KR102363438B1 - 히트파이프 내장형 히트싱크 - Google Patents

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    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2029—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

히트파이프 내장형 히트싱크가 개시된다. 일실시예에 따른 히트파이프 내장형 히트싱크는, 일방향으로 냉각수가 유입되는 유입구와, 타방향으로 냉각수가 배출되는 유출구와, 내부에 소정의 깊이를 갖는 홈형상의 삽입홈을 구비하는 본체부; 및 상기 삽입홈에 대응하여 상기 본체부의 내부에 삽입되어 상기 냉각수가 이동할 수 있는 냉각유로를 구비하는 히트파이프;를 포함하되, 상기 히트파이프는, 직선형의 유로와 곡선형의 유로가 서로 반복 연결되어 서로 연통되도록 소정의 지름을 갖는 관형상으로 형성될 수 있다.

Description

히트파이프 내장형 히트싱크 {HEAT SINK WITH BUILT-IN HEAT PIPE}
아래 실시예들은 히트파이프를 평면 구조의 본체에 내장하여 냉각유로에 냉각수를 공급함으로써, 접촉면적을 증가시켜 냉각 성능을 향상시키면서 구조를 단순화할 수 있는 히트파이프 내장형 히트싱크에 관한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일반적으로 전자제품 및 정류기, 통신중계기, LED 등은 발열로 인한 성능저하를 방지하고 수명연장을 위해서 열을 방출하여야 하는데, 열발생기기의 열을 방출하는 방법으로는 열발생기기에 히트싱크를 결합시켜 열발생기기에서 발생한 열이 히트싱크에 전달돼 배출되게 한다.
히트싱크는 방열핀을 부착하여 방열하는 자연대류방식과 방열핀에 팬을 이용하여 강제로 송풍하여 열 방출 효율을 높이기도 하며, 또 산업용 Power Units, 발전소 정류기 등은 냉각수를 이용하여 열을 방출하기도 한다. 히트싱크에 단순 방열핀만 부착하는 방법은 방열이 히트싱크의 체적과 정비례하기 때문에 협소한 장소에 히트싱크 설치(부착)는 히트싱크의 크기 때문에 제약을 받게 되고, 팬을 이용하는 방법은 별도 동력과 고질적인 소음이 발생된다.
또한, 냉각수를 이용하는 방법은 가열된 냉각수를 식히기 위해서 스프링클러 등 부대시설이 별도로 필요하게 되었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0050139호 대한민국 등록특허공보 제10-0598516호 대한민국 등록특허공보 제10-2170252호 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0019150호
일실시예들은 히트파이프 내장형 히트싱크를 제공할 수 있고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일실시예에 따른 히트파이프 내장형 히트싱크는, 일방향으로 냉각수가 유입되는 유입구와, 타방향으로 냉각수가 배출되는 유출구와, 내부에 소정의 깊이를 갖는 홈형상의 삽입홈을 구비하는 본체부; 및 상기 삽입홈에 대응하여 상기 본체부의 내부에 삽입되어 상기 냉각수가 이동할 수 있는 냉각유로를 구비하는 히트파이프;를 포함하되, 상기 히트파이프는, 직선형의 유로와 곡선형의 유로가 서로 반복 연결되어 서로 연통되도록 소정의 지름을 갖는 관형상으로 형성될 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 히트파이프는, 상기 유입구와 연결되며 수평한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제1 수평연결유로, 상기 제1 수평연결유로와 연결되며 90°꺽인 방향의 제1 곡선연결유로, 상기 제1 곡선연결유로와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제1 수직연결유로, 상기 제1 수직연결유로와 연결되며 U자형의 제1 U자연결유로, 상기 제1 U자연결유로와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제2 수직연결유로, 상기 제2 수직연결유로와 연결되며 U자형의 제2 U자연결유로, 상기 제1 U자연결유로와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제2 수직연결유로, 상기 제2 수직연결유로와 연결되며 U자형의 제2 U자연결유로와, 상기 제2 U자연결유로와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제3 수직연결유로, 상기 제3 수직연결유로와 연결되며 U자형의 제3 U자연결유로, 상기 제3 U자연결유로와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제4 수직연결유로, 상기 제4 수직연결유로와 연결되며 U자형의 제4 U자연결유로, 상기 제4 U자연결유로와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제5 수직연결유로, 상기 제5 수직연결유로와 연결되며 U자형의 제5 U자연결유로, 상기 제5 U자연결유로와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제6 수직연결유로, 상기 제6 수직연결유로와 연결되며 U자형의 제6 U자연결유로, 상기 제6 U자연결유로와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제7 수직연결유로, 상기 제7 수직연결유로와 연결되며 90°꺽인 방향의 제2 곡선연결유로 및 상기 제2 곡선연결유로와 연결되며 수평한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제2 수평연결유로를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 제1 곡선연결유로와 상기 제2 곡선연결유로는 동일한 형상으로 형성되고, 상기 제1 U자연결유로, 상기 제2 U자연결유로, 상기 제3 U자연결유로, 상기 제4 U자연결유로 및 상기 제5 U자연결유로는 동일한 형상으로 형성되며, 상기 제1 수직연결유로, 상기 제2 수직연결유로, 상기 제3 수직연결유로, 상기 제4 수직연결유로, 상기 제5 수직연결유로 및 상기 제6 수직연결유로는 동일한 형상으로 형성되며, 소정 간격으로 이격되어 상호 이웃되게 배치되고, 상기 제7 수직연결유로는 상기 제1 수직연결유로, 상기 제2 수직연결유로, 상기 제3 수직연결유로, 상기 제4 수직연결유로, 상기 제5 수직연결유로 및 상기 제6 수직연결유로 보다 길게 형성되며, 상기 제2 수평연결유로는 상기 제1 수평연결유로 보다 길게 형성될 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 냉각유로의 상측면, 하측면, 상기 유입구 및 상기 유출구가 형성된 상기 본체부의 반대측면에 배치되는 고정수단;을 더 포함하고,
상기 고정수단은 상기 본체부의 내부에 배치되고, 상기 유출구에 구비된 온도센서에 의해 감지된 유출되는 냉각수의 온도가 높을 경우 상기 유입구에 구비된 유입량조절밸브의 밸브를 열어 유입되는 냉각수의 양을 증가시키고, 상기 유출구에 구비된 유출량조절밸브의 밸브를 열어 유출되는 냉각수의 양을 증가시키고, 상기 온도센서에 의해 감지된 유출되는 냉각수의 온도가 낮을 경우 상기 유입량조절밸브의 밸브를 닫아 유입되는 냉각수의 양을 감소시키고, 상기 유출량조절밸브의 밸브를 닫아 유출되는 냉각수의 양을 감소시켜 상기 히트싱크의 내부온도를 낮춰 상기 히트싱크의 내부온도를 제어할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 히트싱크는 건축용 단열 구조체의 상부면에 설치되고, 상기 건축용 단열 구조체는, 건축물의 내벽에 일측이 접촉 가능하게 설치되는 단열부재와, 상기 단열부재에 끼워지도록 일측에 복수개의 쐐기가 돌출 형성되고, 타측에 구획프레임을 구비하는 요철플레이트와, 상기 구획프레임에 결합되어 복수개의 충전공간부를 형성하고, 복수개의 주입안내홀부가 관통 형성되는 결합플레이트와, 상기 결합플레이트가 상기 구획플레임에 결합시 상기 주입안내홀부를 통해 상기 충전공간부에 충전되는 발포재와, 상기 결합플레이트에 접착제로 고정되어 상기 결합플레이를 노출 방지되도록 커버하는 커버보드;를 포함하되, 상기 구획프레임은 탄성결합부에 의해 상기 요철플레이트에 탄성적으로 결합되며, 상기 탄성결합부는 상기 요철플레이트의 타측에 관통 형성되는 관통홀부 및 상기 관통홀부의 주변에 걸림 가능하게 끼워지도록 상기 구획프레임에 돌출 형성되는 걸림후크부를 포함하고, 상기 결합플레이트는 슬라이드결합부에 의해 상기 구획프레임에 슬라이드 결합되며, 상기 슬라이드결합부는 구획플레이트에 함몰 형성되는 슬라이드홈부 및 상기 슬라이드홈부에 이동 가능하게 끼워지도록 상기 결합플레이트에 돌출 형성되는 슬라이드레일부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 장치는 하드웨어와 결합되어 상술한 방법들 중 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 제어될 수 있다.
실시예들은 히트파이프를 평면 구조의 히트싱크의 본체에 내장하여 냉각유로에 냉각수를 공급함으로써, 접촉면적을 증가시켜 냉각 성능을 향상시키면서 구조를 단순화할 수 있다.
실시예들은 히드싱크의 내부에 일체로 형성된 히트파이프를 통해 냉각수를 공급하여 방열이 이루어짐으로써, 발열체 내부로의 누수를 방지하면서 냉각효율을 극대화할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일실시예에 따른 히트파이프 내장형 히트싱크를 설명하기 위한 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 히트파이프 내장형 히트싱크를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 히트파이프 내장형 히트싱크를 설명하기 위한 측면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 히트파이프의 배치상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 다른 일실시예에 따른 히트파이프 내장형 히트싱크를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다른 일실시예에 따른 히트파이프 내장형 히트싱크의 설치상태를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
도 1은 일실시예에 따른 히트파이프 내장형 히트싱크를 설명하기 위한 정면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 히트파이프 내장형 히트싱크를 설명하기 위한 사시도이며, 도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 히트파이프 내장형 히트싱크를 설명하기 위한 측면도이고, 도 5는 도 2에 도시된 히트파이프의 배치상태를 설명하기 위한 도면이다.
일실시예에 따른 히트파이프 내장형 히트싱크(1)은 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본체부(10)와, 본체부(10)의 내부에 형성되는 냉각유로(22)가 형성된 히트파이프(20)를 포함할 수 있다.
본체부(10)는 사각의 평면형상을 갖도록 개시하였지만, 이에 한정하지 않는다. 예를 들어, 본체부(10)는 발열체의 방열 면적에 대응하여 원형, 삼각형 등의 다각형상을 갖질 수 있다.
본체부(10)의 측면에 냉각수가 유입되는 유입구(12) 및 유출구(14), 히트파이프(20)의 형상에 대응하는 삽입홈(16)을 포함할 수 있다. 이때, 삽입홈(16)은 생략될 수 있다.
본 실시예에서, 유입구(12) 및 유출구(14)가 본체부(10)의 동일한 측면에 형성되는 것으로 개시하였지만, 이에 한정하지 않는다.
삽입홈(16)은 히트파이프(20)의 형상에 대응하여 히트파이프(20)가 삽입될 수 있도록 소정의 깊이를 갖는 홈으로 형성될 수 있다.
이와 같은 구조의 본체부(10)는 발열체(미도시)에 부착 또는 근처에 위치되도록 배치될 수 있지만, 이에 한정하지 않는다. 예를 들어, 본체부(10)는 발열체의 방열 면적에 대응하여 단수 또는 복수개로 배치되어 냉각효율을 극대화할 수 있다.
히트파이프(20)는 본체부(10)의 내부의 삽입홈(16)에 삽입되며, 냉각수가 이동하는 냉각유로(22)를 포함할 수 있다.
냉각유로(22)는 냉각수가 이동되는 경로로써, 직선형의 유로와 곡선형의 유로가 서로 반복 연결되어 서로 연통되도록 소정의 지름을 갖는 관형상으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 5를 참조하면, 냉각유로(22)는 유입구(12)와 연결되며 수평한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제1 수평연결유로(200), 제1 수평연결유로(200)와 연결되며 90°꺽인 방향의 제1 곡선연결유로(210), 제1 곡선연결유로(210)와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제1 수직연결유로(220), 제1 수직연결유로(220)와 연결되며 U자형의 제1 U자연결유로(230), 제1 U자연결유로(230)와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제2 수직연결유로(221), 제2 수직연결유로(221)와 연결되며 U자형의 제2 U자연결유로(231), 제1 U자연결유로(230)와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제2 수직연결유로(221), 제2 수직연결유로(221)와 연결되며 U자형의 제2 U자연결유로(231)와, 제2 U자연결유로(231)와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제3 수직연결유로(222), 제3 수직연결유로(222)와 연결되며 U자형의 제3 U자연결유로(232), 제3 U자연결유로(232)와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제4 수직연결유로(223), 제4 수직연결유로(223)와 연결되며 U자형의 제4 U자연결유로(233), 제4 U자연결유로(233)와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제5 수직연결유로(224), 제5 수직연결유로(224)와 연결되며 U자형의 제5 U자연결유로(234), 제5 U자연결유로(234)와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제6 수직연결유로(225), 제6 수직연결유로(225)와 연결되며 U자형의 제6 U자연결유로(235), 제6 U자연결유로(235)와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제7 수직연결유로(226), 제7 수직연결유로(226)와 연결되며 90°꺽인 방향의 제2 곡선연결유로(211) 및 제2 곡선연결유로(211)와 연결되며 수평한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제2 수평연결유로(201)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 수평연결유로(200, 201)과 제1 내지 제7 수직연결유로(220-226) 사이에 배치되는 제1 및 제2 곡선연결유로(210, 211)와 제1 내지 제6 U자연결유로(230-235)에 의해 유입구(12)를 통해 유입되는 냉각수의 유동저항을 최소화하여 흡열된 냉각수를 유출구(14)를 통해 빠르게 배출할 수 있다. 즉, 냉각수 간의 간섭에 의한 방열 성능을 최소화할 수 있다
제1 곡선연결유로(210)와 제2 곡선연결유로(211)와 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
제1 수직연결유로(220), 제2 수직연결유로(221), 제3 수직연결유로(222), 제4 수직연결유로(223), 제5 수직연결유로(224) 및 제6 수직연결유로(225)는 동일한 형상으로 형성되며, 소정 간격으로 이격되어 상호 이웃되게 배치될 수 있다.
제1 U자연결유로(230), 제2 U자연결유로(231), 제3 U자연결유로(232), 제4 U자연결유로(233) 및 제5 U자연결유로(234)는 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
제7 수직연결유로(226)는 제1 수직연결유로(220), 제2 수직연결유로(221), 제3 수직연결유로(222), 제4 수직연결유로(223), 제5 수직연결유로(224) 및 제6 수직연결유로(225) 보다 길게 형성될 수 있다.
제2 수평연결유로(201)는 제1 수평연결유로(200) 보다 길게 형성될 수 있다.
일실시예에 따라, 냉각유로(22)는 일체형으로 형성되는 것이 바람직하지만, 이에 한정하지 않고 각각의 유로가 연결되어 형성될 수도 있다.
일실시예에 따라, 냉각유로(22)는 직선형의 유로 또는 곡선형의 유로가 서로 반복 연결되어 서로 연통되도록 소정의 지름을 갖는 관형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 냉각유로(22)는 S자 형상이 반복되거나 지그재그 형상으로 형성될 수 있다.
이와 같은 구조의 냉각유로(22)는 본체부(10)의 전체면에 제1 수평연결유로(200), 제1 곡선연결유로(210), 제1 내지 제6 수직연결유로(220-225) 및 제1 내지 제6 U자연결유로(230-235)가 고르게 배치됨으로써, 유입구(12)를 통해 유입되는 냉각수에 의해 고른 방열효과를 얻을 수 있고, 배출구(14)측에 제7 수직연결유로(226)와 제2 수평연결유로(201)가 배치됨으로써, 유입구(12)를 통해 유입되는 냉각수가 배출구(14)로 빠르게 배출될 수 있어 냉각수 간의 간섭에 의한 방열 성능을 최소화할 수 있다. 이때, 제7 수직연결유로(226)와 제2 수평연결유로(201) 사이에 형성된 제2 곡선연결유로(211)에 의해 유동저항을 최소화하여 흡열된 냉각수를 빠르게 배출할 수 있다.
일실시예에 따라, 히트파이프(20)는 냉각유로(22)를 고정하기 위한 고정수단(24)을 포함할 수 있다.
고정수단(24)은 본체부(10)의 내부에 배치되며, 냉각유로(22)를 고정하기 위해 상측면, 하측면, 유입구(12) 및 유출구(14)가 형성된 본체부(10)의 반대측면에 배치될 수 있다.
구체적으로, 고정수단(24)은 냉각유로(22)의 상측면에 배치되는 제1 고정수단(240)과, 유입구(12) 및 유출구(14)가 형성된 본체부(10)의 반대측면에 배치되는 제2 고정수단(242)과, 냉각유로(22)의 하측면에 배치되는 제3 고정수단(244)를 포함할 수 있다.
냉각유로(22)의 상측면, 하측면, 유입구(12) 및 유출구(14)가 형성된 본체부(10)의 반대측면에 배치된 고정수단(24)에 의해 냉각유로(22)가 지지 및 고정됨으로써, 외부충격 등에 의해 흔들림이 발생하지 않아 냉각효율을 극대화할 수 있다.
이와 같은 구조의 히트싱크(1)는 히트파이프(20)를 본체부(10)의 내부에 내장함으로써, 유입구(12)를 통해 유입된 냉각수가 내부에 고르게 배치된 냉각유로(22)를 통해 빠르게 이동하고, 흡열된 냉각수가 유출구(14)를 통해 빠르게 유출됨으로써, 유입구(12)의 냉각수의 온도와 유출구(14)의 냉각수의 온도차가 크지 않아 냉각수간 간섭에 의한 방열 성능의 저하를 최소화하여 히트싱크(1)의 전체에 고른 방열효과를 얻을 수 있다.
또한, 히트싱크(1)는 히트파이프(20)가 본체부(10)의 내부에 내장됨으로써, 접촉저항을 최소화하여 저항값에 의한 손실을 최소화하면서 냉각을 최대화할 수 있다.
도 6은 다른 일실시예에 따른 히트파이프 내장형 히트싱크를 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 히트파이프 내장형 히트싱크(2)는 유입 및 유출되는 냉각수 간의 유량 및 유속이 일정하도록 조절하는 유입량조절밸브(120), 유출량조절밸브(140)를 포함할 수 있다.
유입구(12)는 유입량조절밸브(120)를 구비할 수 있다. 유입량조절밸브(120)는 유입구(12)에 연결되며, 유출되는 냉각수의 양에 비례하여 냉각유로(22)에 냉각수가 원활하게 이동할 수 있도록 유입되는 냉각수의 양을 조절할 수 있다.
유출구(14)는 유출량조절밸브(140) 및 온도센서(142)를 구비할 수 있다.
유출량조절밸브(140)는 유출구(14)에 연결되며, 유입되는 냉각수의 양에 비례하여 냉각유로(22)에 냉각수가 원활하게 이동할 수 있도록 유출되는 냉각수의 양을 조절할 수 있다.
온도센서(142)는 유출구(14)의 끝단에 구비되어, 유출구(14)를 통해 배출되는 냉각수의 온도를 감지할 수 있다.
이와 같은 구조의 히트싱크(2)는 온도센서(142)에 의해 감지된 유출되는 냉각수의 온도가 높을 경우 유입량조절밸브(120)의 밸브를 열어 유입되는 냉각수의 양을 증가시키고, 유출량조절밸브(140)의 밸브를 열어 유출되는 냉각수의 양을 증가시키고, 온도센서(142)에 의해 감지된 유출되는 냉각수의 온도가 낮을 경우 유입량조절밸브(120)의 밸브를 닫아 유입되는 냉각수의 양을 감소시키고, 유출량조절밸브(140)의 밸브를 닫아 유출되는 냉각수의 양을 감소시켜 히트싱크(2)의 내부온도를 낮춤으로써, 히트싱크(2)의 내부온도를 제어할 수 있다. 즉, 히트싱크(2)는 유입량조절밸브(120) 및 유출량조절밸브(140)를 조절하여 히트파이프(20)에 일정한 유량의 냉각수가 흐를 수 있도록 조절함으로써, 냉각효과를 극대화할 수 있다.
도 7은 다른 일실시예에 따른 히트파이프 내장형 히트싱크의 설치상태를 설명하기 위한 도면이다.
히트파이프 내장형 히트싱크(1)는 전자제품 및 정류기, 통신중계기, LED 등과 같은 발열체에 형성될 수 있지만, 이에 한정하지 않는다.
예를 들어, 히트파이프 내장형 히트싱크(1)는 건축용 단열 구조체(40)의 상부면에 설치될 수 있다.
도 7을 참조하면, 건축용 단열 구조체(40)는 단열부재(410), 요철플레이트(420), 결합플레이트(430), 발포재(440) 및 커버보드(450)를 포함할 수 있다.
단열부재(410)는 건축물의 내벽에 일측이 접촉 가능하게 설치되어 건축물 외부에서 내부로 전달되거나 건축물 내부에서 외부로 전달되는 열기 또는 냉기를 차단할 수 있다.
이때, 단열부재(410)의 재질은 특별히 한정되지 않지만, PE 또는 PP 중 어느 하나 또는 2가지가 혼합되어 내열성과 탄성력을 갖는 발포수지로 이루어지는 것이 유리할 수 있다.
요철플레이트(420)는 단열부재(410)에 강제적으로 끼워지도록 일측에 복수개의 쐐기(421)가 돌출 형성되고, 타측에 구획프레임(422)을 구비할 수 있다. 즉, 요철플레이트(420)와 단열부재(410)를 일치시킨 상태에서 요철플레이트(420)를 단열부재(410) 측으로 가압하면 쐐기(421)가 단열부재(410)에 강제 삽입되어 요철플레이트(420)는 단열부재(410)에 가거치될 수 있다. 이로써, 단열부재(410)와 요철플레이트(420)의 사이에는 복수개의 이격공간이 형성되기 때문에 건축물 외부에서 열기 또는 냉기가 단열부재(410)를 통과시 열기 또는 냉기가 건축물 내부로 유입 방지되게 머무를 수 있게 될 수 있다.
이때, 구획프레임(422)은 요철플레이트(420)에 상하 방향으로 복수개가 이격 배치되어 추후에 설명될 충전공간부(431)를 구획시키는 역할을 수행하는 것으로서, 탄성결합부(423)에 의해 요철플레이트(20)에 탄성적으로 결합될 수 있다.
여기서, 탄성결합부(423)는 요철플레이트(420)의 타측에 관통 형성되는 관통홀부(423a) 및 관통홀부(423a)의 주변에 걸림 가능하게 끼워지도록 구획프레임(422)에 돌출 형성되는 걸림후크부(423b)를 포함할 수 있다.
즉, 걸림후크부(423b)를 관통홀부(423a)에 삽입시키면 걸힘후크부(423b)는 관통홀부(423a)의 내주면에 접촉되어 오므라지면서 삽입되다가 관통홀부(423a)를 통과하는 순간 탄성적으로 벌어지면서 관통홀부(423a)의 주변에 걸림 고정될 수 있다.
그리고, 결합플레이트(430)는 구획프레임(422)에 결합되어 복수개의 충전공간부(431)를 형성하고, 충전공간부(431)에 연통되는 주입안내홀부(432)가 복수개로 관통 형성될 수 있다. 이러한 결합플레이트(430)는 평판 형상으로 형성되고, 재질이 한정되지 않고 다양하게 변경 실시될 수 있다.
아울러, 결합플레이트(430)는 슬라이드결합부(433)에 의해 구획프레임(422)에 슬라이드 결합될 수 있다. 이때, 슬라이드결합부(433)는 구획플레이트(422)에 함몰 형성되는 슬라이드홈부(433a) 및 슬라이드홈부(433a)에 이동 가능하게 끼워지도록 결합플레이트(430)에 돌출 형성되는 슬라이드레일부(433b)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 결합플레이트(430)는 구획프레임(422)에 간편하게 슬라이드 조립시킬 수 있으므로 시공 작업성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 요철플레이트(420)는 처짐방지보강부(460)에 의해 구획프레임(422)의 하중으로 인한 처짐이 방지될 수 있다. 구체적으로, 처짐방지보강부(460)는 내벽에 고정 설치되고, 체결홀부(461a)를 구비하는 고정브라켓(461) 및 슬라이드홈부(433a)에 삽입되며, 슬라이드홈부(433a)에 삽입시 요철플레이트(420)와 단열부재(410)를 순차적으로 통과하여 체결홀부(461a)에 체결되는 체결지지볼트(462)를 포함할 수 있다. 이때, 고정브라켓(461)은 단열부재(410)가 내벽에 설치되기 전에 위치를 고려하여 미리 내벽에 고정 설치되는 것이 바람직하다.
이로써, 구획프레임(422)가 탄성결합부(423)를 통해 요철플레이트(420)에 탄성 결합된 상태에서 체결지지볼트(462)가 고정브라켓(461)의 체결홀부(461a)에 체결되면 구획프레임(422)은 요철플레이트(420)에서 이탈 방지되는 동시에 내벽에 대한 지지력을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 요철플레이트(420)로 하중 전달 방지되어 요철플레이트(420)의 쐐기(421)가 단열부재(410)에서 빠지면서 단열부재(410)를 손상시키는 현상을 방지할 수 있게 된다.
발포재(440)는 결합플레이트(430)가 구획프레임(422)에 결합시 주입안내홀부(432)를 통해 충전공간부(431)에 충전될 수 있다. 이러한 발포재(440)는 소음 및 진동을 완화시키는 역할을 수행할 뿐만 아니라, 단열부재(410)와 더불어 건축물 외부에서 내부로 전달되거나 건축물 내부에서 외부로 전달되는 열기 또는 냉기를 이중으로 차단하는 역할도 수행할 수 있다. 즉, 건축물 외부에서 내부로 전달되거나 건축물 내부에서 외부로 전달되는 열기 또는 냉기를 단열부재(410)가 1차적으로 차단하고, 발포재(440)가 2차적으로 차단함으로써, 각기 다른 재질에 의한 특성으로 단열 효과를 발휘할 수 있게 된다. 이때, 발포재(440)는 충전공간부(431)의 70% 내지 90%의 범위로 충전되어 공기층을 형성할 수도 있다.
커버보드(450)는 결합플레이트(430)에 접착제(미도시)로 고정되어 결합플레이트(430)를 노출 방지되도록 커버할 수 있다.
이와 같은 구조의 건축용 단열 구조체(40)의 상부면에 히트파이프 내장형 히트싱크(1)가 설치됨으로써, 냉각 성능을 향상시키면서 단열에 더욱 효과적이면서 하중을 건축물의 내벽측으로 전달하여 구조적으로 안정성을 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
1, 2 : 히트파이프 내장형 히트싱크
10 : 본체부 12 : 유입구
14 : 유출구
20 : 히트파이프 22 : 냉각유로
24 : 고정수단

Claims (3)

  1. 일방향으로 냉각수가 유입되는 유입구와, 타방향으로 냉각수가 배출되는 유출구와, 내부에 소정의 깊이를 갖는 홈형상의 삽입홈을 구비하는 본체부; 및
    상기 삽입홈에 대응하여 상기 본체부의 내부에 삽입되어 상기 냉각수가 이동할 수 있는 냉각유로를 구비하는 히트파이프;를 포함하되,
    상기 히트파이프는,
    직선형의 유로와 곡선형의 유로가 서로 반복 연결되어 서로 연통되도록 소정의 지름을 갖는 관형상으로 형성되는 것으로,
    상기 히트파이프는,
    상기 유입구와 연결되며 수평한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제1 수평연결유로, 상기 제1 수평연결유로와 연결되며 90°꺽인 방향의 제1 곡선연결유로, 상기 제1 곡선연결유로와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제1 수직연결유로, 상기 제1 수직연결유로와 연결되며 U자형의 제1 U자연결유로, 상기 제1 U자연결유로와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제2 수직연결유로, 상기 제2 수직연결유로와 연결되며 U자형의 제2 U자연결유로, 상기 제1 U자연결유로와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제2 수직연결유로, 상기 제2 수직연결유로와 연결되며 U자형의 제2 U자연결유로와, 상기 제2 U자연결유로와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제3 수직연결유로, 상기 제3 수직연결유로와 연결되며 U자형의 제3 U자연결유로, 상기 제3 U자연결유로와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제4 수직연결유로, 상기 제4 수직연결유로와 연결되며 U자형의 제4 U자연결유로, 상기 제4 U자연결유로와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제5 수직연결유로, 상기 제5 수직연결유로와 연결되며 U자형의 제5 U자연결유로, 상기 제5 U자연결유로와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제6 수직연결유로, 상기 제6 수직연결유로와 연결되며 U자형의 제6 U자연결유로, 상기 제6 U자연결유로와 연결되며 수직한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제7 수직연결유로, 상기 제7 수직연결유로와 연결되며 90°꺽인 방향의 제2 곡선연결유로 및 상기 제2 곡선연결유로와 연결되며 수평한 길이방향으로 소정의 길이로 연장되는 제2 수평연결유로를 포함하고,
    상기 유입구는 유입량조절밸브;를 구비하고,
    상기 유출구는 유출량조절밸브 및 온도센서를 구비하며,
    상기 온도센서는 유출구의 끝단에 구비되어, 유출구를 통해 배출되는 냉각수의 온도를 감지하는 것이며,
    상기 히트파이프는 냉각유로를 고정하기 위한 고정수단;을 포함하고,
    상기 고정수단은
    냉각유로의 상측면에 배치되는 제1 고정수단과,
    상기 유입구 및 유출구가 형성된 본체부의 반대측면에 배치되는 제2 고정수단과,
    상기 냉각유로의 하측면에 배치되는 제3 고정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트파이프 내장형 히트싱크.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 곡선연결유로와 상기 제2 곡선연결유로는 동일한 형상으로 형성되고,
    상기 제1 U자연결유로, 상기 제2 U자연결유로, 상기 제3 U자연결유로, 상기 제4 U자연결유로 및 상기 제5 U자연결유로는 동일한 형상으로 형성되며,
    상기 제1 수직연결유로, 상기 제2 수직연결유로, 상기 제3 수직연결유로, 상기 제4 수직연결유로, 상기 제5 수직연결유로 및 상기 제6 수직연결유로는 동일한 형상으로 형성되며, 소정 간격으로 이격되어 상호 이웃되게 배치되고,
    상기 제7 수직연결유로는 상기 제1 수직연결유로, 상기 제2 수직연결유로, 상기 제3 수직연결유로, 상기 제4 수직연결유로, 상기 제5 수직연결유로 및 상기 제6 수직연결유로 보다 길게 형성되며,
    상기 제2 수평연결유로는 상기 제1 수평연결유로 보다 길게 형성되는,
    히트파이프 내장형 히트싱크.
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