KR200324634Y1 - 히트파이프를 이용한 수냉식 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 발열체에 설치되어 방열기능을 수행하는 냉각장치에 관한 것으로서, 발열체에 설치되어 방열기능을 수행하기 위한 냉각장치에 있어서, 상기 발열체와 열접촉되는 히트파이프; 및 내부공간에 유체가 수납되는 유체탱크;를 포함하고, 상기 히트파이프의 일부분이 유체탱크 내부로 연장되어 상기 유체내에 잠긴 것을 특징으로 한다.

본 고안에 의하면 별도의 탱크내에 수납된 유체를 통해 방열이 이루어지므로 발열체 내부로의 누수를 방지하고, 종래에 비해 향상된 냉각효율을 제공하는 장점이 있다.

Description

히트파이프를 이용한 수냉식 냉각장치{Water cooling apparatus using heatpipe}

본 고안은 히트파이프를 이용한 수냉식 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 별도의 동력 소모없이 수냉식으로 발열체를 냉각시키되, 발열체 내부로의 누수를 방지함과 동시에 높은 효율로 방열이 이루어지도록 하는 히트파이프를 이용한 수냉식 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 컴퓨터나, 통신시스템, 각종 산업용 기기 등은 함체에 의해 밀폐된 구조를 가지므로 내부에서 발생하는 열을 제대로 방열시키지 않을 경우 기기의 오작동이나 파손을 초래할 수 있다.

특히, 각종 전자기기의 경우에는 데이터의 처리를 위해 고속으로 동작되는 반도체칩이나 증폭기(Amplifier) 등의 소자가 구비되는데, 이러한 소자에서는 고온의 열이 빈번히 발생되므로 이를 외부로 방출하여 전자기기 내부의 온도를 규정치로 유지하기 위한 냉각장치의 구성이 절실히 요구된다.

도 1은 종래의 기술에 따른 냉각장치의 일 예를 나타내는 도면으로서, 반도체칩이나 통신기기의 함체 등 각종의 발열물체(이하 '발열체'로 지칭)(100)에 열접촉되는 방열판(5)과, 이 방열판(5)의 일측에 구비되는 방열팬(6)을 포함하는 구성이 도시되어 있다.

그러나, 이러한 냉각장치는 능동적으로 방열팬(6)을 구동시켜야 하므로 전력소모가 많을 뿐만 아니라 공냉방식으로 동작되므로 만족스러운 냉각효율이 얻어지지 않는 문제가 있다.

한편, 최근에는 소정의 파이프를 이용해 발열체 주변에 물을 순환시키고 이때 발생하는 냉기를 이용하여 발열체를 냉각시키는 기술도 소개된 바 있으나, 이 방식의 경우 전자기기 내부로 누수가 발생할 경우 전자회로의 파괴 등 심각한 결과를 초래할 수 있는 위험성이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 별도의 동력 소모없이 수냉식으로 방열기능을 수행하되, 발열체 내부로의 누수를 방지하고 종래에 비해 냉각효율이 향상되는 히트파이프를 이용한 수냉식 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 고안의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 고안의 상세한 설명과 함께 본 고안의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 고안은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 종래의 기술에 따른 냉각장치의 구성예를 도시하는 도면.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 냉각장치의 구성도.

도 3은 도 2의 변형예를 도시하는 구성도.

도 4는 본 고안에 따른 냉각장치의 사용예를 도시하는 구성도.

도 5는 본 고안의 다른 실시예에 따른 냉각장치의 구성도.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

100...발열체 10...유체탱크

15...유체 20...히트파이프

25,30...방열핀 35...케이싱

40...통풍구 45...방열팬

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따른 냉각장치는, 발열체에 설치되어 방열기능을 수행하기 위한 냉각장치에 있어서, 상기 발열체와 열접촉되는 히트파이프; 및 내부공간에 유체가 수납되는 유체탱크;를 포함하고, 상기 히트파이프의 일부분이 유체탱크 내부로 연장되어 상기 유체내에 잠긴 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 일 실시예로서, 상기 유체탱크는 발열체의 외부에 설치됨을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 일 실시예로서, 상기 유체탱크는 발열체 내부에 내장됨을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 히트파이프에는, 상기 히트파이프가 발열체로부터 유체탱크로 연장되도록 'ㄱ'자 밴딩부;가 포함될 수 있다.

바람직하게, 본 고안에는 상기 발열체 외부로 연장된 히트파이프를 보호하도록 상기 유체탱크에 결합되는 케이싱;이 더 포함되고, 상기 케이싱에는 통풍구나 방열팬이 구비될 수 있다.

상기 발열체 및/또는 유체탱크 내에 위치하는 부분의 히트파이프상에는 다수의 방열핀이나 히트싱크가 결합되는 것이 바람직하다.

상기 유체로는 바람직하게 물이 채용되고, 대안으로는 부동액이나 상변환물질(PCM)이 채용될 수도 있다.

부가적으로, 상기 유체탱크의 표면에는 다수의 방열핀;이 더 구비될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 고안의 일 실시예에 따른 냉각장치의 구성이 개략적으로 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 본 고안은 내부공간을 갖는 유체탱크(10)와, 발열체(100)에 열접촉된 상태로 상기 유체탱크(10)로 연장되는 히트파이프(25)를 포함한다.

상기 유체탱크(10)의 내부공간에는 방열을 위한 유체(15)가 수납된다. 이러한 유체(15)로는, 다른 물질에 비해 상대적으로 비열이 커서 온도변화가 쉽게 일어나지 않는 물(water)이 채용되는 것이 바람직하고, 그밖에 부동액이나 상변환물질(Phase Change Material; PCM) 등 다양한 균등물의 채용이 가능하다.

상기 히트파이프(25)는 열전달을 위한 라인이 되는 것으로서, 구리나 알루미늄과 같이 열전도율이 상대적으로 높은 재질로 형성된다. 여기서, 비록 '파이프'라는 명칭이 사용되었으나 상기 히트파이프(25)는 스트립 형태를 갖는 소정의 판상(plate)으로 변형될 수도 있다.

상기 히트파이프(25)는 그 일측이 발열체(100)에 열접촉되고, 그 타측은 상기 유체탱크(10)의 유체(15) 내에 잠기도록 설치되어, 실질적으로는 상기 발열체(100)의 열을 흡열하여 상기 유체(15)로 방열하는 작용을 한다.

이러한 히트파이프(25)의 흡열부와 방열부에는 통상의 알루미늄 히트싱크(heatsink)나 방열핀(25)이 구비되어 열접촉 면적을 보다 증대시키는 것이 바람직하다. 이때, 상기 방열핀(25)의 구조는 판상을 비롯하여 선형으로 이루어질 수 있으며 그밖에 다양한 변형이 가능하다.

도 3에는 도 2의 냉각장치에 대한 변형예가 도시되어 있다. 도면에 나타난 바와 같이, 상기 유체탱크(10)는 발열체(100)의 측면에 설치될 수 있으며, 그밖에 다양한 위치에 설치될 수 있다. 이때, 상기 히트파이프(25)의 일측에는 'ㄱ'자 밴딩부(B) 혹은 'U'자 밴딩부(미도시)를 형성하여 보다 용이하게 유체탱크(10)가 발열체(100)에 설치되도록 하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 고안에 따른 냉각장치의 보다 구체적인 사용예를 나타내는 도면으로서, 발열체(100) 상의 여러지점에 상기 유체탱크(10)가 설치되는 구성과, 둘 이상의 발열체(100)에 대한 방열이 하나의 유체탱크(10)를 통해 이루어지는 예가 도시되어 있다.

도 4를 참조할 때, 상기 유체탱크(10)의 표면에는 다수의 방열핀(30)을 부가적으로 구비하여 방열효율을 보다 향상시키도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 고안은 히트파이프(20)를 통해 발열체(100)의 열이 유체탱크(10)로 전달된 후, 유체탱크(10) 내의 유체, 바람직하게는 물을 통해 방열되므로 발열체(100)에 대한 누수없이 무동력으로 수냉각동작이 이루어지게 된다. 이때, 상기 유체탱크(10) 내부의 물은 대류현상을 통해 항시 유동되므로 자연스럽게 부패방지기능이 구비된다.

한편, 도 5에는 본 고안의 다른 실시예에 따른 냉각장치의 구성이 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 본 고안은 유체탱크(10)가 발열체(100)에 내장되어 흡열동작을 수행한 후, 발열체(100) 외부로 그 일부분이 연장된 히트파이프(20)를 통해 외부로 열을 방출하도록 구성된다.

부가적으로, 상기 발열체(100)에는 케이싱(35)이 결합되어 발열체(100) 외부로 연장된 부분의 히트파이프(20)와, 이에 상응하는 방열핀(25)을 외부 기계적 충격으로부터 보호하게 된다.

이때, 상기 케이싱(35)의 일측에는 통풍구(40)나 방열팬(45)을 형성하여 냉각효율을 보다 높이는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성을 갖는 본 고안은 발열체(100)의 열이 방열핀(30)이나 유체탱크(10) 자체를 통해 유체(15)에 흡열된 후, 히트파이프(20)를 통해 발열체(100) 외부로 방열되므로 발열체(100)에 대한 누수없이 높은 열용량으로 무동력 냉각동작이 이루어지게 된다.

이상, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조로 설명하였다. 여기서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 고안의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 고안의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

상술한 바와 같이, 본 고안은 히트파이프로부터 전달되는 열을 별도의 유체탱크를 통해 방열시키거나, 유체탱크를 통해 흡열한 후 히트파이프를 통해 외부로 방열하므로 누수의 위험이 없는 잇점이 있다.

또한, 본 고안은 상대적으로 비열(혹은 열용량)이 큰 물 등의 유체를 통해 방열이 이루어지므로 냉각효율이 높고, 냉각장치 자체의 온도변화가 적은 장점이 있다.

Claims (10)

1. 발열체에 설치되어 방열기능을 수행하기 위한 냉각장치에 있어서,

   상기 발열체와 열접촉되는 히트파이프; 및

   내부공간에 유체가 수납되는 유체탱크;를 포함하고,

   상기 히트파이프의 일부분이 유체탱크 내부로 연장되어 상기 유체내에 잠긴 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 수냉식 냉각장치.
2. 제 1항에 있어서

   상기 유체탱크는 발열체의 외부에 설치됨을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 수냉식 냉각장치.
3. 제 1항에 있어서

   상기 유체탱크는 발열체 내부에 내장됨을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 수냉식 냉각장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 히트파이프상에는 다수의 방열핀이나 히트싱크가 결합된 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 수냉식 냉각장치.
5. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 히트파이프가 발열체로부터 유체탱크로 연장되도록 상기 히트파이프에는 'ㄱ'자 밴딩부;가 포함된 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 수냉식 냉각장치.
6. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 발열체 외부로 연장된 히트파이프를 보호하도록 상기 유체탱크에 결합되는 케이싱;을 더 포함하고,

   상기 케이싱에는 통풍구가 형성된 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 수냉식 냉각장치.
7. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 유체로서 물이 채용된 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 수냉식 냉각장치.
8. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 유체로서 부동액 또는 상변환물질(PCM) 중 어느 하나가 채용된 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 수냉식 냉각장치.
9. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 유체탱크의 표면에 구비되는 다수의 방열핀;을 더 포함하는 히트파이프를 이용한 수냉식 냉각장치.
10. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 히트파이프가 판상의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 수냉식 냉각장치.