KR102182829B1 - 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈에 관한 것으로서, 그 내부에 충전된 액체 이산화탄소를 보관하는 용기; 및 형성된 홈의 내측면과 소정거리 이격되도록 용기를 수용하여 용기가 전기전자 제품 또는 방열판과 직접 접촉되는 것을 차단하는 외함을 포함하되, 용기는, 그 외측을 에두르는 복수개의 오링에 의해 내측면과 소정간격 이격되어 상기 홈 내부에 공기층을 형성한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 전기전자 제품의 냉각을 종래의 자연 공랭식 구조가 아닌, 초저온 액체 이산화탄소를 이용하여 냉각시키되, 초저온 액체 이산화탄소가 충전된 용기와 이 용기를 에두르는 공기층을 갖는 냉각 모듈을 방열판과 결합함으로써, 외부 온도와 실내외 사용 환경에 영향 없이 방열판을 냉각시키고, 냉각 모듈의 온도를 일정하게 유지시키는 효과가 있다.

Description

액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈{Cooling module using liquid carbon dioxide}

본 발명은 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업현장에서 사용되는 방열판의 냉각을 종래의 자연 공랭식 구조가 아닌, 초저온 액체 이산화탄소를 이용해 냉각하는 기술에 관한 것이다.

산업현장, 사무실 및 가정에서 사용되는 각종 전자부품, 모터, 컴퓨터 부품 및 LED 조명 등의 제품을 운용함에 따라 열이 발생하게 되는데, 이때 발생되는 열이 신속히 처리되지 않으면 각종 부품이나 제품의 회로에 영향을 미쳐 제품의 신뢰성을 떨어뜨리는 주요인이 된다. 장기간에 걸쳐 누적된 열 쇼크로 인해 제품의 문제가 발생되는 것이다.

특히 LED조명의 경우 고장 발생에 있어 50%이상이 발열에 의한 문제이고, 나머지는 습도, 진동, 충격, 먼지 등에 의해 나타나고 있는 실정이다. 따라서, 발열은 모든 전기전자 제품에 있어 최우선적인 해결과제라고 할 수 있다.

종래의 전기전자 제품의 경우 냉각수단으로 공기에 의하여 열을 주변으로 분산시키는 공랭식 구조를 갖는데, 열을 효과적으로 방열시키기 위하여 아주 다양한 형태의 방열판을 구비하는 형태로 개발되어 출시되고 있다.

그러나 이러한 자연 공랭식 구조이기 때문에 충분한 방열이 일어나게 하려면 냉각핀이 아주 크거나 여러 개로 구성해야 하고, 방열판의 부피가 커지고 제작이 난해해지는바, 냉각모듈 제작비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

이에 본 출원인은 전기전자 제품의 냉각을 초저온 액체 이산화탄소를 이용해 냉각하여 외부 환경에 영향 없이 방열판의 온도를 일정하게 유지시키는 냉각 모듈을 제안하고자 한다.

대한민국 공개특허 제10-2010-0098890호(2010.09.10.공개)

본 발명의 목적은, 전기전자 제품의 냉각을 종래의 자연 공랭식 구조가 아닌, 초저온 액체 이산화탄소를 이용하여 냉각시킴으로써, 외부 온도와 실내외 사용 환경에 영향 없이 방열판을 냉각시키는데 있다.

이러한 특징적인 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 초저온 액체 이산화탄소가 충전된 용기와 이 용기를 에두르는 공기층을 갖는 냉각 모듈을 구성하고, 냉각 모듈을 전기전자 제품 또는 방열판에 결합함으로써, 외부 환경에 영향 없이 냉각 모듈의 온도를 일정하게 유지시킨다.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈로서, 그 내부에 충전된 액체 이산화탄소를 보관하는 용기; 및 형성된 홈의 내측면과 소정거리 이격되도록 용기를 수용하여 용기가 전기전자 제품 또는 방열판과 직접 접촉되는 것을 차단하는 외함을 포함하되, 용기는, 그 외측을 에두르는 복수개의 오링에 의해 내측면과 소정간격 이격되어 상기 홈 내부에 공기층을 형성한다.

바람직하게는, 외함은 홈 내측의 공기층이 외기와 맞닿는 것을 차단하도록 상기 홈의 타측면을 밀폐시키는 밀폐캡을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

용기의 입구 내측과 결합되되, 고압 호스에 의해 눌리는 코어가 하방으로 인입되면서 방출구가 개방되어 액체 이산화탄소가 용기 내부로 충전되도록 구성되는 슈레더밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

슈레더밸브는, 코어 상부를 외기와 차단하여 용기에 충전된 액체 이산화탄소의 누출을 방지하고 외부 충격으로부터 보호하는 보호캡을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

외함의 내측면에 도포되거나 에둘러지도록 구성되는 단열재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기전자 제품의 냉각을 종래의 자연 공랭식 구조가 아닌, 초저온 액체 이산화탄소를 이용하여 냉각시킴으로써, 외부 온도와 실내외 사용 환경에 영향 없이 방열판을 냉각시키는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 초저온 액체 이산화탄소가 충전된 용기와 이 용기를 에두르는 공기층을 갖는 냉각 모듈을 구성하고, 냉각 모듈을 전기전자 제품 또는 방열판에 결합함으로써, 외부 환경에 영향 없이 냉각 모듈의 온도를 일정하게 유지시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈의 용기를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈의 방열판을 도시한 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈의 슈레더밸브를 도시한 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈이 LED 조명에 적용된 것을 도시한 예시도.

본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부 도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 그 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈(100)은, 그 내부에 충전된 액체 이산화탄소를 보관하되, 그 외측을 에두르는 복수개의 오링(102a)을 구성하는 용기(102), 및 홈(104a) 내측면(104b)과 소정거리 이격되도록 용기(102)를 수용하여 용기(102)가 전기전자 제품 또는 방열판과 직접 접촉되는 것을 차단하는 외함(104)을 포함하여 구성된다.

도 2를 참조하면 용기(102)는 액체 이산화탄소 탱크와 연결된 고압 호스를 통해 공급받은 액체 이산화탄소를 내부에 충전하도록 구성되며, 그 입구 내측에 액체 이산화탄소 충전을 위한 매개수단인 슈레더밸브(106)를 수용하도록 구성된다. 이처럼 슈레더밸브(106)를 구성함에 따라 필요시에 액체 이산화탄소를 용기(102)에 재충전시킬 수 있다.

또한, 용기(102)는 압력에 강한 스테인리스(stainless steel) 재질로 구성되어 외함(104)에 형성된 홈(104a)에 인입되며, 그 외측을 에두르는 복수개의 오링(102a)에 의해 외함(104) 내측면(104b)과 소정간격 이격되도록 구성된다.

이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 용기(102)는 그 외측에 구비된 다수개의 오링(102a)에 의해 외함(104)의 내측면(104b)과 이격되고, 이로 인해 홈(104a) 내부에 공기층을 형성하게 된다. 이때, 오링(102a)은 실리콘 재질로 구성될 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기층에 의하면, -50도 내지 -60도 바람직하게는 -56.2도의 온도를 갖는 액체 이산화탄소가 외함(104)과 맞닿아 용기(102)의 내부 온도가 외함(104)에 직접적으로 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 외부 환경에 영향 없이 용기(102)의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

아울러, 본 발명의 일 실시예 따른 액체 이산화탄소는 1기압을 기준으로 고체에서 기체로 승화하기 때문에, 용기(102)에 충전된 이산화탄소가 액체 상태를 유지하기 위한 구조와 압력을 충족하는 것이 자명한바, 그 구체적인 언급을 생략하기로 한다.

도 3을 참조하면, 외함(104)은 그 내측에 형성된 홈(104a)에 인입되는 용기(102)를 수용하고, 용기(102) 외측의 오링(102a)과 내측면(104b)이 맞닿아 용기(102)를 고정시킴과 동시에 홈(104a) 내부에 공기층을 형성한다.

이때, 외함(104)의 내측면(104b)에는 단열재가 도포되거나 에둘러질 수 있으며, 단열재는 스티로폼(styrofoam) 또는 분말형태의 그라파이트(graphite) 가루 중에 어느 하나로 구성되나, 본 발명의 단열재가 이에 국한되는 것은 아니다.

또한, 외함(104)은 용기(102)가 수용된 홈(104a)의 타측을 밀폐시키는 밀폐캡(104c)에 의해 홈(104a) 내측의 공기층이 외기와 맞닿는 것을 차단시킨다. 이때, 밀폐캡(104c)은 홈(104a) 타측면에 형성된 단차와 맞물려 끼움 결합되거나 나사산에 의한 회동 결합될 수 있다.

이처럼 본 발명의 일 실시예에 따른 외함(104)에 의하면, 홈(104a)에 수용된 용기(102)가 외함(104)과 직접 접촉하는 것이 아니라, 용기(102)가 공기층에 의해 외함(104)과 직접 접촉하지 않은 상태로 전기전자 부품의 열을 냉각시키게 되는바, 외함(104)의 온도나 외부 환경의 영향에 따라 용기(102)의 온도가 변하지 않고 일정하게 유지된다.

아울러, 외함(104)은 원통형상 또는 직방형상로 구성될 수 있으나, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니며, 적용대상 제품에 따라 설계가 변경될 수 있다.

도 4를 참조하면, 슈레더밸브(106)는 그 외측에 형성된 나사산의 회동에 의해 용기(102)의 입구 내측에 형성된 나사산과 결합되며, 그 상부에 형성된 코어(106a)가 고압 호스와 연결되는 경우, 고압 호스에 의해 눌리는 코어(106a)가 하방으로 인입되면서 방출구(106b)가 개방되어 액체 이산화탄소가 용기(102) 내부로 충전되도록 구성된다.

또한, 슈레더밸브(106)는 코어(106a) 상부를 외부와 차단하여 용기(102)에 충전된 액체 이산화탄소의 누출을 방지하도록 가스켓(gasket) 기능을 수행하고 외부 충격으로부터 보호하는 보호캡(106c)을 더 포함하여 구성된다.

아울러, 슈레더밸브(106)는 그 외측에 형성된 나사산 또는 용기(102)의 입구 내측에 형성된 나사산에 도포되는 액상 씰링제에 의해 용기(102) 내부에 충전된 액체이산화탄소가 외부로 누출되지 않도록 기밀을 유지하도록 구성된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈은 슈레더밸브, 보호캡 및 액상 씰링제에 의해 3중 기밀구조를 갖는다.

한편, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈이 LED 조명에 적용된 것을 도시한 예시도이다.

전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈(100)은, 다양한 전기전자 제품에 설치되어 제품에서 발생하는 열을 냉각시키도록 구성되며, 도 5에 도시된 바와 같이 LED 조명에 적용되는 경우, LED 모듈 상부에 설치되어 LED 랜즈의 빛 발산으로 인해 발생하는 열을 빠르고 일정한 온도로 냉각시킬 수 있다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100: 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈
102: 용기
102a: 오링
104: 외함
104a: 홈
104b: 내측면
104c: 밀폐캡
106: 슈레더밸브
106a: 코어
106b: 방출구
106c: 보호캡

Claims (5)

1. 그 내부에 충전된 초저온 액체 이산화탄소를 보관하는 용기; 및
   형성된 홈의 내측면과 소정거리 이격되도록 상기 용기를 수용하여 상기 용기가 전기전자 제품 또는 방열판과 직접 접촉되는 것을 차단하는 외함을 포함하되,
   상기 용기는,
   그 외측을 에두르는 복수개의 실리콘 재질로 구성된 오링에 의해 상기 내측면과 소정간격 이격되어 상기 홈 내부에 공기층을 형성되고,
   상기 용기의 입구 내측과 결합되되, 고압 호스에 의해 눌리는 코어가 하방으로 인입되면서 방출구가 개방되어 액체 이산화탄소가 상기 용기 내부로 충전 및 재충전되도록 구성되는 슈레더밸브를 더 포함하며,
   상기 외함은,
   상기 홈 내측의 공기층이 외기와 맞닿는 것을 차단하도록 상기 홈의 타측면을 밀폐시키는 밀폐캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 슈레더밸브는,
   상기 코어 상부를 외기와 차단하여 상기 용기에 충전된 액체 이산화탄소의 누출을 방지하고 외부 충격으로부터 보호하는 보호캡을
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈.
5. 제1항에 있어서,
   상기 외함은,
   그 내측면에 도포되거나 에둘러지는 단열재를
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 이산화탄소를 이용한 냉각모듈.

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