KR100871457B1

KR100871457B1 - 발열소자의 방열 장치

Info

Publication number: KR100871457B1
Application number: KR1020060098944A
Authority: KR
Inventors: 정영재; 양성대
Original assignee: 주식회사 아이티웰
Priority date: 2006-10-11
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2008-12-03
Also published as: KR20080032874A

Abstract

본 발명에 따르면, 발열소자를 냉각시키는 방열 장치에 관한 것으로서, 발열소자 상부에 설치되어 발열소자의 열을 흡수하는 제 1흡열판; 제 1흡열판 상방에 이격 설치되어 흡수된 열을 발산하는 제 1방열판; 일단은 제 1흡열판과 연결되고, 타단은 제 1방열판에 연결되어 제1흡열판과 제1방열판 사이에서 열전달을 수행하는 적어도 하나 이상의 제 1히트파이프; 제 1흡열판 상부와 이격된 상태로 제 1히트파이프의 상면에 접촉 설치되고, 열이 발생되는 발열부와 열이 흡수되는 냉각부가 상하로 구비되어 제 1흡열판에서 제 1히트파이프로 전달된 열을 냉각시키는 열전소자; 열전소자 상부에 설치되어 발열부의 열을 흡수하는 제 2흡열판; 제 2흡열판 상방에 이격된 상태에서 제 1방열판과 나란히 설치되고 제 2흡열판의 흡수된 열을 발산하는 제 2방열판; 일단과 타단이 각각 제 2흡열판과 제 2방열판에 연결되어 제2흡열판과 제2방열판 사이에서 열전달을 수행하는 적어도 하나 이상의 제 2히트파이프; 및 제 1방열판 및 제 2방열판 상부에 설치되어 각 방열판의 열을 외부로 발산하는 방열팬을 포함하는 발열소자의 방열 장치가 제공된다.

열전소자, 펠티어 소자, 히트파이프, 단열재, 방열판, 방열팬, 발열소자

Description

발열소자의 방열 장치{Apparatus for radiating exothermic element}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열소자의 방열 장치를 나타내는 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 열전소자의 일 실시예를 나타내는 단면도,

도 3은 도 1 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도,

도 4은 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...발열소자 100...발열소자의 방열 장치

110...제 1흡열판 111...삽입홈

120...제 1방열판 130...제 1히트파이프

140...열전달체 141...수용홈

150...열전소자 151...발열부

152...냉각부 160...제 2흡열판

170...제 2방열판 180...제 2히트파이프

190...방열팬 200...단열재

본 발명은 발열소자의 방열 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발열성을 가지는 소자의 발열 성분을 흡열 작용으로 냉각시켜 과열에 따른 상기 소자의 오동작을 방지하는 방열 장치에 관한 것이다.

보통, 집적회로(IC;Integrated Circuit)로 구성된 CPU(Central Processing Unit;중앙처리장치) 등의 IC 소자는 동작시 발열에 의해 고온 상태로 진입하게 됨에 따라 성능이 저하되고 오동작이 발생되거나, 허용 임계치 이상의 고온에 진입하게 되는 경우 내부회로가 파괴될 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 종래에는 상기 IC 소자에 펠티어 소자와 같은 열전소자를 설치하여 IC 소자의 발열 성분을 냉각에 의해 상쇄시키는 방식이 제안되고 있다.

통상적으로 이러한 상기 펠티어 소자는 상기 IC 소자의 열을 흡수하여 냉각시키는 냉각부와 흡수한 열을 외부로 방출시키는 발열부로 이루어져 있는데, 상기 IC 소자의 표면에 상기 펠티어 소자의 냉각부가 접하도록 설치됨에 따라 IC 소자에서 발생되는 고온의 발열 성분이 냉각될 수 있다.

그런데, 상술한 바와 같이 펠티어 소자와 같은 열전소자만을 이용하여 냉각시키는 경우 상기 IC 소자의 발열성분 상쇄 능력에 한계가 따를 수 있으며 또한 그러한 한계는 상기 IC 소자의 오동작은 물론이며 내부회로의 단락 또는 파괴 및 그에 따른 유지비용 증대 문제를 야기시킬 수 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 열전소자와 히트파이프를 이용하여 발열소자의 냉각 효율이 향상될 수 있고 그에 따른 발열소자의 내부회로 단락 및 파손이 방지되고 유지비용이 절감될 수 있는 발열소자의 방열 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발열소자의 방열 장치는, 발열소자를 냉각시키는 방열 장치에 관한 것으로서, 상기 발열소자 상부에 설치되어 상기 발열소자의 열을 흡수하는 제 1흡열판; 상기 제 1흡열판 상방에 이격 설치되어 흡수된 열을 발산하는 제 1방열판; 일단은 상기 제 1흡열판과 연결되고, 타단은 상기 제 1방열판에 연결되어 상기 제1흡열판과 상기 제1방열판 사이에서 열전달을 수행하는 적어도 하나 이상의 제 1히트파이프; 상기 제 1흡열판 상부와 이격된 상태로 상기 제 1히트파이프의 상면에 접촉 설치되고, 열이 발생되는 발열부와 열이 흡수되는 냉각부가 상하로 구비되어 상기 제 1흡열판에서 상기 제 1히트파이프로 전달된 열을 냉각시키는 열전소자; 상기 열전소자 상부에 설치되어 상기 발열부의 열을 흡수하는 제 2흡열판; 상기 제 2흡열판 상방에 이격된 상태에서 상기 제 1방열판과 나란히 설치되고 상기 제 2흡열판의 흡수된 열을 발산하는 제 2방열판; 일단과 타단이 각각 상기 제 2흡열판과 제 2방열판에 연결되어 상기 제2흡열판과 상기 제2방열판 사이에서 열전달을 수행하는 적어도 하나 이상의 제 2히트파이프; 및 상기 제 1방열판 및 제 2방열판 상부에 설치되어 각 방열판의 열을 외부로 발산하는 방열팬을 포함한다.

또한, 상기 제 1흡열판과 상기 열전소자 사이에 배치되고, 상기 제 1흡열판 상부와 이격된 상태로 상기 제 1히트파이프의 상면에 접촉 설치되어 상기 제 1흡열판에서 흡수된 열을 상기 열전소자로 전달하는 금속재질의 열전달체를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 1흡열판의 상면은, 적어도 하나 이상의 삽입홈이 길이방향으로 형성되고, 상기 제 1히트파이프의 일단은, 하면이 상기 삽입홈에 안착된 상태에서 상면은 제 1흡열판 상부로 돌출되고, 상기 열전달체의 하면은, 상기 제 1히트파이프의 상면이 접촉 수용되는 적어도 하나 이상의 수용홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 제 1방열판은, 상기 제 2방열판에 비해 방열면적이 큰 것이 바람직하다.

또한, 상기 열전소자, 열전달체, 및 제 1흡열판의 외주면을 일체로 감싸면서 외부로의 열전달을 차단하는 단열재를 더 포함할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적인 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열소자의 방열 장치를 나타내는 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 열전소자의 일 실시예를 나타내는 단면도, 도 3은 도 1 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도, 도 4은 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발열소자의 방열 장치(100)는 제 1흡열판(110), 제 1방열판(120), 제 1히트파이프(130), 열전소자(150), 제 2흡열판(160), 제 2방열판(170), 제 2히트파이프(180) 및 방열팬(190)을 포함한다.

상기 제 1흡열판(110)은 발열소자(10) 상부에 설치되어 상기 발열소자(10)에서 발생되는 열을 흡수하여 상기 발열소자(10)를 냉각시키는 부분이다.

상기 제 1방열판(120)은 상기 제 1흡열판(110) 상방에 이격 설치되어 상기 제 1흡열판(110)의 흡수된 열을 발산하는 부분으로서, 단위면적당 방열 효율이 향상되도록 도 1 또는 도 4와 같이 복수개의 판이 연속 배치된 형태로 구성될 수 있다.

이러한 상기 제 1방열판(120)의 형태는 도시된 형태로 한정되지 않으며 보다 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.

상기 제 1히트파이프(130)는, 일단은 상기 제 1흡열판(110)과 연결되고 타단 은 상기 제 1방열판(120)에 연결되어 상기 제 1흡열판(110)과 상기 제 1방열판(120) 사이에서 열전달을 수행하는 부분으로서, 상기 제 1흡열판(110)과 제 1방열판(120) 사이에 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.

이러한 제 1히트파이프(130)의 설치 개수는 방열 효율에 따라 변경 조정 가능하다.

한편, 상기 제 1히트파이프(130) 내부에는 열에 의해 기화 가능한 액체성 물질이 저장될 수 있다.

이상과 같은 상기 제 1흡열판(110), 제 1방열판(120), 제 1히트파이프(130)는 열전도성이 우수한 구리, 알루미늄 등의 금속재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하에서는 상술한 바와 같은 상기 제 1흡열판(110), 제 1방열판(120), 제 1히트파이프(130)의 동작 원리에 관하여 상세히 설명하고자 한다.

먼저, 상기 제 1흡열판(110)이 상기 발열소자(10)의 발생된 열을 흡수하면, 흡수된 열에 의해 상기 제 1흡열판(110)과 연결된 상기 제 1히트파이프(130) 일단 내부의 액체성 물질이 기화되고, 상기 기화된 물질은 상기 제 1흡열판(110)에 비해 상대적으로 온도가 낮은 상기 제 1방열판(120)을 향해 상기 제 1히트파이프(130)를 경유하여 이동하게 된다.

이러한 상기 기화되어 이동된 물질은, 다시 상기 제 1방열판(120)의 낮은 온도에 의해 액화되고, 상기 액화된 물질은 다시 상기 제 1히트파이프(130)를 따라 회귀하여 상기 제 1흡열판(110)과 연결된 제 1히트파이프(130) 일단 내부로 이동되 어 상기 제 1흡열판(110)이 냉각되고 이에 따라 상기 발열소자(10)가 냉각될 수 있다.

즉, 본 발명에 따르면 상기 제 1히트파이프(130)를 이용하여 상기 제 1흡열판(110)과 제 1방열판(120) 간의 상호 반복되는 열전달 동작에 의해 상기 발열소자(10)의 발열성분을 냉각시킬 수 있고, 또한 상기와 같은 냉각 작용에 의해 상기 발열소자(10)의 과열을 방지하고 과열로 의한 내부회로 성능 저하 또는 오동작을 방지할 수 있다.

한편, 상기 제 1흡열판(110)의 상면에는 도 3 내지 도 4와 같이 상기 제 1히트파이프(130)의 일단이 안착되는 적어도 하나 이상의 삽입홈(111)이 길이방향으로 형성될 수 있다.

이에 따라 상기 제 1히트파이프(130)의 일단은, 하면이 상기 삽입홈(111)에 안착된 상태에서 상면은 상기 제 1흡열판(110) 상부로 돌출될 수 있다.

이러한 상기 삽입홈(111)은 상기 제 1히트파이프(130)가 상기 제 1흡열판(110) 상부로 돌출된 상태로 삽입되는 높이 즉, 상기 제 1히트파이프(130)의 직경에 비해 상대적으로 작은 깊이로 형성될 수 있다.

여기서, 도 3과 같이, 상기 삽입홈(111)에 삽입된 상기 제 1히트파이프(130)의 하면과 반대되는 면은 공기중(20)에 노출될 수 있다. 이에 따라 상기 제 1흡열판(110)에서 흡수되어 상기 제 1히트파이프(130)로 전달된 열은 공기중(20)으로 방열될 수 있고, 따라서 상기 제 1흡열판(110)의 흡열된 열이 정체되는 현상이 저감될 수 있어 상기 제 1흡열판(110)의 냉각 지연이 방지되고 냉각 효율이 증대될 수 있다.

이상과 같은 상기 제 1흡열판(110)에 형성된 삽입홈(111)의 형태는 도시된 형태로 한정되지 않고 다양한 형태로 변형될 수 있다.

한편, 상기 열전소자(150)는 상기 제 1흡열판(110) 상부와 이격된 상태로 상기 제 1히트파이프(130)의 상면에 접촉 설치되고, 열이 발생되는 발열부(151)와 열이 흡수되는 냉각부(152)가 상하로 구비되어 상기 제 1흡열판(110)에서 상기 제 1히트파이프(130)로 전달된 열을 냉각시킬 수 있다.

일반적으로 상기 히트파이프(130)는 단면이 원형인 형상으로 제조되는 경우가 많은데, 이러한 경우 상기 히트파이프(130) 상면은 상기 열전소자(150)의 하면과의 접촉면적이 협소하고 열전달이 원활하지 못할 수 있다.

여기서, 상기 열전소자(150)의 냉각부(152) 하면에 상기 히트파이프(130)의 모양에 대응되는 굴곡된 홈부를 형성시키는 것은 제작과정상 용이하지 못할 뿐 아니라 제작비용이 낭비될 수 있다.

따라서, 상기 열전소자(150)의 하면에 변형을 가하지 않는 상태에서 상기 열전소자(150)와 접하는 상기 히트파이프(130) 일단 상면을 평면형으로 변형 제조 또는 절삭하는 방법으로, 상기 히트파이프(130) 상면과 상기 열전소자(150)의 하면과의 접촉면적을 넓히고 그에 따른 냉각효율을 증대시키는 것도 가능할 수 있다.

이상과 같은 상기 열전소자(150)에 의하면, 앞서 상술한 상기 제 1흡열판(110), 제 1방열판(120) 및 제 1히트파이프(130)를 이용한 일차적인 냉각 동작에 더하여 상기 히트파이프(130)를 통하여 전달된 발열 성분의 추가적인 냉각이 가능 함에 따라 상기 발열소자(10)의 냉각 효율을 개선시킬 수 있다.

한편, 일반적으로 상기 열전소자(150)는 영하 이하의 저온의 우수한 냉각 특성을 가지는 장점이 있는데, 이러한 열전소자(150)는 대개 상기 발열소자(10)가 동작하여 발열되는 시점으로부터 저온 특성이 발현되기까지 대략 1분 이하의 수 초의 시간이 소요될 수 있다.

그런데, 상기 제 1흡열판(110), 제 1방열판(120) 및 제 1히트파이프(130)에 의한 냉각은 상기 열전소자(150)와 같은 영하 이하의 온도 특성은 발현되지 않으나 우수한 열 전도 특성에 의하여 상기 발열소자(10)가 동작하여 발열되는 즉시 즉각적인 흡열 및 냉각 작용이 가능하다.

따라서, 상기 발열소자(10)가 동작되어 발열이 개시되면 상기 제 1흡열판(110), 제 1방열판(120) 및 제 1히트파이프(130)의 동작에 의해 상기 발열소자(10)의 초기 발열 성분이 냉각될 수 있고, 수 초가 경과 후에는 상기 열전소자(150)의 저온 특성이 발현됨에 따라 상기 제 1흡열판(110), 제 1방열판(120), 제 1히트파이프(130)의 냉각과 병행한 냉각 동작이 가능하다.

이상과 같은 상기 열전소자(150)는 도 2과 같이, 상호 교대 배열된 P형 반도체와 N형 반도체가 상하 금속판(153)에 의해 직렬 연결되고 상기 금속판(153)에 전기가 인가되면 상하부는 각각 열이 방출 및 흡수되는 발열부(151) 및 냉각부(152)로 작용되는 펠티어(Peltier) 소자일 수 있다.

그런데 본 발명에서는 상기 제 1흡열판(110)과 상기 열전소자(150) 사이에 배치되는 열전달성이 우수한 금속재질의 열전달체(140)를 더 포함할 수 있다.

이러한 경우 상기 열전달체(140)는 상기 제 1흡열판(110) 상부와 이격된 상태로 상기 제 1히트파이프(130)의 상면에 접촉 설치되어 상기 제 1흡열판(110)에서 흡수된 열을 상기 열전소자(150)로 전달할 수 있으며, 알루미늄, 구리 등의 열전도성이 우수한 금속재질로 제조되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 열전달체(140)는 상기 제 1흡열판(110)에서 흡수되어 제 1히트파이프(130)로 전달된 열을 다시 상기 열전소자(150)로 전달할 수 있다.

이러한 상기 열전달체(140)는 상기 제 1히트파이프(130)에서 급격하게 전달되는 열에 의한 상기 냉각부(152)의 성능 저하를 완충하는 역할을 수행할 수 있음은 물론이고, 아래와 같이 하면에 상기 제 1히트파이프(130)의 외주면 형상과 대응되는 수용홈(141)이 형성됨에 따라, 상기 제 1히트파이프(130)의 모양 변형없이도 상기 제 1히트파이프(130)와 열전달체(140) 간의 접촉면적을 증가시킬 수 있고 그에 따라 상기 열전소자(150)로의 열전달을 원활하게 할 수 있다.

즉, 더 상세하게는 상기 열전달체(140)의 하면은, 도 3 내지 도 4와 같이 상기 제 1히트파이프(130)의 상면이 접촉 수용되는 적어도 하나 이상의 수용홈(141)이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 수용홈(141)이 존재하지 않는 상태 즉, 상기 열전달체(140)의 하면이 평평한 판재 형상을 갖는 경우, 상기 제 1히트파이프(130) 상면과 상기 열전달체(140) 하면 간의 접촉 면적이 협소하게 되어 상기와 같은 열전달 작용이 원활하게 이루어지지 못함은 물론이며 상기 제 1히트파이프(130) 상에 상기 열전달체(140)가 고정되기 어려울 수 있다.

즉, 상기 제 1히트파이프(130) 상면과 상기 열전달체(140) 하면 간의 접촉면적을 증가시켜 열전달성을 향상시키고 이와 동시에 상기 열전달체(140)의 고정이 용이하도록 하기 위해, 상기 열전달체(140)의 하면은 상기와 같이 제 1히트파이프(130)의 상면이 수용되는 수용홈(141)이 형성되는 것이 바람직하다.

이상과 같은 상기 열전달체(140)에 형성된 수용홈(141)의 형태는 도시된 형태로 한정되지 않고 다양한 형태로 변형될 수 있다.

상기 제 2흡열판(160)은 상기 열전소자(150) 상부에 설치되어 상기 발열부(151)의 열을 흡수하는 부분이다.

즉, 상기 열전소자(150)의 냉각부(152)에서 흡수되어 발열부(151)로 발산되는 열은 별도로 상기 제 2흡열판(160)에 의해 흡수되어 이하의 제 2방열판(170) 및 제 2히트파이프(180)를 통해 냉각되는 것이 바람직하다.

한편, 도 1, 도 3 및 도 4에는 상기 제 2흡열판(160)에 상기 제 2히트파이프(180)의 둘레면이 내삽 연결되는 형태로 도시되어 있는데, 상기 제 2흡열판(160)과 상기 제 2히트파이프(180)의 연결 상태는 도시된 것으로 한정되지 않으며 보다 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.

예를 들어, 상기 제 2흡열판(160)은, 앞서 상술한 상기 제 1흡열판(110)과 같이 냉각 지연 방지 및 냉각 효율 증대를 위해, 상면에 상기 제 2히트파이프(180)의 일단이 안착될 수 있는 삽입홈(미도시)이 형성될 수 있고, 그에 따라 상기 제 2히트파이프(180)의 상면은 상기 제 2흡열판(160) 상부로 돌출되어 외부 공기중에 노출되도록 구성될 수 있다.

상기 제 2방열판(170)은 도 1 또는 도 4와 같이 상기 제 2흡열판(160) 상방에 이격된 상태에서 상기 제 1방열판(120)과 나란히 설치되고 상기 제 2흡열판(160)의 흡수된 열을 발산하는 부분으로서, 단위면적당 방열 효율이 향상되도록 도 1 또는 도 4와 같이 복수개의 판이 연속 배치된 형태로 구성될 수 있다.

이러한 상기 제 2방열판(170)의 형태는 도시된 형태로 한정되지 않으며 보다 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.

상기 제 2히트파이프(180)는, 일단과 타단이 각각 상기 제 2흡열판(160)과 제 2방열판(170)에 연결되어 상기 제 2흡열판(160)과 상기 제 2방열판(170) 사이에서 열전달을 수행하는 부분으로서, 상기 제 2흡열판(160)과 제 2방열판(170) 사이에 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.

이러한 제 2히트파이프(180)의 설치 개수는 방열 효율에 따라 변경 조정 가능하다.

한편, 상기 제 2히트파이프(180) 내부에는 상기 제 1히트파이프(130)와 같이 열에 의해 기화 가능한 액체성 물질이 저장될 수 있다.

이상과 같은 상기 제 2흡열판(160), 제 2방열판(170), 제 2히트파이프(180)는 앞서 상술한 바와 같이 열전도성이 우수한 구리, 알루미늄 등의 금속재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 상기 제 2흡열판(160), 제 2방열판(170), 제 2히트파이프(180)의 동작 원리는 앞서 상술한 제 1흡열판(110), 제 1방열판(120), 제 1히트파이프(130)의 동작 원리와 동일하다.

즉, 상기 제 2흡열판(160)이 상기 열전소자(150)의 발열부(151)에서 발생된 열을 흡수하면, 흡수된 열에 의해 상기 제 2흡열판(160)과 연결된 상기 제 2히트파이프(180) 일단 내부의 액체성 물질이 기화되고, 상기 기화된 물질은 상기 제 2흡열판(160)에 비해 상대적으로 온도가 낮은 상기 제 2방열판(170)을 향해 상기 제 2히트파이프(180)를 경유하여 이동하게 된다.

이러한 상기 기화되어 이동된 물질은, 다시 상기 제 2방열판(170)의 낮은 온도에 의해 액화되고, 상기 액화된 물질은 다시 상기 제 2히트파이프(180)를 따라 회귀하여 상기 제 2흡열판(160)과 연결된 제 2히트파이프(180) 일단 내부로 이동됨에 따라 상기 제 2흡열판(160)이 냉각될 수 있다.

즉, 상기 열전소자(150)의 냉각부(152)에서 흡수되어 발열부(151)로 발산되는 열은 상기 제 2흡열판(160), 제 2방열판(170) 및 제 2히트파이프(180)에 의해 냉각될 수 있다.

한편, 상기 제 1방열판(120)은 도 1 또는 도 4와 같이 상기 제 2방열판(170)에 비해 방열면적이 큰 것이 바람직하다.

상기 제 1흡열판(110) 및 제 1방열판(120)은 상기 발열소자(10)에서 직접적으로 발생되는 열을 1차적으로 흡수 및 방열하는 부분이고, 상기 제 2흡열판(160) 및 제 2방열판(170)은 상기 제 1흡열판(110)에서 전달되어 상기 열전달체(140)를 통해 열전소자(150)에 전달, 흡수 및 발열된 발열 성분을 2차적으로 흡수하고 방열하는 부분이다.

즉, 상기 발열소자(10)와 직접적으로 맞닿아 있는 제 1흡열판(110)과 동작되 는 상기 제 1방열판(120)의 냉각은 상기 제 2방열판(170)에서의 냉각 작용에 비해 활발하게 진행되게 되는데, 상기 제 1방열판(120)에 의한 초기 방열 효율이 극대화되도록 상기 제 1방열판(120)의 방열면적은 제 2방열판(170)에 비해 상대적으로 크게 제조되는 것이 바람직하다.

이러한 상기 방열면적의 확대는 상기 제 1방열판(120)을 형성하는 복수개의 판의 면적을 확대하는 방법 또는 상기 복수개의 판의 설치 개수를 증가시키는 방법 등에 의해 실현 가능할 수 있다.

이상과 같이, 상기 열전소자(150)의 발열부(151)에서 발생되는 열은 제 2흡열판(160), 제 2방열판(170) 및 제 2히트파이프(180)에 의해 냉각될 수 있다.

한편, 상기 방열팬(190)은 상기 제 1방열판(120) 및 제 2방열판(170) 상부에 설치되어 각 방열판(120,170)의 열을 외부로 발산함으로써 상기 제 1흡열판(110)과 제 1방열판(120) 간 및 상기 제 2흡열판(160)과 제 2방열판(170) 간의 온도차를 넓히고 그에 따른 냉각 효율을 증진시킬 수 있다.

여기서, 상기 방열팬(190)은 상기 제 1방열판(120) 및 제 2방열판(170) 상부에 일체형 또는 개별 설치되는 것 모두 가능할 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 상기 제 1방열판(120)과 상기 제 2방열판(170)이 서로 나란히 배치된 상태에서 그 상면에 상기 방열팬(190)이 설치되고 있으나 이러한 상기 제 1방열판(120)과 상기 제 2방열판(170)의 배치는 상술한 것으로 한정되지 않으며 보다 다양하게 변형될 수 있음을 이해하여야 한다.

예를 들면, 상기 제 1방열판(120)과 제 2방열판(170)이 서로 나란히 배치되 지 않은 상태, 즉 상기 제 2히트파이프(180)의 길이가 상향 연장되는 것에 의해 상기 제 2방열판(170)은 상기 제 1방열판(120) 상부에 인접 배치되고, 상기 방열팬(160)은 상기 제 2방열판(170) 상부에 설치되는 형태로의 변형이 가능함은 물론이다.

이상과 같은 본 발명의 발열소자의 방열 장치(100)는, 상기 열전소자(150), 열전달체(140), 및 제 1흡열판(110)의 외주면을 일체로 감싸면서 외부로의 열전달을 차단하는 단열재(200)를 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 단열재(200)에 따르면, 상기 열전달체(140)와 상기 열전소자(150)의 발열부(151) 간, 상기 열전소자(150)의 발열부(151)와 냉각부(152) 간, 및 제 1흡열판(110)과 상기 열전소자(150) 간을 상호 단열시킴에 따라 공기 중에서 발생될 수 있는 상호간의 열 전달을 격리시켜 각부의 열적 간섭이 없는 독립적인 동작이 가능하도록 함으로써 상기 간섭에 의한 냉각 효율 저하를 미연에 방지할 수 있다.

한편, 본 발명이 적용되는 발열소자(10)는 집적회로(IC;Integrated Circuit)로 구성된 CPU(Central Processing Unit;중앙처리장치) 등의 IC 소자로 한정되지 않으며, 발열성이 있는 모터, 전동기 등의 다양한 발열성 부품에도 적용될 수 있음을 이해하여야 한다.

여기서, 상기 발열소자(10)가 CPU인 경우를 예를 들면, 상기 CPU 점유율이 증가되는 동안 전력소비도 증가되어 발열량이 많아지므로 상기 열전소자(150)의 냉각강도를 소정 제어동작을 통해 강화시키는 동작과 같이, 상기 발열소자(10)인 CPU의 점유상황에 따라 상기 열전소자(150)의 냉각성능이 유연하게 조절되도록 하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명의 발열소자의 방열 장치(100)에 따르면, 상술한 바와 같이 흡열판(110,160), 방열판(120,170), 히트파이프(130,180)의 이중적인 구조와 상기 열전소자(150)의 우수한 냉각 특성을 병행 이용함에 따라 상기 발열소자(10)의 냉각 효과가 향상될 수 있고 그에 따른 발열소자(10)의 오동작 또는 내부회로 단락, 손상, 파손 등이 예방되고 유지비용이 절감될 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 시술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 발열소자의 방열 장치에 따르면, 냉각 효율이 우수한 흡열판, 방열판 및 히트파이프의 이중적인 구성과 열전소자의 우수한 냉각 특성을 병행 이용함에 따라 발열소자의 냉각 효과가 향상될 수 있고 그에 따른 발열소자의 오동작 또는 내부회로 단락, 손상, 파손 등이 예방되고 유지비용이 절감될 수 있다.

Claims

발열소자를 냉각시키는 방열 장치에 관한 것으로서,

상기 발열소자 상부에 설치되어 상기 발열소자의 열을 흡수하는 제 1흡열판;

상기 제 1흡열판 상방에 이격 설치되어 흡수된 열을 발산하는 제 1방열판;

일단은 상기 제 1흡열판과 연결되고, 타단은 상기 제 1방열판에 연결되어 상기 제1흡열판과 상기 제1방열판 사이에서 열전달을 수행하는 하나 또는 복수 개의 제 1히트파이프;

상기 제 1흡열판 상부와 이격된 상태로 상기 제 1히트파이프의 상면에 접촉 설치되고, 열이 발생되는 발열부와 열이 흡수되는 냉각부가 상하로 구비되어 상기 제 1흡열판에서 상기 제 1히트파이프로 전달된 열을 냉각시키는 열전소자;

상기 열전소자 상부에 설치되어 상기 발열부의 열을 흡수하는 제 2흡열판;

상기 제 2흡열판 상방에 이격된 상태에서 상기 제 1방열판과 나란히 설치되고 상기 제 2흡열판의 흡수된 열을 발산하는 제 2방열판;

일단과 타단이 각각 상기 제 2흡열판과 제 2방열판에 연결되어 상기 제2흡열판과 상기 제2방열판 사이에서 열전달을 수행하는 하나 또는 복수 개의 제 2히트파이프; 및

상기 제 1방열판 및 제 2방열판 상부에 설치되어 각 방열판의 열을 외부로 발산하는 방열팬을 포함하는 발열소자의 방열 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 1흡열판과 상기 열전소자 사이에 배치되고, 상기 제 1흡열판 상부와 이격된 상태로 상기 제 1히트파이프의 상면에 접촉 설치되어 상기 제 1흡열판에서 흡수된 열을 상기 열전소자로 전달하는 금속재질의 열전달체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발열소자의 방열 장치.
제 2항에 있어서, 상기 제 1흡열판의 상면은,

하나 또는 복수 개의 삽입홈이 길이방향으로 형성되고,

상기 제 1히트파이프의 일단은,

하면이 상기 삽입홈에 안착된 상태에서 상면은 제 1흡열판 상부로 돌출되고,

상기 열전달체의 하면은,

상기 제 1히트파이프의 상면이 접촉 수용되는 하나 또는 복수 개의 수용홈이 형성된 것을 특징으로 하는 발열소자의 방열 장치.
제 1항에 있어서, 상기 제 1방열판은,

상기 제 2방열판에 비해 방열면적이 큰 것을 특징으로 하는 발열소자의 방열 장치.
제 2항에 있어서,

상기 열전소자, 열전달체, 및 제 1흡열판의 외주면을 일체로 감싸면서 외부로의 열전달을 차단하는 단열재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발열소자의 방열 장치.