KR102085823B1 - 수냉식 냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수냉식 냉각 장치에 관한 것으로, 냉각수가 유입되는 입구부 및 냉각수가 이동되는 통로부가 형성된 방열체와, 통로부의 내부에서 입구부에 연접하여 배치되는 가이드부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 방열체에서, 가이드부가 입구부와 통로부 사이에서 냉각수의 압력 손실을 억제할 수 있다.

Description

수냉식 냉각 장치{WATER COOLING APPARATUS}
본 발명은 냉각 장치에 관한 것으로, 특히 수냉식 냉각 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전자 기기는 고성능화 및 고집적화됨에 따라, 다수개의 부품들로 이루어진다. 이 때 전자 기기는, 부품들이 개별적으로 또는 상호 협력하여 구동함에 따라, 동작한다. 그런데, 전자 기기에서 부품들의 구동에 따라, 부품들 사이에서 열이 발생되는 문제점이 있다. 여기서, 열은 부품들에 오동작을 일으키며, 나아가 전자 기기의 고장을 야기할 수 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 냉각 장치가 전자 기기에 장착되어, 전자 기기의 열을 방출한다. 이 때 냉각 장치는 냉각팬을 구비한다. 그리고 냉각 장치는 냉각팬을 회전하여, 전자 기기의 내부로부터 외부로 공기를 강제 이송시킨다. 그런데, 냉각 장치에서 냉각팬이 회전함에 따라, 소음 및 먼지가 발생된다. 여기서, 먼지는 전자 기기로 유입되어, 전자 기기의 부품들에 오동작을 일으키고, 나아가 전자 기기의 고장을 야기할 수 있다.
따라서, 본 발명은, 향상된 효율성을 갖는 수냉식 냉각 장치를 제공한다. 그리고 본 발명은, 전자 기기의 열을 효과적으로 방출하기 위한 수냉식 냉각 장치를 제공한다. 또한 본 발명은, 전자 기기 내 부품들의 오동작 및 전자 기기의 고장을 방지하기 위한 수냉식 냉각 장치를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수냉식 냉각 장치는, 냉각수가 유입되는 입구부 및 상기 냉각수가 이동되는 통로부를 포함하는 방열체와, 상기 통로부의 내부에서 상기 입구부에 연접하여 배치되는 가이드부를 포함한다.
이 때 본 발명에 따른 수냉식 냉각 장치에 있어서, 상기 가이드부의 길이는 10 mm, 15 mm 또는 20 mm 중 어느 한 값일 수 있다.
본 발명에 따른 수냉식 냉각 장치는, 냉각수의 이동 속도를 유지할 수 있다. 즉 방열체에서, 가이드부가 입구부와 통로부 사이에서 냉각수의 압력 손실을 억제할 수 있다. 구체적으로, 가이드부가 입구부의 단면적과 통로부의 단면적 차이를 완화시킴으로써, 냉각수의 압력 손실을 억제할 수 있다. 이로 인하여, 수냉식 냉각 장치는 보다 효율적으로 전자 기기의 열을 방출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수냉식 냉각 장치를 도시하는 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수냉식 냉각 장치에서 방열체의 일 예를 도시하는 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수냉식 냉각 장치에서 방열체의 일 예를 도시하는 평면도,
도 4는 도 3에서 가이드부를 확대하여 도시하는 사시도,
도 5는 도 3에서 가이드부의 길이에 따른 방열체의 동작 성능을 설명하기 위한 그래프, 그리고
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수냉식 냉각 장치에서 방열체의 다른 예를 도시하는 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이 때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수냉식 냉각 장치를 도시하는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 수냉식 냉각 장치(100)는, 냉각수 탱크(110), 냉각수 펌프(120), 공급관(130), 방출관(140) 및 방열체(150)를 포함한다.
냉각수 탱크(110)는 냉각수를 저장한다. 이 때 냉각수 탱크(110)는 냉각수를 일시적으로 저장한다. 그리고 냉각수 탱크(110)는 공급관(130) 및 방출관(140)과 연결된다. 또한 냉각수 탱크(110)는, 방출관(140)으로부터 냉각수가 유입된다. 게다가, 냉각수 탱크(110)는 공급관(130)으로 냉각수를 공급한다. 여기서, 냉각수로서, 냉각수 탱크(110), 냉각수 펌프(120), 공급관(130), 방출관(140) 및 방열체(150)를 오염시키거나 부식시키는 물질이 없는 액체가 사용된다.
이 때 냉각수 탱크(110)는 냉각기(도시되지 않음)를 구비하여, 냉각수를 냉각시킬 수 있다. 이를 통해, 냉각수 탱크(110)는 냉각수를 재순환시킬 수 있다. 한편, 냉각수 탱크(110)는 두 개의 저장 영역(도시되지 않음)들을 구비할 수 있다. 여기서, 제 1 저장 영역은 공급관(130)과 연결되며, 제 2 저장 영역은 방출관(140)과 연결될 수 있다. 그리고 냉각수 탱크(110)는 제 2 저장 영역의 냉각수를 배수시킬 수 있다.
냉각수 펌프(120)는 냉각수를 순환시킨다. 즉 냉각수 펌프(120)가 냉각수에 압력을 인가한다. 이 때 냉각수 펌프(120)는 냉각수 탱크(110)와 방열체(150) 사이에 배치된다. 여기서, 냉각수 펌프(120)는 공급관(130)을 통해, 냉각수 탱크(110) 및 방열체(150)에 연결된다. 그리고 냉각수가 공급관(130)으로 이송되도록, 냉각수 펌프(120)가 냉각수에 압력을 인가한다. 즉 냉각수 펌프(120)는 냉각수 탱크(110)로부터 냉각수를 흡입하여, 방열체(150)로 냉각수를 수송한다.
공급관(130)은 냉각수를 이송한다. 즉 공급관(130)은 냉각수를 공급한다. 이 때 공급관(130)은 냉각수 탱크(110)와 방열체(150)를 연결한다. 그리고 공급관(130)은 냉각수 펌프(120)에 연결된다. 구체적으로, 공급관(130)은 냉각수 탱크(110)와 냉각수 펌프(120)를 연결하며, 냉각수 펌프(120)와 방열체(150)를 연결한다. 또한 공급관(130)은 냉각수 탱크(110)로부터 방열체(150)로 냉각수를 공급한다. 여기서, 냉각수 펌프(120)에 의해 냉각수에 압력이 인가됨에 따라, 공급관(130)이 방열체(150)로 냉각수를 공급한다.
방출관(140)은 냉각수를 이송한다. 즉 방출관(140)은 냉각수를 방출한다. 이 때 방출관(140)은 공급관(130)과 별도로, 방열체(150)와 냉각수 탱크(110)를 연결한다. 그리고 방출관(140)은 방열체(150)로부터 냉각수 탱크(110)로 냉각수를 방출한다. 여기서, 냉각수 펌프(120)에 의해 냉각수에 압력이 인가됨에 따라, 방출관(140)이 방열체(150)로부터 냉각수를 방출한다.
방열체(150)는 실질적으로 냉각수를 이용한다. 즉 방열체(150)가 냉각수를 이용하여, 주변의 열을 흡수 및 방출한다. 이러한 방열체(150)는 전자 기기의 부품(도시되지 않음)들에 인접하여 배치된다. 그리고 방열체(150)는 공급관(130) 및 방출관(140)과 연결된다. 또한 방열체(150)는, 공급관(130)으로부터 냉각수가 유입된다. 게다가, 방열체(150)는 방출관(140)으로 냉각수를 방출한다. 이 때 방열체(150)는 내부에서 냉각수를 이동시킨다. 이를 통해, 방열체(150)는 전자 기기의 부품들로부터 냉각수로 열을 흡수하여 방출한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수냉식 냉각 장치에서 방열체의 일 예를 도시하는 사시도이다. 그리고 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수냉식 냉각 장치에서 방열체의 일 예를 도시하는 평면도이다. 또한 도 4는 도 3에서 가이드부를 확대하여 도시하는 사시도이다. 아울러, 도 5는 도 3에서 가이드부의 길이에 따른 방열체의 동작 성능을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예의 수냉식 냉각 장치(100)에서, 본 예의 방열체(150)는 입구부(151), 출구부(153), 통로부(155) 및 가이드부(157)를 포함한다.
입구부(151)는 방열체(150)로 냉각수를 유입시킨다. 즉 입구부(151)는 공급관(130)으로부터 방열체(150)로 냉각수를 유입시킨다. 이러한 입구부(151)는 공급관(130)에 체결된다. 여기서, 입구부(151)는 공급관(130)의 일 단부를 둘러쌀 수 있다. 이 때 입구부(151)의 단면적(A11)은 공급관(130)의 단면적(A10) 이상일 수 있다. 여기서, 입구부(151)의 단면적(A11) 및 공급관(130)의 단면적(A10)은, 공급관(130)으로부터 입구부(151)로 냉각수의 유입 방향에 수직한 방향으로, 결정될 수 있다.
출구부(153)는 방열체(150)로부터 냉각수를 방출한다. 즉 출구부(153)는 방열체(150)로부터 방출관(140)으로 냉각수를 방출한다. 이러한 출구부(153)는 방출관(140)에 체결된다. 여기서, 출구부(153)는 방출관(140)의 일 단부를 둘러쌀 수 있다. 이 때 출구부(153)의 단면적(A21)은 방출관(140)의 단면적(A20) 이상일 수 있다. 여기서, 출구부(153)의 단면적(A21) 및 방출관(140)의 단면적(A20)은, 출구부(153)로부터 방출관(140)으로 냉각수의 방출 방향에 수직한 방향으로, 결정될 수 있다.
통로부(155)는 방열체(150) 내에서 냉각수를 이동시킨다. 즉 통로부(155)는 입구부(151)로부터 출구부(153)로 냉각수를 이동시킨다. 이러한 통로부(155)는 입구부(151)와 출구부(153)를 연결한다. 이 때 통로부(155)는 입구부(151)로부터 출구부(153)로 연장된다. 여기서, 통로부(155)는 입구부(151)로부터 확장되어, 연장될 수 있다. 이 때 입구부(151)에 인접한 위치에서, 통로부(155)의 단면적(A12)은 입구부(151)의 단면적(A11)을 초과할 수 있다. 여기서, 통로부(155)의 단면적(A12)은 입구부(151)의 단면적(A11)과 동일한 방향으로, 결정될 수 있다. 한편, 출구부(153)에 인접한 위치에서, 통로부(155)의 단면적(A22)은 출구부(153)의 단면적(A21)을 초과할 수 있다. 여기서, 통로부(155)의 단면적(A22)은 출구부(153)의 단면적(A21)과 동일한 방향으로 결정될 수 있다.
가이드부(157)는 방열체(150) 내에서 냉각수의 압력 손실을 억제한다. 즉 가이드부(157)는 공급관(130)과 방열체(150) 사이에서 냉각수의 압력 손실을 억제한다. 이러한 가이드부(157)는 통로부(155)의 내부에 배치된다. 이 때 가이드부(157)는 입구부(151)에 연접하여 배치된다. 여기서, 가이드부(157)는 입구부(151)에 접촉될 수 있으며, 입구부(151)로부터 이격될 수도 있다. 예를 들면, 입구부(151)와 가이드부(157)의 이격 거리는 대략 3 mm일 수 있다. 그리고 가이드부(157)의 단면적(A13)은 입구부(151)의 단면적(A11) 이상이고, 통로부(155)의 단면적(A12) 미만이다. 여기서, 가이드부(157)의 단면적(A13)은 입구부(151)의 단면적(A11)과 동일한 방향으로, 결정될 수 있다. 또한 가이드부(157)는 입구부(151)로부터 연장된다. 여기서, 가이드부(157)의 길이(L)가 입구부(151)로부터 통로부(155)로 냉각수의 유입 방향에 나란한 방향으로, 결정될 수 있다.
예를 들면, 가이드부(157)는 도 4에 도시된 바와 같은 사이즈로 구현될 수 있다. 구체적으로, 가이드부(157)의 단면적(A13)은 대략 26 mm일 수 있다. 그리고 가이드부(157)의 길이(L)는 대략 5 mm 내지 25 mm 중 어느 한 값일 수 있다. 보다 상세하게, 가이드부(157)의 길이(L)는 10 mm, 15 mm 또는 20 mm 중 어느 한 값일 수 있다. 또한 가이드부(157)의 폭(W)은 대략 16 mm일 수 있다. 게다가, 가이드부(157)의 두께(T)는 대략 1 mm일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 방열체(150)가 가이드부(157)를 포함함에 따라, 방열체(150)의 동작 성능이 개선된다. 여기서, 냉각수의 온도가 대략 30 ℃이고, 냉각수의 유량이 대략 10 L/min인 동일한 조건 하에서, 공급관(130)으로부터 방열체(150) 사이에서 냉각수의 압력 손실이 하기 <표 1>에 기재된 바와 같이 측정될 수 있다. 이 때 도 5에 도시된 바와 같이, 방열체(150)가 10 mm, 15 mm 또는 20 mm의 길이를 갖는 가이드부(157)를 포함하는 경우, 가이드부(157)를 포함하지 않는 경우와 비교하여, 방열체(150) 내에서 냉각수의 압력 손실이 적다. 즉 방열체(150)가 가이드부(157)를 포함하는 경우, 방열체(150)에서 냉각수의 압력 손실이 억제된다.
가이드부의 길이
(mm)		 냉각수의 온도
(℃)		 냉각수의 유량
(L/min)		 냉각수의 압력 손실
(Pa)
0(가이드부 미포함) 30 10 1239
10 30 10 1210
15 30 10 1205
20 30 10 1231
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수냉식 냉각 장치에서 방열체의 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 수냉식 냉각 장치(100)에서, 본 예의 방열체(150)는 입구부(151), 출구부(153), 통로부(155), 가이드부(157) 및 추가 가이드부(159)를 포함한다. 이 때 본 예에서 입구부(151), 출구부(153), 통로부(155) 및 가이드부(157)는 전술된 예의 대응하는 구성과 유사하므로, 상세한 설명을 생략한다. 다만, 본 예의 방열체(150)는 추가 가이드부(159)를 더 포함한다.
추가 가이드부(159)는 방열체(150) 내에서 냉각수 압력의 급상승을 억제한다. 즉 추가 가이드부(159)는 방열체(150)와 방출관(140) 사이에서 냉각수 압력의 급상승을 억제한다. 이러한 추가 가이드부(159)는 통로부(155)의 내부에 배치된다. 이 때 추가 가이드부(159)는 출구부(153)에 연접하여 배치된다. 여기서, 추가 가이드부(159)는 출구부(153)에 접촉될 수 있으며, 출구부(153)로부터 이격될 수도 있다. 예를 들면, 출구부(153)와 추가 가이드부(159)의 이격 거리는 대력 3 mm일 수 있다. 그리고 추가 가이드부(159)의 단면적(A23)은 출구부(153)의 단면적(A21) 이상이고, 통로부(155)의 단면적(A22) 미만이다. 여기서, 추가 가이드부(159)의 단면적(A23)은 출구부(153)의 단면적(A21)과 동일한 방향으로 결정될 수 있다. 또한 추가 가이드부(159)는 출구부(153)로부터 연장된다. 여기서, 추가 가이드부(159)의 길이가 통로부(155)로부터 출구부(153)로 냉각수의 방출 방향에 나란한 방향으로, 결정될 수 있다. 예를 들면, 추가 가이드부(159)는 가이드부(157)와 동일한 사이즈로 구현될 수 있다. 또는 추가 가이드부(159)는 가이드부(157)와 상이한 사이즈로 구현될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 냉각수 탱크(110)에 냉각수가 저장되어 있다. 그리고 냉각수 펌프(120)의 구동에 의해, 공급관(130)이 냉각수 탱크(110)로부터 방열체(150)로 냉각수를 수송한다. 여기서, 냉각수 펌프(120)가 냉각수에 압력을 인가한다. 또한 공급관(130)이 방열체(150)로 냉각수를 공급한다. 아울러, 방열체(150)에서, 입구부(151)가 통로부(155)로 냉각수를 유입시킨다. 다음으로, 방열체(150)에서, 통로부(155)가 냉각수를 이동시킨다. 여기서, 통로부(155)는 입구부(151)로부터 출구부(153)로 냉각수를 이동시킨다. 그리고 통로부(155)는 출구부(153)로 냉각수를 방출한다. 또한 방열체(150)는 방출관(140)으로 냉각수를 방출한다. 게다가, 방출관(140)은 냉각수 탱크(110)로 냉각수를 수송한다.
이 때 방열체(150)에서, 입구부(151)의 단면적(A11)과 통로부(155)의 단면적(A12) 차이로 인하여, 통로부(155) 내에서 입구부(151)에 인접하여, 냉각수의 압력 손실이 발생될 수 있다. 이러한 경우, 통로부(155) 내에서, 냉각수의 이동 속도가 감소될 수 있다. 그러나, 통로부(155) 내에서, 가이드부(157)가 냉각수의 압력 손실을 억제한다. 여기서, 가이드부(157)의 단면적(A13)은 입구부(151)의 단면적(A11) 이상이고, 통로부(155)의 단면적(A12) 미만이다. 즉 가이드부(157)가 입구부(151)의 단면적(A11)과 통로부(155)의 단면적(A12) 차이를 완화시킨다. 이를 통해, 통로부(155) 내에서, 냉각수의 이동 속도가 유지될 수 있다.
한편, 방열체(150)에서, 통로부(155)의 단면적(A22)과 출구부(153)의 단면적(A21) 차이로 인하여, 통로부(155) 내에서 출구부(153)에 인접하여, 냉각수 압력의 급상승이 발생될 수 있다. 이러한 경우, 통로부(155) 내에서, 냉각수의 이동 속도가 감소될 수 있다. 그러나, 통로부(155) 내에서, 추가 가이드부(159)가 냉각수 압력의 급상승을 억제할 수 있다. 여기서, 추가 가이드부(159)의 단면적(A23)은 출구부(153)의 단면적(A21) 이상이고, 통로부(155)의 단면적(A22) 미만이다. 즉 추가 가이드부(159)가 통로부(155)의 단면적(A22)과 출구부(153)의 단면적(A21) 차이를 완화시킨다. 이를 통해, 통로부(155) 내에서, 냉각수의 이동 속도가 유지될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 수냉식 냉각 장치 110: 냉각수 탱크
120: 냉각수 펌프 130: 공급관
140: 방출관 150: 방열체
151: 입구부 153: 출구부
155: 통로부 157: 가이드부
159: 추가 가이드부

Claims (7)

  1. 냉각수가 유입되는 입구부, 상기 냉각수가 이동되는 통로부 및 상기 통로부로부터 상기 냉각수가 배출되는 출구부를 포함하는 방열체; 및
    상기 통로부의 내부에서 상기 입구부에 연접하여 배치되는 가이드부를 포함하고,
    상기 가이드부는 상기 입구부로부터 이격되어 배치되며 상기 통로부 내에서 제 1 방향으로 연장하며 배치되고,
    상기 제 1 방향은, 상기 냉각수가 공급관으로부터 상기 입구부로 유입되는 방향이고,
    상기 공급관 및 상기 입구부는 상기 제 1 방향으로 연장하며 배치되고,
    상기 입구부의 단면적은 상기 공급관의 단면적보다 크고,
    상기 가이드부의 단면적은, 상기 입구부의 단면적보다 크고 상기 통로부의 단면적보다 작고,
    상기 입구부, 상기 공급관, 상기 가이드부, 상기 통로부 각각의 단면적은, 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향의 단면적이고,
    상기 가이드부의 단면적은, 상기 입구부와 인접한 하부에서 상기 하부와 반대되는 상부까지 일정한 냉각 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드부의 상기 제 1 방향 길이는 5 mm 내지 25 mm 중 어느 한 값인 냉각 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가이드부의 상기 제 1 방향 길이는 10 mm, 15 mm 또는 20 mm 중 어느 한 값인 냉각 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 입구부, 상기 통로부 및 상기 출구부를 포함하는 상기 방열체는 'ㄷ'자 형상을 가지는 냉각 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 통로부의 내부에서 상기 출구부에 연접하여 배치되는 제 2 가이드부를 더 포함하고,
    상기 제 2 가이드부는 상기 출구부와 이격되어 배치되는 냉각 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 가이드부의 단면적은, 상기 출구부의 단면적 이상이고 상기 통로부 단면적 미만이고,
    상기 제 2 가이드부의 단면적은 상기 제 2 방향의 단면적인 냉각 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 통로부는, 상기 입구부와 대응되는 제 1 통로부 및 상기 출구부와 대응되는 제 2 통로부를 포함하고,
    상기 제 1 통로부의 단면적은 상기 제 2 통로부의 단면적보다 작고,
    상기 제 1 및 제 2 통로부 각각의 단면적은 상기 제 2 방향의 단면적인 냉각 장치.
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JP2007184349A (ja) * 2006-01-05 2007-07-19 T Rad Co Ltd 水冷式ヒートシンク

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