KR100463519B1

KR100463519B1 - CPU cooling system

Info

Publication number: KR100463519B1
Application number: KR10-2002-0013871A
Authority: KR
Inventors: 정인화; 진심원; 이창선; 정문기; 윤인철; 안철오; 이주연; 문동수
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2004-12-29
Also published as: KR20030074880A

Abstract

본 발명은 중앙처리장치의 냉각 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중앙처리장치의 냉각시 중앙처리장치에 습기가 맺히는 것을 방지토록 한 것이다.The present invention relates to a cooling system of a central processing unit, and more particularly, to prevent moisture from forming in the central processing unit during cooling of the central processing unit.

이를 위해, 본 발명은 중앙처리장치(1)를 냉각시키는 열전모듈(20)과; 상기 열전모듈의 상면에 설치되어 열전모듈(20)에서 발생된 열이 방열되는 것을 돕도록 설치되는 방열핀(2)과; 상기 방열핀의 상부에 설치되어 외기를 접촉시켜 방열핀(2)을 냉각시키는 팬(3)과; 일측 접합부(P1)가 열전모듈(20)에 연결되고 타측 접합부(P2)가 공기 중에 노출되도록 설치되어, 제백효과(seebeck effect)에 의해 기전력을 발생시키는 써모커플(11)과; 상기 써모커플에 연결되어 기전력을 증폭시키는 증폭기(12)와; 상기 증폭기에 연결됨으로써 증폭된 기전력에 의해 열전모듈(20)에 전원을 공급 및 차단시킴에 따라 열전모듈(20)의 온도를 제어하는 전원 제어부:를 포함하여 이루어진 중앙처리장치 냉각 시스템을 제공한다.To this end, the present invention and the thermoelectric module 20 for cooling the central processing unit (1); A heat dissipation fin (2) installed on an upper surface of the thermoelectric module and installed to help heat dissipation generated from the thermoelectric module 20; A fan (3) installed at an upper portion of the heat dissipation fin to cool the heat dissipation fin (2) by contacting outside air; A thermocouple 11 connected to one side of the junction P1 and connected to the thermoelectric module 20 and the other side of the junction P2 to be exposed in the air, thereby generating an electromotive force by a Seebeck effect; An amplifier 12 connected to the thermocouple and amplifying electromotive force; It provides a central processing unit cooling system comprising a power control unit: controlling the temperature of the thermoelectric module 20 in accordance with the power supply to the thermoelectric module 20 by the electromotive force amplified by being connected to the amplifier.

Description

중앙처리장치 냉각 시스템{CPU cooling system}CPU Cooling System

본 발명은 중앙처리장치의 냉각 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 써모커플의 제백효과(seebeck effect)에 의해 열전모듈에 공급되는 전원을 제어함으로써 중앙처리장치에 습기가 응결되는 것을 방지토록 한 것이다.The present invention relates to a cooling system of a central processing unit, and more particularly, to prevent moisture from condensing on the central processing unit by controlling power supplied to the thermoelectric module by the seebeck effect of the thermocouple. .

중앙처리장치(CPU)는 시스템 전체를 제어하는 장치로서, 다양한 입력장치로부터 자료를 받아서 처리한 후 그 결과를 출력장치로 보내는 일련의 과정을 제어하는 역할을 수행한다.The central processing unit (CPU) is a device that controls the entire system, and controls the series of processes that receive data from various input devices and process the results, and send the result to the output device.

이러한 중앙처리장치는 비교, 판단, 연산을 담당하는 논리연산장치(arithmetic logic unit)와 명령어의 해석과 실행을 담당하는 제어장치(control unit)를 포함하여 이루어진다.The central processing unit includes an arithmetic logic unit that is responsible for comparison, determination, and operation, and a control unit that is responsible for interpreting and executing instructions.

상기 중앙처리장치는 메인보드에 설치되어 상술한 작용을 수행할 때에 열을 발생시키기 때문에 상기 중앙처리장치에는 냉각 시스템이 구비된다.Since the central processing unit is installed on the main board to generate heat when performing the above-described action, the central processing unit is provided with a cooling system.

상기 중앙처리장치의 냉각 시스템은 열전모듈(thermal electric module), 방열핀, 팬, 습도센서 및 마이컴을 포함하여 이루어진다.The cooling system of the central processing unit includes a thermal electric module, a heat radiation fin, a fan, a humidity sensor, and a microcomputer.

상기 열전모듈은 내부에 N형 및 P형 반도체가 내장되어 전류를 통과시킴에 따라 일면에서는 흡열반응이 일어나고 타면에서는 발열반응이 일어난다.The thermoelectric module has an N-type and a P-type semiconductor built therein, so that an endothermic reaction occurs on one side and an exothermic reaction occurs on the other side.

따라서, 상기 중앙처리장치의 상면에 열전모듈의 하면을 밀착시키고, 상기 열전모듈의 상면에는 방열핀을 밀착시키고, 상기 방열핀의 상단부에는 팬을 설치한다. 이때, 상기 열전모듈의 하면은 흡열부로서 기능함과 아울러 상면은 발열부로서 기능을 수행한다.Therefore, the bottom surface of the thermoelectric module is in close contact with the upper surface of the central processing unit, the heat dissipation fins are in close contact with the upper surface of the thermoelectric module, and a fan is installed at the upper end of the heat dissipation fins. At this time, the bottom surface of the thermoelectric module functions as a heat absorbing portion and the top surface functions as a heat generating portion.

또한, 상기 습도센서는 중앙처리장치의 온도를 측정하도록 설치되며, 상기 마이컴은 습도센서에 전기적으로 연결되어 중앙처리장치가 이슬점 온도 이하로 냉각되지 않도록 한다.In addition, the humidity sensor is installed to measure the temperature of the central processing unit, the microcomputer is electrically connected to the humidity sensor to prevent the central processing unit from cooling below the dew point temperature.

이와 같이 구성된 중앙처리장치의 냉각 시스템에 관해 그 작용을 설명하면 다음과 같다.The operation of the cooling system of the central processing unit configured as described above is as follows.

상기 마이컴의 제어에 의해 열전모듈에 전원을 공급시키면, 상기 열전모듈의 하면에서는 흡열반응이 일어나 중앙처리장치를 냉각시키고, 상기 열전모듈의 상면에서는 발열반응이 일어난다.When power is supplied to the thermoelectric module under the control of the microcomputer, an endothermic reaction occurs at the lower surface of the thermoelectric module to cool the central processing unit, and an exothermic reaction occurs at the upper surface of the thermoelectric module.

이어, 상기 열전모듈의 상면에서 발생된 열은 방열핀으로 전도되고, 이러한 방열핀은 팬의 작용에 의해 주위 공기와 열접촉되면서 냉각되게 된다.Subsequently, heat generated from the upper surface of the thermoelectric module is conducted to the heat dissipation fins, and the heat dissipation fins are cooled while being in thermal contact with the surrounding air by the action of the fan.

이때, 상기 중앙처리장치가 주위 공기의 온도보다 낮게 냉각되면 공기중의 습기가 중앙처리장치 표면에 응결되어 중앙처리장치를 파손하는 결과를 초래하게 된다.At this time, if the central processing unit is cooled below the temperature of the ambient air, moisture in the air condenses on the surface of the central processing unit, resulting in damage to the central processing unit.

이에 따라, 상기 마이컴은 습도센서에 의해 전달된 전기적 신호에 의해 중앙처리장치에 습기가 응결되지 않도록 냉각 시스템을 제어한다.Accordingly, the microcomputer controls the cooling system to prevent moisture from condensing on the central processing unit by the electrical signal transmitted by the humidity sensor.

그러나, 이러한 중앙처리장치의 냉각 시스템은 고가의 집적회로와 이를 제어하기 위한 마이컴을 별도로 설치해야 하기 때문에 제품의 제조단가를 상승시키는 문제점이 있다.However, the cooling system of such a central processing unit has a problem of increasing the manufacturing cost of the product because an expensive integrated circuit and a microcomputer for controlling the same must be separately installed.

상기한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 써모커플의 제백효과(seebeckeffect)에 의해 발생되는 기전력을 이용하여 중앙처리장치가 주위 공기의 온도 이상으로 유지되면서 냉각되도록 하는 것을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to use the electromotive force generated by the seebeck effect of the thermocouple to allow the central processing unit to be cooled while maintaining above the temperature of the ambient air.

도 1은 본 발명 중앙처리장치의 냉각 시스템을 개략적으로 나타낸 개략 구성도.1 is a schematic configuration diagram schematically showing a cooling system of the central processing unit of the present invention.

도 2는 도 1의 중앙처리장치 냉각 시스템에서 열전모듈의 구조를 나타낸 구성도.Figure 2 is a block diagram showing the structure of the thermoelectric module in the central processing unit cooling system of Figure 1;

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 중앙처리장치 2 : 방열핀1: central processing unit 2: heat dissipation fin

3 : 팬 11 : 써모커플3: fan 11: thermocouple

P1 : 일측 접합부 P2 : 타측 접합부P1: one side junction P2: other side junction

11a : 구리 도선 11b : 콘스탄탄 도선11a: copper lead 11b: constantan lead

12 : 증폭기 13 : 솔레노이드12 amplifier 13 solenoid

14 : 스위치 15 : 전원 공급부14 switch 15 power supply

20 : 열전모듈 21 : 하부 세라믹판20: thermoelectric module 21: lower ceramic plate

22 : 상부 세라믹판 23 : 교차연결층22: upper ceramic plate 23: cross connection layer

Tc : 흡열판 Th : 방열판Tc: heat sink Th: heat sink

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 메인보드의 중앙처리장치(CPU) 상면에 설치되어 중앙처리장치를 냉각시키는 열전모듈과; 상기 열전모듈의 상면에 설치되어 열전모듈에서 발생된 열이 방열되는 것을 돕도록 설치되는 방열핀과; 상기 방열핀의 상부에 설치되어 외기를 방열핀에 접촉시키도록 하여 방열핀을 냉각시키는 팬과; 서로 다른 금속 재질로 이루어진 한 쌍의 도선 양단부가 접합되며, 일측 접합부가 열전모듈에 연결되고 타측 접합부가 공기 중에 노출되도록 설치되어, 양단의 접합부간에 온도차가 발생되면 제백효과(seebeck effect)에 의해 기전력을 발생시키는 써모커플과; 상기 써모커플에 연결되어 기전력을 증폭시키는 증폭기와; 상기 증폭기에 연결됨으로써 증폭된 기전력에 의해 열전모듈에 전원을 공급 및 차단시킴에 따라 열전모듈의 온도를 제어하도록 하는 전원 제어부:를 포함하여 이루어진 중앙처리장치 냉각 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a thermoelectric module which is installed on the central processing unit (CPU) upper surface of the main board to cool the central processing unit; A heat dissipation fin installed on an upper surface of the thermoelectric module to help dissipate heat generated in the thermoelectric module; A fan installed on an upper portion of the heat dissipation fins to cool the heat dissipation fins by bringing outside air into contact with the heat dissipation fins; A pair of conductors made of different metals are joined to each other, and one junction is connected to the thermoelectric module and the other junction is exposed in the air. A thermocouple for generating a; An amplifier connected to the thermocouple to amplify an electromotive force; It provides a central processing unit cooling system comprising a: a power control unit for controlling the temperature of the thermoelectric module in accordance with the power supply to the thermoelectric module by the electromotive force amplified by being coupled to the amplifier.

이하, 본 발명 중앙처리장치의 냉각 시스템에 관해 참조도면 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the cooling system of the central processing unit of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

도 1은 본 발명 중앙처리장치의 냉각 시스템을 개략적으로 나타낸 개략 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram schematically showing a cooling system of the central processing unit of the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 중앙처리장치의 냉각 시스템은 열전모듈(20), 방열핀(2), 팬(3), 써모커플(11)(thermocouple), 증폭기(12)(amplifier) 및 전원제어부를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 1, the cooling system of the central processing unit includes a thermoelectric module 20, a heat dissipation fin 2, a fan 3, a thermocouple 11, a thermocouple 12, an amplifier 12, and a power control unit. It is made to include.

상기 열전모듈(20)은 메인보드의 중앙처리장치(1) 상면에 설치되고, 상기 열전모듈(20)의 상면에는 방열핀(2)이 설치되며, 상기 방열핀(2)의 상단부에는 팬(3)이 설치된다.The thermoelectric module 20 is installed on the upper surface of the central processing unit (1) of the main board, the heat dissipation fin (2) is installed on the upper surface of the thermoelectric module (20), the fan (3) on the upper end of the heat dissipation fin (2) This is installed.

상기 열전모듈(20)에는 써모커플(11)(thermocouple)이 설치되는데, 상기 써모커플(11)은 서로 다른 금속재질로 이루어진 한 쌍의 도선 양단부가 접합되어 이루어지며, 일측 접합부(P1)가 열전모듈(20)에 연결되고 타측 접합부(P2)가 공기 중에 노출되도록 설치된다.A thermocouple 11 is installed in the thermoelectric module 20. The thermocouple 11 is formed by joining both ends of a pair of conductive wires made of different metals, and one side junction P1 is thermoelectric. It is connected to the module 20 and is installed so that the other junction (P2) is exposed in the air.

이때, 상기 써모커플(11)의 일측 접합부(P1)는 열전모듈(20)의 흡열판(Tc: 도 2참조)에 설치되거나 혹은 중앙처리장치(1)의 상면에 접촉되도록 설치된다.In this case, the one side junction P1 of the thermocouple 11 is installed on the heat absorbing plate (Tc: see FIG. 2) of the thermoelectric module 20 or in contact with the upper surface of the central processing unit (1).

이에 따라, 상기 양측 접합부간(P1,P2)에 온도차가 발생되면 열전모듈(20)의 제백효과(seebeck effect)에 의해 써모커플(11)에는 기전력이 발생된다.Accordingly, when a temperature difference occurs between the junctions P1 and P2 of both sides, an electromotive force is generated in the thermocouple 11 due to the Seebeck effect of the thermoelectric module 20.

보다 상세하게는, 상기 열전모듈(20)에 전원이 인가됨에 따라 써모커플(11)의 양측 접합부(P1,P2)간에 온도차가 발생되면, 전자들이 고온 접합부(P1)에서 저온 접합부(P2)로 이동함에 따라 저온 접합부(P2)는 "-"로 대전되고 고온 접합부(P1)는 "+"로 대전되어 양 접합부간에 전위차가 발생되는데, 이를 제백효과(seebeck effect)라고 한다.More specifically, when a temperature difference is generated between both junctions P1 and P2 of the thermocouple 11 as power is applied to the thermoelectric module 20, electrons are transferred from the high temperature junction P1 to the low temperature junction P2. As it moves, the low temperature junction P2 is charged to "-" and the high temperature junction P1 is charged to "+" to generate a potential difference between the two junctions, which is referred to as a seebeck effect.

이러한 제백효과에 있어 양측 접합부(P1,P2) 사이에 나타나는 기전력은 금속의 종류와 접합부의 온도차에 따라 정해지며, 상기 기전력은 두 접합부의 온도차가 크면 클수록 커진다. 이러한 써모커플(11)을 이루는 금속의 종류에 관해서는 아래에서 상세히 설명하기로 한다.In this Seebeck effect, the electromotive force appearing between both junctions P1 and P2 is determined according to the type of metal and the temperature difference between the junctions. The electromotive force increases as the temperature difference between the two junctions increases. The type of metal constituting the thermocouple 11 will be described in detail below.

상기 써모커플(11)에는 증폭기(12)(amplifier)가 연결되어 상기 열전모듈(20)의 양측 접합부간(P1,P2)의 온도차에 의해 발생되는 기전력을 증폭시킨다. 상기 증폭기(12)는 써모커플(11)에서 발생된 기전력을 얼마만큼 증폭하는 가에 따라 설치되는 개수가 결정될 수 있음은 이해 가능할 것이다.An amplifier 12 is connected to the thermocouple 11 to amplify the electromotive force generated by the temperature difference between the junctions P1 and P2 of the thermoelectric module 20. It will be appreciated that the number of the amplifiers 12 may be determined according to how much the electromotive force generated by the thermocouple 11 is amplified.

상기 증폭기(12)에는 전원 제어부가 전기적으로 연결되는데, 상기 전원 제어부는 증폭된 기전력에 의해 열전모듈(20)에 전원을 공급 및 차단시킴에 따라 열전모듈(20)의 온도를 제어하는 기능을 한다.A power control unit is electrically connected to the amplifier 12. The power control unit functions to control the temperature of the thermoelectric module 20 by supplying and cutting off power to the thermoelectric module 20 by amplified electromotive force. .

이러한 전원 제어부는 기전력에 의해 자기력을 형성하는 솔레노이드(13)와, 상기 솔레노이드(13)의 자기력에 의해 개폐됨에 따라 열전모듈(20)에 전원을 공급 및 차단시키는 스위치(14)로 이루어진다.The power control unit is composed of a solenoid 13 for forming a magnetic force by electromotive force, and a switch 14 for supplying and cutting off power to the thermoelectric module 20 as it is opened and closed by the magnetic force of the solenoid 13.

이때, 상기 솔레노이드(13)는 증폭기(12)에 의해 증폭된 기전력이 크면 자기력이 커져 스위치(14)에 인력을 작용함으로써 상기 스위치(14)를 닫아 열전모듈(20)에 전원을 인가하는 한편, 솔레노이드(13)에 전달된 기전력이 소정 크기 이상 약해지면 자기력도 작아지므로 스위치(14)를 개방시킴으로써 전원을 차단하도록 한다.At this time, the solenoid 13 closes the switch 14 by applying an attractive force to the switch 14 when the electromotive force amplified by the amplifier 12 is large, thereby applying power to the thermoelectric module 20. When the electromotive force transmitted to the solenoid 13 becomes weaker than a predetermined size, the magnetic force is also reduced, so that the power is cut off by opening the switch 14.

이처럼 열전모듈에 전원을 공급하도록 열전모듈(20)과 전기적으로 연결된 도선상에는 전원 공급부(15)가 설치되며, 이러한 도선상에는 스위치(14)가 설치된다.In this way, the power supply unit 15 is installed on the conductor electrically connected to the thermoelectric module 20 so as to supply power to the thermoelectric module, and the switch 14 is installed on the conductor.

한편, 써모커플(11)은 금속의 종류에 따라 다양한 종류가 있으며 이러한 써모커플(11)의 종류에 관한 예를 들어 설명하기로 한다.On the other hand, there are various types of thermocouple 11 according to the type of metal and will be described with an example of the type of the thermocouple 11.

첫째, 상기 써모커플(11)은 도 1과 같이 콘스탄탄 도선(11b)(constantan wire)과 구리 도선(11a)(copper wire)로 이루어진다. 이러한 도선에 관해 예를 들면, 상기 콘스탄탄 도선(11b)은 Cu 50-60 중량%와 Ni 40-50 중량%로 이루어지고, 상기 구리 도선(11a)은 Cu 100 중량%로 이루어진다.First, the thermocouple 11 is composed of a constantan wire 11b and a copper wire 11a as shown in FIG. 1. For example, the constantan conductor 11b is made of 50-60 wt% Cu and 40-50% by weight Ni, and the copper conductor 11a is made of 100 wt% Cu.

둘째, 상기 써모커플(11)은 크로멜 도선(chromel wire)과 알루멜 도선(alumel wire)으로 이루어지며, 이러한 도선에 관해 예를 들면, 상기 크로멜 도선은 Ni 80-90 중량%와 Cr 10-20 중량%로 이루어지며, 상기 알류멜 도선은 Ni 92-96 중량%와 Mn 1-3 중량% 및 Al 1-3 중량%로 이루어진다.Second, the thermocouple 11 is made of a chromel wire and an alumel wire. For example, the chromel wire is made of Ni-80-90 wt% and Cr 10-. It consists of 20% by weight, the aluminel wire is made of 92-96% by weight of Ni, 1-3% by weight of Mn and 1-3% by weight of Al.

셋째, 상기 써모커플(11)은 크로멜 도선(chromel wire)과 콘스탄탄 도선(11b)(constantan wire)으로 이루어지며, 이러한 도선에 관한 예를 들면, 상기 크로멜 도선은 Ni 80-90 중량%와 Cr 10-20 중량%로 이루어지고, 상기 콘스탄탄 도선(11b)은 Cu 50-60 중량%와 Ni 40-50 중량%로 이루어진다.Third, the thermocouple 11 is made of a chromel wire and a constantan wire 11b (constantan wire). For example, the chromel wire is Ni 80-90 wt% And Cr 10-20% by weight, and the constantan wire 11b is made of 50-60% by weight of Cu and 40-50% by weight of Ni.

넷째, 상기 써모커플(11)은 철 도선(iron wire)과 콘스탄탄 도선(11b)(constantan wire)으로 이루어지며, 이러한 도선에 관해 예를 들면, 상기 철 도선은 Fe 100 중량%로 이루어지고, 상기 콘스탄탄 도선(11b)은 Cu 50-60 중량%와 Ni 40-50 중량%로 이루어진다.Fourth, the thermocouple 11 is composed of iron wire (conductor wire) and constantan wire (11b) (constantan wire), for example, the iron wire is made of 100% by weight of Fe, The constantan lead 11b is composed of 50-60 wt% Cu and 40-50 wt% Ni.

다섯째, 상기 써모커플(11)은 니크로실 도선(nicrosil wire)과 니실 도선(nisil wire)으로 이루어지며, 이러한 도선에 관한 예를 들면, 상기 니크로실 도선은 Ni 80-90 중량%와 Cr 9-17 중량% 및 Si 1-3 중량%로 이루어지고, 상기 니실 도선은 Ni 92-97 중량%와 Si 2.9-6 중량% 및 Mg 0.1-1 중량%로 이루어진다.Fifth, the thermocouple 11 is made of a nicrosil wire (nirosil wire) and a nisil wire (nisil wire), for example, the nitrosil wire is Ni 80-90% by weight and Cr 9- 17% by weight and 1-3% by weight of Si. The nisyl wire is 92-97% by weight of Ni, 2.9-6% by weight of Si, and 0.1-1% by weight of Mg.

이상은 중앙처리장치(1)의 냉각 시스템에 적용되는 써모커플(11)에 관해 예를 들어 설명한 것으로서, 본 발명에서는 상술한 써모커플 외에도 양 접합부의 온도차에 의해 기전력을 발생시키는 다양한 종류의 써모커플을 적용할 수 있음은 이해 가능하다.As described above, the thermocouple 11 applied to the cooling system of the central processing unit 1 has been described as an example. It is understood that can be applied.

다음으로 상기 열전모듈의 작동원리와 구성 및 작용에 대해 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Next, the operation principle, configuration, and operation of the thermoelectric module will be described with reference to FIG. 2.

도 2는 도 1의 중앙처리장치 냉각 시스템에서 열전모듈의 구조를 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram showing the structure of a thermoelectric module in the central processing unit cooling system of FIG.

상기 열전모듈(20)은 반도체 물질에 기초한 전기적인 구성요소로서, 서로 다른 두 반도체 물질을 직렬로 연결하여 전류를 흐르게 하면 반도체 물질의 접점에서 열을 방출하거나 흡수하는 펠티어 효과(peltier effect)를 이용한 것으로, 이때 방출되는 열에너지는 전류의 크기에 비례한다.The thermoelectric module 20 is an electrical component based on a semiconductor material. When a current is flowed by connecting two different semiconductor materials in series, the thermoelectric module 20 uses a peltier effect to release or absorb heat at a contact point of the semiconductor material. In this case, the thermal energy emitted is proportional to the magnitude of the current.

이러한 원리를 이용한 열전모듈(20)은 중앙처리장치(1)의 열을 흡수하도록 흡열판(Tc)의 상면에 설치된 하부 세라믹판(21)과, 열을 방출하도록 방열판(Th)의 하면에 설치된 상부 세라믹판(22)과, 상기 하부 및 상부 세라믹판(22) 사이를 연결하도록 교대로 배열된 P형 반도체 및 N형 반도체와, 상기 P형 반도체 및 N형 반도체를 전기적으로 교차 연결시킴과 아울러 P형 반도체 및 N형 반도체의 양단을 하부 세라믹판(21)과 상부 세라믹판(22)에 연결시키는 역할을 하는 구리 등으로 된 전기적 교차연결층(23)으로 이루어진다.The thermoelectric module 20 using this principle is provided on the lower ceramic plate 21 installed on the upper surface of the heat absorbing plate Tc to absorb the heat of the central processing unit 1, and on the lower surface of the heat sink Th to dissipate heat. Electrically cross-connecting the P-type semiconductor and the N-type semiconductor and the P-type semiconductor and the N-type semiconductor alternately arranged to connect the upper ceramic plate 22 and the lower and upper ceramic plates 22. It consists of an electrical cross-connection layer 23 made of copper or the like, which serves to connect both ends of the P-type semiconductor and the N-type semiconductor to the lower ceramic plate 21 and the upper ceramic plate 22.

이때, 상기 교차연결층(23)은 직류전원에 연결되어 P형 반도체 및 N형 반도체를 통해 전류가 흐르도록 되어 있다.In this case, the cross connection layer 23 is connected to a DC power source so that current flows through the P-type semiconductor and the N-type semiconductor.

상기와 같이 구성된 열전모듈(20)을 이용하여 물체를 냉각 또는 가열시키기 위해 전원을 인가하면, 전류가 교차연결층(23)에 연결된 N형 반도체 및 P형 반도체를 따라 교대로 흐르게 된다.When power is applied to cool or heat an object by using the thermoelectric module 20 configured as described above, current flows alternately along the N-type semiconductor and the P-type semiconductor connected to the cross connection layer 23.

이에 따라, N형 반도체에서는 전류의 방향과 반대방향으로 전자(-)가 이동하는 한편, P형 반도체에서는 전류의 흐름방향으로 정공(+)이 이동하게 된다.Accordingly, in the N-type semiconductor, electrons (-) move in the direction opposite to the current direction, while in the P-type semiconductor, holes (+) move in the current flow direction.

즉, 상기 N형 반도체 및 P형 반도체를 통해 각각 전자(-) 및 정공(+)이 하부 세라믹판(21)에서부터 상부 세라믹판(22) 쪽으로 이동하게 되고, 이에 따라 하부 세라믹판(21)에서는 열을 흡수하며 상부 세라믹판(22)에서는 열을 방출시키게 된다.That is, the electron (-) and the hole (+) are moved from the lower ceramic plate 21 toward the upper ceramic plate 22 through the N-type semiconductor and the P-type semiconductor, respectively. It absorbs heat and releases heat from the upper ceramic plate 22.

따라서, 상기 하부 세라믹판(21)에서는 흡열반응이 일어나므로 상기 하부 세라믹판(21)에 접해있는 흡열판(Tc)은 중앙처리장치(1)의 상면에 접하도록 설치되며, 상기 상부 세라믹판(22)에서는 발열반응이 일어나므로 상기 상부 세라믹판(22)과 접해있는 방열판(Th)에는 방열핀(2)이 접하도록 설치된다.Therefore, since the endothermic reaction occurs in the lower ceramic plate 21, the heat absorbing plate Tc in contact with the lower ceramic plate 21 is installed to be in contact with the upper surface of the central processing unit 1, and the upper ceramic plate ( In the heat generating reaction 22, the heat dissipation fin Th in contact with the upper ceramic plate 22 is installed to be in contact with the heat dissipation fin 2.

이에 따라, 상기 중앙처리장치(1)를 하부 세라믹판(21)에 의해 냉각시킬 수 있게 된다.Accordingly, the central processing unit 1 can be cooled by the lower ceramic plate 21.

이와 같은 열전모듈은 다음과 같은 특성을 갖는다.Such a thermoelectric module has the following characteristics.

첫째, 정확한 온도제어가 가능한데, 이는 흡열 및 발열하는 열에너지의 크기가 공급되는 전류의 크기에 비례하기 때문이다.First, accurate temperature control is possible because the magnitude of heat energy that is endothermic and exothermic is proportional to the magnitude of the supplied current.

둘째, 운동을 일으키는 기계적인 요소를 사용하지 않으므로 소음 및 진동이없다.Second, there is no noise and vibration because it does not use mechanical elements that cause movement.

세째, 소형이며 가볍다.Third, it is compact and lightweight.

네째, 국지적인 냉난방이 가능하다.Fourth, local air-conditioning is possible.

다섯째, CFC가스 또는 어떠한 냉매도 사용하지 않으므로 환경친화적이다.Fifthly, it is environmentally friendly since no CFC gas or any refrigerant is used.

여섯째, 전류방향에 따라 가열 및 냉각이 결정된다.Sixth, heating and cooling are determined according to the current direction.

이와 같은 구성을 갖는 중앙처리장치의 냉각 시스템에 관해 그 작용을 설명하기로 한다.The operation of the cooling system of the central processing unit having such a configuration will be described.

먼저, 컴퓨터에 전원이 인가되어 중앙처리장치(1)가 소정의 시간동안 작용하게 되면 중앙처리장치(1)에서 열이 발생되고, 이러한 열은 열전모듈(20)의 하면에 전달된다.First, when power is supplied to the computer and the central processing unit 1 operates for a predetermined time, heat is generated in the central processing unit 1, and the heat is transferred to the lower surface of the thermoelectric module 20.

상기 열이 열전모듈(20)의 하면에 전달됨에 따라 열전모듈(20)에 연결된 써모커플(11)의 일측 접합부(P1)와 공기 중에 노출된 타측 접합부(P2)간에는 온도차가 발생된다. 즉, 상기 열전모듈(20)에 연결되는 일측 접합부(P1)는 고온 접합부가 되며, 공기 중에 노출된 타측 접합부(P2)는 저온 접합부가 된다.As the heat is transferred to the lower surface of the thermoelectric module 20, a temperature difference is generated between the one side junction P1 of the thermocouple 11 connected to the thermoelectric module 20 and the other side junction P2 exposed in the air. That is, one side junction P1 connected to the thermoelectric module 20 becomes a high temperature junction, and the other side junction P2 exposed in the air becomes a low temperature junction.

이에 따라, 상기 써모커플(11)에서는 고온 접합부에서 저온 접합부측으로 전자들이 이동함에 따라 상기 저온 접합부는 음극(-)으로 대전되고 고온 접합부는 양극(+)으로 대전되어 양 접합부간에는 전위차가 발생되는데 이러한 전위차를 기전력이라고 한다.Accordingly, in the thermocouple 11, as the electrons move from the high temperature junction to the low temperature junction, the low temperature junction is charged with the negative electrode (−), and the high temperature junction is charged with the positive electrode (+) to generate a potential difference between the two junctions. The potential difference is called electromotive force.

이러한 써모커플(11)에서 발생된 기전력은 작은 값을 갖기 때문에 증폭기(12)에 의해 기전력을 증폭시키며, 이때 다수개의 증폭기(12)를 통해 기전력을 다수 번에 걸쳐 증폭시킴으로써 스위치(14)를 닫는데 필요한 만큼의 기전력을 얻을 수 있게 된다.Since the electromotive force generated in the thermocouple 11 has a small value, the electromotive force is amplified by the amplifier 12, and the switch 14 is closed by amplifying the electromotive force through the plurality of amplifiers 12 several times. You can get as much electromotive force as you need to.

상기 증폭된 기전력에 의해 솔레노이드(13)에서는 자기장이 발생되어 솔레노이드(13) 근처에 설치된 스위치(14)에 인력을 작용하여 스위치(14)를 닫는다.The magnetic field is generated in the solenoid 13 by the amplified electromotive force to close the switch 14 by acting an attractive force on the switch 14 installed near the solenoid 13.

이에 따라, 상기 열전모듈(20)의 하면에서는 흡열반응이 일어나 중앙처리장치(1)를 냉각시키고, 상기 열전모듈(20)의 상면에서는 발열반응이 일어나 방열핀(2)에 전달된다. 상기 방열핀(2)에 전달된 열은 팬(3)이 작동함에 의해 주위 공기와 열촉하면서 외부로 방열되게 된다.Accordingly, an endothermic reaction occurs at the lower surface of the thermoelectric module 20 to cool the central processing unit 1, and an exothermic reaction occurs at the upper surface of the thermoelectric module 20 to be transmitted to the heat dissipation fins 2. The heat transmitted to the heat dissipation fins 2 is radiated to the outside while being in contact with the ambient air by the fan 3 operating.

이러한 작용에 의해 중앙처리장치(1)의 온도는 점차적으로 낮아지게 되어 주변 공기의 온도 가까이 낮아지게 되며, 이에 따라 써모커플(11)의 일측 접합부(P1) 및 타측 접합부(P2)는 거의 동일한 온도까지 낮아지게 된다.Due to this action, the temperature of the central processing unit 1 is gradually lowered, so that the temperature of the ambient air is lowered. Accordingly, the one side junction P1 and the other side junction P2 of the thermocouple 11 have almost the same temperature. Will be lowered.

이때, 써모커플(11)에서 발생된 기전력은 온도차에 비례하게 되므로 상기 써모커플(11)의 양측 접합부(P1,P2)간의 온도차가 작아짐에 따라 발생되는 기전력도 작아진다.At this time, since the electromotive force generated in the thermocouple 11 is proportional to the temperature difference, the electromotive force generated as the temperature difference between both junction portions P1 and P2 of the thermocouple 11 decreases.

상기 기전력이 작아짐에 따라 솔레노이드(13)로부터 발생되는 자기장도 점점 약해지므로, 상기 스위치(14)는 다시 열리게 되어 열전모듈(20)에 공급되는 전원을 차단할 수 있게 된다.As the electromotive force decreases, the magnetic field generated from the solenoid 13 is also weakened, so that the switch 14 is opened again to cut off the power supplied to the thermoelectric module 20.

이와 같은 작용이 반복됨에 의해 상기 중앙처리장치(1)의 냉각 온도는 항상 주위의 공기 온도 이상으로 유지되며, 특히 상기 중앙처리장치(1)가 이슬점 온도 이상으로 유지되어 중앙처리장치(1)에 공기 중의 습기가 응결되는 것을 방지할 수있다.By repeating this operation, the cooling temperature of the central processing unit 1 is always maintained above the ambient air temperature, and in particular, the central processing unit 1 is maintained above the dew point temperature, and thus the central processing unit 1 Moisture in the air can be prevented from condensation.

또한, 본 발명에서는 중앙처리장치를 냉각시키기 위해 종래와 같이 고가의 습도 센서와 마이컴을 별도로 설치할 필요가 없기 때문에 상기 냉각 시스템을 단순화시켜 제조단가를 감소시킬 수 있게 된다.In addition, in the present invention, since it is not necessary to separately install an expensive humidity sensor and a microcomputer to cool the central processing unit, it is possible to simplify the cooling system and to reduce manufacturing costs.

이상에서와 같이, 본 발명은 써모커플을 이용하여 중앙처리장치를 자동적으로 조절할 수 있도록 함으로써 고가의 습도 센서와 마이컴을 설치할 필요가 없도록 하여 제품의 제조단가를 감소시킬 수 있도록 하였다.As described above, the present invention is to reduce the manufacturing cost of the product by eliminating the need to install an expensive humidity sensor and a microcomputer by automatically adjusting the central processing unit using a thermocouple.

또한, 상기 중앙처리장치의 온도가 주위의 공기 온도보다 낮게 유지되는 것을 방지함으로써 중앙처리장치에 습기가 응결되어 중앙처리장치가 파손되는 것을 방지할 수 있도록 하였다.In addition, by preventing the temperature of the central processing unit from being kept lower than the ambient air temperature, condensation of the central processing unit can be prevented from damaging the central processing unit.

Claims

메인보드의 중앙처리장치(CPU) 상면에 설치되어 중앙처리장치를 냉각시키는 열전모듈과;A thermoelectric module installed on an upper surface of a central processing unit (CPU) of the main board to cool the central processing unit;

상기 열전모듈의 상면에 설치되어 열전모듈에서 발생된 열이 방열되는 것을 돕도록 설치되는 방열핀과;A heat dissipation fin installed on an upper surface of the thermoelectric module to help dissipate heat generated in the thermoelectric module;

상기 방열핀의 상부에 설치되어 외기를 방열핀에 접촉시키도록 하여 방열핀을 냉각시키는 팬과;A fan installed on an upper portion of the heat dissipation fins to cool the heat dissipation fins by bringing outside air into contact with the heat dissipation fins;

서로 다른 금속 재질로 이루어진 한 쌍의 도선 양단부가 접합되며, 일측 접합부가 열전모듈에 연결되고 타측 접합부가 공기 중에 노출되도록 설치되어, 양단의 접합부간에 온도차가 발생되면 제백효과(seebeck effect)에 의해 기전력을 발생시키는 써모커플과;A pair of conductors made of different metals are joined to each other, and one junction is connected to the thermoelectric module and the other junction is exposed in the air. A thermocouple for generating a;

상기 써모커플에 연결되어 기전력을 증폭시키는 증폭기와;An amplifier connected to the thermocouple to amplify an electromotive force;

상기 증폭기에 연결됨으로써 증폭된 기전력에 의해 열전모듈에 전원을 공급 및 차단시킴에 따라 열전모듈의 온도를 제어하도록 하는 전원 제어부:를 포함하여 이루어진 중앙처리장치 냉각 시스템.And a power control unit for controlling the temperature of the thermoelectric module according to supplying and cutting off power to the thermoelectric module by the electromotive force amplified by being connected to the amplifier.

제 1 항에 있어서,The method of claim 1,

상기 전원 제어부는:The power control unit:

증폭된 기전력에 의해 자기력을 형성하는 솔레노이드와;A solenoid which forms a magnetic force by the amplified electromotive force;

상기 솔레노이드의 자기력에 의해 열전모듈에 전원을 공급하고, 자기력이 소정 크기 이하로 낮아짐에 따라 전원을 차단하는 스위치:로 이루어짐을 특징으로 하는 중앙처리장치 냉각 시스템.And a switch for supplying power to the thermoelectric module by the magnetic force of the solenoid, and switching off the power as the magnetic force is lowered below a predetermined size.

제 1 항에 있어서,The method of claim 1,

상기 써모커플은 콘스탄탄 도선(constantan wire)과 구리 도선(copper wire)으로 이루어짐을 특징으로 하는 중앙처리장치 냉각 시스템.The thermocouple is a central processing unit cooling system, characterized in that consisting of a constantan wire and a copper wire (copper wire).

제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein

상기 콘스탄탄 도선은 Cu 50-60 중량%와 Ni 40-50 중량%로 이루어지고, 상기 구리 도선은 Cu 100 중량%로 이루어짐을 특징으로 하는 중앙처리장치 냉각 시스템.The constantan conductor is made of 50-60% by weight of Cu and 40-50% by weight of Ni, the copper conductor is a central processing unit cooling system, characterized in that made of 100% by weight of Cu.

제 1 항에 있어서,The method of claim 1,

상기 써모커플은 크로멜 도선(chromel wire)과 알루멜 도선(alumel wire)으로 이루어짐을 특징으로 하는 중앙처리장치 냉각 시스템.The thermocouple is a central processing unit cooling system, characterized in that consisting of a chromel wire and an alumel wire (alumel wire).

제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein

상기 크로멜 도선은 Ni 80-90 중량%와 Cr 10-20 중량%로 이루어지며, 상기 알류멜 도선은 Ni 92-96 중량%와 Mn 1-3 중량% 및 Al 1-3 중량%로 이루어짐을 특징으로 하는 중앙처리장치 냉각 시스템.The chromel lead is made of 80-90 wt% Ni and 10-20 wt% of Cr, and the aluminel lead is made of 92-96 wt% of Ni, 1-3 wt% of Mn, and 1-3 wt% of Al. Central processing unit cooling system.

제 1 항에 있어서,The method of claim 1,

상기 써모커플은 크로멜 도선(chromel wire)과 콘스탄탄 도선(constantan wire)으로 이루어짐을 특징으로 하는 중앙처리장치 냉각 시스템.The thermocouple is a central processing unit cooling system, characterized in that consisting of chromel wire (constantan wire) and constantan wire (constantan wire).

제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein

상기 크로멜 도선은 Ni 80-90 중량%와 Cr 10-20 중량%로 이루어지고, 상기 콘스탄탄 도선은 Cu 50-60 중량%와 Ni 40-50 중량%로 이루어짐을 특징으로 하는 중앙처리장치 냉각 시스템.The chrome wire is made of 80-90% by weight of Cr and 10-20% by weight of Cr, and the constantan wire is made of 50-60% by weight of Cu and 40-50% by weight of the central processing unit cooling system.

제 1 항에 있어서,The method of claim 1,

상기 써모커플은 철 도선(iron wire)과 콘스탄탄 도선(constantan wire)으로 이루어짐을 특징으로 하는 중앙처리장치 냉각 시스템.The thermocouple is a central processing unit cooling system, characterized in that consisting of iron wire (constantan wire) and constantan wire (constantan wire).

제 9 항에 있어서,The method of claim 9,

상기 철 도선은 Fe 100 중량%로 이루어지고, 상기 콘스탄탄 도선은 Cu 50-60 중량%와 Ni 40-50 중량%로 이루어짐을 특징으로 하는 중앙처리장치 냉각 시스템.The iron wire is 100% by weight of Fe, the Constantan wire is 50-60% by weight Cu and 40-50% by weight Ni central processing unit, characterized in that consisting of.

제 1 항에 있어서,The method of claim 1,

상기 써모커플은 니크로실 도선(nicrosil wire)과 니실 도선(nisil wire)으로 이루어짐을 특징으로 하는 중앙처리장치 냉각 시스템.The thermocouple is a central processing unit cooling system, characterized in that consisting of nitrosil wire (nicrosil wire) and nisil wire (nisil wire).

제 11 항에 있어서,The method of claim 11,

상기 니크로실 도선은 Ni 80-90 중량%와 Cr 9-17 중량% 및 Si 1-3 중량%로 이루어지고, 상기 니실 도선은 Ni 92-97 중량%와 Si 2.9-6 중량% 및 Mg 0.1-1 중량%로 이루어짐을 특징으로 하는 중앙처리장치 냉각 시스템.The nicrosyl wire is composed of 80-90% by weight of Ni, 9-17% by weight of Cr and 1-3% by weight of Si. Central processing unit cooling system, characterized in that consisting of 1% by weight.