KR100553192B1 - Heating body cooling apparatus using thermoelectric element - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력반도체나 중앙처리장치(이하 CPU라 함) 등과 같은 발열체를 열전소자를 이용하여 냉각하는 장치에 관한 것으로, 특히 열전소자로부터 생성되는 물을 흡수하여 건조하는 흡수체가 구성된 열전소자를 이용한 발열체 냉각장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for cooling a heating element such as a power semiconductor or a central processing unit (hereinafter referred to as a CPU) using a thermoelectric element, and in particular, using a thermoelectric element including an absorber for absorbing and drying water generated from a thermoelectric element. It relates to a heating element cooling device.
발열체, 열전소자, 극세사 Heating element, thermoelectric element, microfiber
Description
도 1은 종래 열전소자를 이용한 CPU 냉각장치를 분리 도시한 사시도.1 is a perspective view showing a separate CPU cooling device using a conventional thermoelectric element.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열전소자를 이용한 발열체 냉각장치를 도시한 단면도. 2 is a cross-sectional view showing a heating element cooling apparatus using a thermoelectric element according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 히트싱크를 도시한 저면도. 3 is a bottom view of the heat sink of FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
2 : 발열체(CPU) 10 : 알루미늄블록2: heating element (CPU) 10: aluminum block
30 : 열전소자 40 : 히트싱크30: thermoelectric element 40: heat sink
41 : 베이스 43 : 통로(장공)41: base 43: passage (long hole)
46 : 방열핀 50 : 팬46: heat sink fin 50: fan
160,160a : 흡수체 170 : 열전소자고정프레임160,160a: absorber 170: thermoelectric element fixing frame
180 : 커버180: cover
본 발명은 전력반도체나 중앙처리장치(이하 CPU라 함) 등과 같은 발열체를 열전소자를 이용하여 냉각하는 장치에 관한 것으로, 특히 열전소자로부터 생성되는 물을 흡수하여 건조하는 흡수체가 구성된 열전소자를 이용한 발열체 냉각장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for cooling a heating element such as a power semiconductor or a central processing unit (hereinafter referred to as a CPU) using a thermoelectric element, and in particular, using a thermoelectric element including an absorber for absorbing and drying water generated from a thermoelectric element. It relates to a heating element cooling device.
CPU의 냉각시스템의 일 예로써 열전소자를 이용하는 종래의 아이스 쿨러는 열전소자가 지속적으로 동작되는 것으로 컴퓨터에 저부하가 걸리고 휴면에 들어가도 계속적인 냉각을 함에 따라 성에나 이슬이 맺혔다가 컴퓨터에 과부하가 걸릴시 성에가 녹아서 컴퓨터의 기판에 물이 흘러 컴퓨터가 오작동을 일으킬 수도 있다. As an example of a CPU cooling system, a conventional ice cooler using a thermoelectric element is a continuous operation of a thermoelectric element, which causes a low load on the computer and continuously cools even when entering a sleep state, causing frost or dew to form. If caught, the frost may melt and cause water to flow onto the computer's board, causing the computer to malfunction.
이와 같이 발열체의 냉각을 위해 열전소자를 사용하면 냉각효과는 탁월하나 급속냉각에 따른 결로(물)가 발생하면 단락(short)에 의한 회로가 파손되기 때문에 사용할 수 없다. As such, when the thermoelectric element is used for cooling the heating element, the cooling effect is excellent, but when condensation (water) occurs due to rapid cooling, the circuit due to short circuit cannot be used.
이러한 결로를 방지하기 위한 종래의 냉각시스템으로서, 예컨대 한국등록실용신안 제20-0250196호의 공보에 개시된 것이 제안되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 컴퓨터의 중앙처리장치 냉각시스템은 CPU(2)의 후면에 밀착 설치되는 알루미늄블록(10)과, 상기 알루미늄블록(10)에 천공된 홀(12)에 설치되는 온도센서(20)와, 상기 알루미늄블록(10)의 CPU(2)의 반대면에 밀착 설치되는 열전소자(30)와, 상기 열전소자(30)의 타면에 밀착 설치되는 히트싱크(종래기술에서는 방열판)(40)과, 상기 히트싱크(40)으로 외기를 순환시키는 냉각팬(50)과, CPU(2)가 정상적으로 동작되도록 하기 위한 온도를 사용자가 설정할 수 있도록 하는 스위치(62) 및, 상기 온도센서(20)와 스위치(62)로부터 출력되는 신호를 기준으로하여 컴퓨터에 전원이 인가되면 냉각팬(50)을 구동시키고 CPU(2)가 기 설정된 특정 온도 이상이 될 경 우 열전소자(30)를 구동시켜 CPU(2)를 기 설정된 특정온도 이하로 냉각시키는 제어부(64)로 구성되며, 상기 제어부(64)를 구성하는 회로기판(66)은 컴퓨터 케이스의 후면 제반 카드의 부착홈에 간편히 부착되어 사용된다. As a conventional cooling system for preventing such condensation, for example, the one disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 20-0250196 is proposed. As shown in FIG. 1, the central processing unit cooling system of the computer includes an
이러한 결로방지시스템은 온도센서를 위한 많은 부품수와 레이아웃이 복잡하여 콤팩트한 제품에 적용하기 어렵다는 문제가 있다. Such a dew condensation prevention system has a problem that it is difficult to apply to a compact product due to the complicated number of parts and layout for the temperature sensor.
본 발명은 전술한 문제를 해결하고자 안출된 것으로서, 간단한 구성임에도 불구하고 열전소자로부터 결로(물)가 생기더라도 발열체에 영향을 미치지 않게 하는 열전소자를 이용한 발열체 냉각장치를 제공함에 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a heating element cooling apparatus using a thermoelectric element that does not affect the heating element even if condensation (water) is generated from the thermoelectric element.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열전소자를 이용한 발열체 냉각장치는 일면에 발열체가 배치 설치되는 블록; 히트싱크; 상기 블록의 타면과 상기 히트싱크 사이에 배치되는 열전소자; 상기 열전소자에서 생성되는 물을 흡수하는 흡수체; 를 포함하여 이루어진다. Heating element cooling apparatus using a thermoelectric element of the present invention for achieving the above object is a block in which the heating element is disposed installed; Heat sink; A thermoelectric element disposed between the other surface of the block and the heat sink; An absorber for absorbing water generated in the thermoelectric element; It is made, including.
이 구성에 의하면, 열전소자로부터 결로(물)가 생기더라도 발열체에 영향을 미치지 않는다. According to this structure, even if dew condensation (water) is generated from the thermoelectric element, it does not affect the heating element.
전술한 구성에서, 상기 흡수체는 상기 히트싱크을 통해 건조되는 것이 바람직하다. In the above-described configuration, the absorbent body is preferably dried through the heat sink.
상기 흡수체는 극세사로 이루어지면, 흡수성과 배수성의 효율을 높일 수 있다. When the absorber is made of microfiber, the efficiency of absorbency and drainage can be improved.
상기 흡수체는 커버에 의해 상기 블록과 히트싱크에 밀착 지지되면, 흡수체의 지지뿐 아니라 안전커버로서의 기능도 한다. When the absorbent body is closely attached to the block and the heat sink by the cover, the absorber functions not only as the support of the absorber but also as a safety cover.
한편, 상기 히트싱크는 일면에 상기 열전소자가 배치되는 베이스와, 상기 베이스의 타면에 형성되는 다수의 방열핀으로 구성되되, 상기 베이스에는 통로가 더 형성되는 것이 바람직하다. On the other hand, the heat sink is composed of a base on which the thermoelectric element is disposed and a plurality of heat dissipation fins formed on the other surface of the base, it is preferable that the passage is further formed in the base.
이때, 상기 통로는 관통된 장공이고, 상기 흡수체는 상기 장공에 삽입되면, 건조효율을 더욱더 높일 수 있다. At this time, the passage is a through hole, and the absorbent is inserted into the hole, it is possible to further increase the drying efficiency.
이하, 본 실시예의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 설명하는데, 종래의 것과 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present embodiment will now be described with reference to the accompanying drawings, where like reference numerals refer to like parts, and detailed description thereof will be omitted.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열전소자를 이용한 발열체 냉각장치를 도시한 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing a heating element cooling device using a thermoelectric element according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 발열체 냉각장치는 블록(10), 히트싱크(40), 블록(10)과 히트싱크(40) 사이에 개재되는 열전소자(30), 열전소자(30)로부터 생성되는 열을 흡수하는 흡수체(160)로 구성되어 있다. As shown in FIG. 2, the heating element cooling apparatus of the present embodiment includes the
블록(10)의 일면에는 발열체(2)가 설치되어, 발열체(2)의 열을 1차로 흡수하는 냉각 기능을 한다. 이러한 냉각기능의 효율을 높이기 위하여, 열전도율과 가공성이 우수한 알루미늄블록(10)으로 구현하는 것이 바람직하다. The
히트싱크(40)는 크게 하면에 열전소자(30)가 부착되는 베이스(41)와, 이 베이스의 상면에 형성되는 방열핀(46)으로 구성되어 있다. 이때, 냉각효율을 더욱 높 이기 위하여, 방열핀(46)의 상단에 냉각팬(50)이 결합되는 것이 바람직하다. The
열전소자(30)는 냉각 또는 가열효율이 탁월한 모듈로서, 여기서는 냉각용 열전모듈로 설명하고 있다. 이 열전소자(30)는 부착된 상태에서 움직이지 않아야 하기 때문에, 블록(10)에 결합되는 열전소자고정프레임(170) 내에 부착되는 것이 바람직하다. The
블록(10)과 열전소자고정프레임(170)은 볼트 등에 의해 히트싱크(40)에 체결되는 것이 바람직하다. The
흡수체(160)는 열전소자(30) 주변에 배치되어, 열전소자의 급냉에 의해 발생한 결로(물)을 흡수하여 발열체의 파손을 방지할 수 있다. The
흡수체(160)는 모세관 현상을 일으키는 신소재 섬유로 이루어진 것이 바람직하다. 신소재 섬유로는 윅이나 (초)극세사의 재질이 있으며, 본 실시예에서는 흡수성과 배수성이 좋은 극세사재질의 패드가 구현되어 있다. 이 패드는 두께가 얇아 공간을 차지하지 않아 콤팩트화에 이바지할 수 있다. The
이 흡수체(160)는 히트싱크(40), 보다 바람직하게는 방열핀이 있는 위치까지 감싸고 있는 것이 바람직하다. 이것은 흡수체(160)가 흡수한 물을 히트싱크(40)을 통해 건조시킬 수 있기 때문이다. 따라서, 별도의 배수장치가 불필요하여, 장치의 콤팩트화와 간소화를 구현할 수 있다. This
이와 같이, 간단한 구조인 흡수체(160)가 열전소자(30)의 주변 상에 배치되어 있어서, 열전소자로부터 물이 생기더라도 이 물이 흡수하여 건조까지 하기 때문에, 발열체(2)에 영향을 주지 않는다. In this way, the
한편, 흡수체(160)가 극세사 패드로 구현한 경우, 패드가 열전소자(30) 주변, 특히 블록(10)과 히트싱크(40)에 밀착하여 지지할 수 있는 커버(180)가 설치되는 것이 바람직하다. On the other hand, when the
따라서, 밀착에 따른 물의 흡수와 건조효율을 더욱더 높일 수 있고, 지지가 용이하게 행해지고, 패드의 먼지부착나 손상을 방지할 수 있다. Therefore, the absorption and drying efficiency of the water due to the adhesion can be further increased, the support can be easily performed, and dust adhesion and damage to the pad can be prevented.
커버(180)은 볼트 등으로 흡수체(160)와 함께 히트싱크(40) 또는 알루미늄블록(10)에 밀착 지지되는 것이 바람직하다. The
다른 한편, 히트싱크(40)의 베이스(41)에 통로(43)가 더 형성되는 것이, 수증의 이동통로를 형성하여 흡수체의 건조효율을 높일 수 있다. On the other hand, the
이때 통로(43)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 베이스(41)의 양측 가장자리 부분에 관통된 장공(43)과, 이 장공(43)에 흡수체(160a)가 삽입되는 것이, 히트싱크(40)에 대한 흡수체(160a)의 건조접촉면적을 넓혀 건조효율을 더욱더 높일 수 있다. 또한, 장공(43)이 베이스(41)의 하면에서 상면으로 관통하고 있기 때문에, 증발효율 뿐 아니라 물의 고임을 방지할 수 있다. 2 and 3, the
상기 장공(43)은 방열핀(46)과 평행 또는 수직하게 배치될 수 있다. The
본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 이용한 발열체 냉각장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The heating element cooling apparatus using the thermoelectric element according to the embodiment of the present invention can be implemented without various modifications within the range allowed by the technical idea of the present invention without being limited to the above-described embodiment.
이상의 설명으로부터 명백하듯이, 본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 이용 한 발열체 냉각장치에 의하면 다음과 같은 효과가 있다. As apparent from the above description, the heating element cooling device using the thermoelectric element according to the embodiment of the present invention has the following effects.
첫째, 일면에 발열체가 배치 설치되는 블록과 히트싱크 사이에 배치되는 열전소자에서 생성되는 물을 흡수하는 흡수체의 구성을 채택 결합함으로써, 열전소자로부터 결로(물)가 생기더라도 발열체로 물이 흐르기 전에 흡수하기 때문에, 열전소자를 지속적으로 사용할 수 있다. First, by adopting the configuration of the absorber absorbing the water generated in the thermoelectric element disposed between the block and the heat sink disposed on the one surface, before the water flows to the heating element even if condensation (water) occurs from the thermoelectric element Since it absorbs, a thermoelectric element can be used continuously.
둘째, 상기 흡수체는 상기 히트싱크을 통해 건조됨으로써, 별도의 배수장치가 불필요하여 장치의 콤팩트화와 간소화를 구현할 수 있다. Second, since the absorber is dried through the heat sink, a separate drainage device is unnecessary, thereby making the device compact and simplified.
셋째, 상기 흡수체는 극세사로 이루어짐으로써, 흡수성과 배수성의 효율을 더욱더 높일 수 있고, 극세사의 두께가 얇아 공간을 많이 차지 않는다는 이점이 있다. Third, since the absorbent body is made of microfiber, the efficiency of absorbency and drainage can be further increased, and the microfiber has a thin thickness, thus taking up a lot of space.
넷째, 상기 흡수체는 커버에 의해 상기 블록과 히트싱크에 밀착 지지됨으로써, 밀착에 따른 물의 흡수와 건조효율을 더욱더 높일 수 있고, 지지가 용이하게 행해지고, 패드의 먼지부착나 손상을 방지할 수 있다. Fourth, the absorber is closely supported by the cover and the heat sink by the cover, so that the absorption and drying efficiency of the water due to the adhesion can be further increased, the support can be easily performed, and dust adhesion or damage of the pad can be prevented.
다섯째, 히트싱크의 베이스에 통로가 더 형성됨으로써, 이 통로로 흡수체의 건조효율을 높일 수 있다. Fifth, by further forming a passage in the base of the heat sink, the passage can increase the drying efficiency of the absorber.
여섯째, 상기 통로는 관통된 장공이고, 상기 흡수체는 상기 장공에 삽입됨으로써, 히트싱크에 대한 흡수체의 건조접촉면적을 넓혀 건조효율을 더욱더 높일 수 있다. Sixth, the passage is a through hole, and the absorber is inserted into the hole, thereby increasing the dry contact area of the absorber to the heat sink, thereby further increasing the drying efficiency.
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CN103129344A (en) * | 2011-11-22 | 2013-06-05 | 甲乙汽车空调有限公司 | Condensate water removing apparatus for vehicle air conditioners |
KR102187472B1 (en) * | 2020-06-23 | 2020-12-07 | 장영술 | Industrial computer using thermoelectric cooler assembly |
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- 2005-08-17 KR KR1020050075186A patent/KR100553192B1/en not_active IP Right Cessation
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