KR200143379Y1 - 방열을 양호케 한 열펌프의 방열판 - Google Patents

Abstract

본 고안은 정보, 전자 분석, 광학, 의학 기기 등의 반도체 등 소형 전자부품에 밀착되어 열을 신속하고 효과적으로 발열시켜서 냉각시키도록 한 방열을 양호케 한 열펌프의 방열판에 관한 것이다.

종래에는 통상 알루미늄 다이게스팅된 다수의 날개를 갖는 방열판으로 구성되며, 열펌프의 온측이 상기 방열판에 전하토록 발열체를 부착한 구성으로 되어 방열효과가 그리 크지 못했다.

따라서 본 고안에서는 진공파이프에 증류수를 매입한 열파이프를 방열판의 중앙에서 외측으로 배열 설치함으로 완성된다. 이때 열파이프를 방열판의 날개 사이에 부착 형성하거나, 방열판 하부 두께를 이용 홀을 형성하여 그 자체를 열파이프화 할 수 있는 것으로, 이 열파이프는 적어도 1개 이상으로 중앙으로부터 외측으로 배열되거나 1개가 양측으로 지나간 구성으로 이루어질 수도 있다.

또 외측으로 열파이프를 돌출시켜 이 돌출된 열파이프에 알루미늄판을 다수개 적층하는 2차적인 방열구조를 갖게 할 수도 있다.

Description

방열을 양호케 한 열펌프의 방열판

제1도는 전기적 열펌프의 구조도.

제2도는 종래의 단면도.

제3도(a)(b)는 본 고안의 일실시예의 사시도 및 단면도.

제4도(a)(b)는 본 고안의 다른 실시예의 사시도 및 단면도.

(c)는(a)의 다른 실시예의 사시도.

제5도는 본 고안의 부가적 방열 기능을 추가한 제4도(a)에 따른 다른 실시예의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 파이프 1A : 돌출부

12 : 홀 13 : 홀

2 : 제2방열부

본 고안은 열 전기적 시스템을 이용한 모듈러판으로 된 열펌프를 이용한 냉매가 필요없는 냉각시스템에 관한 것으로써, 특히 정보, 전자 분석, 광학, 의학 기기등의 반도체 등 소형 전자부품에 밀착되어 열을 신속하고 효과적으로 발열시켜서 냉각시키도록 한 방열을 양호케 한 열펌프의 방열판에 관한 것이다.

일반적으로 냉각장치로는 통상 냉매가스를 압축하여 순환시키는 방식으로 증발기를 통해 냉각을 유도하게 한 것으로 냉매 배관시스템(압축기, 응축기, 증발기) 등으로 그 부피가 매우 크게 될 뿐만 아니라, 냉매로써의 프레온가스 등은 환경 공해의 요인으로 범세계적으로 그 사용 규제를 츄진중에 있는 것이며, 특히 소형화가 되지 못하는 단점이 있는 것이었다.

따라서 최근 이론이 정립된 열펌프방식을 이용하여서 된 모듈러판으로써 방열시스템을 설계하는데, 이러한 고체소자로 된 열펌프는 고선을 수정반도체 재료도 되어 전류가 열펌프를 관류하면서 더모커플에 거쳐 최대 7℃ 이상의 온도 편차를 만들어낸다.

이러한 고체 열펌프는 필터(Petier)효과를 발견하면서 알려졌는데, 실제적 사용은 반도체 더모커플의 발달과 더불어 최근에 이루어진 것으로 커플은 전기적으로 직렬 열적으로 병렬로 연결되어 모듈러도 통합된 구성체로써 모듈러는 다시 금속처리된 세라믹판에 포장되어 최적의 절연성과 열전도성을 띄며 압력에 대한 기계적 강도를 갖게 되는 것으로 모듈러는 병렬로 연결해서 열이전 효과를 증가시킬 수도 있고 복층으로 쌓아서 높은 온도 편차의 열을 낼 수가 있게 되는 것이다.

일한 더모커플인 모듈러의 작용은 전자가 한 반도체에서 다른 반도체로 이동하면서 열형태의 에너지를 흡수, 낮은 에너지 상태에서 고에너지 상태로 가게 된다.

즉 전원을 공급하면서 전자가 시스템을 통과하는데 필요한 에너지를 얻게 되고, 뜨거운 접합점은 열교환기에 접속되어 과열은 외기로 방출한다. 이러한 전자 냉각기는 고체 소자로써 유체나 기체 등 유동 부품이 없는 열펌프의 기능을 갖는 것이다.

이러한 전기 냉각 연결을 두 요소의 반도체로 만드는데 기본적으로는 도면 제1도에서와 같은 비스무트(Bi)와 텔루르(Te)로 불순물을 주입하여 전자의 N형과 P형의 전기적 도체이며 열전달체인 소자(101)를 형성하여 전기적으로는 직렬, 열적으로는 병렬관계가 되게 그 상,하면 에 각 소자(101)가 직렬 연결되게 전기적 연결층(102)과 그 외부로 전기적 절연층 및 열 전달 기능을 갖는 세라믹판(103)을 두어 최대한의 열교환과 기계적 강도를 갖게 함과 동시에 그 상,하부로 냉판(104) 및 온판(105)을 결합하여서 열펌프(100)를 구성한다. 이러한 열펌프(100)에서 냉판(104)에서 온판(105)으로 흡수되는 고열이 이송되는 것은 회로를 흐르는 자유전자가 전류와 연결쌍의 숫자에 비례하며 각 쌍들은 전기적으로 직렬연결된 모듈러로 조립되어 상업화된 단위 부품으로 구성된 것이다.

이러한 열펌프를 이용하여 차가워지는 냉판을 전자부품 등의 발열부에 밀착하여 냉각시킴으로서 전자부품 등에서 열에 의한 기능 에러를 없게 하는 주요한 작용을 갖는다. 이때 이 열펌프(100)의 온측의 열을 신속히 방열시키는 작용이 중요한데 종래에는 통상 제2도에서와 같이 알루미늄 다이게스팅된 다수의 날개(11)를 갖는 방열판(10)으로 구성되며, 열펌프(100)의 온측이 상기 방열판에 전하토록 발열체(20)를 부착한 구성으로 되어 방열효과가 그리 크지 못했다.

따라서 본 고안에서는 열펌프의 냉각 온도 편차가 그리 크지 않기 때문에 그 효율성을 제고하는 길은 열펌프의 온측 방열을 신속히 해주어야만 한다는 점에 착안하게 되었다.

본 고안은 방열판의 효율을 제고하여 보다 신속하고 효율성있는 방열을 이루도록 하여 방열 효율을 개선시키는 것에 그 목적을 둔 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 고안은 진공파이프에 증류수를 매입한 열파이프를 방열판의 중앙에서 외측으로 배열 설치함으로 완성된다. 이때 열파이프를 방열판의 날개 사이에 부착 형성하거나, 방열판 하부 두께를 이용 홀을 형성하여 그 자체를 열파이프화 할 수 있는 것으로, 이 열파이프는 적어도 1개 이상으로 중앙으로부터 외측으로 배열되거나 1개가 양측으로 지나간 구성으로 이루어질 수도 있다.

또 외측으로 열파이프를 돌출시켜 이 돌출된 열파이프에 알루미늄판 다수개 적층하는 2차적인 방열구조를 갖게 할 수도 있다.

이하에서 이를 첨부 도면에 의해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 설명에서 종래와 동일 또는 동등한 부분은 같은 부호로 표기하여 설명하기로 한다.

제3도는 열펌프(100)의 온측을 다수의 날개(11)를 갖는 방열판(10)의 저면에 맞대어 하부의 반도체 등의 발옆체(20)를 고정하여서 방열토록 이루어진 것에 있어서, 제3도에서와 같이 방열판(10)의 날개(11) 사이의 홈(12) 저부에 진공상태에서 증류수를 내장한 열파이프(1)를 부설하되 날개(11)방향을 따라 분할된 한쌍의 열파이프(1)가 중앙에서 외측으로 적어도 1개소 이상 설치되게한 구성으로 이루어진다.

제4도는 본 고안의 다른 실시예로써 다수의 날개(11)를 갖는 방열판(10)의 하부단 두께를 이용하여 종 또는 횡으로 홀(13)을 형성하여, 이 홀(13)에 진공상태로 증류수를 넣어 밀봉함으로써 열파이프(1)의 기능을 부설할 수도 있다.

한편, 제5도는 제3도 또는 제4도의 또다른 실시예의 도면으로써, 방열효과를 2차적으로 부가하도록 상기 열파이프(1)를 방열판(10)의 외측으로 돌출시켜서 된 돌출부(1A)에 냉각판(1B)을 끼워 형성한 제2방열부(2)를 형성할 수도 있다.

한편, 제3도 내지 제4도 확대부에서와 같이 열파이프(1)는 그 내경을 요철부(1B)로 형성하여 모세관현상에 의한 열 전달 효과를 극대화함이 바람직하다 할 것이다.

이상과 같이 구성된 본 고안의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

통상 반도체 등 모든 발열부는 그 중앙에 열집중 현상이 일어나는데, 이는 화원상에 얹혀진 후라이팬상에 달걀을 조리해 보면 잘 알수 있을 것이다.

따라서 방열시에는 이 중앙에 열을 밖으로 신속히 배출시켜야만 열발산 효율을 높일 수가 있다.

이 점에서 볼때 본 고안의 열파이프(1)가 중앙에서의 열을 신속히 외측으로 전달시키기 때문에 양호한 열발산 효과를 볼 수 있는 것이다.

본 출원인의 실험에 의하면 같은 발열체(20)와 같은 방열판(10)의 조건에서 종래에 비해 본 고안의 일실시예(제3도 참조)와 다른 실시예(제4도 참조)에서 각각 10%와 20%의 냉각효과가 향상되었으며, 제5도에 따른 실시예를 부가함으로써 상기 효과외에 각각 5% 이상의 냉각효율성이 좋아짐을 확인하였다.

이상과 같이 구성되고 작용되는 본 고안은 열파이프를 이용하여 방열판의 중앙 열집중을 신속히 방사시켜 줌으로 양호한 냉각 효율을 갖는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 열펌프(100)의 온측을 다수의 날개(11)를 갖는 방열판(10)의 저면에 맞대어 하부의 반도체 등의 발열체(20)를 고정하여 방열토록 이루어진 것에 있어서, 방열판에 열파이프(1)를 부설해서 된 것을 특징으로 한 방열을 양호케 한 열펌프의 방열판.
2. 제1항에 있어서, 방열판(10)의 날개(11) 사이의 홈(12) 저부에 열파이프(1)를 부설해서 된 것을 특징으로 한 방열을 양호케 한 열펌프의 방열판.
3. 제1항에 있어서, 방열판(10)의 하부 두께를 이용하여 종 또는 횡으로 홀(13)을 형성하여 열파이프(1)기능을 갖게 한 것을 특징으로 한 방열을 양호케 한 열펌프의 방열판.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 열파이프(1)는 중앙에서 양측으로 분할된 한쌍의 열파이프 또는 하나의 열파이프로 이루어진 것을 특징으로 한 방열을 양호케 한 열펌프의 방열판.
5. 열파이프(1)는 방열판(10)의 외측으로 돌출부(1A)를 갖게 형성하되, 냉각판(1B)을 끼워 형성한 제2방열부(2)를 갖게 한 것을 특징으로 한 방열을 양호케 한 열펌프의 방열판.
6. 제5항에 있어서, 열파이프(1)는 그 내부 단면적 둘레방향으로 요철부(1B)를 형성하여서 된 것을 특징으로 한 방열을 양호케 한 열펌프의 방열판.