KR200315458Y1 - Heat dissipation device with liquid coolant - Google Patents
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Abstract
액체 냉매가 순환되는 열 발산 장치가 기재되어 있다. 상기 열 발산 장치는 액체 펌프; 고전력 전자 칩셋의 열 공급원상에 장착되는 냉각 유닛; 히트 싱크; 및 가압 냉매를 수용하는 파이프를 포함하며, 상기 냉각 유닛은 냉매의 통과를 허용하는 다수의 통로를 포함하고, 상기 통로는 다수의 함몰되고 상승된 부분들을 각각 포함하며, 상기 파이프는 액체 펌프, 냉각 유닛의 통로, 및 폐쇄된 냉각 루프를 형성하는 히트 싱크를 통과한다. 상기 통로내의 함몰되고 상승된 부분들은 냉매의 혼합 또는 난류 및 회오리를 증대시킬 수 있으며, 냉매의 상이한 방향 각도에 의한 2차 소용돌이 유동을 발생시키며, 액체 펌프가 적절한 맥동 압력 파동을 발생시킬 때 다수의 유동 통로들 각각에서 무질서한 이류를 발생시키고, 그에 따라 고전력 전자 칩셋에 의해 발생된 열을 방출시키고 통로를 통해 냉매를 순환시키고 히트 싱크에서 발산한다.A heat dissipation device is described in which a liquid refrigerant is circulated. The heat dissipation device comprises a liquid pump; A cooling unit mounted on a heat source of the high power electronic chipset; Heat sinks; And a pipe for receiving the pressurized refrigerant, wherein the cooling unit includes a plurality of passages allowing passage of the refrigerant, the passages each comprising a plurality of recessed and raised portions, the pipes having a liquid pump, cooling Passes through the passage of the unit and the heat sink forming a closed cooling loop. The recessed and raised portions within the passages can increase the mixing or turbulence and whirlwind of the refrigerant, generate secondary vortex flows with different directional angles of the refrigerant, and when the liquid pump generates an appropriate pulsating pressure wave, Disruptive advection occurs in each of the flow passages, thereby releasing heat generated by the high power electronic chipset, circulating the refrigerant through the passage and dissipating in the heat sink.
Description
본 고안은 열 발산 장치에 관한 것으로서, 특히 고전력 전자 칩셋(chipset)으로부터 열을 제거하기 위해 내부에서 순환되는 액체 냉매를 이용하는 개선된 열 발산 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat dissipation device, and more particularly, to an improved heat dissipation device using a liquid refrigerant circulated therein to remove heat from a high power electronic chipset.
고전력 전자 칩셋(예를 들어, 컴퓨터의 중앙처리유닛(CPU))에 의해 고열이 발생될 수 있다는 것이 공지되어 있다. 이러한 것은 펜티엄계 CPU의 경우에 특히 그러하다. 통상적으로, 냉각기는 CPU로부터 열을 제거하기 위해 그 CPU의 상부면상에 장착된다. 그러나, 잘 알려진 CPU 공기 냉각기는 저효율, 큰 부피, 및 짧은 유효 수명과 같은 몇몇 결함을 가진다. 통상적으로 작은 공기의 프란틀(Prandtl) 계수 및 비열 값은 CPU의 최대 작동 온도와 주변 온도 사이의 온도차가 정해진 범위내에서 유지될 때 최대 열 발산 량 및 대류 열 특성을 각각 제한한다. 액체 펌프, 냉각 유닛, 액체 탱크, 및 상기 구성요소들을 연결하는 액체 파이프 세트를 포함하는 열 발산기는 상업적으로 이용 가능하다. 작동 중에, 액체는 열 발산기내에서 연속적으로 순환되어 열을 발산시킨다. 그러나, 그러한 기술은 신뢰할 수 없고 단가가 높기 때문에 바람직하지 못하다. 따라서, 고전력 전자 칩셋을 위한 냉각장치의 계속적인 개량이 요구되고 있다.It is known that high heat can be generated by a high power electronic chipset (eg, a computer's central processing unit (CPU)). This is especially true for Pentium-based CPUs. Typically, a cooler is mounted on the top surface of the CPU to remove heat from the CPU. However, well known CPU air coolers have some drawbacks such as low efficiency, large volume, and short useful life. Typically, small air Prandtl coefficients and specific heat values limit the maximum heat dissipation and convective heat characteristics, respectively, when the temperature difference between the CPU's maximum operating temperature and ambient temperature is maintained within a defined range. Heat spreaders comprising a liquid pump, a cooling unit, a liquid tank, and a set of liquid pipes connecting the components are commercially available. During operation, the liquid is circulated continuously in the heat spreader to dissipate heat. However, such a technique is not preferable because it is unreliable and the unit price is high. Accordingly, there is a need for continuous improvement of cooling devices for high power electronic chipsets.
그에 따라, 본 고안의 목적은 열 발산 장치를 제공하는 것이며, 그 열 발산 장치는 가압 액체 냉매를 출력하기 위한 액체 펌프; 고전력 전자 칩셋의 열 공급원상에 장착되는 냉각 유닛; 히트 싱크(heat sink); 및 가압 냉매를 수용하는 파이프를 포함하며, 상기 냉각 유닛은 액체 냉매의 통과를 허용하는 다수의 통로를 포함하고, 상기 통로는 각각 다수의 함몰되고 상승된 부분들을 포함하며, 상기 파이프는 액체 펌프, 냉각 유닛의 통로, 및 폐쇄된 냉각 루프(loop)를 형성하는 히트 싱크를 통과하며, 상기 통로내의 함몰되고 상승된 부분들은 냉매의 혼합 또는 난류 및 회오리를 증대시킬 수 있으며, 냉매의 상이한 방향 각도(attack angle)에 의한 2차 소용돌이 유동을 발생시키며, 액체 펌프가 적절한 맥동 압력 파동을 발생시킬 때 통로의 다수의 난류 유동 영역 중 하나에서 무질서한 이류(移流)를 발생시키고, 그에 따라 고전력 전자 칩셋에 의해 발생된 열을 방출시키고 통로를 통해 냉매를 순환시키고 히트 싱크에서 발산된다. 공기 값으로부터 액체 냉매의 프란틀 계수의 증대 역시 냉각 유닛의 열 대류 특성을 촉진하는 추가적인 이점을 제공한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a heat dissipation device, the heat dissipation device comprising: a liquid pump for outputting a pressurized liquid refrigerant; A cooling unit mounted on a heat source of the high power electronic chipset; Heat sinks; And a pipe for receiving the pressurized refrigerant, wherein the cooling unit includes a plurality of passages to allow passage of the liquid refrigerant, each passage including a plurality of recessed and raised portions, wherein the pipe includes a liquid pump, Passing through the passage of the cooling unit and the heat sink forming a closed cooling loop, the recessed and raised portions within the passage can increase the mixing of the refrigerant or turbulence and whirlwind, and the different direction angles of the refrigerant ( generates secondary vortex flow by attack angle, and generates disordered advection in one of the plurality of turbulent flow zones of the passage when the liquid pump generates an appropriate pulsating pressure wave, and thus, by the high power electronic chipset The generated heat is released, the refrigerant is circulated through the passage and dissipated in the heat sink. Increasing the Prandtle coefficient of the liquid refrigerant from the air value also provides an additional advantage of promoting the heat convection characteristics of the cooling unit.
본 고안의 하나의 특징에서, 각 통로는 U-형상 및 n-형상 단면의 다수의 교호적인(alternate) 함몰부를 포함한다.In one feature of the invention, each passageway comprises a plurality of alternating depressions of U- and n-shaped cross sections.
본 고안의 다른 특징에서, 각 통로는 다수의 사각 단면 챔버 및 두 개의 인접한 챔버들 사이에 형성된 채널을 포함한다.In another feature of the present invention, each passageway comprises a plurality of rectangular cross-sectional chambers and a channel formed between two adjacent chambers.
본 고안의 다른 특징에서, 각 통로는 다수의 채널 및 두 개의 인접한 채널들사이의 확대부를 포함한다.In another feature of the invention, each passageway comprises a plurality of channels and an enlargement between two adjacent channels.
본 고안의 다른 특징에서, 각 통로는 실질적으로 타원형 단면의 다수의 챔버를 포함한다.In another feature of the invention, each passageway comprises a plurality of chambers of substantially elliptical cross section.
본 고안의 다른 특징에서, 상기 파이프는 금속 또는 엘라스토머(elastomer)로 형성된다.In another feature of the invention, the pipe is formed of a metal or an elastomer.
본 고안의 다른 특징에서, 상기 통로는 냉매의 누출을 실질적으로 방지할 수 있다.In another feature of the present invention, the passage can substantially prevent leakage of the refrigerant.
본 고안의 또 다른 특징에서, 냉각 유닛은 상기 열 공급원과 밀접 접촉하도록 평평하다.In another feature of the invention, the cooling unit is flat to make intimate contact with the heat source.
본 고안의 상기 및 기타 목적, 특징 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.The above and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 고안에 따른 열 발산 장치에 의해 실행되는 열 발산 공정을 도시한 흐름도.1 is a flowchart illustrating a heat dissipation process performed by a heat dissipation device according to the present invention.
도 2 는 열 발산 장치의 사시도.2 is a perspective view of a heat dissipation device.
도 3 은 도 2 에 도시된 냉각 유닛의 제 1 바람직한 실시예의 통로의 단면도.3 is a cross-sectional view of the passage of the first preferred embodiment of the cooling unit shown in FIG. 2;
도 4 는 냉각 유닛의 제 2 바람직한 실시예의 통로의 단면도.4 is a sectional view of the passageway of the second preferred embodiment of the cooling unit;
도 5 는 냉각 유닛의 제 3 바람직한 실시예의 통로의 단면도.5 is a sectional view of the passage of the third preferred embodiment of the cooling unit;
도 6 은 냉각 유닛의 제 4 바람직한 실시예의 통로의 단면도.6 is a sectional view of the passageway of the fourth preferred embodiment of the cooling unit;
도 7 은 냉각 유닛의 제 5 바람직한 실시예의 통로의 단면도.7 is a sectional view of the passage of the fifth preferred embodiment of the cooling unit;
도 8 은 노트북 컴퓨터내의 열 발산 장치의 설치를 계략적으로 도시한 사시도.8 is a perspective view schematically showing the installation of a heat dissipation device in a notebook computer.
도 9 는 열 발산 장치내에서 순환되는 냉매에 대한 유속 대 시간을 도시한 그래프.9 is a graph showing flow rate versus time for a refrigerant circulated in a heat dissipation device.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 액체 펌프 2 : 냉각 유닛1: liquid pump 2: cooling unit
3 : 히트 싱크 4 : 파이프3: heat sink 4: pipe
5 : 고전력 전자 칩 6 : 열 발산 장치5: high power electronic chip 6: heat dissipation device
7 : 노트북 컴퓨터7: notebook computer
도 2 에는 본 고안에 따라 구성된 열 발산 장치(6)가 도시되어 있으며, 상기 열 발산 장치는 액체 펌프(1), 후술하는 바와 같이 고전력 전자 칩셋의 열 공급원상에 장착되는 냉각 유닛(2), 히트 싱크(3) 및 가압 냉매를 수용하는 파이프(4)를 포함하며, 상기 파이프는 액체 펌프(1), 냉각 유닛(2), 및 히트 싱크(3)를 통과하여 폐쇄된 냉각 시스템을 형성한다. 바람직하게, 상기 파이프(4)는 금속 또는 엘라스토머로 형성된다.2 shows a heat dissipation device 6 constructed in accordance with the present invention, which is a liquid pump 1, a cooling unit 2 mounted on a heat source of a high power electronic chipset as described below, A heat sink 3 and a pipe 4 containing pressurized refrigerant, which passes through the liquid pump 1, the cooling unit 2, and the heat sink 3 to form a closed cooling system. . Preferably, the pipe 4 is formed of metal or elastomer.
도 3 에는 냉각 유닛(2)의 제 1 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 상기 냉각 유닛(2)은 하나 이상의 통로(21)를 포함하며, 상기 통로는 다수의 U-자형 및 n-자형 단면의 교호적인 함몰부를 각각 포함한다.3 shows a first preferred embodiment of the cooling unit 2. The cooling unit 2 comprises one or more passages 21, each passage comprising alternating depressions of a plurality of U- and n-shaped cross sections, respectively.
도 4 에는 냉각 유닛(2)의 제 2 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 상기 냉각 유닛(2)은 하나 이상의 통로(22)를 포함하며, 상기 통로는 사각 단면의 다수의 챔버를 각각 포함하고, 상기 인접한 챔버들 사이에는 채널이 형성된다.4 shows a second preferred embodiment of the cooling unit 2. The cooling unit 2 comprises one or more passages 22, each passage comprising a plurality of chambers of rectangular cross section, with channels formed between the adjacent chambers.
도 5 에는 냉각 유닛(2)의 제 3 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 상기 냉각 유닛(2)은 하나 이상의 통로(23)를 각각 포함하며, 상기 통로는 다수의 채널을 포함하고, 상기 인접 채널들 사이에는 확대부가 형성된다.5 shows a third preferred embodiment of the cooling unit 2. The cooling unit 2 comprises one or more passages 23, each passage comprising a plurality of channels, with enlargements formed between the adjacent channels.
도 6 에는 냉각 유닛(2)의 제 4 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 상기 냉각 유닛(2)은 하나 이상의 통로(24)를 포함하며, 상기 통로는 실질적으로 타원형 단면의 다수의 챔버를 각각 포함한다.6 shows a fourth preferred embodiment of the cooling unit 2. The cooling unit 2 comprises one or more passages 24 which each comprise a plurality of chambers of substantially elliptical cross section.
도 7 에는 냉각 유닛(2)의 제 5 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 상기 냉각 유닛(2)은 하나 이상의 통로(25)를 포함하며, 상기 통로는 U-자형 및 n-자형 단면의 다수의 교호적인 함몰부를 각각 포함한다. 그러나 통로(25)의 함몰부는 통로(21)의 함몰부 보다 작다. 바람직하게, 통로는 실질적으로 냉매의 누출을 방지할 수 있는 물질로 형성된다.7 shows a fifth preferred embodiment of the cooling unit 2. The cooling unit 2 comprises one or more passages 25 which each comprise a plurality of alternating depressions of U- and n-shaped cross sections. However, the depression of the passage 25 is smaller than the depression of the passage 21. Preferably, the passage is formed of a material that can substantially prevent leakage of the refrigerant.
통로내의 함몰부(또는 챔버) 및 상승된 부분은 액체 펌프(1)로부터 공급되는 냉매 유동의 혼합 또는 난류 및 회오리를 증대시킨다. 또한, 2차 소용돌이 유동은 냉매 유동의 상이한 방향 각도에 의해 발생된다. 또한, 액체 펌프(1)가 적절한 맥동 압력 파동을 발생시킬 때 열 발산 장치(6)의 강화(enhance)된 표면에 걸쳐 무질서한 이류(移流)가 발생된다. 그에 따라, 열 발산 효율이 상당히 증대된다.The depressions (or chambers) and raised portions in the passages increase the mixing or turbulence and whirlwind of the refrigerant flow supplied from the liquid pump 1. Secondary vortex flows are also generated by different directional angles of the refrigerant flow. In addition, when the liquid pump 1 generates an appropriate pulsation pressure wave, disordered airflow occurs over the enhanced surface of the heat dissipation device 6. As a result, the heat dissipation efficiency is significantly increased.
도 8 에는 파이프내에서 순환되는 냉매에 대한 유속 대 시간을 나타내는 그래프가 도시되어 있다. 액체 펌프(1)에 의해 유발되는 맥동 유동이 강화된 표면과 상호작용하여 다양한 시간-변동 회오리 유동 구조를 발생시킬 수 있고, 상기 회오리 유동 구조는 무질서한 이류를 유발하여 열 전달을 추가적으로 증대시킨다.8 shows a graph showing flow rate versus time for refrigerant circulating in a pipe. The pulsating flow induced by the liquid pump 1 can interact with the enhanced surface to generate a variety of time-varying whirlwind flow structures, which cause disordered advection to further increase heat transfer.
도 9 를 참조하면, 열 발산 장치(6)는 노트북 컴퓨터(7)와 같은 휴대용 전자 장치내에 장착될 수 있다. 도시된 바와 같이, 냉각 유닛(2)은 노트북 컴퓨터(7)의 고전력 전자 칩셋(예를 들어, CPU)상에 놓여지고 밀접 접촉된다. 바람직하게, 냉각 유닛(2)은 전술한 밀접 접촉 목적을 달성하기 위해 평평하다. 냉각 유닛(2)의 통로(들)를 통해 냉매를 순환시킴으로써 고전력 전자 칩셋(5)에 의해 발생된 고열은 효과적으로 제거될 수 있고 히트 싱크(3)에서 발산된다.Referring to FIG. 9, the heat dissipation device 6 may be mounted in a portable electronic device such as a notebook computer 7. As shown, the cooling unit 2 is placed on and in close contact with the high power electronic chipset (eg, CPU) of the notebook computer 7. Preferably, the cooling unit 2 is flat to achieve the above-mentioned intimate contact purpose. By circulating the refrigerant through the passage (s) of the cooling unit 2, the high heat generated by the high power electronic chipset 5 can be effectively removed and dissipated in the heat sink 3.
도 1을 참조하면, 열 발산 장치(6)에 의해 수행되는 열 발산 공정이 흐름도로 잘 도시되어 있다. 간단하게, 그 공정은 냉매를 펌핑하는 단계, 열 공급원으로부터 열을 흡수하기 위해 냉각 유닛(2)을 통해 냉매를 순환시키는 단계, 히트 싱크에서 냉매로부터 열을 제거하는 단계, 및 액체 펌프(1)로 냉매를 순환시켜 열 발산 싸이클을 종료시키는 단계를 포함한다.Referring to FIG. 1, the heat dissipation process performed by the heat dissipation device 6 is well illustrated in a flowchart. In short, the process includes pumping the refrigerant, circulating the refrigerant through the cooling unit 2 to absorb heat from the heat source, removing heat from the refrigerant in the heat sink, and the liquid pump 1 Circulating the refrigerant to terminate the heat dissipation cycle.
비록 특정 실시예를 이용하여 본 고안을 설명하였지만, 청구범위에 기재된 본 고안의 범위 및 사상내에서도 당업자는 다양한 변형예 및 개량예를 유추할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described using specific embodiments, those skilled in the art will be able to infer various modifications and improvements even within the spirit and scope of the invention as set forth in the claims.
내부에서 순환되는 액체 냉매를 이용하여, 고전력 전자 칩셋(chipset)으로부터 저렴하고도 효과적으로 열을 제거한다.Using liquid refrigerant circulated internally, it removes heat inexpensively and effectively from high power electronic chipsets.
Claims (8)
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR101370843B1 (en) * | 2009-12-14 | 2014-03-25 | 이동학 | Device for discharging heat |
| CN115468337A (en) * | 2022-09-26 | 2022-12-13 | 深圳见炬科技有限公司 | Condenser for high-dimensional heat dissipation system |
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2003
- 2003-03-17 KR KR20-2003-0007887U patent/KR200315458Y1/en not_active IP Right Cessation
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