KR100440733B1 - 컴퓨터의 중앙처리장치용 방열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)용 방열장치는, CPU의 상부면에 부착되는 열흡수블록, 컴퓨터의 내부에 설치된 공기흡입구와 컴퓨터의 외부에 설치된 공기배출구를 가지며, 팬을 이용하여 상기 공기흡입구에서 흡입한 공기를 상기 공기배출구로 배출하는 기능을 가진 컴퓨터 구성부품의 상기 공기흡입구에 부착되어, 상기 공기흡입구로의 공기의 유입을 안내하는 기류 가이드, 상기 기류 가이드 내에 설치된 방열판 및 상기 방열판과 상기 열방출부 사이에 설치된 열전달수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 컴퓨터의 중앙처리장치용 방열장치는 소음, 진동, 전력 소비가 전혀 없으며, CPU와 컴퓨터 내부온도를 효과적으로 낮추는 효과를 가져온다.

Description

컴퓨터의 중앙처리장치용 방열장치{HEAT DISSIPATING DEVICE FOR CENTRAL PROCESSING UNIT IN COMPUTER}

본 발명은 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)용 방열장치에 관한 것이며, 더 특정하면, 방열장치 자체를 위한 별도의 냉각팬 없이 CPU의 열을 외부로 방출하는 컴퓨터의 CPU용 방열장치에 관한 것이다.

CPU 방열장치는 CPU에서 발생하는 열을 효과적으로 발산시켜 CPU의 온도를 낮추는 장치이다.

286 또는 386 CPU를 사용하던 때에는, 제한된 바이트수와 낮은 주파수(6MHz~12MHz)때문에, CPU내의 트랜지스터의 수가 많지 않았다. 따라서 전력 소비량이 3~4W 정도였다. 이 경우, CPU는 공기의 대류만으로 작동온도가 충분히 낮았으며, 공기와의 접촉면적을 증가시키는 방열판만으로도 CPU에서 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있었다. 그러나, 486(50MHz) CPU 이후에는 전력소비량이 8W 이상으로 증가했으며, 그에 따라 CPU 방열장치를 사용하여 강제적으로 CPU로부터 열을 발산시키지 않고서는 열 문제를 효과적으로 해결할 수 없었다. 이러한 CPU의 열 문제는 펜티엄급의 컴퓨터가 될수록 더 심화되었다.

종래에 이러한 문제점을 해결하기 위한 CPU 방열장치가 다수 공지되어 있지만, 특히 냉각팬(fan)을 이용한 방식이 대부분이다. 등록실용신안공보 20-0209348호(2000년 10월 25일 등록)에는 상기와 같이 팬을 이용한 CPU 방열장치가 개시되어 있다.

도 1에는 종래의 CPU 방열장치가 도시되어 있다. 종래의 CPU 방열장치는 CPU(50) 상에 접하여 설치된 방열판(30), 방열판(30) 위에 덮여진 지지패널(10), 지지패널(10)의 냉각팬 보스(11)에 삽입되어 고정 장착되는 냉각팬(20)을 포함하고 있다. 상기 방열판(30)의 바닥판(31)의 상면에 복수의 방열핀(32)이 수직으로 돌출되어 있다. 상기 지지패널(10)의 지지 가이드 핀(12)은 상기 지지패널(10)을 지지한다. 열발산과정을 살펴보면, CPU(50)로부터 발생한 열은 방열판(30)의 바닥판(31)로 전달되고, 다시 그 열은 상기 방열핀(32)을 통하여 방출된다. 이와 같이 방출된 열을, 상기 냉각팬(20)이 방열판(30)의 바닥판(31)과 방열판(32) 사이에 기류를 형성하여 외부로 방출시키고, 이에 따라 CPU(50)의 온도가 하강하게 된다.

상기 등록실용신안 20-0209348호는 특히 상기 방열판(30) 대신에 금속 다공체를 설치하여 방열 효과의 개선을 꾀하고 있다.

그러나, 이와 같이 냉각팬을 장착한 방열장치는 펜티엄(Pentium)Ⅱ CPU까지는 크기나 소음에 있어서 별 문제가 없었다. 그러나, 후속 모델인 펜티엄Ⅲ에 있어서는 열방출 요구가 크게 증가함에 따라서 부득이 방열장치의 냉각팬의 크기도 커지게 되었으며, 이에 따라서 발생되는 진동과 소음도 증가되었다. 또한, 팬의 고장에 따라 CPU 방열장치의 수명이 다하게 되는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점들은 CPU의 성능이 향상될수록 부득이 더 커지게 될 것이라는 점은 자명한 사실이다.

더욱이, 상기와 같은 구조의 방열장치는 CPU에서 발생되는 열을 모두 컴퓨터 내부에 방출하므로, 컴퓨터 내부의 열을 외부로 방출시키기 위해 또다른 팬을 설치하여야 하는 문제점을 가진다.

본 발명의 목적은 진동과 소음이 발생하지 않는 CPU 방열장치를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명의 또다른 목적은 CPU의 열을 효율적으로 외부로 방출함과 동시에 컴퓨터의 내부 온도도 강하시킬 수 있는 CPU 방열장치의 제공에 있다.

도 1은, 종래기술의 CPU 방열장치에 관한 사시도이다.

도 2는, 본 발명의 일실시예의 사용상태도이다.

도 3은, 본 발명의 일실시예의 정면도이다.

도 4는, 본 발명의 일실시예의 측면도이다.

도 5는, 본 발명의 일실시예의 평면도이다.

도 6은, 본 발명의 일실시예의 방열판의 구조를 도시한 도면이다.

도 7은, 본 발명의 일실시예의 작동 설명도이다.

*도면중 부호의 설명*

100: CPU 방열장치 6,7:공기흡입구

200: 컴퓨터 8: 섀시

1: 열흡수블록 9: 팬

2: 열전달수단 50: CPU

3: 방열판

4: 기류 가이드

5: 전원공급장치

본 발명의 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)용 방열장치는, CPU의 상부면에 부착되는 열흡수블록, 컴퓨터의 내부에 설치된 공기흡입구와 컴퓨터의 외부에 설치된 공기배출구를 가지며, 팬을 사용하여 상기 공기흡입구에서 흡입한 공기를 상기 공기배출구로 배출하는 기능을 가진 컴퓨터 구성부품의 상기 공기흡입구에 부착되어, 상기 공기흡입구로의 공기의 유입을 안내하는 기류 가이드, 상기 기류 가이드 내에 설치된 방열판, 및 상기 방열판과 상기 열흡수블록 사이에 설치된 열전달수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 컴퓨터 구성부품은 전원공급장치(power supply)이며, 사익 팬은 전원공급장치용 냉각팬이고, 상기 열전달수단은 히트파이프(heat pipe)이다.

그리고, 상기 기류 가이드는 원통형상이며, 상기 열전달수단은 상기 기류 가이드의 측면을 관통하여 상기 방열판과 접촉하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 방열판은 망 구조이고 3개 이상의 메쉬 스크린으로 구성된 것을 특징으로 하며, 상기 열흡수부는, CPU의 상부면 중, CPU의 칩이 내장된 부분의 상부에만 접촉하는 것을 특징으로 하며, 상기 기류 가이드는 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

실시예

이하, 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 도 2에는 본 발명의 CPU 방열장치(100)의 사시도가 도시되어 있다. 컴퓨터(200)의 메인보드 상에 CPU(50)가 설치되어 있고, 또한 전원공급장치(5)가 컴퓨터(200)의 섀시(8)에 부착되어 설치되어 있다.

본 발명의 실시예에 따른 CPU 방열장치(100)는, 열흡수블록(1), 히트파이프(heat pipe)(2), 방열판(3) 및 기류 가이드(4)를 포함하고 있다. 상기 열흡수블록(1)은 CPU(50)의 상면에 부착되어 있고, 또한 상기 히트파이프(2)의 일단부와 부착되어 있다. 상기 히트파이프(2)의 타단부는 원통형상의 기류 가이드(4)의 측면을 관통하여, 복수의 방열판(3)과 접촉하고 있다. 상기 기류 가이드(4)는 전원공급장치(5) 내로 공기를 흡입시키기 위한 공기흡입구(6)에 공기를 안내할 수 있도록 공기흡입구(6)에 부착되어 있다. 본 실시예에서는 공기흡입구(6)가 사용되었으나, 또다른 공기흡입구(7)에도 상기 기류 가이드(4)가 부착될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 실시에 따른 각 구성부품에 대하여 보다 상세히 설명한다.

먼저, 열흡수블록(1)은 99%의 순동으로 형성된 6면체의 블록으로서 상기 히트파이프(2)를 삽입 관통시킬 수 있는 홀을 구비한다(도 3 및 도 4 참조). 상기 열흡수블록(1)은 CPU(50)의 상면 중, CPU(50)에 내장된 반도체칩이 위치하는 부분,즉, CPU(50) 상면의 중앙부분에만 접촉할 수 있는 크기를 가진다. 이는 열흡수블록(1)이 열발생원인 반도체칩 면적 이상으로 클 경우에 열흡수블록(1)과 CPU(50) 사이에 열간섭의 발생으로 CPU(50)의 온도가 더 상승되기 때문이다. 따라서, 열흡수블록(1)은 CPU(50)의 패키지 전체 크기만큼 클 필요가 없고 CPU(50) 상면에서 반도체칩이 내장된 부분의 바로 윗부분과만 접촉할 수 있는 크기가 되는 것이 바람직하다. 열흡수블록(1)은 종래기술에서 사용된 것과 동일한 핀을 사용하여 CPU(50)에 부착된다.

히트파이프(2)는 종래에 공지된 히트파이프이므로, 구체적인 구조의 설명은 생략한다. 상기 히트파이프(2)는 무산소동(無酸素銅)(산소를 10ppm으로 포함하는 순수한 동을 말한다)으로 이루어져 있다. 본 실시예에서는 CPU(50)와 전원공급장치(5)가 인접하여 설치된 관계로 짧은 길이의 히트파이프가 예시되었으나, 히트파이프의 열전달 특성상 CPU와 전원공급장치가 멀리 떨어진 경우에도 그 거리에 상응하는 길이의 히트파이프를 사용할 수 있다.

다음으로, 기류 가이드(4)는 동판 또는 알루미늄 판재로 이루어져 있고 상기 전원공급장치(5)의 공기흡입구(6)의 형상에 맞추어 판금되어 있다. 본 실시예에서는 원통형상을 갖도록 구성되어 있다(도 3 참조). 따라서, 전원공급장치(5)로 유입되는 공기는 반드시 상기 기류 가이드(4)를 통과하도록 되어 있다.

방열판(3)은 도 6에 도시된 바와 같이 메쉬 스크린 타입(mesh screen type), 즉, 망 구조를 가지도록 형성되어 있다. 상기 방열판(3)은 직경 0.2~0.3mm의 동선(銅線)을 1mm 간격으로 직조하여 형성된 것으로서, 방열면적을 높임과 동시에 적절한 안정성을 가지도록 복수의 메쉬 스크린이 겹쳐져서 한 장의 방열판을 이룬다. 특히 3장 이상의 메쉬 스크린이 겹쳐져서 한장의 방열판을 이루는 것이 바람직하다. 이와 같은 망 구조의 방열판에 있어서는, 25mm ×32mm 크기의 방열판의 경우, 방열 면적이 3014.4㎟(3장이 겹쳐진 경우)이 된다. 이에 반하여, 단순한 판형상의 방열판의 경우에는 동일 크기의 방열판이 1600㎟의 방열 면적을 가진다. 이와 같이, 본 실시예의 방열판은 단순한 판형상의 방열판보다 2배나 큰 방열효과를 가져온다. 더욱이, 메쉬 스크린을 3장 이상 사용하여 한 장의 방열판을 형성하는 경우에는 방열효과는 더 커진다. 방열판의 중앙부에는 히트파이프(2)와 접촉하기 위한 금속판재가 부착되어 있고 그 중앙부에 히트파이프(2)의 외경에 해당하는 직경을 가진 구멍이 형성되어 있다. 상기와 같이 형성된 방열판(3)은 상기 기류가이드(3)내에 도 3에 도시된 바와 같이 히트파이프(2)와 접촉하도록 설치되어 있다.바람직하게는 상기 방열판을 일정간격으로 다수개 겹치도록 구성하여 방열효과를 더욱 개선할 수 있다.

다음으로, 도 4를 참조하여 이상에서 설명된 각 구성부품의 조립과정을 간략히 설명한다. 히트파이프(2)의 밀봉된 일단부(2a)를 상기 기류 가이드(4) 및 방열판(3)에 삽입하고, 밀봉되지 않은 타단부(2b)를 상기 열흡수블록(1)에 삽입한다. 상기 열흡수블록(1)은 히트파이프(2)가 관통하도록 형성되어 있으므로, 상기 히트파이프(2)의 밀봉되지 않은 타단부(2b)는 외부와 통할 수 있다. 이 밀봉되지 않은 타단부(2b)에 공기압을 가하여 히트파이프(2)를 확관시킴으로써 히트파이프(2)와 방열판(3), 히트파이프(2)와 열흡수블록(1)이 서로 고착되도록 한다. 이 후에, 상기 밀봉되지 않은 타단부(2b)를 통하여 히트파이프(2) 내의 공기를 빼내어 히트파이프(2)를 진공으로 만들고, 작동유체를 적당량 충진한다. 이후, 상기 밀봉되지 않은 타단부(2b) 및 열흡수블록(1)의 개방된 부분(1a)을 용접하여 밀봉한다.

다음으로, 도 7을 참조하여 본 발며으이 작동에 대하여 설명한다. CPU(50)에서 발생된 열은 열흡수블록(1)에서 흡수되고, 상기 열은 다시 히트파이프(2)를 거쳐서 기류 가이드(4)의 내부에 설치된 복수의 방열판(3)으로 전달된다. 기류 가이드(4)를 통하여 전원공급장치(5)의 공기흡입구(6)로 유입되는 공기가 방열판(3)으로부터 방출된 열을 흡수하고, 열을 흡수한 공기는 전원공급장치(5)의 냉각팬(9)에 의하여 컴퓨터(200)의 외부로 방출된다.

상기와 같은 구성을 가지고 작동되는 본 발명의 효과에 대하여 살펴본다.

본 발명은 CPU 방열장치(100)만을 위한 별도의 팬이 사용되지 않으므로, 소음과 진동의 발생을 제거할 수 있다. 또한, CPU 방열장치(100)에 의한 전력소비도 제거할 수 있다(종래 기술에서는 팬 구동을 위하여 12V 전원이 요구되었음).

더욱이, CPU(50)로부터 방출되는 열은 컴퓨터(200)의 내부로 방출되지 않고, 전원공급장치(5)의 냉각팬(9)을 사용하여 컴퓨터(200)의 외부로 직접 방출되므로, 컴퓨터(200) 내부의 온도가 전혀 상승되지 않고 오히려 1~5 ℃정도 하강되는 효과가 나타난다.

아울러, 전원공급장치의 냉각팬(9)이 배출하는 열은 종래기술에서와 동일하게 컴퓨터(200) 내부의 CPU(50) 및 기타 부품으로부터 발생된 열과 전원공급장치에 의하여 발생된 열의 합이므로 전원공급장치의 냉각팬(9)이 더 부하를 받지 않게 된다. 따라서 전원공급장치의 온도도 종래기술과 동일하게 유지된다.

또한, 종래 기술의 CPU 방열장치에서는 컴퓨터 내부의 분진 등에 의하여 팬의 고장이 빈번히 발생하고 따라서 CPU 방열장치의 수명이 다하게 되었지만, 본 발명에서는 팬을 사용하지 않으므로 그 수명이 반영구적이다.

또한 크기면에 있어서도, 종래기술의 전형적인 CPU 방열장치는 70㎜×70㎜×25㎜이었지만, 본 실시예의 경우 50㎜×70㎜×25㎜이며, 사용되는 구조와 재료의 특성상 제조가격도 현저히 낮다.

그리고, 본 발명의 가장 큰 효과는 종래기술에서 달성할 수 없었던 정도로 CPU(50)의 열을 효과적으로 방출시킨다는 점이다. 본 실시예에 따르면, CPU의 온도가 35~43℃ 로 유지되며, 이는 종래기술보다 4℃ 이상 낮은 온도이다.

하기 표 1에는 본 실시예와 종래기술의 Intel-Sanyo 팬쿨러의 비교 시험 데이타이다.

구분	실내온도(℃) 및가동프로그램	실내습도(%)	CPU온도(℃)	PC 내부온도(℃)	전원공급장치내부온도(℃)	경과시간(분)
종래기술	28	47	44	32	36	120
	33	52	46	35	39	120
	33스타크래프트	52	48	36	40	120
실시예	28	47	40	30	36	120
	33	52	42	33	39	120
	33스타크래프트	52	43	33	40	120

본 발명은, 상기에서 특정한 실시예를 특별히 참조하여 설명되었지만, 다양한 변경이 본 발명의 범위와 취지를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 제한되지 않고, 다양한 변형물이 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주되어야 한다.

본 발명에 의하면 공기의 흐름을 위한 팬을 별도로 장착하지 않으므로 소음과 진동이 발생되지 않으며, 전력 소비도 발생하지 않는다. 더욱이, 본 발명에 따르면, CPU의 온도를 종래기술과 비교하여 현저하게 하강시킬 뿐만 아니라 컴퓨터 내부의 온도도 크게 하강시킨다. 또한, 본 발명은 종래 기술의 CPU 방열장치에 있어서 컴퓨터 내부의 분진 등에 의한 팬고장 등의 문제점이 전혀 없으며, 수명이 반영구적이다. 또한 크기면에 있어서도, 종래기술 보다 컴팩트하며, 제조가격도 현저히 낮다.

Claims (7)

1. 컴퓨터의 중앙처리장치용 방열장치에 있어서,

   상기 중앙처리장치의 상부면중 중앙처리장치의 반도체칩이 내장된 부분의 상부면에만 접촉되어 부착된 열흡수블록과;

   컴퓨터 내부의 공기를 흡입하는 공기흡입구와 팬을 이용하여 상기 흡입된 공기를 컴퓨터와 외부로 배출하는 공기배출구가 구비된 컴퓨터 구성부품의 상기 공기흡입구에 부착되어 상기 공기흡입구로 컴퓨터 내부 공기의 유입을 안내하는 기류가이드와;

   상기 기류가이드 내에 설치되며 망구조를 갖고 3장 이상의 메쉬 스크린이 겹쳐지게 구성된 방열판과;

   상기 방열판과 상기 열흡수블록 사이에 설치된 열전달수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 컴퓨터의 중앙처리장치용 방열장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 컴퓨터 구성부품은 전원공급장치이며, 상기 팬은 전원공급장치용 냉각팬이고, 상기 열전달수단은 히트파이프인 것을 특징으로 하는 컴퓨터의 중앙처리장치용 방열장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 기류 가이드는 원통형이며, 상기 열전달수단은 상기 기류 가이드의 측면을 관통하여 상기 방열판과 접촉하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터의 중앙처리장치용 방열장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서, 상기 기류 가이드는 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 컴퓨터의 중앙처리장치용 방열장치.