KR20160141049A - 이온풍을 이용하는 방열장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이온풍을 이용하는 방열장치에 관한 것으로서, 방열판; 상기 방열판 상에 방사방향 및 원주방향으로 이격 배치된 복수 개의 방열핀; 상기 방열판의 상면에 설치되는 전극부; 및 상기 방열판의 상면에 상기 전극부와 방사방향으로 이격 배치되며, 전위차에 의해 상기 전극부와의 사이에서 이온풍을 형성하는 와이어 전극부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이를 통해, 전극 간의 전위차를 이용하여 이온풍을 발생시켜 방열성능을 향상시키고, 전극의 개수를 조절하여 이온풍의 세기를 극대화시킬 수 있다.

Description

이온풍을 이용하는 방열장치{HEAT RADIATING APPARATUS USING ION WIND}
본 발명은 이온풍을 이용하는 방열장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극 간의 전위차를 이용하여 이온풍을 발생시켜 방열성능을 향상시키고, 전극의 개수를 조절하여 이온풍의 세기를 극대화시킬 수 있는 이온풍을 이용하는 방열장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전자장비는 동작 중 많은 열을 발생하며, 발생된 열은 전자장비의 성능을 저하시키는 요인으로 작용한다. 따라서, 전자장비에는 방열장치가 필수적이다.
전자장비의 소형화 추세와 더불어 초소형 전자소자의 집적밀도가 갈수록 높아지고 있으나, 점점 소형화되고 용량이 커지면서 열 집적도가 증가하여 전자기기로부터 발생되는 열이 많으며, 이 열을 외부로 충분히 배출하지 않는다면 전자제품의 성능과 수명이 낮아지고 열로 인한 변형으로 인해 고장의 원일이 된다. 이에 따라, 냉각장치 역시 소형화 및 성능 향상이 요구된다.
현재 이러한 전자기기에 주로 사용되는 방열기술로는 자연대류를 이용한 히트싱크(heat sink)와 팬(fan)을 이용한 히트 싱크(heat sink)로 구분할 수 있다.
히트 싱크(heat sink)를 이용한 방열장치는 매개체로부처 열을 전달받아 다른 곳으로 전달하는 히트 싱크(heat sink)를 이용하여 매개체를 냉각하는 장치이다. 주로, 매개체에 부착되어 사용되며, 히트 싱크(heat sink)는 매개체로부터 열을 전달받아 내부적으로 유동하는 동안에는 열전달이 발생하고, 히트 싱크(heat sink)의 외면과 외부의 경계영역, 더 자세히는 히트 싱크(heat sink)의 외면과 대기와의 경계영역 상에서는 열대류에 의해 열전달이 발생한다.
이처럼, 히트 싱크(heat sink)로부터 전지기기를 방열하는 경우, 주로 열전달과 열대류를 이용하기 때문에 히트 싱크(heat sink)의 단면적이 방열 효율의 성능을 좌우하는 중요한 요소로서 작용하게 되며, 결국, 현재의 전자기기에서 요구되는 방열 효과를 얻기 위해서는 그 부피 및 면적을 증가시켜야 하므로 전자기기를 소형화시키기 어려운 문제점이 있다.
한편, 팬(fan)을 이용한 방열장치는 임펠러, 프로펠러 등의 회전체를 회전시킴으로써 주변 공기를 강제적으로 유동시켜 전자기기를 방열시키는 장치이다. 주로 매개체 주위에 설치한 후, 팬(fan)에 의하여 공기가 매개체 주위를 유동하게 하고, 매개체에 의해 가열된 공기는 매개체 주변으로부터 이탈시키되 냉각되지 않은 공기가 매개체 주위로 공급되게 함으로써 매개체를 방열시킨다.
이러한, 팬(fan)을 이용하여 전자기기를 방열하는 경우, 공기를 강제적으로 유동하는 동안 공기뿐만 아니라 매개체 주위에 잔류하는 이물질도 같이 유동시키므로 이러한 이물질이 회전체와 충돌하여 회전체를 마모시켜 그 수명을 단축하며, 회전체를 회전시키기 위한 모터 및 회전체의 회전에 의한 소음 및 진동이 발생하고, 기계적 구조상 소형화시키기 어려운 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전극을 이용하여 이온풍을 발생시켜 방열성능을 향상시키고, 장치를 소형화할 수 있는 이온풍을 이용하는 방열장치를 제공함에 있다.
또한, 냉각대상물의 크기 및 발열정도에 따라 이온풍의 세기를 조절할 수 있는 이온풍을 이용하는 방열장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 방열판; 상기 방열판 상에 방사방향 및 원주방향으로 이격 배치된 복수 개의 방열핀; 상기 방열판의 상면에 설치되는 전극부; 및 상기 방열판의 상면에 상기 전극부와 방사방향으로 이격 배치되며, 전위차에 의해 상기 전극부와의 사이에서 이온풍을 형성하는 와이어 전극부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온풍을 이용하는 방열장치에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 전극부는 실린더형으로 마련되고, 상기 와이어 전극부는 링형으로 마련되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 전극부와 상기 와이어 전극부 사이에 코로나 방전영역이 형성되도록, 상기 전극부는 전압인가부에 의해 저전압이 인가되고, 상기 와이어 전극부에는 고전압이 인가되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 전극부는 상기 방열판의 중심부에 설치되며, 상기 와이어 전극부는 상기 전극부를 둘러싸도록 상기 전극부와 이격 배치되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 전극부와 상기 와이어 전극부는 각각, 직경이 서로 다른 복수 개가 설치되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 전극부 및 상기 와이어 전극부는 교대로 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 두 개의 전극을 이용하여 이온풍을 발생시켜 방열성능을 향상시키며, 장치를 소형화할 수 있는 이온풍을 이용하는 방열장치가 제공된다.
또한, 이온풍을 사용함으로써 소비전력을 절감시킬 수 있으며, 모터와 같은 장치를 구비하지 않음으로써 소음 발생이 방지되며 내구성을 향상시킬 수 있는 이온풍을 이용하는 방열장치가 제공된다.
또한, 전극의 개수를 조절하여 이온풍의 세기를 조절함으로써, 장치의 무게나 크기는 변화가 없지만 방열성능을 극대화시킬 수 있는 이온풍을 이용하는 방열장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이온풍을 이용하는 방열장치의 개략적인 사시도이며,
도 2는 도 1의 이온풍을 이용하는 방열장치의 분해 사시도이며,
도 3은 도 1의 이온풍을 이용하는 방열장치의 작동도,
도 4는 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 이온풍을 이용하는 방열장치를 도시한 사시도,
도 5는 도 4의 이온풍을 이용하는 방열장치의 작동도이다.
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 발명의 일실시예에 따른 이온풍을 이용하는 방열장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이온풍을 이용하는 방열장치의 개략적인 사시도이며, 도 2는 도 1의 이온풍을 이용하는 방열장치의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이온풍을 이용하는 방열장치(100)는 방열판(110), 방열핀(120), 전극부(130), 와이어 전극부(140)를 포함한다.
방열판(110)은 냉각대상물로부터 열을 전달받도록 평판형으로 마련되어 방열핀(120)을 지지하는 구성이다.
방열판(110)은 하면에 냉각대상물이 장착되어 냉각대상물로부터 열을 전달받아 냉각대상물을 냉각시킨다. 이때, 방열판(110)은 냉각대상물로부터 열을 더 효율적으로 전달받기 위하여 단면적은 넓되 두께는 얇게 형성되는 것이 바람직하다.
방열핀(120)은 복수 개로 마련되어 방열판(110)으로부터 열을 전달받아 그 열을 저장하여 방열효과를 향상시키는 구성이다.
구체적으로, 복수 개의 방열핀(120)은 방열판(110)의 상면에 배치되고, 방열판(110)의 중심부에서 방사방향 및 원주방향으로 이격 배치된다. 즉, 방열판(110)의 원주방향으로 이격 배치된 복수 개의 방열핀(120)은 방열판(110)의 중심부로부터 방사방향으로 다수 열로 마련된다. 이때, 방열핀(120)은 열 전달 능력이 우수한 재질로 마련되며, 전극부(130)와 와이어 전극부(140) 간의 전위차에 의해 발생한 이온풍에 의해 방열된다.
따라서, 방열핀(120)은 방열판(110)으로부터 전달된 열을 저장하고, 방열핀(120)에 저장된 열은 전극부(130)와 와이어 전극부(140) 사이에서 발생한 이온풍에 의해 공기중으로 방열된다.
전극부(130)는 방열판(110) 상면에 설치되며, 와이어 전극부(140)와의 전위차에 의해 이온풍을 형성시키는 구성이다.
구체적으로, 전극부(130)는 중공이 형성된 원통형의 부재로서, 방열판(110)의 중심부 내에 설치된다. 이때, 전극부(130)는 방열판(110) 상면에 방사방향으로 이격 배치된 복수 개의 방열핀(120) 사이에 설치된 와이어 전극부(140)와의 사이에서 이온풍을 형성시킨다.
여기서, 전극부(130)와 와이어 전극부(140) 사이에서 이온풍이 형성되도록 전극부(130) 및 와이어 전극부(140)에 전압이 인가되는데, 전극부(130)에 인가되는 전압의 세기와 와이어 전극부(140)에 인가되는 전압의 세기는 상이하다. 또한, 전극부(130) 및 와이어 전극부(140)에 인가되는 전압의 세기를 조절함으로써 이온풍의 유속을 조절할 수 있다.
한편, 전극부(130) 및 와이어 전극부(140)는 전압을 인가하는 전압 인가부(미도시)를 더 포함한다. 즉, 전압 인가부(미도시)로부터 전압을 인가 받아 전극부(130)와 와이어 전극부(140)의 사이에서 전기장이 형성되어 이온풍을 발생시킨다.
와이어 전극부(140)는 전극부(130)와의 사이에서 이온풍이 생성되도록 코로나 방전을 발생시키기 위한 구성이다. 본 실시예에서 와이어 전극부(140)는 링형으로 마련되어 방열판(110) 상면에 방사방향으로 이격 배치된 복수 개의 방열핀(120) 사이에 설치되어 전극부(130)와의 사이에서 이온풍이 발생된다.
구체적으로, 와이어 전극부(140)에는 전압 인가부(미도시)로부터 높은 전압이 인가되고, 전극부(130)에는 전압 인가부(미도시)로부터 낮은 전압이 인가되면, 와이어 전극부(140)는 전극부(130)와의 사이에서 높은 강도의 전기장이 형성된다. 즉, 이러한 전기장의 전위차가 특정치를 넘는 경우에는 코로나 방전영역이 형성됨으로써 이온풍이 발생된다.
여기서, 와이어 전극부(140)는 음극과 양극 모두로 가능하나, 음극인 경우의 코로나 방전이 양극에 의한 코로나 방전에 비하여 오존 발생농도가 증가하며 효율이 낮으므로 양극인 것이 바람직하나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
지금부터는 본 발명의 일실시예에 따른 이온풍을 발생하는 방열장치의 작동에 대하여 설명한다.
도 3은 도 1의 이온풍을 이용하는 방열장치의 작동도이다.
도 3을 참조하면, 전압 인가부(미도시)로부터 전극부(130) 및 와이어 전극부(140)에 각각 상이한 전압이 공급되면 두 전극 간의 전위차에 의해 전극부(130)와 와이어 전극부(140) 사이에 전기장이 형성된다.
구체적으로, 전압 인가부(미도시)로부터 공급된 서로 다른 크기의 전압에 의해 전극부(130)와 와이어 전극부(140) 사이에 형성되는 전기장의 전위차가 특정치를 넘는 경우에는 와이어 전극부(140) 주위에 코로나 방전 영역이 형성된다. 이때, 코로나 방전 영역 내의 전자는 빠른 속도로 가속되어 방열장치 주변의 공기분자들과 충돌하여 공기분자들을 양이온과 전자로 분리시킨다.
전극부(130)와 와이어 전극부(140) 사이의 전기장에 의해 방열장치 주변의 공기 입자들이 대전되며, 대전된 공기입자는 전기장을 따라 유동하게 된다.
이때, 공기입자는 양으로 대전된 공기입자와 음으로 대전된 공기입자로 구분 될 수 있으며, 양으로 대전된 공기입자의 무게와 음으로 대전된 공기입자의 무게는 상이하다.
이와 같이, 양으로 대전된 공기입자와 음으로 대전된 공기입자 사이의 무게 차이로 인해 (+)극으로 이동하는 공기입자와 (-)극으로 이동하는 공기입자 사이에 관성력의 차이가 발생한다. 따라서, 대전된 입자 중 무거운 입자가 이동하는 방향으로 유동방향이 결정되며, 이러한 유동방향을 따라 이온풍이 발생한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이온풍을 이용하는 방열장치(100)의 이온풍은 와이어 전극부(140)와 전극부(130) 사이에서 아래에서 위로 향하는 방향, 즉 상승기류가 발생된다.
이때, 전극부(130)와 와이어 전극부(140)에 인가되는 전압의 세기를 조절함으로써 전극부(130)와 와이어 전극부(140) 사이의 전기장의 세기를 조절할 수 있고, 전극부(130)와 와이어 전극부(140) 사이의 전기장의 세기를 조절함으로써 이온풍의 유속을 조절할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 의하면, 전극부 및 와이어 전극부 간의 전위차를 이용하여 이온풍을 발생시켜 방열성능을 향상시킬 수 있는 이온풍을 이용하는 방열장치가 제공된다.
이하 도면을 참조하여 상술한 일실시예의 변형예에 대해 설명한다. 상술한 일실시예에서는 전극부(130) 및 와이어 전극부(140)가 각각 하나씩 마련되어 방열판(110)의 중심부측에서만 이온풍이 형성되었으나, 변형예에서는 전극부(130')와 와이어 전극부(140')가 다수 개로 마련되어 전극부(130')와 와이어 전극부(140') 사이에서 발생하는 이온풍을 방열판(110)의 중심부측 뿐아니라 외측에서도 형성되도록 하여 이온풍의 세기를 조절하여 방열장치의 방열성능을 극대화시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 이온풍을 이용하는 방열장치를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 이온풍을 이용하는 방열장치의 작동도이다.
본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 이온풍을 이용하는 방열장치(100')는 전극부(130') 및 와이어 전극부(140')의 개수가 변경된 것으로, 전극부(130') 및 와이어 전극부(140')를 제외한 나머지 구성요소는 동일하게 이루어지므로 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 전극부(130')는 중공을 포함하는 원통형으로, 직경이 서로 다른 두 개로 마련된다.
즉, 직경이 작은 하나의 전극부(130')는 방열판(110)의 중심부에 마련되고, 직경이 큰 다른 하나의 전극부(130')는 방열판(110) 상면에 방사방향으로 이격 배치된 복수 개의 방열핀(120) 사이에 마련된다.
와이어 전극부(140')는 링형으로 마련되고, 직경이 서로 다른 두 개로 마련된다.
즉, 직경이 작은 하나의 와이어 전극부(140')는 방열판(110)의 중심부에 마련된 전극부(130')의 외측으로 이격 배치되어 중심부에 마련된 전극부(130')와의 사이에서 전위차에 의해 이온풍이 형성된다. 또한, 직경이 큰 다른 하나의 와이어 전극부(140')는 방열판(110) 상면에 방사방향으로 이격 배치된 복수 개의 방열핀(120) 사이에 마련된 전극부(130')의 외측으로 이격배치되어 복수 개의 방열핀(120) 사이에 마련된 전극부(130')와의 사이에서 전위차에 의해 이온풍이 형성된다.
다시 말해, 각각 두 개씩 마련된 전극부(130')와 와이어 전극부(140')는 방열판(110)의 중심부에서부터 전극부(130')-와이어 전극부(140')-전극부(130')-와이어 전극부(140') 순으로 배치되므로 변형예의 방열장치에서 발생하는 이온풍의 세기는 본 발명의 일실시예에 따른 방열장치에서 발생하는 이온풍의 세기에 비해 증가한다.
한편, 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 이온풍을 이용하는 방열장치(100')는 전극부(130')와 와이어 전극부(140')가 두쌍으로 마련되어 이온풍의 세기를 증가시켰으나, 전극부(130') 및 와이어 전극부(140')의 개수를 필요에 따라 선택적으로 더 증가시켜 방열성능을 극대화시킬 수 있다.
따라서, 전극부(130')와 와이어 전극부(140')의 개수를 냉각대상물의 크기 및 발열정도에 따라 선택적으로 추가함으로써 냉각대상물을 냉각시키는 방열장치의 무게나 크기는 크게 변화하지 않지만 방열성능을 극대화시킬 수 있는 방열장치가 제공된다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100 : 본 발명의 일실시예에 따른 이온풍을 이용하는 방열장치
110 : 방열판, 120 : 방열핀,
130 : 전극부, 140 : 와이어 전극부
100' : 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 이온풍을 이용하는 방열장치,
130' : 전극부, 140' : 와이어 전극부

Claims (6)

  1. 방열판;
    상기 방열판 상에 방사방향 및 원주방향으로 이격 배치된 복수 개의 방열핀;
    상기 방열판의 상면에 설치되는 전극부; 및
    상기 방열판의 상면에 상기 전극부와 방사방향으로 이격 배치되며, 전위차에 의해 상기 전극부와의 사이에서 이온풍을 형성하는 와이어 전극부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온풍을 이용하는 방열장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전극부는 실린더형으로 마련되고, 상기 와이어 전극부는 링형으로 마련되는 것을 특징으로 하는 이온풍을 이용하는 방열장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전극부와 상기 와이어 전극부 사이에 코로나 방전영역이 형성되도록, 상기 전극부는 전압인가부에 의해 저전압이 인가되고, 상기 와이어 전극부에는 고전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 이온풍을 이용하는 방열장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극부는 상기 방열판의 중심부에 설치되며, 상기 와이어 전극부는 상기 전극부를 둘러싸도록 상기 전극부와 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 이온풍을 이용하는 방열장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 전극부와 상기 와이어 전극부는 각각, 직경이 서로 다른 복수 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 이온풍을 이용하는 방열장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 전극부 및 상기 와이어 전극부는 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 이온풍을 이용하는 방열장치.
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