KR100605422B1 - Liquid circulation type cooling system - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 액체 순환식 냉각 시스템은 액체를 순환시키기 위한 순환 펌프와, 방열 공간 내에 배치되어 시스템 외부로 열을 방열하기 위한 열 교환기를 포함한다. 열 교환기는 코어 유닛과, 코어 유닛의 상류측 상에 배치되어 액체를 저장하고 액체 개구를 갖는 액체 저장기와, 코어 유닛의 하류측 상에 배치되어 액체를 저장하고 액체 개구를 갖는 다른 액체 저장기와, 열 수용 부재와, 배관과, 열 교환기에 공기를 공급하여 강제 공냉을 실시하는 팬을 포함한다.The liquid circulation cooling system according to the present invention includes a circulation pump for circulating liquid and a heat exchanger disposed in the heat dissipation space for dissipating heat to the outside of the system. The heat exchanger includes a core unit, a liquid reservoir disposed on an upstream side of the core unit to store liquid and having a liquid opening, another liquid reservoir disposed on a downstream side of the core unit to store liquid and having a liquid opening; It includes a heat receiving member, a pipe, and a fan for supplying air to the heat exchanger to perform forced air cooling.
열 교환기, 액체 개구, 액체 저장기, 순환 펌프, 방열기Heat exchanger, liquid opening, liquid reservoir, circulation pump, radiator
Description
도1은 종래의 액체 순환식 냉각 시스템의 회로를 도시한 개략도.1 is a schematic diagram illustrating a circuit of a conventional liquid circulation cooling system.
도2는 뒤집어져 배치된 종래의 액체 순환식 냉각 시스템의 회로를 도시한 개략도.2 is a schematic diagram showing a circuit of a conventional liquid circulation cooling system disposed upside down.
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템의 회로를 도시한 개략도.3 is a schematic diagram showing a circuit of a liquid circulation cooling system according to a first embodiment of the present invention.
도4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템에 사용된 열 교환기를 도시한 확대 측면도.4A is an enlarged side view showing a heat exchanger used in a liquid circulation cooling system according to a first embodiment of the present invention.
도4b는 도4a의 열 교환기를 도시한 확대된 정면도.4B is an enlarged front view of the heat exchanger of FIG. 4A.
도5는 뒤집어져 배치된 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템의 회로를 도시한 개략도.5 is a schematic diagram showing a circuit of a liquid circulation cooling system according to a first embodiment of the present invention disposed upside down.
도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템의 회로를 도시한 개략도.6 is a schematic diagram showing a circuit of a liquid circulation cooling system according to a second embodiment of the present invention.
도7a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템에 사용된 열 교환기를 도시한 확대된 측면도.7A is an enlarged side view showing a heat exchanger used in a liquid circulation cooling system according to a second embodiment of the present invention.
도7b는 도7a의 열 교환기를 도시한 확대된 정면도.FIG. 7B is an enlarged front view of the heat exchanger of FIG. 7A. FIG.
도8은 뒤집어져 배치된 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스 템의 회로를 도시한 개략도.8 is a schematic diagram showing a circuit of a liquid circulation cooling system according to a second embodiment of the present invention disposed upside down.
도9a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템에 사용된 열 교환기를 도시한 확대된 측면도.9A is an enlarged side view showing a heat exchanger used in a liquid circulation cooling system according to a third embodiment of the present invention.
도9b는 도9a의 열 교환기를 도시한 확대된 평면도.9B is an enlarged plan view of the heat exchanger of FIG. 9A.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 액체 순환식 냉각 시스템10: liquid circulation cooling system
11 : 순환 펌프11: circulation pump
12 : 열 교환기12: heat exchanger
13 : 열 수용 부재13: heat receiving member
14 : 배관 14: piping
15 : 팬15: fan
16 : 액체 저장기16: liquid reservoir
17 : 액체 저장기17: liquid reservoir
18 : 코어 유닛18: core unit
123 : 액체 개구123: liquid opening
124 : 액체 개구124: liquid opening
본 출원은 일본 특허출원 제2004-033761호에 기초한 것으로, 그 전반적인 내 용이 본 명세서에 참조로 결합되었다.This application is based on Japanese Patent Application No. 2004-033761, the overall content of which is hereby incorporated by reference.
본 발명은 액체가 시스템 내에서 순환하여 발열 소자로부터 발생된 열을 액체에 의해 방열 공간으로 전달함으로써 열을 방열하는 액체 순환식 냉각 시스템에 관한 것으로, 특히 냉각 시스템의 장착 결과로서 뒤집어진 상태로 배치될 수 있는 전자 장치 상에 장착된 액체 순환식 냉각 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid circulating cooling system in which liquid circulates in the system and dissipates heat by transferring heat generated from the heating element to the heat dissipation space by the liquid, in particular arranged in an inverted state as a result of the mounting of the cooling system. It relates to a liquid circulation cooling system mounted on an electronic device that can be.
근래에, 고성능 전자 장치가 개발되고 있고, 특히 본체 내에 내장되는 전력 유닛 및 CPU(중앙 처리 유닛)과 같은 회로 부품의 발열량이 증가하고 있다. 이와 관련하여, 외부로의 방열에 대한 개선이 요구되고 있다.In recent years, high-performance electronic devices have been developed, and in particular, the heat generation amount of circuit components such as power units and CPUs (central processing units) embedded in the main body is increasing. In this regard, improvements to heat dissipation to the outside are required.
발열 소자의 방열을 촉진시키는 수단으로서, 열전도성이 우수한 금속으로 만들어진 방열기가 CPU와 같은 발열 소자에 부착되고 방열기는 공냉식인 냉각 장치가 공지되어 있다. 그러나, 공냉식 냉각 장치는 상당한 방열량에 응답하는 방열기용 방열 영역을 요구하고, 결과적으로 냉각 장치의 크기를 증가시키는 단점이 있다. 게다가, 최근에는 전자 장치에 요구되는 다기능성 및 고속 처리 성능에 수반하여 CPU의 방열량이 증가하는 추세이다. 이와 관련하여, 공냉식 냉각 장치의 방열 성능은 사실상 한계에 도달한다.As a means for promoting heat dissipation of a heat generating element, a cooling device in which a radiator made of a metal having excellent thermal conductivity is attached to a heat generating element such as a CPU and the radiator is air-cooled is known. However, the air-cooled cooling device requires a heat dissipation area for the radiator that responds to a considerable amount of heat dissipation, and consequently has the disadvantage of increasing the size of the cooling device. In addition, in recent years, the amount of heat dissipation of a CPU increases with the versatility and high-speed processing performance required of an electronic device. In this regard, the heat dissipation performance of the air-cooled cooling apparatus has virtually reached its limit.
이러한 열악한 방열을 개선하기 위해, 냉매와 같은 열전달 매체가 사용되는 액체 순환식 냉각 시스템이 공지되어 있다[예컨대, 일본 특허출원공개 제2003-209210호(도2) 참조].In order to improve such poor heat dissipation, a liquid circulation cooling system in which a heat transfer medium such as a refrigerant is used is known (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-209210 (FIG. 2)).
도1은 종래의 액체 순환식 냉각 시스템 회로를 도시한 개략도로, 액체 순환식 냉각 시스템(50)은 액체를 순환시키기 위한 순환 펌프(51)와, 발열 소자와 같이 냉각될 소자에 부착되어 냉각될 소자로부터의 열을 액체로 효과적으로 전달하도록 작용하는 열 수용 부재(53)와, 방열 공간 내에 배치되어 장치의 케이싱 외부로 열을 방열하는 방열기(52)와, 방열기(52)의 상부에 배치되어 순환 액체를 저장하는 액체 저장기(56)와, 방열기(52)의 하부에 배치된 헤더(57)와, 고정식 배관 또는 가요성 튜브로 만들어지고 각각의 구성 성분을 서로 연결하는 배관(54)과, 방열기(52)에 바람을 제공하여 강제 공냉을 수행하는 팬(55)을 포함한다.1 is a schematic diagram showing a conventional liquid circulation cooling system circuit, in which a liquid
액체 순환식 냉각 시스템(50)에서, 순환 펌프(51)가 구동되면 액체는 순환 회로 내에서 순환됨으로써, 발열 소자와 같이 냉각될 소자로부터 발생된 열이 열 수용 부재(53)에 주어져서 액체로 열을 전달한다. 따라서 전달된 열은 순환 액체에 의해 방열기(52)로 전해지고, 가열된 액체는 팬(55)에 의해 강제로 공기 냉각되어 열을 방열한다.In the liquid
전술한 액체 순환식 냉각 시스템(50)에서, 액체 저장기(56)는 각 구성 성분의 표면과 섹션을 연결하여 액체를 보급하면서 시스템 내에 액체의 양이 일정하게 유지되도록 제공된다. 이 연결에서, 냉각 시스템(50)은 전자 장치에 가깝게 위치된 경우에 액체의 누수를 방지하는 밀봉 구조를 가져야 한다. 그러나, 냉각 시스템이 밀봉 구조를 갖는다면, 시스템 내에서의 온도 변화에 따라 압력 변화가 나타난다. 특히, 액체의 온도 상승의 결과로 압력이 증가하기 때문에, 액체 저장기(56)는 액체(56A) 뿐만 아니라 압력 증가에 반응할 수 있는 공기층(56B)도 포함한다. 더욱이, 공기가 순환 펌프(51), 방열기(52) 또는 열 수용 부재(53) 내에 도입되면, 냉각 시스템의 성능은 현저하게 감소하므로, 액체 저장기(56)의 위치는 통상 적으로 시스템의 가장 높은 위치에 유지된다.In the liquid
그러나, 이와 관련하여, 사용되는 전자 장치의 설치 상태가 고정된다면, 액체 저장기(56)의 위치는 항상 장치 내에서 가장 높은 위치에 유지될 수 있다. 전자 장치의 설치 상태가 사용자의 편리를 위해 변하면, 즉 전자 장치가 뒤집어져 배치되면, 액체 저장기(56)는 장치의 최하부에 위치된다.In this regard, however, if the installation state of the electronic device used is fixed, the position of the
도2는 도1의 액체 순환식 냉각 시스템(50)이 뒤집어져 배치된 경우에 회로를 도시한 개략도로, 헤더(57)는 방열기(52)의 상부에 위치하고, 액체는 방열기로부터 헤더(57)를 통해 순환 펌프(51) 쪽 방향으로 유동한다. 그러나, 헤더(57) 내에 액체(57A)의 상부에 공기층(57B)이 존재하므로, 액체가 헤더(57)의 하류측 상에 배치된 배관 내로 유동할 때에 공기도 배관(54) 내로 유동한다. 공기가 배관(54) 내로 도입되면, 액체의 순환 성능은 저하하고, 결과적으로 시스템의 순환 기능은 현저하게 저하된다.FIG. 2 is a schematic diagram showing a circuit in the case where the liquid
전자 장치의 설치 상태가 사용시 뒤집어져 배치되는 경우의 예로서 "프로젝터"가 있다. 이런 프로젝터에 대해서는, 바닥에 세워진 상태로 사용되는 경우나 사용상 천장에 장착되는 경우가 있다. 따라서, 액체 순환식 냉각 시스템이 "프로젝터" 상에 장착되면, 적용되는 프로젝터의 상태(뒤집어진 상태)에 있어서의 이런 변화에 응답할 것이 요구된다.An example of a case where the installation state of the electronic device is disposed upside down in use is a “projector”. Such a projector may be used while standing on the floor, or may be mounted on a ceiling for use. Thus, when the liquid circulation cooling system is mounted on the "projector", it is required to respond to this change in the state (inverted state) of the projector to be applied.
따라서, 본 발명의 목적은 전자 장치가 뒤집어진 상태로 배치될 수 있는 전자 장치에 장착되는 액체 순환식 냉각 시스템을 제공하는 것이다. It is therefore an object of the present invention to provide a liquid circulation cooling system mounted to an electronic device in which the electronic device can be placed upside down.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액체 순환식 냉각 시스템은,In order to achieve the above object, the liquid circulation cooling system according to the present invention,
반도체 소자와 같은 발열 소자로부터의 열을 수용하기 위한 부재와,A member for receiving heat from a heat generating element such as a semiconductor element,
열을 전달하는 액체를 저장하기 위한 저장기와,A reservoir for storing a liquid for transferring heat,
액체를 통해 부재로부터 전달된 열을 방열하기 위한 방열기와,A radiator for radiating heat transmitted from the member through the liquid,
저장기, 방열기 및 부재 사이에 액체를 순환시키기 위한 시스템을 포함하고,A system for circulating liquid between the reservoir, the radiator and the member,
방열기는 열 교환기와 열 교환기에 공기를 강제로 공급하기 위한 팬을 포함한다.The radiator includes a heat exchanger and a fan for forcibly supplying air to the heat exchanger.
본 발명의 액체 순환식 냉각 시스템에서, 저장기는 액체를 열 교환기의 코어 유닛에 공급하는 헤더로서 작용한다. In the liquid circulation cooling system of the present invention, the reservoir acts as a header for supplying liquid to the core unit of the heat exchanger.
본 발명의 액체 순환식 냉각 시스템에서, 냉각 시스템은 뒤집어진 설치 상태에서도 작동한다.In the liquid circulation cooling system of the present invention, the cooling system operates even in an inverted installation state.
또한, 본 발명에 따른 액체 순환식 냉각 시스템은,In addition, the liquid circulation cooling system according to the present invention,
발열 소자에 의해 가열된 액체의 열을 방열하기 위한 방열 공간과, 방열 공간을 통해 액체를 순환시키기 위한 시스템을 포함하고,A heat dissipation space for dissipating heat of the liquid heated by the heating element, and a system for circulating the liquid through the heat dissipation space,
방열 공간은 제1 측상에 제1 액체 저장기와, 제1 액체 저장기와 직렬로 되는 제2 측상에 제2 액체 저장기와, 액체 순환 시스템에 연결되도록 제1 및 제2 액체 저장기 상에 제공된 액체 개구를 포함하고, 상기 제1 및 제2 액체 저장기는 다른 레벨에 수직으로 배열되고,The heat dissipation space is provided with a first liquid reservoir on the first side, a second liquid reservoir on the second side in series with the first liquid reservoir, and a liquid opening provided on the first and second liquid reservoirs for connection to the liquid circulation system. Wherein the first and second liquid reservoirs are arranged perpendicular to another level,
상기 제1 액체 저장기가 제2 액체 저장기보다 더 높은 위치에 배치되더라도 제1 액체 저장기의 액체 개구가 액체로 채워지고, 상기 제2 액체 저장기가 제1 액 체 저장기보다 더 높은 위치에 배치되더라도 제2 액체 저장기의 액체 개구가 액체로 채워진다.Even if the first liquid reservoir is disposed at a higher position than the second liquid reservoir, the liquid opening of the first liquid reservoir is filled with liquid, and the second liquid reservoir is disposed at a higher position than the first liquid reservoir. Even if the liquid opening of the second liquid reservoir is filled with liquid.
본 발명의 액체 순환식 냉각 시스템에서, 방열 공간은 제1 및 제2 액체 저장기 사이에 관통하여 연결되도록 제공되어 열 교환기를 제공하는 코어 유닛을 포함한다.In the liquid circulation cooling system of the present invention, the heat dissipation space includes a core unit provided to be connected through between the first and second liquid reservoirs to provide a heat exchanger.
더욱이, 본 발명에 따른 액체 순환식 냉각 시스템은, Moreover, the liquid circulation cooling system according to the present invention,
방열 소자에 의해 가열된 액체의 열을 방열하기 위한 방열 공간과, 방열 공간을 통해 액체를 순환시키기 위한 시스템을 포함하고,A heat dissipation space for dissipating heat of the liquid heated by the heat dissipation element, and a system for circulating the liquid through the heat dissipation space,
방열 공간은 제1 측상에 제1 액체 저장기와, 제1 액체 저장기와 직렬로 되는 제2 측상에 제2 액체 저장기와, 액체 순환 시스템에 연결되도록 제1 및 제2 액체 저장기 상에 제공된 액체 개구를 포함하고, 상기 제1 및 제2 액체 저장기는 다른 레벨에 수평으로 배열되고,The heat dissipation space is provided with a first liquid reservoir on the first side, a second liquid reservoir on the second side in series with the first liquid reservoir, and a liquid opening provided on the first and second liquid reservoirs for connection to the liquid circulation system. Wherein the first and second liquid reservoirs are arranged horizontally at different levels,
상기 제1 및 제2 액체 저장기의 액체 개구는 냉각 시스템이 뒤집어진 상태로 설치되더라도 액체로 채워진다.The liquid openings of the first and second liquid reservoirs are filled with liquid even if the cooling system is installed upside down.
본 발명에 따른 액체 순환식 냉각 시스템에서, 방열 공간은 제1 및 제2 액체 저장기 사이에 관통하여 연결되도록 제공되어 열 교환기를 제공하는 코어 유닛을 포함한다.In the liquid circulation cooling system according to the invention, the heat dissipation space includes a core unit provided to be connected through between the first and second liquid reservoirs to provide a heat exchanger.
본 발명의 액체 순환식 냉각 시스템에서, 열 교환기는 튜브, 핀 및 헤더를 포함하는 "주름진 직선 핀 코어(corrugated straight fin core)"형 구조를 갖고, 헤더는 액체 저장기로 작용한다. In the liquid circulation cooling system of the present invention, the heat exchanger has a "corrugated straight fin core" type structure comprising a tube, a fin and a header, and the header acts as a liquid reservoir.
본 발명의 액체 순환식 냉각 시스템에서, 상기 열 교환기 외부에는 열 교환기를 강제로 냉각하기 위해 공기를 공급하는 팬이 배치된다.In the liquid circulation cooling system of the present invention, a fan for supplying air for forcibly cooling the heat exchanger is disposed outside the heat exchanger.
본 발명의 액체 순환식 냉각 시스템에서, 액체 저장기에는 액체가 부족할 경우 경고 신호를 발생시키는 액체 레벨 센서가 마련된다.In the liquid circulation cooling system of the present invention, the liquid reservoir is provided with a liquid level sensor which generates a warning signal when the liquid is insufficient.
본 발명의 액체 순환식 냉각 시스템에 따르면, 액체를 저장하기 위한 액체 저장기 각각은 방열 공간의 상류 및 하류측 상에 각각 배치되고, 적어도 하류측에 배치된 액체 저장기의 액체 개구는 항상 액체로 채워진다. 따라서, 액체 순환식 냉각 시스템이 뒤집어진 상태로 배치되더라도, 액체 저장기 외에 시스템 내로 공기가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로, 전자 장치는 뒤집어진 상태로 배치될 수 있고, 액체 순환식 냉각 시스템의 적용 범주가 넓어질 수 있다.According to the liquid circulation cooling system of the present invention, each of the liquid reservoirs for storing liquid is disposed on the upstream and downstream sides of the heat dissipation space, respectively, and at least the liquid opening of the liquid reservoir disposed on the downstream side is always liquid. Is filled. Thus, even if the liquid circulation cooling system is disposed upside down, it is possible to prevent air from flowing into the system in addition to the liquid reservoir. As a result, the electronic device can be arranged in an inverted state, and the scope of application of the liquid circulation cooling system can be widened.
본 발명은 첨부된 도면과 함께 더욱 상세하게 설명될 것이다.The invention will be explained in more detail in conjunction with the accompanying drawings.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예가 상세하게 설명될 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1 실시예First embodiment
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템의 회로를 도시한 개략도로, 3 is a schematic diagram showing a circuit of a liquid circulation cooling system according to a first embodiment of the present invention;
액체 순환식 냉각 시스템(10)은 물과 같은 액체를 순환시키기 위한 순환 펌프(11)와, 방열 공간 내에 배치되어 시스템의 케이싱 외부로 열을 방열하는 열 교환기(12)와, 발열 소자와 같은 냉각될 소자에 부착되어 냉각될 소자로부터의 열을 액체로 효과적으로 전달하도록 작용하는 열 수용 부재(13)와, 고정식 배관 또는 가요성 튜브로 만들어지고 전술된 구성 성분을 서로 연결하는 배관(14)과, 열 교환기(12)에 공기를 공급하여 강제 공냉을 달성하기 위한 팬(15)을 포함한다.The liquid
열 교환기(12)는 코어 유닛(18)과, 도면에서 수직 방향으로 코어 유닛(18)의 상부에 형성된 액체 저장기(16)와, 도면에서 코어 유닛(18)의 하부에 형성된 다른 액체 저장기(17)를 갖는다. 코어 유닛(18)과 액체 저장기(16, 17)는 하나의 부재로 결합된다. 액체 저장기(16)는 액체 저장기(17)와 동일한 용량의 공간을 탱크 내측에 반대로 갖는다. 액체 저장기(17) 내측 전 공간은 액체로 채워지고, 액체 저장기(16)는 액체층(16A)과 공기층(16B)을 포함한다.The
도4a는 열 교환기(12)를 도시한 확대된 측면도이고, 도4b는 열 교환기(12)를 도시한 확대된 정면도로, 열 교환기(12)는 코어 유닛(18)과, 도면에서 코어 유닛(18)의 상부에 배치된 액체 저장기(16)와, 코어 유닛(18)의 하부에 배치된 다른 액체 저장기(17)로 구성된 "주름진 직선 핀 코어(corrugated straight fin core)"를 갖는 열 교환기이다.4A is an enlarged side view of the
코어 유닛(18)은 알루미늄과 같은 금속으로 납땜하여 만들어진 편평 튜브(122)를 갖고 방열이 우수한 알루미늄과 같은 금속으로부터 만들어진 주름형 핀(121)의 결합으로 달성된 "주름진 직선 핀 코어" 내에 있다.The
더욱이, "주름진 직선 핀 코어"형 구조의 열 교환기에서, 상부 및 하부 헤더 모두는 액체 저장기로 작용하도록 요구되는 용량을 갖는 크기로 각각 형성된 액체 저장기(16, 17)로 작용한다.Moreover, in the heat exchanger of the "wrinkled straight fin core" type structure, both the upper and lower headers act as
액체 저장기(16)는 액체 저장기(17)와 동일한 용량의 공간을 탱크 내측에 반대로 갖는다. 더욱이, 액체가 도입 및 배출되는 액체 개구(123)가 액체 저장기(16)의 하부측 상에 제공되고, 동일한 액체 개구(124)가 액체 저장기(17)의 상부측 상에도 제공된다. 액체 개구(123)는 도3에 도시된 배관(14)을 통해 액체 개구(124)에 연결될 수 있다. The
더욱이, 액체 저장기(16)에는 액체 저장기 내로 액체를 주입하고 액체 저장기(16) 내에 공기의 압력을 조절하도록 작용하는 주입/가스 제거 노즐(125)이 측면 상에 마련된다.Moreover, the
액체 저장기(16)의 내부 용량과 액체 저장기(17)의 내부 용량은 전체 시스템의 체적과, 액체 온도가 상승한 경우에 증가된 체적에 따른 내부 압력의 증가량을 조절하기 위한 공기의 양과, 전체 시스템 내에 액체 구성 성분의 손실량(액체의 보급량)을 기초로 결정된다. 주입/가스 제거 노즐(125)은 액체가 주입되는 경우를 제외하고는 폐쇄된다.The internal capacity of the
이어서, 액체 순환식 냉각 시스템(10)의 작동이 도3, 도4a 및 도4b를 참조하여 설명될 것이다.Next, the operation of the liquid
도3에서, 먼저 액체 순환 펌프(11)가 구동되면, 액체 순환 시스템 내에 채워진 액체는 강제로 이동된다. 열 수용 부재(13)는 냉각될 소자인 발열 소자로부터 액체로 열적으로 전도된 열을 전달하도록 작용한다. 그후, 액체는 배관(14)을 통해 열 교환기(12)로 강제로 전달된다. 도4a에 도시된 바와 같이, 액체가 액체 저장기(16) 상에 제공된 액체 개구(123)로부터 열 교환기(12) 내에 도입되면, 액체는 액체 저장기(16)로부터 코어 유닛(18)을 통과한다. 코어 유닛(18) 내에서, 도4b에 도시된 바와 같이 액체가 튜브(122)를 통과하는 경우 튜브(122)와 결합된 핀(121)으로부터 열이 방열된다. 팬(15)에 의해 공기가 열 교환기(12) 내로 도입되어 (도3 참조) 핀(121) 내에 방열을 촉진시킨다.In Fig. 3, when the
한편, 액체 저장기(17)에 전달된 액체는 액체 개구(124)로 나오고, 배관(14)을 통해 액체 순환 펌프(1)로 전달된다(도3 참조). 이런 일련의 유동에서, 내부압은 액체가 냉각될 소자로부터 열을 수용할 때 온도 상승으로 인해 액체 순환 시스템 내에서 증가된다. 그러나, 이 경우 증가된 압력의 양은 범퍼로서의 액체 저장기(16) 내의 공기층(16B)에 의해 흡수된다.On the other hand, the liquid delivered to the
그리고, 냉각 시스템이 뒤집어져 배치된 경우에 액체 순환식 냉각 시스템(10)의 작동이 도5를 참조하여 설명된다.And, the operation of the liquid
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템(10)의 회로의 뒤집어져 배치된 경우를 도시한 개략도이다. 이 상황에서, 액체 순환 펌프(11)가 구동되면, 액체 순환 시스템 내에 채워진 액체는 화살표로 표시된 방향으로 강제로 이동하고, 냉각될 소자인 발열 소자로부터 나온 열은 열 수용 부재(13) 내에 액체로 열적으로 전도된다. 액체는 배관(14)을 통해 열 교환기(12) 내에 액체 저장기(16)로 강제로 전달되고, 액체가 코어 유닛(18)을 통과하면서 열이 액체로부터 방열되고, 그후 액체는 액체 저장기(17)로부터 액체 순환 펌프(11)로 전달된다.Fig. 5 is a schematic diagram showing a case where the circuit of the liquid
전술한 바와 같이, 도5에서 액체 저장기(17)는 코어 유닛(18)의 헤드에 배치되고, 액체는 코어 유닛(18)으로부터 액체 저장기(17)를 통해 순환 펌프(11)로 도 입된다. 이런 상황에서는, 액체 저장기(17) 내에 액체층(17A) 상에 공기층(17B)이 존재한다. 이와 관련하여, 액체용 배출 포트[도4a 및 도4b의 액체 개구(124)]는 액체로 채워지기 때문에, 액체가 액체 저장기(17)의 하류측에 배관(14) 내로 유동하는 경우에 공기가 배관(14) 내로 유동하지 않는다. 따라서, 액체 순환식 냉각 시스템(10)이 뒤집어져 배치되더라도 배관(14) 내에 액체 내에 공기가 있지 않아서, 액체의 순환 감소로 인한 유동 속도 저하 및 펌프의 정지 등이 방지될 수 있다.As described above, in FIG. 5 a
전술한 제1 실시예의 액체 순환식 냉각 시스템(10)에 따르면, 아래의 효과가 달성될 수 있다.According to the liquid
(1) 코어 유닛(18)이 액체 저장기(16)에 연결된 쪽에 액체 개구(123)가 제공되고, 코어 유닛(18)이 액체 저장기(17)에 연결된 쪽에 액체 개구(124)가 제공된다. 이런 상황에서 액체 순환식 냉각 시스템이 장착된 전자 장치가 뒤집어진 상태로 배치되더라도 액체 개구(123, 124)가 항상 액체로 채워져서 공기가 배관(14) 내 액체 내에 도입되지 않는다. 따라서, 액체의 순환 감소로 인한 유동 속도 감소 및 펌프의 정지 등이 방지될 수 있다.(1) A
(2) "주름진 직선 핀 코어"형 구조를 갖는 열 교환기가 본 발명의 열 교환기로 사용되어, 그 상부 및 하부 헤더 섹션이 각각 액체 저장기로 작용한다. 따라서, 복수의 액체 저장기가 각각 대향된 부분에 배치되지 않더라도, 튜브(122)는 항상 냉매로 채워진다. 이런 이유로, 액체 순환 회로의 구조는 단순화될 수 있고, 그로 인해 제공될 부품의 증가 및 액체 순환식 냉각 시스템을 장착하기 위한 공간 의 증가가 억제될 수 있고, 따라서 양호한 방열을 보장하면서 전자 장치의 소형화 및 비용 절감이 실현될 수 있다.(2) A heat exchanger having a "pleated straight fin core" type structure is used as the heat exchanger of the present invention, wherein the upper and lower header sections each act as a liquid reservoir. Thus, even if a plurality of liquid reservoirs are not disposed in opposite portions, respectively, the
(3) 공기층(16B)이 액체 저장기(16) 내에 존재하거나 공기층(17B)이 액체 저장기(17) 내에 존재하여 액체 순환 시스템 내에 압력의 증가량을 상쇄시키기 때문에, 액체 순환 시스템 내에 저장된 액체의 온도 변화로 인한 압력의 증가가 흡수될 수 있다.(3) Since the
제2 실시예Second embodiment
도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템의 회로를 도시한 개략도로, 6 is a schematic diagram showing a circuit of a liquid circulation cooling system according to a second embodiment of the present invention;
액체 순환식 냉각 시스템(20)은 액체를 순환시키기 위한 순환 펌프(21)와, 방열 공간 내에 배치되어 시스템의 케이싱 외부로 열을 방열하는 열 교환기(22)와, 발열 소자와 같은 냉각될 소자에 부착되어 냉각될 소자로부터의 열을 액체로 효과적으로 전달하도록 작용하는 열 수용 부재(23)와, 고정식 배관 또는 가요성 튜브로 만들어지고 전술된 구성 성분을 서로 연결하는 배관(24)과, 열 교환기(22)에 바람을 공급하여 강제 공냉을 달성하기 위한 팬(25)을 포함한다.The liquid
열 교환기(22)는 코어 유닛(18)과, 도면에서 코어 유닛(18)에 대해 좌측에 형성된 액체 저장기(26)와, 도면에서 코어 유닛(18)에 대해 우측에 형성된 다른 액체 저장기(27)를 갖는다. 코어 유닛(18)과 액체 저장기(26, 27)는 하나의 부재로 결합된다. 액체 저장기(26)는 액체 저장기(27)와 동일한 용량의 공간을 탱크 내측에 반대로 갖는다. 액체 저장기(26)는 액체층(26A)과 공기층(26B)을 포함하고, 액 체 저장기(27)는 액체층(27A)과 공기층(27B)을 포함한다.The
도7a는 열 교환기(22)를 도시한 확대된 측면도이고, 도7b는 열 교환기(22)를 도시한 확대된 평면도로, 열 교환기(22)는 코어 유닛(18)과, 도면에서 코어 유닛(18) 좌측에 배치된 액체 저장기(26)와, 코어 유닛의 우측에 배치된 다른 액체 저장기(27)로 구성된 "주름진 직선 핀 코어"형 구조를 갖는 열 교환기이다.FIG. 7A is an enlarged side view of the
코어 유닛(18)은 제1 실시예의 액체 순환식 냉각 시스템(10)과 같은 식으로 형성된다.The
액체 저장기(26)는 액체 저장기(27)와 동일한 용량의 공간을 탱크 내측에 반대로 갖는다. 더욱이, 액체가 도입 및 배출되는 액체 개구(223)가 코어 유닛(18)의 우측에 액체 저장기(26)에 제공되고, 동일한 액체 개구(224)가 코어 유닛(18)의 좌측에 액체 저장기(27)에도 제공된다. 액체 개구(223)는 도6에 도시된 배관(24)을 통해 액체 개구(224)에 연결될 수 있다. The
더욱이, 액체 저장기(26)에는 액체 저장기 내로 액체를 주입하고 액체 저장기(26) 내에 공기의 압력을 조절하도록 작용하는 주입/가스 제거 노즐(225)이 측면 상에 마련된다.Moreover, the
이어서, 액체 순환식 냉각 시스템(20)의 작동이 도6, 도7a 및 도7b를 참조하여 설명될 것이다.Subsequently, the operation of the liquid
도6에서, 먼저 액체 순환 펌프(21)가 구동되면, 액체 순환 시스템 내에 채워진 액체는 강제로 이동된다. 열 수용 부재(23)는 냉각될 소자인 발열 소자로부터 액체로 열적으로 전도된 열을 전달하도록 작용한다. 그후, 액체는 배관(14)을 통 해 열 교환기(22)로 강제로 전달된다. 도7a에 도시된 바와 같이, 액체가 액체 저장기(27) 상에 제공된 액체 개구(224)로부터 열 교환기(22) 내에 도입되면, 액체는 액체 저장기(27)로부터 코어 유닛(18)을 통과한다. 코어 유닛(18) 내에서, 도7b에 도시된 바와 같이 액체가 튜브(122)를 통과하는 경우 튜브(122)와 결합된 핀(121)으로부터 열이 방열된다. 팬(25)에 의해 공기가 열 교환기(22) 내로 도입되어 (도6참조) 핀(121) 내에 방열을 촉진시킨다.In Fig. 6, when the
한편, 액체 저장기(26)에 전달된 액체는 액체 개구(223)로 나오고, 배관(24)을 통해 액체 순환 펌프(21)로 전달된다(도6 참조). On the other hand, the liquid delivered to the
그리고, 냉각 시스템이 뒤집어져 배치된 경우에 액체 순환식 냉각 시스템(20)의 작동이 도8을 참조하여 설명된다.And, the operation of the liquid
도8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템(20)의 회로의 뒤집어져 배치된 경우를 도시한 개략도이다. 이 상황에서, 액체 순환 펌프(21)가 구동되면, 액체 순환 시스템 내에 채워진 액체는 화살표로 표시된 방향으로 강제로 이동하고, 냉각될 소자인 발열 소자로부터 나온 열은 열 수용 부재(23) 내에 액체로 열적으로 전도된다. 액체는 배관(24)을 통해 열 교환기(22) 내에 액체 저장기(27)로 강제로 전달되고, 액체가 코어 유닛(18)을 통과하면서 열이 액체로부터 방열되고, 그후 액체는 액체 저장기(26)로부터 액체 순환 펌프(21)로 전달된다.Fig. 8 is a schematic diagram showing a case where the circuit of the liquid
전술한 바와 같이, 액체는 도8에서 액체 저장기(26)를 통해 코어 유닛(18)으로부터 순환 펌프(21)로 도입된다. 이런 상황에서는, 액체 저장기(26) 내에 액체층(26A) 상에 공기층(26B)이 존재한다. 이와 관련하여, 액체용 배출 포트[도7a 및 도7b의 액체 개구(223)]는 액체로 채워지기 때문에, 액체가 액체 저장기(26)의 하류측에 배관(24) 내로 유동하는 경우에 공기가 배관(24) 내로 유동하지 않는다. 따라서, 액체 순환식 냉각 시스템(20)이 뒤집어져 배치되더라도 배관(24) 내에 액체 내에 공기가 있지 않아서, 액체의 순환 감소로 인한 유동 속도 저하 및 펌프의 정지 등이 방지될 수 있다.As mentioned above, the liquid is introduced from the
전술한 제2 실시예의 액체 순환식 냉각 시스템(20)에 따르면, 제1 실시예의 액체 순환식 냉각 시스템(10)과 동일한 효과가 달성될 수 있다.According to the liquid
제3 실시예Third embodiment
도9a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템에 사용되는 열 교환기(32)의 구조를 도시한 측면도이고, 도9b는 열 교환기(32)의 평면도로, 열 교환기(32)는 코어 유닛(18)과, 도면에서 코어 유닛(18) 좌측에 배치된 액체 저장기(36)와, 코어 유닛(18) 우측에 배치된 다른 액체 저장기(37)로 구성된 "주름진 직선 핀 코어"형 구조를 갖는 열 교환기이다9A is a side view showing the structure of the
열 교환기(32)는 액체 저장기(36)가 코어 유닛(18)이 연결되는 측에 수직인 액체 저장기(36)측 상에 액체가 도입 및 배출될 수 있는 액체 개구(323)를 갖고, 액체 개구(323)와 동일한 액체 개구(324)는 코어 유닛(18)이 연결되는 측에 수직인 액체 저장기(37)측 상에 제공되고 액체 개구(324)의 측면은 액체 개구(323)에 대향하는 방향이고, 액체 저장기(36)에는 상부측 상에 주입/가스 제거 노즐(325)이 마련되는 것을 제외하고는 열 교환기(22)와 동일한 구조를 갖는다. 주입/가스 제거 노즐(325)은 액체 저장기 내에 액체를 주입하고, 액체 저장기(36) 내에 공기압을 조절하도록 작용한다.The
도6에 도시된 액체 순환식 냉각 시스템(20) 내에 열 교환기(22)의 위치에 열 교환기(32)가 사용되면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템(20)과 동일한 효과가 달성될 수 있다.If the
열 교환기는 전술한 실시예에서 2개의 액체 저장기를 포함하지만, 열 교환기는 3개 이상의 액체 저장기를 포함할 수 있다. 더욱이, 코어 유닛(18)은 공기가 통과하는 방향에 대해 단일층으로 형성되는 구조가 설명되었지만, 2개 이상의 층이 방열량에 응답하여 적용될 수 있다. 더욱이, 냉매용 액체 저장기는 액체 순환 시스템 내에 분리식으로 배치되지 않았지만, 이런 액체 저장기는 액체 순환 시스템 내에서 개별적으로 배치될 수 있다.The heat exchanger includes two liquid reservoirs in the above embodiments, but the heat exchanger may include three or more liquid reservoirs. Moreover, although the structure in which the
또한, 액체 저장기에 액체 레벨 센서를 부착함으로써 액체 저장기 내의 냉매가 감소할 때 경고 신호가 발생하도록 배열될 수 있다.In addition, by attaching a liquid level sensor to the liquid reservoir, it can be arranged to generate a warning signal when the refrigerant in the liquid reservoir decreases.
본 발명이 기본 특징이나 사상으로부터 벗어나지 않는 다른 특정한 형태로 실시될 수 있다는 것은 당해 기술 분야의 숙련자에게 명백하다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be practiced in other specific forms without departing from the basic features or spirit.
따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 모두 설명을 위한 것이며, 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 범주는 전술한 설명보다는 첨부된 청구항에 의해 나타나며, 동등한 의미 및 범위 내에 있는 모든 변경예가 그 안에 포함된다.Therefore, the embodiments disclosed herein are all for the purpose of illustration and not limitation. The scope of the invention is indicated by the appended claims rather than the foregoing description, and all changes which come within the meaning and range of equivalents are included therein.
본 발명에 따르면, 액체의 순환 감소로 인한 유동 속도 감소 및 펌프의 정지 등이 방지되고, 전자 장치가 뒤집어진 상태로 배치될 수 있는 전자 장치에 장착되 는 액체 순환식 냉각 시스템이 제공된다.According to the present invention, there is provided a liquid circulation cooling system mounted on an electronic device in which a flow rate decrease due to a reduced circulation of a liquid, a stop of a pump, and the like can be prevented and the electronic device can be disposed upside down.
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