KR20000010952U - 열교환용 방열기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 열교환용 방열기를 개시한다.

종래의 방열기는 방열핀과 접촉하는 기류의 흐름량을 직접 조절하는 것이 불가능하여 발열체의 냉각속도를 조절하기가 어려운 문제점이 있었다.

본 고안은, 일측면에 공기 유입구가 마련되고, 발열체와 접촉하는 면의 반대면에는 팬이 설치된 공기 배출구가 마련된 케이스와; 공기 유입구와 공기 배출구가 케이스 내부를 통해 소정 경로로써 연결되도록 케이스 내부를 구획하는 내벽으로; 이루어진 방열기를 제공함으로써, 팬의 회전에 의해 방열기 내부로 유입된 외부공기가 그 내부에서 순환하면서 열교환된 후, 배출되는 과정에 의해 방열기의 열교환 성능이 향상되게 하였다. 따라서, 본 고안에 의하면, 부품의 과열을 방지하고 안정적인 동작환경을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

열교환용 방열기

본 고안은 열교환용 방열기에 관한 것으로, 열교환 효율을 높이고 더 나아가서는 방열량의 조절까지 가능하게 한 방열기에 관한 것이다.

히트 싱크(Heat sink)로도 일컬어지는 방열기는 전자 부품이나 소자에서 열을 흡수하여 외부로 방산시키는 냉각용 방열기를 말하는 것으로서, 발열체의 열을 효과적으로 분산시켜 발열체의 온도상승을 억제하기 위해 사용되며, 그 재질은 열전도성(Themal conductivity)이 우수한 알루미늄 등으로 이루어지는 것이 일반적이다.

도 1과 도 2는 종래의 방열기를 도시한 것으로, 도 1에서는 자연 대류방식을 이용한 냉각방식을, 도 2에서는 강제 대류방식을 이용한 냉각방식을 각각 나타내고 있다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 방열기(3)는 발열체(2)에 밀착되는 베이스 플레이트(4)의 일측면에 균일한 두께를 가지는 다수개의 방열핀(5)이 일정한 간격으로 수직 배열됨으로써 공기와의 마찰 면적을 넓힌 형태를 이루고 있다. 여기서, 베이스 플레이트(4)는 발열체(2)로부터 열부하를 전달받게 되고, 이 베이스 플레이트(4)와 일체로 형성된 방열핀(5)에 의해 공기와 접촉하여 열을 발산시키게 된다.

따라서, 그 설치 및 작용을 살펴보면, PCB(1)에 장착된 IC칩 등의 발열체(2) 상면에 베이스 플레이트(4)의 하면이 밀착됨으로써 그로부터 열을 전달받게 되고, 베이스 플레이트(4)의 상면에 균일하게 배열된 방열핀(5)이 공기와 접촉하면서 열교환되어 대기로 열을 발산시키게 됨에 따라, 발열체(2)를 냉각시키게 된다.

이와 같은 방열기(3)는 밀폐된 공간에서 냉각방식에 따라 도 1에서와 같은 자연 대류방식과, 도 2에서와 같은 강제 순환방식으로 사용할 수 있는데, 도 1과 같은 자연 대류방식에서는 방열핀(5)과의 열교환에 의해 가열된 공기가 상승하고, 위쪽의 찬 공기는 하강하는 온도차이에 의한 점진적인 열교환이 이루어지고, 도 2에 도시된 바와 같은 강제 순환방식에서는 팬(6)의 회전에 의해 방열핀(5) 주변 공기의 흐름을 발달시켜 가열된 공기를 공간으로 방출하거나 또는 외부 공간으로 강제적으로 배출시킨다.

따라서, 도 2에 도시된 강제 순환방식이 냉각효과 면에서는 보다 효율적이기는 하지만, 이와 같은 경우에 있어서도 방열핀(5)과 접촉하는 기류의 흐름량을 직접 조절하는 것이 불가능하므로, 발열체(2)의 냉각속도를 조절하기가 어려운 문제점이 있었다.

본 고안은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 방열기 표면과 접촉하여 열교환 작용하는 공기의 흐름량을 조절할 수 있게 한 방열기를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 일측면에 공기 유입구가 마련되고, 발열체와 접촉하는 면의 반대면에는 팬이 설치된 공기 배출구가 마련된 케이스와; 공기 유입구와 공기 배출구가 케이스 내부를 통해 소정 경로로써 연결되도록, 케이스 내부를 구획하는 내벽으로; 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 고안에 의하면, 방열기 자체에 장착된 팬이 회전하면서 방열기 내부로 외부공기를 유입시키게 되고, 이 외부공기는 방열기 내부를 순환하면서 열교환된 후, 배출구를 통해 방열기 외부로 배출된다. 따라서, 팬의 작동시간 또는 회전속도를 조정하여 방열기 내부로 유입되는 공기의 양을 조절할 수 있게 됨으로써, 방열기의 열 발산량을 조절할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 열교환용 방열기를 이용한 냉각방식으로서, 자연 대류방식을 나타낸 사시도,

도 2는 강제 대류방식을 나타낸 사시도,

도 3은 본 고안에 따른 열교환용 방열기를 나타낸 사시도,

도 4a, 도 4b는 본 고안에 따른 방열기 내부에서의 기류의 흐름을 나타낸 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 ; PCB기판 2 ; 발열체

10 ; 방열기(Heat sink) 11; 케이스(Case)

12 ; 공기 유입구 13 ; 공기 배출구

14 ; 팬(Fan) 15 ; 내벽

이와 같은 본 고안의 특징적인 구성 및 이에 따른 작용효과는 후술하는 첨부된 도면을 참조한 실시예의 상세한 설명을 통해 더욱 명확해 질 것이다.

도 3은 본 고안에 따른 열교환용 방열기를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 방열기(10)는 공기 유입구(12)와 공기 배출구(13)를 가지는 육면체 형태의 케이스(11)를 가지며, 케이스(11)의 하면이 PCB기판(1)에 장착된 발열체(2) 윗면에 부착된다.

케이스(11)의 일측면에는 공기 유입구(12)가 마련되며, 발열체(2)와 접촉되는 하면의 반대측, 즉 상면에는 공기 배출구(13)가 마련된다. 이 공기 배출구(13)에는 모터(도시되지 않음)에 의해 정 역 회전하는 팬(14)이 장착된다.

한편, 케이스(11)의 내부는 공기 유입구(12)와 공기 배출구(13)를 소정의 경로로써 연결하는 공기 순환로가 내벽(15)에 의해 형성되는데, 이는 공기 유입구(12)를 통해 유입된 외부공기가 케이스(11) 내부에서 원활하게 순환할 수 있도록 기류의 방향 전환 각도를 최소화시키는 형태를 이루도록 하는 것이 바람직하다.

PCB기판(1)에 장착되는 발열체(2)는 사각형태를 이루는 것이 일반적이고 이에 따라 방열기(10)의 외양도 사각형태를 이루게 되므로, 본 고안에서 케이스(11) 내부의 공기 순환로는 상술한 조건을 만족시키기 위한 나선 또는 소용돌이 형상을 지니게된다.

따라서, 공기 배출구(13)의 팬(14)이 회전하면 그 회전방향에 따라 케이스(11) 내부의 공기를 공기 배출구(13)를 통해 케이스(11) 외부로 배출시키거나, 또는 케이스(11) 외부의 공기를 공기 유입구(12)를 통해 케이스(11) 내부로 유입시키게 되는데, 이는 실질적으로 공기의 순환 경로는 동일하며 공기의 흐름 방향만이 반대로 되는 것이다.

도 4a 및 도 4b에서는 방열기(10) 내부에서의 기류의 흐름경로를 나타낸 것으로, 이를 통해 방열기(10)의 열교환 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 케이스(11) 상부에 위치된 공기 배출구(13)의 팬(14)이 회전하면, 방열기(10) 내부의 공기를 외부로 배출시키게 되면서 방열기(10) 내부와 방열기(10) 외부와의 기압차이에 의해 주변의 공기가 공기 유입구(12)를 통해 방열기(10) 내부로 유입된다. 유입된 공기는 내벽(15)에 의해 형성된 이동로를 따라 방열기(10) 내부를 순환하면서 열교환된 뒤, 케이스(11) 상부의 공기 배출구(13)를 통해 방열기(10) 외부로 배출된다. 팬(14)이 회전하는 동안은 동일한 과정이 계속적으로 반복되므로, 이러한 과정을 통해 발열체(2)를 냉각시키게 된다.

한편, 팬(14)이 역회전 하는 경우를 나타낸 도 4b에서는, 공기 배출구(13) 주변의 공기를 방열기(10) 내부로 유입시키게 되고, 유입된 공기는 동일한 경로로써 방열기(10) 내부를 순환하면서 열교환된 뒤, 케이스(11) 측면의 공기 유입구(12)를 통해 방열기(10) 외부로 배출된다.

따라서, 본 고안에 의한 방열기(10)는 내부를 순환하는 공기에 의해 균일한 냉각이 가능할 뿐만 아니라, 팬(14)의 작동시간 또는 회전속도의 조절에 의해 방열기(10) 내부로 유입되는 공기의 양을 조절할 수 있게 되므로, 방열기(10)의 열 발산량을 조절할 수 있는 장점이 있다.

위에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 방열기의 열교환 성능을 향상시켜 부품의 과열을 방지하고, 안정적인 동작환경을 구현할 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 발열체로부터 전도되는 열을 방산시켜 이를 냉각시키는 방열기에 있어서,

   일측면에 공기 유입구(12)가 마련되고, 상기 발열체(2)와 접촉하는 면의 반대면에는 정 역 회전하는 팬(14)이 설치된 공기 배출구(13)가 마련된 케이스(11)와;

   상기 공기 유입구(12)와 상기 공기 배출구(13)가 상기 케이스(11) 내부를 통해 소정 경로로써 연결되도록, 상기 케이스(11) 내부를 나선 또는 소용돌이 형상으로 구획하는 내벽(15)으로; 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환용 방열기.