KR20060015102A

KR20060015102A - 컴퓨터의 수냉식 냉각장치 및 그를 이용한 냉각방법

Info

Publication number: KR20060015102A
Application number: KR1020040063941A
Authority: KR
Inventors: 신진우
Original assignee: 신진우
Priority date: 2004-08-13
Filing date: 2004-08-13
Publication date: 2006-02-16

Abstract

본 발명은 컴퓨터의 수냉식 냉각장치 및 그를 이용한 냉각방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상수의 정상적인 공급을 감지하는 단수감지수단(10)과, 급수량을 조절하는 유량조절밸브(20)와, 상수의 공급을 제어하는 차단밸브(30)와, 내부에 냉각수가 순환하여 컴퓨터(90)의 발열부품에 부착하는 워터재킷(40)과, 통상의 제어기(50) 및 연결관(60)으로 구성된 수냉식 냉각장치를 구성하는 한편, 상기 냉각장치를 이용하여 급수단계(S100)-단수확인단계(S200)-유량조절단계(S300)-냉각단계(S400)-배출단계(S500)와 함께 상기 단수확인단계(S200)에서 단수를 감지할 경우 경고단계(S210)-조치여부확인단계(S220)-강제종료단계(S230)를 더 수행하는 것을 포함한 수냉식 냉각방법을 제공함으로써, 고압/저온의 상수를 직접 공급받아 순환시키지 않고 상수를 지속적으로 급수 및 배수하므로 냉각수의 순환을 위한 순환펌프 및 냉각수가 흡수한 열을 발산하기 위한 라디에이터를 필요치 않을 뿐만 아니라, 그에 따라 소음이 없고, 외부의 먼지를 컴퓨터 내부로 유입하지 않으며, 작은 설치공간을 소요하는 한편, 냉각수로서 저온의 상수를 지속적으로 급수 받음으로 냉각효율이 뛰어남과 아울러 유량을 조절하여 효과적인 냉각효율을 구현할 수 있는 컴퓨터의 수냉식 냉각장치 및 그를 이용한 냉각방법에 관한 것이다.

컴퓨터, 중앙처리장치, 수냉식, 냉각장치, 냉각방법, 상수도

Description

컴퓨터의 수냉식 냉각장치 및 그를 이용한 냉각방법{WATER COOLING DEVICE AND METHOD OF COMPUTER SYSTEM}

도 1a는 종래 컴퓨터의 수냉식 냉각장치의 일 예를 나타내는 구성도

도 1b는 종래 컴퓨터의 수냉식 냉각장치의 다른 예를 나타내는 구성도

도 1c는 종래 컴퓨터의 수냉식 냉각장치의 또 다른 예를 나타내는 구성도

도 2는 본 발명에 따른 컴퓨터의 수냉식 냉각장치의 구성을 나타내는 블록도

도 3a는 단수시 단수감지수단의 작용상태를 나타내는 구성도

도 3b는 정상급수시 단수감지수단의 작용상태를 나타내는 구성도

도 4는 본 발명에 따른 컴퓨터의 수냉식 냉각방법을 나타내는 순서도

도 5는 본 발명의 주요 구성요소를 결합한 상태를 나타내는 견본 사진

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10 : 단수감지수단 20 : 유량조절밸브

30 : 차단밸브 40 : 워터재킷

50 : 제어기 60 : 연결관

70 : 부저 80 : LED 램프

90 : 컴퓨터 91 : 중앙처리장치

92 : 전원공급장치 93 : 서버

본 발명은 컴퓨터의 수냉식 냉각장치 및 그를 이용한 냉각방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상수를 급수 받아 컴퓨터의 중앙처리장치 등을 냉각함으로써, 냉각수를 순환시킬 필요가 없어 순환펌프 및 라디에이터를 필요치 않으므로 소음이 없고 냉각효율이 우수한 한편, 단수시 컴퓨터를 강제종료 할 수 있도록 한 컴퓨터의 수냉식 냉각장치 및 그를 이용한 냉각방법에 관한 것이다.

일반적으로 컴퓨터를 구성하는 중앙처리장치와 서버 등의 과열은 데이터 처리속도를 저하시키고 시스템 오류 및 시스템 다운의 원인이 될 뿐만 아니라 중앙처리장치 또는 서버 자체에 치명적인 손상을 줄 수 있으므로, 통상적으로 컴퓨터의 중앙처리장치 및 서버와 함께 전원공급장치 등에는 냉각장치가 구비된다.

한편, 종래 컴퓨터의 냉각장치는 냉각판을 부착한 중앙처리장치에 냉각팬을 설치하거나, 또는 전원공급장치의 케이스에 냉각팬을 설치한 공랭식 냉각장치가 주로 사용되는데, 근래에 들어 중앙처리장치 및 서버의 데이터 처리속도가 비약적으로 향상됨에 따라 상기 중앙처리장치 및 서버에서 발생하는 열이 증가됨과 아울러 데이터 처리속도의 향상과 함께 소비전력 역시 증가하여 그에 따른 전원공급장치의 발열 또한 증가됨으로써, 보다 효과적인 냉각장치의 개발이 절실히 요구되고 있다.

상기한 바와 같은 컴퓨터의 공랭식 냉각장치의 한계를 극복하기 위하여 보다 효과적인 냉각이 가능한 수냉식 냉각장치가 종래에 다수 제안되었는 바, 하기에서 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 상세히 살펴본다.

도 1a는 공개특허공보 제2001-0067887호(2001.07.13) "수냉식 CPU 냉각기"에 따른 구성도이고, 도 1b는 등록실용신안공보 제20-0255848호(2001.12.13) "수냉식 컴퓨터 냉각장치"에 따른 구성도이며, 도 1c는 공개특허공보 제2003-0031027호(2003.04.18) "임펠러를 구비하는 컴퓨터 중앙처리장치용 수냉식 냉각장치"에 따른 구성도이다.

상기 첨부된 도면에 따른 종래 수냉식 냉각장치(1a)(1b)(1c)는, 내부에 냉각수가 순환되고 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)에 부착되는 워터재킷(3a)(3b)(3c)과, 냉각수를 순환시키기 위한 순환펌프(5a)(5b)(5c)와, 워터재킷(3a)(3b)(3c)을 통하여 중앙처리장치(CPU)로부터 냉각수가 흡수한 열을 방출하기 위한 라디에이터(7a)(7b)(7c)로 구성되는 바, 상기 각 냉각장치(1a)(1b)(1c)는 공히 순환펌프(5a)(5b)(5c)에 의한 워터재킷(3a)(3b)(3c)과 라디에이터(7a)(7b)(7c) 사이의 냉각수 순환방법으로써, 순환펌프(5a)(5b)(5c)에 의한 냉각수 공급단계와, 워터재킷(3a)(3b)(3c)에 의한 중앙처리장치(CPU)의 흡열단계와, 라디에이터(7a)(7b)(7c)에 의한 냉각수의 방열단계를 연속반속하는 냉각방법을 택하고 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 각 수냉식 냉각장치(1a)(1b)(1c)는 워터재킷(3a)(3b)(3c)의 흡열면적 또는 라디에이터(7a)(7b)(7c)의 방열면적을 최대화하기 위한 구성의 차이는 있으나 그 기본적인 냉각장치의 구성 및 냉각방법은 동일한 것으로, 중앙처리장치(CPU)로부터 열을 흡수한 냉각수는 순환하여 다시 냉각시켜야 하므로 냉각효율에 한계가 있을 뿐만 아니라, 냉각수의 순환 및 방열을 위하여 순환펌프(5a)(5b)(5c)와 라디에이터(7a)(7b)(7c)를 필수적으로 구비하여야 함과 아울러 상기 순환펌프(5a)(5b)(5c) 및 라디에이터(7a)(7b)(7c)의 냉각팬(8a)(8b)(8c)에 의한 소음이 발생하는 문제점이 있으며, 한편으론 상기 라디에이터(7a)(7b)(7c)의 냉각팬(8a)(8b)(8c)에 의하여 외기가 지속적으로 컴퓨터의 내부로 유입됨으로써 비교적 외부로부터 밀폐된 컴퓨터의 내부에 먼지가 쌓이는 문제점을 초래한다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 컴퓨터의 수냉식 냉각장치 및 냉각방법을 구성함에 있어서, 냉각수 순환방식을 탈피함으로써 흡열된 냉각수를 다시 냉각시킬 필요가 없으므로 냉각효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 순환펌프 및 라디에이터를 필요치 않고, 소음이 없으며, 외부의 먼지를 컴퓨터의 내부로 유입하지 않는 수냉식 냉각장치를 구성하는 한편, 지속적으로 상수를 급수 받아 컴퓨터를 냉각하여 종래 순환방식을 탈피하되 단수시에는 컴퓨터를 강제 종료할 수 있도록 한 수냉식 냉각방법을 제공한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 컴퓨터의 수냉식 냉각장치 및 그를 이용한 냉각방법을 하기에서 도 2 내지 도 5를 참고하여 상세히 살펴본다.

우선 도 2를 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컴퓨터의 수냉식 냉각장치(이하 "냉각장치"라 함)의 구성을 살펴보면, 상수도 급수관으로부터 공급되는 상수의 단수여부를 감지하는 단수감지수단(10)과, 상기 단수감지수단(10)을 통하여 급수되는 상수의 유량 및 유속을 조절하는 유량조절밸브(20)와, 상기 유량조절밸브(20)로부터 공급되는 상수를 급수 또는 차단하는 전자식 차단밸브(30)와, 상기 차단밸브(30)로부터 상수를 급수 받으며 중앙처리장치(91), 전원공급장치(92), 서버(93), 드라이브(94) 등 컴퓨터(90)의 발열부품에 부착한 통상의 워터재킷(40)과, 상기 단수감지수단(10) 및 차단밸브(30)와 전기적으로 연결되어 차단밸브(30)를 제어함과 아울러 단수감지수단(10)에 의해 단수가 감지될 경우 부저(70) 및 LED 램프(80)를 작동하는 한편 타이머 기능을 갖추어 설정시간이 경과된 후에도 단수가 지속되면 컴퓨터(90)의 전원공급장치(92)에 공급되는 전원을 차단하여 컴퓨터를 강제종료하는 제어기(50)와, 상기 단수감지수단(10), 유량조절밸브(20), 차단밸브(30), 워터재킷(40)을 상호 연결하여 상수도 급수관으로부터 컴퓨터로 상수를 공급받아 외부로 배출하는 연결관(60)으로 본 발명에 따른 냉각장치를 구성한다.

한편, 상기와 같이 구성한 냉각장치에 있어서, 단수감지수단(10)과 유량조절밸브(20)와 차단밸브(30)의 배열은 본 발명을 한정하지 않는 것으로 필요에 따라 상기 각 구성의 배열을 서로 바꾸어 설치하여도 무방하나, 상기와 같은 수순으로 배열함이 바람직하다.

상기한 바와 같은 냉각장치에 있어서 바람직한 단수감지수단의 일 실시예를 하기에서 도 3a 및 도 3b를 참고하여 보다 상세히 살펴보면, 단수감지수단(10)은 상수의 압력을 파악하여 단수여부를 감지하는 수단으로서, 양측에 연결관(60)이 접속되는 몸체(11)의 내부에 "ㄱ"자형 작동판(12)이 형성된 회전축(13)을 형성하여 상기 급수되는 상수의 압력에 의하여 작동판(12)의 일측이 상측으로 회전하도록 하되, 상기 작동판(12)이 회전하는 상측에는 고무판(14)을 형성하여 몸체(11)의 내부로 공급되는 상수가 기밀을 유지하도록 하는 한편, 상기 고무판(14)의 상측에는 누름구(15)를 형성함과 아울러 누름구(15)의 상측에는 스위치(16)를 형성하여 고무판(14)의 테두리 부분을 고정하도록 몸체(11)에 체결함으로써 단수감지수단(10)을 구성하는 바, 상수의 압력에 의하여 작동판(12)이 상측으로 회전하여 고무판(14)을 상측으로 가압하면, 상기 고무판(14)이 상측으로 돌출하여 그 상측에 형성한 누름구(15)가 제어기(50)와 전기적으로 연결된 스위치(16)를 작동함으로써 단수를 감지할 수 있다.

한편, 유량조절밸브(20)는 도 5에 제시된 바와 같이 통상적인 밸브로써 공지된 것이며, 차단밸브(30) 역시 전기적 신호에 따라 급수와 차단이 제어되는 공지된 전자식 차단밸브로서(예컨대, 세탁기의 차단밸브 또는 커피자판기의 차단밸브), 상기 차단밸브(30)는 컴퓨터(90)의 전원을 ON/OFF 함에 따른 전기적 신호를 전달받는 제어기(50)에 의해 제어된다.

그리고, 워터재킷(40) 역시 종래 컴퓨터의 수냉식 냉각장치에 있어 공지된 것으로 그 내부구조에 한정하지 않으며, 상기 워터재킷(40)을 통과하여 열을 흡수한 상수는 별도의 저장탱크(미도시)를 마련하여 저장함으로써 상수 원래의 용도로 사용함이 바람직하다.

한편, 상기 단수감지수단(10)의 스위치(16)와 제어기(50)가 전기적으로 연결됨으로써, 단수감지수단(10)에 의하여 단수를 감지할 경우 그 신호를 받는 제어기(50)는 부저(70) 및 LED 램프(80)를 작동하도록 하여 컴퓨터 사용자에게 단수 사실을 경고함과 아울러 제어기(50)의 설정된 시간이 경과한 후에도 단수상태가 지속되면 상기 제어기(50)에 의하여 컴퓨터의 전원공급장치(92)에 공급되는 전원을 안전하게 차단하여 컴퓨터 시스템을 강제종료 함이 바람직한 바, 상기 부저(70)와 LED 램프(80)의 다른 실시예로서 단수감지에 따른 전기적 신호를 컴퓨터의 외부입력신호로 하여 컴퓨터의 모니터(미도시) 및 스피커(미도시)를 통하여 사용자에게 단수사실을 경고할 수도 있을 것이다.

도 2 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컴퓨터의 수냉식 냉각방법을 살펴보면, 컴퓨터(90)에 전원을 공급함에 따라 제어기(50)에 의해 차단밸브(30)가 개방하여 상수를 공급하는 급수단계(S100)와, 단수감지수단(10)에 의하여 상수의 단수여부를 감지하는 단수확인단계(S200)와, 상수의 정상급수시 유량조절밸브(20)로써 컴퓨터(90)로 공급되는 유량을 조절하는 유량조절단계(S300)와, 컴퓨터(90)의 중앙처리장치(91), 전원공급장치(92), 서버(93), 드라이브(94) 등에 부착된 워터재킷(40)으로 상수를 공급하여 상기 컴퓨터(90)의 발열부품에서 발생한 열을 흡수하는 냉각단계(S400)와, 상기 워터재킷(40)을 통과하여 열을 흡수한 상수를 배출하는 배출단계(S500)로 구성되는 바, 상기 단수확인단계(S200)에서 단수감지수단(10)이 단수를 감지할 경우 그 신호를 받는 제어기(50)에 의하여 부저(70)를 울림과 아울러 LED 램프(80)를 점멸하여 컴퓨터 사용자에게 단수 사실을 알리는 경고단계(S210)와, 단수를 감지하여 경고한 시점으로부터 제어기(50)에 설정된 시간(컴퓨터에 무리가 없을 정도의 시간, 예컨대 5분~15분)을 경과한 후 단수감지수단(10)으로써 단수에 대한 조치여부를 확인하여 단수를 해결하였을 경우 정상 작동하도록 하는 조치여부확인단계(S220) 및 단수를 해결하지 못하였을 경우 제어기(50)에 의해 컴퓨터 시스템을 강제로 종료하는 강제종료단계(S230)를 포함한다.

상기한 바와 같이 구성한 본 발명에 따른 컴퓨터의 수냉식 냉각장치 및 그를 이용한 냉각방법의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 살펴보면, 최초 컴퓨터(90)의 전원버튼을 켜면 그에 따라 작동하는 차단밸브(30)가 개방되고, 차단밸브(30)의 개방에 따라 급수되는 상수는 단수감지수단(10) 및 유량조절밸브(20)를 통과하여 컴퓨터(90)의 각종 발열부품에 부착된 워터재킷(40)으로 공급됨으로써 상기 발열부품에서 발생한 열을 흡수한 후 외부로 배출되는 바, 이때 냉각수는 상수도 급수관을 통하여 지속적으로 급수되는 차가운 상수를 이용할 뿐만 아니라, 발열부품에서 열을 흡수한 상수는 다시 냉각할 필요가 없이 그대로 배출함으로써 종래의 흡열과 방열을 반복하는 순환식 냉각장치에 비하여 냉각효율을 극대화 할 수 있다.

또한, 열을 흡수한 상수를 냉각시키지 않음으로 라디에이터를 필요치 않음과 아울러 상수도의 강한 압력에 의하여 급수가 이루어짐으로 순환펌프 또한 필요치 않음으로써, 소음이 전혀 없고, 설치공간을 최소화하며, 먼지를 포함한 외기를 컴퓨터의 내부로 유입하지 않음과 아울러 외부온도와 관계없이 차가운 상태의 상수에 의하여 냉각이 이루어짐으로써 보다 안정적인 냉각이 가능하다.

한편, 단수감지수단(10)의 일 실시예에 의하면 상수의 압력을 감지하여 상수의 단수여부를 감지할 수 있는 바, 단수시 부저(70) 및 LED 램프(80)를 작동하여 컴퓨터 사용자로 하여금 적절한 조치를 취할 수 있도록 함과 아울러 설정된 시간이 경과한 후에도 단수에 대한 조치가 취해지지 않을 경우 컴퓨터 시스템을 강제 종료함으로써 시스템의 안전을 도모한다.

그리고, 설치된 워터재킷(40)의 수량 등 냉각을 하고자 하는 조건에 맞게 유량조절밸브(20)를 조작하여 필요한 만큼의 상수를 공급받음으로써 효율적인 냉각을 할 수 있음과 아울러 과냉에 의한 냉각장치 외부의 결로현상을 예방할 수 있으며, 열을 흡수한 후 배출되는 상수는 배수하여도 무방하나 별도의 저장탱크(미도시)에 모아 두었다가 상수 원래의 용도로 사용함이 바람직하다.

본 발명에 따른 냉각장치는 다수의 컴퓨터에 각각 설치하여 각 냉각장치를 직렬 또는 병렬로 연결할 수도 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 컴퓨터로부터 냉각수가 흡수한 열을 방열 시켜 다시 순환시키는 종래의 냉각장치 및 냉각방법을 탈피하여 차가운 상태의 상수를 직접공급 받아 컴퓨터를 냉각함으로써 냉각효율이 뛰어나고, 냉각팬 및 순환펌프를 필요치 않으므로 소음이 없음과 아울러 먼지로부터 자유로우며, 상수의 급수량을 조절하여 냉각성능 조절할 수 있고, 비교적 일정한 온도를 유지하는 상수에 의해 냉각시 외부온도에 영향을 받지 않는 한편, 설치공간을 작게 차지한다.

또한, 단수시 단수감지수단에 의해 컴퓨터 시스템을 강제 종료하도록 함으로써 보다 안정적인 냉각이 가능한 바, 종래 순환식 냉각장치의 경우 냉각팬의 고장유무를 알 수 없었던 것과 달리 컴퓨터의 냉각불능상태를 조기에 감지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

컴퓨터의 수냉식 냉각장치에 있어서;

상수도 급수관으로부터 컴퓨터로 공급되는 상수의 단수여부를 감지하는 단수감지수단(10)과; 급수되는 상수의 유량을 조절하는 통상의 유량조절밸브(20)와; 공급되는 상수를 급수 또는 차단하는 통상의 전자식 차단밸브(30)와; 컴퓨터의 발열부품에 부착하되 내부에는 상수가 순환하는 통상의 워터재킷(40)과; 컴퓨터의 전원을 ON/OFF 함에 따라 차단밸브(30)의 작동을 제어하는 한편, 상기 단수감지수단(10)에 의한 단수감지시 부저(70) 및 LED 램프(80)를 작동함과 아울러 단수가 지속되면 컴퓨터에 공급되는 전원을 차단하여 컴퓨터 시스템을 강제종료 하도록 하는 제어기(50)과; 상기 단수감지수단(10), 유량조절밸브(20), 차단밸브(30), 워터재킷(40)을 상호 연결하여 상수도 급수관으로부터 컴퓨터로 상수를 공급받아 외부로 배출하는 연결관(60)을 형성한 것을 특징으로 하는 컴퓨터의 수냉식 냉각장치.
제 1항에 있어서;

상기 단수감지수단(10)은 양측에 연결관(60)이 접속되는 몸체(11)의 내부에 "ㄱ"자형 작동판(12)이 형성된 회전축(13)을 형성하여 상수의 압력에 의하여 작동판(12)이 회전하도록 하고, 상기 작동판(12)이 회전하는 상측에는 고무판(14)을 형성하여 몸체(11) 내부의 상수가 기밀을 유지하도록 하며, 상기 고무판(14)의 상측 에는 누름구(15)를 형성하는 한편, 누름구(15)의 상측에는 스위치(16)를 형성하여 상기 고무판(14)의 테두리 부분을 고정하도록 몸체(11)에 체결한 것을 특징으로 하는 컴퓨터의 수냉식 냉각장치.
컴퓨터의 수냉식 냉각방법에 있어서;

컴퓨터에 전원을 공급함으로써 차단밸브(30)를 개방하여 상수를 공급하는 급수단계(S100); 단수감지수단(10)에 의하여 상수의 단수여부를 감지하는 단수확인단계(S200); 상수의 정상급수시 유량조절밸브(20)로써 컴퓨터로 공급되는 유량을 조절하는 유량조절단계(S300); 컴퓨터의 발열부품에 부착된 다수의 워터재킷(40)으로 상수를 공급하여 열을 흡수하는 냉각단계(S400); 상기 워터재킷(40)을 통과하여 열을 흡수한 상수를 배출하는 배출단계(S500)와;

상기 단수확인단계(S200)에서 단수시에는 부저(70)를 울림과 아울러 LED 램프(80)를 점멸하여 컴퓨터 사용자에게 단수 사실을 알리는 경고단계(S210); 단수를 감지하여 경고한 시점으로부터 시간을 경과하여 단수에 대한 조치여부를 확인한 후 단수를 해결하였을 경우 정상 작동하도록 하는 조치여부확인단계(S220); 상기 조치여부확인단계(S220)에서 단수를 해결하지 못하였을 경우 컴퓨터 시스템을 강제로 종료하는 강제종료단계(S230)를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터의 수냉식 냉각방법.