KR102108517B1 - 수냉식 전자부품 냉각장치용 압력 조절 시스템 - Google Patents

수냉식 전자부품 냉각장치용 압력 조절 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 수냉식 전자부품 냉각장치용 압력 조절 시스템은, 파이프를 따라 이동되는 냉매를 통해 전자부품을 냉각하는 수냉식 냉각장치; 상기 수냉식 냉각장치의 일 측에 장착되어 상기 냉매를 열교환 처리하는 것으로, 내부 일 측에서 외측으로 관통되되 내주 면에 나사산을 구비한 벤트 홀을 포함한 라디에이터; 상면에 드라이버 홀을 구비한 상태에서, 외주 면의 둘레를 따라 복수 개로 내부에 형성된 제 1 중공과 연통된 배출공을 구비한 헤드와, 상기 헤드의 저면 측에 결합되는 것으로, 길이 방향을 따라 상기 제 1 중공과 연통된 제 2 중공을 구비한 몸체 및, 내부가 상기 제 2 중공과 연통된 상태로 상기 몸체의 저면에서 외측으로 연장된 것으로, 상기 벤트 홀과 나사산 결합하도록 외주면 일 측에 나사산이 형성된 결합부로 이루어진 압력조절장치;를 포함한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수냉식 전자부품 냉각장치용 압력 조절 시스템에 의하면, 라디에이터 내부에 불필요하게 발생된 기체에 의해 내부 압력이 상승되는 문제를 자연스럽게 방지할 수 있어 시스템 안전성 확보는 물론 냉매 유출을 차단할 수 있다는 효과를 제공한다.

Description

수냉식 전자부품 냉각장치용 압력 조절 시스템{PRESSURE CONTROL SYSTEM FOR LIQUID-COOLED ELECTRONIC COMPONENT COOLING DEVICE}
본 발명은 수냉식 전자부품 냉각장치용 압력 조절 시스템으로서, 일반적으로 컴퓨터와 같은 전자부품을 냉각하는 수냉식 냉각장치와 연결된 라디에이터의 내부 압력 상승으로 냉매가 외부로 누수되거나 증발되는 문제를 해결하기 위한 압력조절장치를 갖춘 수냉식 냉각장치를 위한 압력 조절 시스템에 관한 것이다.
수냉식 전자부품 냉각장치는 CPU 등의 전자부품의 주변/표면에 장착된 자켓 내의 냉매가 전자부품의 열을 흡수하여 전자부품을 냉각시키는 장치를 말한다.
이러한 냉각장치는 전자부품의 열을 흡수하고 온도가 상승된 냉매를 다시 식히기 위하여 라디에이터와 연결되어 있다.
라디에이터는 파이프를 통해 전자부품이 수용된 케이스 내부로 유입된 다음 다시 외부로 유출되는 냉매를 임시 저장하는 탱크는 물론 표면적을 최대한 확보하기 위해 지그재그 또는 복수의 절곡으로 연장된 방열튜브를 구비하고 추가적으로 방열튜브 주변에 적어도 하나 장착되어 회전되는 팬을 포함한다. 이러한 라디에이터에 의하여, 라디에이터를 통과하는 냉매의 온도가 하강될 수 있다.
그런데 장시간 라디에이터로 냉매가 순환되는 과정에서 냉매가 온도 상승으로 일부 증발되며 발생한 기체를 포함하여 이 기체가 함께 라디에이터로 유입되면서 라디에이터 내부 압력이 불필요하게 상승되는 경우가 많다. 이 경우 방열튜브가 찢기거나 파손되는 문제는 물론 전자부품이 수용된 케이스와 연결된 연결관 역시 부피가 팽창하여 라디에이터와 냉각 장치 간의 연결 상태가 끊겨 이로 인해 냉매가 외부로 누출되는 것은 물론 이 과정에서 전자부품에 악영향을 야기할 수도 있다. 더욱이, 만일 냉매가 불소 성분을 포함할 경우 냉매가 유출되는 문제가 발생될 때에는 인체에 치명적인 악영향을 미칠 우려가 있다.
국내 선행기술을 참조하면, 한국등록실용신안 제 20-0346093호인 컴퓨터용 수냉식 냉각장치의 라디에이터는 상부탱크 및 하부탱크의 단면을 사각형상으로 개선하여 방열튜브가 삽입되는 깊이를 줄일 수 있으므로 상부탱크 및 하부탱크 안의 냉각수의 와류가 발생하는 것을 억제하여 모터 및 펌프의 부하를 저감하며 냉각효율을 높일 수 있는 장점이 있다고 게시되어 있다.
그런데 이 기술에 따르면, 라디에이터 내부의 발생된 기체를 외부로 방출시키면서 내부 압력을 조절함으로써 수명 연장은 물론 냉매 유출 등의 문제를 해결할 수 있는 신규하고 진보한 수냉식 전자부품 냉각장치용 압력 조절 시스템을 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.
본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 수냉식 냉각장치와 연결된 라디에이터에서 불필요하게 발생된 기체를 외부로 방출할 수 있는 압력조절장치를 구비하여 이를 통해 라디에이터의 내부 압력을 안정적으로 유지하도록 하는 시스템을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 압력조절장치의 내부에 지그재그 방식의 통로를 구비하여 기체가 냉매와 함께 유출되는 문제를 방지하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 압력조절장치의 내부에 필터를 구비하여 냉매에 포함된 유해성분이 기체와 함께 외부로 유출되는 것을 필터링 처리하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 필터의 성분으로 다공체 및 흡열 캡슐을 포함함으로써 유해 성분 및 기체를 흡착시킴으로써 이들의 외부 방출을 방지해줄 수 있으며, 열을 흡수함으로써 냉각 시스템의 냉각 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 보조 필터에 미생물을 접종함으로써 친환경적으로 유해 기체 및 성분들을 분해할 수 있으며, 필터의 필터링 성능을 보조할 수 있는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 수냉식 전자부품 냉각장치용 압력 조절 시스템은, 파이프를 따라 이동되는 냉매를 통해 전자부품을 냉각하는 수냉식 냉각장치; 상기 수냉식 냉각장치의 일 측에 장착되어 상기 냉매를 열교환 처리하는 것으로, 내부 일 측에서 외측으로 관통되되 내주 면에 나사산을 구비한 벤트 홀을 포함한 라디에이터; 상면에 드라이버 홀을 구비한 상태에서, 외주 면의 둘레를 따라 복수 개로 내부에 형성된 제 1 중공과 연통된 배출공을 구비한 헤드와, 상기 헤드의 저면 측에 결합되는 것으로, 길이 방향을 따라 상기 제 1 중공과 연통된 제 2 중공을 구비한 몸체 및, 내부가 상기 제 2 중공과 연통된 상태로 상기 몸체의 저면에서 외측으로 연장된 것으로, 상기 벤트 홀과 나사산 결합하도록 외주면 일 측에 나사산이 형성된 결합부로 이루어진 압력조절장치;를 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 몸체는, 높이 방향을 따라 일정 간격을 가지고 상기 제 2 중공을 구획하도록 형성되되, 상기 제 2 중공을 기준으로 지그재그 형상의 통로가 형성되도록 배치된 격벽;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수냉식 전자부품 냉각장치용 압력 조절 시스템에 의하면,
1) 라디에이터 내부에 불필요하게 발생된 기체에 의해 내부 압력이 상승되는 문제를 자연스럽게 방지할 수 있어 시스템 안전성 확보는 물론 냉매 유출을 차단하고,
2) 압력조절장치 내의 독특한 구조로 인해 기체와 냉매가 함께 외부로 유출되는 것을 막을 수 있으며,
3) 압력조절장치 내의 필터에 의해 기체 또는 냉매의 유해성분을 필터링하면서 냉매 유출을 막으면서 기체만 외부로 배출할 수 있도록 하는 효과를 가질 뿐만 아니라,
4) 필터를 통해 유해 성분 및 기체를 흡착시킴으로써 이들의 외부 방출을 방지해줄 수 있으며, 열을 흡수함으로써 냉각 시스템의 냉각 효율을 더욱 향상시킬 수 있음과 더불어,
5) 미생물이 접종된 보조 필터를 통해 친환경적으로 유해 기체 및 성분들을 분해할 수 있으며, 필터의 필터링 성능을 보조할 수 있는 것이다.
도 1은 라디에이터의 벤트 홀에 압력조절장치가 결합되는 것을 도시한 분해 사시도.
도 2는 압력조절장치의 기본 구조를 도시한 단면도.
도 3은 압력조절장치의 몸체에 격벽이 형성된 상태를 도시한 단면도.
도 4는 압력조절장치의 몸체에 필터가 장착된 상태를 도시한 단면도.
도 5는 압력조절장치의 몸체에 필터 및 보조 필터가 장착된 상태를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 필터 및 보조 필터의 조성을 나타낸 개념도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 라디에이터의 벤트 홀에 압력조절장치가 결합되는 것을 도시한 분해 사시도이다.
우선 본 발명의 수냉식 냉각장치는 도면에 도시되어 있지 않지만 파이프를 따라 냉매를 이동시키도록 펌프를 구비하고 파이프를 전자부품의 일 측을 지나도록 배치하거나 전자제품 표면에 부착된 자켓을 매개로 냉매를 흐르게 하여 전자제품의 열을 냉매가 흡수할 수 있도록 하는 기능을 제공하는 것으로서, 이는 공지의 수냉식 냉각장치의 구성과 같기 때문에 별도의 구체적인 설명은 생략한다.
도 1을 참조하면, 라디에이터(10)의 일 측에 벤트 홀(11)이 형성되고 이에 압력조절장치(100)가 결합되는 것을 알 수 있다. 이때, 벤트 홀(11)의 내주 면에는 나사산이 형성되는 것이 가능하고 직경 차이를 두어 후술할 압력조절장치(100)의 몸체(120) 및 결합부(130)를 각각 수용할 수 있는 구획 공간을 구비하는 것도 가능하다.
본 발명의 라디에이터(10)는 수냉식 냉각장치의 일 측에 장착되거나 아니면 수냉식 냉각장치의 일 구성을 이루는 것으로서, 수냉식 냉각장치의 파이프과 연결되는 유입부(12)를 통해 냉매를 유입 받아 다수의 굴곡을 통해 충분한 표면적을 확보한 열교환부(15)로 냉매를 흐르도록 함과 아울러 이때 팬(미도시)을 구동하여 냉매의 온도를 낮춘 다음 다시 배출부(13)를 통해 전자부품을 냉각시키도록 온도가 하강된 냉매를 냉각 장치의 파이프로 이동시키는 기능을 제공한다.
이러한 라디에이터(10) 역시 공지의 냉각장치용 라디에이터와 구조 및 기능이 차이가 없기 때문에 추가적인 설명은 생략한다.
특히 벤트 홀(11)이 함입 형성된 라디에이터(10)의 부위는 냉각장치의 파이프가 연결되는 유입부(12) 및 배출부(13) 측인데, 특히 유입부(12)를 통해 온도가 상승된 상태로 유입된 냉매에서 일부가 증발되어 기체가 발생하여 유입부(12)가 설치된 부위에서 기체 발생이 집중되는바 이러한 이유로 벤트 홀(11)은 유입부(12) 주변에 함입 형성하는 것이 바람직하다.
도 2는 압력조절장치의 기본 구조를 도시한 단면도이다.
본 발명의 압력조절장치(100)는 상술한 라디에이터(10)의 벤트 홀(11)에 삽입되어 라디에이터(10)의 벤트 홀(11)을 거쳐 라디에이터(10) 내의 기체를 외부로 배출하는 기능을 수행한다.
도 2를 보아 알 수 있듯이, 본 발명의 압력조절장치(100)는 전체적으로 원통 형상으로 이루어진 상태에서 헤드(110)와 몸체(120), 결합부(130)의 결합체로 이루어져 있다.
헤드(110)는 압력조절장치(120)의 상부 부위를 이루는 것으로서, 상면이 폐쇄되고 저면 측은 개방된 원통 구조로 이루어져 있다.
도 1을 참조하면 드라이버를 통해 압력조절장치(100)가 벤트 홀에(110) 용이하게 체결하도록 헤드(110)의 상면에 드라이버 홀(111)이 함입 형성되어 있다.
이러한 헤드(110)의 내부, 즉 상면의 하측 내부 부위는 빈 공간으로 이루어져 있는데 이를 제 1 중공(113)이라 한다. 이 제 1 중공(113)은 후술할 제 2,3 중공(121,131)과 높이 방향을 따라 연통된다. 더불어, 헤드(110)의 외주 면에는 그 둘레를 따라 복수 개의 배출공(112)이 관통 형성되어 제 1 중공(113)과 내통된다.
몸체(120)는 헤드(110)의 저면 측에 결합되는 원통 구조로서 압력조절장치(100)의 중간 부위를 이룬다. 이러한 몸체(120)는 상면 측이 개방되고 저면은 중앙 부위의 관통공을 제외한 나머지 부위가 막혀 있는 구조를 취한다. 따라서 자연스럽게 내부에 스페이스가 형성되는데 이를 제 2 중공(121)이라 하며, 이 제 2 중공(121)은 상측에 위치한 제 1 중공(113)과 하 측에 위치한 제 3 중공(131)과 연통되어 있다. 이러한 복수 개의 중공 중에서 이 제 2 중공(121)의 체적이 가장 크다.
결합부(130)는 몸체(120)의 관통공의 직경에 상응한 직경으로 몸체의 저면에서 하부로 연장된 것으로 양 측이 개방된 파이프와 같은 구조로 이루어져 있다. 단, 결합부(130)의 외주 면에는 나사산(132)이 형성되어 벤트 홀(111)의 나사산과 더불어 나사산 결합을 할 수 있다.
이러한 구조에 의하면, 사용자가 드라이버를 드라이버 홀(111)에 체결한 상태에서 정역 회전시켜 압력조절장치(100)를 벤트 홀(11)에 결합 및 해제시킬 수 있다. 압력조절장치(100)가 벤트 홀(11)에 삽입 결합되었을 때, 헤드(110)의 배출공(112)이 벤트 홀(11)에 가리지 않도록 배출공(112)이 형성된 압력조절장치(100)의 상측 부위는 벤트 홀(11)에 삽입되지 않고 노출된 상태를 유지한다.
이러한 압력조절장치(100)에 따르면, 라디에이터(10) 내의 기체를 제 3 중공(131), 제 2 중공(121), 제 1 중공(113) 방향으로 상승 이동시키는 가이드 역할을 제공한다. 이때, 만일 헤드(110)의 상면이 개방될 경우 라디에이터(10)의 기체는 물론 냉매가 동반 상승되어 외부로 유출될 수 있기 때문에 헤드(110)의 상면은 밀폐된 상태에서 그 하측 둘레 부위에 복수 개로 관통된 배출공(112)을 통해 액체보다 기체가 용이하게 배출될 수 있도록 설계한 것이다.
따라서 상술한 작용을 통해 압력조절장치(100)는 라디에이터(10) 내의 기체를 배출공(112)을 통해 외부로 배출하여 라디에이터(10) 내부 압력이 불필요하게 상승되는 것을 방지 및 조절할 수 있는 특성을 제공한다.
도 3은 압력조절장치의 몸체에 격벽이 형성된 상태를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 몸체(120)의 제 2 중공(121)에는 높이 방향을 따라 일정 간격을 두고 복수 개의 격벽(122)이 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 특히, 이 격벽(122)은 설치된 제 2 중공(121) 부위를 기체가 통과할 수 있는 통로(123)를 형성하도록 일부가 개방되어 있는데 복수 개의 격벽(122)을 관찰할 때 이 통로(123)가 일자로 형성된 것이 아니라 제 2 중공(121)을 기준으로 서로 어긋나게 지그재그 형상으로 형성되어 있다.
이는 라디에이터(10) 내의 냉매가 기화된 기체는 물론 그 기체가 일부 식어 액화된 액체가 기체와 더불어 동반 상승되어 외부로 유출되는 것을 보다 효율적으로 차단하는 기능을 제공한다. 특히 냉매가 불소 성분과 같이 인체에 유해한 성분을 포함한 경우 외부로 유출되는 것이 치명적일 수 있는데 격벽(122)을 통해 복수 개로 구획된 공간을 지그재그 라인으로 형성함으로써 액체는 격벽(122)에 잔류하도록 하고 잔류된 액체가 다시 중력에 의해 통로를 따라 낙하할 수 있도록 한 것이다. 이와 같이 액체의 중력 방향으로의 낙하를 돕기 위해 격벽(122)은 각각의 통로(123)를 기준으로 통로(123)를 시작점으로 하방으로 경사지게 연장 형성되는 것도 가능하다.
도 4는 압력조절장치의 몸체에 필터가 장착된 상태를 도시한 단면도이고, 도 5는 압력조절장치의 몸체에 필터 및 보조 필터가 장착된 상태를 도시한 단면도.
몸체(120)의 제 2 중공(121)에는 필터(200)가 추가적으로 내장될 수 있다. 이러한 필터(200)는 기체가 유통될 수 있는 다공성 구조로 이루어진 것으로, 역시 다공성 재질로 이루어진 충진재를 기준으로 그 양 측에 다공성 막이 적층 형성될 수 있고 이러한 구조는 공지의 필터와 같으므로 별도의 구체적인 설명은 생략한다.
이러한 필터(200)는 기체의 유해성분이나 이물질을 필터링함과 동시에 기체와 함께 동반 상승한 액상의 냉매가 외부로 유출되는 것을 방지하는 기본적인 역할을 수행한다.
이에 따른 압력조절장치를 제조하는 방법으로 몸체의 제 2 중공에 필터를 장착하는 단계, 몸체를 헤드 및 결합부에 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 필터는 다공체 등을 포함하여 제조되었으며, 필터를 통해 인체의 건강 및 환경에 좋지 않은 영향을 끼칠 수 있는 불소를 포함한 냉매 및 이를 통해 발생하는 기체의 외부 확산을 방지할 수 있다. 이때, 필터는 기본적으로 부직포 등의 일반적으로 이용되는 필터의 원단에 필터 조성물을 도포하여 제조될 수 있다.
도 6은 본 발명의 필터 및 보조 필터의 조성을 나타낸 개념도이다.
이때, 이러한 필터는 활성탄 분말 30 내지 45중량%, 알루미나 분말 15 내지 35중량%, 폴리아크릴로니트릴을 포함한 다공체 5 내지 30중량%, 흡열 캡슐 5 내지 25중량%의 혼합물로 이루어질 수 있다. 이때, 상술한 보조 필터의 혼합 비율은 구체적으로는 보조 필터 내부에 충진되는 충진제의 혼합 비율을 의미한다. 즉, 부직포 등의 일반적인 필터의 원단에 상술한 혼합 비율을 가지는 충진제가 도포되어 보조 필터가 되는 것이며, 필터의 크기에 대한 정확한 수치는 제한되어 있지 않다. 또한, 이러한 필터의 형상은 얇은 판의 형상인 필터가 한 개 혹은 복수개가 겹쳐진 형태가 될 수 있으며, 따로 구체적인 형상을 제한하지 않는다.
여기서, 활성탄(active carbon)은 흡착성이 강하여 일반적으로 기체나 습기를 흡수시키는 흡착제로서 역할을 수행하며, 필터의 성분으로 포함되어 유해 성분 및 기체를 흡착시킴으로써 이들의 외부 방출을 방지해줄 수 있다. 또한, 알루미나( Al2O3)는 내열성 및 강도가 우수한 알루미늄 산화물로서 다공질의 특성으로 표면적이 크기 때문에 흡착성이 강하며 따라서 활성탄과 더불어 프레온 가스를 포함한 유해 기체의 외부 유출을 방지할 수 있는 역할을 수행할 수 있다. 더하여, 다공체는 폴리아크릴로니트릴을 포함하여 제조된 것으로 역시 표면에 많은 미세공이 형성되어 있어 효과적으로 유해 기체의 외부 유출을 방지할 수 있는 역할을 수행할 수 있으며, 구체적인 제조 방법은 후술하여 설명하도록 한다. 마지막으로, 흡열 캡슐은 헥사데칸을 포함하여 제조된 것으로 열을 흡수하는 기능을 수행할 수 있어 냉각 장치의 기능에 도움이 될 수 있으며, 구체적인 제조 방법은 후술할 과정을 통해 설명하도록 한다.
이때, 상술한 다공체는 폴리아크릴로니트릴을 포함하여 제조된 섬유로서 표면에 형성된 많은 미세공으로 인해 흡착능이 우수한 물질이며, 다음의 1차 용액 제조 단계, 2차 용액 제조 단계, 서브 물질 제조 단계, 건조 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
먼저, 1차 용액 제조 단계는 전체 1차 용액 중량 대비, 디메틸포름알데히드(DMF) 70 내지 85중량%, 하이드록시아파타이트(Hydroxyapatite) 15 내지 30중량%를 혼합한 뒤 5 내지 15분 동안 초음파 처리하여 1차 용액을 제조하는 과정이며, 2차 용액 제조 단계는 전체 2차 용액 중량 대비, 1차 용액 60 내지 75중량%, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 10 내지 25중량%, 폴리비닐피롤리돈(PolyVinylPyrrolidone) 10 내지 25중량%을 혼합한 후 50 내지 70℃에서 1 내지 3시간 동안 가열하여 2차 용액을 제조하는 과정이다.
여기서, 디메틸포름알데히드는 1차 용액 및 2차 용액의 유기 용매로서 역할을 수행하며, 하이드록시아파타이트는 자연에서 발생한 광물로서 내구성 및 기계적 강도가 우수하며 다공성을 갖는 물질이고, 폴리아크릴로니트릴은 아크릴로니트릴을 라디칼 중합하여 얻은 비닐중합체로서 주로 아크릴계 합성섬유로 이용되는 물질이며, 폴리비닐피롤리돈은 비닐피롤리돈의 중합체로서 흡습성이 있으며 해독작용이 있어 독성물질과 세균 등의 독성을 완화시킬 수 있는 물질이다.
이러한 하이드록시아파타이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈이 가열 과정에 의하여 중합하게 되며 후술할 과정을 통해 얇은 섬유의 형상으로 방사 될 준비가 될 수 있다. 또한, 초음파 처리 과정을 통해 하이드록시아파타이트가 용매인 디메틸포름알데히드에 골고루 분산될 수 있게 되며, 가열 과정은 직접 가열이 아닌 물 중탕을 통하여 가열 진행하는 것이 바람직하다.
이후, 서브 물질 제조 단계는 2차 용액을 10 내지 30mm/min의 속도와 2 내지 4KN의 강도로 압축한 뒤 0.5 내지 1.0mm의 두께로 방사하여 서브 물질을 제조하는 과정이다. 이 과정을 통해 얇은 섬유의 형상으로 서브 물질이 방사하게 되며, 상술한 속도 및 압력의 조건으로 방사를 진행 하는 것이 완성될 다공체의 기능 및 바람직한 기계적 강도의 형성 도움이 될 수 있다.
마지막으로, 건조 단계는 서브 물질을 20 내지 30시간 동안 물에 침지시킨 후 40 내지 60℃에서 20 내지 30시간 동안 건조하는 과정이다. 여기서, 서브 물질을 물에 침지시키는 과정을 통해 다공체의 표면에 많은 미세공이 형성될 수 있다.
이러한 과정을 통해 제조된 다공체는 필터의 성분으로 포함되어 필터의 유해 기체 흡착 능력을 향상시키는데 도움이 될 수 있으며, 섬유의 형상이기 때문에 필터의 내구성을 향상시킬 수 있어 필터의 수명 연장에 도움이 될 수 있다.
또한, 필터의 성분인 흡열 캡슐은 발생되는 열을 효과적으로 흡수할 수 있는 기능을 수행할 수 있으므로 본 발명의 냉각 시스템의 냉각 효율의 향상에 도움이 될 수 있다. 이러한 흡열 캡슐은 제 1 용액 제조 단계, 제 2 용액 제조 단계, 흡열 캡슐 완성 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
먼저, 제 1 용액 제조 단계는 전체 제 1 용액 중량 대비, 싸이클로헥산(Cyclohexane) 55 내지 75중량%, 폴리에틸렌글리콜(PEG) 5 내지 10중량%, 헥사데칸(hexadecane) 5 내지 10중량%, TDI(toluene-2,4-diisocyanate) 15 내지 30중량%를 혼합하여 제 1 용액을 제조하는 과정이다.
여기서, TDI는 마이크로캡슐 형태인 흡열 캡슐의 벽(Shell)을 형성할 수 있는 단량체로서 역할을 수행하며, 폴리에틸렌글리콜 및 헥사데칸은 흡열제 내부에 위치할 심물질로 높은 잠열을 가지므로 축열성이 있어 내부의 열을 축적함으로써 냉각 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 물질이다. 또한, 싸이클로헥산은 제 1 용액의 유기 용매로서 역할을 수행한다.
다음, 제 2 용액 제조 단계는 전체 제 2 용액 중량 대비, 물 80 내지 95중량%, 계면활성제 5 내지 20중량%를 혼합하여 제 2 용액을 제조하는 과정이다.
여기서, 계면활성제는 비이온계 계면활성제가 사용될 수 있으며, 트리톤 엑스(Tritox X-100) 등이 사용될 수 있다. 이러한 계면활성제는 계면 중합 현상을 발생시켜 마이크로캡슐의 형상을 제조할 수 있다.
마지막으로, 흡열 캡슐 완성 단계는 전체 흡열 캡슐 중량 대비, 상기 제 1 용액 40 내지 60중량%, 상기 제 2 용액 35 내지 55중량%, 디에틸렌트리아민(diethylene-triamine) 1 내지 10중량%를 혼합한 뒤 50 내지 70℃에서 70 내지 100분 동안 가열하여 흡열 캡슐을 완성하는 과정이다. 여기서, 디에틸렌트리아민은 흡열 캡슐의 완성 속도를 촉진하는 촉매로서 역할을 수행한다.
이러한 과정을 통해 제조된 흡열 캡슐은 마이크로캡슐의 형태로 열을 흡수하는 역할을 하는 물질이 캡슐 벽에 쌓여있기 때문에 안정하게 오랜 기간 보관될 수 있으며, 필터에 도포되어 열을 흡수함으로써 냉각 시스템의 냉각 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이에 더하여, 몸체는 상술한 필터에 더하여 보조 필터를 추가적으로 더 구비할 수 있는데 이때 보조 필터는 상술한 필터와 높이 차를 두고 제 2 중공에 배치될 수 있다. 이때, 보조 필터는 상술한 필터의 하부 측에 존재하여 상술한 필터가 작용하기 전에 1차적으로 냉매 및 기체를 필터링하는 것으로서 필터링 성능을 더욱 향상시킬 수 있으며, 미생물 및 영양원이 접종되어 있는 바이오 필터로서 미생물을 통해 친환경적으로 필터링을 진행할 수 있다. 이러한 보조 필터의 구체적인 구성은 후술하여 설명하도록 한다.
이때, 보조 필터는 토탄 분말 20 내지 40중량%, 개질 활성탄 15 내지 25중량%, 섬유 10 내지 20중량%, 석회석 분말 10 내지 20중량%, 영양원 10 내지 20중량%의 혼합물로 이루어지며, 이러한 혼합물에 미생물이 접종될 수 있다.
이때, 상술한 보조 필터의 혼합 비율은 구체적으로는 보조 필터 내부에 충진되는 충진제의 혼합 비율을 의미한다. 상술한 필터와 마찬가지로, 부직포 등의 일반적인 필터의 원단에 상술한 혼합 비율을 가지는 충진제가 도포되어 보조 필터가 되는 것이며, 필터의 크기에 대한 정확한 수치는 제한되어 있지 않다.
여기서, 토탄(Peat)은 석탄의 일종으로서 필터사이에서 완충 역할을 수행하여 미생물 및 다른 성분들의 손실을 방지해주는 물질이며, 개질 활성탄은 다공성의 물질로서 유해 성분 및 기체를 흡착시킴으로써 외부로의 방출을 방지해줄 수 있으며 바이오 필터의 운영 시 막힘 현상 및 압밀 현상 등을 해결해줄 수 있는 bulking agent로서 역할을 수행하고, 구체적인 개질 활성탄의 제조 방법은 후술하도록 한다. 또한, 섬유도 활성탄 분말과 같이 압밀 현상을 방지하며 내구성을 높이기 위한 bulking agent로서 역할을 수행하며, 석회석 분말은 보조 필터 내의 급격한 pH 변화를 방지하기 위한 완충제로서의 기능을 제공한다. 더하여, 영양원은 미생물들의 활성 유지 및 성장을 위한 것으로, 미생물의 성장 및 대사과정에서 중요한 영양분인 질소, 인, 황, 칼슘, 마그네슘, 철 등이 될 수 있으며, 미생물은 Pseudomonas sp., Thiobacillus sp., Nitrosomonas sp., Bacillus sp.가 사용될 수 있고, 상술한 미생물이 보조 필터에 충진되어 유해 기체 및 물질을 환경 친화적인 물질로 분해할 수 있다. 또한, 충진제를 보조 필터에 도포하는 과정은 담지 및 직접 바르는 과정을 통해 진행될 수 있으며, 그 방법에는 제한을 두지 않는다.
이에 더하여, 압력조절장치를 제조하는 방법으로서 상기 몸체의 상기 제 2 중공에 상기 보조 필터를 장착하는 단계, 상기 몸체를 상기 헤드 및 상기 결합부와 결합하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 보조 필터의 개질 활성탄은 활성탄의 표면이 개질되어 불소 기체를 포함한 유해 기체 입자의 흡착 능력이 더욱 향상된 물질이며, 활성탄 분말 제조 단계, 중간 용액 제조 단계, 개질 활성탄 완성 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
먼저, 활성탄 분말 제조 단계는 활성탄을 분쇄한 후 세척한 뒤 90 내지 120℃에서 12 내지 36시간 동안 건조하여 활성탄 분말을 제조하는 과정이다. 이때, 세척 과정은 물을 통해 1 내지 5회 진행하는 것이 바람직하며, 활성탄 분말은 8 * 16 mesh 정도의 크기가 되도록 분쇄하는 것이 바람직하며, 꼭 상술한 수치에 한정되어야 하는 것은 아니다.
다음, 중간 용액 제조 단계는 전체 중간 용액 중량 대비, 활성탄 분말 50 내지 65중량%, 2M 질산철용액(Fe(NO3)3*9H2O) 15 내지 30중량%, 10M 수산화나트륨 5 내지 20중량%을 혼합하여 중간 용액을 제조하는 과정이다. 이때, 질산철용액(Fe(NO3)3*9H2O)과 수산화나트륨이 혼합되면 철 촉매가 되며, 이러한 철 촉매는 활성탄 분말의 표면에 첨착되어 활성탄 분말의 불소 기체를 포함한 유해 기체 입자의 흡착 능력을 더욱 향상시킬 수 있다.
마지막으로, 개질 활성탄 완성 단계는 중간 용액을 여과한 뒤 잔여물을 세척한 후 건조하여 개질 활성탄을 완성하는 과정이다. 이때, 여과 과정을 진행한 후 잔여물(residue)에 개질된 활성탄이 포함되어 있는 것이며, 세척 과정은 물을 통해 1 내지 5회 진행하는 것이 바람직하다. 더하여, 건조 과정은 100 내지 200℃에서 12 내지 36시간 진행하는 것이 바람직하며, 세척 과정에 의해 남아 있는 수분을 제거함과 동시에 개질 활성탄 표면에 첨착된 철 촉매를 안정하게 굳히기 위하여 진행된다.
이러한 과정을 통해 제조된 개질 활성탄은 기존의 활성탄에 철 촉매가 첨착되어 우수한 흡착 능력을 나타낼 수 있어, 불소 기체를 포함한 기타 유해 물질 또는 기체의 입자의 외부 방출을 효과적으로 방지할 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 수냉식 전자부품 냉각장치용 압력 조절 시스템의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
10: 라디에이터 11: 벤트 홀
12: 유입부 13: 배출부
15: 열교환부 100: 압력조절장치
110: 헤드 111: 드라이버 홀
112: 배출공 113: 제 1 중공
120: 몸체 121: 제 2 중공
122: 격벽 123: 통로
124: 단턱 130: 결합부
131: 제 3 중공 132: 나사산
200: 필터 300: 보조 필터

Claims (9)

  1. 전자부품 수냉식 냉각장치용 압력 조절 시스템으로서,
    파이프를 따라 이동되는 냉매를 통해 전자부품을 냉각하는 수냉식 냉각장치;
    상기 수냉식 냉각장치의 일 측에 장착되어 상기 냉매를 열교환 처리하는 것으로, 내부 일 측에서 외측으로 관통되되 내주 면에 나사산을 구비한 벤트 홀을 포함한 라디에이터;
    상면에 드라이버 홀을 구비한 상태에서, 외주 면의 둘레를 따라 복수 개로 내부에 형성된 제 1 중공과 연통된 배출공을 구비한 헤드와,
    상기 헤드의 저면 측에 결합되는 것으로, 길이 방향을 따라 상기 제 1 중공과 연통된 제 2 중공을 구비한 몸체 및,
    내부가 상기 제 2 중공과 연통된 상태로 상기 몸체의 저면에서 외측으로 연장된 것으로, 상기 벤트 홀과 나사산 결합하도록 외주면 일 측에 나사산이 형성된 결합부로 이루어진 압력조절장치;를 포함한 것을 특징으로 하는, 전자부품 수냉식 냉각장치용 압력 조절 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 몸체는,
    높이 방향을 따라 일정 간격을 가지고 상기 제 2 중공을 구획하도록 형성되되, 상기 제 2 중공을 기준으로 지그재그 형상의 통로가 형성되도록 배치된 격벽;을 구비하는 것을 특징으로 하는, 전자부품 수냉식 냉각장치용 압력 조절 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 몸체는,
    상기 제 2 중공을 가로지르는 폴리아크릴로나이트릴을 포함한 다공체를 포함하는 필터를 구비한 것을 특징으로 하는, 전자부품 수냉식 냉각장치용 압력 조절 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 몸체는,
    상기 필터와 높이 차를 두고 상기 제 2 중공에 배치된 것으로, 개질 활성탄을 포함한 보조 필터를 구비한 것을 특징으로 하는, 전자부품 수냉식 냉각장치용 압력 조절 시스템.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 필터는,
    활성탄 분말 30 내지 45중량%, 알루미나 분말 15 내지 35중량%, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile)을 포함한 다공체 5 내지 30중량%, 헥사데칸(hexadecane)을 포함한 흡열 캡슐 5 내지 25중량%의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는, 전자부품 수냉식 냉각장치용 압력 조절 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 보조 필터는,
    토탄 분말 20 내지 40중량%, 개질 활성탄 15 내지 25중량%, 섬유 10 내지 20중량%, 석회석 분말 10 내지 20중량%, 영양원 10 내지 20중량%의 혼합물로 이루어져, 상기 혼합물에 미생물이 접종된 것을 특징으로 하는, 전자부품 수냉식 냉각장치용 압력 조절 시스템.
  7. 제 5항에 따른 압력조절장치를 제조하는 방법으로서,
    상기 몸체의 상기 제 2 중공에 상기 필터를 장착하는 단계;
    상기 몸체를 상기 헤드 및 상기 결합부와 결합하는 단계;를 포함하되,
    상기 필터의 상기 다공체는,
    전체 1차 용액 중량 대비, 디메틸포름알데히드(DMF) 70 내지 85중량%, 하이드록시아파타이트(Hydroxyapatite) 15 내지 30중량%를 혼합한 뒤 5 내지 15분 동안 초음파 처리하여 1차 용액을 제조하는, 1차 용액 제조 단계;
    전체 2차 용액 중량 대비, 상기 1차 용액 60 내지 75중량%, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 10 내지 25중량%, 폴리비닐피롤리돈(PolyVinylPyrrolidone) 10 내지 25중량%을 혼합한 후 50 내지 70℃에서 1 내지 3시간 동안 가열하여 2차 용액을 제조하는, 2차 용액 제조 단계;
    상기 2차 용액을 10 내지 30mm/min의 속도와 2 내지 4KN의 강도로 압축한 뒤 0.5 내지 1.0mm의 두께로 방사하여 서브 물질을 제조하는, 서브 물질 제조 단계;
    상기 서브 물질을 20 내지 30시간 동안 물에 침지시킨 후 40 내지 60℃에서 20 내지 30시간 동안 건조하는, 건조 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는, 압력조절장치의 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 필터의 상기 흡열 캡슐은,
    전체 제 1 용액 중량 대비, 싸이클로헥산(Cyclohexane) 55 내지 75중량%, 폴리에틸렌글리콜(PEG) 5 내지 10중량%, 헥사데칸(hexadecane) 5 내지 10중량%, TDI(toluene-2,4-diisocyanate) 15 내지 30중량%를 혼합하여 제 1 용액을 제조하는, 제 1 용액 제조 단계;
    전체 제 2 용액 중량 대비, 물 80 내지 95중량%, 계면활성제 5 내지 20중량%를 혼합하여 제 2 용액을 제조하는, 제 2 용액 제조 단계;
    전체 흡열 캡슐 중량 대비, 상기 제 1 용액 40 내지 60중량%, 상기 제 2 용액 35 내지 55중량%, 디에틸렌트리아민(diethylene-triamine) 1 내지 10중량%를 혼합한 뒤 50 내지 70℃에서 70 내지 100분 동안 가열하여 흡열 캡슐을 완성하는 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는, 압력조절장치의 제조 방법.
  9. 제 6항에 따른 압력조절장치를 제조하는 방법으로서,
    상기 몸체의 상기 제 2 중공에 상기 필터를 장착하는 단계;
    상기 필터의 하부 측 상기 제 2 중공의 일 부위에 상기 보조 필터를 장착하는 단계;
    상기 몸체를 상기 헤드 및 상기 결합부와 결합하는 단계;를 포함하되,
    상기 보조 필터의 상기 개질 활성탄은,
    활성탄을 분쇄한 후 세척한 뒤 90 내지 120℃에서 12 내지 36시간 동안 건조하여 활성탄 분말을 제조하는, 활성탄 분말 제조 단계;
    전체 중간 용액 중량 대비, 활성탄 분말 50 내지 65중량%, 2M 질산철용액(Fe(NO3)3*9H2O) 15 내지 30중량%, 10M 수산화나트륨 5 내지 20중량%을 혼합하여 중간 용액을 제조하는, 중간 용액 제조 단계;
    상기 중간 용액을 여과한 뒤 잔여물을 세척한 후 건조하여 개질 활성탄을 완성하는 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는, 압력조절장치의 제조 방법.
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