KR100956358B1

KR100956358B1 - 저장 탱크와 팬의 일체형 구조를 갖는 수냉식 컴퓨터 냉각시스템

Info

Publication number: KR100956358B1
Application number: KR1020080022766A
Authority: KR
Inventors: 최영석; 이경용; 윤재호; 권오경; 차동안
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2010-05-06
Also published as: KR20090097557A

Abstract

본 발명은 저장 탱크와 팬의 일체형 구조를 갖는 수냉식 컴퓨터 냉각 시스템에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 저장 탱크와 팬을 일체형으로 하는 구조로 구성함으로써, 복잡한 컴퓨터 시스템에서 냉각 시스템의 설치 공간을 최소화할 수 있는 저장 탱크와 팬의 일체형 구조를 갖는 수냉식 컴퓨터 냉각 시스템에 관한 것이다.

상기와 같은 본 발명에 따른 저장 탱크와 팬의 일체형 구조를 갖는 수냉식 컴퓨터 냉각 시스템은 컴퓨터의 열원에 접촉하는 워터 블록(Water Block)과, 냉각수를 순환시키는 펌프와, 냉각수의 저장 및 시스템 내부에서 발생하는 기포 배출을 위한 저장 탱크(Reservoir tank)와, 상기 워터 블록을 통과한 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(Radiator)와, 상기 라디에이터의 공랭을 위한 팬 날개와 팬 케이스로 이루어진 팬(fan) 및 냉각수의 유동 경로를 제공하는 배관;을 포함하여 구성되되, 상기 팬 케이스는 내부에 냉각수 저장을 위한 내부 공간을 형성하여 상기 저장 탱크와 상기 팬 케이스가 일체형을 이루는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

레저버(reservoir), 팬(fan), 워터 블록, 저장 탱크, 배관, 컴퓨터, 라디에이터

Description

저장 탱크와 팬의 일체형 구조를 갖는 수냉식 컴퓨터 냉각 시스템{Computer Cooling System By Water-Circulation Having Single Body Of Reservior and Fan}

일반적으로, 가정용 또는 산업용으로 사용되는 컴퓨터는 수많은 반도체와 기타 주변기기의 조합으로 구성되어 작동되며, 이러한 여러 부품의 작동으로 인해 발생하는 열을 외부로 방출시키기 위하여 팬과 같은 대기 순환을 이용하는 냉각 시스템이 적용되고 있다.

특히, CPU, 그래픽 카드 및 전원공급장치 등과 같이 발열이 상대적으로 많이 발생하는 부품은 독립적으로 방열판과 팬의 조합인 냉각 장치를 가지고 있으며, 그 외의 부속들은 방열판과 같은 냉각장치가 장착되어 있기도 하다.

이와 같은 종래의 컴퓨터 냉각 시스템은 컴퓨터의 CPU에서 발생하는 발열을 제거하기 위하여 주로 히트 싱크(Haet Sink)에 팬(Fan)을 부착하거나 히트 싱크 히 트 파이프(Haet Sink Heat Pipe)에 핀(Fin)을 접착하여 팬(Fan)으로 CPU의 열을 제거하는 것이 일반적이다.

그러나, 컴퓨터의 고성능화에 따라서 CPU 발열이 증가하고 있으며, 그에 따라서 더 이상 히트 파이프(Heat Pipe) 만으로 CPU의 열을 제거하는 데에는 한계가 있다. 이를 해결하기 위해서 최근에는 물을 사용하는 수냉식 컴퓨터 냉각 시스템과 냉매를 사용하는 증기압축식 냉각시스템이 개발되어 시장에서 판매되고 있다.

수냉식 컴퓨터 냉각 시스템은 복잡은 구조를 가지고 있으며, 더구나 냉각수의 누설 문제로 인하여 튜닝(tunning) 또는 서버 시스템 냉각용 등의 특별한 용도만으로 일부의 사용자들이 사용하고 있는 실정이다. 따라서, 방열성능 및 안정성을 유지하면서 동시에 일반 가정용 컴퓨터에 적용할 수 있을 정도로 판매되는 수냉식 냉각 시스템은 고가이거나 슬림(slim)한 컴퓨터에 장착하지 못할 정도의 크기를 가지고 있는 문제점이 있었다.

첨부 도면 중, 도 1을 참고하면, 상기와 같은 수냉식 컴퓨터 냉각 시스템(10)은 크게 세 개의 부분으로 나뉘는데, 이는 CPU(11)와 직접적으로 접촉하면서 냉각수와 열전달을 수행하는 통로를 가진 워터 블록(water block, 12)부와, 이 워터 블록(12)부를 통과한 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(radiator, 13)부, 및 냉각수를 순환시키는 펌프(pump, 14)부로 이루어진다.

상기 라디에이터부는 방열 면적을 넓히기 위한 라디에이터와 공랭을 위한 홴으로 되어 있다. 최근에 수냉식 냉각 시스템은 라디에이터부 및 펌프부를 합쳐서 하나의 케이스에 넣거나 라디에이터부를 컴퓨터의 전원공급기(power supply) 측에 포함시키는 등의 공간 절약 및 활용을 위해 많은 시도가 행해지고 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 세 개의 부분 이외에 수냉식 냉각 시스템에 있어서 가장 필요한 부분이 레저버(reservoir, 15)인데, 이 레저버는 수냉식 냉각 시스템에서 두 가지 역할을 한다. 이는 초기 냉각수 주입 및 보충을 위한 냉각수 저장장소의 역할과 운전중에 시스템 내부에서 발생되는 기포의 배출 역할을 한다.

한편, 종래의 공랭식 냉각 시스템은 단순히 홴과 히트싱크로 구성되어 있어 CPU 측에 장착하면 되었으나, 수냉식 냉각 시스템은 워터 블록, 라디에이터, 홴, 레저버, 펌프 및 각종 연결 파이프(pipe)로 구성되어 있어 이러한 복잡한 시스템에서 부품수를 줄이거나 부품을 합쳐서 공간을 절약하는 방안에 대한 필요성이 요구되고 있다.

상기와 같은 필요성에 의한 본 발명은 저장 탱크와 팬을 일체형으로 하는 구조로 구성함으로써, 복잡한 컴퓨터 시스템에서 냉각 시스템의 설치 공간을 최소화할 수 있는 저장 탱크와 팬의 일체형 구조를 갖는 수냉식 컴퓨터 냉각 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 저장 탱크와 팬의 일체형 구조를 갖는 수냉식 컴퓨터 냉각 시스템은 컴퓨터의 열원에 접촉하는 워터 블록(Water Block)과, 냉각수를 순환시키는 펌프와, 냉각수의 저장 및 시스템 내부에서 발생하는 기포 배출을 위한 저장 탱크(Reservoir tank)와, 상기 워터 블록을 통과한 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(Radiator)와, 상기 라디에이터의 공랭을 위한 팬 날개와 팬 케이스로 이루어진 팬(fan) 및 냉각수의 유동 경로를 제공하는 배관;을 포함하여 구성되되,상기 팬 케이스는 내부에 냉각수 저장을 위한 내부 공간을 형성하여 상기 저장 탱크와 상기 팬 케이스가 일체형으로 이루어지고, 상기 팬 케이스는 상부 일측 모서리 부분에 냉각수를 주입하고 기포를 배출하기 위한 포트가 관통 형성되고, 상기 포트에 포트 마개가 결합되고, 상기 팬 케이스는 모서리 부분에 형성된 결합공을 통해 조립되는 나사를 매개로 상기 라디에이터의 전방에 위치하도록 상기 라디에이터와 일체로 조립되며, 상기 팬 날개를 구동하기 위한 모터와 상기 팬 날개는 상기 팬 케이스의 중앙에 관통형성된 팬 결합부에 배치되고, 상기 팬 날개와 모터는 상기 팬 결합부의 외측테두리에 형성된 조립홈에 탈착가능하게 조립되는 지지대에 의해 지지됨을 특징으로 한다.

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더 바람직하게는, 상기 팬 케이스는 상기 팬 날개가 결합하는 팬 결합부가 상부에 형성되고, 상기 펌프가 결합하는 펌프 결합부가 하부에 형성되며, 상기 팬 케이스와 상기 라디에이터를 연결하는 제1 배관 및 상기 펌프와 상기 팬 케이스를 연결하는 제2 배관이 상기 팬 케이스의 하부인 펌프 결합부 측에 각각 위치한 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 저장 탱크와 팬의 일체형 구조를 갖는 수냉식 컴퓨터 냉각 시스템에 의하면, 팬 케이스를 저장 탱크로 사용함으로써 컴퓨터 내에 냉각 시스템의 설치 공간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 냉각 시스템의 운전 초기 냉각수를 시스템 내부에 충전할 때 저장 탱크인 팬 케이스에서 냉각수의 수두를 확보할 수 있어 냉각 시스템 내부 충전량이 많아 냉각 시스템의 초기 운전 안전성을 확보할 수 있으며, 냉각 시스템 내부에 형성되는 공기(air)를 용이하게 제거할 수 있게 되어 초기 냉각 시스템 내부에 냉각수 충전이 용이한 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 저장 탱크와 팬의 일체형 구조를 갖는 수냉식 컴퓨터 냉각 시스템에 관해 좀더 상세히 설명하고자 한다. 첨부 도면 중, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수냉식 컴퓨터 냉각 시스템의 구성을 보여주는 사시도, 및 도 3은 도 2의 분해 사시도이다.

상기 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 수냉식 컴퓨터 냉각 시스템(100)은 컴퓨터의 열원에 접촉하는 워터 블록(Water Block, 110)과, 냉각수를 순환시키는 펌프(120)와, 냉각수의 저장 및 시스템 내부에서 발생하는 기포 배출을 위한 저장 탱크(Reservoir tank, 130)와, 상기 워터 블록(110)을 통과한 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(Radiator, 140)와, 상기 라디에이터(140)의 공랭을 위한 팬 날개(151)와 팬 케이스(152)로 이루어진 팬(fan, 150) 및 냉각수의 유동 경로를 제공하는 배관(160)을 포함하여 구성되며, 상기 팬 케이스(152)는 내부에 냉각수 저장을 위한 내부 공간(152a)을 형성하여 저장 탱크와 팬 케이스가 일체형을 이루는 구조를 갖는다.

즉, 상기 팬 케이스(152)가 저장 탱크의 역할을 동시에 하며, 팬 케이스(152)의 내부에 냉각수가 저장되는 내부 공간(152a)이 형성되는 것이다.

그리고, 상기 팬 케이스(152)의 상부 일 측 모서리 부분에는 냉각수를 주입하기 위한 포트(152b)가 관통 형성되며, 상기 포트(152b)에는 포트 마개(153)가 결합된다. 상기 팬 케이스(152)의 상부 일 측 모서리 부분에 포트(152b)가 형성됨으로써, 냉각 시스템의 운전 초기 냉각수를 냉각 시스템의 내부에 충전할 때 저장 탱크에서 냉각수의 수두를 확보하게 되어 냉각 시스템의 내부 충전량이 많아져서 초기 운전 안정성을 확보할 수 있으며, 또한 냉각수 주입시에 발생하는 냉각 시스템 내부의 공기(air)를 용이하게 뺄 수 있게 되어 초기 냉각 시스템 내부에 냉각수 충전이 용이하게 된다.

즉, 포트(152b)를 통해 냉각수를 주입하게 되면, 포트(152b)가 상부에 위치 하는 관계로 수두에 의한 수압 발생에 의해 냉각수는 배관(160)과 라디에이터(140) 및 워터 블록(110)의 내부로 충분히 주입될 수 있게 된다.

냉각 시스템 내부에 초기 냉각수가 충전되는 과정을 설명하면, 먼저 상기 포트(152b)에 냉각수를 주입하게 되면, 냉각수는 팬 케이스(152)와 라디에이터(140) 사이에 연결된 제1 배관(161)을 통해 라디에이터(140)에 충전된다.

그리고, 상기 라디에이터(140)의 내부에 형성된 유로(미도시)에 충전되면, 라디에이터(140)와 워터 블록(110)을 연결하는 제3 배관(163)을 통해 워터 블록(110)의 내부 유로(미도시)를 충전시키면서 냉각 시스템의 내부에 냉각수가 전체적으로 충전된다.

이때, 팬 케이스(152)로부터 라디에이터(140) 측으로 냉각수가 충전될 때 라디에이터(140) 측에는 완전한 충전이 이루어지지 않고, 라디에이터(140)의 상부 층에 공기(air)가 남아 있게 되는데, 이 공기를 빼내기 위해서 펌프(120)를 구동하게 되면, 냉각수의 유동에 의해 라디에이터(140)의 공기가 배관(160)을 통해 팬 케이스(152) 측으로 이동하면서 냉각수의 순환 경로인 배관(160)과, 팬 케이스(152)의 펌프 결합부(152c)와, 라디에이터(140), 및 워터 블록(110)에는 냉각수만이 충전되는 것이다.

상기와 같이 초기 냉각수가 충전된 이후에 냉각 시스템의 구동시에는 냉각수는 워터 블록(110)에서 제3 배관(163)으로, 제3 배관(163)에서 라디에이터(140)로, 라디에이터(140)에서 제1 배관(161)으로, 제1 배관(161)에서 팬 케이스(152)로, 팬 케이스(152)에서 펌프(120)로, 펌프(120)에서 제4 배관(164)을 따라 워터 블 록(110)으로 순환되는 과정을 거치면서 냉각 시스템의 구동이 이루어지게 된다.

한편, 상기 팬 날개(151) 측에는 이를 구동하기 위한 모터(151a)가 구비되며, 이 모터(151a)와 팬 날개(151)는 팬 케이스(152)의 중앙에 관통형성된 팬 결합부(152d)에 배치되고, 상기 팬 결합부(152d)의 외측테두리에 형성된 조립홈(152f)에 탈착 가능하게 결합하는 지지대(154)에 의해 지지된다. 상기 지지대(154)는 상기 팬 결합부(152d)의 조립홈(152f)으로부터 분리 가능함으로써, 팬 날개(151) 및 모터(151a)의 고장 시에 지지대(154)를 분리하여 수리 또는 교체 가능하여 유지 보수에 있어 용이한 효과가 있다.

상기 라디에이터(140)는 상기 팬 케이스(152)의 모서리 부분에 형성되는 결합공(152e)을 통해 체결되는 나사(155)를 매개로 상기 팬케이스(152)의 후방에 위치하도록 결합되어 상기 라디에이터(140)와 팬 케이스(152)는 나사(155)를 통해 일체로 조립되는 구조를 갖는다.

본 발명에 따른 팬 케이스(152)는 상부에 팬 날개(151)가 결합하도록 중앙에 팬 결합부(152d)를 관통형성하고, 하부에 펌프(120)가 결합하는 펌프 결합부(152c)가 형성된다. 그리고, 상기 팬 케이스(152)와 라디에이터(140)를 연결하는 제1 배관(161) 및 상기 펌프(120)와 팬 케이스(152)를 연결하는 제2 배관(162)이 팬 케이스(152)의 하부인 펌프 결합부(152c) 측에 각각 위치한 구조를 갖는다.

이와 같이, 제1 배관(161) 및 제2 배관(162)의 결합 위치는 저장 탱크인 팬 케이스(152)의 냉각수 저장을 위한 최대의 수두를 확보할 수 있으며, 또한 냉각 시스템의 구동시에 시스템 내에 정체되는 냉각수의 양을 최소화할 수 있게 된다.

상기와 같은 본 발명에 따른 저장 탱크와 팬의 일체형 구조를 갖는 수냉식 컴퓨터 냉각 시스템에 의하면, 팬 케이스(152)를 저장 탱크로 사용함으로써 컴퓨터 내에 냉각 시스템의 설치 공간을 최소화할 수 있는 효과가 있으며, 냉각 시스템의 운전 초기 냉각수를 시스템 내부에 충전할 때 저장 탱크인 팬 케이스(152)에서 냉각수의 수두를 확보할 수 있어 냉각 시스템 내부 충전량이 많아 냉각 시스템의 초기 운전 안전성을 확보할 수 있으며, 냉각 시스템 내부에 형성되는 공기(air)를 용이하게 제거할 수 있게 되어 초기 냉각 시스템 내부에 냉각수 충전이 용이한 효과가 있다.

도 1은 종래의 수냉식 컴퓨터 냉각 시스템의 개략적인 구조를 보여주는 도면;

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수냉식 컴퓨터 냉각 시스템의 구성을 보여주는 사시도; 및

도 3은 도 2의 분해 사시도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 수냉식 컴퓨터 냉각 시스템 110: 워터 블록

120: 펌프 130: 저장 탱크

140: 라디에이터 150: 팬

151: 팬 날개 151a: 모터

152: 팬 케이스 152a: 내부 공간

152b: 포트 153: 포트 마개

154: 지지대 160: 배관

161: 제1 배관 162: 제2 배관

163: 제3 배관 164: 제4 배관

152c: 펌프 결합부 152d: 팬 결합부

Claims

수냉식 컴퓨터 냉각 시스템에 있어서,

컴퓨터의 열원에 접촉하는 워터 블록(Water Block)과, 냉각수를 순환시키는 펌프와, 냉각수의 저장 및 시스템 내부에서 발생하는 기포 배출을 위한 저장 탱크(Reservoir tank)와, 상기 워터 블록을 통과한 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(Radiator)와, 상기 라디에이터의 공랭을 위한 팬 날개와 팬 케이스로 이루어진 팬(fan) 및 냉각수의 유동 경로를 제공하는 배관;을 포함하여 구성되되,

상기 팬 케이스는 내부에 냉각수 저장을 위한 내부 공간을 형성하여 상기 저장 탱크와 상기 팬 케이스가 일체형으로 이루어지고,

상기 팬 케이스는 상부 일측 모서리 부분에 냉각수를 주입하고 기포를 배출하기 위한 포트가 관통 형성되고, 상기 포트에 포트 마개가 결합되고,

상기 팬 케이스는 모서리 부분에 형성된 결합공을 통해 조립되는 나사를 매개로 상기 라디에이터의 전방에 위치하도록 상기 라디에이터와 일체로 조립되며,

상기 팬 날개를 구동하기 위한 모터와 상기 팬 날개는 상기 팬 케이스의 중앙에 관통형성된 팬 결합부에 배치되고, 상기 팬 날개와 모터는 상기 팬 결합부의 외측테두리에 형성된 조립홈에 탈착가능하게 조립되는 지지대에 의해 지지됨을 특징으로 하는 저장 탱크와 팬의 일체형 구조를 갖는 수냉식 컴퓨터 냉각 시스템.
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제 1항에 있어서,

상기 팬 케이스는 상기 팬 날개가 결합하는 팬 결합부가 상부에 형성되고, 상기 펌프가 결합하는 펌프 결합부가 하부에 형성되며,

상기 팬 케이스와 상기 라디에이터를 연결하는 제1 배관 및 상기 펌프와 상기 팬 케이스를 연결하는 제2 배관이 상기 팬 케이스의 하부인 펌프 결합부 측에 각각 위치한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 저장 탱크와 팬의 일체형 구조를 갖는 수냉식 컴퓨터 냉각 시스템.