KR19990081736A

KR19990081736A - Fluid Heatsink

Info

Publication number: KR19990081736A
Application number: KR1019980024150A
Authority: KR
Inventors: 이상철
Original assignee: 이영필; 주식회사 이지컨설팅; 이태랑; 잘만테크 주식회사
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1998-06-25
Publication date: 1999-11-15

Abstract

유체의 대류 현상을 이용한 유체히트싱크에 관한 것이다. 유체히트싱크는 내부공간이 형성된 주머니와, 주머니의 일측에 형성되어 열발생원에 접촉되어 흡열하는 흡열부와, 내부공간에 주입되어 흡열부의 열을 흡수하였다가 상기 주머니에 전달하는 유체를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 유체히트싱크는 무동력으로 무소음 무진동 고효율로 전자부품의 열을 공기중으로 방열시킬 수 있으며, 전자부품의 온도변화를 최소화 할 수 있다.It relates to a fluid heat sink using the convection phenomenon of the fluid. The fluid heat sink includes a bag having an inner space, a heat absorbing part formed at one side of the bag and contacting a heat generating source and absorbing heat, and a fluid which is injected into the inner space to absorb heat of the heat absorbing part and transfers the heat to the bag. It features. The fluid heat sink according to the present invention having the above characteristics can radiate heat of electronic components into the air with no noise and no vibration and high efficiency, and can minimize the temperature change of the electronic components.

Description

Fluid Heatsink

본 발명은 열전달장치로 사용되는 히트싱크(heat sink)에 관한 것으로서, 더 상세하게는 유체의 대류 현상을 이용한 유체히트싱크에 관한 것이다.The present invention relates to a heat sink used as a heat transfer device, and more particularly, to a fluid heat sink using a convection phenomenon of a fluid.

일반적으로 전자기기에는 컴퓨터, 냉장고, 모니터, TV, VCR, TV프로젝터, 파워유니트, 영사기, 슬라이더, 오버헤드프로젝터, 냉정수기, 에어컨 등이 있다. 이와 같은 전자기기들은 사용함에 따라 내부에 설치된 부품에서 열이 발생된다. 예를 들면, 컴퓨터의 CPU, 냉장고의 열전모듈, 냉정수기의 열전모듈, 에어컨의 열전모듈 영사기의 램프 등이 있다. 이와 같은 부품의 열을 냉각시키기 위하여 전자기기에는 냉각장치가 설치된다.Generally, electronic devices include computers, refrigerators, monitors, TVs, VCRs, TV projectors, power units, projectors, sliders, overhead projectors, cold water purifiers, and air conditioners. As these electronic devices are used, heat is generated from components installed therein. For example, a CPU of a computer, a thermoelectric module of a refrigerator, a thermoelectric module of a cold water purifier, a lamp of a thermoelectric module projector of an air conditioner, and the like. In order to cool the heat of such a component, a cooling device is installed in the electronic device.

종래의 전자부품 냉각장치로는 금속으로 만들어진 히트싱크가 주로 사용되었다. 예를 들어, 컴퓨터의 CPU에 설치된 종래의 히트싱크를 살펴보면 다음과 같다.As a conventional electronic component cooling apparatus, a heat sink made of metal is mainly used. For example, a conventional heat sink installed in a computer CPU is as follows.

도 1을 참조하면, 히트싱크(1)의 상면에는 공기와의 접촉면적이 넓도록 다수개의 홈이 형성되어 있으며, 히트싱크(1)의 하면에는 CPU(2) 상면에 히트싱크(1)가 부착되도록 접착층(3)이 형성되어 있다. 그리고, 히트싱크(1) 위에는 공기를 강제적으로 순환시키는 송풍팬(4)이 설치되어 있다.Referring to FIG. 1, a plurality of grooves are formed in the upper surface of the heat sink 1 so that the contact area with air is wide, and the heat sink 1 is formed in the upper surface of the CPU 2 in the lower surface of the heat sink 1. The adhesive layer 3 is formed so that it may adhere. And a blowing fan 4 for forcibly circulating air is provided on the heat sink 1.

열은 CPU(2)의 칩(5,chip)에서 발생되며, 패키지(6, package)→접착층(3)→히트싱크(1)를 통하여 공기로 전달된다. 잘 알려진 바와 같이, 수지로 만들어진 패키지(6), 플라스틱으로 만들어진 접착층(3), 금속으로 만들어진 히트싱크(2)의 재질은 열을 잘 전달하지 못하며, 상호 간의 접촉상태는 열의 전달을 방해한다. 결국, CPU(2)의 칩(5)에서 발생되는 열이 적절히 방열되지 못하여, CPU(2)에 에러가 발생되거나 CPU(2)의 작동이 중지되는 문제점이 발생된다.Heat is generated in the chip 5 of the CPU 2 and transferred to the air through the package 6, the adhesive layer 3, and the heat sink 1. As is well known, the materials of the package 6 made of resin, the adhesive layer 3 made of plastic, the heat sink 2 made of metal do not transfer heat well, and the contact state between them hinders the transfer of heat. As a result, heat generated in the chip 5 of the CPU 2 is not properly dissipated, causing an error in the CPU 2 or a problem that the operation of the CPU 2 is stopped.

한편, CPU, 열전모듈과 같은 열 발생 부품의 수명이 단축되지 않도록 하기 위해서는 상기 반도체 모듈의 온도변화를 원만하게 되도록 해야한다. 그러나, 지금까지의 CPU, 열전모듈과 같은 부품은 열용량이 작기 때문에 상기 모듈이 작동될 때에는 온도가 급격히 올라가고 모듈의 온도가 급격히 하강함으로, 그 열충격에 의하여 그 수명이 단축되는 문제점이 있다.On the other hand, in order not to shorten the life of heat generating components such as CPU and thermoelectric module, it is necessary to smooth the temperature change of the semiconductor module. However, since components such as CPU and thermoelectric modules have a small heat capacity, when the module is operated, the temperature rises sharply and the temperature of the module sharply drops, thereby shortening the life due to the thermal shock.

따라서, 본 발명의 목적은 첫째, 열 발생 부품의 열을 대기 중으로 적절히 방열시키며, 둘째, 열이 발생 부품의 온도변화가 급격히 변하지 않도록 할 수 있는 유체히트싱크를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a fluid heat sink that can firstly properly dissipate heat from a heat generating component into the atmosphere and, secondly, prevent the heat from changing abruptly.

본 발명의 기술적 과제는 첫째, 유체를 주입된 주머니를 이용하여 열 발생 부품의 열을 대기 중의 공기로 적절히 전달시키며, 둘째, 열이 발생 부품의 온도변화가 급격히 변하지 않도록 유체가 주입된 주머니 형태의 유체히트싱크를 구현하는데 있다.The technical problem of the present invention is to firstly transfer the heat of the heat generating part to the air in the air by using the bag injecting the fluid, and secondly, in the form of the bag in which the fluid is injected so that the temperature change of the heat generating part does not change rapidly. To implement a fluid heat sink.

도 1은 종래의 히트싱크를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a conventional heat sink.

도 2는 본 발명에 따른 유체히트싱크의 분리 사시도이다.2 is an exploded perspective view of the fluid heat sink according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 유체히트싱크의 사시도이다.3 is a perspective view of a fluid heat sink according to the present invention.

도 4는 도 3의 단면으로 흡열부가 개방된 상태를 도시한 사시도이다.4 is a perspective view illustrating a state in which the heat absorbing portion is opened in the cross section of FIG. 3.

도 5는 편평하지 않은 부품에 설치된 유체히트싱크의 단면을 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a cross section of a fluid heat sink installed in a non-flat part.

도 6은 열이 발생되는 부품이 수직으로 설치되었을 때의 본 발명에 따른 유체히트싱크를 도시한 사시도이다.6 is a perspective view showing the fluid heat sink according to the present invention when the heat generating component is installed vertically.

도 7은 열전모듈을 이용한 냉정수기에 설치된 유체히트싱크를 도시한 분리 사시도이다.7 is an exploded perspective view illustrating a fluid heat sink installed in a cold water purifier using a thermoelectric module.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10...주머니 11...몸체 12...상덮개10 ... Pocket 11 ... Body 12 ... Top Cover

13...하덮개 14...흡열부 15...주름13 Lower cover 14 Heat absorber 15 Wrinkles

20...부품 30...저장탱크 31...열전모듈20 Components 30 Storage tanks Thermoelectric module

32...유체통로32.Fluid passage

본 발명에 따른 유체히트싱크는 ; 내부공간이 형성된 주머니와, 상기 주머니의 일측에 형성되어 열발생원에 접촉되어 흡열하는 흡열부와, 상기 내부공간에 주입되어 상기 흡열된 열을 흡수하였다가 상기 주머니에 전달하는 유체를 구비하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 주머니에 주름이 형성되어 상기 액체와 상기 주머니의 접촉 면적과, 공기와 상기 주머니의 접촉면적이 넓어진 것을 특징으로 하며, 상기 흡열부는 상기 열발생원에 상기 유체가 직접 접촉되도록 개방된 것을 특징으로 한다.Fluid heat sink according to the present invention; A bag having an inner space formed therein, an endothermic portion formed on one side of the bag and being in contact with a heat generating source, and a fluid which is injected into the inner space to absorb the endothermic heat and delivers the heat to the bag; It is done. In addition, the pouch is formed in the bag is characterized in that the contact area between the liquid and the bag, the contact area between the air and the bag is wide, the heat absorbing portion is characterized in that the fluid is open to the direct contact with the heat source. It is done.

이와 같은, 특징을 갖는 본 발명에 따른 유체히트싱크는 무동력으로 무소음 무진동 고효율로 열이 발생되는 부품의 열을 공기중으로 방열시킬 수 있을 뿐만 아니라 부품의 온도변화를 최소화 할 수 있다.As described above, the fluid heat sink according to the present invention can be heat-dissipated into the air as well as heat dissipation of components that generate heat with no noise.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 유체히트싱크의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the fluid heat sink according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

좋은 히트싱크는 열이 발생되는 부품의 열을 효과적으로 흡수할 수 있어야 하며, 흡수한 열을 공기중에 효과적으로 방열할 수 있어야 한다. 즉, 열이 발생되는 부품의 온도를 가장 낮게 유지시킬 수 있으면서, 온도변화를 적게 할 수 있는 히트싱크가 좋은 히트싱크이다.A good heatsink must be able to absorb the heat of the heat-generating components effectively and dissipate the heat in the air. In other words, a heat sink capable of keeping the temperature of a component generating heat at the lowest and a small temperature change is a good heat sink.

이러한 좋은 히트싱크의 조건을 만족시키기 위한 본 발명에 따른 유체히트싱크의 기술적 사상은 열을 방열시키는 방열회로에 열을 잠시 보관하는 기능을 부가하여 열 발생 부품의 온도변화를 최소화하는데 있으며, 유체 주머니에 주름을 형성시켜 유체와 주머니가 접촉하는 면적을 넓힘과 동시에 주머니와 공기가 접촉하는 접촉면적을 넓힌 점에 있으며, 유체와 부품을 직접 접촉시켜 부품의 열이 효과적으로 전달되도록 한 점에 있다.The technical idea of the fluid heat sink according to the present invention for satisfying the condition of such a good heat sink is to minimize the temperature change of the heat generating parts by adding a function of temporarily storing heat in a heat radiating circuit that radiates heat, In this case, the contact area between the bag and the air is increased while the contact area between the bag and the air is increased.

도 2 및 도 3을 참조하면, 내부공간이 형성된 주머니(10)는 몸체(11), 상덮개(12), 하덮개(13)를 포함하여 구성되며, 상기 하덮개(13)에는 열이 발생되는 부품(20)에 접촉되어 흡열하는 흡열부(14)가 형성되어 있다. 주머니(10)의 내부공간에는 유체가 주입되어 있다. 상기 몸체(11)에는 주름(15)이 형성되어 있는데, 이 주름(15)은 유체와 주머니(10)가 접촉되는 면적을 넓힘과 동시에 주머니(10)와 공기가 접촉되는 접촉면적을 넓힌다. 이와 같이, 상호 간에 접촉면적이 넓어지면 유체가 가지고 있는 열이 주머니(10)에 신속하게 전달될 수 있으며, 주머니(10)에 전달된 열은 공기중으로 신속하게 방열될 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, the pocket 10 having an inner space includes a body 11, an upper cover 12, and a lower cover 13, and heat is generated in the lower cover 13. A heat absorbing portion 14 is formed in contact with the parts 20 to absorb heat. Fluid is injected into the inner space of the bag 10. The body 11 has a pleat 15 formed therein, which expands the contact area between the fluid and the bag 10 and at the same time the contact area between the bag 10 and the air. As such, when the contact area of each other is widened, the heat possessed by the fluid may be quickly transferred to the bag 10, and the heat transferred to the bag 10 may be quickly radiated into the air.

주머니의 재질은 어떠한 재질도 사용될 수 있다. 즉 주머니의 두께가 얇고 면적이 넓기 때문에 열전도율이 상대적으로 낮은 물질 예컨대, 플라스틱을 사용할 수 있다. 그러나, 효과적인 방열을 위하여는 열전도율이 상대적으로 높은 알루미늄, 구리, 철과 같은 금속재질을 사용하는 것이 바람직하다.The material of the bag may be any material. That is, because the bag is thin and the area is large, a material having a relatively low thermal conductivity, for example, plastic, may be used. However, for effective heat dissipation, it is preferable to use metal materials such as aluminum, copper, and iron, which have relatively high thermal conductivity.

유체는 온도가 변함에 따라 밀도가 변하여 대류현상을 일으키는 액체나 기체이면 만족한다. 그러나, 약 -50℃에서 70℃까지 대류현상이 일어나는 것이 좋으며, 비열이 높은 것일수록 좋다. 예를 들어, 물 같은 경우에는 약 -50℃에서도 얼지 않도록 하는 부동액을 섞어 사용하거나, 알코올을 섞어 사용하는 것이 바람직하다.The fluid is satisfactory if it is a liquid or gas that changes in density with temperature and causes convection. However, it is preferable that convection occurs from about -50 ° C to 70 ° C, and the higher the specific heat, the better. For example, in the case of water, it is preferable to use an antifreeze mixture which does not freeze even at about -50 ° C, or use an alcohol mixture.

흡열부에서 열을 흡열하여 온도가 상승된 유체는 밀도가 낮아져 상승하며, 몸체에 열을 빼앗겨 온도가 내려간 유체는 밀도가 높아져 하강하면서 순환한다. 이와 같은 대류현상이 일어남에 따라 유체는 흡열부의 열을 주머니의 각 부분으로 이동시킨다.The fluid whose temperature is increased by absorbing heat from the endothermic portion is lowered in density and rises. The fluid whose temperature is lowered by losing heat to the body increases in density and circulates while descending. As this convection occurs, the fluid transfers the heat of the heat absorbing portion to each part of the bag.

한편, 유체가 열을 흡열함으로 유체가 주입된 주머니의 온도변화는 완만하다. 예를 들어, 1000CC의 물이 주입된 주머니의 온도가 1℃ 올라가거나 내려가려면 흡열부를 통하여 1000Cal의 열이 공급되어 물을 가열하거나, 주머니를 통하여 1000Cal의 열이 방열되어야 하기 때문이다. 따라서, 열이 발생되는 부품의 시간에 대한 열발생량을 고려하고, 상기 주머니의 표면적을 적절히 넓게 함에 따라 열발생원 및 유체히트싱크의 온도를 적절히 조절할 수 있다.On the other hand, as the fluid absorbs heat, the temperature change of the bag into which the fluid is injected is moderate. For example, in order to raise or lower the temperature of the bag into which 1000CC water is injected, the temperature of 1000Cal must be supplied through the heat absorbing part to heat water or heat of 1000Cal through the bag. Therefore, considering the amount of heat generated with respect to the time of the component to generate heat, by appropriately widening the surface area of the bag it is possible to properly adjust the temperature of the heat generating source and the fluid heat sink.

도 4 및 도 5를 참조하면, 부품(20)과 접촉되는 부분의 흡열부(14)가 개방되어 유체가 부품(20)에 직접 접촉되어 있다. 이와 같이, 유체가 부품에 직접 접촉됨에 따라 부품(20)에서 발생된 열은 효과적으로 유체에 전달 될 수 있다. 그리고, 열이 발생되는 부품(20)의 면이 편평하지 않아도 유체는 부품에 100%접촉되어 부품에서 발생되는 열을 효과적으로 흡열할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이, CPU(20) 패키지(21)의 두께를 얇게 하여 CPU(20)의 칩(22)에서 발생되는 열이 유체에 효과적으로 전달되도록 할 수 있다.4 and 5, the heat absorbing portion 14 of the portion in contact with the component 20 is opened so that the fluid is in direct contact with the component 20. As such, as the fluid is in direct contact with the part, heat generated in the part 20 can be effectively transferred to the fluid. In addition, even when the surface of the component 20 that generates heat is not flat, the fluid may contact 100% of the component to effectively absorb heat generated from the component. Specifically, as illustrated in FIG. 5, the thickness of the CPU 20 package 21 may be made thin so that heat generated from the chip 22 of the CPU 20 may be effectively transferred to the fluid.

도 6은 열이 발생되는 부품(20)이 수직으로 설치되었을 때의 본 발명에 따른 유체히트싱크를 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 열이 발생되는 부품(20)이 수직으로 설치되어 있을 때에는 열이 발생되는 부품(20)이 측부 하측에 설치되도록 하여, 유체히트싱크(10) 내부의 유체에 대류현상이 효과적으로 발생되도록 하는 것이 바람직하다.6 is a perspective view showing the fluid heat sink according to the present invention when the heat generating component 20 is installed vertically. As shown, when the heat generating component 20 is installed vertically, the heat generating component 20 is installed on the lower side side, so that convection phenomenon effectively occurs in the fluid inside the fluid heat sink 10. It is desirable to cause it to occur.

도 7은 열전모듈을 이용한 냉정수기에 설치된 유체히트싱크를 도시한 분리 사시도이다. 도시된 바와 같이, 냉정수기에는 정수한 물을 저장하는 저장탱크(30)가 설치되어 있으며, 저장탱크(30)에는 정수한 물을 냉각시키는 열전모듈(31)이 설치되어 있다. 그리고, 열전모듈(31)에는 본 발명에 따른 유체히트싱크(10)가 설치된다. 열전모듈(31)은 항상 작동되는 것이 아니라, 저장탱크(30) 물의 온도가 소정 온도보다 상승되면 작동되고, 소정 온도보다 낮아지면 작동을 멈춘다. 본 발명에 따른 유체히트싱크(10)는 열전모듈(30)이 작동될 때 열전모듈(30)에서 발생되는 열을 흡열하고, 흡열한 열을 자연대류에 의하여 대기 중으로 방열한다. 따라서, 유체히트싱크(10)의 온도는 종래의 히트싱크보다 낮은 온도를 유지할 수 있으며, 온도변화는 아주 적다. 따라서, 열전모듈(31)의 수명을 단축되지 않으며, 열효율 또한 높일 수 있다. 한편, 냉정수기는 정수할 때 발생되는 폐수를 버린다. 이 폐수를 상기 유체히트싱크(10)의 열교환용 유체통로(32)를 통하여 배출되도록 하면, 폐수는 유체히트싱크(10)의 유체를 열을 흡열하여 배출됨으로 유체히트싱크(10)의 온도를 낮출 수 있다.7 is an exploded perspective view illustrating a fluid heat sink installed in a cold water purifier using a thermoelectric module. As shown, the cold water purifier is provided with a storage tank 30 for storing purified water, and the storage tank 30 is provided with a thermoelectric module 31 for cooling the purified water. The thermoelectric module 31 is provided with a fluid heat sink 10 according to the present invention. The thermoelectric module 31 is not always operated, but is operated when the temperature of the water in the storage tank 30 is higher than the predetermined temperature, and stops when the temperature is lower than the predetermined temperature. The fluid heat sink 10 according to the present invention absorbs heat generated by the thermoelectric module 30 when the thermoelectric module 30 is operated, and heats the absorbed heat into the air by natural convection. Therefore, the temperature of the fluid heat sink 10 can be kept lower than the conventional heat sink, and the temperature change is very small. Therefore, the life of the thermoelectric module 31 is not shortened, and thermal efficiency can also be increased. On the other hand, the cold water purifier discards the waste water generated when the water is purified. When the wastewater is discharged through the heat exchange fluid passage 32 of the fluid heat sink 10, the waste water is discharged by absorbing heat of the fluid of the fluid heat sink 10 so that the temperature of the fluid heat sink 10 is increased. Can be lowered.

첨부된 참조 도면에 의해 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 단지 일 실시예에 불과하다. 당해 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 바람직한 실시예를 충분히 이해하여 유사한 형태의 유체히트싱크를 구현할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서 정해져야 할 것이다.The preferred embodiment of the present invention described by the accompanying reference drawings is only one embodiment. Those skilled in the art will fully understand the preferred embodiments of the present invention to implement a similar type of fluid heat sink. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

본 발명에 따른 유체히트싱크는 열이 발생되는 부품의 열을 무동력, 무소음, 무진동, 고효율로 공기중으로 방열시킬 수 있을 뿐만 아니라 열이 발생되는 부품의 온도를 종래의 히트싱크보다 낮게 유지할 수 있으며, 그 온도변화를 최소화 할 수 있다.The fluid heat sink according to the present invention can not only dissipate heat of the heat-generating component into the air with no power, noise, vibration-free, high efficiency, but also maintain the temperature of the heat-generating component lower than that of the conventional heat sink. The temperature change can be minimized.

Claims

A pocket with an inner space,

An endothermic portion formed on one side of the bag and in contact with a heat generating source to absorb heat;

And a fluid that is injected into the inner space to absorb the heat absorbed and to transfer the heat to the bag.

The method of claim 1,

Fluid heat sink, characterized in that the heat radiation fin is formed in the bag.

The method of claim 2,

And a pleat formed in the bag so that the contact area between the fluid and the bag and the contact area between air and the bag are widened.

The method according to any one of claims 1 to 3, wherein

And the heat absorbing portion is opened to directly contact the fluid with the heat generating source.

The method according to any one of claims 1 to 3, wherein

Fluid heat sink, characterized in that the fluid passage is formed so that the heat exchange fluid passes through the bag.

In the heat dissipation circuit for heat dissipation of the heat generated components,

Fluid heat sink, characterized in that the fluid is installed on the heat dissipation circuit to absorb heat and store for a while