KR101848151B1 - 소형냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전소자를 냉각시키도록 내부에 냉매공간부를 갖는 냉각부, 상기 냉각부의 냉매공간부로 냉매를 공급하되, 공급 압력을 조절하기 위한 냉매유입부, 및 상기 냉각부의 냉매공간부로 공급된 냉매를 배출시키되, 배출 압력을 조절하기 위한 냉매배출부,를 포함하고, 상기 냉매공간부의 압력과 상기 냉매배출부의 배출 압력이 동일하게 조절된다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 냉매 공급을 원활하게 할 수 있어 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

소형냉각장치{Small heatsink}

본 발명은 소형냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매가 유입되는 압력이 높지만, 내부 압력과 배출 압력을 낮추는 동시에 동일하게 유지시켜 냉매 공급을 원활하게 유지시킴에 따라, 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 소형냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 중앙처리장치(CPU)와 같은 집적회로장치는 단위 면적당 발열량이 매우 커서, 장치의 성능이 저하되고 수명을 단축시키며, 궁극적으로 당해 장치 및 그를 채용한 시스템의 신뢰도를 저하시킨다.

특히, 반도체 장치와 같은 경우에는 그 동작 온도에 따라 각종 파라미터의 값이 변화하게 되어 장치내의 집적회로의 특성이 열화되는 문제를 초래하게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위한 송풍기를 부착하여 강제 냉각시키는 방식이 있지만, 송풍기 자체의 열이 발생됨에 따라, 냉각 효율이 낮은 문제점이 있다.

이에 종래 등록번호 10-0294317에서 개진된 바와 같이, 유체의 상 변화를 야기하여 열을 방출하는 방식이 사용되고 있다.

그러나 기화된 냉매를 다시 응축시키기 위한 여러 가지 장비가 부가되므로 전체적인 부피와 소모 전력이 커지는 문제점이 있다.

이는, 하나의 냉매 공급부로 복수의 열전소자에 대한 냉각이 이루어지도록 하여 해소할 수 있지만, 각 열전소자를 냉각시키기 위한 냉각장치로 냉매를 균일하게 공급하지 못하는 문제점이 있다.

이를 해소 하기 위해, 별도의 분배기가 사용되고 있지만, 별도의 분배기를 설치하기 위한 공간이 필요함은 물론, 비용이 증가되는 문제점도 동반한다.

이에 따라, 각 열전소자의 높은 냉각효율은 물론, 부피와 비용을 최소화할 수 있는 기술에 대한 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 열전소자를 냉각시키도록 내부에 냉매공간부를 갖는 냉각부, 상기 냉각부의 냉매공간부로 냉매를 공급하되, 공급 압력을 조절하기 위한 냉매유입부, 및 상기 냉각부의 냉매공간부로 공급된 냉매를 배출시키되, 배출 압력을 조절하기 위한 냉매배출부,를 포함하고, 상기 냉매공간부의 압력과 상기 냉매배출부의 배출 압력이 동일하게 조절되어 냉매 공급을 원활하게 할 수 있어 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 소형냉각장치를 제공하는 것이 목적이다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 열전소자를 냉각시키도록 내부에 냉매공간부를 갖는 냉각부, 상기 냉각부의 냉매공간부로 냉매를 공급하되, 공급 압력을 조절하기 위한 냉매유입부, 및 상기 냉각부의 냉매공간부로 공급된 냉매를 배출시키되, 배출 압력을 조절하기 위한 냉매배출부,를 포함한다.

그리고 상기 냉매공간부의 압력과 상기 냉매배출부의 배출 압력이 동일하게 유지된다.

바람직하게, 상기 냉매유입부의 공급 압력은 상기 냉매배출부의 배출 압력보다 크다.

그리고 상기 냉매유입부는 상기 냉각공간부로 냉매가 유입되기 위한 유입구가 형성되고, 상기 냉매배출부는 상기 냉각공간부의 냉매가 배출되기 위한 배출구가 형성되며, 상기 유입구의 직경은 상기 배출구의 직경보다 작게 형성된다.

또한, 상기 냉각부는, 일면이 상기 열전소자와 접하고, 내부에 일측으로 개방된 냉각공간부를 갖는 냉각몸체, 상기 냉각공간부를 폐쇄시키기 위한 냉각덮개, 및 상기 냉각덮개를 냉각몸체에 고정시키기 위한 냉각고정부,를 포함한다.

그리고 상기 냉각공간부에 방열부,가 더 포함된다.

또한, 상기 방열부는, 복수 회 굴절된 방열판으로, 복수의 방열핀이 형성된다.

그리고 상기 냉각고정부는, 상기 냉각몸체와 냉각덮개가 접하는 각 가장자리 사이에 위치되어 가해지는 열에 의해 상기 냉각몸체와 냉각덮개가 열융착된다.

또한, 상기 냉매유입부는 상기 냉각부의 일측부에 형성되고, 상기 냉매배출부는 냉각부의 타측부에 형성되어 냉매유입부의 냉매 유입방향과 냉매배출부의 냉매 배출방향 및 상기 냉각공간부의 냉매 이동방향이 직선상에 형성된다.

그리고 상기 냉매유입부는 상기 냉각부의 일측단부에 형성되고, 상기 냉매배출부는 냉각부의 타측단부에 형성되되, 냉매유입부의 냉매 유입방향과 냉매배출부의 냉매 배출방향은 상기 냉각공간부의 냉매 이동방향과 직교되도록 형성된다.

또한, 상기 냉각부는, 열전소자가 접합되는 냉각면이 형성되고, 상기 냉각면은 접합홈이 더 형성되며, 상기 접합홈은, 상기 열전소자를 접합하기 위한 접착제가 도포된 후, 상기 열전소자가 접합될 경우, 상기 접착제 내부 공기가 배출되도록 가이드하고, 상기 열전소자에 의해 열변형을 최소화시킨다.

그리고 상기 접합홈은, 상기 냉각면의 중앙부를 지나도록 형성된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 소형냉각장치에 의하면, 공급되는 냉매의 유입 압력과 내부 압력 및 배출 압력을 조절하되, 내부 압력과 배출 압력을 동일하게 유지시켜 냉매 공급을 원활하게 할 수 있어 냉각 효율을 향상시킬 수 있게 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

도 1은 본 발명에 따른 소형냉각장치를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 소형냉각장치의 단면을 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 소형냉각장치의 방열부를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 소형냉각장치의 다른 실시 예를 도시한 도면이며,
도 5는 본 발명에 따른 소형냉각장치에 접합홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 소형냉각장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 소형냉각장치의 단면을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 소형냉각장치의 방열부를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 소형냉각장치의 다른 실시 예를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 소형냉각장치에 접합홈이 형성된 상태를 도시한 도면이다.

도면에서 도시한 바와 같이, 소형냉각장치(10)는 냉각부(100)와 냉매유입부(200) 및 냉매배출부(300)로 구성된다.

냉각부(100)는 열전소자(1)를 냉각시키도록 내부에 냉매공간부(102)가 형성된다.

그리고 냉매유입부(200)는 냉각부(100)의 냉매공간부(102)로 냉매를 공급하되, 공급 압력을 조절하기 위해 구비된다.

냉매배출부(300)는 냉각부(100)의 냉매공간부(102)로 공급된 냉매를 배출시키되, 배출 압력을 조절하기 위해 구비된다.

여기서, 냉매유입부(200)의 공급 압력은 냉매배출부(300)의 배출 압력보다 크게 조절된다.

그리고 냉매배출부(300)의 배출 압력은 냉매공간부(102)의 압력보다 크게 조절된다.

다시 말해, 공급되는 냉매가 보다 높은 압력으로 냉매유입부(200)를 통해 냉매공간부(102)로 공급되되, 냉매공간부(102)의 면적이 냉매유입부(200)의 내부 면적보다 커 압력이 낮아지게 된다.

그리고 냉매배출부(300)의 내부 면적이 냉매공간부(102)의 면적보다 작게 형성되되, 냉매유입부(200)의 내부 면적보다 크게 형성된다.

이에, 냉매배출부(300)에 의해 배출되는 냉매 압력은 냉매공간부(102)의 압력보다 크게 조절되되, 냉매유입부(200)에 의해 유입되는 냉매 압력보다 작게 조절된다.

더욱 자세히는, 냉매유입부(200)의 공급 유속은 냉매배출부(300)의 배출 유속보다 빠르게 조절된다.

그리고 냉매배출부(300)의 배출 유속은 냉매공간부(102)의 내부 유속보다 빠르게 조절된다.

다시 말해, 공급되는 냉매가 냉매유입부(200)를 통해 유속이 빨라져 냉매공간부(102)로 공급되되, 냉매공간부(102)의 면적이 냉매유입부(200)의 내부 면적보다 커 압력이 낮아져 내부 유속이 느려진다.

그리고 냉매배출부(300)의 내부 면적이 냉매공간부(102)의 면적보다 작게 형성되되, 냉매유입부(200)의 내부 면적보다 크게 형성된다.

이에, 냉매배출부(300)에 의해 배출되는 냉매 유속은 냉매공간부(102)의 내부 유속보다 빠르게 조절되되, 냉매유입부(200)에 의해 유입되는 냉매 유속보다는 느리게 조절된다.

이를 위해, 냉매유입부(200)의 유입구는 냉매배출부(300)의 배출구보다 작게 형성된다.

이에, 냉매가 냉매유입부(200)에서 냉매공간부(102)로 유입될 경우, 정체되어 압력이 증가됨에 따라, 유속이 빨라져 단위면적당 유량이 증가된다.

그리고 냉매공간부(102)로 유입된 냉매는 냉매유입부(200)보다 면적이 증가되어 압력이 낮아짐에 따라, 유속이 느려져 단위면적단 유량이 감소된다.

냉매배출부(300)는 냉매공간부(102)의 면적보다 적어짐에 따라, 배출 유속이 증가되어 배출 유량을 동일하게 유지시킨다.

이러한 소형냉각장치(10)는 열전소자(1)에 대응되는 사이즈로 제작되며, 해당 장비에 구비되는 열전소자(1)의 개수에 대응되도록 형성된다.

그리고 하나의 냉매공급부에서 냉매가 동시에 공급되어도 각 냉매유입부(200)와 냉매배출부(300)에 의해 유량이 조절됨에 따라, 해당 소형냉각장치(10)로 냉매를 균일하게 공급할 수 있다.

이를 위한, 냉매유입부(200)는 냉매공간부(102)로 냉매가 유입되기 위한 유입구(210)가 형성되고, 냉매배출부(300)는 냉매공간부(102)의 냉매가 배출되기 위한 배출구(310)가 형성된다.

여기서, 유입구(210)의 직경은 배출구(310)의 직경보다 작게 형성되는 것으로, 냉매유입부(200)의 압력을 냉매배출부(300)의 압력보다 높게 형성하여 냉매가 냉매공간부(102)로 신속하게 유입된다.

그리고 보다 넓은 냉매공간부(102)에서 유속이 느려지며, 냉매배출부(300)는 냉매공간부(102)의 유속과 동일하게 유지되도록 조절하여 냉매공간부(102)의 냉매 역시, 원활하게 배출된다.

이에, 해당 열전소자(1)를 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

또한 냉각부(100)는 도 2에서 도시한 바와 같이, 냉각몸체(110)와 냉각덮개(120) 및 냉각고정부(130)를 포함한다.

냉각몸체(110)는 일면이 열전소자(1)와 접하고, 내부에 일측으로 개방된 냉매공간부(102)가 형성된다.

그리고 냉각덮개(120)는 냉각몸체(110)의 냉매공간부(102)를 폐쇄시키기 위해 구비된다.

냉각고정부(130)는 냉각덮개(120)를 냉각몸체(110)에 고정시키기 위해 구비된다.

이러한 냉각고정부(130)는 냉각몸체(110)와 냉각덮개(120)가 접하는 각 가장자리 사이에 위치되어 가해지는 열에 의해 냉각몸체(110)와 냉각덮개(120)가 열융착됨에 따라, 냉매공간부(102)의 냉매가 누수되는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 냉각고정부(130)는 나사홈과 볼트가 더 구비될 수 있음이 당연하다.

그리고 도 3에서 도시한 바와 같이, 냉각몸체(110)의 냉매공간부(102)에 방열부(140)가 더 포함된다.

이 방열부(140)는 복수 회 굴절된 방열판(142)으로, 복수의 방열핀(144)이 형성된다.

다시 말해, 복수 회 굴절된 방열판(142)의 각 면에는 복수의 방열핀(144)이 형성되어 열전소자(1)의 냉각효율을 향상시키게 된다.

이 방열핀(144)은 각 면에서 돌출 또는 함몰되거나 부분 절개되어 돌출되도록 절곡된다.

또한 냉매유입부(200)는 냉각부(100)의 일측단부에 형성되고, 냉매배출부(300)는 냉각부(100)의 타측단부에 형성되되, 냉매유입부(200)의 냉매 유입방향과 냉매배출부(300)의 냉매 배출방향은 냉매공간부(102)의 냉매 이동방향과 직교되도록 형성된다.

물론, 냉매유입부(200)와 냉매배출부(300)는 냉각부(100)의 동일한 면에 설치되거나 마주보는 양 면에 각각 형성될 수도 있다.

한편 도 4에서 도시한 바와 같이, 냉매유입부(200)는 냉각부(100)의 일측부에 형성되고, 냉매배출부(300)는 냉각부(100)의 타측부에 형성되어 냉매유입부(200)의 냉매 유입방향과 냉매배출부(300)의 냉매 배출방향 및 냉매공간부(102)의 냉매 이동방향이 직선상에 형성된다.

물론, 냉매유입부(200)와 냉매배출부(300)는 동일 선상에 위치되거나 다른 선상에 각각 위치될 수 있다.

또한 도 5에서 도시한 바와 같이, 냉각부(100)는 열전소자가 접합되는 냉각면(112)이 형성되고, 냉각면(112)은 접합홈(150)이 더 형성된다.

이 접합홈(150)은 열전소자(1)를 접합하기 위한 접착제가 도포된 후, 열전소자가 접합될 경우, 접착제 내부 공기가 배출되도록 가이드하고, 열전소자(1)에 의해 열변형을 최소화 및 방지한다.

이러한 접합홈(150)은 냉각면(112)의 중앙부를 지나도록 형성된다.

다시 말해, 냉각면(112)을 정면으로 보았을 때, 하나의 접합홈(150)이 수평방향과 수직방향 중 어느 하나이상으로 냉각면(112)의 중앙부를 지나도록 형성되어 접착제의 가이드한다.

이 접합홈(150)은 저면이 일정 호를 갖도록 형성되거나 내면이 각을 이루도록 형성된다.

여기서, 각을 이루는 내면은 두 개 이상을 형성된다.

10 : 소형냉각장치 100 : 냉각부
110 : 냉각몸체 120 : 냉각덮개
130 : 냉각고정부 140 : 방열부
200 : 냉매유입부 300 : 냉매배출부

Claims (10)

1. 열전소자를 냉각시키도록 내부에 냉매공간부를 갖는 냉각부;
   상기 냉매공간부로 냉매가 유입되기 위한 유입구를 갖고, 냉매 공급 압력을 조절하기 위한 냉매유입부; 및
   상기 냉매공간부의 냉매가 배출되기 위한 배출구를 갖고, 냉매 배출 압력을 조절하기 위한 냉매배출부;를 포함하고,
   상기 유입구의 직경은 상기 배출구의 직경보다 작게 형성되어 상기 냉매유입부의 공급 압력은 상기 냉매배출부의 배출 압력보다 크며,
   상기 냉매배출부의 배출 압력은 냉매공간부의 압력보다 크게 조절되고,
   상기 냉각부는,
   일면이 상기 열전소자와 접하고, 내부에 일측으로 개방된 냉매공간부를 갖는 냉각몸체;
   상기 냉매공간부를 폐쇄시키기 위한 냉각덮개;
   상기 냉각덮개를 냉각몸체에 고정시키기 위한 냉각고정부; 및
   상기 냉매공간부에 방열부;를 포함하며,
   상기 방열부는, 복수 회 굴절된 방열판으로, 굴절된 산과 골의 길이방향은 상기 냉매공간부의 냉매 이동방향과 직교되고,
   복수 회 굴절된 방열판의 각 면에는 복수의 방열핀이 형성되며,
   상기 방열핀은 상기 방열판의 면에서 부분 절개되어 돌출되도록 절곡되고,
   상기 냉각고정부는,
   상기 냉각몸체와 냉각덮개가 접하는 각 가장자리 사이에 위치되어 가해지는 열에 의해 상기 냉각몸체와 냉각덮개가 열융착되며,
   상기 냉각부는,
   열전소자가 접합되는 냉각면이 형성되고,
   상기 냉각면은 접합홈이 더 형성되며,
   상기 접합홈은,
   상기 열전소자를 접합하기 위한 접착제가 도포된 후, 상기 열전소자가 접합될 경우, 상기 접착제 내부 공기가 배출되도록 가이드하고,
   상기 열전소자에 의해 열변형을 최소화시키며,
   상기 접합홈은, 상기 냉각면의 중앙부를 지나도록 형성되되, 수평방향과 수직방향으로 지나도록 형성되고,
   상기 냉매유입부의 냉매 유입방향과 냉매배출부의 냉매 배출방향은 냉매공간부의 냉매 이동방향과 직교되며,
   상기 냉매유입부와 냉매배출부는 상기 냉각부의 동일한 면에 설치되는 것을 특징으로 하는 소형냉각장치.
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