KR100468278B1 - 전도체 일체형 히트파이프 냉각기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전도체 일체형 히트파이프 냉각기에 있어서, 특히 발열소자가 부착되는 전도체 내부를 가공하여 히트파이프 증발부에서 작동유체를 공유하도록 한 전도체 일체형 히트파이프 냉각기에 관한 것이다.

종래의 히트파이프의 냉각기는 방열핀이 부착된 히트파이프가 발열소자가 취부되는 전도체에 발열부위 만큼 삽입되어 있기 때문에 히트파이프와 전도체 사이의 접촉열저항이 존재하고 그 값이 클경우 열전달 성능을 저감시키기도 하며, 또한 발열체의 발열량이 국부적으로 클 경우 여러개의 히트파이프중 어느 한 부분에 집중적으로 열을 받아 드라이아웃(DRY-OUT) 현상이 생겨 냉각효과가 떨어질뿐만 아니라 시스템의 파괴도 초래할수 있다.

본 발명은 방열핀이 부착된 다수개의 히트파이프(heat pipe)의 각 하단을 파이프지지부를 통해 개방시키고, 상기 파이프지지부에 밀착 결합하는 전도체 내부에 다수개의 히트파이프가 공유하는 작동유체가 들어있는 컨테이너를 포함하고, 그 컨테이너를 중심부에 여분의 작동유체를 부족한 곳으로 이동시켜 줄수 있도록 하는 유체홈을 구비하므로서, 발열체로 부터 냉각기까지의 총열저항값을 줄일수 있을 뿐만 아니라 발열체에서 국부적으로 고발열이 발생하여도 히트파이프의 드라이 아웃 현상을 방지할수 있어 시스템의 안정화를 기할수 있다.

Description

전도체 일체형 히트파이프 냉각기{Heat pipe heat sink with conduction block}

본 발명은 전도체 일체형 히트파이프 냉각기에 있어서, 특히 발열소자가 부착되는 전도체 내부를 가공하여 히트파이프 증발부들이 작동유체를 공유하도록 한 전도체 일체형 히트파이프 냉각기에 관한 것이다.

최근 전력ㆍ전자기기의 발전이 급속도로 진행되고 있으며, 여기에 사용되는 전자부품, 특히 반도체 소자는 고집적화, 대용량화 및 고속화로 인하여 소자발생 열 밀도가 증가됨에 따라 효과적인 냉각방법으로 히트파이프를 이용한 냉각기가 이용되고 있다.

종래의 전도체 일체형 히트파이프의 냉각기는 도 1에 도시된 바와같이,

방열핀(1)이 부착되고 작동유체(3)가 들어있는 히트파이프(2)와, 상기 히트파이프(2)가 발열부위 만큼 삽입되는 삽입홈(4a)을 갖고 발열소자가 취부되는 전도체(4)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 전도체 일체형 히트파이프 냉각기의 작용에 대하여 도 1를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 다수개의 히트파이프(2) 외측으로 여러장의 방열핀(1)이 취부되고, 그 내부에 작동유체(3)를 함유하고 있어 작동유체의 증발시 이를 응축시켜 줄수 있게 된다.

그리고, 발열소자에 취부되는 전도체(4)에는 상단부에 가공된 삽입홈(4a)으로 다수개의 히트파이프(2)가 발열부위 만큼 각각 끼워지게 되므로서, 전도체(4)에서 발열소자로 부터 발생되는 열을 작동유체(3)에 전달하여 작동유체(3)에서 해당하는 열만큼 증발(액상에서 기상으로)시켜 준다.

그러면, 전도체(4)와 히트파이프(3)가 결합되는 히트파이프 증발부에서 증발(기상)되는 작동유체(3)는 응축부인 히트파이프(2)에 취부된 방열핀(1)의 방열작용에 의해 방열된 후 다시 액상으로 냉각되는 과정으로 냉각작용을 수행하게 된다.

상기 히트파이프(2)와 전도체(4) 사이의 결합에 의해 접촉 열저항이 존재하며, 그 열저항 값이 클경우 열전달 성능을 저감시키게 된다.

또한 발열소자의 발열량이 국부적으로 클 경우 작동유체(3)의 드라이 아웃현상이 생겨 냉각효과가 떨어질뿐만 아니라 시스템의 파괴도 초래할수 있다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 방열핀이 부착된 다수개의 히트파이프(heat pipe)의 각 하단을 개방한 다음 파이프지지부에 일체로 결합시키고, 상기 파이프지지부에 밀착 결합하는 전도체 내부에 다수개의 히트파이프가 공유하는 작동유체가 들어있는 컨테이너를 포함하고, 그 컨테이너의 중심부에 여분의 작동유체를 한곳으로 모아줄수 있는 유체홈을 구비하므로서, 발열체로 부터 냉각기까지의 총 열저항 값을 줄일수 있을 뿐만 아니라 발열체에서 국소적으로 고발열이 발생하여도 히트파이프의 드라이 아웃 현상을 방지할수 있어 시스템의 안정화를 기할수 있다.

도 1은 종래 히트파이프 냉각기의 구조를 보인 사시도.

도 2는 본 발명 전도체 일체형 히트파이프 냉각기의 분해 사시도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예로서, 전도체 일체형 히트파이프 냉각기의 결합상태도.

본 발명 전도체 일체형 히트파이프 냉각기의 구조에 대하여 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

방열핀(11)이 취부된 다수개의 히트파이프(heat pipe)(12)의 하단을 각각 개방시켜 파이프지지부(13)에 일체로 결합시키고, 상기 파이프지지부(13)가 밀폐되도록 접합되어 다수개의 히트파이프(12) 개방부분이 작동유체(15)를 공유하게 하는 컨테이너(14a)가 내부에 가공된 전도체(14)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 컨테이너(14a)의 중심부에는 히트파이프(12)로 기상하고 남은 작동유체(15)가 어느 한쪽으로 치우치면서 어느 하나의 히트파이프(15)로 불균일하게 기상되는 것을 방지하도록 작동유체(15)를 모아주는 유체홈(14b)을 구비한 구조이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명 전도체 일체형 히트파이프 냉각기의 구조에 대하여 설명하면 도 2와 같다.

먼저, 여러개의 방열핀(11)이 겹쳐진 상태로 다수개의 히트파이프(12)의 외주변으로 취부하고, 히트파이프(12)의 하단부를 각각 개방시켜 파이프지지부(13)에 일체로 결합시켜 준다.

그러면, 파이프지지부(13)의 저면으로 히트파이프(12) 하단이 개방된 상태로 컨테이너(14a)가 가공된 전도체(14)에 접합시켜 주게 되는데,

상기 전도체(14)의 가공된 컨테이너(14a)는 작동유체(15)가 채워져 있어 히트파이프(12)에서 작동유체(15)를 공유할수 있으며, 또 그 중심부에 가공된 유체홈(14b)이 작동유체(15)가 여분으로 남았을 경우 그 작동유체(15)가 어느 한쪽으로 치우치지 않도록 한 것으로, 이는 작동유체(15)가 어느 한쪽으로 치우치면서 어느 하나의 히트파이프로만 불균일하게 작동유체의 기상이 이루어지는 것을 방지하기 위한 것이다.

그런다음, 상기 파이프지지부(13)와 전도체(14) 상단면으로 용접등으로 접합시켜 컨테이너(14a)의 내부공간을 밀폐시켜 준다.

그러므로, 발열체등으로 부터 발생되는 발열이 전도체(14)를 통해 전달되면, 컨테이너(14a)에 들어있는 작동유체(15)가 기상되어 히트파이프(12) 증발부를 통해상승하여 히트파이프 응축부에서 응축된다.

그런 다음, 그 기상된 작동유체가 다시 히트파이프(12)의 외주변에 부착된 방열핀의 방열작용으로 인해 냉각되어 다시 액상으로 변환되므로 컨테이너(14a) 내부로 하강하게 된다.

또한, 컨테이너(14a) 속에 남아있는 작동유체(15)가 소량일 경우에도 그 중심부에 가공된 유체홈(14b)으로 모이게 되므로 각 히트파이프(12)가 이를 공유하게 되므로, 냉각작용을 항상 수행할수 있다.

한편, 도 3은 본 발명의 다른 실시예로서, 전도체(23)를 일체형으로 갖는 히트파이프(22)로 일체로 성형하되, 그 내부에 작동유체(24)를 함유시켜 다수개의 히트파이프(22)가 공유되도록 한 구조이다.

미 설명 부호 21은 방열핀이다.

이의 동작은, 여러장의 방열핀(21)이 외측으로 취부되는 다수개의 히트파이프(22)의 하단부분으로 전도체(23)을 일체형을 성형하고, 그 내부에 작동유체(24)를 함유시키므로서, 다수개의 히트파이프(22)에서 작동유체(24)를 공유하도록 하여 냉각작용을 수행하게 된다.

또한 히트파이프(22)를 전도체(23)로 성형시키므로서 냉각작용에 큰 효과가 있다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명은 히트파이프를 전도체와 일체형으로 하여 발열소자가 부착되는 전도체 내부를 가공하여 히트파이프 증발부들이 공유되도록 하므로서, 발열체로 부터 냉각기까지의 총 열저항 값을 줄일수 있을뿐만 아니라 발열체에서 국부적으로 고발열이 발생하여도 히트파이프의 드라이아웃 현상을 방지할수 있어 시스템을 안정화 시킬수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 방열핀이 취부된 다수개의 히트파이프(heat pipe)의 하단을 각각 개방시켜 전도체와 밀폐시켜 결합시키는 히트파이프의 냉각기 구조에 있어서,

   상기 전도체의 내부에는 작동유체를 다수개의 히트파이프가 공유하도록 상기 작동유체가 충진되는 컨테이너를 형성하고,

   상기 컨테이너의 중심부에는 히트파이프로 기상하고 남은 작동유체가 어느 한쪽으로 치우치면서 어느 하나의 히트파이프로 불균일하게 기상되는 것을 방지하도록 작동유체를 모아주는 유체홈을 형성함을 특징으로 하는 전도체 일체형 히트파이프 냉각기.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 히트파이프에 전도체를 일체형으로 하고 그 내부에 함유되는 작동유체를 다수개의 히트파이프가 공유할수 있도록 한 것을 특징으로 하는 전도체 일체형 히트파이프 냉각기.