KR101447832B1 - 전자기기용 냉각장치 - Google Patents

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KR101447832B1
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김영기
변상봉
오병우
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(주)토탈솔루션
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Abstract

본 발명은 전자기기용 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자석에서 발생되는 자력을 이용하여 공기를 강제 순환시켜 케이스 내부의 열을 냉각시킬 수 있는 전자기기용 냉각장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 전자기기용 냉각장치는 내부에 각종 전자부품들이 실장되며, 공기의 유출입을 위한 제1, 2 관통홀이 형성되어 있는 제1 케이스; 상기 제1 케이스의 상단에 결합되는 제2 케이스; 상기 제1 케이스와 제2 케이스 사이에 설치되어 제1 케이스와 제2 케이스의 내부 공간을 구획하는 금속재질의 격벽; 그리고, 상기 제2 케이스의 내부 상면에 설치되며, 상기 제1 케이스의 내부 온도가 일정 이상 상승하면 자력을 단속적으로 발생시켜 상기 격벽의 중앙부가 자력에 의해 상하 진동하도록 함으로써 상기 제1, 2 관통홀을 통해 공기가 유출입되도록 하는 전자석을 포함하여 이루어진다.

Description

전자기기용 냉각장치{COOLING APPARATUS FOR ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 전자기기용 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자석에서 발생되는 자력을 이용하여 공기를 강제 순환시켜 케이스 내부의 열을 냉각시킬 수 있는 전자기기용 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로 광통신장치와 같은 통신장비를 비롯한 각종 전자기기에는 회로기판, 데이터 전송장치, 입출력장치, 전원공급장치 등과 같은 많은 전자부품들이 수용되어 있다.
상기 전자부품들의 작동시 필연적으로 발생하는 열은 전자부품들을 열화시켜 수명을 단축시킬 뿐만 아니라 화재의 원인이 되기 때문에 전자기기의 냉각은 반드시 필요하며, 이러한 전자기기의 냉각 방식에는 크게 히트 싱크(Heat Sink)를 이용하는 공랭식과, 냉각팬을 이용하는 강제 송풍식이 있다.
하지만, 상기 공랭식 냉각 방식은 방열판과, 복수의 냉각핀들로 구성되는 히트 싱크를 이용하기 때문에 구성이 간단하고 별도의 구동장치를 필요로 하지 않는다는 장점이 있지만, 냉각효율이 떨어져 고집적 전자기기에는 적용하기 곤란한 문제점이 있었다.
또한, 상기 강제 송풍식 냉각방식은 냉각팬을 이용해 공기를 강제 순환시켜 전자기기의 열을 냉각시키므로 냉각 효율이 높다는 장점이 있지만, 냉각팬의 구동으로 인한 전력 소모 및 소음이 심하다는 문제점 있으며, 또한 냉각팬의 설치를 위한 별도의 공간이 필요하므로 전자기기의 전체부피가 증가하고 제조 비용이 상승하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 내부에 각종 전자부품들이 실장되며, 공기의 유출입을 위한 제1, 2 관통홀이 형성되어 있는 제1 케이스; 상기 제1 케이스의 상단에 결합되는 제2 케이스; 상기 제1 케이스와 제2 케이스 사이에 설치되어 제1 케이스와 제2 케이스의 내부 공간을 구획하는 금속재질의 격벽; 그리고, 상기 제2 케이스의 내부 상면에 설치되며, 상기 제1 케이스의 내부 온도가 일정 이상 상승하면 자력을 단속적으로 발생시켜 상기 격벽의 중앙부가 자력에 의해 상하 진동하도록 함으로써 상기 제1, 2 관통홀을 통해 공기가 유출입되도록 하는 전자석을 포함하여 이루어지는 전자기기용 냉각장치를 제공한다.
여기서, 상기 제2 케이스에는 공기의 유출입을 위한 제3 관통홀이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 격벽은 박막의 알루미늄 호일일 수 있다.
한편, 상기 제1 케이스의 내측면에는 상기 격벽의 중앙부가 자력에 의해 상측으로 이동할 때 외부 공기의 유입을 위해 상기 제1 관통홀을 개방시키고, 자력이 사라져 상기 격벽의 중앙부가 하측으로 이동하여 원위치로 복귀하면 상기 제1 관통홀을 폐쇄시키는 제1 개폐장치가 설치되고, 상기 제1 케이스의 외측면에는 상기 격벽의 중앙부가 자력에 의해 상측으로 이동할 때 상기 제2 관통홀을 폐쇄시키고, 자력이 사라져 상기 격벽의 중앙부가 하측으로 이동하여 원위치로 복귀하면 제1 케이스의 내부 공기가 외부로 배출되도록 상기 제2 관통홀을 개방시키는 제2 개폐장치가 설치될 수 있다.
여기서, 상기 제1 개폐장치는 상기 제1 케이스의 내측면에 고정되는 제1 스프링과, 상기 제1 스프링에 일단이 결합되어 상기 격벽의 중앙부가 자력에 의해 상측으로 이동할 때 제1 스프링을 중심으로 회전하여 상기 제1 관통홀을 개방시키는 제1 개폐커버로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제2 개폐장치는 상기 제1 케이스의 외측면에 고정되는 제2 스프링과, 상기 제2 스프링에 일단이 결합되어 상기 격벽의 중앙부가 하측으로 이동할 때 제2 스프링을 중심으로 회전하여 상기 제2 관통홀을 개방시키는 제2 개폐커버로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 전자기기용 냉각장치는 전자석의 자력을 이용하여 격벽을 상하 진동시킴으로써 케이스의 냉각을 위한 공기의 강제 순환이 일어나도록 한다. 따라서 본 발명에 따른 냉각장치는 구성이 간단하고 종래와 같이 공기를 강제 순환시키기 위한 냉각팬을 필요로 하지 않아 전체적인 부피를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제조비용을 절감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전자기기용 냉각장치의 전체적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 전자석의 자력에 의해 격벽의 중앙부가 상하 진동함에 따라 제1 케이스 내부로 공기의 유출입이 이루어지는 상태를 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 제1, 2 개폐장치에 의해 제1, 2 관통홀이 선택적으로 개폐되는 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
도 1은 본 발명에 따른 전자기기용 냉각장치의 전체적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자기기용 냉각장치는 제1 케이스(100)와, 제2 케이스(200)와, 박막의 격벽(300)과, 전자석(400)을 포함하여 이루어진다.
상기 제1 케이스(100)는 내부에 회로기판, 칩, 데이터 전송장치, 입출력장치, 전원공급장치 등과 같은 전자기기의 작동시 많은 열을 발생시키는 각종 전자부품(10)이 실장되어 있다.
이러한 제1 케이스(100)는 절연을 위해 통상 플라스틱 재질로 제작되며, 공기의 순환으로 내부에 실장된 전자부품(10)에 대한 냉각이 이루어질 수 있도록 일측에는 공기의 유출입을 위한 제1, 2 관통홀(110,120)이 형성되어 있다.
상기 제2 케이스(200)는 상기 제1 케이스(100)의 상단에 결합되며, 내부에는 이하 설명할 전자석(400)이 설치된다.
이러한 제2 케이스(200)는 제1 케이스(100)와 동일하게 플라스틱 재질로 제작되어 볼트(B) 등에 의해 제1 케이스(100)에 조립될 수 있으며, 필요에 따라서는 제1 케이스(100)와 일체로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 제2 케이스(200)는 상기 제1 케이스(100)를 통해 전달되는 열을 외부로 효과적으로 발산시킬 수 있도록 알루미늄과 같은 금속재질로 제작될 수도 있다.
상기 제1 케이스(100)에서 발생하는 열은 당연히 제2 케이스(200)로 전달되므로 제2 케이스(200)를 금속재질로 제작할 경우 제2 케이스(200)는 제1 케이스(100)의 내부에서 발생하는 열을 신속하게 외부로 발산시키는 방열판이나 방열핀과 같은 히트 싱크(Heat Sink)의 역할을 하게 된다.
상기 격벽(300)은 상기 제1 케이스(100)와 제2 케이스(200) 사이에 설치되어 제1 케이스(100)와 제2 케이스(200)의 내부 공간을 구획한다.
이러한 격벽(300)은 매우 얇은 박막의 알루미늄 호일(Aluminum Foil)(은박지)과 같은 금속재질로 제작되어 제1 케이스(100) 내부에 설치된다.
이를 위해 상기 제1 케이스(100)의 내부에는 격벽(300)의 둘레면을 잡아 고정시키는 클램핑 장치(130)가 설치된다. 이 경우, 상기 클램핑 장치(130)에 격벽(300)을 밀어넣어 주면 격벽(300)이 제1 케이스(100) 내부에 고정되므로 격벽(300)을 손쉽게 제1 케이스(100) 내부에 설치할 수 있게 된다.
물론, 상기 클램핑 장치(130)를 제2 케이스(200) 내부에 설치하여 격벽(300)이 제2 케이스(200) 내부에 설치되도록 할 수도 있으며, 또한 격벽(300)의 둘레면을 제1 케이스(100) 또는 제2 케이스(200) 내면에 용접 등으로 접합시키는 등 상기 격벽(300)의 설치를 위한 구조는 다양한 변형이 가능하다.
상기 전자석(400)은 상기 제2 케이스(200)의 내부 상면에 설치되며, 상기 제1 케이스(100)의 내부 온도가 일정 이상 상승하면 자력을 단속적으로 발생시켜 상기 격벽(300)의 중앙부가 자력에 의해 상하 진동하도록 함으로써 상기 제1, 2 관통홀(110,120)을 통해 공기가 유출입되도록 한다.
이러한 전자석(400)의 동작은 제1 케이스(100)의 내부에 설치되는 온도 센서(미도시)의 신호를 전달받은 전자기기의 제어부(미도시)에 의해 이루어진다. 구체적으로, 상기 제어부는 온도 센서에서 전달되는 제1 케이스(100)의 내부 온도정보에 따라 제1 케이스(100)의 냉각이 필요하다고 판단되면, 전자석(400)에 전류를 단속적으로 인가하여 자력이 단속적으로 발생하도록 한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 전자석의 자력에 의해 격벽의 중앙부가 상하 진동함에 따라 제1 케이스 내부로 공기의 유출입이 이루어지는 상태를 나타내는 도면이다.
이와 같이 제어부에 의해 전자석(400)에 전류가 단속적으로 인가되어 전자석(400)이 단속적인 자력을 발생시키면, 금속재질의 격벽(300) 중앙부는 전자석(400)을 향해 도 2에 도시된 바와 같이, 상측으로 이동하였다가 자력이 사라지면 도 3에 도시된 바와 같이, 다시 하측으로 이동하는 동작을 반복하여 상하 진동하게 되며, 이때 제1, 2 관통홀(110,120)을 통해 외부 공기가 제1 케이스(100) 내부로 유입되었다가 배출되는 대류현상이 발생하여 제1 케이스(100) 내부가 공기순환에 의해 냉각되게 된다.
좀더 상세히 설명하면, 격벽(300)이 전자석(400)의 자력에 의해 상측으로 이동하여 도 2와 같이, 중앙부가 부풀어오른 상태가 되면, 제1 케이스(100)의 내부 공간이 커지고 이에 따라 순간적으로 제1 케이스(100) 내부 압력이 외부 압력보다 낮아져 외부 공기가 제1, 2 관통홀(110,120)을 통해 제1 케이스(100) 내부로 유입된다.
또한, 전자석(400)에 인가되는 전류가 차단되면 자력이 사라져 격벽(300)의 중앙부는 도 3과 같이, 다시 하측으로 이동하여 원위치로 복귀하게 되고, 이에 따라 제1 케이스(100) 내부에 채워져 있던 공기는 격벽(300)이 하측으로 이동하면서 누르는 압력에 의해 제1, 2 관통홀(110,120)을 통해 외부로 배출되게 된다.
이러한 제1, 2 관통홀(110,120)을 통한 공기의 유출입은 격벽(300)이 진동함에 따라 반복적으로 이루어지고, 이에 따라 자연스럽게 공기의 순환에 의해 제1 케이스(100) 내부의 열이 외부로 배출되어져 제1 케이스(100)의 냉각이 이루어지게 된다.
한편, 상기 제2 케이스(200)에도 공기의 유출입을 위한 제3 관통홀(210)이 형성된다. 만약 제2 케이스(200)가 밀폐되어 있다면 상술한 바와 같이 전자석(300)의 자력에 의해 격벽(300)의 중앙부가 상측으로 이동할 때 제2 케이스(200)의 내부 압력이 커지면서 격벽(300)의 이동이 방해받게 되므로 격벽(300)의 상하 진동이 원활하게 이루어질 수 있도록 제2 케이스(200)에도 별도의 관통홀이 형성됨이 바람직하다.
이 경우, 격벽(300)이 상측으로 이동할 때 제2 케이스(200) 내부에 있던 공기는 도 2와 같이 격벽(300)에 밀려 제3 관통홀(210)을 통해 외부로 배출되고, 또한 격벽(300)이 다시 하측으로 이동하면 도 3과 같이 외부 공기가 제3 관통홀(210)을 통해 제2 케이스(200) 내부로 유입되어 제2 케이스(200)에서도 공기의 순환이 이루어지게 된다.
이와 같이 격벽(300)이 상하 진동할 때 제3 관통홀(210)을 통해 제2 케이스(200) 내부에서도 공기의 순환이 이루어지면, 이미 설명한 바와 같이 제2 케이스(200)가 히트 싱크로서 제1 케이스(100)의 열을 외부로 배출시킴과 동시에 금속재질의 격벽(300)을 통해 제2 케이스(200) 내부로 전달되는 열이 공기 순환에 의해 외부로 배출될 수 있으므로 제1 케이스(100)의 냉각이 보다 효율적으로 이루어질 수 있게 된다.
한편, 상기 제1, 2 관통홀(110,120)이 항상 개방되어 있게 되면, 제1 케이스(100) 내부로 유입된 외부 공기가 제1 케이스(100) 내부에서 순환하며 제1 케이스(100)의 내부 열을 충분히 냉각시키기 전에 다시 외부로 배출될 수 있기 때문에 냉각 효율이 떨어지게 된다.
따라서 제1, 2 관통홀(110,120)에 별도의 개폐장치를 설치하여 제1 관통홀(110)을 통해서는 항상 외부 공기가 유입되도록 하고, 제2 관통홀(120)을 통해서는 항상 제1 케이스(100)의 내부 공기가 유출되도록 함이 바람직하다.
여기서, 상기 제1 관통홀(110)을 통해 유입된 외부 공기는 당연히 제1 케이스(100) 내부에서 가열되어 상승하게 되므로, 이를 고려하여 외부 공기의 유입이 이루어지는 제1 관통홀(110)은 제1 케이스의 하부(110)에 형성되고, 내부 공기의 배출이 이루어지는 제2 관통홀(120)은 제1 케이스(100)의 상부에 형성됨이 바람직하다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 제1, 2 개폐장치에 의해 제1, 2 관통홀이 선택적으로 개폐되는 상태를 나타내는 도면이다.
상기와 같은 제1, 2 관통홀(110,120)의 선택적인 개폐를 위해 상기 제1 케이스(100)의 내측면에는 상기 격벽(300)의 중앙부가 자력에 의해 상측으로 이동할 때 도 4에 도시된 바와 같이, 외부 공기의 유입을 위해 상기 제1 관통홀(110)을 개방시키고, 자력이 사라져 상기 격벽(300)의 중앙부가 하측으로 이동하여 원위치로 복귀하면 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 관통홀(110)을 폐쇄시키는 제1 개폐장치(500)가 설치된다.
또한, 상기 제1 케이스(100)의 외측면에는 상기 격벽(300)의 중앙부가 자력에 의해 상측으로 이동할 때 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 관통홀(120)을 폐쇄시키고, 자력이 사라져 상기 격벽(300)의 중앙부가 하측으로 이동하여 원위치로 복귀하면 제1 케이스(100)의 내부 공기가 외부로 배출되도록 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2 관통홀(120)을 개방시키는 제2 개폐장치(600)가 설치된다.
여기서, 상기 제1 개폐장치(500)는 제1 케이스(100)의 내측면에 고정되는 제1 스프링(510)과, 상기 제1 스프링(510)에 일단이 결합되어 상기 격벽(300)의 중앙부가 자력에 의해 상측으로 이동할 때 제1 스프링(510)을 중심으로 회전하여 상기 제1 관통홀(110)을 개방시키는 제1 개폐커버(520)로 이루어질 수 있다.
이 경우, 격벽(300)의 중앙부가 자력에 의해 상승하여 제1 케이스(100)의 내부 압력이 외부 압력보다 낮아지면 자연히 외부 압력에 의해 상기 제1 개폐커버(520)는 도 4와 같이 외부에서 밀려 제1 스프링(510)을 중심으로 회전하여 제1 관통홀(110)을 개방시키게 되고, 이에 따라 제1 관통홀(110)을 통해 외부 공기가 제1 케이스(100) 내부로 유입되게 된다.
반대로, 자력이 사라져 격벽(300)의 중앙부가 하측으로 이동하면 제1 케이스(100) 내부의 공기는 격벽(300)에 밀려 외부로 빠져나가게 되는데, 이때 상기 제1 개폐커버(520)는 도 5와 같이 제1 케이스(100) 내부 압력에 의해 제1 케이스(100) 내면에 밀착된 상태를 유지하게 되므로 제1 케이스(100)의 내부 공기가 제1 관통홀(110)을 통해 외부로 빠져나가지 못하게 된다.
또한, 상기 제2 개폐장치(600)는 제1 케이스(100)의 외측면에 고정되는 제2 스프링(610)과, 상기 제2 스프링(610)에 일단이 결합되어 상기 격벽(300)의 중앙부가 하측으로 이동할 때 제2 스프링(610)을 중심으로 회전하여 상기 제2 관통홀(120)을 개방시키는 제2 개폐커버(620)로 이루어질 수 있다.
이 경우, 격벽(300)의 중앙부가 자력에 의해 상승하여 제1 케이스(100)의 내부 압력이 외부 압력보다 낮아지면 제1 케이스(100) 외측면에 고정되어 있는 제2 개폐커버(620)는 도 4와 같이 외부 압력에 의해 제1 케이스(100) 밀착되어 제2 관통홀(120)을 폐쇄시키게 되므로 외부 공기가 제2 관통홀(120)을 통해 제1 케이스(100) 내부로 유입되지 못하게 된다.
반대로, 자력이 사라져 격벽(300)의 중앙부가 하측으로 이동하면 제1 케이스(100) 내부의 공기는 격벽(300)에 밀려 외부로 빠져나가게 되는데, 이때 상기 제2 개폐커버(620)는 도 5와 같이 제1 케이스(100) 내부에서 밀려나오는 공기의 압력에 의해 제2 스프링(610)을 중심으로 회전하여 제2 관통홀(120)을 개방시키게 되고, 이에 따라 제2 관통홀(120)을 통해 제1 케이스(100) 내부 공기가 외부로 배출되게 된다.
이와 같이 상기와 같은 개폐커버에 의해 제1, 2 관통홀(110,120)이 선택적으로 개폐되도록 하면, 공기 순환에 의해 제1 케이스(100) 내부의 열이 효과적으로 배출될 수 있게 된다.
물론, 상기와 같은 개폐커버를 대신하여 모터 등의 구동장치에 의해 자동으로 개폐되는 슬라이딩 도어(Sliding Door)와 같은 개폐장치를 제1, 2 관통홀(110,120)에 설치하여 제1, 2 관통홀(110,120)의 개폐가 선택적으로 이루어지도록 할 수도 있다.
이상에서 상세히 설명된 본 발명은 그 범위가 전술된 바에 한하지 않고, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 변경 또는 치환할 수 있는 것이 본 발명의 범위에 해당함은 물론이고, 그 균등물 또한 본 발명의 범위에 포함된다.
100: 제1 케이스 110: 제1 관통홀
120: 제2 관통홀 130: 클램핑 장치
200: 제2 케이스 210: 제3 관통홀
300: 격벽 400: 전자석
500: 제1 개폐장치 510: 제1 스프링
520: 제1 개폐커버 600: 제2 개폐장치
610: 제2 스프링 620: 제2 개폐커버

Claims (6)

  1. 내부에 각종 전자부품들이 실장되며, 공기의 유출입을 위한 제1, 2 관통홀이 형성되어 있는 제1 케이스;
    상기 제1 케이스의 상단에 결합되는 제2 케이스;
    상기 제1 케이스와 제2 케이스 사이에 설치되어 제1 케이스와 제2 케이스의 내부 공간을 구획하는 금속재질의 격벽;
    상기 제2 케이스의 내부 상면에 설치되며, 상기 제1 케이스의 내부 온도가 일정 이상 상승하면 자력을 단속적으로 발생시켜 상기 격벽의 중앙부가 자력에 의해 상하 진동하도록 함으로써 상기 제1, 2 관통홀을 통해 공기가 유출입되도록 하는 전자석;
    상기 제1 케이스의 내측면에 설치되어 상기 격벽의 중앙부가 자력에 의해 상측으로 이동할 때 외부 공기의 유입을 위해 상기 제1 관통홀을 개방시키고, 자력이 사라져 상기 격벽의 중앙부가 하측으로 이동하여 원위치로 복귀하면 상기 제1 관통홀을 폐쇄시키는 제1 개폐장치; 그리고,
    상기 제1 케이스의 외측면에 설치되어 상기 격벽의 중앙부가 자력에 의해 상측으로 이동할 때 상기 제2 관통홀을 폐쇄시키고, 자력이 사라져 상기 격벽의 중앙부가 하측으로 이동하여 원위치로 복귀하면 제1 케이스의 내부 공기가 외부로 배출되도록 상기 제2 관통홀을 개방시키는 제2 개폐장치를 포함하여 이루어지는 전자기기용 냉각장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 케이스에는 공기의 유출입을 위한 제3 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기기용 냉각장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 격벽은 박막의 알루미늄 호일인 것을 특징으로 하는 전자기기용 냉각장치.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 개폐장치는 상기 제1 케이스의 내측면에 고정되는 제1 스프링과, 상기 제1 스프링에 일단이 결합되어 상기 격벽의 중앙부가 자력에 의해 상측으로 이동할 때 제1 스프링을 중심으로 회전하여 상기 제1 관통홀을 개방시키는 제1 개폐커버로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기기용 냉각장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 개폐장치는 상기 제1 케이스의 외측면에 고정되는 제2 스프링과, 상기 제2 스프링에 일단이 결합되어 상기 격벽의 중앙부가 하측으로 이동할 때 제2 스프링을 중심으로 회전하여 상기 제2 관통홀을 개방시키는 제2 개폐커버로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기기용 냉각장치.
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