KR102439282B1

KR102439282B1 - 복수의 냉각 유닛을 구비한 냉각 시스템

Info

Publication number: KR102439282B1
Application number: KR1020200186544A
Authority: KR
Inventors: 유진호; 이정훈; 권민신; 강민우
Original assignee: 엠에이치기술개발 주식회사
Priority date: 2020-12-29
Filing date: 2020-12-29
Publication date: 2022-09-05
Also published as: US11913702B2; EP4273477A1; WO2022145531A1; KR20220095377A; US20230086921A1

Abstract

냉각 시스템이 개시된다. 본 발명의 냉각 시스템은, 냉각 대상에 설치되고 제1 냉매의 유로를 형성하는 제1 냉각 파이프를 구비하는 제1 냉각 유닛; 그리고 상기 냉각 대상에 설치되고 제2 냉매의 유로를 형성하는 제2 냉각 파이프를 구비하는 제2 냉각 유닛을 포함하고, 상기 제1 냉각 파이프는, 상기 냉각 대상의 제1 측에 인접하며 상기 제1 냉매가 유입되는, 제1 냉각 파이프 제1 단부; 그리고 상기 냉각 대상의 제2 측에 인접하며 상기 제1 냉매가 배출되는, 제1 냉각 파이프 제2 단부를 구비하며, 상기 제2 냉각 파이프는, 상기 냉각 대상의 제1 측에 인접하며 상기 제2 냉매가 배출되는, 제2 냉각 파이프 제1 단부; 그리고 상기 냉각 대상의 제2 측에 인접하며 상기 제2 냉매가 유입되는, 제2 냉각 파이프 제2 단부를 구비할 수 있다.

Description

복수의 냉각 유닛을 구비한 냉각 시스템{COOLING SYSTEM HAVING MULTIPLE COOLING UNITS}

본 발명은 냉각 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 복수의 냉각 유닛을 구비한 냉각 시스템에 관한 것이다.

종래 모터 하우징에는 1개의 냉각 채널(또는 냉각 유닛)이 제공되어 냉각될 수 있다. 펌프에 의해 냉매가 모터 하우징을 냉각하고, 가열된 냉매는 라디에이터(radiator)에서 피동 냉각되어 다시 모터 하우징을 냉각하는데 이용될 수 있다. 그런데, 라디에이터에서 냉각된 냉각수의 온도가 상당히 높아서 모터가 안정적으로 냉각되는데 어려움이 있을 수 있다.

가열된 냉매를 전력(electric power)을 이용하여 능동 냉각하여 모터 하우징을 냉각하는 방안이 고려될 수 있다. 그러나 이와 같이 냉매를 별도 전력을 이용하여 냉각하는경우, 해당 시스템의 전체 효율이 상대적으로 낮을 수 있다.

등록특허 10-1410438

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 복수의 냉각 유닛을 구비하여 냉각 대상을 냉각시키는 냉각 시스템을 제공하는 것을 다른(another) 목적으로 한다.

본 발명은 피동적으로 제1 냉매를 냉각시키는 제1 냉각 유닛을 제공하는 것을 다른(another) 목적으로 한다.

본 발명은 능동적으로 제2 냉매를 냉각시키는 제2 냉각 유닛을 제공하는 것을 다른(another) 목적으로 한다.

본 발명은 상기 제1 냉각 유닛과 상기 제2 냉각 유닛을 구비한 냉각 시스템을 제공하는 것을 다른(another) 목적으로 한다.

본 발명은 상기 제1 냉매를 냉각 대상의 제1 측에 유입시키고 상기 제2냉매를 냉각 대상의 제2 측에 유입시키는 냉각 시스템을 제공하는 것을 다른(another) 목적으로 한다.

본 발명은 냉각 대상의 온도에 따라 상기 제1 냉각 유닛과 상기 제2 냉각 유닛을 작동시키는 냉각 시스템을 제공하는 것을 다른(another) 목적으로 한다.

본 발명은 냉각 효율이 상대적으로 높은 냉각 시스템을 제공하는 것을 다른(another) 목적으로 한다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 냉각 대상에 설치되고 제1 냉매의 유로를 형성하는 제1 냉각 파이프를 구비하는 제1 냉각 유닛; 그리고 상기 냉각 대상에 설치되고 제2 냉매의 유로를 형성하는 제2 냉각 파이프를 구비하는 제2 냉각 유닛을 포함하고, 상기 제1 냉각 파이프는, 상기 냉각 대상의 제1 측에 인접하며 상기 제1 냉매가 유입되는, 제1 냉각 파이프 제1 단부; 그리고 상기 냉각 대상의 제2 측에 인접하며 상기 제1 냉매가 배출되는, 제1 냉각 파이프 제2 단부를 구비하며, 상기 제2 냉각 파이프는, 상기 냉각 대상의 제1 측에 인접하며 상기 제2 냉매가 배출되는, 제2 냉각 파이프 제1 단부; 그리고 상기 냉각 대상의 제2 측에 인접하며 상기 제2 냉매가 유입되는, 제2 냉각 파이프 제2 단부를 구비하는, 냉각 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 다른(another) 측면에 따르면, 냉각 시스템을 이용하여 냉각 대상을 냉각시키는 냉각 시스템 작동 방법(S10)에 있어서, 상기 냉각 대상의 구동(작동) 여부를 판단하는 단계(S100); 상기 냉각 대상의 온도와 기준 온도를 대비하는 단계(S200); 상기 냉각 대상이 구동되고 상기 냉각 대상의 온도가 상기 기준 온도 미만이면, 상기 냉각 시스템을 제1 작동 모드로 운전하는 단계(S300); 그리고 상기 냉각 대상이 구동되고 상기 냉각 대상의 온도가 상기 기준 온도 이상이면, 상기 냉각 시스템을 제2 작동 모드로 운전하는 단계(S400)를 포함하는, 냉각 시스템 작동 방법(S10)이 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 냉각 시스템의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 복수의 냉각 유닛을 구비하여 냉각 대상을 냉각시키는 냉각 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 피동적으로 제1 냉매를 냉각시키는 제1 냉각 유닛이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 능동적으로 제2 냉매를 냉각시키는 제2 냉각 유닛이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 상기 제1 냉각 유닛과 상기 제2 냉각 유닛을 구비한 냉각 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 상기 제1 냉매를 냉각 대상의 제1 측에 유입시키고 상기 제2냉매를 냉각 대상의 제2 측에 유입시키는 냉각 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 냉각 대상의 온도에 따라 상기 제1 냉각 유닛과 상기 제2 냉각 유닛을 작동시키는 냉각 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 냉각 효율이 상대적으로 높은 냉각 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 냉각 유닛을 나타낸 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 냉각 파이프와 제2 냉각 파이프를 나타낸 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 파이프가 설치된 냉각 대상을 자른 단면을 나타낸 도면이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 파이프를 자른 단면을 나타낸 도면이다.
도 7은, 도 6에 도시된 냉각 파이프의 단면을 나타낸 도면이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템의 블록도이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템 작동 방법을 나타낸 플로우차트이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.

이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템(10)을 나타낸 도면이다. 냉각 시스템(10)은, 제1 냉각 유닛(100)을 포함할 수 있다. 제1 냉각 유닛(100)은 냉각 대상(20)의 온도를 낮출 수 있다. 냉각 대상(20)은, 예를 들어, 모터(motor)일 수 있다. 예를 들어, 냉각 대상(20)은 모터 하우징(motor housing)을 포함할 수 있다. 냉각 대상(20)은, 예를 들어, 엔진(engine)일 수 있다.

냉각 대상(20)은, 냉각 대상 제1 측(21)을 포함할 수 있다. 냉각 대상 제1 측(21)은, “냉각 대상의 제1 측”이라 칭할 수 있다. 냉각 대상 제1 측(21)은, 예를 들어, 냉각 대상(20)의 하단부를 의미할 수 있다. 냉각 대상(20)은, 냉각 대상 제2 측(22)을 포함할 수 있다. 냉각 대상 제2 측(22)은, “냉각 대상의 제2 측”이라 칭할 수 있다. 냉각 대상 제2 측(22)은, 예를 들어, 냉각 대상 제1 측(21)의 맞은편일 수 있다. 예를 들어, 냉각 대상 제2 측(22)은, 냉각 대상(20)의 상단부를 의미할 수 있다.

제1 냉각 유닛(100)은 냉매(coolant)를 냉각 대상(20)에 제공할 수 있다. 냉각 대상(20)에 제공된 냉매의 온도는 냉각 대상(20)의 온도 보다 낮을 수 있다. 냉각 대상(20)에 제공된 냉매는 냉각 대상(20)과 열교환을 거친 이후에 냉각 대상에서 배출될 수 있다. 제1 냉각 유닛(100)의 냉매는, “제1 냉매”라 칭할 수 있다. 제1 냉매는, 예를 들어, 물(water)일 수 있다.

제1 냉각 유닛(100)은 제1 연결 파이프(105)를 포함할 수 있다. 제1 연결 파이프(105)는, 제1 냉매의 유로일 수 있다. 제1 연결 파이프(105)는 복수개로 제공될 수 있다. 제1 연결 파이프(105)는, 제1 냉각 유닛(100)의 구성요소를 연결할 수 있다.

제1 냉각 유닛(100)은, 제1 냉각 파이프(110)를 포함할 수 있다. 제1 냉각 파이프(110)는 냉각 대상(20)에 위치할 수 있다. 제1 냉각 파이프(110)는 냉각 대상 제1 측(21)에서 연장되어 냉각 대상 제2 측(22)에 이어질 수 있다. 제1 냉각 파이프(110)는, 제1 냉매가 흐르는 유로를 형성할 수 있다.

제1 냉각 파이프(110)는 제1 냉각 파이프 제1 단부(111)를 포함할 수 있다. 제1 냉각 파이프 제1 단부(111)는 냉각 대상 제1 측(21)에 인접할 수 있다. 제1 냉각 파이프(110)는 제1 냉각 파이프 제2 단부(112)를 포함할 수 있다. 제1 냉각 파이프 제2 단부(112)는 냉각 대상 제2 측(22)에 인접할 수 있다. 제1 냉각 파이프(110)는, 제1 냉각 파이프 제1 단부(111)에서 연장되어 제1 냉각 파이프 제2 단부(112)로 이어질 수 있다.

제1 냉각 유닛(100)은, 제1 펌프(120)를 포함할 수 있다. 제1 연결 파이프(105)는, 제1 펌프(120)와 제1 냉각 파이프(110)를 연결할 수 있다. 제1 펌프(120)는 제1 냉매에 압력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 펌프(120)가 작동하면, 제1 냉매는 제1 펌프(120)에서 제1 냉각 파이프(110)로 이동할 수 있다. 예를 들어, 제1 펌프(120)는 제1 냉매에 압력을 가하면, 제1 냉매는 제1 냉각 파이프(110)에서 유동할 수 있다.

제1 냉매는, 제1 펌프(120)에서 제1 냉각 파이프 제1 단부(111)로 이동할 수 있다. 제1 냉매는, 제1 냉각 파이프 제1 단부(111)에서 제1 냉각 파이프 제2 단부(112)로 이동하면서, 냉각 대상(20)으로부터 열(heat)을 제공받을 수 있다. 제1 냉각 파이프 제2 단부(112)에서 제1 냉매의 온도는, 제1 냉각 파이프 제1 단부(111)에서 제1 냉매의 온도 보다 높을 수 있다.

제1 냉각 유닛(100)은 제1 냉각 모듈(130)을 포함할 수 있다. 제1 연결 파이프(105)는, 제1 냉각 모듈(130)과 제1 냉각 파이프 제2 단부(112)를 연결할 수 있다. 제1 냉각 모듈(130)은, 제1 냉각 파이프 제2 단부(112)에서 배출되는 제1 냉매를 제공받을 수 있다. 제1 냉각 모듈(130)은, 제1 냉매의 온도를 낮출 수 있다.

제1 냉각 모듈(130)은, 피동형 냉각 장치(passive heat exchanger)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 냉각 모듈(130)은, 제1 냉매를 냉각시키기 위한 별도의 전력(power)을 소모하지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 냉각 모듈(130)은, 라디에이터(radiator)를 포함할 수 있다.

제1 냉각 유닛(100)은, 유로 분배기(140)를 포함할 수 있다. 유로 분배기(140)는, 예를 들어 써모스탯(thermostat)을 포함할 수 있다. 제1 연결 파이프(105)는, 유로 분배기(140)와 제1 냉각 파이프 제2 단부(112)를 연결할 수 있다. 제1 연결 파이프(105)는, 유로 분배기(140)와 제1 냉각 모듈(130)을 연결할 수 있다. 제1 연결 파이프(105)는, 유로 분배기(140)와 제1 펌프(120)를 연결할 수 있다.

유로 분배기(140)는, 제1 냉각 파이프 제2 단부(112)에서 제1 냉매를 제공받을 수 있다. 유로 분배기(140)의 작동에 따라, 유로 분배기(140)에 도달한 제1 냉매는, 제1 냉각 모듈(130)로 이송되거나 제1 펌프(120)로 이송된다. 즉 유로 분배기(140)에 도달한 제1 냉매는, 제1 냉각 모듈(130)로 이송되어 제1 냉각 모듈(130)에 의해 냉각되어 제1 펌프(120)로 이송되거나, 제1 펌프(120)로 바로 이송될 수 있다. 이와 같은 맥락에서, 유로 분배기(140)와 제1 펌프(120)를 연결하는 제1 연결 파이프는, “바이패스(by-pass)” 또는 “우회로”라 칭할 수 있다.

유로 분배기(140)는, 제1 냉각 파이프 제2 단부(112)에서 제1 냉매의 온도에 따라 유로를 결정할 수 있다. 예를 들어 유로 분배기(140)는, 제1 냉각 파이프 제2 단부(112)에서 제1 냉매의 온도가 기설정된 온도 보다 높으면, 제1 냉각 모듈(130)로 유로를 형성할 수 있다. 예를 들어 유로 분배기(140)는, 제1 냉각 파이프 제2 단부(112)에서 제1 냉매의 온도가 기설정된 온도 이하이면, 제1 펌프(120)로 유로를 형성할 수 있다.

제1 냉각 파이프(110), 제1 펌프(120), 그리고 제1 냉각 모듈(130)은, 닫힌 루프(closed loop)를 형성할 수 있다. 제1 냉각 파이프(110), 제1 펌프(120), 그리고 제1 냉각 모듈(130)이 형성하는 루프는, “제1 루프”라 칭할 수 있다. 제1 펌프(120)에 의해 압력을 제공받는 제1 냉매는 제1 냉각 파이프(110)에 유입되어 열(heat)을 제공받고 제1 냉각 모듈(130)에 유입되어 열(heat)을 발산할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 냉각 유닛(200)을 나타낸 도면이다. 제2 냉각 유닛(200)은 냉각 대상(20)을 냉각시킬 수 있다. 도 2에 표시된 냉각 대상(20)은, 도 1에 표시된 냉각 대상(20)과 동일할 수 있다.

제2 냉각 유닛(200)은 냉매를 냉각 대상(20)에 제공할 수 있다. 제2 냉각 유닛(200)이 제공하는 냉매는, “제2 냉매”라 칭할 수 있다. 제2 냉매는, 예를 들어, 유체(fluid)일 수 있다. 제2 냉매는, 냉각 대상(20)에 유입되어 냉각 대상(20)으로부터 열(heat)을 제공받을 수 있다.

제2 냉각 유닛(200)은, 제2 냉각 파이프(210)를 포함할 수 있다. 제2 냉각 파이프(210)는, 제2 냉각 파이프 제1 단부(211)에서 연장되어 제2 냉각 파이프 제2 단부(212)로 이어질 수 있다. 제2 냉각 파이프 제1 단부(211)는 냉각 대상 제1 측(21)에 인접할 수 있다. 제2 냉각 파이프 제2 단부(212)는 냉각 대상 제2 측(22)에 인접할 수 있다.

제2 냉각 유닛(200)은, 제2 연결 파이프(205)를 포함할 수 있다. 제2 연결 파이프(205)는, 제2 냉각 유닛(200)의 구성요소를 연결할 수 있다. 제2 연결 파이프(205)는, 복수개로 제공될 수 있다.

제2 냉각 유닛(200)은, 제2 펌프(220)를 포함할 수 있다. 제2 펌프(220)는 제2 냉매에 압력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제2 펌프(220)가 제2 냉매에 압력을 가하면, 제2 냉매는 제2 냉각 파이프(210)에서 유동할 수 있다. 제2 연결 파이프(205)는, 제2 펌프(220)와 제2 냉각 파이프(210)를 연결할 수 있다.

제2 냉각 유닛(200)은, 제2 냉각 모듈(230)을 포함할 수 있다. 제2 연결 파이프(205)는, 제2 냉각 모듈(230)과 제2 펌프(220)를 연결할 수 있다. 제2 연결 파이프(205)는, 제2 냉각 모듈(230)과 제2 냉각 파이프(210)를 연결할 수 있다.

제2 냉각 모듈(230)은, 제2 냉각 파이프(210)에서 배출되는 제2 냉매를 제공받을 수 있다. 제2 냉각 모듈(230)은, 제공받은 제2 냉매를 냉각시킬 수 있다. 제2 냉각 모듈(230)은, 예를 들어, 능동형 냉각 장치(active heat exchanger)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 냉각 모듈(230)은, 제2 냉매를 냉각시키기 위하여 별도의 전력(power)을 소모할 수 있다. 예를 들어, 제2 냉각 모듈(230)은, 에어컨(air-conditioner)을 포함할 수 있다.

제2 냉각 파이프(210), 제2 펌프(220), 그리고 제2 냉각 모듈(230)은, 닫힌 루프(closed loop)를 형성할 수 있다. 제2 냉각 파이프(210), 제2 펌프(220), 그리고 제2 냉각 모듈(230)이 형성하는 루프는, “제2 루프”라 칭할 수 있다. 제2 펌프(220)에 의해 압력을 제공받는 제2 냉매는 제2 냉각 파이프(210)에 유입되어 열(heat)을 제공받고 제2 냉각 모듈(230)에 유입되어 열(heat)을 발산할 수 있다.

도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템(10)을 나타낸 도면이다. 도 3에서, 제1 루프는 실선으로 표시될 수 있고, 제2 루프는 점선으로 표시될 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템(10)은 제1 냉각 유닛(100)과 제2 냉각 유닛(200)을 포함할 수 있다. 제1 냉각 유닛(100)과 제2 냉각 유닛(200)은, 냉각 대상(20)을 냉각시킬 수 있다. 이와 같은 맥락에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템(10)은, “복수의 냉각 유닛을 구비한 냉각 시스템”이라 칭할 수 있다.

제1 냉각 유닛(100)의 구성은, 도 1에 도시된 제1 냉각 유닛(100)의 구성과 실질적으로 동일할 수 있다. 제2 냉각 유닛(200)의 구성은, 도 2에 도시된 제2 냉각 유닛(200)의 구성과 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 냉각 파이프(110)와 제2 냉각 파이프(210)는, 냉각 대상(20)에 위치하거나 설치될 수 있다.

예를 들어, 제1 냉각 파이프 제1 단부(111)는, 냉각 대상 제1 측(21)에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1 냉각 파이프 제2 단부(112)는, 냉각 대상 제2 측(22)에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1 냉매는 제1 냉각 파이프 제1 단부(111)로 유입되어 냉각 대상(20)과 열교환하고 제1 냉각 파이프 제2 단부(112)로 배출될 수 있다.

예를 들어, 제2 냉각 파이프 제2 단부(212)는, 냉각 대상 제2 측(22)에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제2 냉각 파이프 제1 단부(211)는, 냉각 대상 제1 측(21)에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제2 냉매는 제2 냉각 파이프 제2 단부(211)로 유입되어 냉각 대상(20)과 열교환하고 제2 냉각 파이프 제1 단부(211)로 배출될 수 있다.

도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 냉각 파이프(110)와 제2 냉각 파이프(210)를 나타낸 도면이다. 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 파이프(110, 210)가 설치된 냉각 대상(20)을 자른 단면을 나타낸 도면이다. 냉각 파이프(110, 210)는, 제1 냉각 파이프(110)와 제2 냉각 파이프(210) 중에서 적어도 하나를 의미할 수 있다. 도 4에서 제1 냉각 파이프(110)는 실선으로 표시되고 제2 냉각 파이프(210)는 점선으로 표시될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 냉각 파이프(110)와 제2 냉각 파이프(210) 중에서 적어도 하나는, 나선형(helix) 형상을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 냉각 파이프(110)와 제2 냉각 파이프(210)는, 예를 들어, 상하방향으로 교번적으로(alternatively) 배치될 수 있다. 이와 같은 형상에 기인하여, 냉각 파이프(110, 210)는 냉각 대상(20)으로부터 효과적으로 열(heat)을 제거할 수 있다.

제2 냉각 파이프 제1 단부(211)는 제1 냉각 파이프 제1 단부(111)와 인접할 수 있다. 예를 들어, 제2 냉각 파이프 제1 단부(211)와 제1 냉각 파이프 제1 단부(111)는, 냉각 대상 제1 측(21, 도 3 참조)에 위치할 수 있다.

제2 냉각 파이프 제2 단부(212)는 제1 냉각 파이프 제2 단부(112)와 인접할 수 있다. 예를 들어, 제2 냉각 파이프 제2 단부(212)와 제1 냉각 파이프 제2 단부(112)는, 냉각 대상 제2 측(22, 도 3 참조)에 위치할 수 있다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 냉각 시스템(10)이 냉각 대상(20)을 냉각시키는 과정이 설명될 수 있다. 냉각 대상(20)이 작동되면, 냉각 대상(20)의 온도가 상승할 수 있다. 냉각 대상(20)의 온도는 일정 수준 이하로 유지될 필요성이 있다.

냉각 대상(20)이 작동하면, 제1 냉각 유닛(100)이 작동할 수 있다. 제1 냉각 유닛(100)은 냉각 대상(20)으로부터 열(heat)을 얻을 수 있다. 제1 냉각 파이프 제1 단부(111)에 유입된 제1 냉매는, 냉각 대상(20)으로부터 열을 제공받을 수 있다. 제1 냉각 파이프 제2 단부(112)에서 배출되는 제1 냉매의 온도는, 제1 냉각 파이프 제1 단부(111)에 유입되는 제1 냉매의 온도 보다 높을 수 있다. 따라서 냉각 대상 제2 측(22)의 온도가 냉각 대상 제1 측(21)의 온도 보다 높을 수 있다. 즉 냉각 대상 제2 측(22)에서의 냉각 효율이, 냉각 대상 제1 측(21)에서의 냉각 효율 보다 낮을 수 있다.

제2 냉매는, 제2 냉각 파이프 제2 단부(212)에 유입될 수 있다. 즉 제2 냉매는, 냉각 대상 제2 측(22)에 유입되어 냉각 대상(20)으로부터 열(heat)을 제공받을 수 있다. 따라서 제1 냉각 유닛(100)의 작동에 따라 냉각 대상 제2 측(22)에서의 냉각 효율이 냉각 대상 제1 측(21)에서의 냉각 효율 보다 낮은 단점은, 제2 냉매가 냉각 대상 제2 측(22)에 유입되는 것에 의해 보상될 수 있다.

제1 냉각 유닛(100)의 작동에도 불구하고, 냉각 대상(20)의 온도가 기설정된 온도를 초과할 수 있다. 이 경우, 제2 냉각 유닛(200)이 작동할 수 있다. 이로써, 냉각 대상(20)의 온도가 기설정된 온도로 안정적으로 유지될 수 있다.

도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 파이프(110, 210)를 자른 단면을 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 제1 냉각 파이프(110)와 제2 냉각 파이프(210)는, 서로 연결되거나 결합될 수 있다. 제1 냉각 파이프(110)와 제2 냉각 파이프(210)는, 동일한 궤적을 따라 연장된 형상을 형성할 수 있다. 제1 냉각 파이프(110)와 제2 냉각 파이프(210)는, 나선형(helix) 형상을 형성할 수 있다.

제1 냉각 파이프(110)와 제2 냉각 파이프(210)는, 반경 방향(radial direction)으로 층(layer)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제2 냉각 파이프(210)는 제1 냉각 파이프(110)의 반경방향 외부에 위치할 수 있다. 이와 같은 형상에 기인하여, 제1 냉각 파이프(110)는 주로 냉각 대상(20, 도 5 참조)으로부터 열(heat)을 제거하고, 제2 냉각 파이프(210)는 제1 냉각 파이프(110)와 냉각 대상(20, 도 5 참조)으로부터 열(heat)을 제거할 수 있다.

도 7은, 도 6에 도시된 냉각 파이프(110, 210)의 단면을 나타낸 도면이다. 도 7에서 본 발명의 여러 실시예에 따른 냉각 파이프(110, 210)의 단면이 관찰될 수 있다.

예를 들어, 제1 냉각 파이프(110)의 중공부인 제1 냉각 파이프 중공부(115)의 단면이 관찰될 수 있다. 예를 들어, 제2 냉각 파이프(210)의 중공부인 제2 냉각 파이프 중공부(215)의 단면이 관찰될 수 있다. 예를 들어, 제2 냉각 파이프(210)는 제1 냉각 파이프(110)의 반경방향 외부에 위치할 수 있다.

제1 냉각 파이프 중공부(115)의 단면적은, 제2 냉각 파이프 중공부(215)의 단면적과 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 냉각 파이프 중공부(115)의 단면적은, 제2 냉각 파이프 중공부(215)의 단면적 보다 클 수 있다. 제1 냉각 파이프(11

도 7의 (1A), (1B), (1C), (1D), (1E), (1F)를 참조하면, 제1 냉각 파이프 중공부(115)의 단면은 원형(circular)일 수 있다.

도 7의 (1A), (1B), (1C), (1D), (1E), (1F)를 참조하면, 제2 냉각 파이프 중공부(215)의 단면은, 원형이거나, 반원이거나, 타원이거나, 다각형(삼각형, 직사각형, 오각형 등)일 수 있다.

도 7의 (2B), (2C), (2D), (2E), (2F)를 참조하면, 제1 냉각 파이프 중공부(115)의 단면은 반원일 수 있다.

도 7의 (2B), (2C), (2D), (2E), (2F)를 참조하면, 제2 냉각 파이프 중공부(215)의 단면은, 반원이거나, 타원이거나, 다각형(삼각형, 직사각형, 오각형 등)일 수 있다.

도 7의 (3C), (3D), (3E), (3F)를 참조하면, 제1 냉각 파이프 중공부(115)의 단면은 타원일 수 있다.

도 7의 (3C), (3D), (3E), (3F)를 참조하면, 제2 냉각 파이프 중공부(215)의 단면은 타원이거나, 다각형(삼각형, 직사각형, 오각형 등)일 수 있다.

도 7의 (4D), (4E), (4F)를 참조하면, 제1 냉각 파이프 중공부(115)의 단면은 삼각형일 수 있다.

도 7의 (4D), (4E), (4F)를 참조하면, 제2 냉각 파이프 중공부(215)의 단면은 다각형(삼각형, 직사각형, 오각형 등)일 수 있다.

도 7의 (5E), (5F)를 참조하면, 제1 냉각 파이프 중공부(115)의 단면은 직사각형일 수 있다.

도 7의 (5E), (5F)를 참조하면, 제2 냉각 파이프 중공부(215)의 단면은 직사각형이거나 오각형일 수 있다.

도 7의 (6E)를 참조하면, 제1 냉각 파이프 중공부(115)의 단면은 오각형일 수 있다.

도 7의 (6E)를 참조하면, 제2 냉각 파이프 중공부(215)의 단면은 오각형일 수 있다.

도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템(10)의 블록도이다.

도 8을 참조하면, 냉각 시스템(10)은 제어 유닛(300)을 포함할 수 있다. 제어 유닛(300)은, 신호(signal)를 처리할 수 있다. 제어 유닛(300)은, 연산을 수행할 수 있다. 제어 유닛(300)은, 컴퓨터(computer), 서버(server), 프로세서(processor), PCB(printed circuit board) 등으로 구현될 수 있다.

냉각 시스템(10)은 센서 유닛(400)을 포함할 수 있다. 센서 유닛(300)은, 구동 감지 센서(410)를 구비할 수 있다. 구동 감지 센서(410)는, 냉각 대상(20, 도 3 참조)의 구동(또는 작동) 여부를 감지할 수 있다. 센서 유닛(300)은 온도 감지 센서(420)를 구비할 수 있다. 온도 감지 센서(420)는, 냉각 대상(20, 도 3 참조)의 온도를 측정할 수 있다.

센서 유닛(400)은, 제1 신호(S1)를 생성할 수 있다. 제1 신호(S1)는, 냉각 대상(20, 도 3 참조)의 구동(또는 작동) 여부에 관한 정보와 냉각 대상(20, 도 3 참조)의 온도에 관한 정보 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 신호(S1)는, 제어 유닛(300)에 제공될 수 있다.

냉각 시스템(10)은, 입력 유닛(500)을 포함할 수 있다. 입력 유닛(500)은, 사용자(user) 또는 작업자(operator)로부터 입력(input)을 획득할 수 있다. 입력 유닛(500)은, 제2 신호(S2)를 생성할 수 있다. 제2 신호(S2)는, 입력에 관한 정보를 포함할 수 있다.

입력 신호(S1, S2)는, 제1 신호(S1)와 제2 신호(S2) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제어 유닛(300)은, 입력 신호(S1, S2)에 기초하여 출력 신호(S3, S4)를 생성할 수 있다. 출력 신호(S3, S4)는, 냉각 시스템(10)의 작동 명령에 관한 정보를 포함할 수 있다. 출력 신호(S3, S4)는, 제3 신호(S3)와 제4 신호(S4) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

제어 유닛(300)은, 제3 신호(S3)를 제1 냉각 유닛(100)에 제공할 수 있다. 제1 냉각 유닛(100)은, 제3 신호(S3)에 따라 제1 펌프(120, 도 3 참조)와 유로 분배기(140, 도 3 참조)를 작동할 수 있다.

제어 유닛(300)은, 제4 신호(S4)를 제2 냉각 유닛(200)에 제공할 수 있다. 제2 냉각 유닛(200)은, 제4 신호(S4)에 따라 제2 펌프(220, 도 3 참조)와 제2 냉각 모듈(230, 도 3 참조)을 작동할 수 있다.

도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템 작동 방법(S10)을 나타낸 플로우차트이다. 도 9는, 도 1 내지 도 8과 함께 설명될 수 있다.

도 1 내지 도 9를 참조하면, 냉각 시스템 작동 방법(S10)은, 냉각 대상 구동 여부를 판단하는 단계(S100)를 포함할 수 있다. 이 단계(S100)는, 제어 유닛(300)에 의해 수행될 수 있다. 구동 감지 센서(410)는 제어 대상(20)의 구동(작동) 여부를 감지할 수 있다. 제어 유닛(300)은, 제1 신호(S1)에 기초하여 제어 대상(20)의 구동(작동) 여부를 판단할 수 있다.

냉각 시스템 작동 방법(S10)은, 냉각 대상(20)의 온도를 기준 온도와 대비하는 단계(S200)를 포함할 수 있다. 이 단계(S200)는, 냉각 대상이 구동(작동)하는 것으로 판단되는 경우, 수행될 수 있다. 이 단계(S200)는, 제어 유닛(300)에 의해 수행될 수 있다.

온도 감지 센서(420)는 제어 대상(20)의 온도를 측정할 수 있다. 제어 유닛(300)은, 제1 신호(S1)에 기초하여 제어 대상(20)의 온도 정보를 획득(또는 추출)할 수 있다. 제어 유닛(300)은, 이 단계(S200)에서, 냉각 대상(20)의 온도와 기준 온도를 대비할 수 있다.

냉각 시스템 작동 방법(S10)은, 제1 작동 모드 수행 단계(S300)를 포함할 수 있다. 이 단계(S300)는, 제어 대상(20)의 온도가 기준 온도 미만인 것으로 판단되는 경우 수행될 수 있다. 이 단계(S300)에서, 제어 유닛(300)은 제1 냉각 유닛(100)을 작동시켜 냉각 대상(20)을 냉각시킬 수 있다. 제어 유닛(300)은, 냉각 시스템(10)이 제1 작동 모드로 작동되는 중에 냉각 대상(20)의 구동 여부를 지속적으로 판단할 수 있다. 냉각 시스템(10)이 제1 작동 모드로 작동되는 중에 냉각 대상(20)이 구동 중이고 냉각 대상(20)의 온도가 기준 온도 이상인 것으로 판단되면, 제어 유닛(300)은 제2 냉각 유닛(200)을 작동시켜 냉각 시스템(10)을 제2 작동 모드로 운전할 수 있다.

냉각 시스템 작동 방법(S10)은, 제2 작동 모드 수행 단계(S400)를 포함할 수 있다. 이 단계(S400)는, 제어 대상(20)의 온도가 기준 온도 이상인 것으로 판단되는 경우 수행될 수 있다. 이 단계(S400)에서, 제어 유닛(300)은 제1 냉각 유닛(100)과 제2 냉각 유닛(200)을 작동시켜 냉각 대상(20)을 냉각시킬 수 있다. 제어 유닛(300)은, 냉각 시스템(10)이 제2 작동 모드로 작동되는 중에 냉각 대상(20)의 온도를 기준 온도와 지속적으로 대비할 수 있다. 냉각 시스템(10)이 제2 작동 모드로 작동되는 중에 냉각 대상(20)의 온도가 기준 온도 미만인 것으로 판단되면, 제어 유닛(300)은 제2 냉각 유닛(200)의 작동을 종료시켜서 냉각 시스템(10)을 제1 작동 모드로 운전할 수 있다.

제어 유닛(300)은 냉각 대상(20)의 온도를 기준 온도에 대비하여 냉각 시스템(10)의 작동 모드를 결정할 수 있다. 냉각 시스템(10)의 작동 모드는, 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 중에서 적어도 하나를 의미할 수 있다.

냉각 시스템 작동 방법(S10)은, 종료 사유 발생 여부 판단 단계(S500)를 포함할 수 있다. 이 단계(S500)는 제어 유닛(300)에 의해 수행될 수 있다. 이 단계(S500)는, 냉각 대상(20)이 구동(작동)되지 않는 것으로 판단되는 경우 수행될 수 있다. 제어 유닛(300)은, 냉각 시스템 작동 방법(S10)의 종료 사유가 발생된 것으로 판단되면, 냉각 시스템 작동 방법(S10)을 종료시킬 수 있다. 제어 유닛(300)은, 냉각 시스템 작동 방법(S10)의 종료 사유가 발생되지 않은 것으로 판단되면, 냉각 대상(20)의 구동(작동) 여부를 판단할 수 있다.

앞에서 설명된 본 발명의 어떤 실시예 또는 다른 실시예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 발명의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

10: 냉각 시스템
20: 냉각 대상
100: 제1 냉각 유닛
200: 제2 냉각 유닛
300: 제어 유닛
400: 센서 유닛

Claims

냉각 대상에 설치되고 제1 냉매의 유로를 형성하는 제1 냉각 파이프를 구비하는 제1 냉각 유닛; 그리고
상기 냉각 대상에 설치되고 제2 냉매의 유로를 형성하는 제2 냉각 파이프를 구비하는 제2 냉각 유닛을 포함하고,
상기 제1 냉각 파이프는,
상기 냉각 대상의 하단부에 위치하는, 제1 냉각 파이프 제1 단부; 그리고
상기 냉각 대상의 상단부에 위치하는, 제1 냉각 파이프 제2 단부를 구비하며,
상기 제2 냉각 파이프는,
상기 냉각 대상의 하단부에 위치하는, 제2 냉각 파이프 제1 단부; 그리고
상기 냉각 대상의 상단부에 위치하는, 제2 냉각 파이프 제2 단부를 구비하고,
상기 제1 냉매는 상기 냉각 대상의 하단부에 위치한 상기 제1 냉각 파이프 제1 단부로 유입되어 상기 냉각 대상의 상단부에 위치한 상기 제1 냉각 파이프 제2 단부로 배출되면서 상기 냉각 대상과 열교환하고,
상기 제2 냉매는 상기 냉각 대상의 상단부에 위치한 상기 제2 냉각 파이프 제2 단부로 유입되어 상기 냉각 대상의 하단부에 위치한 상기 제2 냉각 파이프 제1 단부로 배출되면서 상기 냉각 대상과 열교환하는,
냉각 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 냉각 유닛은,
상기 제1 냉각 파이프에 연결되어 상기 제1 냉매에 압력을 제공하는 제1 펌프; 그리고
상기 제1 냉각 파이프에 연결되어 상기 제1 냉매를 냉각시키는 제1 냉각 모듈을 더 구비하고,
상기 제2 냉각 유닛은,
상기 제2 냉각 파이프에 연결되어 상기 제2 냉매에 압력을 제공하는 제2 펌프; 그리고
상기 제2 냉각 파이프에 연결되어 상기 제2 냉매를 냉각시키는 제2 냉각 모듈을 더 구비하는,
냉각 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 제1 냉각 파이프, 상기 제1 펌프, 그리고 상기 제1 냉각 모듈은, 닫힌 루프인 제1 루프를 형성하고,
상기 제2 냉각 파이프, 상기 제2 펌프, 그리고 상기 제2 냉각 모듈은, 닫힌 루프인 제2 루프를 형성하는,
냉각 시스템.
제3 항에 있어서,
상기 제1 냉각 모듈은 피동형 냉각 장치를 구비하고,
상기 제2 냉각 모듈은 능동형 냉각 장치를 구비하는,
냉각 시스템.
제4 항에 있어서,
상기 냉각 대상의 구동 여부를 감지하는 구동 감지 센서와 상기 냉각 대상의 온도를 측정하는 온도 감지 센서를 구비하며, 입력 신호를 생성하는 센서 유닛; 그리고
상기 센서 유닛, 상기 제1 냉각 유닛, 그리고 상기 제2 냉각 유닛에 연결되는, 제어 유닛을 더 포함하고,
상기 제어 유닛은,
상기 입력 신호에 기초하여 출력 신호를 생성하고, 상기 출력 신호를 상기 제1 냉각 유닛과 상기 제2 냉각 유닛 중에서 적어도 하나에 제공하는,
냉각 시스템.
제5 항에 있어서,
상기 출력 신호는,
상기 제1 냉각 유닛의 작동에 관한 제3 신호; 그리고
상기 제2 냉각 유닛의 작동에 관한 제4 신호 중에서 적어도 하나를 포함하는,
냉각 시스템.
제5항에 있어서,
상기 제어 유닛은,
상기 냉각 대상이 구동되고 상기 냉각 대상의 온도가 기준 온도 미만이면, 상기 제1 냉각 유닛을 작동시키고,
상기 냉각 대상이 구동되고 상기 냉각 대상의 온도가 기준 온도 이상이면, 상기 제1 냉각 유닛과 상기 제2 냉각 유닛을 작동시키는,
냉각 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 냉각 파이프는,
상기 제1 냉각 파이프 제1 단부에서 연장되어 상기 제1 냉각 파이프 제2 단부로 이어져 형성되며,
상기 제2 냉각 파이프는,
상기 제2 냉각 파이프 제2 단부에서 연장되어 상기 제2 냉각 파이프 제2 단부로 이어져 형성되는,
냉각 시스템.
제8 항에 있어서,
상기 제1 냉각 파이프와 상기 제2 냉각 파이프는,
나선형(helix) 형상을 형성하며, 상기 냉각 대상의 제1 측에서 제2 측을 향하는 방향으로 교번적으로 배치되는,
냉각 시스템.
제8 항에 있어서,
상기 제1 냉각 파이프와 상기 제2 냉각 파이프는 나선형(helix) 형상을 형성하고,
상기 제2 냉각 파이프는, 상기 제1 냉각 파이프의 반경방향 외부에 위치하는,
냉각 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제1 냉각 파이프는 내부에 중공부로서 제1 냉각 파이프 중공부를 형성하고,
상기 제2 냉각 파이프는 내부에 중공부로서 제2 냉각 파이프 중공부를 형성하는,
냉각 시스템.
제11 항에 있어서,
상기 제1 냉각 파이프 중공부의 단면적은, 상기 제2 냉각 파이프 중공부의 단면적 보다 큰,
냉각 시스템.
제11 항에 있어서,
상기 제1 냉각 파이프 중공부의 단면 형상은,
원형, 반원형, 타원형, 다각형 중에서 어느 하나이고,
상기 제2 냉각 파이프 중공부의 단면 형상은,
원형, 반원형, 타원형, 다각형 중에서 어느 하나인,
냉각 시스템.
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