KR102328940B1 - Water cooling system structure to improve uniform coolability of pin fin heat-sink - Google Patents

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Abstract

핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 장치 구조가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 장치 구조는, 상부에 핀휜 구조 히트싱크의 하부가 안착홈이 형성되고, 하부에 냉각수의 유입구와 배출구가 일측에 나란하게 배치되도록 형성되며, 유입구에서 배출구까지의 내부 유로가 형성되는 베이스 바디부; 및 베이스 바디부의 내측에 마련되되, 베이스 바디부의 높이방향을 따라 연장형성되어, 베이스 바디부의 길이방향을 따라 형성되는 메인 유동(흐름)이 유입구측과 배출구측으로 분리되도록 하는 제1 칸막이부;를 포함한다. 이에 의해, 수냉각 기구부에 수직, 수평 칸막이를 적용하여 메인 흐름 방향을 변환하고, 수평 칸막이에 슬릿을 적용하여 히트싱크의 핀휜 구조에 균일한 냉각수 유동이 분배되도록 유도함으로써, 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시킬 수 있어, 전자 부품 발열체의 작동 온도를 낮출 수 있다. A water cooling device structure for improving uniform cooling of a fin fin structure heat sink is provided. In the structure of a water cooling device for improving uniform cooling of a finned heat sink according to an embodiment of the present invention, a seating groove is formed at the lower portion of the finned heat sink at the upper portion, and the inlet and outlet of the cooling water are parallel to one side at the bottom a base body portion formed to be disposed and having an internal flow path from the inlet to the outlet; and a first partition provided on the inside of the base body part, extending along the height direction of the base body part, so that the main flow (flow) formed along the length direction of the base body part is separated into the inlet side and the outlet side; do. Thereby, the main flow direction is changed by applying vertical and horizontal partitions to the water cooling mechanism part, and a slit is applied to the horizontal partition to induce uniform cooling water flow to be distributed to the finned structure of the heat sink, thereby uniformity of the finned heat sink. Cooling property can be improved, and the operating temperature of the electronic component heating element can be lowered.

Description

핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 장치 구조{Water cooling system structure to improve uniform coolability of pin fin heat-sink}Water cooling system structure to improve uniform coolability of pin fin heat-sink

본 발명은 핀휜 구조 히트싱크를 냉각시키는 수냉각 장치 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 장치 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of a water cooling device for cooling a fin fin structure heat sink, and more particularly, to a water cooling device structure for improving uniform cooling of a fin fin structure heat sink.

핀휜 구조의 히트싱크를 냉각시키는 종래기술은 IGBT 모듈과 같은 전자 부품의 냉각 분야에 널리 활용되고 있다. The prior art for cooling a heat sink having a fin fin structure is widely used in the field of cooling electronic components such as IGBT modules.

예를 들어, 도 1a의 IGBT 모듈 상부는 케이스로 덮여 있고, 도 1b와 같이 하부는 핀휜 구조의 히트싱크가 부착되어 케이스 내부의 칩셋에서 발생하는 열을 히트싱크에 접한 유체로 전달시키는 구조로 마련된다. For example, the upper part of the IGBT module in FIG. 1A is covered with a case, and a heat sink having a fin fin structure is attached to the lower part as shown in FIG. 1B to transfer heat generated from the chipset inside the case to the fluid in contact with the heat sink. do.

최근 IGBT 모듈의 출력이 증가함에 따라 공기를 이용하는 공냉각 방식의 한계로, 냉각수를 이용한 수냉각 방식 적용이 점점 증가하고 있다. Recently, as the output of the IGBT module increases, the application of the water cooling method using cooling water is increasing due to the limitation of the air cooling method using air.

도 1c와 같이 수냉각 기구부에 IGBT 모듈을 덮어서 고정시키고, 수냉각 기구부의 입구에 냉각수가 들어가고 입구 반대편의 출구로 냉각수가 유출되는 일직선 방향의 메인 흐름이 발생되는 구조로 마련된다. As shown in FIG. 1C, the IGBT module is covered and fixed to the water cooling mechanism, and the main flow in a straight line is generated in which the coolant enters the inlet of the water cooling mechanism and the coolant flows out to the outlet opposite the inlet.

도 1c를 참조하면, 핀휜 구조의 히트싱크를 냉각시키는 종래의 수냉각 기구부는 유체의 메인 흐름 방향이 일직선이기 때문에, 도 2에 예시된 바와 같이 열유동 시뮬레이션 결과와 같이 히트싱크 중앙부를 주로 냉각시키고 메인 흐름 외측에 있는 히트싱크 가장자리 부분의 냉각성능이 떨어지기 때문에 균일 냉각이 어려운 문제점이 존재한다.Referring to FIG. 1C , the conventional water cooling mechanism for cooling the heat sink of the finned structure mainly cools the central part of the heat sink as illustrated in FIG. 2 because the main flow direction of the fluid is in a straight line and There is a problem in that uniform cooling is difficult because the cooling performance of the edge portion of the heat sink outside the main flow is lowered.

이는, 열전달 측면에서 비효율적인 구조이고, 따라서, IGBT 칩셋의 온도가 허용 수준을 초과하여 IGBT의 정상 작동이 불가능할 수 있는 위험이 존재한다. This is an inefficient structure in terms of heat transfer, and therefore, there is a risk that the temperature of the IGBT chipset may exceed the allowable level, so that the normal operation of the IGBT may be impossible.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위해, 수냉각 기구부에 수직, 수평 칸막이를 적용하여 메인 흐름 방향을 변환하고, 수평 칸막이에 슬릿을 적용하여 히트싱크의 핀휜 구조에 균일한 냉각수 유동이 분배되도록 유도하는 수냉각 장치 구조를 제공함에 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to convert the main flow direction by applying vertical and horizontal partitions to the water cooling mechanism in order to improve the uniform cooling of the fin fin structure heat sink and , by applying a slit to the horizontal partition to provide a water cooling device structure that induces a uniform flow of cooling water to be distributed to the finned structure of the heat sink.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 장치 구조는, 상부에 핀휜 구조 히트싱크의 하부가 안착홈이 형성되고, 하부에 냉각수의 유입구와 배출구가 일측에 나란하게 배치되도록 형성되며, 유입구에서 배출구까지의 내부 유로가 형성되는 베이스 바디부; 및 베이스 바디부의 내측에 마련되되, 베이스 바디부의 높이방향을 따라 연장형성되어, 베이스 바디부의 길이방향을 따라 형성되는 메인 유동(흐름)이 유입구측과 배출구측으로 분리되도록 하는 제1 칸막이부;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a water cooling device structure for improving uniform cooling of a fin fin structure heat sink has a seating groove formed on the lower portion of the fin fin structure heat sink on the upper portion, and cooling water is formed on the lower portion The inlet and outlet of the base body is formed to be arranged side by side on one side, the internal flow path from the inlet to the outlet is formed; and a first partition provided on the inside of the base body part, extending along the height direction of the base body part, so that the main flow (flow) formed along the length direction of the base body part is separated into the inlet side and the outlet side; do.

또한, 제1 칸막이부는, 냉각수의 내부 유로를 유입구측과 배출구측으로 나누기 위해, 베이스 바디부의 바닥면과 일체형으로 형성되며, 두께가, 유입구 및 배출구의 직경에 따라 결정될 수 있다.In addition, the first partition part is integrally formed with the bottom surface of the base body part in order to divide the internal flow path of the cooling water into an inlet side and an outlet side, and a thickness may be determined according to diameters of the inlet and outlet.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따른, 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 장치 구조는, 베이스 바디부의 높이방향의 수직방향을 따라 연장형성되어, 냉각수의 유동을 베이스 바디부의 길이방향 및 높이방향으로 분배시키는 2차 유동이 형성되도록 하는 제2 칸막이부;를 더 포함할 수 있다.And the water cooling device structure for improving the uniform cooling of the finned heat sink according to an embodiment of the present invention is formed to extend along the vertical direction in the height direction of the base body part, and the flow of the cooling water in the longitudinal direction of the base body part and a second partition unit for forming a secondary flow to be distributed in the height direction.

또한, 제2 칸막이부는, 베이스 바디부와 다른 재질로 형성되어, 베이스 바디부로부터 분리가 가능한 구조로 구현될 수 있다.In addition, the second partition part may be formed of a material different from that of the base body part, and may be implemented in a structure detachable from the base body part.

그리고 제2 칸막이부는, 안착홈의 바닥면을 구성하며, 베이스 바디부의 가장자리의 단차와 제1 칸막이부의 윗면에 지지되는 구조로 형성될 수 있다.And the second partition part may be formed in a structure that constitutes the bottom surface of the seating groove and is supported by the step difference of the edge of the base body part and the upper surface of the first partition part.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른, 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 장치 구조는, 베이스 바디부의 길이방향을 따라 연장형성되되, 제2 칸막이부의 가장자리 부근에 마련되어, 냉각수의 유동을 베이스 바디부의 길이방향 및 높이방향으로 분배시키는 슬릿(slit)부;를 더 포함할 수 있다. In addition, the water cooling device structure for improving the uniform cooling of the finned heat sink according to an embodiment of the present invention is formed to extend along the longitudinal direction of the base body part, and is provided near the edge of the second partition part, It may further include; a slit portion for distributing the flow in the longitudinal direction and the height direction of the base body portion.

그리고 슬릿부는, 유입구측에 마련되는 제1 슬릿과 배출구측에 마련되는 제2 슬릿으로 구성되며, 제1 슬릿은, 유입구를 통해 유입되는 냉각수의 유동이 베이스 바디부의 길이방향을 따라 발생하는 메인 유동과 냉각수가 제1 슬릿을 통해, 하측에서 상측으로 유동되는 유입구측 2차 유동으로 분배되도록 하며, 제2 슬릿은, 제1 슬릿을 통해 상측으로 유동된 냉각수가 제2 칸막이부를 따라 유입구측에서 배출구측으로 유동되면, 제2 슬릿을 통해 하측으로 유동되는 배출구측 2차 유동이 형성되도록 할 수 있다.And the slit part is composed of a first slit provided on the inlet side and a second slit provided on the outlet side, and the first slit is a main flow in which the flow of cooling water introduced through the inlet is generated along the longitudinal direction of the base body. The cooling water and the cooling water are distributed through the first slit into the secondary flow at the inlet side flowing from the lower side to the upper side, and the second slit is, the cooling water flowing upward through the first slit along the second partition portion from the inlet side to the outlet side When it flows to the side, it is possible to form a secondary flow on the outlet side that flows downward through the second slit.

그리고 냉각수는, 유입구측 2차 유동으로 분배되어, 제2 칸막이부를 따라 유입구측에서 배출구측으로 유동되는 경우, 조밀한 핀휜 구조를 통과하며 유속이 감소하여 균일화된 유동장을 형성할 수 있다. In addition, the cooling water is distributed as the secondary flow on the inlet side, and when it flows from the inlet side to the outlet side along the second partition part, it passes through the dense fin fin structure and the flow rate decreases to form a uniform flow field.

또한, 제1 슬릿 및 제2 슬릿은, 열전달과 압력강하 효율을 위해, 폭의 길이가 유입구측 폭의 길이의 70~75%가 되도록 형성될 수 있다.In addition, the first slit and the second slit may be formed so that the length of the width is 70 to 75% of the length of the inlet side for heat transfer and pressure drop efficiency.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 방법은, 상부에 핀휜 구조 히트싱크의 하부가 안착홈이 형성되고, 하부에 냉각수의 유입구와 배출구가 일측에 나란하게 배치되도록 형성되며, 유입구에서 배출구까지의 내부 유로가 형성되는 베이스 바디부에 냉각수가 유입되는 단계; 및 베이스 바디부의 내부로 유입된 냉각수가 유동되어, 안착홈에 안착된 핀휜 구조 히트싱크가 냉각되도록 하는 단계;를 포함하며, 냉각 단계는, 균일 냉각성을 향상시키기 위해, 베이스 바디부의 내측에 마련되되, 베이스 바디부의 높이방향을 따라 연장형성되는 제1 칸막이부에 의해, 베이스 바디부의 길이방향을 따라 형성되는 냉각수의 메인 유동(흐름)이 유입구측과 배출구측으로 분리된 상태로 안착홈에 안착된 핀휜 구조 히트싱크가 냉각되도록 할 수 있다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, in the water cooling method for improving the uniform cooling properties of the fin fin structure heat sink, a seating groove is formed in the lower portion of the fin fin structure heat sink at the upper portion, and the inlet and outlet ports of the cooling water are formed at the lower portion. The cooling water is introduced into a base body portion formed to be arranged side by side on one side and having an internal flow path from the inlet to the outlet; and allowing the cooling water introduced into the base body to flow to cool the finned heat sink seated in the seating groove, wherein the cooling step is provided inside the base body to improve uniform cooling. , The fin fin seated in the seating groove in a state where the main flow (flow) of the coolant formed along the longitudinal direction of the base body is separated into the inlet side and the outlet side by the first partition part extending along the height direction of the base body part Structural heatsinks can be allowed to cool.

그리고 본 발명의 다른 실시예에 따른, 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 장치 구조는 상부에 핀휜 구조 히트싱크의 하부가 안착홈이 형성되고, 하부에 냉각수의 유입구와 배출구가 일측에 나란하게 배치되도록 형성되며, 유입구에서 배출구까지의 내부 유로가 형성되는 베이스 바디부; 및 베이스 바디부의 길이방향을 따라 연장형성되되, 베이스 바디부 양측단의 가장자리 부근에 마련되어, 냉각수의 유동을 베이스 바디부의 길이방향과 높이방향으로 분배시키는 슬릿(slit)부;를 포함한다.And, according to another embodiment of the present invention, in the structure of the water cooling device for improving the uniform cooling of the finned heat sink, a seating groove is formed on the lower portion of the finned heat sink on the upper portion, and the inlet and outlet of the cooling water are on one side. It is formed to be arranged side by side, the base body portion is formed with an internal flow path from the inlet to the outlet; and a slit part extending along the longitudinal direction of the base body part and provided near the edges of both ends of the base body part to distribute the flow of cooling water in the longitudinal direction and the height direction of the base body part.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 방법은, 상부에 핀휜 구조 히트싱크의 하부가 안착홈이 형성되고, 하부에 냉각수의 유입구와 배출구가 일측에 나란하게 배치되도록 형성되며, 유입구에서 배출구까지의 내부 유로가 형성되는 베이스 바디부에 냉각수가 유입되는 단계; 및 베이스 바디부의 내부로 유입된 냉각수가 유동되어, 안착홈에 안착된 핀휜 구조 히트싱크가 냉각되도록 하는 단계;를 포함하며, 냉각 단계는, 균일 냉각성을 향상시키기 위해, 베이스 바디부의 길이방향을 따라 연장형성되되, 베이스 바디부 양측단의 가장자리 부근에 마련되는 슬릿(slit)부를 통해, 냉각수의 유동(흐름)이 베이스 바디부의 길이방향과 높이방향으로 분배된 상태로, 안착홈에 안착된 핀휜 구조 히트싱크가 냉각되도록 할 수 있다. In addition, according to another embodiment of the present invention, in the water cooling method for improving the uniform cooling properties of the fin fin structure heat sink, a seating groove is formed in the lower portion of the fin fin structure heat sink at the upper portion, and the inlet and outlet ports of the cooling water are formed at the lower portion. The cooling water is introduced into a base body portion formed to be arranged side by side on one side and having an internal flow path from the inlet to the outlet; and allowing the cooling water introduced into the base body to flow to cool the finned heat sink seated in the seating groove, wherein the cooling step is performed along the longitudinal direction of the base body to improve uniform cooling A fin fin structure that is formed to extend and is seated in the seating groove in a state in which the flow (flow) of the coolant is distributed in the longitudinal and height directions of the base body through slits provided near the edges of both ends of the base body. You can allow the heatsink to cool.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 수냉각 기구부에 수직, 수평 칸막이를 적용하여 메인 흐름 방향을 변환하고, 수평 칸막이에 슬릿을 적용하여 히트싱크의 핀휜 구조에 균일한 냉각수 유동이 분배되도록 유도함으로써, 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시킬 수 있어, 전자 부품 발열체의 작동 온도를 낮출 수 있다. As described above, according to the embodiments of the present invention, a vertical and horizontal partition is applied to the water cooling mechanism to change the main flow direction, and a slit is applied to the horizontal partition to achieve a uniform coolant flow in the finned structure of the heat sink. By inducing the distribution, uniform cooling of the finned heat sink can be improved, and the operating temperature of the electronic component heating element can be lowered.

도 1은 종래의 IGBT 모듈의 핀휜구조 히트싱크와 수냉각 기구부가 예시된 도면,
도 2는 종래의 IGBT 수냉각 기구부의 열전달 해석결과가 예시된 도면,
도 3은 종래의 IGBT 수냉각 기구부의 설명에 제공된 도면,
도 4는 종래의 IGBT 수냉각 기구부의 열전달 해석결과가 예시된 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 장치 구조의 설명에 제공된 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 장치 구조의 열전달 해석결과가 예시된 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 장치 구조의 상세 설명에 제공된 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 장치 구조의 슬릿부 폭 가용 범위에 따른 열 유동성능 결과가 예시된 도면, 그리고
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 방법의 설명에 제공된 흐름도이다.
도 10는 본 발명의 다른 실시예에 따른 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 방법의 설명에 제공된 흐름도이다. 1 is a view illustrating a fin fin structure heat sink and a water cooling mechanism of a conventional IGBT module;
2 is a diagram illustrating the heat transfer analysis result of the conventional IGBT water cooling mechanism;
3 is a view provided for the description of the conventional IGBT water cooling mechanism;
4 is a diagram illustrating a heat transfer analysis result of a conventional IGBT water cooling mechanism;
5 is a view provided for the description of the structure of the water cooling device for improving the uniform cooling of the fin fin structure heat sink according to an embodiment of the present invention;
6 is a view illustrating a heat transfer analysis result of a structure of a water cooling device for improving uniform cooling of a fin fin structure heat sink according to an embodiment of the present invention;
7 is a view provided for a detailed description of the structure of a water cooling device for improving uniform cooling of a fin fin structure heat sink according to an embodiment of the present invention;
8 is a view illustrating the thermal fluidity result according to the available range of the slit part width of the water cooling device structure for improving the uniform cooling property of the fin fin structure heat sink according to an embodiment of the present invention, and
9 is a flowchart provided to explain a water cooling method for improving uniform cooling properties of a fin fin structure heat sink according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart provided to explain a water cooling method for improving uniform cooling properties of a fin fin structure heat sink according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 3은 종래의 IGBT 수냉각 기구부의 설명에 제공된 도면이고, 도 4는 종래의 IGBT 수냉각 기구부의 열전달 해석결과가 예시된 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 장치 구조(이하에서는 '수냉각 장치 구조'로 총칭하기로 함)의 설명에 제공된 도면이다. 그리고 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉각 장치 구조의 상세 설명에 제공된 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉각 장치 구조의 슬릿부(400) 폭 가용 범위에 따른 열 유동성능 결과가 예시된 도면이다.3 is a view provided for explanation of a conventional IGBT water cooling mechanism, FIG. 4 is a diagram illustrating a heat transfer analysis result of a conventional IGBT water cooling mechanism, and FIG. 5 is a fin fin structure heat sink according to an embodiment of the present invention It is a view provided for the explanation of the structure of the water cooling device (hereinafter, collectively referred to as 'water cooling device structure') for improving the uniform cooling of the . And FIG. 7 is a view provided for a detailed description of the structure of a water cooling device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a view according to the available width of the slit portion 400 of the structure of the water cooling device according to an embodiment of the present invention. The thermal fluidity results are illustrated.

종래의 IGBT 수냉각 기구부는, 도 3에 도시된 바와 같이 유체의 메인 흐름 방향이 일직선이기 때문에, 도 4에 예시된 바와 같이 열전달 해석결과가 히트싱크 중앙부를 주로 냉각시키고 주흐름 외측에 있는 히트싱크 가장자리 부분의 냉각성능이 떨어진다.In the conventional IGBT water cooling mechanism, since the main flow direction of the fluid is straight as shown in FIG. 3, the heat transfer analysis result mainly cools the central part of the heat sink and the heat sink outside the main flow as illustrated in FIG. The cooling performance of the edge part is reduced.

이에 반하여, 본 실시예에 따른 수냉각 장치 구조는, 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위해, 도 5에 도시된 바와 같이 수냉각 기구부에 수직, 수평 칸막이를 적용하여 메인 흐름 방향을 변환하고, 수평 칸막이에 슬릿을 적용하여 히트싱크의 핀휜 구조에 균일한 냉각수 유동이 분배되도록 유도할 수 있다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉각 장치 구조의 열전달 해석결과가 예시된 도면이다. In contrast, in the water cooling device structure according to the present embodiment, in order to improve the uniform cooling of the finned heat sink, vertical and horizontal partitions are applied to the water cooling mechanism as shown in FIG. 5 to convert the main flow direction and , by applying a slit to the horizontal partition, it is possible to induce a uniform flow of coolant to be distributed in the finned structure of the heat sink. 6 is a diagram illustrating a heat transfer analysis result of a structure of a water cooling device according to an embodiment of the present invention.

이를 위해, 본 실시예에 따른 수냉각 장치 구조는, 수냉각 기구부에 해당하는 베이스 바디부(100), 제1 칸막이부(200), 제2 칸막이부(300) 및 슬릿부(400)를 포함한다.To this end, the structure of the water cooling device according to the present embodiment includes a base body part 100 corresponding to a water cooling mechanism part, a first partition part 200 , a second partition part 300 , and a slit part 400 . do.

베이스 바디부(100)는 핀휜 구조의 히트싱크 하부가 상부에 안착되어 오링과 볼트 등으로 수밀 조립되는 구조로 형성되며, 유입구(120)에서 배출구(130)까지의 내부 유로가 형성될 수 있다.The base body part 100 is formed in a structure in which the lower part of the heat sink of the fin fin structure is seated on the upper part and is watertightly assembled with O-rings and bolts, and an internal flow path from the inlet 120 to the outlet 130 may be formed.

구체적으로, 베이스 바디부(100)는, 상부에 핀휜 구조 히트싱크의 하부가 안착홈(110)이 형성되고, 하부에 냉각수의 유입구(120)와 배출구(130)가 일측에 나란하게 배치되도록 형성될 수 있다. Specifically, the base body part 100 is formed such that a seating groove 110 is formed in the lower part of the heat sink having a fin fin structure on the upper part, and the coolant inlet 120 and outlet 130 are arranged in parallel on one side at the lower part. can be

제1 칸막이부(200)는, 베이스 바디부(100)의 내측에 마련되되, 베이스 바디부(100)의 높이방향을 따라 연장형성되어, 베이스 바디부(100)의 길이방향을 따라 형성되는 메인 유동(흐름)이 유입구측과 배출구측으로 분리되도록 하는 수직 칸막이로 구현된다. The first partition part 200 is provided inside the base body part 100 , and is formed to extend along the height direction of the base body part 100 , and is formed along the length direction of the base body part 100 . It is implemented as a vertical partition that separates the flow (flow) into an inlet side and an outlet side.

첨언하면, 베이스 바디부(100)의 내부 유로 중 유입구와 가까운 내부 유로와 배출구와 가까운 내부 유로는 설명의 편의를 위하여, 각각 유입구측 또는 배출구측이라고 표현하는 것이다. Incidentally, the inner flow path close to the inlet and the inner flow path close to the outlet among the internal flow paths of the base body part 100 are expressed as the inlet side or the outlet side, respectively, for convenience of description.

이때, 제1 칸막이부(200)는, 냉각수의 내부 유로를 유입구측과 배출구측으로 나누기 위해, 베이스 바디부(100)의 바닥면과 일체형으로 형성되며, 두께가, 유입구(120) 및 배출구(130)의 직경에 따라 결정될 수 있다. At this time, the first partition part 200 is integrally formed with the bottom surface of the base body part 100 in order to divide the internal flow path of the coolant into the inlet side and the outlet side, and has a thickness, the inlet 120 and the outlet 130 . ) can be determined according to the diameter of

제2 칸막이부(300)는, 베이스 바디부(100)의 높이방향의 수직방향을 따라 연장형성되어, 냉각수의 유동을 베이스 바디부(100)의 길이방향 및 높이방향으로 분배시키는 2차 유동이 형성되도록 하는 수평 칸막이로 구현된다. The second partition part 300 is formed to extend along the vertical direction in the height direction of the base body part 100 , so that the secondary flow for distributing the flow of cooling water in the longitudinal direction and the height direction of the base body part 100 is performed. It is implemented as a horizontal partition to be formed.

제2 칸막이부(300)는, 베이스 바디부(100)와 다른 재질로 형성되어, 베이스 바디부(100)로부터 분리가 가능한 구조로 구현될 수 있다. The second partition part 300 may be formed of a material different from that of the base body part 100 , and may be implemented in a structure detachable from the base body part 100 .

제2 칸막이부(300)는, 안착홈(110)의 바닥면을 구성하며, 베이스 바디부(100)의 가장자리의 단차와 제1 칸막이부(200)의 윗면에 지지되는 구조로 형성될 수 있다. The second partition part 300 may be formed in a structure that constitutes the bottom surface of the seating groove 110 , and is supported by the step difference of the edge of the base body part 100 and the upper surface of the first partition part 200 . .

슬릿부(400)는, 베이스 바디부(100)의 길이방향을 따라 연장형성되되, 제2 칸막이부(300)의 가장자리 부근에 마련되어, 냉각수의 유동을 베이스 바디부(100)의 길이방향 및 높이방향으로 분배시킬 수 있다. The slit part 400 is formed to extend along the longitudinal direction of the base body part 100 , and is provided near the edge of the second partition part 300 , to prevent the flow of cooling water in the longitudinal direction and height of the base body part 100 . direction can be distributed.

이를 위해, 슬릿부(400)는, 유입구측에 마련되는 제1 슬릿(400-1)과 배출구측에 마련되는 제2 슬릿(400-2)으로 구성될 수 있다. To this end, the slit part 400 may include a first slit 400-1 provided on the inlet side and a second slit 400-2 provided on the outlet side.

제1 슬릿(400-1)은, 유입구(120)를 통해 유입되는 냉각수의 유동이 베이스 바디부(100)의 길이방향을 따라 발생하는 메인 유동과 냉각수가 제1 슬릿을 통해, 하측에서 상측으로 유동되는 유입구측 2차 유동으로 분배되도록 할 수 있다. In the first slit 400 - 1 , the main flow in which the flow of the coolant flowing in through the inlet 120 is generated along the longitudinal direction of the base body part 100 and the coolant flow through the first slit from the lower side to the upper side It can be distributed as a secondary flow on the inlet side where it flows.

제2 슬릿(400-2)은, 제1 슬릿(400-1)을 통해 상측으로 유동된 냉각수가 제2 칸막이부(300)를 따라 유입구측에서 배출구측으로 유동되면, 제2 슬릿(400-2)을 통해 하측으로 유동되는 배출구측 2차 유동이 형성되도록 할 수 있다. In the second slit 400-2, when the coolant flowing upward through the first slit 400-1 flows from the inlet side to the outlet side along the second partition part 300, the second slit 400-2 ) to form a secondary flow on the outlet side that flows downward.

이를 통해, 냉각수는, 유입구측 2차 유동으로 분배되어, 제2 칸막이부(300)를 따라 유입구측에서 배출구측으로 유동되는 경우, 조밀한 핀휜 구조를 통과하며 유속이 감소하여 균일화된 유동장을 형성하게 된다. Through this, the cooling water is distributed as the secondary flow on the inlet side, and when it flows from the inlet side to the outlet side along the second partition part 300, it passes through the dense fin fin structure and the flow rate decreases to form a uniform flow field. do.

또한, 제1 슬릿(400-1) 및 제2 슬릿(400-2)은, 도 8에 예시된 바와 같이 열전달과 압력강하 효율을 위해, 폭의 길이가 유입구측 폭의 길이의 70~75%가 되도록 형성될 수 있다. 더불어, 제1 슬릿(400-1) 및 제2 슬릿(400-2)은, 폭의 길이가 유입구측 폭의 길이의 72% 수준이 되도록 형성되는 것이 더욱 바람직하다. In addition, as illustrated in FIG. 8 , the first slit 400-1 and the second slit 400-2 have a width of 70 to 75% of the length of the inlet side for heat transfer and pressure drop efficiency. It can be formed to become In addition, it is more preferable that the first slit 400-1 and the second slit 400-2 are formed so that the length of the width is at a level of 72% of the length of the inlet side.

여기서 슬릿 비는, 제1 슬릿(400-1) 또는 제2 슬릿(400-2)의 폭의 길이가 a이고, 유입구(120) 또는 배출구(130)의 폭의 길이가 b인 경우, 하기 수식 1을 이용하여 산출될 수 있다. Here, the slit ratio is, when the length of the width of the first slit 400-1 or the second slit 400-2 is a, and the length of the width of the inlet 120 or the outlet 130 is b, the following formula It can be calculated using 1.

(수식 1) 슬릿 비 = (a/b)*100[%](Equation 1) Slit ratio = (a/b)*100[%]

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 방법의 설명에 제공된 흐름도이다. 9 is a flowchart provided to explain a water cooling method for improving uniform cooling properties of a fin fin structure heat sink according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 방법은, 상부에 핀휜 구조 히트싱크의 하부가 안착홈(110)이 형성되고, 하부에 냉각수의 유입구(120)와 배출구(130)가 일측에 나란하게 배치되도록 형성되며, 유입구(120)에서 배출구(130)까지의 내부 유로가 형성되는 베이스 바디부(100)에 냉각수가 유입되는 유입 단계(S910) 및 베이스 바디부(100)의 내부로 유입된 냉각수가 유동되어, 안착홈(110)에 안착된 핀휜 구조 히트싱크가 냉각되도록 하는 냉각 단계(S920)로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 9 , in the water cooling method for improving the uniform cooling of the fin fin structure heat sink according to the present embodiment, a seating groove 110 is formed in the lower portion of the fin fin structure heat sink at the upper portion, and the cooling water inlet is formed at the lower portion. An inlet step (S910) in which the coolant is introduced into the base body part 100 in which the 120 and the outlet 130 are formed to be arranged side by side on one side, and an internal flow path from the inlet 120 to the outlet 130 is formed (S910) and a cooling step ( S920 ) in which the cooling water introduced into the base body part 100 flows to cool the fin fin structure heat sink seated in the seating groove 110 .

이때, 냉각 단계(S920)는, 균일 냉각성을 향상시키기 위해, 베이스 바디부(100)의 내측에 마련되되, 베이스 바디부(100)의 높이방향을 따라 연장형성되는 제1 칸막이부(200)에 의해, 베이스 바디부(100)의 길이방향을 따라 형성되는 냉각수의 메인 유동(흐름)이 유입구측과 배출구측으로 분리된 상태로 안착홈(110)에 안착된 핀휜 구조 히트싱크가 냉각되도록 함으로써, 메인 흐름 방향이 변환되도록 유도할 수 있다. At this time, the cooling step (S920) is provided on the inside of the base body part 100, in order to improve uniform cooling, the first partition part 200 extending along the height direction of the base body part 100. Thus, the main flow (flow) of the cooling water formed along the longitudinal direction of the base body part 100 is separated into the inlet side and the outlet side, and the fin fin structure heat sink seated in the seating groove 110 is cooled. The flow direction can be induced to change.

도 10는 본 발명의 다른 실시예에 따른 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 방법의 설명에 제공된 흐름도이다. 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 방법은, 상부에 핀휜 구조 히트싱크의 하부가 안착홈(110)이 형성되고, 하부에 냉각수의 유입구(120)와 배출구(130)가 일측에 나란하게 배치되도록 형성되며, 유입구(120)에서 배출구(130)까지의 내부 유로가 형성되는 베이스 바디부(100)에 냉각수가 유입되는 유입 단계(S1010) 및 베이스 바디부(100)의 내부로 유입된 냉각수가 유동되어, 안착홈(110)에 안착된 핀휜 구조 히트싱크가 냉각되도록 하는 냉각 단계(S1020)로 구성될 수 있다. 10 is a flowchart provided to explain a water cooling method for improving uniform cooling properties of a fin fin structure heat sink according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10 , in the water cooling method for improving the uniform cooling of the fin fin structure heat sink according to the present embodiment, a seating groove 110 is formed in the lower portion of the fin fin structure heat sink at the upper portion, and the cooling water inlet is formed at the lower portion. An inlet step (S1010) in which the cooling water is introduced into the base body part 100 in which the 120 and the outlet 130 are formed to be arranged side by side on one side, and an internal flow path from the inlet 120 to the outlet 130 is formed (S1010) and a cooling step ( S1020 ) in which the cooling water introduced into the base body part 100 flows to cool the fin fin structure heat sink seated in the seating groove 110 .

이때, 냉각 단계(S1020)에서는, 균일 냉각성을 향상시키기 위해, 베이스 바디부(100)의 길이방향을 따라 연장형성되되, 베이스 바디부(100) 양측단의 가장자리 부근에 마련되는 슬릿부(400)를 통해, 냉각수의 유동(흐름)이 베이스 바디부(100)의 길이방향과 높이방향으로 분배된 상태로, 안착홈(110)에 안착된 핀휜 구조 히트싱크가 냉각되도록 함으로써, 히트싱크의 핀휜 구조에 균일한 냉각수 유동이 분배되도록 유도할 수 있다.At this time, in the cooling step (S1020), in order to improve uniform cooling, the slit part 400 is formed to extend along the longitudinal direction of the base body part 100, and is provided near the edges of both ends of the base body part 100. The fin fin structure of the heat sink by allowing the flow (flow) of the cooling water to be cooled in a state in which the flow (flow) of the cooling water is distributed in the longitudinal direction and the height direction of the base body part 100 , and the fin fin structure heat sink seated in the seating groove 110 is cooled. It can lead to a uniform cooling water flow distribution.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and it is common in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications may be made by those having the knowledge of, of course, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.

100 : 베이스 바디부
110 : 안착홈
120 : 유입구
130 : 배출구
200 : 제1 칸막이부
300 : 제2 칸막이부
400 : 슬릿(slit)부100: base body part
110: seating groove
120: inlet
130: outlet
200: first partition part
300: second partition part
400: slit part

Claims (12)

상부에 핀휜 구조 히트싱크의 하부가 안착홈이 형성되고, 하부에 냉각수의 유입구와 배출구가 일측에 나란하게 배치되도록 형성되며, 유입구에서 배출구까지의 내부 유로가 형성되는 베이스 바디부;
베이스 바디부의 내측에 마련되되, 베이스 바디부의 높이방향을 따라 연장형성되어, 베이스 바디부의 길이방향을 따라 형성되는 메인 유동(흐름)이 유입구측과 배출구측으로 분리되도록 하는 제1 칸막이부;
베이스 바디부의 높이방향의 수직방향을 따라 연장형성되어, 냉각수의 유동을 베이스 바디부의 길이방향 및 높이방향으로 분배시키는 2차 유동이 형성되도록 하는 제2 칸막이부; 및
베이스 바디부의 길이방향을 따라 연장형성되되, 제2 칸막이부의 가장자리 부근에 마련되어, 냉각수의 유동을 베이스 바디부의 길이방향 및 높이방향으로 분배시키는 슬릿(slit)부;를 포함하고,
제2 칸막이부는,
베이스 바디부와 다른 재질로 형성되어, 베이스 바디부로부터 분리가 가능한 구조로 구현되고,
제2 칸막이부는,
안착홈의 바닥면을 구성하며, 베이스 바디부의 가장자리의 단차와 제1 칸막이부의 윗면에 지지되는 구조로 형성되며,
슬릿부는,
유입구측에 마련되는 제1 슬릿과 배출구측에 마련되는 제2 슬릿으로 구성되며,
제1 슬릿은,
유입구를 통해 유입되는 냉각수의 유동이 베이스 바디부의 길이방향을 따라 발생하는 메인 유동과 냉각수가 제1 슬릿을 통해, 하측에서 상측으로 유동되는 유입구측 2차 유동으로 분배되도록 하며,
제2 슬릿은,
제1 슬릿을 통해 상측으로 유동된 냉각수가 제2 칸막이부를 따라 유입구측에서 배출구측으로 유동되면, 제2 슬릿을 통해 하측으로 유동되는 배출구측 2차 유동이 형성되도록 하고,
냉각수는,
유입구측 2차 유동으로 분배되어, 제2 칸막이부를 따라 유입구측에서 배출구측으로 유동되는 경우, 조밀한 핀휜 구조를 통과하며 유속이 감소하여 균일화된 유동장을 형성하고,
제1 슬릿 및 제2 슬릿은,
열전달과 압력강하 효율을 위해, 폭의 길이가 유입구측 폭의 길이의 72%가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 장치 구조.
a base body portion in which a seating groove is formed in the lower portion of the heat sink having a fin fin structure at the upper portion, an inlet and an outlet of the cooling water are disposed side by side at the lower portion, and an internal flow path from the inlet to the outlet is formed;
a first partition provided on the inside of the base body, extending along the height direction of the base body so that the main flow (flow) formed along the longitudinal direction of the base body is separated into an inlet side and an outlet side;
a second partition part extending along the vertical direction of the height direction of the base body part to form a secondary flow for distributing the flow of cooling water in the longitudinal direction and the height direction of the base body part; and
Doedoe extending along the length direction of the base body portion, provided near the edge of the second partition portion, a slit portion for distributing the flow of coolant in the longitudinal direction and the height direction of the base body portion; includes;
The second partition part,
It is formed of a material different from the base body part, and is implemented in a structure that can be separated from the base body part,
The second partition part,
It constitutes the bottom surface of the seating groove and is formed in a structure supported by the step difference of the edge of the base body part and the upper surface of the first partition part,
The slit part,
Consists of a first slit provided on the inlet side and a second slit provided on the outlet side,
The first slit is
The flow of the coolant flowing in through the inlet is divided into a main flow generated along the longitudinal direction of the base body and a secondary flow of the coolant flowing from the lower side to the upper side through the first slit,
The second slit is
When the coolant flowing upward through the first slit flows from the inlet side to the outlet side along the second partition part, a secondary flow on the outlet side flowing downward through the second slit is formed,
cooling water,
When it is distributed as secondary flow on the inlet side and flows from the inlet side to the outlet side along the second partition, it passes through the dense fin fin structure and the flow rate decreases to form a uniform flow field,
The first slit and the second slit are
For heat transfer and pressure drop efficiency, the water cooling device structure for improving the uniform cooling of the fin fin structure heat sink, characterized in that the width is formed to be 72% of the length of the inlet side.
 청구항 1에 있어서,
제1 칸막이부는,
냉각수의 내부 유로를 유입구측과 배출구측으로 나누기 위해, 베이스 바디부의 바닥면과 일체형으로 형성되며, 두께가, 유입구 및 배출구의 직경에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 장치 구조.
The method according to claim 1,
The first partition part,
In order to divide the internal flow path of the cooling water into the inlet side and the outlet side, it is formed integrally with the bottom surface of the base body part, and the thickness is determined according to the diameters of the inlet and outlet To improve uniform cooling of the heat sink. for water cooling system.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 상부에 핀휜 구조 히트싱크의 하부가 안착홈이 형성되고, 하부에 냉각수의 유입구와 배출구가 일측에 나란하게 배치되도록 형성되며, 유입구에서 배출구까지의 내부 유로가 형성되는 베이스 바디부에 냉각수가 유입되는 단계; 및
베이스 바디부의 내부로 유입된 냉각수가 유동되어, 안착홈에 안착된 핀휜 구조 히트싱크가 냉각되도록 하는 단계;를 포함하며,
냉각 단계는,
균일 냉각성을 향상시키기 위해, 베이스 바디부의 내측에 마련되되, 베이스 바디부의 높이방향을 따라 연장형성되는 제1 칸막이부에 의해, 베이스 바디부의 길이방향을 따라 형성되는 냉각수의 메인 유동(흐름)이 유입구측과 배출구측으로 분리된 상태로 안착홈에 안착된 핀휜 구조 히트싱크가 냉각되도록 하고,
냉각 단계는,
베이스 바디부의 높이방향의 수직방향을 따라 연장형성되는 제2 칸막이부 및 베이스 바디부의 길이방향을 따라 연장형성되되, 제2 칸막이부의 가장자리 부근에 마련되는 슬릿(slit)부에 의해, 냉각수의 유동을 베이스 바디부의 길이방향 및 높이방향으로 분배시키는 2차 유동이 형성되며,
제2 칸막이부는,
베이스 바디부와 다른 재질로 형성되어, 베이스 바디부로부터 분리가 가능한 구조로 구현되고,
제2 칸막이부는,
안착홈의 바닥면을 구성하며, 베이스 바디부의 가장자리의 단차와 제1 칸막이부의 윗면에 지지되는 구조로 형성되며,
슬릿부는,
유입구측에 마련되는 제1 슬릿과 배출구측에 마련되는 제2 슬릿으로 구성되며,
제1 슬릿은,
유입구를 통해 유입되는 냉각수의 유동이 베이스 바디부의 길이방향을 따라 발생하는 메인 유동과 냉각수가 제1 슬릿을 통해, 하측에서 상측으로 유동되는 유입구측 2차 유동으로 분배되도록 하며,
제2 슬릿은,
제1 슬릿을 통해 상측으로 유동된 냉각수가 제2 칸막이부를 따라 유입구측에서 배출구측으로 유동되면, 제2 슬릿을 통해 하측으로 유동되는 배출구측 2차 유동이 형성되도록 하고,
냉각수는,
유입구측 2차 유동으로 분배되어, 제2 칸막이부를 따라 유입구측에서 배출구측으로 유동되는 경우, 조밀한 핀휜 구조를 통과하며 유속이 감소하여 균일화된 유동장을 형성하고,
제1 슬릿 및 제2 슬릿은,
열전달과 압력강하 효율을 위해, 폭의 길이가 유입구측 폭의 길이의 72%가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 핀휜 구조 히트싱크의 균일 냉각성을 향상시키기 위한 수냉각 방법.A seating groove is formed in the lower portion of the heatsink having a finned structure at the upper portion, and the coolant inlet and outlet are formed to be arranged side by side on one side at the lower portion, and the coolant flows into the base body portion where the internal flow path from the inlet to the outlet is formed. step; and
The cooling water introduced into the base body part flows to cool the fin fin structure heat sink seated in the seating groove.
The cooling step is
In order to improve the uniform cooling property, the main flow (flow) of the coolant formed along the longitudinal direction of the base body is provided inside the base body by the first partition part extending along the height direction of the base body. The fin fin structure heat sink seated in the seating groove in a state separated into the side and the outlet side is cooled,
The cooling step is
The second partition part extending in the vertical direction of the height direction of the base body part and the second partition part extending along the length direction of the base body part, the flow of the coolant is controlled by the slit part provided near the edge of the second partition part A secondary flow is formed that distributes the base body in the longitudinal and height directions,
The second partition part,
It is formed of a material different from the base body part, and is implemented in a structure that can be separated from the base body part,
The second partition part,
It constitutes the bottom surface of the seating groove and is formed in a structure supported by the step difference of the edge of the base body part and the upper surface of the first partition part,
The slit part,
Consists of a first slit provided on the inlet side and a second slit provided on the outlet side,
The first slit is
The flow of the coolant flowing in through the inlet is divided into a main flow generated along the longitudinal direction of the base body and a secondary flow of the coolant flowing from the lower side to the upper side through the first slit,
The second slit is
When the coolant flowing upward through the first slit flows from the inlet side to the outlet side along the second partition part, a secondary flow on the outlet side flowing downward through the second slit is formed,
cooling water,
When it is distributed as secondary flow on the inlet side and flows from the inlet side to the outlet side along the second partition, it passes through the dense fin fin structure and the flow rate decreases to form a uniform flow field,
The first slit and the second slit are
For heat transfer and pressure drop efficiency, a water cooling method for improving uniform cooling of a fin fin structure heat sink, characterized in that the width is formed to be 72% of the length of the inlet side. 삭제delete 삭제delete
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