KR100908333B1 - 발포금속을 이용한 방열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방열면적이 증가할 수 있도록 발포알루미늄을 이용해 제작된 발포금속을 이용한 방열장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 발포금속을 이용한 방열장치은 베이스부와, 상기 베이스부로부터 연장되어 외부공기와 열교환이 일어나는 방열핀을 구비하며, 상기 베이스부 및 상기 방열핀은 공극이 외부로 노출되는 개방 기공 구조의 발포알루미늄으로 형성된 것이다. 발포금속을 이용한 방열장치은 상기 베이스부의 하부에 결합되어 열발산 매체에 인접하도록 설치되며, 열전도도가 높은 재질로 형성되는 집열판을 더 구비하는 것이 바람직하며, 상기 방열핀의 외주면에는 주름진 보조방열부가 더 결합될 수도 있다.

본 발명에 따른 발포금속을 이용한 방열장치은 발포알루미늄을 이용함으로써 방열면적이 넓어지므로 동일한 부피의 알루미늄 방열장치에 비해 방열효율이 높은 방열장치를 제공할 수 있다.

발포알루미늄, 방열판

Description

발포금속을 이용한 방열장치 {Heat sink using foam metal}

본 발명은 발포금속을 이용한 방열장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 방열면적이 증가할 수 있도록 발포알루미늄을 이용해 제작된 발포금속을 이용한 방열장치에 관한 것이다.

전기 기기에는 전기 기기에서 발생되는 열을 외부로 방출할 수 있는 방열판이 부착된다. 전기 기기에서 발생되는 열을 제거하지 않는 경우, 이것이 고장이나 오작동의 원인이 될 수 있기 때문에 전기기기를 효과적으로 냉각할 수 있는 방열판 또는 냉각장치는 전기 기기에 있어서 필수적인 요소이다.

이러한 냉각장치는 특히 컴퓨터 및 조명장치에서 매우 중요하다. 최근 컴퓨터를 이용한 업무의 다양화가 이루어지고 있으며, 그래픽 작업 또는 게임을 즐기기 위해서 속도가 빠르면서도 대량의 데이터를 처리할 수 있는 중앙연산처리장치와 메모리 등이 개발되고 있는데, 이러한 컴퓨터의 부품들은 구동시 많은 양의 열을 발산하게 된다. 특히 컴퓨터의 경우 이러한 전기 기기들이 외부 충격으로부터 보호될 수 있도록 케이스 내부에 설치되기 때문에 열이 외부로 방출되지 못하고 전기장치의 작동에 악영향을 미치게 될 수 있으므로, 발생된 열을 외부로 강제적으로 방출 시켜 전기 기기가 적정수준의 온도로 유지될 수 있도록 하는 것이 매우 중요하다.

조명장치 역시 불빛을 조사하기 위한 램프에서 발생되는 열을 외부로 발산시키는 것이 매우 중요하기 때문에 조명장치에는 열을 외부로 발산할 수 있는 냉각장치들이 구비되어 있다.

이러한 냉각장치로서 주로 이용되는 것이 방열판이다. 방열판은 상기 전기장치 또는 조명장치에서 발생되는 열에너지가 열전도를 통해 외부 공기와 접촉되는 방열판의 외주면으로 이동하게 되고, 방열판의 외주면에서 외부 공기와의 열교환을 통해 전기장치의 열을 외부로 방출하도록 되어 있다.

종래에는 이러한 방열판이 열전도도가 매우 높은 구리를 이용하여 제작되는 경우가 많았으나, 이는 제조 단가가 비싸며, 성형성이 좋지 않은 문제점이 있었다. 이에 대한 대안으로 알루미늄을 이용한 방열판이 제시되었다. 알루미늄 방열판은 구리에 비해 열전도도가 상대적으로 낮긴 하지만 여타의 다른 금속재에 비해 열전도도가 양호하며 가볍고 성형성이 좋기 때문에 방열판으로서 많이 사용되었다.

그러나 알루미늄이 구리에 비해서는 열전도도가 낮으므로 구리와 동일한 방열효과를 거두기는 어려우며, 최근들어 고성능화되는 컴퓨터의 전자기기에서 발생되는 열을 냉각시키기 위해서는 부피가 커져야만 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 발포알루미늄을 이용하여 열교환이 이루어지는 방열핀의 방열면적을 최대화함으로써 방열효율이 향상된 발포금속을 이용한 방열장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발포금속을 이용한 방열장치는 베이스부와, 상기 베이스부로부터 연장되어 외부공기와 열교환이 일어나는 방열핀을 구비하며, 상기 베이스부 및 상기 방열핀은 공극이 외부로 노출되는 개방 기공 구조의 발포알루미늄으로 형성된 것이다.

발포금속을 이용한 방열장치는 상기 베이스부의 하부에 결합되어 열발산 매체에 인접하도록 설치되며, 열전도도가 높은 재질로 형성되는 집열판을 더 구비하는 것이 바람직하며, 상기 방열핀의 외주면에는 주름진 보조방열부가 더 결합될 수도 있다.

본 발명에 따른 발포금속을 이용한 방열장치는 발포알루미늄을 이용함으로써 방열면적이 넓어지므로 동일한 부피의 알루미늄 방열판에 비해 방열효율이 높은 방열장치를 제공할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발포금속을 이용한 방열장치 를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 발포금속을 이용한 방열장치(10)의 사용 상태를 나타낸 두 가지 실시예를 도시한 사시도와 이의 일부를 발췌한 부분 발췌 사시도이다.

도 1의 실시예의 발포금속을 이용한 방열장치(10)는 컴퓨터의 씨피유(15)와 접촉하도록 장착되어 씨피유(15)에서 발생되는 열을 외부로 발산하도록 된 것으로, 베이스부(11)와, 베이스부(11)의 상면에서 상방으로 연장되는 복수개의 방열핀(12)과, 베이스부(11)의 하면에 연결되며 씨피유(15)에 접촉하는 집열판(13)을 구비한다.

방열핀(12)은 베이스부(11)의 상면에서 수직상으로 일정길이 연장되는데, 방열핀(12)의 상면과 측면을 통해서 외부공기와의 열교환이 이루어질 수 있으므로 방열핀(12)에 의해 방열면적이 증가하게 된다. 방열핀(12)의 높이가 높을수록 방열면적이 커지므로 방열효율이 좋아지지만, 발포금속을 이용한 방열장치(10)가 설치되는 설치공간의 크기를 고려하여 방열핀(12)의 연장길이를 적절하게 조절하는 것이 바람직하다.

상기 베이스부(11)와 방열핀(12)은 발포알루미늄으로 제작되었다. 발포알루미늄은 용해된 알루미늄을 10~12배로 발포시켜 스폰지 형상으로 만든 초경량 금속으로서 수많은 기포와 이들 기포를 균일하게 발생시킨 금속 다공체 즉 발포금속의 일종이다.

발포알루미늄은 다공질 재료로서, 초경량성, 불연성, 흡/차음성 및 내습성이 우수하고, 100% 재활성, 무공해이고, 분진발생이 없다는 장점을 갖는다.

특히 본 발명의 베이스부(11) 및 방열핀(12)으로 제작되는 발포알루미늄은 상기 기공(14)이 외부로 노출되는 개방 기공 구조를 갖는다. 이렇게 기공(14)이 외부로 노출되기 때문에 외부공기와 접촉하는 방열핀(12)의 외주면의 면적이 더욱 넓어지게 되어 방열 효율이 상승하게 된다.

본 실시예에서는 베이스부(11)와 방열핀(12) 모두 발포알루미늄으로 제작된 것으로 도시되었으나, 이와는 달리 베이스부(11)는 보통의 알루미늄재로 제작되고, 방열핀(12)만 발포알루미늄으로 형성될 수도 있다.

베이스부(11)의 하부에는 집열판(13)이 결합되어 있다. 집열판(13)은 씨피유(15)에 직접 접촉되어 씨피유(15)에서 발생되는 열을 베이스부(11)로 전달하는 것으로서, 본 실시예의 집열판(13)은 구리가 적용되었다. 구리는 열전도도가 높은 금속이므로 씨피유(15)에서 발생하는 열을 신속하게 베이스부(11)로 전달함으로써, 씨피유(15)가 적정 수준의 온도를 유지할 수 있도록 유도한다. 집열판(13)은 본 실시예의 구리에 한정되지 않고, 이 외에도 열전도성이 있는 다양한 재질로 형성될 수도 있다.

도시되지는 않았으나, 발포금속을 이용한 방열장치(10)의 상부에는 발포금속을 이용한 방열장치(10) 주변의 공기의 유동이 원활하게 이루어짐으로써 공기와 발포금속을 이용한 방열장치(10) 사이의 열교환이 활발해지도록 하기 위해 별도의 송풍팬이 더 장착되어 있다.

이러한 발포금속을 이용한 방열장치(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 조명광 원(16)의 냉각을 위해 사용될 수도 있다.

조명광원(16)를 발광시킬 때, 조명광원(16)에서 발산되는 열을 방열하도록 조명광원(16)의 하단에 부착시킨다. 집열판(13)이 조명광원(16)의 하단에 접촉하고, 집열판(13)으로부터 연장된 베이스부(11)와 방열핀(12)에서 방열이 이루어지게 된다.

통상적인 알루미늄 방열판에 비해 본 발명에 따른 발포 알루미늄을 이용한 발포금속을 이용한 방열장치(10)를 적용하면, 개방 기공 구조를 갖는 발포알루미늄이 일반 알루미늄에 비해 방열효율이 높기 때문에, 조명장치를 냉각하기 위한 냉각수단을 경량화, 소형화할 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 발포금속을 이용한 방열장치(20)는 보조방열부(21)를 더 구비할 수도 있다.

보조방열부(21)는 방열핀(12)의 사이에 설치되는데, 사인파형으로 연장되며 각 정점이 방열핀(12)의 외주면과 접촉되어 방열핀(12)으로부터 열전달이 이루어지도록 형성되어 있다. 방열핀(12)의 외주면과 보조방열부(21)의 외주면을 통해 방열이 이루어지기 때문에 방열효율이 상승하게 된다.

본 실시예에서 상기 보조방열부(21)는 알루미늄판을 사인파형으로 굴곡지게 형성한 뒤, 이를 방열핀(12)의 외주면에 결합하였는데, 보조방열부(21)는 사인파형에 한정되지 않고, 삼각파형 또는 방열면적을 확장시킬 수 있는 기타 여러 형태로 형성될 수 있으며, 보조방열부(21)의 재질 역시 알루미늄에 한정되지는 않는다.

본 실시예의 나머지 구성요소는 상기 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예의 발 포금속을 이용한 방열장치(10)와 동일하므로 동일번호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예의 발포금속을 이용한 방열장치(30)는 발열하는 전자기기(33)가 방열핀(32)에 직접 설치되는 구조를 갖는다.

베이스부(31)는 회로기판(35)에 고정되고, 베이스부(31)로부터 상방으로 방열핀(32)이 연장된다. 방열핀(32)의 일측면에는 전자기기(33)가 부착되는 장착부(34)가 마련되어 있으며, 이 장착부(34)에 전자기기(33)가 방열핀(32)과 접촉하도록 장착된다.

베이스부(31)와 방열핀(32)은 발포알루미늄으로 형성된다. 본 실시예에 적용되는 발포알루미늄 역시 제1 및 제2 실시예의 발포알루미늄과 동일하게 기공(36)이 외부로 노출되는 개방 기공 구조를 갖는다.

전자기기(33)에 전원이 인가되어 작동을 하게 되면, 전자기기(33)에서 발생하는 열이 전자기기(33)와 접촉된 방열핀(32)을 통해 방열핀(32)의 전면으로 전달된다. 방열핀(32)의 외부로 노출된 방열핀(32)의 전 면에서 공기와의 열교환을 통해 열이 발산된다. 따라서 전자기기(33)는 온도가 상승하지 않고 적정온도를 유지하면서 작동할 수 있게 된다.

도시되지는 않았으나, 상기 방열핀(32)의 후면에는 방열면적을 확장하기 위해 복수개의 보조방열핀이 더 설치될 수도 있다.

본 발명의 발포금속을 이용한 방열장치는 가벼우면서도 고성능의 방열효율을 갖는 방열장치를 제공할 수 있으므로 산업상의 이용 가능성이 크다.

도 1은 본 발명에 따른 발포금속을 이용한 방열장치의 제1 실시예를 도시한 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 발포금속을 이용한 방열장치의 제2 실시예를 도시한 사시도,

도 3은 도 1 및 도 2의 부분발췌 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 발포금속을 이용한 방열장치의 제3 실시예를 도시한 부분발췌 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 발포금속을 이용한 방열장치의 제4 실시예를 도시한 사시도,

도 6은 도 5의 단면도,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10; 발포금속을 이용한 방열장치

11; 베이스부

12; 방열핀

13; 집열판

14; 기공

Claims (3)

1. 베이스부와;

   상기 베이스부로부터 연장되어 외부공기와 열교환이 일어나는 방열핀;을 구비하며,

   상기 베이스부 및 상기 방열핀은 기공이 외부로 노출되는 개방 기공 구조의 발포알루미늄으로 형성된 것을 특징으로 하는 발포금속을 이용한 방열장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 베이스부의 하부에 결합되어 열발산매체에 인접하도록 설치되며, 열전도도가 높은 재질로 형성되는 집열판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발포금속을 이용한 방열장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 방열핀의 외주면에는 주름진 보조방열부가 더 결합되는 것을 특징으로 하는 발포금속을 이용한 방열장치.

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