KR20120073619A

KR20120073619A - 냉각 장치 및 이를 갖는 디스플레이 기기

Info

Publication number: KR20120073619A
Application number: KR1020100135440A
Authority: KR
Inventors: 강준
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-07-05
Also published as: US8971037B2; US20120160452A1

Abstract

본 발명의 일측면은 1개의 흡입구와, 2개의 배기구를 구비하고 유동 저항을 감소시키는 스크롤 구조를 구비하여 슬림하면서도 냉각 성능이 개선된 냉각 장치 및 이를 갖는 디스플레이 기기를 제공한다.
본 발명의 사상에 따른 냉각 장치는 축 방향에서 흡입한 유체를 반경 방향으로 토출하는 임펠러와, 상기 임펠러의 양측에 배치되는 다수의 방열핀으로 이루어진 한 쌍의 방열블록과, 상기 임펠러에 의해 토출되는 공기를 상기 한 쌍의 방열블록으로 유도하는 스크롤부를 포함하고, 상기 스크롤부는 유체가 상기 임펠러의 회전방향으로 유동하며 토출되도록 가이드하는 제1스크롤부와, 상기 임펠러의 회전방향과 반대방향으로 유동하며 토출되도록 가이드하는 제2스크롤부를 포함한다.

Description

냉각 장치 및 이를 갖는 디스플레이 기기{COOLING APPARATUS AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명은 슬림 구조를 갖는 CPU 냉각 장치 및 이를 갖는 디스플레이 기기에 관한 것이다.

일반적으로 디스플레이 기기는 텔레비전, 컴퓨터용 모니터 등과 같이 화상을 형성하는 장치이다.

특히, 디지털 정보 디스플레이(DID,Digital Information Display) 기기는 광고 및 정보 제공 등의 목적으로 사용되는 디스플레이 기기를 말한다.

디지털 정보 디스플레이 기기는 사용 목적 및 관리를 위해 시스템 자체에 별도의 컴퓨팅 시스템을 갖는 경우가 많으며, 고성능 CPU 및 컴퓨터 시스템을 사용한다.

또한, 디지털 정보 디스플레이 기기의 특성상 장기적인 신뢰성 보장이 필요하며, 방열은 이러한 신뢰성에 가장 큰 영향을 미치는 요소이다.

그러나, 슬림 구조를 만족시키기 위해 방열핀의 길이를 길게 하는 경우 유동 저항이 증가하고 실제 동작 유량이 감소한다.

또한, 하류에서의 냉각 유체의 온도 상승에 의해 실제로 냉각에 기여하는 냉각 면적이 크게 감소하여 냉각 성능이 저하된다.

본 발명의 일측면은 슬림 구조를 가지면서 냉각 성능이 향상된 냉각 장치 및 이를 갖는 디스플레이 기기를 제공한다.

본 발명의 다른 측면은 소음 발생이 저감되는 냉각 장치 및 이를 갖는 디스플레이 기기를 제공한다.

본 발명의 사상에 따르면 디스플레이 기기는 화상을 형성하는 디스플레이패널과, 발열체와, 전방에서 흡입한 유체를 양측방으로 토출하는 냉각팬과, 상기 냉각팬의 양측방에 배치되는 다수의 방열핀으로 이루어진 한 쌍의 방열블록과, 상기 발열체로부터 상기 한 쌍의 방열블록으로 열을 전달시키는 한 쌍의 히트파이프를 포함하는 냉각 장치를 포함한다.

여기서, 상기 냉각팬은 축 방향에서 흡입한 유체를 반경 방향으로 토출하는 임펠러와, 상기 임펠러에서 토출되는 유체를 상기 한 쌍의 방열블록으로 가이드하는 스크롤부를 포함한다.

여기서, 상기 스크롤부는 유체가 상기 임펠러의 회전방향으로 유동하며 토출되도록 가이드하는 제1스크롤부와, 상기 임펠러의 회전방향과 반대방향으로 유동하며 토출되도록 가이드하는 제2스크롤부를 포함한다.

여기서, 상기 스크롤부는 내측으로 돌출된 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부를 기준으로 일측으로 상기 제1스크롤부가 형성되고, 타측으로 상기 제2스크롤부가 형성된다.

여기서, 상기 제1스크롤부와, 상기 제2스크롤부는 상기 돌출부에서 멀어질수록 내벽의 곡률이 감소하도록 마련되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 냉각 장치는 상기 냉각팬과, 상기 한 쌍의 방열블록이 설치되는 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징의 전면 중앙부에 흡입구가 형성되고, 상기 하우징의 전면 양측부에 한 쌍의 배기구가 형성된다.

여기서, 상기 하우징은 상기 배기구를 통해 배기된 공기가 상기 흡입구를 통해 재흡입되는 것이 방지되도록 후면 측단부가 라운드지게 형성된다.

또한, 상기 하우징은 상기 디스플레이패널 측으로 상기 방열블록이 노출되도록 후면부에 개구부가 형성된다.

한편, 상기 발열체는 제1발열체와, 제2발열체를 포함하고, 상기 한 쌍의 히트파이프는 각각 제1히트파이프와, 제2히트파이프를 포함할 수 있다.

본 발명의 사상에 따르면 냉각 장치는 전방에서 흡입한 유체를 양측방으로 토출하는 냉각팬과, 상기 냉각팬의 양측방에 배치되는 다수의 방열핀으로 이루어진 한 쌍의 방열블록과, 발열체로부터 상기 한 쌍의 방열블록으로 열을 전달시키는 한 쌍의 히트파이프를 포함한다.

여기서, 상기 제1스크롤부와, 상기 제2스크롤부는 상기 돌출부에서 멀어질수록 내벽의 곡률이 감소하도록 마련된다.

다른 측면에서 본 발명의 사상에 따른 냉각 장치는 축 방향에서 흡입한 유체를 반경 방향으로 토출하는 임펠러와, 상기 임펠러의 양측에 배치되는 다수의 방열핀으로 이루어진 한 쌍의 방열블록과, 상기 임펠러에 의해 토출되는 공기를 상기 한 쌍의 방열블록으로 유도하는 스크롤부를 포함하고, 상기 스크롤부는 유체가 상기 임펠러의 회전방향으로 유동하며 토출되도록 가이드하는 제1스크롤부와, 상기 임펠러의 회전방향과 반대방향으로 유동하며 토출되도록 가이드하는 제2스크롤부를 포함한다.

본 발명의 사상에 따르면 슬림 구조를 갖는 디스플레이 기기의 냉각 장치의 냉각 성능이 향상되고, 소음 발생이 저감된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 기기를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 디스플레이 기기의 배면 사시도이다.
도 3은 도 1의 디스플레이 기기의 배면 내부를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 장치를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 냉각 장치의 구성을 분리하여 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4의 냉각 장치의 공기의 흐름을 도시한 단면도이다.
도 7은 도 4의 냉각 장치의 냉각팬을 확대하여 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 장치와 종래 기술의 유동 구조에 따른 동작 유량 변화를 비교한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 장치와 종래 기술의 팬 RPM에 따른 냉각 성능을 비교한 그래프이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 기기를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 디스플레이 기기의 배면 사시도이고, 도 3은 도 1의 디스플레이 기기의 배면 내부를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 기기(100)는 디스플레이패널(110)과, 발열체(130,131,132)와, 냉각 장치(140)를 포함한다.

디스플레이 기기(100)는 디스플레이패널(110)과, 발열체(130,131,132)와, 냉각 장치(140)을 수용하며 외관을 형성하는 케이싱(120)을 포함한다. 케이싱(120)에는 디스플레이패널(110)의 작동을 제어할 수 있는 조작부(129)가 마련되고, 공기가 유동되어 디스플레이패널(110)이 냉각될 수 있도록 통기공(121)이 형성된다. 또한, 냉각 장치(140)로 공기가 흡입되고 배출되도록 냉각 장치(140)의 흡입구(144)와 배기구(145,146)에 대응되는 위치에 흡입부(122)와 배기부(123,124)가 마련된다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

디스플레이패널(110)은 도시하지는 않았으나, 액정층의 배열을 조정하여 화면을 형성하는 표시부와, 표시부의 배면에 위치하여 표시부로 빛을 공급하는 광원부를 포함하여 화상을 형성한다. 또한, 디스플레이패널(110)은 표시부와 광원부를 수용하며 이들을 지지하는 새시를 더 포함할 수 있다.

한편, 디스플레이 기기(100)는 디스플레이패널(110)을 구동시키거나 네트워크 정보를 제공하기 위한 다양한 기능을 수행하며 디스플레이패널(110)의 후방에 결합되는 본체부(126)을 더 포함한다.

본체부(126)에는 다양한 인쇄회로기판들(133)이 설치되어, 정보를 주고 받으며 기능을 수행하는 제어수단이 장착된다. 이러한 제어수단에는 작동 과정에서 많은 열을 발생시키는 발열체(130,131,132)가 포함된다.

발열체(130,131,132)는 CPU(Central Processing Unit,130)와, CPU와 PCI(Peripheral Component Interconnect) 버스를 접속하는 시스템 제어기의 일종인 Northbridge, Southbridge 등과 같은 MCH(Memory Control Hub,131,132) 등을 포함할 수 있다.

이러한 발열체(130,131,132)에서 발생하는 열을 냉각시키도록 냉각 장치(140)가 설치된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 장치를 도시한 사시도이다. 도 5는 도 4의 냉각 장치의 구성을 분리하여 나타낸 도면이고, 도 6은 도 4의 냉각 장치의 공기의 흐름을 도시한 단면도이다.

이하 도 3 내지 도 6을 참조하여 냉각 장치(140)의 구성에 대하여 설명한다.

냉각 장치(140)는 임펠러(151)와, 스크롤부(152)와, 방열블록(162,163)과, 히트파이프(164,165,166,167)를 포함한다.

또한, 냉각 장치(140)는 스크롤부(152)가 형성되고, 임펠러(151)와 방열블록(162,163)이 설치되는 하우징(141)을 포함한다.

하우징(141)은 대략 상부가 개방된 박스 형상의 후면 커버(143)와, 후면 커버(143)의 개방된 상부를 덮도록 마련되는 전면 커버(142)를 포함한다.

전면 커버(142)에는 유체가 하우징(141) 내부로 흡입되도록 중앙부에 흡입구(144)가 형성된다.

또한, 후면 커버(143)의 개방된 상부 중 전면 커버(142)에 의해 커버되지 않는 부분이 유체가 하우징(141) 외부로 배기되는 배기구(145,146)로 기능하도록 전면 커버(142)의 길이는 후면 커버(143)의 길이 보다 다소 짧게 형성된다. 이러한 배기구(145,146)는 하우징(141)의 전면 양측부에 형성된다.

유체가 배기구(145,146)를 통해 다소 외곽으로 경사지게 배출되어 배기되는 유체가 흡입부(144)로 다시 흡입되는 것을 방지하도록 후면 커버(143)의 측단부(147)는 라운드지게 형성된다. 더불어, 이러한 구성은 배기되는 유체가 큰 저항없이 부드럽게 배기구(145,146)를 통해 배기되도록 하는 효과가 있다.

또한, 뒤에 상술할 방열블록(162,163)이 직접 본체부(126) 또는 인쇄회로기판(163)에 접촉하여 열교환할 수 있도록 후면 커버(143)에는 일정 크기의 개구부(148)가 마련된다.

임펠러(151)는 축 방향에서 흡입한 유체를 반경 방향으로 토출시킨다. 임펠러(151)는 흡입구(144)로 유체를 흡입하도록 하우징(141)에 설치된다.

하우징(141)의 길이 방향 양측부에는 열교환을 위한 제1,제2방열블록(162,163)이 설치된다. 제1,제2방열블록(162,163)은 다수의 방열핀(161)이 일정 간격으로 적층되어 형성된다. 방열핀(161)은 유체의 유동 저항이 감소되도록 임펠러(151)에 의해 송풍되는 유체의 흐름 방향과 나란하게 적층된다.

제1,제2방열블록(162,163)은 다수의 방열핀(161)을 별도의 지그를 이용하여 고정시킨 후에 다수의 방열핀(161)을 발열체(130,131,132)에서 발생한 열을 제1,제2방열블록(162,163)으로 전달하도록 마련되는 히트파이프(164,165,166,167)의 저면에 솔더링시켜 형성할 수 있다.

히트파이프(164,165,166,167)는 CPU베이스(168)와 제1방열블록(162)을 연결하는 제1히트파이프(164)와, CPU베이스(168)와 제2방열블록(163)을 연결하는 제2히트파이프(165)를 포함한다. 여기서, CPU베이스(168)는 CPU(130)에 접촉하도록 형성된 단자이다.

이와 같이 제1히트파이프(164)와 제2히트파이프(165)의 한 쌍의 히트파이프(164,165)의 구성으로 CPU(130)에서 발생한 열을 2개의 방열블록(162,163)에서 동시에 냉각시킬 수 있으므로, 방열핀(161)의 길이를 짧게 할 수 있고 냉각 성능이 향상될 수 있다.

또한, 히트파이프(164,165,166,167)는 MCH베이스(169)와 제1방열블록(162)을 연결하는 제3히트파이프(166)와, MCH베이스(169)와 제2방열블록(163)을 연결하는 제4히트파이프(167)를 포함할 수 있다. 여기서, MCH베이스(169)는 MCH(131,132)에 접촉하는 단자이다.

상기와 같이 제3히트파이프(166)와, 제4히트파이프(167)가 추가되는 구성으로 CPU(130)와 MCH(131,132)에서 발생하는 열을 동시에 냉각시킬 수 있다.

도 7은 도 4의 냉각 장치의 냉각팬을 확대하여 도시한 도면이다.

이하 도 4 내지 도 7을 참조하여 스크롤부(152)의 구성에 대하여 설명한다.

임펠러(151)에서 반경 방향으로 토출되는 유체를 하우징(141)의 길이 방향에 설치된 방열블록(162,163)으로 유도하도록 하우징(141)에는 임펠러(151)를 둘러싸듯이 스크롤부(152)가 형성된다.

스크롤부(152)는 내벽(153)과 외벽(159)을 포함하고, 내벽(153)은 곡선면을 가지며 외벽(154)은 직선면을 갖는다.

또한, 스크롤부(152)는 유체가 임펠러(151)의 회전방향으로 유동하며 토출되도록 가이드하는 제1스크롤부(154)와, 임펠러(151)의 회전방향과 반대방향으로 유동하며 토출되도록 가이드하는 제2스크롤부(155)를 포함한다.

임펠러(151)의 회전축(158)을 지나는 중앙선(157)을 기준으로 측 방향 일 지점에 스크롤부(152)의 내측으로 돌출된 돌출부(156)가 형성된다. 돌출부(156)를 기준으로 일측으로 제1스크롤부(154)가 형성되고, 타측으로 제2스크롤부(155)가 형성된다.

제1스크롤부(154)와, 제2스크롤부(155)는 돌출부(156)에서 멀어질수록 내벽(153)의 곡률이 감소하도록 마련된다.

이러한 구성으로 유동 저항이 감소하고, 와류 및 역류가 발생되는 것이 방지된다. 또한 유체가 부드럽게 토출될 수 있으므로 소음 발생이 저감된다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 장치와 종래 기술의 유동 구조에 따른 동작 유량 변화를 비교한 그래프이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 장치와 종래 기술의 팬 RPM에 따른 냉각 성능을 비교한 그래프이다.

도 8에서 가로 축은 Flow Rate를 나타낸 것이며, 세로 축은 Static Pressure를 나타낸 것이다. 도 9에서 가로 축은 임펠러(151)의 RPM을 나타낸 것이고, 세로 축은 온도를 나타낸 것이다.

즉, 1개의 배기구를 갖는 종래 기술에 비해 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 장치는 유동 저항이 감소되고 동작 유량이 증가한다. 또한, 냉각 성능이 개선되어 CPU 및 MCH에서의 온도가 낮아진다.

특정 실시예에 의하여 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니다. 특허청구범위에 명시된 본 발명의 기술적 사상으로서의 요지를 일탈하지 아니하는 범위 안에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 또는 변형 가능한 다양한 실시예들도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

100 : 디스플레이 기기 110 : 디스플레이패널
120 : 케이싱 121 : 통기공
122 : 흡입부 123,124 : 배기부
125 : 조작부 126 : 본체부
130 : CPU 131,132 : MCH
133 : 인쇄회로기판 140 : 냉각장치
141 : 하우징 142 : 전면 커버
143 : 후면 커버 144 : 흡입구
145,146 : 제1,제2배기구 147 : 측단부
151 : 임펠러 152 : 스크롤부
153 : 내벽 154,155 : 제1,제2스크롤부
156 : 돌출부 157 : 중앙선
158 : 회전축 161 : 방열핀
162,163 : 제1,제2방열블록
164,165,166,167 : 제1,제2,제3,제4히트파이프
168 : CPU베이스 169 : MCH베이스

Claims

화상을 형성하는 디스플레이패널;
발열체; 및
전방에서 흡입한 유체를 양측방으로 토출하는 냉각팬과, 상기 냉각팬의 양측방에 배치되는 다수의 방열핀으로 이루어진 한 쌍의 방열블록과, 상기 발열체로부터 상기 한 쌍의 방열블록으로 열을 전달시키는 한 쌍의 히트파이프를 포함하는 냉각 장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 기기.
제1항에 있어서,
상기 냉각팬은 축 방향에서 흡입한 유체를 반경 방향으로 토출하는 임펠러와, 상기 임펠러에서 토출되는 유체를 상기 한 쌍의 방열블록으로 가이드하는 스크롤부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 기기.
제2항에 있어서,
상기 스크롤부는 유체가 상기 임펠러의 회전방향으로 유동하며 토출되도록 가이드하는 제1스크롤부와, 상기 임펠러의 회전방향과 반대방향으로 유동하며 토출되도록 가이드하는 제2스크롤부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 기기.
제3항에 있어서,
상기 스크롤부는 내측으로 돌출된 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부를 기준으로 일측으로 상기 제1스크롤부가 형성되고, 타측으로 상기 제2스크롤부가 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 기기.
제4항에 있어서,
상기 제1스크롤부와, 상기 제2스크롤부는 상기 돌출부에서 멀어질수록 내벽의 곡률이 감소하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 기기.
제1항에 있어서,
상기 냉각 장치는 상기 냉각팬과, 상기 한 쌍의 방열블록이 설치되는 하우징을 더 포함하고,
상기 하우징의 전면 중앙부에 흡입구가 형성되고, 상기 하우징의 전면 양측부에 한 쌍의 배기구가 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 기기.
제6항에 있어서,
상기 하우징은 상기 배기구를 통해 배기된 공기가 상기 흡입구를 통해 재흡입되는 것이 방지되도록 후면 측단부가 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 기기.
제6항에 있어서,
상기 하우징은 상기 디스플레이패널 측으로 상기 방열블록이 노출되도록 후면부에 개구부가 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 기기.
제1항에 있어서,
상기 발열체는 제1발열체와, 제2발열체를 포함하고,
상기 한 쌍의 히트파이프는 각각 제1히트파이프와, 제2히트파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 기기.
전방에서 흡입한 유체를 양측방으로 토출하는 냉각팬;
상기 냉각팬의 양측방에 배치되는 다수의 방열핀으로 이루어진 한 쌍의 방열블록; 및
외부의 발열체로부터 상기 한 쌍의 방열블록으로 열을 전달시키는 한 쌍의 히트파이프; 를 포함하는 냉각 장치.
제10항에 있어서,
상기 냉각팬은 축 방향에서 흡입한 유체를 반경 방향으로 토출하는 임펠러와, 상기 임펠러에서 토출되는 유체를 상기 한 쌍의 방열블록으로 가이드하는 스크롤부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제11항에 있어서,
상기 스크롤부는 유체가 상기 임펠러의 회전방향으로 유동하며 토출되도록 가이드하는 제1스크롤부와, 상기 임펠러의 회전방향과 반대방향으로 유동하며 토출되도록 가이드하는 제2스크롤부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제12항에 있어서,
상기 스크롤부는 내측으로 돌출된 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부를 기준으로 일측으로 상기 제1스크롤부가 형성되고, 타측으로 상기 제2스크롤부가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
제13항에 있어서,
상기 제1스크롤부와, 상기 제2스크롤부는 상기 돌출부에서 멀어질수록 내벽의 곡률이 감소하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
축 방향에서 흡입한 유체를 반경 방향으로 토출하는 임펠러;
상기 임펠러의 양측에 배치되는 다수의 방열핀으로 이루어진 한 쌍의 방열블록; 및
상기 임펠러에 의해 토출되는 공기를 상기 한 쌍의 방열블록으로 유도하는 스크롤부; 를 포함하고,
상기 스크롤부는 유체가 상기 임펠러의 회전방향으로 유동하며 토출되도록 가이드하는 제1스크롤부와, 상기 임펠러의 회전방향과 반대방향으로 유동하며 토출되도록 가이드하는 제2스크롤부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.