KR102179343B1 - Heatpipe high efficiency cooling system - Google Patents

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KR102179343B1
KR102179343B1 KR1020200056173A KR20200056173A KR102179343B1 KR 102179343 B1 KR102179343 B1 KR 102179343B1 KR 1020200056173 A KR1020200056173 A KR 1020200056173A KR 20200056173 A KR20200056173 A KR 20200056173A KR 102179343 B1 KR102179343 B1 KR 102179343B1
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Abstract

The present invention relates to a high efficiency cooling system for a heat pipe. More specifically, the present invention relates to a cooling system using a heat pipe, capable of effectively absorbing heat by using natural convection of air heated by heat emitted from a server without an additional power source for forced convection of air around the server. According to the present invention, the high efficiency cooling system for the heat pipe is installed at an upper portion of a server rack to separate two server racks from each other, and includes a first structure and a second structure having vertically stacked structures. The first structure has a structure in which a plurality of first heat pipes connect a first water inlet pipe and a first water outlet pipe, and cooling water of the first water inlet pipe is transferred to the first water outlet pipe through the plurality of first heat pipes. The second structure has a structure in which a plurality of second heat pipes connect a second water inlet pipe and a second water outlet pipe, and the cooling water of the first water outlet pipe is transferred to the second water inlet pipe. The cooling water of the second water inlet pipe is transferred to the second water outlet pipe through the plurality of second heat pipes. The cooling water reciprocates between the two server racks through the first heat pipe and the second heat pipe.

Description

히트파이프 고효율 냉각 시스템{Heatpipe high efficiency cooling system}Heatpipe high efficiency cooling system

본 발명은 히트파이프 고효율 냉각 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서버 주위 공기의 강제 대류를 위한 별도의 동력원 없이 서버로부터 발생하는 열에 의해 가열된 공기의 자연대류 현상을 이용하여 효과적으로 열을 흡수할 수 있는 히트파이프를 이용한 고효율 냉각 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pipe high-efficiency cooling system, and more specifically, it is possible to effectively absorb heat by using the natural convection phenomenon of air heated by heat generated from the server without a separate power source for forced convection of air around the server. It relates to a high-efficiency cooling system using a heat pipe.

데이터 센터에 구비되는 서버, 네트워크 장비, 엔터프라이즈 장비 등은 열을 발생시킨다. 따라서 이러한 장비들을 운영하는 데이터 센터는 열을 냉각시키기 위한 대구모의 설비도 함께 운영하고 있다.Servers, network equipment, and enterprise equipment installed in data centers generate heat. Therefore, data centers that operate these equipment also operate large-scale facilities for cooling heat.

서버는 대체로 데이터 센터 내의 랙(rack)에 위치한다. 랙을 위한 물리적 구성은 다양하다. 전형적인 랙 구성은 장착 레일을 포함하며, 장착 레일에는 서버 블레이트와 같은 다수의 장비 유닛이 장착되어 랙 내부에서 수직으로 적층된다. 가장 널리 사용되는 19인치 랙 중의 하나는 1U 또는 2U 서버와 같은 장비를 장착하기 위한 표준시스템이다. 이 형태의 랙 상의 하나의 랙 유닛은 높이가 175인치이고, 폭이 19인치이다. 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 within the data center. The physical configuration for the rack varies. A typical rack configuration includes mounting rails, where multiple equipment units, such as server blades, are mounted and stacked vertically inside the 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 generally referred to as 1U servers. In a data center, standard racks are usually densely occupied by servers, storage devices, switches and/or communications equipment. Fanless RMU servers are used to increase density and reduce noise in some data centers.

데이터 센터룸은 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 15,000와트일 수 있다. 그 결과, 서버 랙은 매우 집중된 열 부하를 일으킬 수 있다. 랙의 서버에 의해 소실되는 열은 데이터 센터룸으로 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 시스템의 설계는 효율적인 데이터 센터를 위한 중요한 부분이 된다. 그리고 이러한 냉방 시스템에는 냉각수단으로서 히트파이프가 이용된다.The data center room must be maintained at an acceptable temperature and humidity for reliable operation of servers, especially fanless servers. The power consumption of a densely stacked rack of servers powered by Opteron or Xeon processors can range from 7,000 to 15,000 watts. As a result, server racks can create very intensive heat loads. Heat dissipated by the servers in the rack is exhausted to the data center room. The heat generated collectively by densely spaced racks depends on the ambient air for cooling and can adversely affect the performance and reliability of equipment within the racks. Therefore, the design of heating, ventilation and cooling systems becomes an important part of an efficient data center. In addition, a heat pipe is used as a cooling means in such a cooling system.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0479829호(2016.03.10.)Republic of Korea Utility Model Publication No. 20-0479829 (2016.03.10.) 대한민국 등록특허공보 제10-1354366호(2014.01.22.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1354366 (January 22, 2014) 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0017632호(2005.02.22.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2005-0017632 (2005.02.22.)

본 발명은 서버 주위 공기의 강제 대류를 위한 별도의 동력원 없이 서버로부터 발생하는 열에 의해 가열된 공기의 자연대류 현상을 이용하여 효과적으로 열을 흡수할 수 있는 히트파이프 고효율 냉각 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a heat pipe high-efficiency cooling system capable of effectively absorbing heat by using the natural convection phenomenon of air heated by heat generated from the server without a separate power source for forced convection of air around the server. .

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 히트파이프 고효율 냉각 시스템은 두 개의 서버랙 사이를 가로지르도록 서버랙 상부에 설치되는 것으로서, 상하로 적층되는 구조로 이루어지는 제1 구조체와 제2 구조체를 포함하되, 상기 제1 구조체는 제1 입수관과 제1 출수관을 복수의 제1 히트파이프가 연결하는 구조로 이루어지고, 상기 제1 입수관의 냉각수는 복수의 제1 히트파이프를 통해 제1 출수관으로 전달되며, 상기 제2 구조체는 제2 입수관과 제2 출수관을 복수의 제2 히트파이프가 연결하는 구조로 이루어지고, 상기 제1 출수관의 냉각수는 상기 제2 입수관으로 전달되며, 상기 제2 입수관의 냉각수는 복수의 제2 히트파이프를 통해 제2 출수관으로 전달되고, 냉각수는 상기 제1 히트파이프와 제2 히트파이프를 통해 두 개의 서버랙 사이를 왕복이동한다.In order to achieve the above object, the heat pipe high-efficiency cooling system of the present invention is installed on the top of the server rack so as to cross between the two server racks, and includes a first structure and a second structure having a structure stacked up and down, The first structure has a structure in which a plurality of first heat pipes connect the first inlet pipe and the first outlet pipe, and the cooling water of the first inlet pipe is transferred to the first outlet pipe through the plurality of first heat pipes. And the second structure is made of a structure in which a plurality of second heat pipes connect the second inlet pipe and the second outlet pipe, and the cooling water of the first outlet pipe is delivered to the second inlet pipe, and the The cooling water of the second inlet pipe is delivered to the second outlet pipe through a plurality of second heat pipes, and the cooling water reciprocates between the two server racks through the first heat pipe and the second heat pipe.

구체적으로 상기 제1 입수관은 일단이 냉각수공급부와 연결되어 냉각수를 공급받고, 상기 제1 입수관의 타단은 차단되며, 상기 제1 출수관의 일단은 차단되고, 상기 제1 출수관의 타단은 상기 제2 입수관의 일단과 연결되며, 상기 제2 입수관의 타단은 차단되고, 상기 제2 출수관은 일단이 차단되며 타단이 개방된다.Specifically, the first inlet pipe has one end connected to the cooling water supply unit to receive cooling water, the other end of the first inlet pipe is blocked, one end of the first outlet pipe is blocked, and the other end of the first outlet pipe is It is connected to one end of the second inlet pipe, the other end of the second inlet pipe is blocked, and one end of the second outlet pipe is blocked and the other end is opened.

그리고 상하로 배치되는 상기 제1 히트파이프와 제2 히트파이프는 서로 엇갈리는 위치에 설치된다.In addition, the first heat pipe and the second heat pipe arranged vertically are installed at alternate positions.

그리고 상기 제1 히트파이프와 제2 히트파이프에는 각각 두 개의 서버랙 사이에서 상승하는 가열공기의 흐름을 유도하기 위한 나선형태의 나선골이 형성되고, 상기 제1 히트파이프에 형성된 나선골과 상기 제2 히트파이프에 형성된 나선골의 감김 방향은 서로 반대방향이다.The first heat pipe and the second heat pipe are each formed with a helical helical valley for inducing the flow of heated air rising between the two server racks, and the helical valley and the first heat pipe formed in the first heat pipe 2 The winding directions of the spiral bone formed in the heat pipe are opposite to each other.

그리고 상기 제1 히트파이프는, 작동유체를 수용하는 유체관과, 상기 유체관 내부에 설치되어 냉각수가 통과하는 냉각수관으로 이루어지고,And the first heat pipe is composed of a fluid pipe accommodating the working fluid, and a cooling water pipe installed inside the fluid pipe through which coolant passes,

상기 유체관은 볼록부가 나선형태로 감싸는 형상으로 이루어지며, 상기 볼록부의 위치에 대응되는 유체관 내측에는 오목홈이 형성되고, 상기 오목홈에는 상기 유체관의 길이방향을 따라 작동유체가 분할 수용된다.The fluid pipe has a convex portion wrapped in a spiral shape, a concave groove is formed inside the fluid pipe corresponding to the position of the convex portion, and the working fluid is dividedly accommodated in the concave groove along the longitudinal direction of the fluid pipe. .

본 발명의 히트파이프 고효율 냉각 시스템은 서버 주위 공깅의 강제 대류를 위한 별도의 동력원 없이 서버로부터 발생하는 열에 의해 가열된 공기의 자연대류 현상을 이용하여 효과적으로 열을 흡수함으로서 냉각효과를 극대화시킬 수 있다.The heat pipe high-efficiency cooling system of the present invention can maximize the cooling effect by effectively absorbing heat by using the natural convection phenomenon of air heated by heat generated from the server without a separate power source for forced convection of cogging around the server.

또한, 본 발명은 냉각수가 히트파이프 내에서 흐름의 방향이 바뀌지 않고 히트파이프를 통과하기 때문에 냉각수가 흘러감에 있어서 부하가 감소하여 냉각수의 순환속도를 증가시킬 수 있고 냉각효율을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, since the cooling water passes through the heat pipe without changing the flow direction in the heat pipe, the load decreases when the cooling water flows, thereby increasing the circulation speed of the cooling water and improving the cooling efficiency.

또한, 본 발명은 유체관 내측에 오목홈이 형성되어 작동유체가 유체관의 길이방향을 따라 분할 수용됨으로써, 히트파이프가 어느 한 쪽으로 기울어져 작동유체가 기울어진 방향으로 흘러가더라도 오목홈 하부에 작동유체가 남아 히트파이프의 길이방향 전체에 걸쳐 작동유체에 의한 열의 흡수가 이루어질 수 있으며, 오목홈에 각각 남아있는 소량의 작동유체가 가열공기로부터 열을 흡수하여 빠르게 상변화함으로써 냉각수로의 열전달이 더 빠르게 이루어질 수 있다.In addition, in the present invention, a concave groove is formed inside the fluid pipe, so that the working fluid is divided and received along the longitudinal direction of the fluid pipe, so that even if the heat pipe is inclined to one side and the working fluid flows in the inclined direction, Heat can be absorbed by the working fluid throughout the length of the heat pipe as the fluid remains, and a small amount of the working fluid remaining in the recessed grooves absorbs heat from the heated air and changes phase rapidly, thereby further heat transfer to the cooling water. It can be done quickly.

또한, 본 발명의 유체관 외측에 가열 공기의 흐름을 유도하는 나선골이 형성됨으로써, 유체관 표면과 접촉하는 가열 공기의 유동을 증가시키고 접촉시간을 증가시켜 열전달 효과를 증대시킬 수 있다.In addition, by forming a spiral valley for inducing the flow of heated air outside the fluid tube of the present invention, it is possible to increase the heat transfer effect by increasing the flow of the heated air in contact with the surface of the fluid tube and increasing the contact time.

또한, 본 발명은 제1 히트파이프와 제2 히트파이프가 서로 엇갈리도록 위치시키고, 제1 히트파이프에 형성되는 나선골과 제2 히트파이프에 형성되는 나선골의 감김 방향을 서로 반대방향으로 함으로써, 가열공기가 제1 히트파이프와 제2 히트파이프를 통과하면서 상승하는 시간을 지연시켜 가열공기와 제1 히트파이프 및 제2 히트파이프와의 접촉시간을 증가시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, the first heat pipe and the second heat pipe are positioned so as to cross each other, and the winding directions of the spiral bone formed in the first heat pipe and the spiral bone formed in the second heat pipe are opposite to each other, It is possible to increase the contact time between the heated air and the first heat pipe and the second heat pipe by delaying the rising time while the heated air passes through the first heat pipe and the second heat pipe.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 서버랙 상부에 설치되는 히트파이프 고효율 냉각 시스템을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 히트파이프 고효율 냉각 시스템의 제1 구조체와 제2 구조체의 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유체관을 절단하여 그 내부를 보여주기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1 히트파이프, 제2 히트파이프 및 제3 히트파이프의 배치구조를 간략히 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1 히트파이프와 제2 히트파이프를 나타낸 사시도.1 is a view schematically showing a heat pipe high-efficiency cooling system installed on a server rack according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a first structure and a second structure of a heat pipe high-efficiency cooling system according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for showing the inside of the fluid pipe according to an embodiment of the present invention by cutting.
4 is a schematic diagram showing an arrangement structure of a first heat pipe, a second heat pipe, and a third heat pipe according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing a first heat pipe and a second heat pipe according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 히트파이프 고효율 냉각 시스템에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a heat pipe high-efficiency cooling system of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 히트파이프 고효율 냉각 시스템은 서버실의 냉각을 목적으로 설치되는 것으로, 두 개의 서버랙(R) 사이를 가로지르도록 서버랙(R) 상부에 설치된다.The heat pipe high-efficiency cooling system of the present invention is installed for the purpose of cooling the server room, and is installed above the server rack (R) so as to cross between the two server racks (R).

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 히트파이프 냉각 시스템은 기본적으로 상하로 차례로 적층되는 제1 구조체(100), 제2 구조체(200) 및 제3 구조체(300)로 이루어진다. 다만, 본 발명의 히트파이프 냉각 시스템은 서버실의 규모 및 필요한 냉각성능에 따라 제3 구조체(300)를 생략하거나 제4 구조체(미도시) 등을 추가하여 구조체의 수를 증가시킬 수도 있다.As shown in FIG. 1, the heat pipe cooling system according to the embodiment of the present invention basically includes a first structure 100, a second structure 200, and a third structure 300 that are sequentially stacked up and down. However, the heat pipe cooling system of the present invention may increase the number of structures by omitting the third structure 300 or adding a fourth structure (not shown) depending on the size of the server room and required cooling performance.

이하 설명에서는 제1 구조체(100), 제2 구조체(200) 및 제3 구조체(300)에 대하여 구체적으로 설명한다.In the following description, the first structure 100, the second structure 200, and the third structure 300 will be described in detail.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 구조체(100)는 제1 입수관(110)과 제1 출수관(120)을 복수의 제1 히트파이프(130)가 연결하는 구조로 이루어진다. 제1 입수관(110)과 제1 출수관(120)은 서로 나란히 배치되고, 복수의 제1 히트파이프(130)는 제1 입수관(110)과 제1 출수관(120) 사이에서 제1 입수관(110)과 제1 출수관(120)을 연결한다.As shown in FIG. 2, the first structure 100 has a structure in which a plurality of first heat pipes 130 connect the first inlet pipe 110 and the first outlet pipe 120. The first inlet pipe 110 and the first outlet pipe 120 are arranged side by side with each other, and the plurality of first heat pipes 130 are formed between the first inlet pipe 110 and the first outlet pipe 120. It connects the inlet pipe 110 and the first outlet pipe 120.

제1 입수관(110)은 일단이 냉각수공급부(미도시)와 연결되어 냉각수를 공급받는다. 그리고 제1 입수관(110)의 타단은 차단되어 있다. 따라서 제1 입수관(110)으로 공급되는 냉각수는 제1 히트파이프(130)를 통해 제1 출수관(120)으로 전달된다. 그리고 제1 출수관(120)은 일단이 차단되고 타단이 제2 구조체(200)와 연결되어 제2 구조체(200)로 냉각수가 전달된다. 구체적으로 제1 출수관(120)은 제2 구조체(200)의 제2 입수관(210)과 연결되어 냉각수를 전달한다.The first inlet pipe 110 has one end connected to a cooling water supply unit (not shown) to receive cooling water. And the other end of the first intake pipe 110 is blocked. Accordingly, the cooling water supplied to the first inlet pipe 110 is delivered to the first outlet pipe 120 through the first heat pipe 130. In addition, one end of the first water outlet pipe 120 is blocked and the other end is connected to the second structure 200 so that the coolant is delivered to the second structure 200. Specifically, the first outlet pipe 120 is connected to the second inlet pipe 210 of the second structure 200 to deliver cooling water.

제1 입수관(110)과 제1 출수관(120)을 연결하는 제1 히트파이프(130)는 도 3에 도시된 바와 같이 유체관(10)과 냉각수관(20)으로 이루어진다. 유체관(10)에는 작동유체가 수용되고, 밀폐된 유체관(10) 내부에 냉각수가 통과하는 냉각수관(20)이 설치된다. 이러한 유체관(10)은 볼록부(11)가 나선형태로 감싸는 형상으로 이루어진다. 그리고 볼록부(11)의 위치에 대응되는 유체관(10)의 내측에는 오목홈(12)이 형성된다. 유체관(10)의 하부에 형성된 오목홈(12)에는 유체관(10)의 길이방향을 따라 작동유체가 분할 수용된다. 그리고 볼록부(11) 사이에는 나선형태의 나선골(13)이 형성된다. 또한, 냉각수관(20)의 외측에도 나선형태의 나선골(21)이 형성된다. 냉각수관(20)은 유체관(10) 내부에 유체관(10)과 나란히 설치되어 유체관(10)을 관통한다.The first heat pipe 130 connecting the first inlet pipe 110 and the first outlet pipe 120 includes a fluid pipe 10 and a cooling water pipe 20 as shown in FIG. 3. The fluid pipe 10 accommodates the working fluid, and a cooling water pipe 20 through which cooling water passes is installed in the sealed fluid pipe 10. The fluid pipe 10 is formed in a shape in which the convex portion 11 is wrapped in a spiral shape. In addition, a concave groove 12 is formed inside the fluid pipe 10 corresponding to the position of the convex portion 11. The working fluid is dividedly accommodated in the concave groove 12 formed in the lower portion of the fluid pipe 10 along the longitudinal direction of the fluid pipe 10. And between the convex portions 11, a spiral bone 13 of a spiral shape is formed. In addition, a spiral bone 21 in a spiral shape is also formed outside the cooling water pipe 20. The cooling water pipe 20 is installed in the fluid pipe 10 in parallel with the fluid pipe 10 and passes through the fluid pipe 10.

이러한 제1 히트파이프(130)는 유체관(10) 외측이 볼록부(11)가 나선형태로 감싸는 형상으로 형성됨으로써 가열공기와 접촉하는 접촉면적이 증가하게 되고, 가열공기가 상승하면서 유체관(10)의 표면을 지나갈 때 나선골(13)에 의해 가열공기의 흐름이 나선형태로 유도됨으로써 유체관(10)의 표면을 따라 흐르는 가열공기와 유체관(10)의 접촉시간을 증가시킬 수 있다.The first heat pipe 130 is formed in a shape in which the convex portion 11 is wrapped in a spiral shape on the outside of the fluid pipe 10, so that the contact area in contact with the heated air increases, and the fluid pipe ( When passing through the surface of 10), the flow of heated air is induced in a helical shape by the spiral bone 13, so that the contact time between the heated air flowing along the surface of the fluid pipe 10 and the fluid pipe 10 can be increased. .

그리고 제1 히트파이프(130)가 어느 한쪽으로 소정 각도 기울어지더라도 작동유체 전체가 유체관(10)의 기울어진 어느 한쪽으로 완전히 쏠리지 않고 유체관(10) 내측에 형성되는 오목홈(12) 하부에 유체관(10)의 길이방향을 따라 분할되어 남아있게 됨으로써, 유체관(10) 전체에서 작동유체가 가열공기로부터 열을 흡수할 수 있다. 또한, 유체관(10) 하부에 형성되는 오목홈(12)에 각각 분할되어 수용되는 작동유체는 그 양이 적기 때문에 열을 흡수하여 더 빠르게 상변화가 이루어져 냉각수관(20)과의 열전달이 이루어질 수 있다.And even if the first heat pipe 130 is inclined at a predetermined angle to either side, the entire working fluid is not completely shifted to either side of the fluid pipe 10 and the lower portion of the concave groove 12 formed inside the fluid pipe 10 As the fluid pipe 10 is divided and remains in the longitudinal direction, the working fluid in the entire fluid pipe 10 can absorb heat from the heated air. In addition, since the amount of the working fluid divided and accommodated in the concave grooves 12 formed under the fluid pipe 10 is small, it absorbs heat and undergoes a phase change more rapidly, so that heat transfer with the cooling water pipe 20 is achieved. I can.

전술한 효과에 따라 본 발명의 제1 히트파이프(130)는 가열공기와의 열전달량 및 열전달 효율이 상승하여 서버로부터 발생하는 열을 효과적으로 흡수하여 냉각시킬 수 있다.According to the above-described effect, the first heat pipe 130 of the present invention can effectively absorb and cool the heat generated from the server by increasing the heat transfer amount and heat transfer efficiency with the heated air.

한편, 유체관(10)에 수용되는 작동유체는 아세톤(acetone) 41~46 중량부, 알코올(alcohol) 20~30 중량부, 술푸릭에테르(surfuricether) 5~10 중량부, 1,2-프로필렌글리콜(1,2-propylene glycol; HOCH2CH3CHOH) 5~10 중량부를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 작동유체는 아세톤, 알코올, 술푸릭에테르, 1,2-프로필렌글리콜 혼합용액 100kg에 대하여 메틸벤조트리아졸(5-methtlbenzole; C7H7N3) 000035~000045kg 및 삼폴리인산나트륨(sodium tripolyphosphate; Na5P3O10) 000028~000032kg을 포함할 수 있다.Meanwhile, the working fluid accommodated in the fluid pipe 10 is 41 to 46 parts by weight of acetone, 20 to 30 parts by weight of alcohol, 5 to 10 parts by weight of sulfuricether, 1,2-propylene. Glycol (1,2-propylene glycol; HOCH2CH3CHOH) may include 5 to 10 parts by weight. In addition, the working fluid is methylbenzotriazole (5-methtlbenzole; C7H7N3) 000035 to 000045 kg and sodium tripolyphosphate (sodium tripolyphosphate; Na5P3O10) 000028 per 100 kg of acetone, alcohol, sulfuric ether, and 1,2-propylene glycol mixed solution. It can contain ~000032kg.

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 유체관(10)의 내부 압력을 일정하게 안정적으로 유지할 수 있다. 그리고 메틸벤조트리아졸은 부식 방지제로서 유체관(10)의 부식을 방지한다. 그리고 삼폴리인산나트륨은 유체관(10)의 내주면에 이물질이 형성되는 것을 방지한다. 유체관(10)의 내주면에 이물질이 형성되면 흡열효과가 떨어지는 문제점이 발생한다.1,2-propylene glycol is mixed with distilled water in a quantitative ratio as described above, and has an excellent effect as a carrier for heat transfer and heat exchange. In addition, 1,2-propylene glycol has a freezing point of -60°C and is mixed with distilled water so that the working fluid does not freeze under normal use conditions (about -40°C). The working fluid does not undergo a phase change at about -40 to 130°C, and the internal pressure of the fluid pipe 10 can be constantly and stably maintained. And methylbenzotriazole prevents corrosion of the fluid pipe 10 as a corrosion inhibitor. And sodium tripolyphosphate prevents the formation of foreign substances on the inner peripheral surface of the fluid pipe (10). When foreign matters are formed on the inner circumferential surface of the fluid pipe 10, a problem occurs in that the heat absorbing effect is lowered.

유체관(10)에 수용되는 작동유체는 예시된 작동유체 외에도 일반적으로 알려진 다른 작동유체를 사용할 수도 있다.As the working fluid accommodated in the fluid pipe 10, in addition to the illustrated working fluid, other generally known working fluids may be used.

도 2에 도시된 바와 같이, 제2 구조체(200)는 제2 입수관(210)과 제2 출수관(220)을 복수의 제2 히트파이프(230)가 연결하는 구조로 이루어진다. 제2 입수관(210)과 제2 출수관(220)은 서로 나란히 배치되고, 복수의 제2 히트파이프(230)는 제2 입수관(210)과 제2 출수관(220) 사이에서 제2 입수관(210)과 제2 출수관(220)을 연결한다.As shown in FIG. 2, the second structure 200 has a structure in which a plurality of second heat pipes 230 connect the second inlet pipe 210 and the second outlet pipe 220. The second inlet pipe 210 and the second outlet pipe 220 are arranged side by side with each other, and the plurality of second heat pipes 230 are disposed between the second inlet pipe 210 and the second outlet pipe 220. The inlet pipe 210 and the second outlet pipe 220 are connected.

제2 입수관(210)은 일단이 제1 출수관(120)의 타단과 연결되어 제1 출수관(120)으로부터 냉각수가 전달된다. 그리고 제2 입수관(210)의 타단은 차단되어 있다. 따라서 제2 입수관(210)으로 전달된 냉각수는 제2 히트파이프(230)를 통해 제2 출수관(220)으로 전달된다. 그리고 제2 출수관(220)은 일단이 차단되고 타단이 개방되어 제2 출수관(220)의 타단으로 냉각수가 배출된다.The second inlet pipe 210 has one end connected to the other end of the first outlet pipe 120 and the cooling water is delivered from the first outlet pipe 120. And the other end of the second intake pipe 210 is blocked. Accordingly, the cooling water delivered to the second inlet pipe 210 is delivered to the second outlet pipe 220 through the second heat pipe 230. In addition, one end of the second outlet pipe 220 is blocked and the other end is opened, so that the coolant is discharged to the other end of the second outlet pipe 220.

제2 히트파이프(230)는 제1 히트파이프(130)와 동일한 구조로 이루어지지만, 도 4에 도시된 바와 같이 제2 히트파이프(230)는 제1 히트파이프(130)보다 하부에 위치하고, 제1 히트파이프(130)와 제2 히트파이프(230)는 서로 엇갈리도록 배치된다. 그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 히트파이프(230)에 형성된 나선골(13)의 감김방향은 제1 히트파이프(130)에 형성된 나선골(13)의 감김방향과 서로 반대방향이다.The second heat pipe 230 has the same structure as the first heat pipe 130, but as shown in FIG. 4, the second heat pipe 230 is positioned below the first heat pipe 130, The first heat pipe 130 and the second heat pipe 230 are disposed so as to cross each other. And, as shown in FIG. 5, the winding direction of the spiral valley 13 formed in the second heat pipe 230 is opposite to the winding direction of the spiral valley 13 formed in the first heat pipe 130.

제3 구조체(300)는 제1 구조체(100)와 동일한 형상 및 구조로 이루어지고, 제2 구조체(200) 하부에 위치한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제3 구조체(300)의 제3 입수관(310)은 제2 구조체(200)의 제2 출수관(220)과 연결되어 제3 입수관(310)으로 냉각수가 전달된다. 그리고 복수의 제3 히트파이프(330)를 통해 제3 출수관(320)으로 냉각수가 전달되고, 제3 출수관(320)은 냉각수공급부와 연결되어 가열공기로부터 열을 흡수한 냉각수가 냉각수공급부(미도시)로 회수된다.The third structure 300 has the same shape and structure as the first structure 100 and is located under the second structure 200. As shown in FIG. 2, the third inlet pipe 310 of the third structure 300 is connected to the second outlet pipe 220 of the second structure 200 so that the cooling water is transferred to the third inlet pipe 310. Delivered. And the cooling water is delivered to the third water outlet pipe 320 through the plurality of third heat pipes 330, and the third water outlet pipe 320 is connected to the cooling water supply unit to absorb heat from the heated air. Not shown).

만약, 제4 구조체(미도시)가 추가된다면, 제4 구조체는 제2 구조체(200)와 형상 및 구조가 동일하다.If a fourth structure (not shown) is added, the fourth structure has the same shape and structure as the second structure 200.

상술한 바와 같은 히트파이프 냉각 시스템은 제1 히트파이프(130), 제2 히트파이프(230) 및 제3 히트파이프(330)를 통해 냉각수가 두 개의 서버랙(R) 사이를 왕복이동하게 된다. 이때, 냉각수는 냉각수관(20) 내에서 흐름의 방향이 바뀌지 않고 복수의 냉각수관(20)을 통해 일정한 방향으로 흐르기 때문에 냉각수의 흐름에 대한 부하가 적고 냉각수의 유속 및 공급이 매우 빠르게 이루어질 수 있다.In the heat pipe cooling system as described above, the cooling water reciprocates between the two server racks R through the first heat pipe 130, the second heat pipe 230, and the third heat pipe 330. At this time, since the cooling water does not change the direction of flow in the cooling water pipe 20 and flows in a certain direction through the plurality of cooling water pipes 20, the load on the flow of the cooling water is small, and the flow rate and supply of the cooling water can be made very quickly. .

즉 본 발명의 히트파이프 고효율 냉각 시스템은 가열공기와의 접촉면적, 접촉시간은 증가시키면서 냉각수의 공급 및 순환은 빠르게 하여 열전달 효과를 극대화시킬 수 있다.That is, the heat pipe high-efficiency cooling system of the present invention can maximize the heat transfer effect by increasing the contact area and contact time with the heated air, while increasing the supply and circulation of cooling water.

본 발명에 따른 히트파이프 고효율 냉각 시스템은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The heat pipe high-efficiency cooling system according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications within the scope of the technical idea of the present invention.

10 : 유체관, 11 : 볼록부,
12 : 오목홈, 13 : 나선골,
20 : 냉각수관, 21 : 나선골,
100 : 제1 구조체, 110 : 제1 입수관,
120 : 제1 출수관, 130 : 제1 히트파이프,
200 : 제2 구조체, 210 : 제2 입수관,
220 : 제2 출수관, 230 : 제2 히트파이프,
300 : 제3 구조체, 310 : 제3 입수관,
320 : 제3 출수관, 330 : 제3 히트파이프,10: fluid pipe, 11: convex portion,
12: concave groove, 13: spiral bone,
20: cooling water pipe, 21: spiral bone,
100: first structure, 110: first inlet pipe,
120: first outlet pipe, 130: first heat pipe,
200: second structure, 210: second inlet pipe,
220: second outlet pipe, 230: second heat pipe,
300: third structure, 310: third inlet pipe,
320: 3rd outlet pipe, 330: 3rd heat pipe,

Claims (5)

두 개의 서버랙 사이를 가로지르도록 서버랙 상부에 설치되는 히트파이프 고효율 냉각 시스템에 있어서,
상하로 적층되는 구조로 이루어지는 제1 구조체와 제2 구조체를 포함하되,
상기 제1 구조체는 제1 입수관과 제1 출수관을 복수의 제1 히트파이프가 연결하는 구조로 이루어지고, 상기 제1 입수관의 냉각수는 작동유체가 수용되어 있는 복수의 제1 히트파이프를 통해 제1 출수관으로 전달되며,
상기 제2 구조체는 제2 입수관과 제2 출수관을 복수의 제2 히트파이프가 연결하는 구조로 이루어지고, 상기 제1 출수관의 냉각수는 상기 제2 입수관으로 전달되며, 상기 제2 입수관의 냉각수는 작동유체가 수용되어 있는 복수의 제2 히트파이프를 통해 제2 출수관으로 전달되고,
냉각수는 상기 제1 히트파이프와 제2 히트파이프를 통해 두 개의 서버랙 사이를 왕복이동하며,
상기 제1 히트파이프와 제2 히트파이프에는 각각 두 개의 서버랙 사이에서 상승하는 가열공기의 흐름을 유도하기 위한 나선형태의 나선골이 형성되고,
상기 제1 히트파이프는,
밀폐된 내부에 작동유체가 수용되는 유체관과,
상기 유체관을 관통하도록 상기 유체관 내부에 설치되어 냉각수가 통과하는 냉각수관으로 이루어지고,
상기 유체관은 볼록부가 나선형태로 감싸는 형상으로 이루어지며, 상기 볼록부 사이에 상기 나선골이 형성되고,
상기 볼록부의 위치에 대응되는 유체관 내측에는 오목홈이 형성되고, 상기 오목홈에는 상기 유체관의 길이방향을 따라 작동유체가 분할 수용되며,
상기 작동유체는 상기 가열공기로부터 열을 흡수하여 상기 냉각수로 전달하는 것을 특징으로 하는 히트파이프 고효율 냉각 시스템.In the heat pipe high-efficiency cooling system installed at the top of the server rack so as to cross between two server racks,
Including a first structure and a second structure consisting of a structure stacked up and down,
The first structure has a structure in which a plurality of first heat pipes connect the first inlet pipe and the first outlet pipe, and the cooling water of the first inlet pipe includes a plurality of first heat pipes in which the working fluid is accommodated. Is delivered to the first water outlet through the
The second structure has a structure in which a plurality of second heat pipes connect the second inlet pipe and the second outlet pipe, and the cooling water of the first outlet pipe is delivered to the second inlet pipe, and the second inlet pipe The cooling water of the pipe is delivered to the second outlet pipe through a plurality of second heat pipes in which the working fluid is accommodated,
The cooling water reciprocates between the two server racks through the first heat pipe and the second heat pipe,
The first heat pipe and the second heat pipe are each formed with a spiral valley in a spiral shape for inducing a flow of heated air rising between two server racks,
The first heat pipe,
A fluid pipe in which the working fluid is accommodated in a sealed interior,
It consists of a cooling water pipe installed inside the fluid pipe so as to pass through the fluid pipe and through which the cooling water passes,
The fluid pipe has a shape in which the convex portion is wrapped in a spiral shape, and the spiral bone is formed between the convex portions,
A concave groove is formed inside the fluid pipe corresponding to the position of the convex portion, and the working fluid is dividedly accommodated in the concave groove along the longitudinal direction of the fluid pipe,
The working fluid absorbs heat from the heated air and transmits it to the cooling water. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 입수관은 일단이 냉각수공급부와 연결되어 냉각수를 공급받고, 상기 제1 입수관의 타단은 차단되며, 상기 제1 출수관의 일단은 차단되고, 상기 제1 출수관의 타단은 상기 제2 입수관의 일단과 연결되며, 상기 제2 입수관의 타단은 차단되고, 상기 제2 출수관은 일단이 차단되며 타단이 개방되는 것을 특징으로 하는 히트파이프 고효율 냉각 시스템.The method according to claim 1,
The first inlet pipe has one end connected to the cooling water supply unit to receive cooling water, the other end of the first inlet pipe is blocked, one end of the first outlet pipe is blocked, and the other end of the first outlet pipe is 2 A heat pipe high-efficiency cooling system, characterized in that it is connected to one end of the inlet pipe, the other end of the second inlet pipe is blocked, the second outlet pipe is blocked at one end and the other end is opened. 청구항 2에 있어서,
상하로 배치되는 상기 제1 히트파이프와 제2 히트파이프는 서로 엇갈리는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 히트파이프 고효율 냉각 시스템.The method according to claim 2,
The heat pipe high-efficiency cooling system, characterized in that the first heat pipe and the second heat pipe arranged up and down are installed at alternate positions. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 히트파이프에 형성된 나선골과 상기 제2 히트파이프에 형성된 나선골의 감김 방향은 반대방향인 것을 특징으로 하는 히트파이프 고효율 냉각 시스템.The method according to claim 1,
A heat pipe high-efficiency cooling system, characterized in that the winding directions of the spiral valley formed in the first heat pipe and the spiral valley formed in the second heat pipe are opposite. 삭제delete
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