KR100443716B1 - Device for cooling to chip - Google Patents
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Abstract
본 발명은 칩 냉각장치에 관한 것으로서, PCB 보드 상단에 장착되고, 상기 PCB 보드로부터 발생된 열을 흡열시켜 하부 일측으로 유입된 액체상태의 냉매가 기체상태로 상변화되도록하며, 상기 기체상태의 냉매가 상부로 올라가 일측에 형성된 유출구를 통해 외부로 이송되도록 하는 증발기와; 상기 증발기로부터 이송된 기체상태의 냉매가 유입되고, 상기 냉매가 가지는 열에너지를 외관체 전체로 흡열시켜, 상기 열을 대류작용을 통해 열교환되도록 함으로써, 상기 냉매가 액체상태로 상변화되도록 하고, 상기 상변화된 액상의 냉매를 하부 일측에 형성되는 통로를 통해 외부로 이송되도록 하는 응축기와; 상기 증발기의 상부 유출구를 통해 배출되는 기체상태의 냉매를 일정거리 이송시켜 응축기로 유입시키고, 상기 응축기로 유입되어 열교환되어 액체상태로 상변화된 냉매를 일정거리 이송시켜 증발기 하부로 유입되도록, 상기 증발기 및 응축기의 상하부를 각각 연결하는 다수의 냉매 유동관으로 구성된다.The present invention relates to a chip cooling device, which is mounted on an upper side of a PCB board, absorbs heat generated from the PCB board, so that the liquid refrigerant introduced into the lower one side is changed into a gas state, and the refrigerant in the gas state. An evaporator to move upward to the outside through an outlet formed at one side thereof; A gaseous refrigerant transferred from the evaporator flows in, and heat energy of the refrigerant is absorbed into the entire exterior body so that the heat is exchanged through convection, thereby allowing the refrigerant to phase change into a liquid state. A condenser configured to transfer the changed liquid refrigerant to the outside through a passage formed at one side of the lower portion; The evaporator and the gaseous refrigerant discharged through the upper outlet of the evaporator to be transferred to the condenser by a predetermined distance, and the refrigerant flowed into the condenser to be transferred to the lower portion of the evaporator to be transferred to the bottom of the evaporator by a predetermined distance. It consists of a plurality of refrigerant flow pipes respectively connecting the upper and lower parts of the condenser.
본 발명은 종래 냉동 사이클을 이용한 냉각장치에 비해 본 발명의 일체화된 칩 냉각장치의 제조단가가 크게 저감되는 효과가 있다.The present invention has the effect of significantly reducing the manufacturing cost of the integrated chip cooling device of the present invention compared to the cooling device using a conventional refrigeration cycle.
Description
본 발명은 칩 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속연산이 이루어지는 CPU(중앙처리장치)나 또는 PCB(인쇄회로기판)가 내장된 전자제품 중 열이 많이 발생하는 상기 CPU나 PCB 보드를 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기로 이루어지는 냉동 사이클 시스템을 이용해 냉각하는 방식 대신, 히트 파이프 원리를 이용하여 상기 CPU나 PCB 보드로부터 발생된 열에 의해 증발부에서 냉매가 기화됨과 동시에 압력차에 의해 응축부로 유동하고, 상기 유동된 냉매가 응축부에서 방열을 통해 응축되어 다시 증발부로 유동하는 반복 순환과정을 통해 상기 CPU나 PCB 보드를 냉각시키는 칩 냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to a chip cooling device, and more particularly, to a compressor (CPU) or a PCB board that generates a lot of heat among electronic products in which a CPU (central processing unit) or a PCB (printed circuit board) with high speed operation is performed. Instead of cooling using a refrigeration cycle system consisting of a condenser, an expansion valve, and an evaporator, a heat pipe principle is used to heat the refrigerant from the evaporator by the heat generated from the CPU or the PCB board, and simultaneously flow into the condenser by a pressure difference. The present invention relates to a chip cooling device for cooling the CPU or the PCB board through an iterative circulation process in which the flowed refrigerant is condensed through heat radiation in the condenser and then flows back to the evaporator.
현재 이용되는 전자제품의 경우, 다양한 기능을 통해 사용자의 생활패턴이 보다 향상될 수 있도록 여러 가지 기능이 복합적으로 수행될 수 있는 다기능적인 전자제품이 요구되고 있으며, 상기와 같은 다양한 기능을 보다 간편하게 이용할 수 있도록 하기 위하여 상기 제품 내에 CPU(중앙처리장치)에 의해 연산처리가 가능한 PC 기능이나 또는 PCB(인쇄회로기판) 등이 내장되어 있다.In the case of current electronic products, multifunctional electronic products are required to perform various functions in combination so that user's life patterns can be improved through various functions. In order to be able to do so, a PC function or a printed circuit board (PCB) or the like that can be processed by a CPU (central processing unit) is built in the product.
그러나, 사용자의 필요에 의해 상기 제품의 여러 기능들을 사용할 경우, 상기 제품에서 선택된 기능이 실행될 수 있도록 CPU의 고속연산처리나 또는 PCB 보드의 기능변환이 이루어지게 되면서 상기 CPU나 또는 PCB 보드에 많은 열이 발생하게 되고, 상기와 같이 발생된 CPU나 PCB 보드의 열을 냉동 사이클이 이루어지는 냉각장치를 이용해 냉각시키게 되는데, 이에 대한 냉각과정은 PCB 보드를 예로 들어 상세히 설명한다.However, when using the various functions of the product by the user's needs, a high-speed processing of the CPU or a function conversion of the PCB board is performed so that the selected function can be executed in the product, and a lot of heat is applied to the CPU or the PCB board. This occurs, and the CPU or the PCB board heat generated as described above is cooled using a cooling device in which a refrigeration cycle is performed. The cooling process will be described in detail using the PCB board as an example.
우선, PCB 보드(50)에서 발열된 열을 냉각시키는 냉각장치(100)에 대하여 상세히 설명하면, 이는 도 1 에 도시한 바와 같이, 상기 PCB 보드(50)로부터 발열되는 열을 흡열하여 기상상태로 증발된 저온 저압의 냉매를 고온 고압의 기상상태로 가압시키는 압축기(110)와, 상기 압축기(110)에서 가압된 냉매가 방열작용을 통해 응축되면서 상온 고압의 액상상태로 상변화되는 응축기(120)와, 상기 응축기(120)에서 응축된 상온 고압의 냉매를 증발기(150)의 열교환에 알맞게 감압시키는 팽창밸브(140)와, 상기 PCB 보드(50) 상단에 장착되어 상기 팽창밸브(140)를 통해 감압된 냉매가 상기 PCB 보드(50)에서 발열된 열을 흡열하는 흡열작용을 통해 기상상태로 증발되게 하는 증발기(150)로 구성되어 있으며, 상기와 같이 구성된 냉각장치(100)를 이용해 상기 PCB 보드(50)를 냉각시키는 냉각과정을 설명하면 다음과 같다.First, the cooling device 100 for cooling the heat generated from the PCB board 50 will be described in detail. As shown in FIG. 1, it absorbs heat generated from the PCB board 50 in a gaseous state. Compressor 110 for pressurizing the evaporated low-temperature low-pressure refrigerant in the gas phase of high temperature and high pressure, and the condenser 120 is changed into a liquid state of room temperature and high pressure while the refrigerant pressurized in the compressor 110 condenses through a heat radiation action And, expansion valve 140 for reducing the refrigerant at room temperature and high pressure condensed in the condenser 120 to be suitable for the heat exchange of the evaporator 150, and is mounted on the PCB board 50 through the expansion valve 140 It consists of an evaporator 150 to be evaporated in the gaseous state through the endothermic action to absorb the heat generated by the heat generated in the PCB board 50, the PCB board using the cooling device 100 configured as described above Cooled 50 The cooling process is as follows.
도 1 에 도시된 바와 같이 상기 PCB 보드(50)에서 열이 발생하게 되면, 상기 PCB 보드(50) 상단에 장착된 증발기(150)로 열이 전달되게 되고, 상기 팽창밸브(140)로부터 감압되어 상기 증발기(150)로 유입된 냉매는 상기 PCB 보드(50)에서 전달된 열을 흡열하면서 저온 저압상태의 기상상태로 증발되어 압축기(110)로 유동된다.As shown in FIG. 1, when heat is generated in the PCB board 50, heat is transferred to the evaporator 150 mounted on the PCB board 50, and decompressed from the expansion valve 140. The refrigerant introduced into the evaporator 150 is evaporated to a gaseous state in a low temperature low pressure state while absorbing heat transferred from the PCB board 50 and flows to the compressor 110.
이렇게, 압축기(110)로 유동된 저온 저압의 기상상태인 냉매는 상기 압축기(110)에서 고온 고압의 기상상태로 가압되어 응축기(120)로 유동되게 되고, 상기와 같이 응축기(120)로 유입된 냉매는 상기 응축기(120) 주위로 열을 방열하면서 응축되어 상온 고압의 액상상태로 상변화된 다음 팽창밸브(140)로 유동되게 되며, 상기 응축기(120) 주위로 방열된 열은 상기 응축기(120) 일측부에 설치된 팬(130)의 구동에 의해 외부로 방출되게 된다.In this way, the low-temperature, low-pressure gas phase refrigerant flowed to the compressor 110 is pressurized in the gas phase state of the high temperature and high pressure in the compressor 110 to be flowed to the condenser 120, introduced into the condenser 120 as described above The refrigerant is condensed while dissipating heat around the condenser 120 to be phase-changed into a liquid phase at room temperature and high pressure, and then flow to the expansion valve 140. The heat radiated around the condenser 120 is the condenser 120. It is emitted to the outside by the drive of the fan 130 installed on one side.
상기와 같이 팽창밸브(140)로 유동된 상온 고압의 액상 냉매는 상기 증발기(150)에서 PCB 보드(50) 열과 열교환이 잘 이루어질 수 있도록 저압 상태로 감압된 다음, 전술한 바와 같이, 상기 증발기(150)로 유동되어 상기 PCB 보드(50)에서 전달된 열을 흡열하는 흡열작용을 통해 저온 저압의 기상상태로 상변화된 후, 압축기로 다시 유동되어 고온 고압상태로 가압되는 등의 과정을 반복하므로서, PCB 보드(50)를 냉각하게 된다.The liquid refrigerant of room temperature and high pressure flowed into the expansion valve 140 as described above is decompressed to a low pressure state so that heat exchange with the heat of the PCB board 50 in the evaporator 150 is performed well, and as described above, the evaporator ( Through the endothermic action to absorb the heat transferred from the PCB board 50 to the 150), the phase change to a low-temperature low-pressure gas phase state, and then flows back to the compressor to pressurized to a high temperature and high pressure state, The PCB board 50 is cooled.
하지만, 냉동 사이클을 이루면서 PCB 보드(50)의 열을 냉각시키는 종래 칩 냉각장치(100)의 경우, 상기 PCB 보드(50)의 열을 냉각시키기 위한 압축기(110), 응축기(120), 팽창밸브(140), 증발기(150) 등이 설치공간을 과대하게 점유하기 때문에, 이에 따른 상기 냉각장치(100)를 설치하는데에 많은 제약이 따르게 되며, 특히 상기와 같이 구성된 냉각장치(100)를 좁은 공간의 PCB 보드(50) 주위에 설치하기가 매우 번거로운 문제점도 있었다.However, in the case of the conventional chip cooling apparatus 100 that cools the heat of the PCB board 50 while forming a refrigeration cycle, the compressor 110, the condenser 120, and the expansion valve for cooling the heat of the PCB board 50 are provided. Since the 140 and the evaporator 150 occupy the installation space excessively, many constraints are placed on the installation of the cooling device 100, and the narrow space of the cooling device 100 configured as described above is particularly limited. There was also a problem that is very cumbersome to install around the PCB board 50.
더욱이, 상기 냉동 사이클을 이루는데 가장 중요한 압축기(110)의 경우, 상기 PCB 보드(50) 주위의 좁은 공간에 설치될 수 있도록 소형으로 제작되어야 하지만, 상기 압축기(50)를 소형형태로 제작하는데 매우 어려운 문제점이 있으며, 상기와 같은 문제점에 따라 상기 소형 압축기(110)를 제작하는데 드는 제조단가 및 제품단가가 매우 높아지게 되는 커다란 문제점도 있었다.Moreover, the compressor 110, which is the most important to achieve the refrigeration cycle, should be made compact so that it can be installed in a narrow space around the PCB board 50, but it is very useful for manufacturing the compressor 50 in a compact form. There is a difficult problem, and according to the above problems, there was a big problem that the manufacturing cost and the product cost for manufacturing the compact compressor 110 are very high.
또한, 상기 소형 압축기(110)의 압축작용시 상기 압축기(110)에 내장된 모터(미도시)구동에 따른 소음이 발생되게 되면서 상기 압축기(110) 소음에 의해 소비자가 불편을 겪게 되는 문제점과 아울러, 상기 압축기(110)의 소음이 전자제품의 각 부품에 영향을 미쳐 상기 전자제품의 고장을 유발하게 되는 커다란 문제점도 있었다.In addition, as the noise generated by driving the motor (not shown) built in the compressor 110 is generated during the compression operation of the compact compressor 110, the consumer suffers from inconvenience due to the noise of the compressor 110. In addition, the noise of the compressor 110 affects each component of the electronic product, which causes a large problem of the electronic product.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 고속연산이 이루어지는 CPU(중앙처리장치)나 또는 PCB(인쇄회로기판)가 내장된 전자제품 중 열이 많이 발생하는 상기 CPU나 PCB 보드를 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기로 이루어지는 냉동 사이클 시스템을 이용해 냉각하는 방식 대신, 히트 파이프 원리를 이용하여 상기 CPU나 PCB 보드로부터 발생된 열에 의해 증발부에서 냉매가 기화됨과 동시에 압력차에 의해 응축부로 유동하고, 상기 유동된 냉매가 응축부에서 방열을 통해 응축되어 다시 증발부로 유동되는 반복과정을 통해 상기 CPU나 PCB 보드를 냉각시키는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, the CPU or PCB board which generates a lot of heat among electronic products in which a high-speed operation (CPU) or PCB (Printed Circuit Board) is built-in compressor Instead of cooling using a refrigeration cycle system consisting of a condenser, an expansion valve, and an evaporator, a heat pipe principle is used to heat the refrigerant from the evaporator by the heat generated from the CPU or the PCB board, and simultaneously flow into the condenser by a pressure difference. In addition, the flow of the refrigerant is condensed through the heat dissipation in the condensation unit is the purpose of cooling the CPU or PCB board through an iterative process to flow back to the evaporator.
또한, 상기와 같이 구성된 칩 냉각장치의 경우, 플라스틱 재질로 사출 성형하여 상호 일체화시킨 단순구조이기 때문에, 종래 냉동 사이클을 이용하는 냉각장치에 비해 제조단가를 크게 줄일 수 있으며, 특히 열이 많이 발생되는 CPU나 PCB 보드가 내장되는 좁은 공간에 관계없이 본 발명의 냉각장치를 간편하게 설치할 수 있어, 이에 따른 종래 냉동 사이클을 이루는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기 등이 설치되는데 점유되는 과대설치공간을 크게 줄일 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, in the case of the chip cooling device configured as described above, since it is a simple structure that is integrated with each other by injection molding of plastic material, the manufacturing cost can be significantly reduced compared to the cooling device using a conventional refrigeration cycle, in particular, the CPU generates a lot of heat Regardless of the confined space in which the PCB board is embedded, the cooling device of the present invention can be easily installed, thereby greatly reducing the excessive installation space occupied by the compressor, the condenser, the expansion valve, and the evaporator constituting the conventional refrigeration cycle. There is another purpose.
이러한 본 발명의 목적은, 히트 파이프 원리를 이용하여 PCB 보드를 냉각시킬 수 있게 구성된 본 발명의 칩 냉각장치에 의해 해결될 수 있는 바, 이하 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명한다.The object of the present invention can be solved by the chip cooling device of the present invention configured to cool the PCB board using the heat pipe principle, which will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 냉동 사이클을 이용해 PCB 보드를 냉각하는 종래 칩 냉각장치의 시스템도.1 is a system diagram of a conventional chip chiller for cooling a PCB board using a refrigeration cycle.
도 2 는 본 발명의 칩 냉각장치를 나타낸 사시도.2 is a perspective view showing a chip cooling device of the present invention.
도 3 은 본 발명의 구성요소인 증발기의 단면도.3 is a cross-sectional view of an evaporator that is a component of the present invention.
도 4 는 본 발명의 구성요소인 응축기의 단면도.4 is a cross-sectional view of a condenser that is a component of the present invention.
도 5 는 본 발명의 또 다른 실시예도.5 is another embodiment of the present invention.
도 6 은 본 발명의 작용상태도.6 is a functional state diagram of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1. 칩 냉각장치 10, 10a. 증발기 11. 증발기 외관체1. Chip Chiller 10, 10a. Evaporator 11. Evaporator Appearance
12. 냉매 순환 유도판 13. 냉매 유입구 14. 냉매 유출구12. Refrigerant circulation guide plate 13. Refrigerant inlet 14. Refrigerant outlet
15. 냉매 유입관 16. 냉매 유출관15. Refrigerant inlet pipe 16. Refrigerant outlet pipe
20, 20a. 응축기 21. 응축기 외관체 22. 응축관20, 20a. Condenser 21. Condenser Body 22. Condenser Tube
23. 통기구 24. 전도성체 25. 냉매 유입관 26. 냉매 유출관23. Vent 24. Conductor 25. Refrigerant inlet tube 26. Refrigerant outlet tube
30, 30a. 냉매 유동관 40. 응축기 팬 50. PCB 보드30, 30a. Refrigerant flow tube 40. Condenser fan 50. PCB board
도 2 는 본 발명인 칩 냉각장치의 사시도를 나타낸 것이다.Figure 2 shows a perspective view of the chip cooling device of the present invention.
본 발명의 칩 냉각장치(1)는, PCB 보드(50)로부터 열이 전달된 증발부(10)에서 냉매의 흡열작용을 통해 기화됨과 동시에 압력차에 의해 응축부(20)로 유동하고, 상기 응축부(20)로 유동된 냉매의 방열작용을 통해 응축되어 다시 증발부(10)로 반복 순환되는 등의 히트 파이프 원리를 이용하여 상기 PCB 보드(50)를 냉각하도록 구성되어 있다.The chip cooling device 1 of the present invention is evaporated through the endothermic action of the refrigerant in the evaporator 10, from which heat is transferred from the PCB board 50, and simultaneously flows to the condensation unit 20 by a pressure difference. It is configured to cool the PCB board 50 using a heat pipe principle, such as condensation through heat radiation of the refrigerant flowing into the condenser 20, and circulating back to the evaporator 10 repeatedly.
이하, 본 발명의 칩 냉각장치에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the chip cooling device of the present invention will be described in detail.
도 3 은 본 발명의 구성요소인 증발기의 단면도를 나타낸 것이고, 도 4 는 본 발명의 구성요소인 응축기의 단면도를 나타낸 것이다.3 shows a cross-sectional view of an evaporator which is a component of the invention, and FIG. 4 shows a cross-sectional view of a condenser which is a component of the invention.
본 발명인 칩 냉각장치(1)의 상세한 설명에 앞서 본 발명의 칩 냉각장치(1)를 이용해 열을 냉각시키는 발열소재는 PCB 보드(50)를 예로 하여 설명함을 밝혀둔다.Prior to the detailed description of the chip cooling device 1 of the present invention, the heating material for cooling heat using the chip cooling device 1 of the present invention will be described with reference to the PCB board 50 as an example.
본 발명의 칩 냉각장치(1)는, 압축기(110), 응축기(120), 팽창밸브(140), 증발기(150)로 이루어지는 냉동 사이클 시스템을 이용해 전자제품 중 열이 많이 발생하는 PCB 보드(50)를 냉각하는 종래 냉각방식 대신, 히트 파이프 원리 즉, 상기 PCB 보드(50)로부터 열이 전달된 증발부(10)에서 냉매를 기화시켜 그 압력차에 의해 응축부(20)로 유동하게 되고, 상기 응축부(20)로 유동된 냉매는 액상상태로 응축되어 다시 증발부(10)로 유동되는 순환과정을 통해 상기 PCB 보드(50)를 냉각하도록 구성된 것으로서, 이에 대한 본 발명의 세부구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.The chip cooling device 1 of the present invention is a PCB board 50 that generates a lot of heat in electronic products using a refrigeration cycle system consisting of a compressor 110, a condenser 120, an expansion valve 140, and an evaporator 150. ), Instead of the conventional cooling method of cooling), the refrigerant is evaporated in the evaporator 10 in which heat is transferred from the PCB board 50 and flows to the condensation unit 20 by the pressure difference. The refrigerant flowing into the condensation unit 20 is configured to cool the PCB board 50 through a circulation process condensed in a liquid state and flows back to the evaporation unit 10. The explanation is as follows.
상기 칩 냉각장치는, 도 2 에 도시한 바와 같이, PCB 보드(50; 도1참조) 상단에 장착되고, 상기 PCB 보드로부터 발생된 열을 흡열시켜 하부 일측으로 유입된 액체상태의 냉매가 기체상태로 상변화되도록하며, 상기 기체상태의 냉매가 상부로 올라가 일측에 형성된 유출구를 통해 외부로 이송되도록 하는 증발기(10)와; 상기 증발기(10)로부터 이송된 기체상태의 냉매가 유입되고, 상기 냉매가 가지는 열에너지를 외관체(21) 전체로 흡열시켜, 상기 열을 대류작용을 통해 열교환되도록 함으로써, 상기 냉매가 액체상태로 상변화되도록 하고, 상기 상변화된 액상의 냉매를 하부 일측에 형성되는 통로를 통해 외부로 이송되도록 하는 응축기(20)와; 상기 증발기(10)의 상부 유출구를 통해 배출되는 기체상태의 냉매를 일정거리 이송시켜 응축기(20)로 유입시키고, 상기 응축기(20)로 유입되어 열교환되어 액체상태로 상변화된 냉매를 일정거리 이송시켜 증발기(10) 하부로 유입되도록, 상기 증발기(10) 및 응축기(20)의 상하부를 각각 연결하는 다수의 냉매 유동관(30)으로 구성되어 있다.As shown in FIG. 2, the chip cooling device is mounted on the upper side of the PCB board 50 (see FIG. 1), absorbs heat generated from the PCB board, and the liquid refrigerant flowing into the lower side is in a gaseous state. An evaporator 10 for changing the phase of the gas and transferring the gaseous refrigerant upwardly through the outlet formed at one side thereof; A gaseous refrigerant conveyed from the evaporator 10 flows in, and heat energy of the refrigerant is absorbed into the entire exterior body 21 so that the heat is exchanged through convection, thereby transferring the refrigerant into a liquid state. A condenser 20 to change and transfer the phase-changed liquid refrigerant to the outside through a passage formed at one lower side thereof; The gaseous refrigerant discharged through the upper outlet of the evaporator 10 is transferred to the condenser 20 by a predetermined distance, and is transferred to the condenser 20 by heat exchange to transfer the refrigerant changed in phase into a liquid state for a certain distance. It is composed of a plurality of refrigerant flow pipes 30 connecting the upper and lower portions of the evaporator 10 and the condenser 20 so as to flow into the lower part of the evaporator 10.
이 중 상기 증발기(10)는, 도 2 및 도 3 에 도시한 바와 같이, 중공 사각체로 형성된 외관체(11)와; 상기 외관체(11) 내부에 일정길이로 형성되어 상기 PCB 보드(50)로부터 전달된 열을 흡열하는 흡열작용을 통해 증발된 냉매가 상기 외관체(11) 상부로 상승하여 냉매 유동관(30)을 거쳐 응축기(20)로 순환 유동되도록 함과 동시에, 상기 증발된 냉매가 상기 외관체(11) 하부로 역류되는 것을 방지하는 냉매 순환 유도판(12)과; 상기 냉매 유동관(30)과 연통되어 응축 및 증발된 냉매가 유입 유출될 수 있게 상기 외관체(11) 일측면에 관통 형성된 냉매 유입구(13) 및 냉매 유출구(14)로 구성되어 있다.Among these, the evaporator 10, as shown in Fig. 2 and 3, the outer body 11 formed of a hollow rectangular body; The refrigerant evaporated through the endothermic action formed to have a predetermined length inside the exterior body 11 and absorbs heat transferred from the PCB board 50 to the upper side of the exterior body 11 to open the refrigerant flow pipe 30. A refrigerant circulation guide plate 12 for circulating flow through the condenser 20 and preventing the evaporated refrigerant from flowing backwards under the exterior body 11; The refrigerant inlet 13 and the refrigerant outlet 14 formed through the one side surface of the exterior body 11 so that the refrigerant flows through the refrigerant flow pipe 30 condensed and evaporated flows out.
또한, 상기 응축기(20)는, 도 2 및 도 4 에 도시한 바와 같이, 중공 사각체로 형성된 외관체(21)와; 상기 외관체(21) 내에 일체로 형성되어 있으며, 상기 증발기(10)로부터 증발되어 냉매 유동관(30)을 거쳐 유입된 냉매가 방열작용을 통해 응축되면서 발생된 냉매 열을 상기 외관체(21) 주위로 방열시키는 응축관(22)과; 상기 외관체(21) 주위로 방열된 냉매 열이 외부로 방출될 수 있도록 상기 외관체(21) 양 측면에 관통 형성된 다수의 통기구(23)로 구성되어 있으며, 특히 상기 응축기(20) 저면에는 상기 응축기(20)로 유동된 냉매가 응축되어 기상에서 액상으로 상변화를 이룰 때 방열되는 열을 외부로 빨리 방출시키기 위하여 스틸 또는 동 재질의 전도성체(24)가 장착되어 있다.In addition, the condenser 20, as shown in Fig. 2 and 4, the outer body 21 formed of a hollow rectangular body; It is integrally formed in the exterior body 21, and the refrigerant heat generated as the refrigerant evaporated from the evaporator 10 and introduced through the refrigerant flow pipe 30 is condensed through a heat dissipation action around the exterior body 21. A condensation tube (22) for dissipating heat; It consists of a plurality of vents (23) formed through both sides of the exterior body 21 so that the refrigerant heat radiated around the exterior body 21 to the outside, in particular the bottom surface of the condenser 20 When the refrigerant flowing into the condenser 20 is condensed to form a phase change from the gas phase to the liquid phase, a conductor 24 made of steel or copper is installed to quickly release heat radiated to the outside.
그리고, 상기 증발기(10) 및 응축기(20), 냉매 유동관(30)은 플라스틱 재질로 사출 성형하여 상호 일체화시킨 구조이며, 상기 냉매 유동관(30)을 통해 상기 증발기(10) 및 응축기(20)를 순환 유동하면서 상변화를 이루는 냉매는, 물 또는 메틸알코올 등이 이용된다.In addition, the evaporator 10, the condenser 20, and the refrigerant flow pipe 30 have a structure in which injection molding is made of a plastic material to integrate them, and the evaporator 10 and the condenser 20 are connected through the refrigerant flow pipe 30. As the refrigerant constituting the phase change while circulating, water, methyl alcohol, or the like is used.
도 5 는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 실시예도로서, 이는 도 5 에 도시한 바와 같이, 상호 일체로 형성된 증발기(10) 및 응축기(20), 냉매 유동관(30)이 상호 분리되는 형태로 형성된 구조이며, 특히 상호 분리된 증발기(10a) 및 응축기(20a)에는 액상 및 기상의 냉매가 유입되는 냉매 유입관(15)(25)과 기상 및 액상의 냉매가 유출되는 냉매 유출관(16)(26)이 각각 형성되어 있어, 상기 증발기(10a) 및 응축기(20a)의 냉매 유입관(15)(25) 및 냉매 유출관(16)(26)에 냉매 유동관(30a)이 상호 조립되는 구성이다.5 is an embodiment showing another embodiment of the present invention, which is, as shown in Figure 5, the evaporator 10 and the condenser 20, the refrigerant flow pipe 30 formed integrally formed with each other are separated from each other In particular, the evaporator 10a and the condenser 20a, which are separated from each other, have refrigerant inlet tubes 15 and 25 through which liquid and gaseous refrigerants are introduced, and refrigerant outlet tubes 16 through which gaseous and liquid refrigerants flow out. (26) are formed, respectively, the refrigerant flow pipe (30a) is assembled to the refrigerant inlet pipe (15) 25 and the refrigerant outlet pipe (16) 26 of the evaporator (10a) and the condenser (20a). to be.
이하, 본 발명인 칩 냉각장치의 작용에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the chip cooling device of the present invention will be described in detail.
도 6 은 본 발명인 칩 냉각장치의 작용상태를 나타낸 것이다.Figure 6 shows the operating state of the chip cooling device of the present invention.
전자제품의 기능변환 및 연산처리로 인하여 PCB 보드(50)에 열이 발생하게 되면, 상기 열은 PCB 보드(50) 상단에 장착된 증발기(10)로 열전달이 이루어지게 되고, 상기와 같이 PCB 보드(50)의 열이 전달된 증발기(10)로 냉매 유동관(30)을 거쳐 액상상태로 응축된 냉매가 유입되게 되면, 상기 냉매는 PCB 보드(50)로부터 전달된 열을 흡열하는 흡열작용을 통해 기상상태로 증발됨과 동시에, 상기 증발기(10) 내에 형성된 일정길이의 냉매 순환 유도판(12)과 상기 증발기 외관체(11) 사이의 공간을 통해 상승한 후, 상기 냉매 유동관(30)을 거쳐 응축기(20)로 순환 유동되게 된다.When heat is generated in the PCB board 50 due to the functional conversion and operation processing of the electronic product, the heat is transferred to the evaporator 10 mounted on the PCB board 50, the PCB board as described above When the refrigerant condensed in the liquid state is introduced into the evaporator 10 through which the heat of 50 is transferred, the refrigerant passes through an endothermic action of absorbing heat transferred from the PCB board 50. At the same time as evaporated in the gaseous state, after rising through the space between the predetermined length of the refrigerant circulation induction plate 12 and the evaporator exterior body 11 formed in the evaporator 10, and through the refrigerant flow pipe 30, the condenser ( 20) in a circulating flow.
이 때 냉매 순환 유도판(12)의 경우, 상기 PCB 보드(50)에서 전달된 열을 흡열하면서 증발된 냉매가 상기 외관체(11) 상부로 상승하여 상기 냉매 유동관(30)을 거쳐 응축기(20)로 순환 유동되도록 함과 동시에, 상기 증발된 냉매가 상기 외관체(11) 하부로 역류되는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.In this case, in the case of the refrigerant circulation induction plate 12, the refrigerant evaporated while absorbing the heat transferred from the PCB board 50, rises above the exterior body 11, and passes through the refrigerant flow pipe 30 to condenser 20. At the same time to the circulation flow to the), and serves to prevent the evaporated refrigerant flows back to the lower portion of the outer body (11).
이와 같이 상기 냉매 유동관(30)을 거쳐 응축기(20)로 유입된 냉매는 상기 응축기(20) 내에 일체로 형성된 응축관(22) 유동을 통해 상기 응축기 외관체(21) 주위로 열을 방열하면서 응축되어 기상상태에서 액상상태로 상변화되게 되고, 상기와 같이 방열된 열은 상기 응축기(20) 일측부에 설치된 팬(40) 구동에 의해 상기 응축기 외관체(21)의 양 측면에 관통 형성된 통기구(23)를 거쳐 외부로 방출되게 되는데, 이 때 상기 팬(40)의 경우, 상기 응축기(20)에서 냉매와의 열교환을 통한 방열작용이 더욱 원할히 이루어지도록 함과 동시에, 상기 응축기(20)에서 방열된 열을 상기 응축기(20)의 양 측면에 관통 형성된 다수의 통기구(23)를 통해 외부로 방출되도록 하는 역할을 하며, 더욱이 상기 응축기(20) 저면에 장착된 전도성체(24)에 의해서도 상기 응축기(20)에서 방열된 열이 빨리 외부로 방출되게 된다.As such, the refrigerant introduced into the condenser 20 through the refrigerant flow pipe 30 condenses while radiating heat around the condenser exterior body 21 through the flow of the condenser tube 22 integrally formed in the condenser 20. And phase change from the gaseous state to the liquid state, and the heat radiated as described above is vented through both sides of the condenser exterior body 21 by driving the fan 40 installed at one side of the condenser 20. 23 is discharged to the outside, in the case of the fan 40, the heat dissipation action by heat exchange with the refrigerant in the condenser 20 is made more smoothly, and at the same time, the heat dissipation in the condenser 20 The heat is discharged to the outside through a plurality of vents (23) formed through both sides of the condenser 20, the condenser also by the conductor 24 mounted on the bottom of the condenser 20 Radiated from 20 This is to be quickly released to the outside.
상기와 같이 응축기(20)에서 액상상태로 응축된 냉매는 다시 냉매 유동관(30)을 통해 증발기(10)로 유동되어 상기 PCB 보드(50)에서 전달된 열과 다시 열교환 되는 등, 반복적인 순환과정을 통해 상기 PCB 보드(50)를 냉각하게 된다.As described above, the refrigerant condensed in the liquid state in the condenser 20 flows to the evaporator 10 through the refrigerant flow pipe 30 again and exchanges heat again with the heat transferred from the PCB board 50. Cooling the PCB board 50 through.
이상과 같이, 본 발명의 칩 냉각장치(1)는 CPU(중앙처리장치)에 의해 연산처리가 가능한 대형 PC나 또는 PCB(인쇄회로기판)(50)이 내장된 모든 전자제품에 적용시킬 수 있음을 밝혀두는 바이다.As described above, the chip cooling apparatus 1 of the present invention can be applied to a large PC capable of arithmetic processing by a CPU (central processing unit) or any electronic product having a printed circuit board (PCB) 50 embedded therein. It is to be revealed.
본 발명의 칩 냉각장치는, 고속연산이 이루어지는 CPU(중앙처리장치)나 또는 PCB(인쇄회로기판)가 내장된 전자제품 중 열이 많이 발생하는 상기 CPU나 PCB 보드를 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기로 이루어지는 냉동 사이클 시스템을 이용해 냉각하는 방식 대신, 히트 파이프 원리를 이용하여 상기 CPU나 PCB 보드로부터 발생된 열에 의해 증발부에서 냉매가 기화됨과 동시에 압력차에 의해 응축부로 유동하고, 상기 유동된 냉매가 응축부에서 방열을 통해 응축되어 다시 증발부로 유동되는 과정을 반복하므로서, 상기 CPU나 PCB 보드를 냉각할 수 있는 탁월한 효과가 있다.The chip cooling device of the present invention is a CPU (Central Processing Unit) or a PCB (Printed Circuit Board) is a high-speed operation of the CPU or PCB board that generates a lot of heat in the electronics built-in the compressor, condenser, expansion valve, Instead of cooling using a refrigeration cycle system consisting of an evaporator, the refrigerant is evaporated in the evaporator by heat generated from the CPU or PCB board using the heat pipe principle, and simultaneously flows into the condenser by a pressure difference. By condensing through the heat dissipation in the condensation unit and flows back to the evaporation unit, there is an excellent effect of cooling the CPU or PCB board.
또한, 상기와 같이 구성된 칩 냉각장치의 경우, 플라스틱 재질로 사출 성형하여 상호 일체화시킨 단순구조이기 때문에, 종래 냉동 사이클을 이용한 냉각장치에 비해 제조단가가 크게 저감되는 탁월한 효과와 함께, 열이 많이 발생되는 CPU나 PCB 보드가 내장되는 좁은 공간에 관계없이 본 발명의 냉각장치를 간편하게 설치할 수 있어, 이에 따른 종래 냉동 사이클을 이루는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기 등이 설치되는데 과대 점유되는 설치공간을 크게 줄일 수 있는 탁월한 효과도 있다.In addition, in the case of the chip cooling device configured as described above, since it is a simple structure that is integrated with each other by injection molding of a plastic material, compared to the cooling device using a conventional refrigeration cycle, the production cost is significantly reduced, and heat is generated a lot. Regardless of the confined space in which the CPU or PCB board is built, the cooling device of the present invention can be easily installed. Accordingly, a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator constituting a conventional refrigeration cycle are installed. There is also an excellent effect that can be reduced.
더욱이, 본 발명의 칩 쿨링용 냉각장치의 경우, 냉매의 증발과정 및 응축과정만을 이용해 CPU나 PCB 보드에서 발생되는 열을 냉각시키기 때문에, 종래 냉각장치 중 압축기 구동에 따른 소음을 방지할 수 있는 탁월한 효과도 있다.Furthermore, in the case of the chip cooling cooler of the present invention, since only the evaporation process and the condensation process of the coolant cool the heat generated in the CPU or the PCB board, it is possible to prevent noise caused by the compressor driving in the conventional cooling system. It also works.
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