KR20130052487A - 하이브리드 방열쿨러 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 하이브리드 방열쿨러에 관한 것이다. 본 발명은, 열원의 열을 방열하는 방열체; 전술한 열원의 열이 일측으로 전이되어 일측으로 열을 흡열하여 타측을 통해 전술한 방열체에 전이하고, 일렬형태의 메인 방열라인을 방열체에 형성하는 메인 히트파이프; 및 전술한 열원의 열이 일측으로 흡열하여 타측을 통해 상기 방열체에 전이하고, 전술한 메인 방열라인과 상이한 길이를 갖는 일렬형태의 서브 방열라인을 방열체에 형성하는 서브 히트파이프;를 포함하고, 전술한 방열체는, 전술한 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프가 가장자리 및 중앙부에 서로 상이한 길이를 갖는 전술한 메인 방열라인 및 서브 방열라인을 복합적으로 제공하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 방열쿨러.
Description
본 발명은, 하이브리드 방열쿨러에 관한 것으로서, 전자제품에 장착된 부품에서 발생되는 열을 방열하여 부품의 오작동이나 고장을 방지할 수 있으며, 부품을 원활하게 작동시킬 수 있는 방열쿨러에 관한 것이다.
특히, 부품의 열을 효과적으로 분산시켜서 방열시킬 수 있는 하이브리드 방열쿨러에 관한 것이다.
일반적으로, 전자제품은 성능개선을 위해 내부에 장착된 부품의 수량이 증가되며, 부품의 수량증가로 인한 공간확보를 위해 집적도가 향상된 부품이 적용된다. 예를 들면, 다양한 전자제품들 중 컴퓨터와 같은 단말기의 경우, 다양한 소프트웨어를 구동시키기 위한 사용자의 성능향상 요구로 인하여 정보를 처리하는 CPU나 그래픽 칩세트와 같은 하드웨어가 비약적으로 발전하고 있으며, 이에 따라 다양한 기능이 업그레이드된 새로운 하드웨어가 적용되고 있다. 하지만, 이렇게 집적도가 향상된 부품들은 성능향상을 위해 동작속도가 빨라져야 하므로 구동시 전류밀도가 과밀되면서 과도하게 발열된다. 즉, 집적도가 향상된 부품들은 동작속도가 높아질수록 전자의 이동량이 증가하여 발열량도 비례적으로 증가한다. 특히, 이러한 부품들은 오버 클럭과 같은 비정규적인 기능으로 동작속도가 높아질 경우 순간적으로 과열되면서 열적 스트레스에 의해 오작동 되거나 고장이 날 수 있다.
이로 인하여, 대다수의 가전업체들은 이러한 열원의 발열을 억제하기 위해 새로운 구조나 공정의 개선을 통해 저전력이면서 저발열되는 부품을 개발하고 있으나, 높은 성능을 요구하는 사용자들에 의해 동작속도가 현저히 높아지고 있으므로 발열량도 비례적으로 증가하고 있는 실정이다. 따라서, 가전업체들은 전자제품에 장착된 발열하는 부품, 즉 열원을 냉각시키기 위해 가장 보편적으로 방열쿨러를 채용하고 있다.
하지만, 전술한 부품들 중에서 전술한 그래픽 칩세트의 경우 전술한 CPU와 달리 유독 고전력 및 고발열로 발전하고 있다. 예를 들면, 하이엔드 그래픽 카드의 경우 100W가 넘는 전력을 소비하며, 때에 따라 방열쿨러의 쿨링시 온도가 약 70도에 육박하기도 한다. 이에 따라, 가전업체들은 좀더 성능이 우수한 방열쿨러를 필요로 한다. 물론, 방열량을 증량하기 위한 가장 손쉬운 방법은 더 큰 방열쿨러를 적용하는 것이지만, 이러한 방법은 방열쿨러의 비대화 및 고중량화라는 또 다른 문제를 야기시킨다. 만약, 이렇게 비대화된 방열쿨러를 기계적인 강도가 높지 않은 회로기판에 실장할 경우 회로기판이나 기판상의 소자들이 외부의 작은 충격에도 취약해지는 문제가 있으며, 더 슬림해지고 컴팩트해지는 제품의 케이스에 간섭이 발생되어 적용이 불가능한 문제도 발생한다. 따라서, 방열쿨러는 크기 보다는 구조적인 개선을 통해 개량될 수밖에 없다.
한편, 전술한 방열쿨러는 통상적으로 도 1에 개략적인 정면도로 도시된 바와 같이 열원(9)에 밀착상태로 고정되는 베이스(1)의 상부에 히트파이프(11)의 절곡된 일측이 고정되고, 히트파이프(11)의 타측에 판상의 방열핀(13)이 관통상태로 고정된다. 이러한 방열쿨러(10)는 베이스(1)를 통해 히트파이프(11)의 일측으로 열원(9)의 열을 흡열하여 히트파이프(11)의 타측으로 열을 전달한다. 따라서, 방열쿨러(10)는 히트파이프(11)의 타측에 고정되어 히트파이프(11)와 접촉하는 방열핀(13)을 통해 열을 방열한다. 이때, 방열쿨러(10)는 도시된 바와 같이 냉각팬(3)으로 방열핀(13)에 공기를 송풍하여 강제대류 방식으로 방열핀(13)의 열을 소산시켜서 히트파이프(11)의 응축효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 방열쿨러(10)는 냉각팬(3)으로 방열핀(13)을 강제냉각시킬 수 있다.
여기서, 전술한 히트파이프(11)는 통상적으로 도 2에 개략적인 사시도로 도시된 바와 같이 작동유체(WF)가 내장된 진공상태의 중공(HW)이 내부에 마련되며, 중공(HW)의 내주면에는 확대 도시된 바와 같이 모세관현상을 유발하는 윅(WK: Wick)이 형성된다. 윅(WK)은 전술한 중공(HW)이 형성된 컨테이너, 즉 본체의 내벽에 형성된다. 윅(WK)은 확대 도시된 바와 같이 그루브 형태로 구성될 수 있으며, 도시된 바와 달리 다양한 형태로 구성될 수도 있다.
이러한 히트파이프(11)는 열원의 열이 일측으로 흡열(전이)될 경우, 일측의 작동유체(WF)가 흡열되는 열에 의해 기화되면서 방열핀(13)이 고정된 타측으로 신속하게 이동한 후, 방열핀(13)의 방열작용에 의해 냉각되어 응축되면서 다시 액상으로 상변환된 다음, 윅(WK)의 모세관현상에 의해 윅(WK)을 따라 신속하게 다시 일측으로 원상복귀하는 작동을 반복하면서 열원의 열을 방열한다.
이러한 히트파이프(11)는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 원형(Cylindrical pipe type)으로 형성된 것이 주로 사용된다. 이와 달리, 히트파이프는(11)는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 진공상태의 중공(HW)이 병렬형태의 다채널로 배열된 평판형(Flat pipe type)으로 제조된 것도 종종 사용된다. 이와 같은 히트파이프(11)는 원형의 경우 구조가 간단하여 제조상의 편의성을 기대할 수 있으나, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 열이 전열되는 전열면적(HA)의 방열중첩부분(OL)이 발생하므로 방열효율이 저하되는 단점이 있다.
한편, 전술한 평판형의 히트파이프(11)에 대해서는 대한민국특허청의 등록특허공보 제0631050호(평판형 히트파이프, 한국전자통신연구원), 공개특허공보 제2004-0019150호(평판형 히트파이프와 히트싱크, (주)대홍기업) 및 등록실용신안공보 제0411135호(평판형 히트파이프, 주식회사 세기하이텍) 등에 개시된 바가 있다. 이러한 특허들은 방열한계를 구조적으로 극복하기 위해 전술한 중공(HW)의 내부에 다양한 형태로 전술한 윅(WK)을 형성한 것이 요지이다. 따라서, 이러한 특허의 평판형 히트파이프(11)들은 개량된 윅(WK)으로 인하여 일반적인 종전의 평판형 히트파이프(11)들 보다는 다소 개선된 방열성능을 제공할 수 있으나, 윅(WK)의 개량만으로는 방열성능이 미약하여 전술한 바와 같이 집적화에 따라 비약적으로 방열량이 증가하는 고발열 부품(열원)의 방열쿨러에 적용할 경우 원하는 방열성능을 사실상 기대할 수 없다.
따라서, 최근 방열쿨러(10)를 전체적으로 개량한 기술들이 개발되고 있으며, 이러한 기술에 대해서는 대한민국특허청의 등록특허공보 제0766109호(방열장치, 엘지전자 주식회사), 제0790790호(집적회로용 히트싱크 및 쿨러, (주)셀시아테크놀러지스한국) 제0981155호(히트싱크, (주)하이로) 및 제871457호(발열소자의 방열장치, 주식회사 아이티웰) 등이 있다.
여기서, 전술한 엘지전자 특허의 경우 전술한 방열핀(13)의 가장자리를 따라 전술한 히트파이프(11)가 연결되고, 방열핀(13)의 중앙에 시로코팬 형태로 이루어진 전술한 냉각팬(3)이 관통상태로 장착된 것이 요지이다. 그리고, 전술한 셀아시아 테크놀러지 특허의 경우 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 평판형의 히트파이프(11)에 전술한 방열핀(13)이 수직으로 결합된 것이 그 요지이다. 또, 전술한 하이로 특허의 경우 전술한 방열핀(13)을 지그재그 형태로 굴곡형성(미도시)하고, 이러한 방열핀(13)에 전술한 원형 히트파이프(11)가 복수로 구성되어 대략 'V'와 같은 형태로 배열되어 관통고정된 것이 그 요지이다. 또한, 전술한 아이티웰 특허의 경우 전술한 원형 히트파이프(11)를 대략 'ㄷ'과 같은 형태로 절곡하여 히트파이프(11)에 전술한 방열핀(13)을 수직으로 설치한 것이 그 요지이다. 이러한 특허들은 전술한 고발열 부품에 적용할 경우, 전술한 한국전자통신연구원, 대홍기업 및 세기하이텍 특허의 기술들 보다 좀더 나은 방열효율을 제공할 수는 있으나, 방열핀(13)에 형성되는 원형 히트파이프(11)들 간의 전술한 방열중첩부분(OL)들이 발생하므로 전술한 특허의 기술들 보다 월등히 우수한 방열량을 사실상 기대할 수 없다. 즉, 전술한 특허들의 기술은 방열중첩부분(OL)에 양측의 열이 전이됨에 따라 방열중첩부분(OL)에는 냉각기능이 저하되므로 월등히 우수한 방열량을 기대할 수 없다.
한편, 이를 개선하고자 대한민국특허청의 특허공개 제2011-0033596호(전자부품용 냉각장치, 잘만테크 주식회사)는, 도 3의 (a)에 개략적인 정면도로 도시된 바와 같이 방열핀(13)의 중앙에 하나로 이루어진 원통형의 기둥형 히트파이프(11)가 관통상태로 설치되고, 방열핀(13)의 가장자리에 기둥형 히트파이프(11)에 비해 매우 가늘게 형성된 전술한 원형의 히트파이프(11)가 다수 설치된 방열쿨러(10)를 제안하고 있다. 그러나, 이러한 잘만테크 특허의 경우 중앙의 기둥형 히트파이프(11)의 관경으로 인하여 도 3의 (b)에 개략적인 평면도로 도시된 바와 같이 기둥형 히트파이프(11)의 배면에 와류가 발생하면서 유동저항이 발생하여 냉각팬(3)의 바람(화살표)이 기둥형 히트파이프(11)의 배면과 접촉되지 않는 파선으로 표시된 무효공간(5)이 발생하므로 방열효율을 사실상 크게 기대할 수 없다.
다른 한편, 전술한 잘만테크의 기술을 개선할 수 있는 기술이 미국특허청에 특허 제7,619,888호(평판형 방열둥 및 이에 의한 방열 분산장치, 델타일렉트로닉)로 등록된 바가 있다. 이러한 델타일렉트로닉의 특허는 도 4의 (a)에 개략적인 사시도로 도시된 바와 같이 전술한 기둥형 히트파이프(11)의 상부를 평판형으로 압착하여, 도 4의 (b)에 개략적인 평면도로 도시된 바와 같이 냉각팬(3)의 구동시 전술한 무효공간(5)이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 델타일렉트로닉의 특허는 기둥형 히트파이프(11)의 형상이 원형이 아닌 공기의 저항을 최소화할 수 있는 일직선 형태로 형성되므로 무효공간(5)의 발생을 방지할 수 있다. 그러나, 이러한 델타일렉트로닉의 특허는 히트파이프(11)의 상단부 및 방열핀(13)의 접촉면적이 방열핀(13)의 중앙에 일직선형태로만 형성되어 제한적 크기의 방열핀(13)에 대한 히트파이프(11)의 접촉면적이 매우 한정적이므로 원하는 방열효율을 기대할 수 없다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 판상으로 형성된 방열부재의 중앙부 및 가장자리에 각각 연결되는 각각의 히트파이프로 구성되고, 이러한 히트파이프들이 일렬을 이루는 상태로 대기중에 열을 방열하는 면체형 방열부재에 연결되어 길이가 서로 상이한 일렬형태의 방열라인을 면체형 방열부재의 중앙부 및 가장자리에 복합적으로 제공함에 따라 중앙부 및 가장자리로 동시에 열을 전열할 수 있으면서 일렬형태의 방열라인에 의해 냉각공기의 와류를 감소시키면서 냉각공기를 소통시킬 수 있는 하이브리드 방열쿨러를 제공하기 위함이 그 목적이다.
특히, 대기와의 접촉기회가 많은 끝부분과 인접한 면체형 방열부재의 가장자리와 달리 대기에 대해 폐쇄적인 구조로 이루어진 면체형 방열부재의 중앙부에도 열원의 열을 제공할 수 있으며, 더 나아가 면체형 방열부재의 중앙부에 마련되는 방열라인이 면체형 방열부재의 가장자리에 마련되는 방열라인의 길이 보다 짧게 형성되므로 중앙부 방열라인의 외측에 위치하는 면체형 방열부재상에 중앙부 방열라인의 방열에 필요한 유효 방열면적을 확보할 수 있는 하이브리드 방열쿨러를 제공하기 위함이 그 목적이다.
그리고, 전술한 각각의 히트파이프가 이종(異種)의 원형 및 평판형으로 복합되어 구성됨에 따라 면체형 방열부재에 대한 접촉면적을 극대화시킬 수 있고, 이에 더하여 각각의 원형 및 평판형 히트파이프의 두께(관경)가 서로 상이하여 서로 상이한 방열성능을 복합적으로 제공할 수 있는 하이브리드 방열쿨러를 제공하기 위함이 또 다른 목적이다.
이와 달리, 전술한 각각의 히트파이프가 동종(同種)의 원형 또는 동종의 평판형으로 각각 구성되어 동일 유형의 방열을 실시할 수 있으며, 이에 더하여 동종으로 구성된 어느 한쪽의 관경이나 두께가 다른 한쪽과 상이하여 서로 상이한 방열성능을 복합적으로 제공할 수 있는 하이브리드 방열쿨러를 제공하기 위함이 또 다른 목적이다.
또, 전술한 각각의 히트파이프들 모두가 열원에 대해 또는 서로간에 대해 선접촉이 아니라 면접촉이 가능한 구조로 이루어져서 필요로하는 전열면적을 확보할 수 있는 하이브리드 방열쿨러를 제공하기 위함이 또 다른 목적이다.
또한, 열원 및 히트파이프가 전도성 부재를 통해 열원의 열을 교환할 수 있으며, 이에 더하여 전도성 부재가 열을 평면적으로 전이할 수 있는 구조로 이루어진 하이브리드 방열쿨러를 제공하기 위함이 또 다른 목적이다.
아울러, 전술한 각각의 히트파이프가 적층상태로 열교환할 수 있는 하이브리드 방열쿨러를 제공하기 위함이 또 다른 목적이다.
게다가, 전술한 히트파이프 및 방열부재를 열원의 주변에 배치된 다른 부품과 직접적인 접촉을 방지할 수 있는 하이브리드 방열쿨러를 제공하기 위함이 또 다른 목적이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 방열쿨러는, 전자제품의 열원으로부터 전달되는 열을 확산시켜서 방열하는 전도성 판재로 이루어진 방열체; 상기 열원의 열이 일측으로 전이되어 일측으로 열을 흡열하고, 타측이 상기 방열체의 양측 가장자리에 일렬을 이루는 상태로 연결됨에 따라 방열체의 가장자리에 일렬형태의 메인 방열라인을 제공하며, 일측으로 흡열된 열을 타측을 통해 상기 메인 방열라인에 전이하는 메인 히트파이프; 및 상기 메인 히트파이프나 상기 열원의 열이 일측으로 전이되어 일측으로 열을 흡열하고, 타측이 상기 방열체의 중앙부에 일렬을 이루는 상태로 연결됨에 따라 방열체의 중앙부에 일렬형태의 서브 방열라인을 제공하면서 일측으로 흡열된 열을 타측을 통해 상기 서브 방열라인에 전이하며, 서브 방열라인의 길이가 상기 메인 방열라인의 길이와 상이한 길이로 형성된 서브 히트파이프;를 포함하고, 상기 방열체는, 상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프가 서로 상이한 길이를 갖는 상기 메인 방열라인 및 서브 방열라인을 가장자리 및 중앙부에 복합적으로 제공함에 따라 열원의 열이 중앙부 및 가장자리로 동시에 전열되어 열원의 열이 전체적으로 균일하게 전이되는 것을 특징으로 한다.
상기 서브 방열라인은, 상기 메인 방열라인 보다 길이가 짧게 형성될 수 있다.
상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프는 예컨대, 상기 방열체에 이격된 상태로 정렬되어 관통상태로 연결됨에 따라 일렬을 이루면서 상기 메인 방열라인을 형성하는 복수의 원형 히트파이프 및 상기 방열체에 관통상태로 연결됨에 따라 일렬을 이루면서 상기 서브 방열라인을 형성하는 평판형 히트파이프로 각각 구성될 수 있다.
이와 달리, 상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프는 예컨대, 상기 방열체와 직교하는 상태로 방열체에 관통상태로 연결됨에 따라 일렬을 이루면서 상기 서브 방열라인을 형성하는 평판형 히트파이프 및 상기 방열체에 이격된 상태로 정렬되어 방열체에 관통상태로 연결됨에 따라 일렬을 이루면서 상기 메인 방열라인을 형성하는 복수의 원형 히트파이프로 각각 구성될 수도 있다.
이와 또 달리, 상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프는 예컨대, 상기 방열체에 관통상태로 각각 연결됨에 따라 일렬을 이루는 서로 상이한 두께 및 폭을 갖는 평판형 히트파이프로 각각 구성되어 상기 메인 방열라인 및 서브 방열라인을 각각 형성할 수도 있다.
이와 또 달리, 상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프는 예컨대, 상기 방열체에 이격된 상태로 정렬되어 방열체에 관통상태로 연결됨에 따라 일렬을 이루는 복수의 원형 히트파이프로 각각 구성되어 상기 메인 방열라인 및 서브 방열라인을 각각 형성할 수도 있다.
여기서, 상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프는 단면적(관경이나 두께)이 서로 상이하게 형성될 수 있다. 특히, 상기 서브 히트파이프는 상기 메인 히트파이프 보다 단면적(관경이나 두께)이 작게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프는 예컨대, 상기 열원과 대향하여 열원으로부터 열을 흡열는 흡열부; 상기 흡열부의 양단부에서 곡선을 이루면서 흡열부와 상이한 방향으로 절곡되는 한쌍의 절곡부; 및 상기 한쌍의 절곡부에서 각각 직선으로 형성되고, 상기 방열체에 연결되어 방열체로 각각 열을 방열하는 한쌍의 방열부;를 포함하여 구성할 수 있다.,
본 발명은, 상기 열원에 일측이 밀착되고, 상기 메인 히트파이프나 서브 히트파이프가 타측에 직결되어 상기 열원의 열을 상기 메인 히트파이프나 서브 히트파이프에 전달하는 전도성 재질의 전열부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 전열부재는 예컨대, 전도성 재질의 전열판이나, 이보다 두께가 두꺼운 전도성 재질의 전열블록으로 구성될 수 있다.
상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프는 적층되어 마주하는 상태로 열교환하도록 구성될 수 있다.,
본 발명은, 상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프 사이에 개재되어 상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프의 열을 매개하는 전도성 재질의 전열부재;를 더 포함할 수도 있다.
본 발명은, 상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프가 일측에 연결되고, 상기 전자제품에 타측이 고정되어 상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프를 상기 방열체와 함께 상기 전자제품에 고정하는 프레임;을 더 포함할 필요가 있다.
본 발명에 의한 하이브리드 방열쿨러는, 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프가 판상으로 형성된 방열체의 가장자리 및 중앙부에 각각 연결되므로 방열체의 가장자리 및 중앙부에 열원의 열을 각각 분산시켜서 동시에 방열할 수 있을 뿐만 아니라, 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프가 일렬형태의 메인 방열라인 및 서브 방열라인을 제공하므로 일렬형태에 의해 냉각공기의 와류가 최소회되어 원활하게 냉각공기를 소통시키면서 방열체를 냉각시킬 수 있다.
특히, 방열체의 가장자리에는 메인 히트파이프가 연결되고, 방열체의 중앙부에는 서브 히트파이프가 열결되므로 열원의 열을 방열체의 가장자리 뿐만 아니라 중앙부에도 함께 제공할 수 있고, 더 나아가 방열체의 중앙부에 형성되는 서브 방열라인의 길이가 방열체의 가장자리에 형성되는 메인 방열라인의 길이보다 짧게 형성됨에 따라 서브 방열라인이 방열체의 중앙부 일부분만을 점유하므로 방열체의 중앙부에 요구되는 유효 방열면적을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 강제냉각을 위해 송풍되는 냉각공기의 유동을 원활하게 할 수 있다.
그리고, 메인 및 서브 히트파이프가 이종(異種)의 원형 및 평판형으로 각각 구성되어 복합적인 형상 특성에 의해 제한된 크기의 방열체에 대한 접촉면적을 극대화시킬 수 있으므로 원활한 방열이 가능할 뿐만 아니라, 극대화된 접촉면적에 의해 메인 및 서브 히트파이프가 각각 최상의 방열효율을 발휘할 수 있으며, 이에 더하여 메인 및 서브 히트파이프의 두께(관경)가 서로 상이하게 구성될 경우 메인 및 서브 히트파이프가 방열체에 서로 상이한 전열성능을 복합적으로 제공할 수 있으므로 하이브리드 방열을 도모할 수도 있다.
이와 달리, 메인 및 서브 히트파이프가 동종(同種)의 원형 또는 평판형으로 각각 구성되어 동일 유형의 방열성능을 제공할 수 있으므로 원활한 방열을 도모할 수 있으며, 이에 더하여 동종으로 구성된 어느 한쪽 및 다른 한쪽의 관경 또는 두께가 서로 상이하여 메인 방열라인 및 서브 방열라인의 폭이 서로 상이하므로 메인 및 서브 방열라인에 의해 상이한 전열성능을 방열체에 복합적으로 제공할 수 있으며, 이로 인하여 방열체의 하이브리드 방열이 가능하므로 열원의 열을 효과적으로 방열할 수 있다.
또, 메인 및 서브 히트파이프가 모두 열원과 대향하는 일직선형의 흡열부와 밴딩된 한쌍의 절곡부 및 일직선형을 이루는 한쌍의 방열부를 가지므로 흡열부를 통해 열원과 직접 또는 간접적으로 대면하여 전열면적을 용이하게 확보할 수 있을 뿐만 아니라 흡열부를 통해 안정적으로 열원과 연결될 수 있으며, 방열체에 연결되는 방열부가 한쌍으로 구성되어 각각 방열체에 연결될 수 있으므로 메인 및 서브 히트파이프가 양방향으로 각각 열을 전이시킬 수 있다.
또한, 전도성 재질의 전열부재를 통해 열원의 열을 메인 및 서브 히트파이프에 전달할 경우 열을 균일하게 메인 및 서브 히트파이프로 전이할 수 있고, 이에 더하여 전열부재가 전열판 또는 이보다 두께가 두꺼운 전열블록으로 구성될 경우 이들을 통해 열을 전이시키면서 방열을 실시할 수 있으며, 전열부재가 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프들 사이에 개재될 경우 전열부재가 메인 및 서브 히트파이프의 열을 서로 열교환시켜서 열평형을 유도하는 동시에 열교환되는 열을 자체적으로 방열할 수 있다.
아울러, 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프가 적층될 경우 서로 간의 열교환효율을 배가시킬 수 있을 뿐만 아니라 메인 및 서브 히트파이프의 설치공간을 절감시킬 수도 있다.
게다가, 메인 및 서브 히트파이프와 방열체가 프레임을 통해 전자제품에 고정되므로 메인 및 서브 히트파이프가 회로기판과 같은 부품에 직접적으로 밀착되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 메인 및 서브 히트파이프와 방열체를 전자제품에 견고하게 고정하거나 용이하게 탈거시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 방열쿨러를 개략적으로 도시한 정면도;
도 2는 일반적인 히트파이프를 개략적으로 도시한 사시도;
도 3은 종래기술의 방열쿨러를 개략적으로 도시한 정면도 및 평면도;
도 4는 다른 종래기술의 방열쿨러를 개략적으로 도시한 정면도 및 평면도;
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의한 하이브리드 방열쿨러의 사시도;
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 의한 하이브리드 방열쿨러의 정면도;
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 의한 하이브리드 방열쿨러의 정면도;
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 의한 하이브리드 방열쿨러의 정면도;
도 9는 도 8의 평면도;
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 의한 하이브리드 방열쿨러의 분해사시도;
도 11은 도 5에 도시된 방열쿨러의 결합된 상태를 도시한 사시도;
도 12는 도 11의 정면도;
도 13은 도 11의 평면도;
도 14는 도 10에 도시된 제5 실시예의 개략적인 정면도;
도 15는 본 발명의 제6 실시예에 의한 방열쿨러의 개략적인 평면도;
도 16은 본 발명의 제7 실시예에 의한 방열쿨러의 개략적인 평면도;
도 17은 본 발명의 제8 실시예에 의한 방열쿨러의 개략적인 정면도;
도 18은 본 발명의 제9 실시예에 의한 방열쿨러의 개략적인 정면도;
도 19는 본 발명의 제10 실시예에 의한 방열쿨러의 개략적인 정면도;
도 20은 본 발명의 제11 실시예에 의한 방열쿨러의 개략적인 정면도;
도 21은 본 발명의 제13 실시예에 의한 방열쿨러의 개략적인 정면도;
도 22는 본 발명의 제5 실시예에 의한 방열쿨러 및 실험예에 의한 방열쿨러의 성능비교 그래프; 및
도 23은 본 발명의 제4 실시예에 의한 방열쿨러 및 실험예에 의한 방열쿨러의 성능비교 그래프.
도 2는 일반적인 히트파이프를 개략적으로 도시한 사시도;
도 3은 종래기술의 방열쿨러를 개략적으로 도시한 정면도 및 평면도;
도 4는 다른 종래기술의 방열쿨러를 개략적으로 도시한 정면도 및 평면도;
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의한 하이브리드 방열쿨러의 사시도;
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 의한 하이브리드 방열쿨러의 정면도;
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 의한 하이브리드 방열쿨러의 정면도;
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 의한 하이브리드 방열쿨러의 정면도;
도 9는 도 8의 평면도;
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 의한 하이브리드 방열쿨러의 분해사시도;
도 11은 도 5에 도시된 방열쿨러의 결합된 상태를 도시한 사시도;
도 12는 도 11의 정면도;
도 13은 도 11의 평면도;
도 14는 도 10에 도시된 제5 실시예의 개략적인 정면도;
도 15는 본 발명의 제6 실시예에 의한 방열쿨러의 개략적인 평면도;
도 16은 본 발명의 제7 실시예에 의한 방열쿨러의 개략적인 평면도;
도 17은 본 발명의 제8 실시예에 의한 방열쿨러의 개략적인 정면도;
도 18은 본 발명의 제9 실시예에 의한 방열쿨러의 개략적인 정면도;
도 19는 본 발명의 제10 실시예에 의한 방열쿨러의 개략적인 정면도;
도 20은 본 발명의 제11 실시예에 의한 방열쿨러의 개략적인 정면도;
도 21은 본 발명의 제13 실시예에 의한 방열쿨러의 개략적인 정면도;
도 22는 본 발명의 제5 실시예에 의한 방열쿨러 및 실험예에 의한 방열쿨러의 성능비교 그래프; 및
도 23은 본 발명의 제4 실시예에 의한 방열쿨러 및 실험예에 의한 방열쿨러의 성능비교 그래프.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예는 도시된 바와 같이 방열체(51), 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)를 포함한다.
방열체(51)는 CPU나 그래픽 칩세트와 같은 전자제품의 열원(9)으로부터 전달되는 열을 확산시켜서 방열하는 전도성 판재로 이루어진다. 방열체(51)는 예컨대, 구리나 알루미늄 등의 전도체로 구성되는 것이 바람직하다. 방열체(51)는 예컨대, 도시된 바와 같이 복수로 구성되는 박판형의 방열핀으로 구성할 수 있으며, 이와 달리 요철형의 돌기를 갖는 미도시된 판상의 히트싱크로 구성할 수도 있다.
방열체(51)는 도시된 바와 같이 복수로 구성되며, 이격상태로 후술되는 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)에 적층되어 고정된다.
메인 히트파이프(61)는 도시된 바와 같이 복수를 이루는 원형의 히트파이프로 구성되어 원형의 히트파이프들로 이루어진 핑거를 형성한다. 메인 히트파이프(61)는 도시된 바와 같이 밴딩에 의해 'U'와 같은 구조로 형성될 수 있고, 이와 달리 밴딩에 의해 'L'과 같은 구조로 형성될 수도 있으며, 이와 또 달리 일직선의 구조로 형성될 수도 있을 뿐만 아니라 열거되지 않은 다양한 구조로 형성될 수도 있다. 다만, 메인 히트파이프(61)는 후술되는 바와 같이 열원(9)의 열이 일측으로 전이되어 일측으로 열을 흡열하고, 타측이 도시된 바와 같이 전술한 방열체(51)의 가장자리에 일렬을 이루는 상태로 연결될 수 있는 구조이면 족하다. 이러한 메인 히트파이프(61)는 설계조건에 의해 전술한 구조가 결정된다.
메인 히트파이프(61)는 도시된 바와 같이 열원(9)의 크기에 대응하는 길이를 갖는 흡열부(61a)가 하단부에 수평상태로 형성되고, 흡열부(61a)가 형성된 하단부의 양측에서 곡선형태로 밴딩되는 한쌍의 절곡부(61b)가 형성되며, 절곡부(61b)에서 전술한 방열체(51)를 향해 수직을 이루면서 방열체(51)에 관통상태로 연결되어 방열체(51)로 열을 각각 방열하는 한쌍의 방열부(61c)가 형성된다. 흡열부(61a)는 열원(9)의 열을 흡열하여 작동유체를 기화시키는 전술한 증발부에 해당한다. 그리고, 방열부(61c)는 방열체(51)에 연결되어 방열체(51)의 냉각작용에 의해 기화된 작동유체를 응축시키는 전술한 응축부에 해당한다. 따라서, 메인 히트파이프(61)는 일측의 흡열부(61a)로 열을 흡열하여 타측의 방열부(61c)를 통해 방열체(51)에 열을 전달하여 방열한다. 이러한 메인 히트파이프(61)는 이러한 흡열부(61a)와 절곡부(61b) 및 방열부(61c)에 의해 도시된 바와 같이 대략 'U'와 같은 형태를 갖는다.
여기서, 전술한 절곡부(61b)는 작동유체(기체 및 액체)의 원활한 거동성을 크게 저해하지 않고, 윅(Wick)의 도괴를 방지하면서 작동유체의 통로가 축소되는 것을 최소화하는 상태로 균일하게 밴딩을 실시하기 위한 임계의 곡률반경(R)으로 절곡된다. 통상적인 금속 가공방법으로 원형의 히트파이프를 절곡할 경우, 히트파이프의 단면을 원형으로 유지하면서 절곡 변형할 수 있는 균일변형 절곡의 한계치 곡률반경(R) 값은 원형 히트파이프의 관경에 대한 반경(r) 보다 커야 한다, 즉, 밴딩을 위한 곡률반경(R)은 일반적으로 R >> r 조건으로 가공된다. 만약, 히트파이프는 R << r 상태로 절곡될 경우, 특별한 공정이나 기구 없이는 히트파이프의 단면변형이 없도록 히트파이프를 절곡하기란 실질적으로 불가능하다. 또한, 히트파이프는 내부에 윅(Wick)을 포함하고 있으므로 윅의 최적상태를 유지하기 위해서는 절곡 가능한 곡률반경(R)을 컨테이너의 반경(r) 보다 크게 유지하는 것이 바람직하다. 따라서, 원형 히트파이프는 최적의 곡률반경(R)을 구하는 조건이 R >> r이다. 결론적으로, 원형 히트파이프는 이러한 조건을 벗어날 경우 단면이 변형되어 설계치 보다 성능이 저하된다.
한편, 메인 히트파이프(61)는 윅의 도괴가 방지되도록 절곡부(61b)가 전술한 최적의 곡률반경(R)을 구하는 조건에 따라 밴딩된다. 즉, 메인 히트파이프(61)는 반지름(r1) 보다 큰 곡률반경(R)으로 절곡부(61b)가 밴딩된다. 이러한 메인 히트파이프(61)는 도시된 바와 같이 흡열부(61a)가 열원(9)의 크기에 대응하는 길이로 형성되고, 절곡부(61b)에서 수직으로 형성되는 방열부(61c)가 방열체(51)의 가장자리에 연결됨에 따라 방열체(51)의 폭과 거의 유사한 폭(MW1: 벌어진 거리)을 갖는다.
메인 히트파이프(61)는 방열체(51)의 가장자리에 형성된 관통공(51a)에 단부를 이루는 타측이 억지끼움이나 통상의 접합방식에 의해 고정됨에 따라 도시된 바와 같이 방열체(51)의 가장자리에 연결된다. 이러한 메인 히트파이프(61)는 도시된 바와 같이 복수의 원형 히트파이프들에 의해 핑거를 이루면서 방열체(51)의 가장자리에 이격된 상태로 정렬되어 연결됨에 따라 방열체(51)의 가장자리에 일렬을 이루는 상태로 연결된다. 따라서, 메인 히트파이프(61)는 도시된 바와 같이 방열체(51)의 가장자리를 따라 줄을 선 것 같은 메인 방열라인(L1)을 방열체(51)의 가장자리에 형성한다. 이때, 메인 히트파이프(61)는 전술한 바와 같이 'U'형으로 밴딩됨에 따라 도시된 바와 같이 양측의 방열부(61c)가 방열체(51)의 양측 가장자리에 형성된 각각의 관통공(51a)에 각각 끼워져서 고정되므로 방열체(51)의 양측 가장자리에 각각 메인 방열라인(L1)을 형성한다.
메인 히트파이프(61)는 도시된 바와 같이 흡열부(61a)가 열원(9)에 밀착된 전도성 재질의 전열부재(50)에 통상의 결합방식으로 결합되어 전열부재(50)를 통해 열원(9)의 열을 공급받을 수 있다. 물론, 메인 히트파이프(61)는 전열부재(50)가 없이 열원(9)에 직접적으로 밀착되어 열을 공급받을 수도 있다.
여기서, 전술한 전열부재(50)는 예컨대, 도시된 바와 같은 판상의 전열판(53)으로 구성될 수 있으며, 이와 달리 전열블럭으로 구성될 수도 있다.
한편, 방열체(51)의 중앙부에도 열을 전이하여 방열체(51)의 열분포를 균일하게 하는 서브 히트파이프(63)는, 도시된 바와 같이 메인 히트파이프(61)와 동일한 직경을 가지면서 복수로 이루어진 원형의 히트파이프로 구성할 수 있다. 서브 히트파이프(63)는 예컨대, 도시된 바와 같이 'U'형의 형상으로 구성될 수 있고, 이와 달리 'L'형으로 형성될 수도 있으며, 이와 또 달리 일직선의 구조로 형성될 수도 있을 뿐만 아니라 열거되지 않은 다양한 구조로 형성될 수도 있다. 다만, 서브 히트파이프(63)는 후술되는 바와 같이 열원(9)의 열이 일측으로 전이되어 일측으로 열을 흡열하고, 타측이 도시된 바와 같이 전술한 방열체(51)의 중앙부에 일렬을 이루는 상태로 연결될 수 있는 구조이면 족하다. 이러한 서브 히트파이프(63)는 설계조건에 의해 전술한 구조가 결정된다.
서브 히트파이프(63)는 도시된 바와 같이 'U'형의 형상으로 형성됨에 따라 도시된 바와 같이 양측에 전술한 방열부(63c)가 마련된다. 서브 히트파이프(63)는 메인 히트파이프(61)와 동일한 방식에 의해 도시된 바와 같이 방열부(63c)가 방열체(51)에 관통상태로 연결된다. 이때, 서브 히트파이프(63)는 방열체(51)의 중앙에 형성된 관통공(51b)에 방열부(63c)가 억지끼움으로 끼워져서 고정된다. 그리고, 서브 히트파이프(63)는 밴딩된 하단부가 메인 히트파이프(61)의 내측에 접합되어 고정된다. 즉, 서브 히트파이프(63)는 메인 히트파이프(61)에 적층된다. 따라서, 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)는 적층됨에 따라 메인 히트파이프(61)로부터 열기를 공급받는다. 이러한 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)는 적층된 구조로 인하여 마주하는 상태로 원활하게 열교환한다.
서브 히트파이프(63)는 도시된 바와 같이 방열부(63c)가 방열체(51)의 중앙부에 끼워져서 고정됨에 따라 타측의 방열부(63c)가 방열체(51)의 중앙부에 연결된다. 이때, 서브 히트파이프(63)는 밴딩된 복수의 원형 히트파이프가 이격상태를 이루면서 방열체(51)의 중앙부에 일렬을 이루는 상태로 고정되므로 방열체(51)의 중앙부에서 줄과 같이 일렬의 형태를 이룬다. 따라서, 서브 히트파이프(63)는 메인 방열라인(L1)과 같이 일렬을 이루는 서브 방열라인(L2)을 방열체(51)의 중앙에 형성한다. 이때, 후술되는 냉각팬(57)에서 송풍되는 냉각공기의 원활한 유동을 위해 서브 방열라인(L2)은 도시된 바와 같이 메인 방열라인(L1)과 평행한 상태로 형성되는 것이 바람직하다. 하지만, 서브 방열라인(L2)은 메인 방열라인(L1)과 직교하거나 경사를 이루는 상태로 형성될 수도 있다.
서브 히트파이프(63)는, 전술한 바와 같이 하단부의 양측이 밴딩됨에 따라 도시된 바와 같이 방열체(51)의 중앙부 양측에 한쌍의 서브 방열라인(L2)을 형성한다.
서브 방열라인(L2)은 메인 방열라인(L1)과 유사한 전열성능을 방열체(51)에 제공하도록, 도시된 바와 같이 서브 히트파이프(63)가 메인 히트파이프(61)와 동일한 수량으로 구성되어 메인 방열라인(L1)의 길이(L1-a)에 대응하는 길이(L2-a)로 구성할 수 있다. 하지만, 서브 방열라인(L2)은 도시된 바와 달리, 외부와 접하는 방열체(51)의 개방형 가장자리 보다 외부에 대해 폐쇄적인 중앙부로 열이 전이되고, 방열체(51)의 중앙부에 전술한 관통공(51b)이 최소한의 수량으로 마련되어 방열체(51)의 중앙부 외측에 중앙부의 방열에 필요한 방열면적이 확보되면서 중앙부를 통한 냉각공기의 유동이 원활하도록, 메인 방열라인(L1)의 길이(L1-a) 보다 짧은 길이(L2-a)로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 서브 방열라인(L2)은 메인 방열라인(L1)의 길이 보다 짧은 길이를 갖는다. 이를 위해, 서브 히트파이프(63)는 메인 히트파이프(61) 보다 적은 수량으로 구성된다.
물론, 전술한 서브 방열라인(L2)은 방열체(51)의 중앙부에 메인 방열라인(L1)과 대응하거나 이보다 더 많은 열이 전이되도록 메인 방열라인(L1) 보다 길게 형성될 수도 있으며, 이와 달리 방열체(51)의 중앙부에 메인 방열라인(L1)과 대응하는 열이 전이되도록 메인 방열라인(L1)과 대응하는 길이로 형성될 수도 있다. 하지만, 이러한 경우 방열체(51)는 서브 방열라인(L2)이 형성되는 중앙부에 서브 방열라인(L2)이 전체적으로 배치됨에 따라 방열에 필요한 방열면적을 중앙부에 확보할 수 없다. 따라서, 서브 방열라인(L2)은 방열에 필요한 방열면적이 방열체(51)의 중앙부 외측에 충분히 확보되도록, 도시된 바와 같이 메인 방열라인(L1)의 길이(L1-a) 보다 짧게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 서브 방열라인(L2)은 메인 방열라인(L1)의 길이(L1-a) 보다 길게 형성되거 대응하는 길이로 형성될 경우, 짧게 형성된 경우보다 방열체(51)의 중앙부에 대한 설치면적을 더 많이 차지하게 됨에 따라 방열체(51)의 중앙부측 유효 방열면적을 감소시키므로, 설치면적이 최소화되어 유효 방열면적이 방열체(51)의 중앙부에 최대한 확보되도록 도시된 바와 같이 메인 방열라인(L1)의 길이(L1-a) 보다 그 길이(L2-a)가 더 짧게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 서브 히트파이프(63)는 도시된 바와 같이 메인 히트파이프(61)의 내측에 설치되도록, 전술한 최적의 곡률반경(R)을 구하는 조건에 따라 일측을 이루는 하단부의 양측이 밴딩된다. 하지만, 서브 히트파이프(63)는 도시된 바와 같이 메인 히트파이프(61)의 내측에 배치되기 위해 메인 히트파이프(61)의 벌어진 폭(MW1) 보다 작게 벌이진 폭(SW1)을 갖도록 밴딩되므로 도시된 바와 같이 전술한 절곡부(63b) 및 방열부(63c)는 형성되지만, 도시된 바와 같이 양측에 형성되는 절곡부(63b)의 곡률반경(R)으로 인해 정작 중요한 흡열부(61a)가 형성되지 못한다. 따라서, 서브 히트파이프(63)는 메인 히트파이프(61)와 거의 선접촉하므로 전열면적이 협소하여 전열효율이 낮다. 즉, 서브 히트파이프(63)는 협소한 전열면적으로 인하여 메인 히트파이프(61)의 열이 원활하게 전이되지 못한다. 그러므로, 서브 히트파이프(63)는 원활한 전열을 위해 열원(9)과 실질적으로 면접촉하는 메인 히트파이프(61)의 흡열부(61a)와 같은 구성이 필요하다.
한편, 전술한 바와 같이 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)는 동종의 원형 히트파이프로 구성되어 방열체(51)의 중앙부 및 가장자리에 복합적으로 열원(9)의 열을 전이한다. 따라서, 방열체(51)는 열원(9)의 열이 전체적으로 골고루 균일하게 전이되므로 원활하게 방열을 실시한다.
다른 한편, 판상의 방열체(51)는 도시된 바와 같이 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)의 하단부 부근까지 설치될 수 있다. 하지만, 방열체(51)는 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)에 형성된 전술한 곡률반경(R)으로 인하여 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)의 하부로 더 이상 설치될 수 없다. 따라서, 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)는 도시된 바와 같이 하단부에 방열핀과 같은 방열체(51)가 더 이상 설치되지 못하는 핀레스 구간(h1: Finless area)이 형성된다. 이러한 핀레스 구간(h1)은 도시된 바와 같이 곡률반경(R)이 시작되는 지점부터 발생된다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예는 메인 히트파이프(61)의 흡열부(61a)가 서브 히트파이프(63)에도 마련되어 서브 히트파이프(63)의 흡열성능을 개선할 수 있도록 구성한 것으로서, 도시된 바와 같이 전술한 제1 실시예와 모든 구성이 동일하고, 다만 서브 히트파이프(63)의 절곡부(63b)들 사이에 수평형태로 흡열부(63a)가 마련된 것이 제1 실시예와의 차이점이다. 따라서, 이러한 차이점만을 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 제2 실시예에 의한 하이브리드 방열쿨러는 전술한 제1 실시예의 서브 히트파이프(63)에 흡열부(63a)가 형성되도록, 메인 히트파이프(61)에 마련된 흡열부(61a)의 길이를 연장하여 메인 히트파이프(61)의 벌어진 폭(MW2)을 증가시켰다. 따라서, 서브 히트파이프(63)는 메인 히트파이프(61)의 벌어진 폭(MW2)이 증가되어 메인 히트파이프(61)의 내측에 여유공간이 마련됨에 따라 도시된 바와 같이 흡열부(63a)가 형성된다.
이러한 제2 실시예는 서브 히트파이프(63)에 흡열부(63a)가 마련되어 메인 히트파이프(61)에 대한 서브 히트파이프(63)의 접촉면적이 확장되므로 전열성능이 제1 실시예 보다 향상된다. 따라서, 제2 실시예는 메인 히트파이프(61)의 열을 서브 히트파이프(63)가 원활하게 흡열할 수 있다. 즉, 제2 실시예는 제1 실시예의 단점을 개선할 수 있다.
그러나, 이러한 제2 실시예는 전술한 바와 같이 제1 실시예에 비하여 전열성능을 향상시킬 수는 있으나, 전술한 바와 같이 메인 히트파이프(61)의 벌어진 폭(MW2)이 증가되므로 전체적인 크기가 제1 실시예 보다 비대해지는 단점이 있으며, 이로 인해 소형화가 불가능해지므로 점점 콤팩트해지는 전자제품에 사실상 적용이 불가능하다. 그리고, 제2 실시예는 서브 히트파이프(63)에 흡열부(63a)가 마련됨에 따라 서브 히트파이프(63)의 벌어진 폭(SW2)도 확장되므로 서브 히트파이프(63)의 방열부(63c)가 도시된 바와 같이 방열체(51)의 중앙부에 연결되지 못하고, 방열체(51)의 가장자리 측으로 편중되어 메인 방열체(51)의 방열부(61c)와 인접하는 단점이 있으며, 이로 인해 방열체(51)의 중앙부로 열원(9)의 열을 전이할 수 없다. 따라서, 방열체(51)는 전체 면적에 열이 골고루 분산되지 못하므로 제1 실시예 보다 방열성능이 저하된다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 의한 방열쿨러는 전술한 바와 같이 방열체(51)의 중앙부로 열을 전이할 수 없는 제2 실시예의 단점을 개선하기 위한 것으로서, 도시된 바와 같이 전술한 제2 실시예와 모든 구성이 동일하고, 다만 서브 히트파이프(63)에 2차절곡부(63d)를 마련한 것이 그 차이점이다. 따라서, 이러한 차이점만을 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 제3 실시예는 서브 히트파이프(63)의 절곡부(63b) 및 방열부(63c) 사이에 2차절곡부(63d)가 마련된다. 2차절곡부(63d)는 도시된 바와 같이 서브 히트파이프(63)의 절곡부(63b)에서 연장되어 서브 히트파이프(63)의 내측으로 절곡된다. 따라서, 방열부(63c)는 2차절곡부(63d)에 의해 도시된 바와 같이 서브 히트파이프(63)의 벌어진 폭(SW3)이 제2 실시예 보다 감소되므로 도시된 바와 같이 방열체(51)의 중앙부에 관통상태로 연결된다.
여기서, 전술한 2차절곡부(63d)는 절곡부(63b)와 동일한 최적의 균일변형 곡률반경(R)을 기준으로 밴딩되므로 절곡부(63b)와 동일한 곡률을 갖는다. 따라서, 서브 히트파이프(63)는 절곡부(63b) 및 2차절곡부(63d)의 곡률로 인하여 도시된 바와 같이 항아리형태로 형성된다.
이러한 제3 실시예는 서브 히트파이프(63)에 마련된 흡열부(63a)를 통해 메인 히트파이프(61)의 열이 원활하게 전이되고, 서브 히트파이프(63)의 방열부(63c) 및 메인 히트파이프(61)의 방열부(61c)가 도시된 바와 같이 방열체(51)의 중앙부 및 가장자리에 각각 연결되므로 열원(9)의 열을 방열체(51)의 중앙부 및 가장자리에 복합적으로 전이할 수 있다. 따라서, 제3 실시예는 방열체(51)의 전체 면적에 열원(9)의 열을 골고루 균일하게 분산시킬 수 있으며, 인로 인하여 제2 실시예 보다 우수한 방열성능을 제공한다.
그러나, 제3 실시예는 전술한 바와 같이 2차절곡부(63d)에 의해 방열체(51)의 중앙부로 열을 전달할 수 있는 장점은 있으나, 서브 히트파이프(63)에 흡열부(63a)가 마련되도록 전술한 제2 실시예와 같이 메인 히트파이프(61)의 벌어진 폭(MW2)이 확장된 상태를 유지하여야 하므로 전체적인 크기가 비대해지는 단점이 있다.
또한, 제3 실시예는 2차절곡부(63d)가 곡선형으로 밴딩되어 형성되므로 2차절곡부(63d)에 의한 곡률반경(R)으로 인하여 방열체(51)가 설치되지 못하는 핀레스 구간(h2)이 도시된 바와 같이 제1 및 제2 실시예 보다 증가되는 단점이 있다. 왜냐하면, 제3 실시예는 서브 히트파이프(63)가 메인 히트파이프(61)와 동일 직경으로 형성되어 메인 히트파이프(61)의 곡률반경(R)과 동일한 곡률반경(R)으로 2차절곡부(63d)가 형성되므로, 도시된 바와 같이 절곡부(63b)의 상부에 위치하는 2차절곡부(63d)의 곡률반경(R)으로 인해 방열체(51)가 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)에 더 이상 설치될 수 없기 때문에 핀레스 구간(h2)이 증가한다. 따라서, 제3 실시예는 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)에 설치되는 방열체(51)의 수량이 제1 및 제2 실시예 보다 감소되며, 이로 인하여 방열효율이 저하되는 단점이 야기된다. 즉, 제3 실시예는 곡률반경(R)이 시작되는 2차절곡부(63d)의 시작지점부터 방열체(51)가 더 이상 설치되지 못하므로 제1 및 제2 실시예 보다 방열효율이 저하된다. 결론적으로, 방열쿨러는 핀레스 구간(h2)이 최소화되어야 방열핀과 같은 방열체(51)가 더욱 많이 설치될 수 있으며, 방열체(51)가 많이 설치되어야 방열성능이 향상되지만, 제3 실시예의 경우 핀레스 구간(h2)이 증가되어 방열체(51)의 설치수량이 감소되므로 방열성능이 감쇠된다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예는 전술한 제1 내지 제3 실시예의 단점을 개선한 것으로서, 전술한 제1 실시예와 모든 구성이 동일하고, 다만 도시된 바와 같이 서브 히트파이프(63)의 직경을 메인 히트파이프(61)의 직경 보다 작게 형성하여 서브 히트파이프(63)에 흡열부(63a)를 마련한 것이 그 차이점이다. 따라서, 이러한 차이점만을 설명하면 다음과 같디.
도시된 바와 같이, 제4 실시예는 서브 히트파이프(63)의 직경이 메인 히트파이프(61) 보다 작게 형성되므로 메인 히트파이프(61) 보다 작은 반지름(r2)을 갖는다. 따라서, 서브 히트파이프(63)는 전술한 최적의 곡률반경을 구하는 조건에 따른 곡률반경(R2)으로 하단부의 양측이 밴딩되므로 도시된 바와 같이 하단부 양측에 절곡부(63b)가 마련된다. 이때, 서브 히트파이프(63)는 도시된 바와 같이 절곡부(63b)가 메인 히트파이프(61)의 곡귤반경(R) 보다 작은 곡률반경(R2)으로 밴딩된다.
이러한 서브 히트파이프(63)는 직경이 제1 실시예에서 보다 가늘게 형성되므로 하단부 양측에 절곡부(63b)가 마련되어도 도시된 바와 같이 절곡부(63b)들 사이에 흡열부(63a)가 마련된다. 따라서, 서브 히트파이프(63)는 흡열부(63a)를 통해 메인 히트파이프(61)의 열을 원활하게 흡열할 수 있으며, 반지름(r2)을 기준하는 최적의 곡률반경(R2)으로 절곡부(63b)가 균일하게 변형되었으므로 흡열된 열을 전이하기 위한 전열성능을 유지할 수 있다.
또한, 서브 히트파이프(63)는 제1 실시예에 보다 직경이 가늘게 형성되므로 도시된 바와 같이 제1 실시예에서 보다 벌어진 폭(SW4)이 감소된다. 따라서, 서브 히트파이프(63)는 도시된 바와 같이 수직형태의 방열부(63c)가 메인 히트파이프(61)의 방열부(61c)와 이격되어 방열체(51)의 중앙부에 관통상태로 연결된다.
한편, 제4 실시예는 서브 히트파이프(63)에 전술한 제2 실시예의 2차절곡부(63d)가 마련되지 않고, 서브 히트파이프(63)의 절곡부(63b)가 전술한 바와 같이 메인 히트파이프(61)의 곡률반경(R) 보다 작은 곡률반경(R2)으로 밴딩되므로 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)에 서로 상이한 각각의 핀레스 구간(h1, h3)이 형성된다. 즉, 제4 실시예는 메인 히트파이프(61)에 전술한 제1 실시예와 동일한 핀레스 구간(h1)이 마련될 뿐만 아니라 서브 히트파이프(63)에도 핀레스 구간(h3)이 마련된다. 따라서, 제4 실시예는 방열체(51)가 제1 실시예 내지 제3 실시예 보다 더 많이 설치될 수 있다.
특히, 제4 실시예는 서브 히트파이프(63)의 핀레스 구간(h3)에 도시된 바와 같이 방열체(51)가 추가로 설치될 수 있으므로 전술한 제1 내지 제3 실시예 보다 더욱 우수한 방열성능을 발휘할 수 있다.
이상과 같은 제4 실시예는 서브 히트파이프(63)가 메인 히트파이프(61)의 열을 원활하게 흡열하므로 제1 실시예 보다 우수한 전열효율을 발휘할 뿐만 아니라, 서브 히트파이프(63)의 방열부(63c)가 방열체(51)의 중앙부에 연결되고, 메인 히트파이프(61)의 방열부(61c)가 방열체(51)의 가장자리에 연결되므로 방열체(51)의 전체 면적에 열원(9)의 열기를 골고루 균일하게 전이할 수 있다. 따라서, 제4 실시예는 제1 실시예 보다 우수한 방열성능을 제공할 뿐만 아니라, 메인 히트파이프(61)의 벌어진 폭(MW1)이 제1 실시예와 동일하고, 서브 히트파이프(63)의 벌어진 폭(SW4)이 제1 실시예 보다 작으므로 제2 및 제3 실시예 보다 소형으로 제조될 수 있다. 또한, 제4 실시예는 서브 히트파이프(63)의 핀레스 구간(h3)에 방열체(51)를 추가로 설치할 수 있으므로 더욱 우수한 방열성능을 제공할 수 있다. 이와 같은 제4 실시예는 도시된 바와 같이 방열체(51)의 외측과 내측에 직경이 서로 다른 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)를 사용하는 하이브리드형 방열쿨러이므로 다른 실시예들 보다 더 우수한 방열성능을 발휘한다.
도 9를 참조하면, 제4 실시예는 전술한 바와 같이 서브 히트파이프(63)의 직경이 메인 히트파이프(61) 보다 가늘게 형성되므로 도시된 바와 같이 일렬을 이루는 전술한 서브 방열라인(L2)의 두께폭(LW2)이 메인 히트파이프(61)로 구성된 메인 방열라인(L1)의 두께폭(LW1) 보다 작으며, 작동유체의 관류량도 메인 히트파이프(61) 보다 작다. 따라서, 서브 히트파이프(63)는 메인 히트파이프(61) 보다 적은 열을 방열체(51)의 중앙부에 전이한다. 하지만, 서브 히트파이프(63)는 가늘게 형성됨에 따라 방열체(51)의 중앙부 외측에 방열면적을 용이하게 확보할 수 있을 뿐만 아니라 냉각공기를 원활하게 유동시킬 수 있다. 이로 인하여, 방열체(51)는 중앙부에 전이되는 서브 히트파이프(63)의 열을 원활하게 방열할 수 있다.
또한, 방열체(51)는 서브 히트파이프(63)에 의한 서브 방열라인(L2)의 길이(L2-a)가 도시된 바와 같이 메인 방열라인(L1)의 길이(L1-a) 보다 짧으므로 중앙부의 외측에 전술한 방열면적을 더욱 용이하게 확보할 수 있다. 따라서, 방열체(51)는 중앙부의 열을 더욱 원활하게 방열할 수 있다.
한편, 방열체(51)는 서브 히트파이프(63) 및 메인 히트파이프(61)에 의해 중앙부 및 가장자리에 복합적으로 전술한 열원(9)의 열이 전이되므로 열원(9)의 열이 전체 면적에 고르게 등분포된다. 그리고, 방열체(51)는 메인 히트파이프(61) 보다 가늘게 형성된 서브 히트파이프(63)가 외부에 대해 폐쇄적인 중앙부에 연결되고, 서브 히트파이프(63) 보다 직경이 굵게 형성되어 서브 히트파이프(63) 보다 전열량이 많은 메인 히트파이프(61)가 도시된 바와 같이 외부에 대해 개방된 가장자리에 전이되므로 메인 히트파이프(61)의 열기를 매우 효율적으로 방열한다. 따라서, 이종의 히트파이프로 구성된 하이브리드형으로 이루어진 제4 실시예는 효율적인 방열이 가능하므로 우수한 방열성능을 발휘한다.
만약, 방열체(51)는 서브 히트파이프(63)의 직경이 메인 히트파이프(61)와 동일하거나 클 경우, 서브 히트파이프(63)가 앞서 설명된 이유로 인하여 중앙부에 설치될 수 없을 뿐만 아니라, 전술한 2차절곡부(63d)를 통해 서브 히트파이프(63)가 중앙부에 설치된다 하여도 전술한 바와 같이 외부에 대해 폐쇄적인 중앙부에 핀레스 구간(h2)이 증가하고, 공기유동의 와류영역이 증가하므로 방열성능이 전술한 제1 및 제2 실시예 보다 저하된다. 하지만, 제4 실시예는 서브 히트파이프(63)의 직경이 메인 히트파이프(61) 보다 작으므로 방열체(51)의 중앙부에 서브 히트파이프(63)가 설치될 수 있을 뿐만 아니라 효율적인 방열이 가능하다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 의한 하이브리드 방열쿨러는 도시된 바와 같이 전술한 제4 실시예와 모든 구성이 동일하고, 다만 서브 히트파이프(63)를 도시된 바와 같이 평판형 히트파이프로 구성한 것이 그 차이점이다. 즉, 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)는 도시된 바와 같이 원형 및 평판형으로 각각 형성되어 서로 상이한 형상을 갖는다. 이러한 제5 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 설명시 제4 실시예와의 차이점만을 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 의한 하이브리드 방열쿨러는 서브 히트파이프(63)가 전술한 흡열부(63a), 절곡부(63b) 및 방열부(63c)를 갖는 적어도 하나의 평판형 히트파이프로 구성된다. 이러한 서브 히트파이프(63)는 도시된 바와 같이 단수로 구성될 수 있으며, 도시된 바와 달리 절곡부(63b)의 곡률반경(R3)이 상이한 별개의 또 다른 미도시된 서브 히트파이프(63)에 적층되어 복수로 구성될 수도 있다. 이와 같은 서브 히트파이프(63)의 적층구조는 당업자가 용이하게 이해할 수 있는 내용이므로 그 자세한 설명은 생략한다.
서브 히트파이프(63)는 도시된 바와 같이 수직형태의 방열부(63c)가 방열체(51)의 중앙부에 형성된 관통공(51b)에 관통됨에 따라 방열체(51)의 중앙부에 일체적으로 연결된다. 그리고, 메인 히트파이프(61)는 도시된 바와 같이 복수의 원형 히트파이프로 구성되어 핑거형태를 이루면서 이격상태로 방열체(51)의 가장자리에 방열부(63c)가 관통됨에 따라 방열체(51)의 가장자리 양측에 일체적으로 연결된다. 따라서, 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)는 각각 원형 및 평판형의 이종형상과 방열라인(L1, L2)의 두께폭(LW1, LW2)이 서로 다르게 구성된 하이브리드 구조를 구현하므로 방열체(51)에 복합적인 전열성능을 제공한다.
여기서, 전술한 서브 히트파이프(63)는 설치공간의 절감을 위해 메인 히트파이프(61)에 안착되어 통상의 접합방식에 의해 일체적으로 결합된다. 따라서, 서브 히트파이프(63)는 메인 히트파이프(61)를 통해 열을 제공받는다. 하지만, 서브 히트파이프(63)는 전술한 바와 달리 메인 히트파이프(61)에 적층된 상태로 후술되는 전열부재(50)에 결합되거나 메인 히트파이프(61)들 간의 틈 사이에 개재된 상태로 배치되어 메인 히트파이프(61)와 함께 열원에 직접적으로 밀착될 수도 있다.
그리고, 서브 히트파이프(63)는 흡열부(63a)가 마련된 상태로 'U'형의 형상으로 이루어져서 메인 히트파이프(61)의 내측에 적층되고, 전술한 서브 방열라인(L2)의 두께폭(LW2)이 전술한 메인 방열라인(L1)의 두께폭(LW1) 보다 작게 형성되도록, 도시된 바와 같이 메인 히트파이프(61)의 직경 보다 얇은 두께로 형성된다.
이와 같은 제5 실시예는 서브 히트파이프(63)가 평판형이므로 전술한 방열중첩부분(OL)이 발생되지 않을 뿐만 아니라 냉각공기의 유동을 원활하게 할 수 있으므로 전술한 원형의 히트파이프로 구성된 제1 내지 제4 실시예들 보다 방열성능이 우수하다.
한편, 전술한 전열부재(50)는 도시된 바와 같은 박판형의 전도성 전열판(53)으로 구성할 수 있다. 전열판(53)은 도시된 바와 같이 일측 및 타측의 고정날개(53a) 및 체결블록(53b)에 체결되는 스크류(SW) 및 볼트(BT)에 의해 프레임(55)에 결합될 수 있다. 즉, 전열부재(50)는 프레임(55)에 조립식으로 결합되도록 구성될 수 있다. 이러한 전열판(53) 및 프레임(55)은 전술한 고정날개(53a) 및 체결블록(53b)에 의한 결합방법에 한정되지 않으며, 서로 결합이 가능한 통상의 방법이라면 어떠한 것이든 적용이 가능하다.
이와 달리, 전열부재(50)는 성형에 의해 프레임(55)과 일체형으로 구성될 수도 있다. 이러한 경우 전열부재(50)는 프레임(55)의 구조가 함께 형성된다. 이와 또 달리, 전열부재(50)는 프레임(55)이 없이 단독으로 구성될 수 있으며, 프레임(55)도 전열부재(50)가 없이 단독으로 구성될 수도 있다.
만약, 프레임(55)은 전술한 바와 같이 전열부재(50)와 분리형으로 구성될 경우 예컨대, 방열이 가능한 전도성 금속재로 구성되는 것이 바람직하다. 프레임(55)은 메인 히트파이프(61)나 서브 히트파이프(63)가 직결된 전열판(53)과 함께 열원이 장착된 미도시된 전자제품의 회로기판이나 케이스에 볼팅으로 고정된다. 즉, 프레임(55)은 전술한 구성요소들을 전자제품에 장착하기 위한 버텀 새시이다. 이러한 프레임(55)은 전열부재(50)로 인하여 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)와 함께 방열체(51)를 전자제품에 고정한다.
프레임(55)은 열원이 실장된 회로기판상에 고정되는 것이 바람직하다. 프레임(55)은 전열판(53)이나 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)가 회로기판이나 회로기판에 실장된 다른 소자에 열원의 열이 전이되어 오작동되는 것이 방지되도록 회로기판이나 소자와 이격시킨다. 그리고, 프레임(55)은 전열판(53)을 통해 전이되는 열원의 열을 방열한다. 이러한 프레임(55)은 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)를 방열체(51)와 함께 전자제품에 견고히 고정시킬 뿐만 아니라 용이하게 탈거시킨다.
프레임(55)은 열원 및 전열판(53)의 접촉을 허용하기 위해 도시된 바와 같이 구멍(55c)이 형성된다. 그리고, 프레임(55)은 전열판(53)이 안착되어 안정적으로 결합되도록 도시된 바와 같이 구멍(55c)의 내주면에 안착턱(55b)이 마련될 수 있다.
여기서, 전술한 전열판(53)은 프레임(55)의 구멍(55c)에 열박음으로 고정될 수도 있다. 이때, 전열판(53)은 가열에 의해 확공된 프레임(55)의 구멍(55c)에 삽입된 후, 프레임(55)의 구멍(55c)이 냉각에 의해 수축됨에 따라 프레임(55)의 구멍(55c)에 견고하게 고정된다. 따라서, 전열판(53)은 프레임(55)에 용이하게 결합된다.
도 11을 참조하면, 전술한 메인 히트파이프(61)는 도시된 바와 같이 방열체(51)의 가장자리에 형성된 전술한 관통공(51a)에 전술한 방열부(61c)가 끼워져서 고정됨에 따라 방열체(51)의 가장자리 양측에 하나의 줄형태로 일렬을 이루는 메인 방열라인(L1)을 형성한다. 그리고, 전술한 서브 히트파이프(63)는 도시된 바와 같이 방열체(51)의 중앙부에 형성된 전술한 관통공(51b)에 전술한 방열부(63c)가 끼워져서 고정됨에 따라 방열체(51)의 중앙부에 일렬을 이루는 서브 방열라인(L2)을 형성한다. 이때, 서브 히트파이프(63)는 도시된 바와 같이 중앙부의 양측에 서브 방열라인(L2)을 형성한다. 따라서, 방열체(51)는 중앙부 및 가장자리 양측에 한쌍을 이루는 메인 방열라인(L1) 및 서브 방열라인(L2)이 각각 마련된다. 이때, 방열체(51)는 서브 히트파이프(63)의 두께가 메인 히트파이프(61)의 직경 보다 얇으므로 메인 방열라인(L1)의 두께폭(LW1) 보다 얇은 두께폭(LW2)의 서브 방열라인(L2)이 중앙부에 마련된다.
여기서, 전술한 서브 방열라인(L2)은 외부와 접하는 방열체(51)의 개방적인 가장자리 보다 외부에 대해 폐쇄적인 중앙부로 열이 전이되고, 중앙부의 외측으로는 유효 방열면적이 확보되며, 냉각공기의 효율적이면서 원활한 유동이 가능하도록, 예컨대 전술한 메인 방열라인(L1) 보다 짧은 길이로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 서브 방열라인(L2)은 메인 방열라인(L1)의 길이 보다 짧은 길이를 갖는다. 이를 위해, 서브 히트파이프(63)는 서브 방열라인(L2)의 길이를 형성하는 평판형 히트파이프의 폭(L2)이 메인 히트파이프(61)를 구성하는 복수의 원형 히트파이프들이 나열된 길이(L1) 보다 작게 형성되어야 한다.
이와 달리, 서브 방열라인(L2)은 메인 방열라인(L1) 보다 길게 형성될 수도 있다. 하지만, 서브 방열라인(L2)은 방열체(51)의 중앙부 외측으로 방열면적이 확보되도록 전술한 바와 같이 메인 방열라인(L1)의 길이 보다 짧게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 전술한 프레임(55)은 도시된 바와 같이 일측으로 냉각팬(57)이 장착될 수도 있다.
도 12를 참조하면, 프레임(55)은 도시된 바와 같이 열원(9)과 마주하는 상태로 미도시된 전자제품에 고정된다. 이러한 프레임(55)은 전술한 구멍(55c)으로 열원(9)이 삽입된다.
메인 히트파이프(61)는 프레임(55)이 열원(9)과 마주하고, 프레임(55)의 전술한 구멍(55c)으로 열원(9)이 삽입되므로 전술한 전열판(53)을 통해 열원(9)의 열을 전달받아서 서브 히트파이프(63)에 전달한다. 이때, 메인 히트파이프(61)는 일측의 전술한 흡열부(61a)가 전열판(53)을 통해 열원(9)의 열을 흡열하고, 방열체(51)에 연결된 타측의 전술한 방열부(61c)을 통해 방열체(51)의 가장자리에 열을 전이시킨다. 그리고, 서브 히트파이프(63)는 적층에 의해 메인 히트파이프(61)상에 밀착되는 일측의 전술한 흡열부(63a)가 메인 히트파이프(61)로부터 열을 공급받아서 방열체(51)에 연결된 타측의 전술한 방열부(63c)를 통해 방열체(51)의 중앙부에 열을 전이시킨다.
한편, 전열판(53)은 전도성 재질이므로 열원(9)의 열을 메인 히트파이프(61)로 원활하게 전이할 수 있을 뿐만 아니라 균일하게 전이할 수 있다. 특히, 전열판(53)은 판상으로 형성되므로 열을 전이시키면서 자체적으로 열을 방열할 수도 있다.
도 13을 참조하면, 메인 히트파이프(61)는 전술한 열원(9)의 열을 방열체(51)의 가장자리에 형성된 메인 방열라인(L1)을 따라 전이한다. 그리고, 서브 히트파이프(63)는 메인 히트파이프(61)에서 공급되는 열을 방열체(51)의 중앙부에 형성된 서브 방열라인(L2)을 따라 전이한다. 즉, 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)는 원형 및 평판형으로 각각 형성된 이종 형상의 복합된 특성으로 인하여 제한된 크기로 이루어진 방열체(51)의 가장자리 및 중앙부에 각각 열을 전이하여 열원(9)의 열을 방열체(51)에 골고루 분산시킨다. 따라서, 방열체(51)는 메인 방열라인(L1) 및 서브 방열라인(L2)에서 복합적으로 열이 전이되므로 가장자리 및 중앙부가 동시에 가열되어 전체적으로 균일하게 가열되며, 전술한 냉각팬(57)이 구동될 경우 가열된 가장자리 및 중앙부가 원활하게 강제냉각된다.
이때, 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)는 도시된 바와 같이 일렬형태로 방열체(51)에 고정되므로 냉각공기를 원활하게 소통시킨다. 즉, 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)는 일렬형태를 이루는 구조적 특성에 의해 공기의 저항이 최소화되므로 냉각공기를 원활하게 소통시킨다. 특히, 서브 히트파이프(63)는 평판형으로 형성되므로 냉각공기의 와류를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 방열을 위한 방열체(51)와의 유효방열 접촉이 크므로 냉각공기를 더욱 원활하게 소통시킨다.
도 14를 참조하면, 서브 히트파이프(63)는 도면의 (a)에 도시된 바와 같이 납작하게 형성된 평판형 히트파이프로 구성됨에 따라 전술한 도 9에 도시된 제4 실시예에 적용된 서브 히트파이프(63)의 두께폭(LW2) 보다 얇게 형성될 수도 있다. 이러한 경우, 서브 히트파이프(63)는 제4 실시예의 서브 히트파이프(63) 보다 더 작은 곡률반경(R3)으로 절곡부(63b)가 밴딩될 수 있다. 즉, 제5 실시예는 서브 히트파이프(63)의 절곡부(63b)가 제4 실시예의 서브 히트파이프(63)보다 샤프하게 밴딩될 수 있다. 따라서, 제5 실시예는 서브 히트파이프(63)의 두께로 인하여 반지름(r3)이 제4 실시예에 적용된 서브 히트파이프(63)의 반지름(r2) 보다 작게 형성되므로 절곡부(63b)가 제4 실시예의 곡률반경(R2) 보다 작은 곡률반경(R3)으로 밴딩될 수 있으며, 이로 인하여 서브 히트파이프(63)의 벌어진 폭(SW5)을 제4 실시예 보다 줄일 수 있다. 그러므로, 제5 실시예는 메인 히트파이프(61)의 벌어진 폭(MW1)도 줄일 수 있으므로 전체적인 크기가 더 작아질 수 있다.
하지만, 서브 히트파이프(63)는 메인 히트파이프(61)의 벌어진 폭(MW1)이 열원(9)의 크기에 의해 결정되므로 벌어진 폭(MW5)이 줄어들 경우 방열체(51)의 중앙부 내측에 집중되는 형태로 설치되어 오히려 열분포를 저해할 수 있다. 따라서, 서브 히트파이프(63)는 제4 실시예에 적용된 서브 히트파이프(63)의 두께폭(LW2) 보다 두께를 얇게 형성하는 것이 비효율적일 수 있으므로 제4 실시예에 적용된 서브 히트파이프(63)의 두께폭(LW2)과 상응하는 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 제5 실시예는 도시된 바와 같이 서브 히트파이프(63)가 평판형으로 형성되어 메인 히트파이프(61)와 상이한 곡률반경(R3)으로 밴딩되므로 메인 히트파이프(61)의 핀레스 구간(h1)과 상이한 핀레스 구간(h4)을 갖는다. 이러한 제5 실시예는 서브 히트파이프(63)가 평판형으로 형성되므로 전술한 제4 실시예의 서브 히트파이프(63)에 형성된 핀레스 구간(h3) 보다 길이가 더 감소된 핀레스 구간(h4)을 갖는다. 따라서, 제5 실시예는 도시된 바와 같이 서브 히트파이프(63)에 메인 히트파이프(61) 보다 많은 수량의 방열체(51)를 적층할 수 있다.
다른 한편, 서브 히트파이프(63)는 도면의 (b)에 도시된 바와 같이 평판형 히트파이프로 구성되어 도시된 바와 같이 외측면의 테두리를 따라서 방열체(51)와 접촉되므로 원형으로 형성되어 원형의 메인 히트파이프(61)와 달리 방열중첩부분(OL: 종래의 도 2 참조)을 형성하지 않는다. 따라서, 서브 히트파이프(63)는 방열체(51)에 대한 접촉면적이 실질적으로 원형 히트파이프 보다 작을 수 있어(원형 히트파이프의 수량에 따라 변동)도 우수한 전열성능을 발휘한다. 특히, 서브 히트파이프(63)는 발열하는 외측면이 사방으로 방열체(51)와 연속해서 접촉하고, 내부에 작동유체가 관류하는 미도시된 다수의 채널이 형성되므로 두께에 비해 우수한 전열성능을 발휘한다.
이와 달리, 메인 히트파이프(61)는 도면의 (b)에 도시된 바와 같이 원형 히트파이프로 구성되어 원주방향을 따라 외주면이 방열체(51)에 접촉하고, 복수로 구성되어 이격상태로 일렬을 이루면서 방열체(51)의 가장자리 곳곳에서 방열체(51)와 접촉하므로 열을 방열체(51)에 분산시켜서 골고루 전이할 수 있다. 특히, 메인 히트파이프(61)는 서브 히트파이프(63)의 두께 보다 굵은 직경으로 형성되므로 서브 히트파이프(63) 보다 많은 양의 열을 방열체(51)의 가장자리에 전이할 수 있다.
다른 한편, 방열체(51)는 도면의 (b)에 도시된 바와 같이 중앙부의 서브 방열라인(L2)이 가장자리의 메인 방열라인(L1) 보다 길이가 짧으므로 서브 방열라인(L2)에서 전이되는 중앙부의 열을 중앙부의 외측으로 방열한다. 그리고, 방열체(51)는 메인 방열라인(L1)에서 전이되는 가장자리의 열을 외곽을 따라 방열한다. 따라서, 방열체(51)는 중앙부 및 가장자리로 전이되는 열을 동시에 원활하게 방열하므로 용이하게 방열을 실시한다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 의한 하이브리드 방열쿨러는 도시된 바와 같이 메인 히트파이프(61)가 평판형 히트파이프로 구성되고, 서브 히트파이프(63)가 전술한 제5 실시예와 달리 복수의 원형 히트파이프로 구성된 것이 특징이다. 이러한 제6 실시예는 메인 히트파이프(61)가 평판형 히트파이프로 구성됨에 따라 제5 실시예의 서브 히트파이프(63)와 같이 외측면이 방열체(51)와 연속적으로 접촉된다. 이러한 메인 히트파이프(61)는 내부에 다수의 채널이 형성되므로 원형 히트파이프에 비해 더 많은 양의 열을 전이할 수 있다. 따라서, 제6 실시예는 방열체(51)의 중앙부 및 가장자리에 열원(9)의 열이 분산되어 전이되고, 평판형의 메인 히트파이프(61)가 외부에 대해 개방적이어서 방열이 효과적인 방열체(51)의 가장자리에 전달되는 열량을 증가시켜서 제공하고, 평판형 메인 히트파이프(61)가 전열판(53)에 효과적으로 접합되어 전열성능이 우수하므로 제5 실시예와 동등하거나 그 이상의 방열성능을 발휘할 수 있다. 특히, 제6 실시예는 방열체(51)의 가장자리에 전술한 방열중첩부분(OL)이 형성되지 않으므로 방열체(51)의 가장자리측 방열효율이 전술한 실시예들 보다 우수하다.
이와 같은 제6 실시예는 도시된 바와 같이 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)의 형상이 서로 상이하고, 메인 및 서브 방열라인(L1, L2)의 두께폭(LW1, LW2)이 모두 상이한 하이브리드형의 방열쿨러이며, 메인 히트파이프(61)가 평판형으로 형성되므로 전열판(53)과의 접촉이 매우 양호하다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 의한 하이브리드 방열쿨러는 도시된 바와 같이 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)가 모두 평판형 히트파이프로 구성된 것이 특징이다. 이러한 제7 실시예는 방열체(51)의 가장자리에 열이 더 많이 전이되도록 도시된 바와 같이 메인 히트파이프(61)가 서브 히트파이프(63)에 의한 전술한 서브 방열라인(L2)의 두께폭(LW2) 보다 두꺼운 두께로 형성된다. 이와 같은 제7 실시예는 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)가 모두 전술한 방열중첩부분(OL)을 형성하지 않으므로 방열체(51)의 중앙부 및 가장자리측 방열효율이 모두 우수하고, 전술한 방열중첩부분(OL)이 형성되지 않을 뿐만 아니라 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)가 모두 평판형으로 형성되어 전열판(53)과의 접촉이 양호하므로 우수한 방열성능을 발휘한다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 제8 실시예에 의한 하이브리드 방열쿨러는 도시된 바와 같이 메인 히트파이프(61)가 원형 히트파이프로 구성되고, 서브 히트파이프(63)가 밴딩되지 않은 일직선의 평판형 히트파이프로 구성된 것이 특징이다. 이러한 제8 실시예는 서브 히트파이프(63)가 도시된 바와 같이 전열부재(50)의 전열판(53)을 통해 메인 히트파이프(61)에 적층된다.
여기서, 전술한 서브 히트파이프(63)는 도시된 바와 같이 복수의 평판형 히트파이프로 구성될 수 있으나, 이와 달리 단수로 구성될 수도 있다.
이와 같은 제8 실시예는 서브 히트파이프(63) 및 메인 히트파이프(61)의 접촉면적이 전술한 실시예들 보다 협소하여 전술한 실시예들 보다 방열성능은 다소 저하되지만, 방열체(51)의 가장자리 및 중앙부에 열원(9)의 열을 각각 전이할 수 있으므로 종래 보다는 우수한 방열성능을 나타낸다.
도 18을 참조하면, 전술한 전열부재(50)는 박판형의 전술한 전열판(53)이 아닌 도시된 바와 같은 전열블록(54)으로 구성될 수 있다. 이러한 전열블록(54)은 일측이 열원(9)에 직결되고, 타측에 서브 히트파이프(63)가 적층된 메인 히트파이프(61)가 직결되어 열원(9)의 열을 균일하게 등분포시켜서 메인 히트파이프(61)에 전이하면서 방열한다.
도 19를 참조하면, 전술한 전열블록(54)은 도시된 바와 같이 원형 히트파이프의 일부분을 수용하여 안착시키는 안착시트(54a)가 형성될 수 있다. 안착시트(54a)는 도시된 바와 같이 원형 히트파이프의 형상에 대응하는 반원형으로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 안착시트(54a)는 원형 히트파이프의 일부분이 수용되어 면접촉에 의해 접촉면적이 확장되므로 열원(9)의 열을 더욱 원활하게 원형 히트파이프로 전달할 수 있다. 따라서, 전열블록(54)은 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)의 방열성능을 향상시킬 수 있다.
도 20을 참조하면, 전술한 전열블록(54)은 도시된 바와 같이 열원(9)과 대향하는 대향면에 안착시트(54a)가 형성될 수도 있다. 이러한 경우 메인 히트파이프(61)는 열원(9)과의 면접촉을 위해 도시된 바와 같이 반원형으로 단면이 가공되어야 한다. 이와 같은 전열블록(54)은 메인 히트파이프(61)의 일부분이 안착시트(54a)에 수용되므로 메인 히트파이프(61)의 열이 곧바로 전열된다.
한편, 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)는 전열블록(54)에 의해 도시된 바와 같이 직교상태로 적층될 수 있다.
도 21을 참조하면, 메인 히트파이프(61) 및 서브 히트파이프(63)는 도시된 바와 같이 전열부재(50)를 통해 연결될 수 있다. 전열부재(50)는 도시된 바와 같이 블록형태나 판재형태로 구성할 수 있다. 이러한 전열부재(50)는 메인 히트파이프(61)의 열을 서브 히트파이프(63)에 매개한다. 그리고, 전열부재(50)는 메인 히트파이프(61)의 열을 등분포시켜서 서브 히트파이프(63)에 매개하므로 열을 서브 히트파이프(63)에 확산시켜서 제공할 수 있다. 또한, 전열부재(50)는 도시된 바와 같이 전술한 안착시트(54a)가 형성되어 안착시트(54a)에 서브 히트파이프(63)가 수용됨에 따라 좀더 원활하게 열을 전이할 수 있다.
여기서, 전술한 안착시트(54a)는 도시된 바와 달리 하부면에 형성되어 메인 히트파이프(61)의 일부분을 수용할 수도 있다. 이러한 경우 전열부재(50)는 메인 히트파이프(61)의 일부분이 수용되므로 용이하게 열을 매개한다.
도 22를 참조하면, 도시된 그래프는 성능이 가장 우수하였던 전술한 제5 실시예에 의한 방열쿨러에 히트로드(heat load)를 가하여 히트로드에 따른 열저항을 실험하여 측정한 결과를 도시한 것이다.
도 23을 참조하면, 도시된 그래프는 전술한 제5 실시예 다음으로 우수하였던 제4 실시예에 의한 방열쿨러의 열저항을 실험하여 측정한 그래프이다.
여기서, 측정되는 전술한 제5 실시예 및 제4 실시예에 의한 방열쿨러의 사양은 하기의 [표 1]과 같다.
| 실시예4 | 실시예5 | |
| 전체크기(mm) | 90 x90 x110 | 70 x 70 x 64.5 |
| 팬직경(mm) | 85 | 60 |
| 열설계전력(W) | 200 이상 | 200 이상 |
한편, 제5 및 제4 실시예의 성능향상을 측정하기 위해 종래의 2종류 방열쿨러도 비교하였으며, 비교된 종래의 방열쿨러에 대한 사양은 하기의 [표 2]와 같다.
| 비교예1 | 비교예2 | |
| 전체크기(mm) | 91x91x110 | 91.5x91.5x66 |
| 팬직경(mm) | 92 | 60 |
| 열설계전력(W) | 140 | 130 |
| 열저항 (/W) | 0.19 | 0.169 |
제5 실시예는 도 22에 도시된 바와 같이 200와트 이상의 히트로드(heat load)에서 0.13이하의 열저항을 나타내고 있고, 제4 실시예는 도 23에 도시된 바와 같이 200와트 이상의 히트로드(heat load)에서 0.16이하의 열저항을 나타내고 있다.
이러한 결과값을 전술한 비교예와 비교한 표는 하기의 [표 3]과 같다.
| 실시예4 | 비교예1 | 실시예5 | 비교예2 | |
| 젠체크기(mm) | 90 x90 x110 | 91x91x110 | 70x70 x64.5 | 91.5x91.5x6 |
| 팬직경(mm) | 85 | 92 | 60 | 60 |
| 열설계전력(W) | 200 이상 | 140 | 200 이상 | 130 |
| 열저항 (/W) | 0.13 이하 | 0.19 | 0.169 | 0.165 |
위의 [표 3]에 기재된 바와 같이 제5 실시예는 비교예 1에 비하여 크기는 유사하지만 제5 실시예의 크기가 다소 작을 뿐만 아니라 팬직경 역시 7mm가 작음에도 불구하고도 열설계전력이 200와트 이상으로 설계되어 열저항이 비교예 1에 비해 0.06이상 이나 낮음을 확인할 수 있었다.
만약, 비교예 1과 같이 원형 히트파이프로만 방열쿨러를 구성할 경우 200와트 이상의 열설계 전력을 나타내 보이기 위해서 크기를 훨신 크게 제조하여야 함을 알 수 있다.
그리고, 제4 실시예는 비교예 2에 비하여 크기가 현저하게 작았음에도 불구하고, 열설계 전력이 70와트 이상이나 차이가 날뿐만 아니라 열저항이 비교예 2와 거의 유사할 정도로 낮은 것을 확인할 수 있었다.
이러한 실험결과로 볼 때, 본 발명의 실시예에 의한 방열쿨러는 원형 히트파이프만을 적용한 일반적으로 방열쿨러와 동일 성능시, 그 크기를 현저히 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 열저항이 낮아서 전열효율이 매우 높은 등의 효과를 제공한다. 이는 전술한 방열체(51)의 가장자리와 중앙부로 동시에 열을 공급하기 때문이며, 원형 히트파이프 및 평판형 히트파이프가 복합적으로 적용되어 방열효율이 획기적으로 개선되었기 때문이다.
전술한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하므로, 본 발명의 적용 범위는 이와 같은 것에 한정되지 않으며, 동일 사상의 범주내에서 적절한 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있으므로, 이러한 형상 및 구조의 변형은 첨부된 본 발명의 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
전술한 바와 같은 본 발명은, 전기를 이용하는 가전제품에 적용이 가능할 뿐만 아니라 고도의 복합기술이 적용되는 차량의 부품, 특히 전기차나 철도차량에도 적용이 가능하다.
51 : 방열체
61 : 메인 히트파이프
63 : 서브 히트파이프
50 : 전열부재
53 : 전열판
54 : 전열블록
55 : 프레임
61 : 메인 히트파이프
63 : 서브 히트파이프
50 : 전열부재
53 : 전열판
54 : 전열블록
55 : 프레임
Claims (12)
- 전자제품의 열원으로부터 전달되는 열을 확산시켜서 방열하는 전도성 판재로 이루어진 방열체;
상기 열원의 열이 일측으로 전이되어 일측으로 열을 흡열하고, 타측이 상기 방열체의 양측 가장자리에 일렬을 이루는 상태로 연결됨에 따라 방열체의 가장자리에 일렬형태의 메인 방열라인을 제공하며, 일측으로 흡열된 열을 타측을 통해 상기 메인 방열라인에 전이하는 메인 히트파이프; 및
상기 메인 히트파이프나 상기 열원의 열이 일측으로 전이되어 일측으로 열을 흡열하고, 타측이 상기 방열체의 중앙부에 일렬을 이루는 상태로 연결됨에 따라 방열체의 중앙부에 일렬형태의 서브 방열라인을 제공하면서 일측으로 흡열된 열을 타측을 통해 상기 서브 방열라인에 전이하며, 서브 방열라인의 길이가 상기 메인 방열라인의 길이와 상이한 길이로 형성된 서브 히트파이프;를 포함하고,
상기 방열체는,
상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프가 서로 상이한 길이를 갖는 상기 메인 방열라인 및 서브 방열라인을 가장자리 및 중앙부에 복합적으로 제공함에 따라 열원의 열이 중앙부 및 가장자리로 동시에 전열되어 열원의 열이 전체적으로 균일하게 전이되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 방열쿨러. - 제 1 항에 있어서, 상기 서브 방열라인은,
상기 메인 방열라인 보다 길이가 짧게 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 방열쿨러. - 제 1 항에 있어서, 상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프는,
상기 방열체에 이격된 상태로 정렬되어 관통상태로 연결됨에 따라 일렬을 이루면서 상기 메인 방열라인을 형성하는 복수의 원형 히트파이프 및 상기 방열체에 관통상태로 연결됨에 따라 일렬을 이루면서 상기 서브 방열라인을 형성하는 평판형 히트파이프로 각각 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 방열쿨러. - 제 1 항에 있어서, 상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프는,
상기 방열체와 직교하는 상태로 방열체에 관통상태로 연결됨에 따라 일렬을 이루면서 상기 메인 방열라인을 형성하는 평판형 히트파이프 및 상기 방열체에 이격된 상태로 정렬되어 방열체에 관통상태로 연결됨에 따라 일렬을 이루면서 상기 서브 방열라인을 형성하는 복수의 원형 히트파이프로 각각 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 방열쿨러. - 제 1 항에 있어서, 상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프는,
상기 방열체에 관통상태로 각각 연결됨에 따라 일렬을 이루는 서로 상이한 두께 및 폭을 갖는 평판형 히트파이프로 각각 구성되어 상기 메인 방열라인 및 서브 방열라인을 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 방열쿨러. - 제 1 항에 있어서, 상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프는,
상기 방열체에 이격된 상태로 정렬되어 방열체에 관통상태로 연결됨에 따라 일렬을 이루는 복수의 원형 히트파이프로 각각 구성되어 상기 메인 방열라인 및 서브 방열라인을 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 방열쿨러. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프는 단면적(관경이나 두께)이 서로 상이하게 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 방열쿨러. - 제 7 항에 있어서,
상기 서브 히트파이프는 상기 메인 히트파이프 보다 단면적(관경이나 두께)이 작은 것을 특징으로 하는 하이브리드 방열쿨러. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프는,
상기 열원과 대향하여 열원으로부터 열을 흡열는 흡열부;
상기 흡열부의 양단부에서 곡선을 이루면서 흡열부와 상이한 방향으로 절곡되는 한쌍의 절곡부; 및
상기 한쌍의 절곡부에서 각각 직선으로 형성되고, 상기 방열체에 연결되어 방열체로 각각 열을 방열하는 한쌍의 방열부;를 포함하는 하이브리드 방열쿨러. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열원에 일측이 밀착되고, 상기 메인 히트파이프나 서브 히트파이프가 타측에 직결되어 상기 열원의 열을 상기 메인 히트파이프나 서브 히트파이프에 전달하는 전도성 재질의 전열부재;를 더 포함하는 하이브리드 방열쿨러. - 제 10 항에 있어서,
상기 전열부재는, 전도성 재질의 전열판이나 이보다 두께가 두꺼운 전도성 재질의 전열블록으로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 방열쿨러. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프가 일측에 연결되고, 상기 전자제품에 타측이 고정되어 상기 메인 히트파이프 및 서브 히트파이프를 상기 방열체와 함께 상기 전자제품에 고정하는 프레임;을 더 포함하는 하이브리드 방열쿨러.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120147754A KR101372728B1 (ko) | 2012-02-20 | 2012-12-17 | 하이브리드 쿨러 |
| PCT/KR2013/001227 WO2013125817A1 (ko) | 2012-02-20 | 2013-02-18 | 하이브리드 쿨러 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110117725 | 2011-11-11 | ||
| KR20110117725 | 2011-11-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130052487A true KR20130052487A (ko) | 2013-05-22 |
Family
ID=48662097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120017060A KR20130052487A (ko) | 2011-11-11 | 2012-02-20 | 하이브리드 방열쿨러 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20130052487A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112136370A (zh) * | 2019-04-25 | 2020-12-25 | 扎尔曼技术株式会社 | 具备波纹板层叠式冷却塔的电子元件冷却装置 |
-
2012
- 2012-02-20 KR KR1020120017060A patent/KR20130052487A/ko active Search and Examination
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112136370A (zh) * | 2019-04-25 | 2020-12-25 | 扎尔曼技术株式会社 | 具备波纹板层叠式冷却塔的电子元件冷却装置 |
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