KR102037492B1 - Heatpipe with outside wicks - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an external wick heat pipe and, more specifically, to an external wick heat pipe which enables a plurality of grooves to be formed outside the heat pipe to increase thermal transfer effects. According to the present invention, the external wick heat pipe comprises: a cylindrical pipe body; and a plurality of wick grooves formed outside the pipe body in parallel to the longitudinal direction of the pipe body.

Description

외부 윅 히트파이프{Heatpipe with outside wicks}Heatpipe with outside wicks}

본 발명은 외부 윅 히트파이프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 히트파이프 외부에 복수의 홈을 형성하여 열전달 효과를 향상시킬 수 있는 외부 윅 히트파이프에 관한 것이다.The present invention relates to an external wick heat pipe, and more particularly, to an external wick heat pipe capable of improving a heat transfer effect by forming a plurality of grooves outside the heat pipe.

일반적으로 히트파이프는 중공으로 형성된 금속파이프 내부에 작동유체를 주입한 후 진공배기한 것인데 한쪽 끝을 가열하면 내부의 작동유체가 기화되어 압력차에 의해 다른쪽으로 이동하고 주변으로 열을 방출한 후 다시 응축과정을 거쳐 가열부로 귀환하는 방식으로 연속적인 작동을 하게 된다.Generally, the heat pipe is vacuum exhaust after injecting the working fluid into the hollow metal pipe, and when one end is heated, the working fluid inside is vaporized, moved to the other side by the pressure difference, and heat is released to the surrounding area. Through the condensation process, it is operated continuously by returning to the heating part.

또한, 상기와 같이 열 방출 후 귀환되는 액상의 작동유체를 모세관 현상에 의해 효율적으로 귀환토록 하기 위해 금속파이프 내벽에는 비교적 촘촘하고 얇은 망사를 부착하거나, 미세한 홈을 파거나 또는 소결된 금속분말이 부착된 파이프 내부에 작동유체를 주입한 일자 형태의 히트파이프가 많이 사용되고 있다.In addition, in order to efficiently return the working fluid of the liquid returned after heat dissipation by capillary action as described above, a relatively dense and thin mesh, a fine groove or a sintered metal powder is attached to the inner wall of the metal pipe. Many types of heat pipes in which the working fluid is injected into the pipes are used.

한편, 데이터 센터에 구비되는 서버, 네트워크 장비, 엔터프라이즈 장비 등은 열을 발생시킨다. 따라서 이러한 장비들을 운영하는 데이터 센터는 열을 냉각시키기 위한 대규모의 설비도 운영하고 있다.On the other hand, servers, network equipment, enterprise equipment and the like provided in the data center generates heat. As a result, the data centers operating these devices also operate large-scale facilities to cool the heat.

서버는 대체로 데이터 센터 내의 랙(rack)에 위치한다. 랙을 위한 물리적 구성은 다양하다. 전형적인 랙 구성은 장착 레일을 포함하며, 장착 레일에는 서버 블레이드와 같은 다수의 장비 유닛이 장착되어 랙 내부에서 수직으로 적층된다. 가장 널리 사용되는 19 인치 랙 중의 하나는 1U 또는 2U 서버와 같은 장비를 장착하기 위한 표준 시스템이다. 이 형태의 랙 상의 하나의 랙 유닛은 높이가 175 인치이고 폭이 19 인치이다. 하나의 랙 유닛에 설치될 수 있는 랙 장착 유닛(RMU: Rack-Mounted Unit) 서버는 일반적으로 1U 서버로 불린다. 데이터 센터에서, 표준 랙은 보통 서버, 저장 장치, 스위치 및/또는 통신 장비가 조밀하게 자리를 차지하고 있다. 일부 데이터 센터에서, 밀도를 높이고 노이즈를 감소시키도록 팬이 없는 RMU 서버가 사용된다.Servers are usually located in racks in the data center. Physical configurations for racks vary. Typical rack configurations include mounting rails, which are equipped with multiple equipment units, such as server blades, stacked vertically inside a rack. One of the most widely used 19-inch racks is a standard system for mounting equipment such as 1U or 2U servers. One rack unit on this type of rack is 175 inches high and 19 inches wide. Rack-Mounted Unit (RMU) servers that can be installed in one rack unit are commonly referred to as 1U servers. In data centers, standard racks are typically densely populated with servers, storage devices, switches and / or communications equipment. In some data centers, fanless RMU servers are used to increase density and reduce noise.

데이터 센터 룸은 서버 특히 팬이 없는 서버의 신뢰성 있는 동작을 위해 수용 가능한 온도와 습도로 유지되어야 한다. Opteron 또는 Xeon 프로세서에 의해 작동되는 서버들이 조밀하게 적층된 랙의 전력 소비는 7,000 내지 15,000 와트일 수 있다. 그 결과, 서버 랙은 매우 집중된 열 부하를 일으킬 수 있다. 랙의 서버에 의해 소실되는 열은 데이터 센터 룸으로 배기된다. 조밀하게 배치된 랙들에 의해 집단적으로 발생되는 열은 냉각을 위해 주변 공기에 의존하므로 랙들 내의 장비의 성능과 신뢰성에 불리한 영향을 줄 수 있다. 따라서 난방, 환기, 냉방(HAVC) 시스템은 효율적인 데이터 센터의 설계의 중요한 부분이 된다.The data center room should be kept at an acceptable temperature and humidity for reliable operation of servers, especially servers without fans. Racks with densely stacked servers powered by Opteron or Xeon processors can range from 7,000 to 15,000 watts. As a result, server racks can produce very concentrated heat loads. Heat lost by the servers in the rack is exhausted into the data center room. The heat generated collectively by densely arranged racks depends on the ambient air for cooling and can adversely affect the performance and reliability of the equipment in the racks. Thus, heating, ventilation, and air conditioning (HAVC) systems are an important part of the design of an efficient data center.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0288903호(2002.09.11.)Republic of Korea Utility Model Registration No. 20-0288903 (2002.09.11.) 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0093959호(2005.09.26.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2005-0093959 (2005.09.26.) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0479829호(2016.03.10.)Republic of Korea Utility Model Registration Publication No. 20-0479829 (2016.03.10.)

본 발명은 데이터 센터 내의 서버를 효과적으로 냉각시키기 위하여 열전달 성능 및 효율이 우수한 외부 윅 히트파이프를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide an external wick heat pipe having excellent heat transfer performance and efficiency in order to effectively cool a server in a data center.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 외부 윅 히트파이프는, 원통형상의 파이프본체와 상기 파이프본체의 외부에 파이프본체의 길이방향과 나란하게 형성되는 복수의 윅홈으로 이루어진다.In order to achieve the above object, the outer wick heat pipe of the present invention comprises a cylindrical pipe body and a plurality of wick grooves formed parallel to the longitudinal direction of the pipe body on the outside of the pipe body.

그리고 상기 파이프본체의 외부에는 나노방열코팅층이 형성되고, 상기 나노방열코팅층은 95 중량%의 그래핀(graphene), 2 중량%의 폴리우레탄(polyurethana), 1 중량%의 아크릴레이트(acrylate) 및 2 중량%의 불가피한 불순물로 이루어진다.In addition, a nano heat dissipation coating layer is formed on the outside of the pipe body, and the nano heat dissipation coating layer has 95% by weight of graphene, 2% by weight of polyurethane, 1% by weight of acrylate, and 2 Consisting of weight percent unavoidable impurities.

상기 나노방열코팅층은 파이프본체에 5~15㎛의 두께로 형성되고, 80℃에서 30분 이상 건조하여 파이프본체 표면에 고착된다.The nano heat-dissipating coating layer is formed in a thickness of 5 ~ 15㎛ on the pipe body, and dried at 80 ℃ for 30 minutes or more and fixed to the pipe body surface.

또한, 상기 히트파이프에는, 밀폐공간으로서 작동유체가 수용되는 제1 수용부와, 냉각파이프와 연결되는 일단이 개방형성되어 타단방향으로 연장형성되는 제2 수용부가 형성될 수 있으며, 상기 제1 수용부는 상기 제2 수용부를 감싸도록 형성되고, 상기 제2 수용부에는 상기 냉각파이프를 따라 흐르는 냉각수가 유입되어 상기 작동유체와 냉각수 사이에 열전달이 이루어진다.The heat pipe may include a first accommodating part in which a working fluid is accommodated as a sealed space, and a second accommodating part which is open at one end connected to the cooling pipe and extends in the other end direction. A part is formed to surround the second accommodating part, and the second accommodating part has a cooling water flowing along the cooling pipe to allow heat transfer between the working fluid and the cooling water.

본 발명의 외부 윅 히트파이프는 외부에 윅홈을 형성함으로써, 가열 공기와의 열전달을 위한 표면적을 증대시키고, 가열공기의 상승속도를 줄여 가열공기와 접촉시간을 증가시켜 열전달 성능 및 효율을 향상시킬 수 있다.The external wick heat pipe of the present invention may increase the surface area for heat transfer with the heating air and reduce the rising speed of the heating air to increase the contact time with the heating air, thereby improving heat transfer performance and efficiency. have.

본 발명의 외부 윅 히트파이프를 이용한 무동력 냉각 시스템은 서버 주위 공기의 강제 대류를 위한 별도의 동력원 없이 서버로부터 발생하는 열에 의해 가열된 공기의 자연대류 현상을 이용하여 효과적으로 열을 흡수함으로써 서버의 냉각효과를 극대화시킬 수 있다.The non-powered cooling system using the external wick heat pipe of the present invention effectively absorbs heat by using the natural convection of the air heated by heat generated from the server without a separate power source for forced convection of air around the server, thereby cooling the server. Can be maximized.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 외부 윅 히트파이프를 이용한 무동력 냉각 시스템을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 냉각수공급부를 제외한 히트파이프 무동력 냉각 시스템의 사시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 히트파이프의 사시도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 히트파이프의 단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 외부 윅 히트파이프의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도.
1 is a view schematically showing a non-powered cooling system using an external wick heat pipe according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view of a heat pipe non-powered cooling system except the cooling water supply.
3 is a perspective view of a heat pipe according to a first embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a heat pipe according to a first embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating an internal structure of an external wick heat pipe according to a second embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 외부 윅 히트파이프에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an external wick heat pipe according to each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1 실시예First embodiment

본 발명의 제1 실시예에 따른 외부 윅 히트파이프(200)는 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 파이프본체(200a)와 복수의 윅홈(201)으로 이루어진다.The external wick heat pipe 200 according to the first embodiment of the present invention includes a pipe body 200a and a plurality of wick grooves 201 as shown in FIGS. 3 to 4.

파이프본체(200a)는 원통형상으로 형성된다. 그리고 파이프본체(200a)의 내부에는 작동유체가 수용된다. 작동유체가 수용되는 공간은 밀폐공간으로 이루어진다. 그리고 파이프본체(200a)의 외부에 파이프본체(200a)의 길이방향과 나란히 복수의 윅홈(201)이 형성된다.The pipe body 200a is formed in a cylindrical shape. And the working fluid is accommodated inside the pipe body (200a). The space in which the working fluid is accommodated consists of a closed space. A plurality of wick grooves 201 are formed outside the pipe main body 200a in parallel with the longitudinal direction of the pipe main body 200a.

본 발명은 파이프본체(200a) 외부에 윅홈(201)이 형성됨으로써 가열 공기와의 열전달을 위한 표면적을 증대시킬 수 있다. 뿐만아니라, 파이프본체(200a) 외부에 윅홈(201)을 형성함으로써 파이프본체(200a)의 표면을 지나가는 가열공기와의 마찰을 증가시켜 가열공기의 이동속도를 줄이고 히트파이프(200)와 공기의 접촉시간을 증가시킬 수 있다.In the present invention, the wick groove 201 is formed outside the pipe main body 200a to increase the surface area for heat transfer with the heating air. In addition, by forming the wick groove 201 on the outside of the pipe body (200a) by increasing the friction with the heating air passing through the surface of the pipe body (200a) to reduce the moving speed of the heating air and the contact of the heat pipe 200 and air You can increase the time.

파이프본체(200a) 내부에 수용되는 작동유체는 아세톤(acetone) 41~46 중량부, 알코올(alcohol) 20~30 중량부, 술푸릭에테르(surfuric ether) 5~10 중량부, 1,2-프로필렌글리콜(1,2-propylene glycol; HOCH2CH3CHOH) 5~10 중량부를 포함하여 이루어진다. 또한, 작동유체는 아세톤, 알코올, 술푸릭에테르, 1,2-프로필렌글리콜 혼합용액 100kg에 대하여 메틸벤조트리아졸(5-methtlbenzole; C7H7N3) 0.00035~0.00045kg 및 삼폴리인산나트륨(sodium tripolyphosphate; Na5P3O10) 0.00028~0.00032kg을 포함한다.The working fluid accommodated in the pipe main body 200a is 41 to 46 parts by weight of acetone, 20 to 30 parts by weight of alcohol, 5 to 10 parts by weight of sulfuric ether, and 1,2-propylene. It comprises 5 to 10 parts by weight of glycol (1,2-propylene glycol; HOCH2CH3CHOH). In addition, the working fluid is 0.00035 to 0.00045 kg of methyl benzotriazole (5-methtlbenzole; C7H7N3) and sodium tripolyphosphate (Na5P3O10) based on 100 kg of acetone, alcohol, sulfulic ether, and 1,2-propylene glycol mixed solution. Contains 0.00028-0.00032 kg.

1,2-프로필렌글리콜은 상기와 같이 증류수와 정량의 비율로 혼합되어 열전달 및 열교환을 위한 운반체로서 우수한 효과를 갖는다. 그리고 1,2-프로필렌글리콜은 어는점이 -60℃로 증류수와 혼합되어 일반적인 사용조건 또는 그 이하의 온도(약 -40℃)에서 작동유체가 동결되지 않도록 한다. 작동유체는 약 -40~130℃ 에서 상변화가 일어나지 않고 히트파이프(200)의 내부 압력을 일정하게 안정적으로 유지할 수 있다. 그리고 메틸벤조트리아졸은 부식 방지제로서 히트파이프(200)의 부식을 방지한다. 그리고 삼폴리인산나트륨은 히트파이프(200)의 내주면에 이물질이 형성되는 것을 방지한다. 히트파이프(200)의 내주면에 이물질이 형성되면 흡열효과가 떨어지는 문제점이 발생한다.1,2-propylene glycol is mixed with distilled water and the ratio of the quantitative as described above has an excellent effect as a carrier for heat transfer and heat exchange. 1,2-propylene glycol is mixed with distilled water at freezing point of -60 ℃ to prevent the working fluid is frozen at the normal operating conditions or below (about -40 ℃). The working fluid may maintain a constant and stable internal pressure of the heat pipe 200 without causing a phase change at about −40 to 130 ° C. And methylbenzotriazole prevents corrosion of the heat pipe 200 as a corrosion inhibitor. And sodium tripolyphosphate to prevent foreign matter is formed on the inner peripheral surface of the heat pipe (200). If foreign matter is formed on the inner circumferential surface of the heat pipe 200, the endothermic effect is reduced.

본 발명은 상술한 작동유체를 사용하는 것이 바람직하지만, 시스템(냉각이 필요한 발열 시스템, 데이터 센터 등) 내에서 방출되는 열량에 따라 적합한 작동유체를 사용할 수도 있다.Although the present invention preferably uses the above-described working fluid, a suitable working fluid may be used depending on the amount of heat released in the system (heating system requiring cooling, data center, etc.).

그리고 파이프본체(200a)의 외부에는 나노방열코팅층이 형성될 수 있다. 구체적으로 나노방열코팅층은 95 중량%의 그래핀, 2 중량%의 폴리우레탄, 1 중량%의 아크릴레이트 및 2 중량%의 불가피한 불순물로 이루어진다. 나노방열코팅층은 열복사와 열흡수가 우수하여 효과적인 열전달이 이루어진다.In addition, a nano heat dissipation coating layer may be formed on the outside of the pipe main body 200a. Specifically, the heat radiation coating layer is composed of 95% by weight of graphene, 2% by weight of polyurethane, 1% by weight of acrylate and 2% by weight of unavoidable impurities. Nano-radiation coating layer has excellent heat radiation and heat absorption to achieve effective heat transfer.

나노방열코팅층은 파이프본체(200a) 표면을 깨끗하게 세척한 후 파이프본체(200a) 표면에 나노방열코팅액을 도포하여 5~15㎛의 두께로 형성된다. 이후, 80℃에서 30분 이상 건조하면 나노방열코팅층이 파이프본체(200a) 표면에 고착된다.The nano heat dissipation coating layer is formed to have a thickness of 5 to 15 μm by cleanly cleaning the surface of the pipe body 200a and then applying a nano heat dissipation coating solution to the surface of the pipe body 200a. Thereafter, when dried at 80 ° C. or more for 30 minutes, the nano heat-dissipating coating layer is fixed to the surface of the pipe main body 200a.

이하, 본 발명의 외부 윅 히트파이프를 이용한 무동력 냉각 시스템에 대하여 설명한다.Hereinafter, a non-powered cooling system using the external wick heat pipe of the present invention will be described.

본 발명의 외부 윅 히트파이프를 이용한 무동력 냉각 시스템은 프레임(100), 복수의 히트파이프(200), 냉각파이프(300) 및 냉각수공급부(400)를 포함하여 이루어진다.The non-powered cooling system using the external wick heat pipe of the present invention includes a frame 100, a plurality of heat pipes 200, a cooling pipe 300, and a cooling water supply unit 400.

프레임(100)은 서버랙(R) 상부에 설치된다. 도 1에 도시된 바와 같이 하나의 프레임(100)은 두 개의 서버랙(R) 상부에 설치된다. 프레임(100)은 대략적으로 사각기둥 형상으로 형성되며, 내부에 복수의 히트파이프(200)가 설치된다. 프레임(100)의 크기는 서버랙(R)의 크기, 서버랙(R) 사이의 거리, 설치되는 히트파이프(200)의 수 등에 따라 변경될 수 있다.Frame 100 is installed above the server rack (R). As shown in FIG. 1, one frame 100 is installed on two server racks (R). Frame 100 is formed in a substantially rectangular pillar shape, a plurality of heat pipes 200 are installed therein. The size of the frame 100 may be changed according to the size of the server rack (R), the distance between the server rack (R), the number of heat pipes (200) installed.

히트파이프(200)는 프레임(100)에 설치되고, 내부에 작동유체가 수용되어 서버랙(R)의 상부로 상승하는 공기로부터 열을 흡수한다. 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 히트파이프(200)는 두 개의 서버랙(R) 사이를 가로지르도록 설치된다. 이에 따라 서버와 서버 사이에서 가열된 공기가 상승하면서 복수의 히트파이프(200) 사이를 지나가게 된다. 이때, 히트파이프(200)와 가열 공기 사이에 열전달이 이루어진다. 그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 히트파이프(200)는 냉각파이프(300)에 수직으로 연결된다.The heat pipe 200 is installed in the frame 100, the working fluid is accommodated therein to absorb heat from the air rising to the top of the server rack (R). As illustrated in FIGS. 1 and 2, the plurality of heat pipes 200 are installed to cross between two server racks R. As illustrated in FIG. Accordingly, the heated air rises between the server and the server and passes between the plurality of heat pipes 200. At this time, heat transfer is performed between the heat pipe 200 and the heated air. As shown in FIG. 2, the plurality of heat pipes 200 are vertically connected to the cooling pipe 300.

이러한 히트파이프(200)는 필요한 냉각성능에 따라 여러 층으로 이루어질 수 있다. 즉 히트파이프(200)가 상하로 여러 층으로 이루어짐으로써, 상승하는 공기는 더 많은 히트파이프(200)를 지나가면서 열전달이 이루어질 수 있다.The heat pipe 200 may be formed of several layers according to the required cooling performance. That is, since the heat pipe 200 is made up of several layers, the rising air may pass through more heat pipes 200, thereby performing heat transfer.

히트파이프(200)는 효과적인 열전달을 위하여 외부에 표면적을 증가시킬 수 있는 냉각핀을 설치할 수도 있지만, 이 경우, 히트파이프(200) 자체의 크기가 작아져 작동유체를 수용하기 위한 히트파이프(200)의 내부 공간이 줄어들거나, 설치할 수 있는 히트파이프(200)의 수가 감소할 수밖에 없다.The heat pipe 200 may be provided with a cooling fin that can increase the surface area to the outside for effective heat transfer, in this case, the heat pipe 200 itself becomes smaller in size to accommodate the working fluid heat pipe 200 Inner space is reduced, or the number of heat pipes 200 that can be installed is bound to decrease.

반면, 본 발명의 외부 윅 히트파이프(200)는 파이프본체(200a) 외부에 복수의 윅홈(201)이 형성됨으로써, 동일한 공간에서 히트파이프(200) 자체의 크기를 증가시키거나 더 많은 히트파이프(200)를 설치하여 히트파이프(200)에 의한 열전달 효과를 극대화시킬 수 있다.On the other hand, the outer wick heat pipe 200 of the present invention is formed by the plurality of wick grooves 201 outside the pipe body 200a, thereby increasing the size of the heat pipe 200 itself in the same space or more heat pipe ( By installing the 200, it is possible to maximize the heat transfer effect by the heat pipe (200).

냉각파이프(300)는 복수의 히트파이프(200)의 일단이 각각 연결되어 히트파이프(200)로부터 열을 흡수한다. 즉 하나의 냉각파이프(300)는 복수의 히트파이프(200)의 일단과 각각 연결되도록 절곡 형성된다. 그리고 히트파이프(200)의 일단은 냉각파이프(300)의 내부로 삽입되어, 냉각파이프(300)가 히트파이프(200)의 일단을 감싸는 형태로 이루어진다. 이에 따라 히트파이프(200) 내부에서 가열공기의 열을 흡수한 작동유체는 히트파이프(200)의 일단에서 냉각파이프(300)를 통해 지나가는 냉각수로 열을 전달한다.One end of each of the plurality of heat pipes 200 is connected to the cooling pipe 300 to absorb heat from the heat pipes 200. That is, one cooling pipe 300 is bent to be connected to one end of the plurality of heat pipes 200, respectively. One end of the heat pipe 200 is inserted into the cooling pipe 300 so that the cooling pipe 300 surrounds one end of the heat pipe 200. Accordingly, the working fluid absorbing the heat of the heating air in the heat pipe 200 transfers heat to the cooling water passing through the cooling pipe 300 at one end of the heat pipe 200.

냉각수공급부(400)는 냉각파이프(300)로 냉각수를 순환시킨다.The cooling water supply unit 400 circulates the cooling water to the cooling pipe 300.

전술한 바와 같이, 서버에서 발생하는 열에 의해 주위의 공기가 가열되면, 가열공기가 상승하면서 복수의 히트파이프(200)를 지나가게 된다. 이때, 가열공기는 복수의 히트파이프(200)와 열전달이 이루어진다. 히트파이프(200) 내부에 수용되어 있는 작동유체는 가열공기로부터 열을 흡수한 후, 냉각수로 다시 열을 전달한다. 이에 따라 작동유체는 가열공기로부터 계속해서 열을 흡수할 수 있다. 그리고 열전달이 이루어진 공기는 상부에 설치되어 있는 덕트(D)로 유입되고, 덕트(D)를 따라 이동 후 배출구(E)를 통해 데이터 센터(C) 내부로 배출된다. 한편, 배출구(E)에는 팬을 설치하여 데이터 센터(C)로 원활한 공기의 배출이 이루어지도록 할 수도 있다.As described above, when the surrounding air is heated by the heat generated by the server, the heating air rises and passes through the plurality of heat pipes 200. At this time, the heated air is heat transfer with the plurality of heat pipes (200). The working fluid contained in the heat pipe 200 absorbs heat from the heated air and then transfers heat back to the cooling water. This allows the working fluid to continuously absorb heat from the heated air. And the heat transfer air is introduced into the duct (D) is installed in the upper portion, and moves along the duct (D) and is discharged into the data center (C) through the outlet (E). On the other hand, by installing a fan in the discharge port (E) may be a smooth discharge of air to the data center (C).

제2 실시예Second embodiment

본 발명의 제2 실시예에 따른 외부 윅 히트파이프(200)에는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 수용부(210)와 제2 수용부(220)가 형성된다.In the external wick heat pipe 200 according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, the first accommodating part 210 and the second accommodating part 220 are formed.

제1 수용부(210)는 밀폐공간으로 형성되며 내부에 작동유체가 수용된다. 제2 수용부(220)는 냉각파이프(300)와 연결되는 일단이 개방형성되어 타단방향으로 연장형성된다.The first accommodating part 210 is formed as a closed space and a working fluid is accommodated therein. The second accommodating part 220 is open at one end connected to the cooling pipe 300 and extends in the other end direction.

이러한 히트파이프(200)는 제1 수용부(210)가 제2 수용부(220)를 감싸도록 형성되고, 제2 수용부(220)에는 냉각수가 유입되어 작동유체와 열전달이 이루어진다. 즉 냉각파이프(300)를 지나가는 냉각수는 제2 수용부(220)로 유입되고, 제1 수용부(210)에 수용되어 있는 작동유체가 제2 수용부(220)로 유입된 냉각수를 외부에서 감싸는 형태가 되어 작동유체와 냉각수 사이에 열전달이 이루어지게 된다.The heat pipe 200 is formed such that the first accommodating part 210 surrounds the second accommodating part 220, and the coolant flows into the second accommodating part 220 to perform a working fluid and heat transfer. That is, the cooling water passing through the cooling pipe 300 flows into the second accommodating part 220, and the working fluid accommodated in the first accommodating part 210 surrounds the cooling water introduced into the second accommodating part 220 from the outside. It is in the form of heat transfer between the working fluid and the cooling water.

제1 실시예와 같이 파이프본체(200a)의 외부에는 윅홈(201) 및 나노방열코팅층이 형성될 수 있다.As in the first embodiment, the wick groove 201 and the nano heat dissipation coating layer may be formed outside the pipe main body 200a.

본 발명에 따른 외부 윅 히트파이프는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.External wick heat pipe according to the present invention is not limited to the above embodiment can be carried out in a variety of modifications within the scope of the technical idea of the present invention.

100 : 프레임,
200 : 히트파이프,
200a : 파이프본체,
201 : 윅홈,
210 : 제1 수용부,
220 : 제2 수용부,
300 : 냉각파이프,
400 : 냉각수공급부,
C : 데이터 센터,
R : 서버랙,
D : 덕트,
E : 배출구,
100: frame,
200: heat pipe,
200a: pipe body,
201: Wickhome,
210: first accommodating part,
220: second receiving portion,
300: cooling pipe,
400: cooling water supply unit,
C: data center,
R: server rack,
D: duct,
E: outlet,

Claims (4)

냉각수가 지나가는 하나의 냉각파이프에 수직으로 연결되는 복수의 외부 윅 히트파이프로서, 원통형상의 파이프본체 외부에 상기 파이프본체의 길이방향과 나란하게 복수의 윅홈이 형성되고,
상기 파이프본체에는, 밀폐공간으로서 작동유체가 수용되는 제1 수용부와, 상기 냉각파이프와 연결되는 일단이 개방형성되어 타단방향으로 연장형성되는 제2 수용부가 형성되며,
상기 제1 수용부는 상기 제2 수용부를 감싸도록 형성되고, 상기 제2 수용부에는 상기 냉각파이프를 따라 흐르는 냉각수가 유입되어 상기 작동유체가 상기 냉각수를 외부에서 감싸는 형태로 상기 작동유체와 냉각수 사이에 열전달이 이루어지는 것을 특징으로 하는 외부 윅 히트파이프.
A plurality of external wick heat pipe vertically connected to one cooling pipe passing through the cooling water, a plurality of wick grooves are formed outside the cylindrical pipe body in parallel with the longitudinal direction of the pipe body,
The pipe main body includes a first accommodating part in which a working fluid is accommodated as a sealed space, and a second accommodating part which is open at one end connected to the cooling pipe and extends in the other end direction.
The first accommodating part is formed to surround the second accommodating part, and cooling water flowing along the cooling pipe flows into the second accommodating part so that the working fluid surrounds the cooling water from the outside, between the working fluid and the cooling water. External wick heat pipe, characterized in that the heat transfer is made.
청구항 1에 있어서,
상기 파이프본체의 외부에는 나노방열코팅층이 형성되고,
상기 나노방열코팅층은 95 중량%의 그래핀(graphene), 2 중량%의 폴리우레탄(polyurethana), 1 중량%의 아크릴레이트(acrylate) 및 2 중량%의 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 외부 윅 히트파이프.
The method according to claim 1,
The outer heat radiation coating layer is formed on the outside of the pipe body,
The nano-heat coating layer is an external wick heat, characterized in that consisting of 95% by weight of graphene (graphene), 2% by weight of polyurethane (polyurethana), 1% by weight of acrylate (acrylate) and 2% by weight of unavoidable impurities pipe.
청구항 2에 있어서,
상기 나노방열코팅층은 파이프본체에 5~15㎛의 두께로 형성되고, 80℃에서 30분 이상 건조하여 파이프본체 표면에 고착되는 것을 특징으로 하는 외부 윅 히트파이프.
The method according to claim 2,
The nano heat-dissipating coating layer is formed in a thickness of 5 ~ 15㎛ on the pipe body, the outer wick heat pipe, characterized in that the dried to at least 30 minutes at 80 ℃ fixed to the pipe body surface.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020246734A1 (en) * 2019-06-07 2020-12-10 정춘식 Outer-wick heat pipe

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200288903Y1 (en) 2002-06-17 2002-09-11 주식회사 한국에치피티 A Plate Type Heat Pipe
KR20050093959A (en) 2004-03-17 2005-09-26 티티엠주식회사 Heat pipe using carbon nano particles
JP2006010141A (en) * 2004-06-24 2006-01-12 Atomu Kenchiku Kankyo Kogaku Kenkyusho:Kk Double tube type heat pipe
KR200479829Y1 (en) 2014-12-19 2016-03-10 네이버비즈니스플랫폼 주식회사 Double damper assembly for air conditioner and server room cooling system with the same
KR101635835B1 (en) * 2009-08-11 2016-07-05 한국세라믹기술원 Coating method with colloidal graphine oxides
KR20170036218A (en) * 2015-09-24 2017-04-03 강계수 The pipe manufacturing method and Plastic pipe for heat conductivity containing graphene
KR20180126331A (en) * 2017-05-17 2018-11-27 이동근 Thin Grooves Heat Pipe

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200302876Y1 (en) * 2002-11-26 2003-02-05 (주) 루이테크 duplication heating pipe
KR102037492B1 (en) * 2019-06-07 2019-10-29 정춘식 Heatpipe with outside wicks

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200288903Y1 (en) 2002-06-17 2002-09-11 주식회사 한국에치피티 A Plate Type Heat Pipe
KR20050093959A (en) 2004-03-17 2005-09-26 티티엠주식회사 Heat pipe using carbon nano particles
JP2006010141A (en) * 2004-06-24 2006-01-12 Atomu Kenchiku Kankyo Kogaku Kenkyusho:Kk Double tube type heat pipe
KR101635835B1 (en) * 2009-08-11 2016-07-05 한국세라믹기술원 Coating method with colloidal graphine oxides
KR200479829Y1 (en) 2014-12-19 2016-03-10 네이버비즈니스플랫폼 주식회사 Double damper assembly for air conditioner and server room cooling system with the same
KR20170036218A (en) * 2015-09-24 2017-04-03 강계수 The pipe manufacturing method and Plastic pipe for heat conductivity containing graphene
KR20180126331A (en) * 2017-05-17 2018-11-27 이동근 Thin Grooves Heat Pipe

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020246734A1 (en) * 2019-06-07 2020-12-10 정춘식 Outer-wick heat pipe

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