KR20020032737A

KR20020032737A - 노트북 컴퓨터용 방열 열교환구조

Info

Publication number: KR20020032737A
Application number: KR1020000063364A
Authority: KR
Inventors: 박영조; 오박균
Original assignee: 박영조; 에스프라전자 주식회사
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2002-05-04

Abstract

본 발명은 CPU 및 장착부품에서 발생되는 불규칙적이고 유동적인 열을 용이하게 냉각시켜 설계상의 적정온도를 유지하게 하고, 냉각부분과 발열부분을 별도로 독립시켜 주어 노트북 컴퓨터의 부피 및 크기를 최소화하게 하며, 전체적인 노트북 컴퓨터의 생산성과 경제성을 향상시키는 동시에 사용상의 신뢰도를 극대화하게 하는 노트북 컴퓨터용 방열 열교환구조를 제공하는데 그 특징이 있다.

상기의 특징을 달성하기 위해 본 발명은 노트북 컴퓨터 내부에 고효율의 전열소자인 히트 파이프(Heat-Pipe)와, CPU에 접촉되는 열전도블록과, 열을 외부로 방출시키는 냉각용 팬과, 방열플레이트를 효율성이 향상되는 구조로 형성시켜 이루어지는 것이다.

Description

노트북 컴퓨터용 방열 열교환구조{A HEAT EXCHANGE STRUCTURE OF PROTECTION AGAINST HEAT FOR NOTEBOOK COMPUTER}

본 발명은 노트북 컴퓨터의 중앙처리장치(Central Processing Unit, 이하 "CPU"라 함) 및 장착부품에서 발생되는 불규칙적이고 유동적인 열을 용이하게 냉각시키기 위한 노트북 컴퓨터용 방열 열교환구조에 관한 것으로,

좀 더 상세하게는 노트북 컴퓨터 내부에 고효율의 전열소자인 히트 파이프 (Heat-Pipe)와, CPU에 접촉되는 열전도블록과, 열을 외부로 방출시키는 냉각용 팬과, 방열플레이트로 형성함으로써, CPU 및 장착부품에서 발생되는 불규칙적이고 유동적인 열을 용이하게 냉각시켜 설계상의 적정온도를 유지하도록 하고, 냉각부분과 발열부분을 별도로 독립시켜 주어 노트북 컴퓨터의 부피 및 크기를 최소화하도록 하며, 전체적인 노트북 컴퓨터의 생산성과 경제성을 향상시키는 동시에 사용상의 신뢰도를 극대화하도록 하는 노트북 컴퓨터용 방열 열교환구조에 관한 것이다.

일반적으로, 노트북 컴퓨터의 CPU는 메인보드에 설치되어 사람의 두뇌와 같은 기능인 각종 연산 및 제어를 하는 곳으로 열에는 민감한 부분중에 하나인 것이다.

종래에 실시되고 있는 노트북 컴퓨터의 냉각장치는 냉각팬과 히트싱크중 한가지만 사용하거나 두가지 모두 사용하는 것으로, 상기 냉각팬은 노트북 컴퓨터의 측부에 장착되어 CPU 및 발열체(HDD, CACHE, PCMCIA, RAM등)에서 발생되는 열을 강제 순환시키면서 대기중으로 방출된다.

또한, 상기 히트싱크는 CPU의 상부면에 장착되어 CPU에서 발생되는 열을 노트북 컴퓨터 내부로 열을 분산시켜 냉각하는 것이다.

그러나, 상기와 같이 실시되는 종래의 냉각장치는 노트북 컴퓨터의 CPU가 고집적화 및 고성능화로 급속히 발전되면서 이에 따른 CPU의 발열량 증대에 효과적으로 대처하지 못함으로 인해 적정한 냉각장치로 사용하는데 어려움이 있을 뿐만 아니라 노트북 컴퓨터의 부피 및 크기가 커져서 노트북 컴퓨터의 장점인 휴대성(소형화 추세)에도 크게 상반되는 문제가 있다.

상기 문제를 해소하기 위해 대한민국 실용신안출원 제97-23216호(97. 8. 26)를 출원하여 공개실용신안 제99-9956호(99. 3. 15)로 공개된 첨부도면 도 1를 발명하였다.

그러나, 도 1에서 제시된 열전도장치의 구조는 노트북 컴퓨터(300)의 메인 보드(310) 상에 설치되는 CPU(320)의 상면과 키보드 조립체(340)에 설치된 알루미늄 플레이트(330) 사이를 히트 파이프(210)의 양단에 각각 알루미늄 플레이트로된 입열판(210A)과 방열판(210B)을 브레이징 결합한 열전도장치(200)를 연결 설치하되 히트 파이프(210)의 단면이 타원형이 되게 눌러 형성함으로써, 고밀화된 내부 구조에서 설치공간에 따른 장애를 받지 않도록 하는 것으로, 이는 상기 노트북 컴퓨터의 부피를 어느 정도 감소하였으나 내부의 열을 외부로 방출시키는 냉각팬이 없어 설계제한 온도인 95℃를 상회하게 되어 노트북 컴퓨터 및 이에 장착되는 고성능 CPU의 냉각장치로는 적절하지 못한 문제가 있다.

따라서, 상기의 문제들로 인해 종래에 실시되고 있는 냉각장치의 노트북 컴퓨터는 급속히 발전되는 인터넷환경 및 산업화에 역행되어 생산성 및 경제성이 저하되는 동시에 효율성이 저하되어 사용자에 대한 사용상의 신뢰도가 극소화되는 문제들이 항상 있는 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 갖는 제반 문제점들을 해결하고자 안출된 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명은 CPU 및 장착부품에서 발생되는 불규칙적이고 유동적인 열을 용이하게 냉각시켜 설계상의 적정온도를 유지하게 하고, 냉각부분과 발열부분을 별도로 독립시켜 주어 노트북 컴퓨터의 부피 및 크기를 최소화하게 하며, 전체적인 노트북 컴퓨터의 생산성과 경제성을 향상시키는 동시에 사용상의 신뢰도를 극대화하게 하는 노트북 컴퓨터용 방열 열교환구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 노트북 컴퓨터 내부에 고효율의 전열소자인 히트 파이프(Heat-Pipe)와, CPU에 접촉되는 열전도블록과, 열을 외부로 방출시키는 냉각용 팬과, 방열플레이트를 효율성이 향상되는 구조로 형성시켜 이루어지는 것이다.

도 1은 종래에 실시되는 열교환구조를 나타낸 부분 단면도,

도 2는 본 발명을 설명하기 위해 보여주는 개략도,

도 3은 본 발명을 보여주기 위한 정면도,

도 4는 본 발명이 노트북 컴퓨터에 장착됨을 설명하기 위한 상태도,

도 5는 본 발명이 메인보드와의 연결 상태를 보여주기 위한 예시도,

도 6은 본 발명의 플레이트 접합 상태를 나타내는 개략도,

도 7은 본 발명의 히트 파이트에 대한 단면 가공 흐름도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 노트북 컴퓨터 11 : 방열 플레이트

12 : 열전도블록 13 : CPU

14 : 냉각팬 15 : 고정용 플레이트

16 : 히트 파이프 18 : 펀치

19 : 메인보드

이하, 상기한 본 발명의 목적을 실시하기 위한 바람직한 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 제품을 생산하는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라 질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 도 2는 본 발명을 설명하기 위해 보여주는 개략도이고, 도 3은 본 발명을 보여주기 위한 정면도이며, 도 4는 본 발명이 노트북 컴퓨터에 장착됨을 설명하기 위한 상태도이고, 도 5는 본 발명이 메인보드와의 연결 상태를 보여주기 위한 예시도이며, 도 6은 본 발명의 플레이트 접합 상태를 나타내는 개략도이고, 도 7은 본 발명의 히트 파이트에 대한 단면 가공 흐름도를 나타낸 것이다.

즉, 본 발명은 노트북 컴퓨터(10) 내부에서 발생되는 열을 소정의 온도로 냉각시키기 위한 방열 열교환구조에 있어서, 상기 노트북 컴퓨터(10) 내부에 설치되는 "" 형상의 방열 플레이트(11) 하부의 일측에는 열을 흡수하는 열전도블록(12)이 형성되되, 상기 열전도블록(12)은 상기 노트북 컴퓨터(10)의 내부에 형성된 CPU (13)의 상단면에 밀착되어 상기 CPU(13)에서 발생되는 열을 흡수하도록 이루어지고, 상기 방열 플레이트(11)의 하부 타측에는 상기 노트북 컴퓨터(10)의 내부에 발생된 열을 강제로 방출하는 냉각팬(14)이 소정의 거리 간격으로 형성되며, 상기 열전도블록(12)과 상기 냉각팬(14) 사이에 고정용 플레이트(15)가 형성되고, 상기 열전도블록(12)과 상기 고정용 플레이트(15)에 의해 상기 방열 플레이트(11)에 일체형으로 접합되도록 설치되는 "" 형상의 히트 파이프(16)는 상기 열전도블록(12)으로부터 흡수한 열을 상기 냉각팬(13)까지 빠르고 손실없는 수송을 하도록 이루어지는 것이다.

한편, 본 발명은 상기의 구성으로 이루어진 방열 열교환구조에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.

하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상기 방열 플레이트(11) 및 열전도블록(12)의 재질은 열전도율과 가공성이 좋은 공업용 재료인 구리 또는 알루미늄으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 열전도블록(12), 상기 냉각팬(14) 및 상기 히트 파이프(16)는 하나의 상기 방열 플레이트(11)에 설치되어 어셈블리 형태를 갖게 되는 것이다.

상기 히트 파이프(16)의 단면은 프레싱 가공에 의해 단면의 상부와 하부는 평면이 되고 모서리 부분은 프레싱되는 힘에 밀려 자연스럽게 반원형으로 가공되어 진다(도 7 참조).

이는 프레싱 가공을 함으로서 열원으로부터 가장 가까운 거리에서의 열흡수 면적을 높힘과 동시에 상기 열전도블록(12)의 두께 감소로 인해 노트북 컴퓨터(10) 내부 공간확보가 용이해 진다.

상기 히트 파이프(16)와 방열 플레이트(11)와의 접합은 상기 열전도블록(12) 및 고정용 플레이트(15)에 의해 고정됨으로 상기 사이에 끼워지게 되므로 기계적인 압력에 의해 상기 방열 플레이트(11)에 밀착된다.

상기 방열 플레이트(11)에 상기 열전도블록(12) 및 고정용 플레이트(15)는소구경의 볼트 및 나사와 같은 체결수단을 이용하여 체결된다.

첨부도면 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 고정용 플레이트(15)와 상기 방열플레이트(11)의 접합은 펀치(18)와 압착 가공에 의해 접합되는데, 먼저 상기 방열플레이트(11)에 원뿔 형상을 가지는 펀치(18)를 이용하여 가공하고, 이 가공이 끝나면 플레이트는 절삭되는 것이 아니라 찢겨지면서 구멍이 형성되므로 가공부위의 표면이 모두 펀치의 진행방향 쪽으로 들려지는 형태가 된다.

그 후 드릴링 가공에 의해 깨끗한 절단면을 가지는 구멍이 형성된 고정용 플레이트(15)를 서로 포개어 놓은 후 펀치로서 압력을 가하게 되면 고정용 플레이트 (15)상부로 돌출된 플레이트가 수평방향으로 펴지면서 두 개의 플레이트는 서로 접합되는 것이다.

또한, 메인보드(19)와 상기 방열 열교환구조는 볼트 및 나사와 같은 체결수단에 의해 안정적으로 고정된다.

상기 노트북 컴퓨터(10)의 CPU(13)는 사용자가 활용하는 프로그램 및 지속시간에 따라 유동적인 많은 열이 발생되는 것으로, 상기 발생된 열은 1차적으로 상기 CPU(13)의 상면에 밀착되어 있는 상기 열전도블록(12)에 의해 발생열을 보다 효율적으로 상기 히트 파이프(16)로 전도하게 되고, 상기 열은 히트 파이프(16)가 갖고 있는 고유의 성질로 인해 빠르게 냉각팬(14)과 방열 플레이트(11)가 위치한 냉각장치로 이송되는 것이다.

또한, 2차적으로 냉각의 역활을 하는 알루미늄재의 플레이트는 상기 히트 파이프(16)로 이송된 열을 효과적으로 분산시켜 냉각효율을 향상시킨다.

상기와 같은 과정을 거친 히트 파이프(16) 및 플레이트에 분포된 열은 상기 냉각팬(14)에 의해 강제 순환되어 상기 노트북 컴퓨터(10) 외부의 대기중으로 방출된다.

한편, 상기 히트 파이프(16)는 기본적으로 소량의 작동유체를 넣어 진공 상태에서 밀봉한 용기로, 상기 히트 파이프(16)에 열을 가하게 되면 작동유체가 증발하게 되고, 이 증발기는 가해진 열 만큼의 열량을 가지고 용기 내부의 빈 공간을 따라 이동하게 되며, 증발기가 온도가 낮은 곳에 도달하면 온도차이로 인해 응축되어 가지고 있는 열을 외부로 방출하는 것이다.

모세관작용 및 중력등에 의한 힘으로 열이 가해지는 동안 히트 파이프(16)의 작동유체는 계속해서 이러한 과정을 반복하며(액체→열흡수→기체→이동→열방출→액체) 작동유체가 순환되므로 열원으로부터 열을 단시간내 손실없이 이동시킨 후 방출한다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 방열 열교환구조 도입으로 인한 상기 노트북 컴퓨터(10)의 유동적인 발생열을 효과적으로 제거할 수 있는 동시에 열로 인한 파손을 방지할 수 있어 CPU(13)의 기본수명 유지 및 회로상의 간섭을 최소화하고, 상기 노트북 컴퓨터(10)의 소형화시킬 수가 있는 것이다.

마지막으로, 상기 노트복 컴퓨터(10)의 메인보드(19)에는 CPU(13)의 온도를 감지할 수 있는 센서와 이를 처리하여 온도상태를 화면에 디스플레이 하도록 하는 회로가 내장되어 실정이다.

상기 메인보드(19) 상에 이미 장착된 회로와 상기 방열 열교환구조에 센서를설치한 후 처리회로와 연결하는 것이 가능하여 이로 인해 CPU(13)의 온도가 설정값이상일 경우에만 상기 냉각팬(14)을 구동 제어하도록 하여 상기 노트북 컴퓨터(10)의 배터리 사용시 소비전력을 줄이고, 상기 냉각팬(14)의 구동을 최소화하여 어느정도 정숙성을 유지하도록 실시하는 것은 본 발명 범위에속함을 밝혀두는 바이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 노트북 컴퓨터 내부에 고효율의 전열소자인 히트 파이프(Heat-Pipe)와, CPU에 접촉되는 열전도블록과, 열을 외부로 방출시키는 냉각용 팬과, 방열 플레이트로 형성함으로써, CPU 및 장착부품에서 발생되는 불규칙적이고 유동적인 열을 용이하게 냉각시켜 설계상의 적정온도를 유지하는 효과와, 냉각부분과 발열부분을 별도로 독립시켜 주어 노트북 컴퓨터의 부피 및 크기를 최소화하는 효과를 갖으므로 인해 전체적인 노트북 컴퓨터의 생산성과 경제성이 향상되고 사용상의 신뢰도가 극대화되는 등의 여러 효과를 동시에 거둘 수 있는 매우 유용한 발명임이 명백하다.

Claims

노트북 컴퓨터(10) 내부에서 발생되는 열을 소정의 온도로 냉각시키기 위한 방열 열교환구조에 있어서,

상기 노트북 컴퓨터(10) 내부에 설치되는 "" 형상의 방열 플레이트(11) 하부의 일측에는 열을 흡수하는 열전도블록(12)이 형성되되,

상기 열전도블록(12)은 상기 노트북 컴퓨터(10)의 내부에 형성된 CPU(13)의 상단면에 밀착되어 상기 CPU(13)에서 발생되는 열을 흡수하도록 이루어지고, 상기 방열 플레이트(11)의 하부 타측에는 상기 노트북 컴퓨터(10)의 내부에 발생된 열을 강제로 방출하는 냉각팬(14)이 소정의 거리 간격으로 형성되며,

상기 열전도블록(12)과 상기 냉각팬(14) 사이에 고정용 플레이트(15)가 형성되고, 상기 열전도블록(12)과 상기 고정용 플레이트(15)에 의해 상기 방열 플레이트(11)에 일체형으로 접합되도록 설치되는 "" 형상의 히트 파이프(16)는 상기 열전도블록(12)으로부터 흡수한 열을 상기 냉각팬(13)까지 빠르고 손실없는 수송을 하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 노트북 컴퓨터용 방열 열교환구조.