KR20050080722A - 액체 순환식 냉각 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 액체 순환식 냉각 시스템은 액체를 순환시키기 위한 순환 펌프와, 방열 공간 내에 배치되어 시스템 외부로 열을 방열하기 위한 열 교환기를 포함한다. 열 교환기는 코어 유닛과, 코어 유닛의 상류측 상에 배치되어 액체를 저장하고 액체 개구를 갖는 액체 저장기와, 코어 유닛의 하류측 상에 배치되어 액체를 저장하고 액체 개구를 갖는 다른 액체 저장기와, 열 수용 부재와, 배관과, 열 교환기에 공기를 공급하여 강제 공냉을 실시하는 팬을 포함한다.
Description
본 출원은 일본 특허출원 제2004-033761호에 기초한 것으로, 그 전반적인 내용이 본 명세서에 참조로 결합되었다.
본 발명은 액체가 시스템 내에서 순환하여 발열 소자로부터 발생된 열을 액체에 의해 방열 공간으로 전달함으로써 열을 방열하는 액체 순환식 냉각 시스템에 관한 것으로, 특히 냉각 시스템의 장착 결과로서 뒤집어진 상태로 배치될 수 있는 전자 장치 상에 장착된 액체 순환식 냉각 시스템에 관한 것이다.
근래에, 고성능 전자 장치가 개발되고 있고, 특히 본체 내에 내장되는 전력 유닛 및 CPU(중앙 처리 유닛)과 같은 회로 부품의 발열량이 증가하고 있다. 이와 관련하여, 외부로의 방열에 대한 개선이 요구되고 있다.
발열 소자의 방열을 촉진시키는 수단으로서, 열전도성이 우수한 금속으로 만들어진 방열기가 CPU와 같은 발열 소자에 부착되고 방열기는 공냉식인 냉각 장치가 공지되어 있다. 그러나, 공냉식 냉각 장치는 상당한 방열량에 응답하는 방열기용 방열 영역을 요구하고, 결과적으로 냉각 장치의 크기를 증가시키는 단점이 있다. 게다가, 최근에는 전자 장치에 요구되는 다기능성 및 고속 처리 성능에 수반하여 CPU의 방열량이 증가하는 추세이다. 이와 관련하여, 공냉식 냉각 장치의 방열 성능은 사실상 한계에 도달한다.
이러한 열악한 방열을 개선하기 위해, 냉매와 같은 열전달 매체가 사용되는 액체 순환식 냉각 시스템이 공지되어 있다[예컨대, 일본 특허출원공개 제2003-209210호(도2) 참조].
도1은 종래의 액체 순환식 냉각 시스템 회로를 도시한 개략도로, 액체 순환식 냉각 시스템(50)은 액체를 순환시키기 위한 순환 펌프(51)와, 발열 소자와 같이 냉각될 소자에 부착되어 냉각될 소자로부터의 열을 액체로 효과적으로 전달하도록 작용하는 열 수용 부재(53)와, 방열 공간 내에 배치되어 장치의 케이싱 외부로 열을 방열하는 방열기(52)와, 방열기(52)의 상부에 배치되어 순환 액체를 저장하는 액체 저장기(56)와, 방열기(52)의 하부에 배치된 헤더(57)와, 고정식 배관 또는 가요성 튜브로 만들어지고 각각의 구성 성분을 서로 연결하는 배관(54)과, 방열기(52)에 바람을 제공하여 강제 공냉을 수행하는 팬(55)을 포함한다.
액체 순환식 냉각 시스템(50)에서, 순환 펌프(51)가 구동되면 액체는 순환 회로 내에서 순환됨으로써, 발열 소자와 같이 냉각될 소자로부터 발생된 열이 열 수용 부재(53)에 주어져서 액체로 열을 전달한다. 따라서 전달된 열은 순환 액체에 의해 방열기(52)로 전해지고, 가열된 액체는 팬(55)에 의해 강제로 공기 냉각되어 열을 방열한다.
전술한 액체 순환식 냉각 시스템(50)에서, 액체 저장기(56)는 각 구성 성분의 표면과 섹션을 연결하여 액체를 보급하면서 시스템 내에 액체의 양이 일정하게 유지되도록 제공된다. 이 연결에서, 냉각 시스템(50)은 전자 장치에 가깝게 위치된 경우에 액체의 누수를 방지하는 밀봉 구조를 가져야 한다. 그러나, 냉각 시스템이 밀봉 구조를 갖는다면, 시스템 내에서의 온도 변화에 따라 압력 변화가 나타난다. 특히, 액체의 온도 상승의 결과로 압력이 증가하기 때문에, 액체 저장기(56)는 액체(56A) 뿐만 아니라 압력 증가에 반응할 수 있는 공기층(56B)도 포함한다. 더욱이, 공기가 순환 펌프(51), 방열기(52) 또는 열 수용 부재(53) 내에 도입되면, 냉각 시스템의 성능은 현저하게 감소하므로, 액체 저장기(56)의 위치는 통상적으로 시스템의 가장 높은 위치에 유지된다.
그러나, 이와 관련하여, 사용되는 전자 장치의 설치 상태가 고정된다면, 액체 저장기(56)의 위치는 항상 장치 내에서 가장 높은 위치에 유지될 수 있다. 전자 장치의 설치 상태가 사용자의 편리를 위해 변하면, 즉 전자 장치가 뒤집어져 배치되면, 액체 저장기(56)는 장치의 최하부에 위치된다.
도2는 도1의 액체 순환식 냉각 시스템(50)이 뒤집어져 배치된 경우에 회로를 도시한 개략도로, 헤더(57)는 방열기(52)의 상부에 위치하고, 액체는 방열기로부터 헤더(57)를 통해 순환 펌프(51) 쪽 방향으로 유동한다. 그러나, 헤더(57) 내에 액체(57A)의 상부에 공기층(57B)이 존재하므로, 액체가 헤더(57)의 하류측 상에 배치된 배관 내로 유동할 때에 공기도 배관(54) 내로 유동한다. 공기가 배관(54) 내로 도입되면, 액체의 순환 성능은 저하하고, 결과적으로 시스템의 순환 기능은 현저하게 저하된다.
전자 장치의 설치 상태가 사용시 뒤집어져 배치되는 경우의 예로서 "프로젝터"가 있다. 이런 프로젝터에 대해서는, 바닥에 세워진 상태로 사용되는 경우나 사용상 천장에 장착되는 경우가 있다. 따라서, 액체 순환식 냉각 시스템이 "프로젝터" 상에 장착되면, 적용되는 프로젝터의 상태(뒤집어진 상태)에 있어서의 이런 변화에 응답할 것이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 전자 장치가 뒤집어진 상태로 배치될 수 있는 전자 장치에 장착되는 액체 순환식 냉각 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액체 순환식 냉각 시스템은,
반도체 소자와 같은 발열 소자로부터의 열을 수용하기 위한 부재와,
열을 전달하는 액체를 저장하기 위한 저장기와,
액체를 통해 부재로부터 전달된 열을 방열하기 위한 방열기와,
저장기, 방열기 및 부재 사이에 액체를 순환시키기 위한 시스템을 포함하고,
방열기는 열 교환기와 열 교환기에 공기를 강제로 공급하기 위한 팬을 포함한다.
본 발명의 액체 순환식 냉각 시스템에서, 저장기는 액체를 열 교환기의 코어 유닛에 공급하는 헤더로서 작용한다.
본 발명의 액체 순환식 냉각 시스템에서, 냉각 시스템은 뒤집어진 설치 상태에서도 작동한다.
또한, 본 발명에 따른 액체 순환식 냉각 시스템은,
발열 소자에 의해 가열된 액체의 열을 방열하기 위한 방열 공간과, 방열 공간을 통해 액체를 순환시키기 위한 시스템을 포함하고,
방열 공간은 제1 측상에 제1 액체 저장기와, 제1 액체 저장기와 직렬로 되는 제2 측상에 제2 액체 저장기와, 액체 순환 시스템에 연결되도록 제1 및 제2 액체 저장기 상에 제공된 액체 개구를 포함하고, 상기 제1 및 제2 액체 저장기는 다른 레벨에 수직으로 배열되고,
상기 제1 액체 저장기가 제2 액체 저장기보다 더 높은 위치에 배치되더라도 제1 액체 저장기의 액체 개구가 액체로 채워지고, 상기 제2 액체 저장기가 제1 액체 저장기보다 더 높은 위치에 배치되더라도 제2 액체 저장기의 액체 개구가 액체로 채워진다.
본 발명의 액체 순환식 냉각 시스템에서, 방열 공간은 제1 및 제2 액체 저장기 사이에 관통하여 연결되도록 제공되어 열 교환기를 제공하는 코어 유닛을 포함한다.
더욱이, 본 발명에 따른 액체 순환식 냉각 시스템은,
방열 소자에 의해 가열된 액체의 열을 방열하기 위한 방열 공간과, 방열 공간을 통해 액체를 순환시키기 위한 시스템을 포함하고,
방열 공간은 제1 측상에 제1 액체 저장기와, 제1 액체 저장기와 직렬로 되는 제2 측상에 제2 액체 저장기와, 액체 순환 시스템에 연결되도록 제1 및 제2 액체 저장기 상에 제공된 액체 개구를 포함하고, 상기 제1 및 제2 액체 저장기는 다른 레벨에 수평으로 배열되고,
상기 제1 및 제2 액체 저장기의 액체 개구는 냉각 시스템이 뒤집어진 상태로 설치되더라도 액체로 채워진다.
본 발명에 따른 액체 순환식 냉각 시스템에서, 방열 공간은 제1 및 제2 액체 저장기 사이에 관통하여 연결되도록 제공되어 열 교환기를 제공하는 코어 유닛을 포함한다.
본 발명의 액체 순환식 냉각 시스템에서, 열 교환기는 튜브, 핀 및 헤더를 포함하는 "주름진 직선 핀 코어(corrugated straight fin core)"형 구조를 갖고, 헤더는 액체 저장기로 작용한다.
본 발명의 액체 순환식 냉각 시스템에서, 상기 열 교환기 외부에는 열 교환기를 강제로 냉각하기 위해 공기를 공급하는 팬이 배치된다.
본 발명의 액체 순환식 냉각 시스템에서, 액체 저장기에는 액체가 부족할 경우 경고 신호를 발생시키는 액체 레벨 센서가 마련된다.
본 발명의 액체 순환식 냉각 시스템에 따르면, 액체를 저장하기 위한 액체 저장기 각각은 방열 공간의 상류 및 하류측 상에 각각 배치되고, 적어도 하류측에 배치된 액체 저장기의 액체 개구는 항상 액체로 채워진다. 따라서, 액체 순환식 냉각 시스템이 뒤집어진 상태로 배치되더라도, 액체 저장기 외에 시스템 내로 공기가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로, 전자 장치는 뒤집어진 상태로 배치될 수 있고, 액체 순환식 냉각 시스템의 적용 범주가 넓어질 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면과 함께 더욱 상세하게 설명될 것이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예가 상세하게 설명될 것이다.
제1 실시예
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템의 회로를 도시한 개략도로,
액체 순환식 냉각 시스템(10)은 물과 같은 액체를 순환시키기 위한 순환 펌프(11)와, 방열 공간 내에 배치되어 시스템의 케이싱 외부로 열을 방열하는 열 교환기(12)와, 발열 소자와 같은 냉각될 소자에 부착되어 냉각될 소자로부터의 열을 액체로 효과적으로 전달하도록 작용하는 열 수용 부재(13)와, 고정식 배관 또는 가요성 튜브로 만들어지고 전술된 구성 성분을 서로 연결하는 배관(14)과, 열 교환기(12)에 공기를 공급하여 강제 공냉을 달성하기 위한 팬(15)을 포함한다.
열 교환기(12)는 코어 유닛(18)과, 도면에서 수직 방향으로 코어 유닛(18)의 상부에 형성된 액체 저장기(16)와, 도면에서 코어 유닛(18)의 하부에 형성된 다른 액체 저장기(17)를 갖는다. 코어 유닛(18)과 액체 저장기(16, 17)는 하나의 부재로 결합된다. 액체 저장기(16)는 액체 저장기(17)와 동일한 용량의 공간을 탱크 내측에 반대로 갖는다. 액체 저장기(17) 내측 전 공간은 액체로 채워지고, 액체 저장기(16)는 액체층(16A)과 공기층(16B)을 포함한다.
도4a는 열 교환기(12)를 도시한 확대된 측면도이고, 도4b는 열 교환기(12)를 도시한 확대된 정면도로, 열 교환기(12)는 코어 유닛(18)과, 도면에서 코어 유닛(18)의 상부에 배치된 액체 저장기(16)와, 코어 유닛(18)의 하부에 배치된 다른 액체 저장기(17)로 구성된 "주름진 직선 핀 코어(corrugated straight fin core)"를 갖는 열 교환기이다.
코어 유닛(18)은 알루미늄과 같은 금속으로 납땜하여 만들어진 편평 튜브(122)를 갖고 방열이 우수한 알루미늄과 같은 금속으로부터 만들어진 주름형 핀(121)의 결합으로 달성된 "주름진 직선 핀 코어" 내에 있다.
더욱이, "주름진 직선 핀 코어"형 구조의 열 교환기에서, 상부 및 하부 헤더 모두는 액체 저장기로 작용하도록 요구되는 용량을 갖는 크기로 각각 형성된 액체 저장기(16, 17)로 작용한다.
액체 저장기(16)는 액체 저장기(17)와 동일한 용량의 공간을 탱크 내측에 반대로 갖는다. 더욱이, 액체가 도입 및 배출되는 액체 개구(123)가 액체 저장기(16)의 하부측 상에 제공되고, 동일한 액체 개구(124)가 액체 저장기(17)의 상부측 상에도 제공된다. 액체 개구(123)는 도3에 도시된 배관(14)을 통해 액체 개구(124)에 연결될 수 있다.
더욱이, 액체 저장기(16)에는 액체 저장기 내로 액체를 주입하고 액체 저장기(16) 내에 공기의 압력을 조절하도록 작용하는 주입/가스 제거 노즐(125)이 측면 상에 마련된다.
액체 저장기(16)의 내부 용량과 액체 저장기(17)의 내부 용량은 전체 시스템의 체적과, 액체 온도가 상승한 경우에 증가된 체적에 따른 내부 압력의 증가량을 조절하기 위한 공기의 양과, 전체 시스템 내에 액체 구성 성분의 손실량(액체의 보급량)을 기초로 결정된다. 주입/가스 제거 노즐(125)은 액체가 주입되는 경우를 제외하고는 폐쇄된다.
이어서, 액체 순환식 냉각 시스템(10)의 작동이 도3, 도4a 및 도4b를 참조하여 설명될 것이다.
도3에서, 먼저 액체 순환 펌프(11)가 구동되면, 액체 순환 시스템 내에 채워진 액체는 강제로 이동된다. 열 수용 부재(13)는 냉각될 소자인 발열 소자로부터 액체로 열적으로 전도된 열을 전달하도록 작용한다. 그후, 액체는 배관(14)을 통해 열 교환기(12)로 강제로 전달된다. 도4a에 도시된 바와 같이, 액체가 액체 저장기(16) 상에 제공된 액체 개구(123)로부터 열 교환기(12) 내에 도입되면, 액체는 액체 저장기(16)로부터 코어 유닛(18)을 통과한다. 코어 유닛(18) 내에서, 도4b에 도시된 바와 같이 액체가 튜브(122)를 통과하는 경우 튜브(122)와 결합된 핀(121)으로부터 열이 방열된다. 팬(15)에 의해 공기가 열 교환기(12) 내로 도입되어 (도3 참조) 핀(121) 내에 방열을 촉진시킨다.
한편, 액체 저장기(17)에 전달된 액체는 액체 개구(124)로 나오고, 배관(14)을 통해 액체 순환 펌프(1)로 전달된다(도3 참조). 이런 일련의 유동에서, 내부압은 액체가 냉각될 소자로부터 열을 수용할 때 온도 상승으로 인해 액체 순환 시스템 내에서 증가된다. 그러나, 이 경우 증가된 압력의 양은 범퍼로서의 액체 저장기(16) 내의 공기층(16B)에 의해 흡수된다.
그리고, 냉각 시스템이 뒤집어져 배치된 경우에 액체 순환식 냉각 시스템(10)의 작동이 도5를 참조하여 설명된다.
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템(10)의 회로의 뒤집어져 배치된 경우를 도시한 개략도이다. 이 상황에서, 액체 순환 펌프(11)가 구동되면, 액체 순환 시스템 내에 채워진 액체는 화살표로 표시된 방향으로 강제로 이동하고, 냉각될 소자인 발열 소자로부터 나온 열은 열 수용 부재(13) 내에 액체로 열적으로 전도된다. 액체는 배관(14)을 통해 열 교환기(12) 내에 액체 저장기(16)로 강제로 전달되고, 액체가 코어 유닛(18)을 통과하면서 열이 액체로부터 방열되고, 그후 액체는 액체 저장기(17)로부터 액체 순환 펌프(11)로 전달된다.
전술한 바와 같이, 도5에서 액체 저장기(17)는 코어 유닛(18)의 헤드에 배치되고, 액체는 코어 유닛(18)으로부터 액체 저장기(17)를 통해 순환 펌프(11)로 도입된다. 이런 상황에서는, 액체 저장기(17) 내에 액체층(17A) 상에 공기층(17B)이 존재한다. 이와 관련하여, 액체용 배출 포트[도4a 및 도4b의 액체 개구(124)]는 액체로 채워지기 때문에, 액체가 액체 저장기(17)의 하류측에 배관(14) 내로 유동하는 경우에 공기가 배관(14) 내로 유동하지 않는다. 따라서, 액체 순환식 냉각 시스템(10)이 뒤집어져 배치되더라도 배관(14) 내에 액체 내에 공기가 있지 않아서, 액체의 순환 감소로 인한 유동 속도 저하 및 펌프의 정지 등이 방지될 수 있다.
전술한 제1 실시예의 액체 순환식 냉각 시스템(10)에 따르면, 아래의 효과가 달성될 수 있다.
(1) 코어 유닛(18)이 액체 저장기(16)에 연결된 쪽에 액체 개구(123)가 제공되고, 코어 유닛(18)이 액체 저장기(17)에 연결된 쪽에 액체 개구(124)가 제공된다. 이런 상황에서 액체 순환식 냉각 시스템이 장착된 전자 장치가 뒤집어진 상태로 배치되더라도 액체 개구(123, 124)가 항상 액체로 채워져서 공기가 배관(14) 내 액체 내에 도입되지 않는다. 따라서, 액체의 순환 감소로 인한 유동 속도 감소 및 펌프의 정지 등이 방지될 수 있다.
(2) "주름진 직선 핀 코어"형 구조를 갖는 열 교환기가 본 발명의 열 교환기로 사용되어, 그 상부 및 하부 헤더 섹션이 각각 액체 저장기로 작용한다. 따라서, 복수의 액체 저장기가 각각 대향된 부분에 배치되지 않더라도, 튜브(122)는 항상 냉매로 채워진다. 이런 이유로, 액체 순환 회로의 구조는 단순화될 수 있고, 그로 인해 제공될 부품의 증가 및 액체 순환식 냉각 시스템을 장착하기 위한 공간의 증가가 억제될 수 있고, 따라서 양호한 방열을 보장하면서 전자 장치의 소형화 및 비용 절감이 실현될 수 있다.
(3) 공기층(16B)이 액체 저장기(16) 내에 존재하거나 공기층(17B)이 액체 저장기(17) 내에 존재하여 액체 순환 시스템 내에 압력의 증가량을 상쇄시키기 때문에, 액체 순환 시스템 내에 저장된 액체의 온도 변화로 인한 압력의 증가가 흡수될 수 있다.
제2 실시예
도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템의 회로를 도시한 개략도로,
액체 순환식 냉각 시스템(20)은 액체를 순환시키기 위한 순환 펌프(21)와, 방열 공간 내에 배치되어 시스템의 케이싱 외부로 열을 방열하는 열 교환기(22)와, 발열 소자와 같은 냉각될 소자에 부착되어 냉각될 소자로부터의 열을 액체로 효과적으로 전달하도록 작용하는 열 수용 부재(23)와, 고정식 배관 또는 가요성 튜브로 만들어지고 전술된 구성 성분을 서로 연결하는 배관(24)과, 열 교환기(22)에 바람을 공급하여 강제 공냉을 달성하기 위한 팬(25)을 포함한다.
열 교환기(22)는 코어 유닛(18)과, 도면에서 코어 유닛(18)에 대해 좌측에 형성된 액체 저장기(26)와, 도면에서 코어 유닛(18)에 대해 우측에 형성된 다른 액체 저장기(27)를 갖는다. 코어 유닛(18)과 액체 저장기(26, 27)는 하나의 부재로 결합된다. 액체 저장기(26)는 액체 저장기(27)와 동일한 용량의 공간을 탱크 내측에 반대로 갖는다. 액체 저장기(26)는 액체층(26A)과 공기층(26B)을 포함하고, 액체 저장기(27)는 액체층(27A)과 공기층(27B)을 포함한다.
도7a는 열 교환기(22)를 도시한 확대된 측면도이고, 도7b는 열 교환기(22)를 도시한 확대된 평면도로, 열 교환기(22)는 코어 유닛(18)과, 도면에서 코어 유닛(18) 좌측에 배치된 액체 저장기(26)와, 코어 유닛의 우측에 배치된 다른 액체 저장기(27)로 구성된 "주름진 직선 핀 코어"형 구조를 갖는 열 교환기이다.
코어 유닛(18)은 제1 실시예의 액체 순환식 냉각 시스템(10)과 같은 식으로 형성된다.
액체 저장기(26)는 액체 저장기(27)와 동일한 용량의 공간을 탱크 내측에 반대로 갖는다. 더욱이, 액체가 도입 및 배출되는 액체 개구(223)가 코어 유닛(18)의 우측에 액체 저장기(26)에 제공되고, 동일한 액체 개구(224)가 코어 유닛(18)의 좌측에 액체 저장기(27)에도 제공된다. 액체 개구(223)는 도6에 도시된 배관(24)을 통해 액체 개구(224)에 연결될 수 있다.
더욱이, 액체 저장기(26)에는 액체 저장기 내로 액체를 주입하고 액체 저장기(26) 내에 공기의 압력을 조절하도록 작용하는 주입/가스 제거 노즐(225)이 측면 상에 마련된다.
이어서, 액체 순환식 냉각 시스템(20)의 작동이 도6, 도7a 및 도7b를 참조하여 설명될 것이다.
도6에서, 먼저 액체 순환 펌프(21)가 구동되면, 액체 순환 시스템 내에 채워진 액체는 강제로 이동된다. 열 수용 부재(23)는 냉각될 소자인 발열 소자로부터 액체로 열적으로 전도된 열을 전달하도록 작용한다. 그후, 액체는 배관(14)을 통해 열 교환기(22)로 강제로 전달된다. 도7a에 도시된 바와 같이, 액체가 액체 저장기(27) 상에 제공된 액체 개구(224)로부터 열 교환기(22) 내에 도입되면, 액체는 액체 저장기(27)로부터 코어 유닛(18)을 통과한다. 코어 유닛(18) 내에서, 도7b에 도시된 바와 같이 액체가 튜브(122)를 통과하는 경우 튜브(122)와 결합된 핀(121)으로부터 열이 방열된다. 팬(25)에 의해 공기가 열 교환기(22) 내로 도입되어 (도6참조) 핀(121) 내에 방열을 촉진시킨다.
한편, 액체 저장기(26)에 전달된 액체는 액체 개구(223)로 나오고, 배관(24)을 통해 액체 순환 펌프(21)로 전달된다(도6 참조).
그리고, 냉각 시스템이 뒤집어져 배치된 경우에 액체 순환식 냉각 시스템(20)의 작동이 도8을 참조하여 설명된다.
도8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템(20)의 회로의 뒤집어져 배치된 경우를 도시한 개략도이다. 이 상황에서, 액체 순환 펌프(21)가 구동되면, 액체 순환 시스템 내에 채워진 액체는 화살표로 표시된 방향으로 강제로 이동하고, 냉각될 소자인 발열 소자로부터 나온 열은 열 수용 부재(23) 내에 액체로 열적으로 전도된다. 액체는 배관(24)을 통해 열 교환기(22) 내에 액체 저장기(27)로 강제로 전달되고, 액체가 코어 유닛(18)을 통과하면서 열이 액체로부터 방열되고, 그후 액체는 액체 저장기(26)로부터 액체 순환 펌프(21)로 전달된다.
전술한 바와 같이, 액체는 도8에서 액체 저장기(26)를 통해 코어 유닛(18)으로부터 순환 펌프(21)로 도입된다. 이런 상황에서는, 액체 저장기(26) 내에 액체층(26A) 상에 공기층(26B)이 존재한다. 이와 관련하여, 액체용 배출 포트[도7a 및 도7b의 액체 개구(223)]는 액체로 채워지기 때문에, 액체가 액체 저장기(26)의 하류측에 배관(24) 내로 유동하는 경우에 공기가 배관(24) 내로 유동하지 않는다. 따라서, 액체 순환식 냉각 시스템(20)이 뒤집어져 배치되더라도 배관(24) 내에 액체 내에 공기가 있지 않아서, 액체의 순환 감소로 인한 유동 속도 저하 및 펌프의 정지 등이 방지될 수 있다.
전술한 제2 실시예의 액체 순환식 냉각 시스템(20)에 따르면, 제1 실시예의 액체 순환식 냉각 시스템(10)과 동일한 효과가 달성될 수 있다.
제3 실시예
도9a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템에 사용되는 열 교환기(32)의 구조를 도시한 측면도이고, 도9b는 열 교환기(32)의 평면도로, 열 교환기(32)는 코어 유닛(18)과, 도면에서 코어 유닛(18) 좌측에 배치된 액체 저장기(36)와, 코어 유닛(18) 우측에 배치된 다른 액체 저장기(37)로 구성된 "주름진 직선 핀 코어"형 구조를 갖는 열 교환기이다
열 교환기(32)는 액체 저장기(36)가 코어 유닛(18)이 연결되는 측에 수직인 액체 저장기(36)측 상에 액체가 도입 및 배출될 수 있는 액체 개구(323)를 갖고, 액체 개구(323)와 동일한 액체 개구(324)는 코어 유닛(18)이 연결되는 측에 수직인 액체 저장기(37)측 상에 제공되고 액체 개구(324)의 측면은 액체 개구(323)에 대향하는 방향이고, 액체 저장기(36)에는 상부측 상에 주입/가스 제거 노즐(325)이 마련되는 것을 제외하고는 열 교환기(22)와 동일한 구조를 갖는다. 주입/가스 제거 노즐(325)은 액체 저장기 내에 액체를 주입하고, 액체 저장기(36) 내에 공기압을 조절하도록 작용한다.
도6에 도시된 액체 순환식 냉각 시스템(20) 내에 열 교환기(22)의 위치에 열 교환기(32)가 사용되면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템(20)과 동일한 효과가 달성될 수 있다.
열 교환기는 전술한 실시예에서 2개의 액체 저장기를 포함하지만, 열 교환기는 3개 이상의 액체 저장기를 포함할 수 있다. 더욱이, 코어 유닛(18)은 공기가 통과하는 방향에 대해 단일층으로 형성되는 구조가 설명되었지만, 2개 이상의 층이 방열량에 응답하여 적용될 수 있다. 더욱이, 냉매용 액체 저장기는 액체 순환 시스템 내에 분리식으로 배치되지 않았지만, 이런 액체 저장기는 액체 순환 시스템 내에서 개별적으로 배치될 수 있다.
또한, 액체 저장기에 액체 레벨 센서를 부착함으로써 액체 저장기 내의 냉매가 감소할 때 경고 신호가 발생하도록 배열될 수 있다.
본 발명이 기본 특징이나 사상으로부터 벗어나지 않는 다른 특정한 형태로 실시될 수 있다는 것은 당해 기술 분야의 숙련자에게 명백하다.
따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 모두 설명을 위한 것이며, 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 범주는 전술한 설명보다는 첨부된 청구항에 의해 나타나며, 동등한 의미 및 범위 내에 있는 모든 변경예가 그 안에 포함된다.
본 발명에 따르면, 액체의 순환 감소로 인한 유동 속도 감소 및 펌프의 정지 등이 방지되고, 전자 장치가 뒤집어진 상태로 배치될 수 있는 전자 장치에 장착되는 액체 순환식 냉각 시스템이 제공된다.
도1은 종래의 액체 순환식 냉각 시스템의 회로를 도시한 개략도.
도2는 뒤집어져 배치된 종래의 액체 순환식 냉각 시스템의 회로를 도시한 개략도.
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템의 회로를 도시한 개략도.
도4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템에 사용된 열 교환기를 도시한 확대 측면도.
도4b는 도4a의 열 교환기를 도시한 확대된 정면도.
도5는 뒤집어져 배치된 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템의 회로를 도시한 개략도.
도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템의 회로를 도시한 개략도.
도7a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템에 사용된 열 교환기를 도시한 확대된 측면도.
도7b는 도7a의 열 교환기를 도시한 확대된 정면도.
도8은 뒤집어져 배치된 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템의 회로를 도시한 개략도.
도9a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액체 순환식 냉각 시스템에 사용된 열 교환기를 도시한 확대된 측면도.
도9b는 도9a의 열 교환기를 도시한 확대된 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 액체 순환식 냉각 시스템
11 : 순환 펌프
12 : 열 교환기
13 : 열 수용 부재
14 : 배관
15 : 팬
16 : 액체 저장기
17 : 액체 저장기
18 : 코어 유닛
123 : 액체 개구
124 : 액체 개구
Claims (13)
- 액체 순환식 냉각 시스템이며,반도체 소자와 같은 발열 소자로부터의 열을 수용하기 위한 부재와,열을 전달하는 액체를 저장하기 위한 저장기와,액체를 통해 부재로부터 전달된 열을 방열하기 위한 방열기와,저장기, 방열기 및 부재 사이에 액체를 순환시키기 위한 시스템을 포함하고,상기 방열기는 열 교환기와 열 교환기에 공기를 강제로 공급하기 위한 팬을 포함하는 액체 순환식 냉각 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 저장기는 액체를 열 교환기의 코어 유닛에 공급하는 헤더로서 작용하는 액체 순환식 냉각 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 냉각 시스템은 뒤집어진 설치 상태에서도 작동하는 액체 순환식 냉각 시스템.
- 액체 순환식 냉각 시스템이며,발열 소자에 의해 가열된 액체의 열을 방열하기 위한 방열 공간과, 방열 공간을 통해 액체를 순환시키기 위한 시스템을 포함하고,상기 방열 공간은 제1 측상에 제1 액체 저장기와, 제1 액체 저장기와 직렬로 되는 제2 측상에 제2 액체 저장기와, 액체 순환 시스템에 연결되도록 제1 및 제2 액체 저장기 상에 제공된 액체 개구를 포함하고, 상기 제1 및 제2 액체 저장기는 수직으로 다른 레벨에 배열되고,상기 제1 액체 저장기가 제2 액체 저장기보다 더 높은 위치에 배치되더라도 제1 액체 저장기의 액체 개구가 액체로 채워지고, 상기 제2 액체 저장기가 제1 액체 저장기보다 더 높은 위치에 배치되더라도 제2 액체 저장기의 액체 개구가 액체로 채워지는 액체 순환식 냉각 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 방열 공간은 제1 및 제2 액체 저장기 사이에 관통하여 연결되도록 제공되어 열 교환기를 제공하는 코어 유닛을 포함하는 액체 순환식 냉각 시스템.
- 액체 순환식 냉각 시스템이며,방열 소자에 의해 가열된 액체의 열을 방열하기 위한 방열 공간과, 방열 공간을 통해 액체를 순환시키기 위한 시스템을 포함하고,상기 방열 공간은 제1 측상에 제1 액체 저장기와, 제1 액체 저장기와 직렬로 되는 제2 측상에 제2 액체 저장기와, 액체 순환 시스템에 연결되도록 제1 및 제2 액체 저장기 상에 제공된 액체 개구를 포함하고, 상기 제1 및 제2 액체 저장기는 수평으로 다른 레벨에 배열되고,상기 제1 및 제2 액체 저장기의 액체 개구는 냉각 시스템이 뒤집어진 상태로 설치되더라도 액체로 채워지는 액체 순환식 냉각 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 방열 공간은 제1 및 제2 액체 저장기 사이에 관통하여 연결되도록 제공되어 열 교환기를 제공하는 코어 유닛을 포함하는 액체 순환식 냉각 시스템.
- 제5항에 있어서, 상기 열 교환기는 튜브, 핀 및 헤더를 포함하는 "주름진 직선 핀 코어(corrugated straight fin core)"형 구조를 갖고, 헤더는 액체 저장기로 작용하는 액체 순환식 냉각 시스템.
- 제7항에 있어서, 상기 열 교환기는 튜브, 핀 및 헤더를 포함하는 "주름진 직선 핀 코어"형 구조를 갖고, 헤더는 액체 저장기로 작용하는 액체 순환식 냉각 시스템.
- 제5항에 있어서, 상기 열 교환기 외부에는 열 교환기를 강제로 냉각하기 위해 공기를 공급하는 팬이 배치되는 액체 순환식 냉각 시스템.
- 제7항에 있어서, 상기 열 교환기 외부에는 열 교환기를 강제로 냉각하기 위해 공기를 공급하는 팬이 배치되는 액체 순환식 냉각 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 액체 저장기에는 액체가 부족할 경우 경고 신호를 발생시키는 액체 레벨 센서가 마련되는 액체 순환식 냉각 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 액체 저장기에는 액체가 부족할 경우 경고 신호를 발생시키는 액체 레벨 센서가 마련되는 액체 순환식 냉각 시스템.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20120629 Year of fee payment: 7 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |