KR20110001009U - 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치에 관한 것으로서, 본 고안에 따른 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치는 흡기구와 배기구가 각각 형성되어 컴퓨터 본체 내에 설치되는 케이스;와, 상기 케이스의 배기구측에 설치되는 배기용 송풍팬;과, 상기 케이스 내에 설치되어 공급전력을 정격전압으로 변환하는 발열소자들이 형성되는 회로기판;과, 상기 회로기판의 다수의 발열소자에 일측이 밀착되는 적어도 하나 이상의 히트싱크;와, 상기 배기용 송풍팬의 공기 배출측에 마련되는 발열블럭; 및, 상기 히트싱크와 발열블럭을 각각 연결하는 히트파이프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
컴퓨터, 전원공급, 히트싱크, 히트파이프, 송풍팬, 냉각

Description

컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치{Cooling device for power supply of computer}
본 고안은 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는
컴퓨터용 전원공급기의 발열소자로부터 발생되는 열을 효과적으로 냉각시키는 것은 물론,
냉각효율을 향상시킬 수 있는 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전원공급장치(power supply unit)는, 현재 일반 가정에 공급되고 있는 220V나 110V의 교류 전압을 입력받아 이를 다양한 볼트의 직류전원으로 출력하는 장치를 말한다.
현재 사용되고 있는 대부분의 전원공급장치는, 보통 입력 EMI 필터부와, 교류-직류(AC-DC) 정류부와, 직류-직류(DC-DC)변환부와, 출력 필터 및 출력부의 4부분으로 구성되어 있다. 4부분 각각의 기능을 간단히 살펴보면, 입력 EMI 필터부는, 교류 입력 라인의 잡음이 파워 내부로 흘러들어가는 것을 막거나, 파워 내부의 스 위칭 잡음이 교류 입력 라인으로 유입되는 것을 막는 기능을 한다. 그리고, 교류-직류 정류부에서는 EMI 필터부를 거친 교류 전원을 대략 311V나 420V 정도의 임시 직류 전원으로 변환하는 기능을 수행하고, 다음으로 직류-직류 변환부에서 임시 직류 전원을 가지고 3.3V, 5V, 12V등의 출력 직류 전압으로 변환한다. 그리고 마지막으로 출력 필터 및 출력부에서는 직류-직류 변환부에서 변환되고 1차 필터링된 직류 전원을 다시 추가적으로 필터링 하여 각종 규격에 맞는 전원을 얻어낸다.
그런데, 이러한 4가지 단계의 기능을 수행하는 부분들 중에, 1차측이라고도 불리는 교류-직류 정류부와, 2차측이라고도 불리는 직류-직류 변환부에서는 동작시 많은 열을 발생시키는 발열소자들이 사용된다. 발열소자들중 대표적인 것으로는, 변압기(transformer)와 전력소자인 파워트랜지스터(power transistor)가 있다. 이러한 발열소자에서 발생하는 열은, 전원공급장치의 효율적인 동작은 물론 화재의 발생을 방지하기 위해서, 효과적으로 빠르게 냉각되어져야 한다.
종래의 전원공급장치는 이러한 발열소자들에서 발생한 열을 냉각시키기 위하여, 교류-직류 정류부(1차측)에 하나의 히트싱크를 마련하여 여기에 1차측의 발열소자들을 열적으로 결합시키고, 직류-직류 변환부(2차측)에 또 다른 히트싱크를 마련하여 여기에 2차측에 사용되는 발열소자들을 열적으로 결합시킨 후, 여기에 바람을 통과하게 한다. 공기의 흐름인 바람을 강제로 만들기 위해 전원공급장치의 케이스에 냉각팬을 사용하는 것이 보통이다.
그러나, 종래의 냉각구조는 단순히 발열소자에 결합된 히트싱크를 송풍팬을 이용해 냉각시키는 것이므로 냉각효율이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 효율이 낮은 냉각구조를 이용해 발열소자에서 발생되는 열을 냉각시키기 위해서는 냉각팬의 회전속도를 증가시켜 많은 량의 공기를 공급해야 하므로, 높은 소음이 발생되는 문제점도 있다.
따라서, 본 고안의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 히트싱크의 방열효율을 향상시킴으로써 송풍팬의 소음을 억제할 수 있는 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 고안에 따라, 흡기구와 배기구가 각각 형성되어 컴퓨터 본체 내에 설치되는 케이스;와, 상기 케이스의 배기구측에 설치되는 배기용 송풍팬;과, 상기 케이스 내에 설치되어 공급전력을 정격전압으로 변환하는 발열소자들이 형성되는 회로기판;과, 상기 회로기판의 다수의 발열소자에 일측이 밀착되는 적어도 하나 이상의 히트싱크;와, 상기 배기용 송풍팬의 공기 배출측에 마련되는 발열블럭; 및, 상기 히트싱크와 발열블럭을 각각 연결하는 히트파이프;를 포함하는 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 히트싱크는 회로기판의 발열소자가 밀착되는 밀착부가 하단부에 형성되고, 열교환을 위한 방열핀이 상단부에 다수 형성되고, 상기 히트파이프가 삽입되는 삽입홈이 상단부 중앙에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 히트싱크의 상단부에 조립되어 상기 히트파이프의 이탈을 방지하는 커버를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 커버는 내측면이 상기 히트파이프의 상단부에 접촉되고, 양단부는 상기 히트싱크의 방열핀 단부를 감싸도록 절곡된 절곡부가 형성되는 것이 바람 직하다.
또한, 상기 히트싱크는 배기용 송풍팬의 양측으로 각각 분할 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 케이스의 흡기구측에 설치되어 외부공기를 케이스 내부로 공급하는 흡기용 송풍팬을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 히트싱크는 상기 흡기용 송풍팬과 배기용 송풍팬의 사이영역에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 히트싱크의 하단부에 고정되는 고정판과 상기 고정판의 하단부에서 돌출되어 회로기판의 판면을 관통하는 고정핀이 형성되어 상기 히트싱크를 회로기판에 고정하는 고정부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 히트파이프는 히트싱크와 연결되는 부위의 외측에 절연막이 형성되는 것이 바람직하다.
본 고안에 따르면, 히트싱크의 방열효율을 향상시킴으로써 송풍팬의 소음을 억제할 수 있는 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치가 제공된다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 제1실시예에 따른 컴퓨터용 전원공 급기의 냉각장치에 대하여 상세하게 설명한다.
첨부도면 중 도 1은 본 고안 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치의 사시도이고, 도 2는 본 고안 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치의 분해사시도이다.
상기 도면에서 도시하는 바와 같은 본 고안 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치는 케이스(110), 흡기용 송풍팬(120), 배기용 송풍팬(130), 회로기판(140), 히트싱크(150), 발열블럭(160), 히트파이프(170), 커버(180) 및, 고정부재(190)를 포함하여 구성된다.
상기 케이스(110)는 직육면체의 몸체에 흡기구(111)와 배기구(112)가 각각 형성되어 컴퓨터 본체 내에 설치된다.
상기 흡기용 송풍팬(120)은 외부공기를 케이스(110) 내부로 공급하도록 상기 케이스(110)의 흡기구(111)에 설치된다.
상기 배기용 송풍팬(130)은 케이스(110) 내부공기를 케이스(110) 외부로 배출하도록 상기 케이스(110)의 배기구(112)에 설치된다.
상기 회로기판(140)은 공급전력을 정격전압으로 변환하는 발열소자(141)들이 형성되어 상기 케이스(110) 내에 설치된다. 특히, 상기 발열소자(141)들 중 히트싱크(150)가 연결되는 발열소자(141)들은 흡기용 송풍팬(120)과 배기용 송풍팬(130)의 사이공간에서 2열로 배치된다.
상기 히트싱크(150)는 상기 회로기판(140)의 2열로 배치된 발열소자(141)들에 각각 연결되도록 양측에 각각 배치되어 상기 발열소자(141)에 밀착되는 것으로서, 하단부에 상기 발열소자(141)가 접촉되는 밀착부(151)가 형성되고, 상단부에 열교환을 위한 방열핀(152)들이 양측에서 횡방향으로 다수 연장 형성되고, 상단부 중아에 상기 히트파이프(170)가 삽입되는 삽입홈(153)이 형성된다. 또한, 히트싱크(150)는 열교환효율을 향상시키기 위해 상기 방열핀(152)의 외표면에 다수의 요철부(154)가 형성되고, 상기 히트파이프(170)가 삽입되는 삽입홈(153)은 대략 상측이 개구된 원형의 단면으로 이루어진다. 한편, 상기 발열소자(141)와 히트싱크(150)의 밀착부(151) 사이에는 열전도 효율을 증대시키기 위해 써멀그리스(Thermal grease)등이 도포될 수 있다.
상기 발열블럭(160)은 케이스(110)의 배기구(112)와 상기 배기용 송풍팬(130) 사이에 개재되며, 열교환 면적을 증대시키기 위해 다수의 관통공(161)들이 형성된다.
상기 히트파이프(170)는 알루미늄·강철·구리 파이프 따위의 안쪽에 프레온·암모니아 따위의 열매체를 채운 다음 공기를 뺀 파이프로서, 일단부는 발열블럭(160)에 연결되고, 타단부는 상기 히트싱크(150)의 삽입홈(153)으로 삽입되며, 상기 히트싱크(150)와 연결된다. 이때, 상기 한 쌍의 히트싱크(150)에 연결되는 양측의 히트파이프(170) 중 적어도 어느 일측의 외부에는 절연막(171)이 형성된다.
상기 커버(180)는 내측면이 상기 히트싱크(150)의 삽입홈(153)으로 삽입된 히트파이프(170)의 상단부에 접촉하도록 상기 히트싱크(150)의 상부에 조립되는 것으로서, 양단부가 상기 히트싱크(150)의 상단부 양측에 결합되도록 절곡된 절곡부(181)가 형성된다.
상기 커버(180)는 판면에 열교환효을을 증대시키기 위한 방열공이 다수 형성 되고, 절곡부(181)를 관통하는 체결부재(S)에 의해 상기 히트싱크(150)에 고정되어 이탈이 방지된다. 또한, 상기 체결부재(S)의 체결을 위해 절곡부(181)의 하부에 위치하는 방열핀(152)에는 관통홀(155)이 형성된다.
상기 고정부재(190)는 상기 히트싱크(150)의 하단부가 회로기판(140)에 고정되도록 상기 히트싱크(150)의 하단부에 마련되는 것으로서, 상기 히트싱크(150)의 하단부에 고정되는 고정판(191)과, 상기 고정판(191)의 하단부에서 연장되어 상기 회로기판(140)의 판면에 관통삽입되는 고정핀(192)이 형성된다.
지금부터는 상술한 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.
첨부도면 중 도 3은 본 고안 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치의 평단면도이고, 도 4는 본 고안 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치의 정단면도이다.
먼저, 도 3에서 도시하는 바와 같이, 케이스(110)의 흡기구(111) 내측에 흡기용 송풍팬(120)이 설치되고, 케이스(110)의 배기구(112) 내측에 배기용 송풍팬(130)이 설치되고, 상기 흡기용 송풍팬(120)과 배기용 송풍팬(130)의 사이영역에는 회로기판(140)상에 2열로 배치된 발열소자(141)에 하단부가 각각 접촉된 히트싱크(150)가 양측으로 배치된다.
그리고, 상기 배기용 송풍팬(130)과 케이스(110)의 배기구(112) 사이에 발열블럭(160)이 배치되고, 상기 발열블럭(160)의 양단부에 일단부가 연결되는 히트파이프(170)의 타단부는 상기 히트싱크(150)의 삽입홈(153)으로 각각 삽입된다. 이 때, 한 쌍의 히트파이프(170) 중 적어도 일측의 히트파이프(170)의 타단부에는 절연막(171)이 형성되어 상기 히트싱크(150)와 전기적으로 절연된다.
상기와 같이 조립된 상태에서 회로기판(140)의 발열소자(141)로부터 발생된 열은 발열소자(141)에 밀착된 히트싱크(150)의 밀착부(151)를 통해 히트싱크(150)로 전달되고, 이어서 히트싱크(150)의 상단부 삽입홈(153)에 조립된 히트파이프(170)를 통해 발열블럭(160)으로 전달된다.(도 4참조)
이때, 상기 흡기용 송풍팬(120)이 구동하면 외부공기가 케이스(110) 내측으로 유입되어 히트싱크(150)의 방열핀(152) 사이를 통과하게 되면서 히트싱크(150)를 냉각시키고, 상기 배기용 송풍팬(130)이 구동하면 케이스(110) 내부공기가 발열블럭(160)의 관통공(161)사이를 통과하면서 발열블럭(160)으로부터 열을 빼앗아 외부로 배출된다.
한편, 상기 히트싱크(150)는 케이스(110)의 내측에서 흡기용 송풍팬(120)과 배기용 송풍팬(130)의 사이영역에서 양측에 각각 배치되어 다수의 발열소자(141)들에 각각 접촉되어 발열소자(141)로부터 발생하는 열을 냉각하므로, 종래에 비해 많은 수의 발열소자(141)들을 직접 냉각할 수 있으며, 이로인해 회로의 과열에 의한 손상을 방지할 수 있다.
또한, 도 4에서 도시하는 바와 같이 케이스(110)의 내측 하부에 회로기판(140)이 설치되고, 회로기판(140)상의 발열소자(141)에는 히트싱크(150)의 하단 밀착부(151)가 접촉되어 발열소자(141)로부터 발생되는 열을 전달받는다.
이때, 상기 히트싱크(150)의 하단부에는 고정부재(190)의 고정판(191)이 밀 착고정되고, 고정판(191)의 하단부에 형성된 고정핀(192)이 상기 회로기판(140)의 판면에 관통설치되면서 히트싱크(150)가 회로기판(140)상에 고정된다. 따라서, 상기 히트싱크(150)의 유동에 의해 발열소자(141)의 리드선이 손상되는 것이 방지된다.
상기와 같은 히트싱크(150)의 상단부 중앙에 형성된 삽입홈(153)으로는 원형단면의 히트파이프(170)가 삽입되는데, 상기 삽입홈(153)이 상측이 개구된 원형단면으로 이루어지므로 히트파이프(170)의 하부영역과 밀착되어 열교환 효율이 향상된다.
상기 히트싱크(150)의 상단부에서 양측으로 연장형성된 다수의 방열핀(152)들은 외표면에 요철부(154)가 형성되어 상기 히트싱크(150)의 방열핀(152) 사이를 통과하는 공기와 열교환하는 면적이 증대되므로, 열교환 효율이 향상된다.
상기 히트싱크(150)의 상단부로 조립되는 커버(180)는 내측면이 상기 히트파이프(170)의 상단부에 밀착되고, 양단부에 형성된 절곡부(181)가 상기 히트싱크(150)의 상단부 양측을 감싸는 형태로 조립되므로, 히트싱크(150)의 열이 커버(180)를 통해서도 히트파이프(170)로 전달된다.
아울러, 상기 커버(180)는 적어도 일측 절곡부(181)를 관통하는 체결부재(S)에 의해 상기 히트싱크(150)에 고정된다. 이때, 상기 절곡부(181)의 하측에서 인접배치된 방열핀(152)에 관통홀(155)이 형성되어 체결부재(S)의 고정 및 고정해제시 간섭되는 것이 방지된다.
한편, 상기 히트싱크(150)의 삽입홈(153)으로 삽입되는 부분의 적어도 일측 의 히트파이프(170)는 외측에 절연막(171)이 형성되어 상기 히트싱크(150) 및 커버(180)와 전기적으로 절연된다. 즉, 양측의 발열소자(141)와 각각 접촉된 한 쌍의 히트싱크가 서로 전기적으로 연결되는 것이 방지되므로, 회로기판(140)에 전기적인 쇼크가 가해지는 것이 방지된다.
본 고안의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 고안의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
도 1은 본 고안 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치의 사시도,
도 2는 본 고안 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치의 분해사시도,
도 3은 본 고안 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치의 평단면도이고,
도 4는 본 고안 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치의 정단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110:케이스, 111:흡기구, 112:배기구, 120:흡기용 송풍팬,
130:배기용 송풍팬, 140:회로기판, 141:발열소자, 150:히트싱크,
151:밀착부, 152:방열핀, 153:삽입홈, 154:요철부, 155:관통홀,
160:발열블럭, 161:관통공, 170:히트파이프, 171:절연막, 180:커버,
181:절곡부, 190:고정부재, 191:고정판, 192:고정핀

Claims (9)

  1. 흡기구와 배기구가 각각 형성되어 컴퓨터 본체 내에 설치되는 케이스;
    상기 케이스의 배기구측에 설치되는 배기용 송풍팬;
    상기 케이스 내에 설치되어 공급전력을 정격전압으로 변환하는 발열소자들이 형성되는 회로기판;
    상기 회로기판의 다수의 발열소자에 일측이 밀착되는 적어도 하나 이상의 히트싱크;
    상기 배기용 송풍팬의 공기 배출측에 마련되는 발열블럭; 및,
    상기 히트싱크와 발열블럭을 각각 연결하는 히트파이프;를 포함하는 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 히트싱크는 회로기판의 발열소자가 밀착되는 밀착부가 하단부에 형성되고, 열교환을 위한 방열핀이 상단부에 다수 형성되고, 상기 히트파이프가 삽입되는 삽입홈이 상단부 중앙에 형성되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 히트싱크의 상단부에 조립되어 상기 히트파이프의 이탈을 방지하는 커 버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 커버는 내측면이 상기 히트파이프의 상단부에 접촉되고, 양단부는 상기 히트싱크의 방열핀 단부를 감싸도록 절곡된 절곡부가 형성되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 히트싱크는 배기용 송풍팬의 양측으로 각각 분할 형성되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 케이스의 흡기구측에 설치되어 외부공기를 케이스 내부로 공급하는 흡기용 송풍팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 히트싱크는 상기 흡기용 송풍팬과 배기용 송풍팬의 사이영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 히트싱크의 하단부에 고정되는 고정판과 상기 고정판의 하단부에서 돌출되어 회로기판의 판면을 관통하는 고정핀이 형성되어 상기 히트싱크를 회로기판에 고정하는 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히트파이프는 히트싱크와 연결되는 부위의 외측에 절연막이 형성되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터용 전원공급기의 냉각장치.
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