KR20010020933A

KR20010020933A - 냉각장치

Info

Publication number: KR20010020933A
Application number: KR1020000029855A
Authority: KR
Inventors: 미도리카와쥰
Original assignee: 오우라 히로시; 가부시키가이샤 아드반테스트
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 2000-06-01
Publication date: 2001-03-15
Also published as: US6360559B1; DE10027002A1; KR100372825B1; DE10027002B4

Abstract

피냉각체에 냉각액을 순환시켜서 피냉각체의 온도상승을 억제하는 냉각장치에 있어서, 냉각액의 순환통로에 설치되는 냉각액 수납탱크의 냉각액 토출부(22A)를 막도록 수분제거용 필터(24)가 배치되고, 이 수분제거용 필터에 의하여 수분이 제거된 냉각수를 피냉각체로 이송한다.

Description

냉각장치{COOLING SYSTEM}

본 발명은 예를들면 전자기기의 발열소자를 냉각하는 냉각장치에 관한 것이고, 특히 수분 흡착율의 향상과 장치의 소형화를 목적으로 한 발명이다.

도 1에 종래기술로 고안된 냉각장치의 구성을 도시한다. 피냉각체(10)는 예를들면 프린트 배선기판에 실장한 발열을 동반하는 반도체 집적회로소자에 워터자켓커버를 피복하며, 이 워터자켓커버내에 냉각액(J)을 흐르게하여 발열소자를 냉각하는 구성이 고안되었다.

피냉각체(10)는 냉각액순환장치(20)로부터 냉각액이 공급되어 냉각된다. 냉각액 순환장치(20)에 있어서, 냉각액 수납탱크(22)로부터의 냉각액(J)이 펌프(23)에 의하여 수분제거용 필터(24)로 공급되며, 수분이 제거된 냉각액은 수분검지센서(25)가 부착된 배관(27)을 지나서 피냉각체(20)의 자켓커버(도시생략)내로 공급된다. 이 자켓커버내를 지난 냉각액은 배관(26)을 지나 냉각액순환장치(20)로 되돌려지고, 열교환기(21)에서 냉각되어 냉각액 수납탱크(22)내로 되돌려진다. 수분검지센서(25)는 배관(27)내에 배치된 한쌍의 전극을 구비하고, 이들 한쌍의 전극간에 수분이 부착하므로서 접점신호를 발신하는 것이다. 이들 열교환기(21)와, 냉각액 수납탱크(22)와, 펌프(23)와, 수분제거용필터(24)와, 수분검지센서(25)를 배관(26, 27)에 의하여 순차접속한 순환로가 구성되어 있다. 이 순환로에 예를들면 퍼플루오르카본과 같은 절연성냉각액을 순환시키고, 피냉각체(10)에서 발생한 열을 열교환기(21)로 예를들면 대기로 방출시켜, 피냉각체(10)의 온도상승을 억제하고 있다.

피냉각체(10)는 상술한 바와같이, 반도체 집적회로소자 등을 대상으로한 경우, 냉각액은 반도체 집적회로소자에 직접 접촉하여 흐른다. 이 때문에 냉각액은 절연성이 높은 냉각액이어야 한다. 가령 냉각액에 수분이 혼입하였다하면, 이 수분에 의하여 반도체 집적회로 소자의 단자간이 서로 단락해 버리는 사고에 직면할 염려가 있다.

이 때문에, 예를들면 제올라이트계 흡착재로 이루어지는 수분제거용 필터(24)를 순환로내에 설치하고, 이 수분제거용 필터(24)에 의하여 냉각액에 혼입된 수분을 흡착하여, 수분이 피냉각체(10)에 침입하는 것을 저지하는 구성으로 하는 것이 고안되었다. 또 순환로의 냉각액을 피냉각체(10)에 공급하는 입구 근처에 수분검지센서(25)를 배치하여, 피냉각체(10)에 흘러들어가는 냉각액에 수분이 혼입한 경우는 곧 경보로 알리는 기능도 부가하는 것이 바람직하다.

상술한 바와같이, 수분제거필터(24)는 냉각액에 포함되는 수분을 제거하기 위하여 설치된 것이므로, 이 수분제거용 필터(24)에는 피냉각체(10)에 공급되는 모든 냉각액이 통과하여야만 한다.

일반적으로, 수분제거용 필터(24)는 비교적 형상이 작은 필터하우징(24A)에 수납되어 있으므로, 수분제거용필터(24)의 형상도 작다. 도면에서는 구조를 알기 쉽게하기 위하여 크게 그러져 있지만, 필터하우징(24A)의 용적은 냉각액 수납탱크(22)의 용적의 예를들면 1/10정도이다. 또 수분제거용필터(24)는 원통상을 하고 있고, 그 일단내로 냉각액을 공급하면, 냉각액이 수분제거용필터(24)로부터 필터하우징(24A)내로 스며나오는 사이에 냉각액중의 수분이 흡착된다. 형상이 작은 수분제거용필터(24)에 냉각액을 다량으로 흐르게하기 위하여는 유속을 빨리하여야 하므로, 수분이 흡착율이 나쁜 결점이 있다. 또 유속을 빨리하면 수분제거용필터(24)에 있어서 압력손실이 크게 되기 때문에 펌프(23)에는 대형의 펌프가 필요하다.

또한 수분제거용필터(24)와 수분검지센서(25)가 독립하여 순환로에 배치되어 있으므로, 냉각액순환장치(20)의 형상도 커져버리는 결점도 있다.

본 발명의 목적은 장치의 소형화가 가능한 냉각장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 수분흡착율을 향상시킬 수 있는 냉각장치를 제공하는 것에 있다.

도 1은 종래기술로 고안된 냉각장치의 구성을 도시하는 도면,

도 2는 본 발명에 의한 냉각장치 실시예의 구성을 도시하는 도면,

도 3a는 본 발명의 장치에 있어서 냉각액 수납탱크의 다른 예를 도시한 단면도,

도 3b는 그의 또 다른 예를 도시하는 단면도,

도 4는 그의 또 다른 예를 도시하는 단면도.

바람직한 실시예의 상세한 설명

도 2에 본 발명의 일실시예를 도시하고, 도 1과 대응하는 부분에는 동일부호를 붙이고 있다. 이 실시예에서는 냉각액 수납탱크(22)에 수분검지센서(25)와 수분제거용 필터(24)가 격납되서, 수분제거용 필터(24)에 의하여 수분제거된 냉각액이 냉각액 수납탱크(22)로부터 토출된다.

도 2에 도시한 실시예에서는 냉각액 수납탱크(22)의 저면에 형성된 냉각액의 토출구(22A)에 접촉시켜서 수분제거용필터(24)가 배치되고, 수분검지센서(25)가 냉각액 수납탱크(22)내의 액면 근처에 설치된 경우이다. 수분제거용필터(24)는 예를들면 원기둥형상을하고 있고, 그 중심선을 토출구(22A)의 중심과 거의 일치시켜서, 냉각액 수납탱크(22)의 저면상에 수직으로 배치된다. 펌프(23)에 의하여 냉각액 수납탱크(22)로부터 냉각액이 흡인되어 토출구(22A)로부터 냉각액이 피냉각체(10)로 이송된다. 그 경우에 수분제거용필터(24)를 냉각액 수납탱크(22)의 토출구(22A)에 접촉시켜서 배치하므로서, 냉각액 토출구(22A)로부터 토출되는 냉각액(J)은 반드시 수분제거용필터(24)를 통과한다. 수분제거용필터(24)는 발명이 속하는 기술분야 및 그 분야 종래의 기술 항에서도 설명한 바와같이 예를들면 제올라이트계 흡착재가 사용되고, 가령 냉각액(J)에 수분이 혼입되어 있더라도 수분은 수분제거용필터(24)에 흡착된다.

냉각액 수납탱크(22)의 내부에 수분제거용필터(24)가 배치되어 있으므로, 수분제거용필터(24)의 형상을 크게 취할 수가 있다. 즉, 냉각액(J)에 접촉하는 표면적을 크게 취할 수 있으므로 냉각액(J)을 흡입하는 유속을 느리게할 수가 있다.

그 결과, 수분제거용필터(24)내를 통과하는 냉각액의 유속도 느리게할 수 있으므로, 수분의 흡착율을 높일 수가 있다. 또 냉각액이 수분제거용필터(24)를 통과하는 즉, 스며드는 통로길이를 길게 할 수가 있어서, 이런 점에서도 수분의 흡착율을 높일 수가 있다.

또, 수분검지센서(25)를 냉각액(J)의 액면 근처에 배치하였으므로, 가령 냉각액 수납탱크(22)의 내벽의 노출면에 결로가 발생하더라도, 이 상황을 즉석에서 검출할 수 있다.

즉, 냉각액 수납탱크(22)의 덮개등의 밀봉이 나빴을 경우, 외기가 냉각액 수납탱크(22)의 내부에 침입하면, 습기도 동시에 탱크내에 침입한다. 그 결과, 냉각액 수납탱크(22)의 내벽에 결로가 생기는 경우가 있다.

냉각액은 수분보다 무거우므로, 대부분의 수분은 냉각액(J)의 액면에 떠오를 확율이 높다. 따라서 수분검지센서(25)를 냉각액의 액면 근처에 배치하므로서 냉각액 수납탱크(22)의 액면으로 떠오르는 수분을 즉석에서 검출하고, 경보를 발하여 알릴 수 있는 이점이 얻어진다.

상술에서는 수분제거용 필터(24)를 토출구(22A)를 막도록 배치하기 때문에, 수분제거용필터(24)를 토출구(22A)와 접촉시켜 배치하였지만, 도 3a에 도시하는 바와같이 링상스페이서(28)를 통하여 수분제거용 필터(24)를 배치하고, 탱크(22)의 저면과 스페이서(28)와 수분제거용 필터(24)로 둘러쌓인 공간(29)이 형성되고, 이 공간(29)이 토출구(22A)와 연통하도록해서, 이 공간(29)에는 수분제거용 필터(24)를 지난 냉각액만이 들어가도록, 스페이서(28)와 탱크(22)의 저면 및 수분제거용 필터(24)와의 각 접촉면은 이들사이로부터 냉각액이 침입하지 않도록 봉지된다. 이 구성에 의하면 수분제거용 필터(24)의 저면의 스페이서(28)와 접촉하고 있지 않는 넓은 면적의 부분을 지나며, 수분제거용필터(24)를 지난 냉각액이 펌프(23)에 의하여 흡인되기 때문에, 도 2에 도시한 경우 보다 효율적으로 냉각액을 흡인할 수가 있다.

또, 이 도 3a에서는 예를들면 냉각액 수납탱크(22)의 상판(22C)를 떼어내기자유로운 윗덮개로하고, 이 윗덮개(22C)를 떼어, 수분제거용필터(24)의 교환이나 수분검지센서(25)의 수리, 교환과, 냉각액의 보급을 동일 개방 개소에서 행할 수 있도록 한 경우이다. 윗덮개(22C)를, 패킹을 통해서 탱크본체에 볼트로 고정한 경우이지만, 윗덮개(22C)의 떼어내기 가능한 고정은 다른 수단에 의하여도 좋다.

더욱더, 도 3b에 도시하는 바와같이, 냉각액 수납탱크(22)내의 냉각액의 액면(31)부근에 수분제거용필터(24)를 액면(31)의 전면을 커버하도록 배치한 경우이고, 수분제거용 필터(24)의 둘레면과 탱크(22)의 내주면과의 접촉면사이에는 냉각액이 통과하지 않도록 밀봉되게 한다. 이 경우도, 냉각액에 수분이 유입하더라도 수분제거용 필터(24)로 흡착되고, 수분이 제거된 냉각액이 토출구(22A)로부터 토출된다. 도 4에 도시한 바와같이 액면(31) 및 주입구(22B)의 아래에 있어서, 수분제거용 필터(24)를 그 둘레면 전체가 탱크(22)의 내주면과 접하도록 설치해서 수분검지센서(25)를 액면(31)의 근처에 배치해도 좋다.

더욱더, 도 2내에 파선으로 도시하는 바와같이 수분제거용필터(32)를 주입구(22B)와 접촉시켜 이것을 막도록 설치하므로서, 배관(26)을 통해서 돌려지는 냉각액에 수분이 혼입된 경우에, 그 수분을 제거하도록 하여도 좋다.

상술에 있어서는 수분검지센서(25)도 냉각액 수납탱크(22)내에 수납하였지만, 도 1에 도시한 경우와 동일하게, 수분검지센서(25)를 냉각액 수납탱크(22)밖에 피냉각체(10)로의 냉각액 공급구 근처에 설치하여도 좋다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 의하면 수분제거용 필터(24)를 냉각액 수납탱크(22)에 격납한 구조로 하였으므로, 전체로서 냉각액 순환장치(20)를 소형으로 만들 수가 있다. 수분검지센서(25)도 냉각액 수납탱크(22)내에 수납하는 경우는 전체적으로 장치를 더욱더 소형으로 할 수가 있다. 또 냉각액 수납탱크(22)에 수분이 침입하고, 냉각액(J)의 액면으로 수분이 떠오른다고 하더라도 수분검지센서(25)가 그 상태를 즉석에서 검출하고 경보등으로 알릴 수가 있다.

또, 수분이 가령 냉각액(J)에 혼입되다하더라도, 냉각액 수납탱크(22)내의 수분제거용 필터(24)로, 토출구(22A)로부터 토출되는 냉각액수분이 제거되는 것이 된다. 냉각액 수납탱크(22)의 용적은 필터하우징(24A)의 용적의 예를들면 10배나 크고, 냉각액 수납탱크(22)내에 수분제거용 필터를 배치하였기 때문에, 수분제거용 필터(24)의 표면적을 크게 할 수 있으므로, 수분제거용 필터(24)를 통과하는 냉각액(J)의 유속을 느리게할 수가 있다. 이 결과, 수분제거용필터(24)의 수분흡착율이 향상되고, 혼입된 수분을 확실히 제거할 수가 있다.

또, 냉각액 수납탱크(22)로부터 토출되는 냉각액은 반드시 수분제거용필터(24)를 통과하고 있으므로, 이점에서도 수분제거율은 향상하고, 확실히 수분을 제거할 수가 있다. 따라서 장기간에 걸쳐서 안정하게 동작하고, 신뢰성이 높은 냉각장치를 제공할 수 있는 이점이 얻어진다.

본 발명에서는 수분제거용 필터가 냉각액 수납탱크에 격납된다. 수분제거용 필터는 냉각액 수납탱크의 토출구를 막도록 설치된다. 수분제거용필터는 그 둘레면이 냉각액 수납탱크의 내주면과 접촉하도록 설치된다.

이 구성에 의하여 외부의 필터하우징이 생략되고, 장치의 소형화가 달성된다. 또, 냉각액 수납탱크의 용적이 크고, 냉각액의 유속이 비교적 느리므로 수분제거용 필터의 용적도 크게할 수가 있어서, 수분의 제거효율이 상승하며, 이로서 피냉각체로 수분이 이동하는 일이 없는, 안전성 높은 냉각장치를 제공할 수 있는 이점이 얻어진다.

더욱더 수분검지센서도, 냉각액 수납탱크내에 수용되는 경우에는 장치를 한층더 소형화할 수가 있다.

Claims

냉각액이 수납된 냉각액 수납탱크와,

상기 냉각액 수납탱크의 토출구에 연통되어서, 냉각액을 피냉각체로 공급하는 공급용배관과,

상기 공급용배관에 설치되어서, 냉각액을 피냉각체로 이송하는 펌프와,

상기 피냉각체로부터 토출된 냉각액을 상기 냉각액 수납탱크로 되돌리는 회수용배관과,

상기 회수용배관에 삽입되어서, 그 냉각액의 온도를 저하시키는 열교환기와,

상기 냉각액 수납탱크내에 배치되어서, 냉각액이 상기 냉각액 수납탱크로 부터 배출되기 전에, 냉각액에 혼입한 수분을 제거하는 수분흡착용 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제 1 항에 있어서, 상기 수분흡착용필터는 상기 토출구를 막도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제 2 항에 있어서, 상기 수분흡착용필터는 그 저면의 중심부가 상기 토출구와 대향하도록 상기 냉각액 수납탱크의 저면과 접촉하여 배치되어 상기 토출구가 막혀있는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제 2 항에 있어서, 상기 토출구가 내측에 위치하도록 링상스페이서가 상기 냉각액 수납탱크의 저면에 배치되고, 그 스페이서상에 상기 수분흡착용 필터가 배치되고, 상기 스페이서 및 상기 수분흡착용필터에 의하여 상기 토출구가 막혀있는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제 2 항에 있어서, 상기 냉각액 수납탱크내에 있어서 그 냉각액의 액면근방에 냉각액내의 수분을 검지하는 수분검지센서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제 5 항에 있어서, 상기 수분제거용 필터를 교환할 수 있도록, 상기 냉각액 수납탱크의 윗덮개가 떼어내기 자유롭게 되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제 6 항에 있어서, 상기 냉각액 수납탱크내에 그 주입구를 막도록 제 2의 수분흡착용필터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제 1 항에 있어서, 상기 수분흡착용 필터는 그 둘레면이 상기 냉각액 수납탱크의 내주면과 접해서 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제 8 항에 있어서, 상기 냉각액 수납탱크내에 있어서, 그 냉각액의 액면근방에 냉각액내의 수분을 검지하는 수분검지센서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각장치.