KR0168886B1 - 열전도냉각판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전도냉각판(Thermal Conduction Cooling Plate) 내부의 대류열전달양을 증가시키기 위한 열전도냉각판에 관한 것으로, 하판은 그의 내부에 냉매유로를 구분지으며, 상기 냉매의 인입실과 배출실이 연결되게 형성할 수 있도록 소정높이를 가지는 적어도 하나 이상의 칸막이가 구비되며, 상기 칸막이 각각의 내측 바닥면으로 부터 소정높이로 설치된 다수의 냉각휜으로 구성하여 냉매의 유로상에 긴 핀형상의 냉각휜을 다수 설치하므로써 냉매의 압력손실을 감소시키되, 냉매와의 접촉하는 열전달면적을 증가시키려, 냉매의 와류(Vortex Flow)를 유기시켜 고집적소자에서 발생하는 열을 신뢰성있게 냉각시키는 효과가 있다.

Description

열전도냉각판

제1도는 일반적인 전자소자의 냉각을 위한 열전도 냉각판의 개략도.

제2도는 종래기술에 따른 열전도 냉각판의 전면구성도.

제3도는 본 발명에 의한 열전도냉각판의 일실시예 구성을 나타낸 일부절단 사시도.

제4도는 제3도의 A-A`선단면도.

제5도는 본 발명에 의한 상판의 저면도.

제6도는 본 발명에 의한 하판의 상세도.

제7도는 본 발명에 의한 열전도냉각판의 외관사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 냉각판 2 : 상판

3 : 하판 2a,3a : 나사홀

2b,3b : O-링홈 4 : 냉매인입실

5,5`: 칸막이 6 : 냉각휜

7 : O-링 8 : 나사

9,9`: 커넥터 10,10`: 냉매호스

11 : 냉매배출실 12 : 냉매입구

13 : 냉매출구

본 발명은 대형 전산시스템이나 정보통신시스템의 고속화 및 고밀도실장에 따른 고집적소자의 냉각에 사용되는 열전도냉각판(Thermal Conduction Cooling Plate)에 관한 것으로, 특히 냉각판 내부의 대류열전달양을 증가시키기 위한 열전도냉각판에 관한 것이다.

제1도에 도시한 바와 같이 일반적인 열전도 냉각판은 고발열 소자(24)로부터 발생되는 열을 냉각판(21)의 내부를 통과하여 흐르는 냉각매체에 전달하여 소자의 온도를 적정선으로 유지하게 된다. 여기서, 열의 전달경로는 소자의 표면으로 부터 냉각매체에 직접 노출되어 있는 냉각판(21)의 내부 바닥면 및 냉각휜(23)까지는 전도(Conduction)이며, 냉각판 내부 바닥면으로 부터 냉각판 내부를 통과하여 흐르는 냉각매체 까지는 대류(Convection)열전달에 의하여 이루어진다. 따라서, 우수한 냉각단위체를 설계하기 위해서는 전도 및 대류열전달의 열저항을 최소한으로 줄이는 데에 있다. 이때, 주된 전도 열저항을 야기시키는 인쇄회로기판의 소자배열과 냉각판 외부면과의 접촉은 이러한 냉각단위체의 설계에 중요한 요소로 적용하며, 종래에는 접촉상태를 양호하게 하기 위하여 제2도의 구성과 같은 구조를 제시하고 있다.

제2도에 도시된 종래의 냉각판(21)은 냉각매체의 인입구(21a)와 배출구(21b)가 각각 상부와 하부에 위치하고, 상기 인입구(21a)와 배출구(21b)를 연결하되, 연속적인 S자관으로 형성된 냉각 매체의 유로(22)로 구성되어 있다. 냉매의 회로단면은 사각형 모양을 취한것이 보통이며, 이때 상기 냉매유로(22)들 사이에 존재하는 냉각휜벽면과 냉각판의 상하면이 발열원인 소자로 부터 전도되어온 열을 냉매로 대류 열전달하는 실질적인 열전달면적이 된다. 보통 대류열전달되는 양은 냉매의 유동형태와 대류열전달면적의 양에 따라 좌우된다.

종래의 냉매 회로는 단면적이 좁고 일정한 냉각판면적에 실질적인 열전달면적을 확보하기 위하여 상기 회로를 S자형으로 여러회 구부려 설계하였으나, 이에따른 압력손실이 증가하고 일정한 한계이상의 냉매속도를 얻기위해서는 많은 펌프의 구동력이 필요하였다. 또한 대류열전달에 유리한 냉매유동형태인 와류유동을 유도하기 힘든 문제점을 내포하고 있었다.

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 냉각판내부의 대류열전달양을 증가시키기 위한 유동형태와 냉매의 압력손실을 감소시키면서 열전달면적을 증가시킬 수 있도록 하는 열전도냉각판을 제공함에 그 목적을 두고 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상판과 하판의 결합으로 고집적소자에서 발생되는 열을 소정의 냉매로 냉각시켜 적정하게 유지시키기 위한 열전달냉각판에 있어서, 상기 하판은 내부에 한 개의 냉매유로를 구분지으되 상기 냉매의 인입실과 배출실이 연결될 수 있도록 소정 높이를 가지는 적어도 하나 이상의 칸막이가 구비되며, 상기 칸막이로 구분되는 냉매유로상의 내측 바닥면으로 부터 소정 배열로 설치된 다수의 기둥형상 냉각휜을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도냉각판을 제공한다.

이하, 첨부된 제3도 내지 제7도의 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명에 의한 냉각휜을 갖는 열전도냉각판의 일실시예 구성을 나타낸 일부절단 사시도, 제4도는 제3도의 A-A`선단면도, 제5도는 본 발명에 의한 하판의 상세도, 제6도는 본 발명에 의한 상판의 상세도, 제7도는 본 발명에 의한 냉각휜을 갖는 열전도냉각판의 외관사시도를 각각 나타낸 것이다.

도면에서 1은 냉각판, 2는 상판, 3은 하판, 2a, 3a는 나사홀, 2b,3b는 O-링홈, 4는 냉매인입실, 5,5`는 칸막이, 6은 냉각휜, 7은 O-링, 8은 나사, 9,9`는 커넥터, 10,10`는 냉매호스, 11은 냉매배출실, 12는 냉매입구, 13은 냉매출구를 각각 나타낸 것이다.

도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 냉각휜을 갖는 열전도냉각판은 냉각판을 통과하는 냉매의 압력손실을 감소시키며 열전달면적을 증가시키고 열전달에 유리한 유동형태를 얻기위해 냉각판내부의 냉매회로의 구조를 개선한 것으로, 소정 크기의 냉각판(1)은 크게 상판(2)과 하판(3)으로 이루어진다. 기본적으로 상기 상판(2)은 냉매의 유로를 형성하기 위한 덮개의 기능을 수행하되, 제5도에 도시된 바와 같이 상기 상판(2)의 일측 양부에 냉매입구(12)와 냉매출구(13)가 각각 형성되며, 상기 냉매입출구(12,13)에는 제7도에 도시된 바와 같이 각각 커넥더(9,9`)가 외부로 돌출되게 장착된다.

또한, 상기 커넥터(9,9`)에는 냉매의 순환을 위한 냉매호스(10,10`)가 각각 끼워져 냉매의 인입과 배출경로를 제공한다.

그리고, 상기 냉각판(1)의 운전시 냉매가 외부와의 기밀을 유지하기 위하여 상판(2)와 하판(3)의 외곽을 따라 O-링홈(2b,3b)이 형성되며, 상기 홈에 O-링(7)이 끼워져 설치된다.

상기 하판(3)의 내측에는 냉매의 유로사이의 구분과 냉매의 유동방향을 결정하는 칸막이(5,5`)가 소정높이를 가지고 횡측으로 길게 구비되어 인입실(4)과 배출실(11)을 형성하되, 상기 칸막이(5,5`)는 상기 냉매유로가 S자 형상으로 형성되도록 지그재그로 설치한다.

상기 각각의 인입실(4) 내측에는 냉매의 유로상에 단면의 수력 반지름에 비하여 소정길이만큼 긴 사각핀형상의 냉각휜(6)이 냉매 유로를 따라 종횡으로 배열되게 설치되어 상기 냉각판(1)의 단위 면적당 냉매와의 접촉하는 면적, 즉 열전달 면적을 증가시킬수 있도록 한다.

이때, 상기 냉각휜(6)의 단면형상은 사각형, 원형등 임의 형상를 취할 수 있으며, 형상에 따라 냉매의 유동과 압력손실에 다소의 영향을 주지만 그 역활은 동일하다.

또한, 상기 냉각휜(6)의 배열은 여러가지의 배열이 가능하며, 대표적인 배열에는 종과 횡이 나란한 배열과 종이나 횡이 어긋나 있는 배열이 있을 수 있다. 여기서, 상기 냉각휜을 핀형상으로 다수 설치한 것은 상기 냉매가 핀형상의 기둥주변을 흐를때 와류(Vortex Flow)가 유기되며, 상기 와류는 다음 열에 위치하는 핀휜의 표면에 부딪쳐서 층류의 흐름보다 우월한 열전달효과를 갖을 수 있도록 한 것이다.

상기 상판(2)과 하판(3)의 결합은 그들 각각의 외주면에 나사홀(2a,3a)을 형성하되, 소정 나사(8)에 의해 상판(2)을 관통하여 하판에 체결되도록 한다.

따라서, 냉매입구(12)와 인입실(4)을 통과한 냉매는 다수의 핀형상 냉각휜을 가지는 유로를 통과하면서 하판(3)의 바닥면으로 전도되어 열을 흡수한후 배출실(11) 및 배출구(13)를 통하여 배출된다.

상기와 같이 구성되어 작용하는 본 발명은, 인입실과 배출실이 연통하는 하나의 유로를 가지므로서 열전달에 유리한 유동형태를 얻을 수 있다. 또, 냉매의 유로상에 긴 핀형상의 냉각휜을 다수 설치하므로써 냉매의 압력손실을 감소시키되, 냉매와의 접촉하는 열전달면적을 증가시키며, 냉매의 와류(Vortex Flow)를 유기시켜 고집적소자에서 발생하는 열을 신뢰성있게 냉각시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 상판과 하판의 결합으로 고집적소자에서 발생되는 열을 소정의 냉매로 냉각시켜 적정하게 유지시키기 위한 열전달 냉각판에 있어서, 상기 하판은 내부에 한 개의 냉매유로를 구분지으되 상기 냉매의 인입실과 배출실이 연결될 수 있도록 소정 높이를 가지는 적어도 하나 이상의 칸막이가 구비되며, 상기 칸막이로 구분되는 냉매유로상의 내측 바닥면으로 부터 소정 배열로 설치된 다수의 기둥형상 냉각휜을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도냉각판.
2. 제1항에 있어서, 상기 냉각휜은 그의 단면형상이 소정 각도를 가지는 각진형상으로 형성되며, 종과 횡측으로 나란히 배열된 것을 특징으로 하는 열전도냉각판.