 내부의 작동유체가 상변화되면서 상기 제1방열부(20)에서 제2방열부(40)로 열을 전달한다. 상기 히트파이프(50)는 대략 'U'자 형상으로 절곡되는데, 그 일단부가 상기 히트싱크(22)를 관통하고, 타단부가 상기 제2방열부(40)의 방열핀(42)들을 관통한다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 방열장치의 작용을 상세하게 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방열장치는 열원(60)에 제1방열부(20)의 히트싱크(22)가 직접 접촉된다. 따라서, 상기 열원(60)에서 발생한 열은 상기 히트싱크(22)로 전달된다.

상기 히트싱크(22)로 전달된 열중 일부는 상기 제1방열부(20)의 방열핀(24)으로 전달되고, 나머지는 히트파이프(50)를 통해 상기 제2방열부(40)의 방열핀(42)으로 전달된다. 이와 같이 각각의 방열핀(24,42)으로 전달된 열은 상기 팬유니트(30)에 의해 형성되는 기류와 열교환하여 외부로 방출된다.

즉, 상기 팬유니트(30)가 동작되면, 상기 제2방열부(40)와 제1방열부(20)를 통과하는 기류가 형성된다. 먼저, 상기 제2방열부(40)의 상부에서 방열핀(42)사이를 통과하여 공기가 상기 팬유니트(30)로 흡입된다. 여기서 상기 공기가 상기 제2방열부(40)의 방열핀(42) 사이를 통과하는 과정에서 열교환이 발생한다. 즉, 상기 방열핀(42)에서 공기로 열전달이 일어난다.

다음으로, 상기 팬유니트(30)로 흡입된 공기는 상기 제1방열부(20)로 전달된다. 즉, 상기 제1방열부(20)의 방열핀(24) 사이를 통해 상기 히트싱크(22)로 전달된다. 이와 같은 과정에서 상기 방열핀(24)에서 공기로 열이 전달된다.

한편, 상기 팬유니트(30)에서 토출된 공기는 제1방열부(20)의 방열핀(24)선단에서 상기 히트싱크(22)를 향해 토출되는데, 상기 히트싱크(22)에 공기가 소정의 압력으로 부딪히면서 열원에서 발생된 열을 히트싱크(22)로부터 직접 전달받아 방출하게 된다.

상기 팬유니트(30)에 의해 상기 제1방열부(20)로 들어온 공기는, 도 5에 화살표로 표시된 바와 같이, 상기 방열핀(24)의 선단에서 상기 히트싱크(22)로 전달되고, 상기 히트싱크(22)에 부딪혀 상기 방열핀(24)의 양단부 방향으로 빠져나간다.

상기와 같이 열방출이 이루어지는 본 발명의 방열장치를 이용하여 실제 측정을 한 결과가 도 6에 도시되어 있다. 여기서 케이스1의 경우가 본 발명이고, 케이스2는 도 1에 도시된 종래 기술이고, 케이스3는 열원에 직접 히트싱크가 접촉되고 하나의 팬을 사용하여 방열하는 것이다.

도 6에는 방열장치의 각부분에서의 온도분포를 색깔을 달리하여 표시하고 있 는데, 열원(60)은 80W이고, 주변온도는 35℃이다. 이와 같은 조건에서 실험한 결과 케이스1의 경우 열원(60) 표면에서의 온도가 53.4℃, 케이스2는 69.1℃, 케이스3는 58℃로 측정되었다. 여기서 알 수 있듯이, 본 발명의 방열장치를 이용한 경우가 열원(60)의 온도가 가장 낮게 나오는 것을 알 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 방열장치는 제1방열부와 제2방열부의 사이에 하나의 팬유니트를 설치하고 제2방열부를 통과한 열이 제1방열부로 전달되어 열방출이 이루어지도록 하였다.

따라서, 하나의 팬유니트로 제1방열부와 제2방열부를 통과하는 기류를 동시에 형성하여 보다 신속하고 원활하게 보다 많은 양의 열을 방출할 수 있게 되는 효과를 기대할 수 있다.

특히, 히트파이프를 사용하여 제1방열부에서 제2방열부로 열을 전달하여, 제1 및 제2 방열부에서 열을 나누어 방출하므로 방열핀을 형성하는 재질의 한계로 인한 성능감소없이 고발열의 열원을 냉각할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 열원과 접촉되는 히트싱크와 사각형 판상으로 다수개가 일정한 간격을 두고 상기 히트싱크에 일체로 구비되어 열을 방출하는 방열핀으로 구성되는 제1방열부와,

   일단부가 상기 히트싱크를 관통하여 히트싱크와 열적으로 연결되어 히트싱크의 열을 전달하는 히트파이프와,

   상기 히트파이프의 타단부와 열적으로 연결되어 열을 전달받고 열을 방출하는 방열핀을 구비하는 제2방열부와,

   상기 제1방열부의 방열핀의 선단과 제2방열부의 사이에 설치되어 모터에 의해 구동되는 팬으로 외부의 공기가 상기 제2방열부를 관통하여 상기 제1방열부로 전달되어 상기 히트싱크에 직접 접촉되게 하는 팬유니트를 포함하여 구성되고,

   상기 제1방열부와 제2방열부에 구비되는 방열핀의 사이에는 소정의 간격이 형성되어 상기 팬유니트에 의해 형성되는 기류가 통과하고,

   상기 제2방열부를 구성하는 방열핀은 단면이 'ㄷ'자 형상으로 구성되는 것으로, 각각 소정의 틈새를 두고 다수개를 차례로 적층하여 구성됨을 특징으로 하는 방열장치.
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