WO2019103265A1 - 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프 - Google Patents

전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프 Download PDF

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WO2019103265A1
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inlet
heat transfer
impeller
transfer base
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PCT/KR2018/006972
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윤국영
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잘만테크 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a water pump, and more particularly, to a water pump of a water-cooled cooler for electronic parts used for cooling electronic components.
  • a water pump of a water-cooled cooler for an electronic component is a system in which one impeller is positioned between a chamber and a water block (or a heat transfer base) to push a working fluid.
  • a water block or a heat transfer base
  • the working fluid passes through the water block, passes through the chamber again, and is then circulated along the tube again for the purpose of heat exchange, the condensation portion including the radiator and the fan is circulated.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned needs, and it is a first object of the present invention to provide a water-cooled cooler for electronic parts, which can perform efficient heat exchange by simultaneously performing a pushing action and a suction action on a working fluid passing through a heat- Pump.
  • a second object of the present invention is to provide an apparatus and a method for separating a working fluid and a discharge chamber from each other by dividing a structure of a chamber into an inflow chamber into which a working fluid flows and a discharge chamber through which the working fluid flows, And to provide a water pump of a water-cooled cooler for electronic parts which can improve the heat transfer efficiency of a working fluid by minimizing eddy currents.
  • a third object of the present invention is to provide an apparatus and a method for controlling the flow rate of a fluid in an inlet chamber and a discharge chamber, respectively, wherein each of the inlet chamber or the outlet chamber is directly formed on the heat transfer base, and the inlet impeller and the discharge impeller directly perform pushing action and suction action above the channel of the heat transfer base, which is capable of improving a working fluid velocity at an inlet and an outlet formed in the heat transfer base and minimizing the residual fluid on the heat transfer base.
  • a heat transfer apparatus comprising: a heat transfer base disposed at a lower portion thereof and having a plurality of channels through which cooling water flows, A first through hole and a second through hole vertically penetrating through the first and second through holes are formed in the center of each of the first and second through holes, A base cover having a first shaft fixing portion and a second shaft fixing portion, respectively; An inlet impeller which rotates around a first shaft vertically mounted on the first shaft fixing portion to push the cooling water to the upper surface of the heat transfer base; A discharge impeller which rotates about a second shaft vertically mounted on the second shaft fixing portion and sucks the cooling water from the upper surface of the heat transfer base; An inlet port communicating with the inlet chamber and an outlet port communicating with the outlet chamber are formed on one side of the heat transfer base, respectively, and the inlet and outlet chambers are respectively formed in the inlet chamber and the outlet chamber, A chamber portion receiving the impeller and the discharge impeller; And a driving unit including a
  • the base cover may include a support portion connected to each of the first and second shaft fixing portions on the inner circumferential surface of each of the first and second through holes.
  • the chamber portion may be formed to abut the upper surface of the base cover between the inlet chamber and the outlet chamber, and the inlet chamber and the outlet chamber may be isolated from each other on top of the plurality of channels.
  • the chamber portion may be formed by horizontally connecting the inlet chamber and the discharge chamber horizontally extended, and by horizontally joining the heat transfer base up and down.
  • the water pump of the water-cooled cooler for electronic parts may further include a pump cover for covering the upper portion of the chamber portion to receive the first and second motor stator therein.
  • the water pump of the water-cooled cooler for electronic parts may further include a control unit electrically connected to the driving unit to control the rotational speed of the inlet impeller and the outlet impeller.
  • the pushing action and the suction action are simultaneously performed on the working fluid passing through the heat transfer base, so that efficient heat exchange can be performed.
  • each of the inlet chambers or the outlet chambers is directly formed on the heat transfer base, and the inlet impeller and the outlet impeller are directly subjected to the pushing action and the suction action above the channels of the heat transfer base, It is possible to improve the working fluid velocity and minimize the residual fluid on the heat transfer base.
  • the inlet chamber and the discharge chamber are isolated from each other so that there is no passage other than the channel on the heat transfer base, thereby preventing the mixing of the working fluids having different heat energy and improving the heat exchange efficiency in the channel It is effective.
  • FIG. 1 is a perspective view of a water pump of a water-cooling type cooler for an electronic part according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of a water pump of a water-cooling type cooler for an electronic part according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a front view of a water pump of a water-cooled cooler for an electronic part according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a bottom view of a water pump of a water-cooled cooler for an electronic part according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB in Fig. 4,
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the upper part of the chamber part in the structure of the water pump of the water-cooled type cooler for electronic parts according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the lower part of the chamber part of the structure of the water pump of the water-cooled type cooler for electronic parts according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a perspective view of the water pump of the water-cooled type cooler for electronic parts according to the embodiment of the present invention, obliquely viewing the bottom surface of the water pump in a state where the heat transfer base is removed,
  • FIG. 9 is a perspective view of the water pump of the water-cooled type cooler for electronic parts according to the embodiment of the present invention, obliquely viewing the bottom surface of the water pump while removing the heat transfer base and the base cover,
  • FIG. 10 is a diagram showing a system configuration of a water-cooled cooler for an electronic part to which a water pump of an electronic part water-cooling type cooler according to an embodiment of the present invention is applied.
  • the water pump 1 according to an embodiment of the present invention is configured such that when cool cooling water (or working fluid) flows into the inflow pump 72, heat is transferred through the chamber part 50 and the heat transfer base 10, Lt; / RTI >
  • Fig. 1 to 4 the pump housing 70, the chamber part 50, and the heat transfer base 10 are vertically coupled to each other to form a generally cylindrical shape.
  • the heat transfer base 10 is made of a metal material such as copper (Cu) with high heat transfer efficiency, the other constitution can be easily manufactured by injection molding of a synthetic resin material.
  • the water pump 1 has a heat transfer base 10 which is located at a lower portion and is composed of a channel 110 and a copper base 120, and a base cover 20 An inlet impeller 30 and a discharge impeller 40 located in the first through hole 210 and the second through hole 220 of the base cover 20 and an inlet impeller 30 and a discharge impeller 40 and a driving unit for driving the inlet impeller 30 and the discharge impeller 40.
  • the heat transfer base 10 has a structure in which a bolt coupling hole is formed in the rim and a copper base 120, which is bolted to the upper chamber portion 50, And a plurality of channels 110 are formed on an upper surface thereof.
  • the plurality of channels 110 are formed by arranging a plurality of elongated fins at predetermined intervals in order to form a flow path of the coolant fluid in the transverse direction.
  • the base cover 20 is positioned above the heat transfer base 10 and primarily blocks the upper portions of the plurality of channels 110 at the central portion 230 laterally.
  • the left inlet chamber 510 and the right outlet chamber 520 are isolated from each other by the central portion 230 except for the channel of the channel 110.
  • the inlet chamber 510 and the discharge chamber 520 can be understood as a concept including a chamber space of the cooling water flowing in or out. However, this chamber space is partly filled with a form that accommodates the inlet impeller 30 and the outlet impeller 40, respectively, as seen in the sectional view of FIG.
  • the base cover 20 has vertically penetrating first through holes 210 and second through holes 220 spaced apart from each other by a predetermined distance and has a first through hole 210 and a second through hole 220, And a shaft fixing portion 212 and a second shaft fixing portion 222 are provided, respectively.
  • the rim of the base cover 20 can be received in the fitting engagement by abutting against the lower inner surface of the chamber part 50. This will be described later with reference to an exploded perspective view of Fig. 7 and a bottom perspective view of Figs.
  • the present embodiment is provided with an inlet impeller 30 and a discharge impeller 40 in connection with cooling water circulation.
  • the inlet impeller 30 rotates about the first shaft 32 vertically mounted on the first shaft fixing portion 212 to push the cooling water to the upper surface of the heat transfer base 10
  • the discharge impeller 40 rotates around the second shaft 42 vertically mounted on the second shaft fixing part 222 to serve to suck the cooling water from the upper surface of the heat transfer base 10 .
  • the inlet impeller 30 and the discharge impeller 40 are accommodated in the inlet chamber 510 and the outlet chamber 520 respectively and an inlet 512 for introducing cooling water is formed on one side of the inlet chamber 510 And a discharge port 522 for discharging the cooling water is formed on one side of the discharge chamber 520.
  • the upper structure that constitutes the inlet chamber 510 as a chamber space is particularly advantageous in that the upper center of the inlet chamber 510 for power transmission between the inlet impeller 30 within the chamber space and the motor stator 610 outside the chamber space, And convex and concave in the radial direction.
  • the upper structure is convexly formed so as to mount the upper end of the first shaft 32 at the central portion in the chamber space, is recessed so as to arrange the motor stator 610 around the center portion outside the chamber space, And is formed in such a manner that the rotor of the inlet impeller 30 is disposed around the motor stator 610 inside the space.
  • the chamber part 50 is formed with horizontally extending horizontal connection parts to be vertically coupled with the heat transfer base 10 at the rim. Holes may be formed in the horizontal connection portion and a plurality of bolts 92 may be coupled to the sleeve 9 from below by inserting the sleeves 90 in the holes.
  • an O-ring 80 for forming a watertight structure may be disposed on the side structure of the horizontal connection portion for mutual coupling.
  • the first motor stator 610 and the second motor stator 620 are connected to the upper portion of the inlet chamber 510 and the outlet chamber 520, respectively, as a constitution of a driving portion for operating the inlet impeller 30 and the outlet impeller 40,
  • the positional relationship between the stator and the rotor is as described above. However, in order to minimize the energy loss in the transmission of power between the stator and the rotor, it is preferable to arrange them so as to be close to each other.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the upper part of the chamber part in the structure of the water pump of the water-cooled type cooler for electronic parts according to the embodiment of the present invention.
  • the water pump 1 of the present embodiment is arranged such that the pump housing 70 is housed in the upper portion thereof to accommodate the first and second motor stators 610 and 620 and the circuit board 630,
  • the inlet port 512 of the chamber portion 50 is protruded through a pair of holes formed in one surface of the housing 70 so that the inlet tube 72 is mounted and the outlet port 522 of the chamber portion 50 is protruded,
  • the tube 74 is mounted.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the lower part of the chamber part in the structure of the water pump of the water-cooling type cooler for electronic parts according to the embodiment of the present invention.
  • the upper surface structure of each chamber space in the chamber portion 50 is as described above, and the horizontal connection portion, which is a frame structure for coupling the chamber portion 50 and the lower heat transfer base 10,
  • a plurality of holes for coupling are formed and the sleeve 90 is mounted on the inner peripheral surface.
  • a bolt 92 is coupled to the sleeve 90 through a hole formed in the rim of the copper base 120.
  • the inlet impeller 30 and the discharge impeller 40 received in the chamber portion 50 are fixed to the first and second shafts 32 and 42 and the lower ends of the first and second shafts 32 and 42 are fixed to the base cover 20 Respectively, of the first and second shaft fixing portions 212 and 222, respectively.
  • the base cover 20 is formed by separating the first and second through holes 210 and 220 from each other directly below the inflow impeller 30 and the discharge impeller 40 as shown in FIG.
  • the first and second shaft fixing parts 212 and 222 are located at the center of the first and second through holes 210 and 220 so that the first and second shaft fixing parts 212 and 222 can maintain their positions. As shown in Fig.
  • the central portion 230 of the base cover 20 may abut the upper surface of the lower channel 110 to block the upper portion of the channel 110 transversely at the center of the channel 110 as described above.
  • a predetermined thickness is formed between the inlet chamber 510 and the discharge chamber 520 so as to be isolated from each other.
  • FIG. 8 is a perspective view of the water pump of the water-cooled type cooler for an electronic part according to an embodiment of the present invention while obliquely viewing the bottom surface of the water pump with the heat transfer base removed.
  • FIG. 6 is a perspective view of the bottom of the water pump of the water-cooled cooler viewed obliquely with the heat transfer base and the base cover removed.
  • FIG. 8 and 9, the water pump 1 according to the present embodiment includes the spaces of the first through holes 210 and the second through holes 220, respectively, so that the inlet chamber 510 and the discharge chamber 520 ) Of the chamber space.
  • FIG. 10 is a diagram showing a system configuration of a water-cooled cooler for an electronic part to which a water pump of an electronic part water-cooling type cooler according to an embodiment of the present invention is applied.
  • the system of this water-cooled type cooler has a condensing portion 3 composed of a radiator and a fan.
  • the cooling water is cooled through the condensing portion 3, the cooled cooling water is supplied through the pipe 5a to the water pump 1 (Not shown) attached to the water pump 1 and is heated by receiving heat from the electronic parts.
  • the warmed cooling water is discharged from the water pump 1 and transferred to the condenser 3 through the pipe 5b. Since the water pump 1 increases the flow rate and the flow rate of the whole system, it can induce the quick circulation of the cooling water. As a result, not only the heat transfer base 10 side but also the radiator side condensing portion 3 has improved heat transfer or heat exchange performance.
  • the water pump 1 may further include a control unit (not shown) electrically connected to the driving unit to control the rotational speed of the inlet impeller 30 and the outlet impeller 40 to increase the cooling efficiency.
  • the control unit can control the rotational speeds of the inlet impeller 30 and the exhaust impeller 40 differently to minimize residual cooling water to minimize vortex and improve heat exchange efficiency.
  • the operation of the water pump 1 of this embodiment can increase the mass velocity (heat flux) and increase the Reynolds number and the Russell number by increasing the flow rate and the flow rate in the chamber part 50 or the channel 110 have.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 열전달 베이스를 통과하는 작동 유체에 푸쉬 작용과 석션 작용이 동시에 수행되어 효율적인 냉각수 열교환이 이루어질 수 있다. 이를 위해 특히 본 발명의 일 실시예는, 하부에 위치하고, 상면에 냉각수가 흐르는 다수의 채널이 형성되어 있으며, 흐르는 냉각수로부터 열교환을 하는 열전달 베이스; 열전달 베이스 상부에 위치하여 다수의 채널의 상부를 횡으로 차단하고, 수직으로 관통된 제1 관통홀과 제2 관통홀이 상호 소정 거리 이격되어 형성되며, 제1, 2 관통홀 각각의 중앙에 제1 샤프트 고정부와 제2 샤프트 고정부가 각각 구비된 베이스 커버; 제1 샤프트 고정부에 수직으로 장착된 제1 샤프트를 중심으로 회전하여 냉각수를 열전달 베이스의 상면으로 밀어내는 유입 임펠러; 제2 샤프트 고정부에 수직으로 장착된 제2 샤프트를 중심으로 회전하여 냉각수를 열전달 베이스의 상면으로부터 흡입하는 배출 임펠러; 열전달 베이스의 상부에 위치하여 냉각수의 유입 챔버와 냉각수의 배출 챔버가 각각 형성되고, 일 측에 유입 챔버로 통하는 유입구와 배출 챔버로 통하는 배출구가 각각 형성되며, 유입 챔버 내부와 배출 챔버 내부에 각각 유입 임펠러와 배출 임펠러를 수용하는 챔버부; 및 유입 챔버의 상부에 위치하는 제1 모터 고정자와 배출 챔버의 상부에 위치하는 제2 모터 고정자를 포함하는 구동부;를 포함하는 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프를 포함한다.

Description

전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프
본 발명은 워터 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자부품의 냉각에 이용되는 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프에 관한 것이다.
종래의 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프는 챔버와 워터 블록(또는 열전달 베이스) 사이에 하나의 임펠러가 위치하여 작동 유체를 푸쉬하는 방식이었다. 그러나 작동 유체는 워터 블록을 거쳐 다시 챔버를 거치고 열교환을 위해 다시 튜브를 따라 라디에이터와 팬으로 구성되는 응축부를 순환하여야 하므로 유체의 대순환에 비하여 효율적이지 못한 단점이 있었다.
한편 종래 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프 중에는 US 8,245,764B2에서와 같이 워터 블록의 열전달 챔버(thermal exchange chamber)를 펌프 챔버(pump chamber)와 구분하고 통로(passage)를 형성해서 작동유체가 이를 통과하도록 구성된 것도 있다. 이러한 종래 전자부품용 수냉식 쿨러는 워터 블록에서 와류나 단면적 변화 등으로 인해 정체된 작동 유체 때문에 열교환 효율이 떨어지고 이로 인해 모터 과부하가 걸리는 경우도 많았다.
따라서 종래의 열교환 효율의 저하와 모터 과부하의 단점을 해결할 수 있는 새로운 형태의 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프에 대한 연구의 필요성이 대두된다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 기해 도출된 것으로서 본 발명의 제1 목적은, 열전달 베이스를 통과하는 작동 유체에 푸쉬 작용과 석션 작용이 동시에 수행되어 효율적인 열교환이 이루어질 수 있는 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제2 목적은, 챔버의 구조를 작동 유체의 유입되는 유입 챔버와 배출되는 배출 챔버로 구획하고 각각에 임펠러를 배치함으로써 열전달 베이스를 통과하는 작동 유체에 푸쉬 작용과 석션 작용이 동시에 수행되어 와류를 최소화함으로써 작동 유체의 열전달 효율을 향상시킬 수 있는 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제3 목적은, 유입 챔버 또는 배출 챔버 각각이 직접 열전달 베이스 상부에 형성하고 유입 임펠러와 배출 임펠러가 직접 열전달 베이스의 채널 상부에서 푸쉬 작용과 석션 작용이 수행되도록 함으로써 유입 챔버와 배출 챔버 일측에 형성된 유입구와 배출구에서의 작동 유체 속도를 향상시키고 열전달 베이스 상의 잔존 유체를 최소화할 수 있는 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제4 목적은, 열전달 베이스 상에 베이스 커버를 구성함으로써 유입 챔버와 배출 챔버가 열전달 베이스 상의 채널 이외에 다른 통로가 없도록 격리시킴으로써 열 에너지가 상호 다른 작동 유체의 섞임을 방지하고 채널에서의 열 교환 효율을 향상시킬 수 있는 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 하부에 위치하고, 상면에 냉각수가 흐르는 다수의 채널이 형성되어 있으며, 흐르는 냉각수로부터 열교환을 하는 열전달 베이스; 열전달 베이스 상부에 위치하여 다수의 채널의 상부를 횡으로 차단하고, 수직으로 관통된 제1 관통홀과 제2 관통홀이 상호 소정 거리 이격되어 형성되며, 제1, 2 관통홀 각각의 중앙에 제1 샤프트 고정부와 제2 샤프트 고정부가 각각 구비된 베이스 커버; 제1 샤프트 고정부에 수직으로 장착된 제1 샤프트를 중심으로 회전하여 냉각수를 열전달 베이스의 상면으로 밀어내는 유입 임펠러; 제2 샤프트 고정부에 수직으로 장착된 제2 샤프트를 중심으로 회전하여 냉각수를 열전달 베이스의 상면으로부터 흡입하는 배출 임펠러; 열전달 베이스의 상부에 위치하여 냉각수의 유입 챔버와 냉각수의 배출 챔버가 각각 형성되고, 일 측에 유입 챔버로 통하는 유입구와 배출 챔버로 통하는 배출구가 각각 형성되며, 유입 챔버 내부와 배출 챔버 내부에 각각 유입 임펠러와 배출 임펠러를 수용하는 챔버부; 및 유입 챔버의 상부에 위치하는 제1 모터 고정자와 배출 챔버의 상부에 위치하는 제2 모터 고정자를 포함하는 구동부;를 포함하는 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프를 제공함으로써 달성될 수 있다.
베이스 커버는, 제1, 2 관통홀 각각의 내주면에서 제1, 2 샤프트 고정부 각각에 연결된 지지부를 포함할 수 있다.
챔버부는, 유입 챔버와 배출 챔버 사이에서 베이스 커버의 상면과 접하도록 형성되고, 유입 챔버와 배출 챔버가 다수의 채널의 상부에서 상호 격리된 것일 수 있다.
또한 챔버부는, 유입 챔버와 배출 챔버가 수평으로 확장된 수평 접속부가 형성되고, 그리고 수평 접속부가 열전달 베이스와 상하로 결합되어 밀폐된 것일 수 있다.
그리고 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프는 제1, 2 모터 고정자를 내부에 수용하도록 챔버부 상부를 덮는 펌프 커버를 더 포함할 수 있다.
한편 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프는 구동부와 전기적으로 연결되어 유입 임펠러와 배출 임펠러의 회전 속도를 각 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 열전달 베이스를 통과하는 작동 유체에 푸쉬 작용과 석션 작용이 동시에 수행되어 효율적인 열교환이 이루어질 수 있다.
그리고 챔버의 구조를 작동 유체의 유입되는 유입 챔버와 배출되는 배출 챔버로 구획하고 각각에 임펠러를 배치함으로써 열전달 베이스를 통과하는 작동 유체에 푸쉬 작용과 석션 작용이 동시에 수행되어 와류를 최소화함으로써 작동 유체의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 유입 챔버 또는 배출 챔버 각각이 직접 열전달 베이스 상부에 형성하고 유입 임펠러와 배출 임펠러가 직접 열전달 베이스의 채널 상부에서 푸쉬 작용과 석션 작용이 수행되도록 함으로써 유입 챔버와 배출 챔버 일측에 형성된 유입구와 배출구에서의 작동 유체 속도를 향상시키고 열전달 베이스 상의 잔존 유체를 최소화할 수 있다.
더욱이 열전달 베이스 상에 베이스 커버를 구성함으로써 유입 챔버와 배출 챔버가 열전달 베이스 상의 채널 이외에 다른 통로가 없도록 격리시킴으로써 열 에너지가 상호 다른 작동 유체의 섞임을 방지하고 채널에서의 열 교환 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프의 평면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프의 정면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프의 저면도이고,
도 5는 도 4의 BB 방향에서 바라본 단면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프의 구성 중 챔버부 상부 구성들의 분해 사시도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프의 구성 중 챔버부 하부 구성들의 분해 사시도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프의 구성 중 열전달 베이스를 제거한 상태에서 저면을 비스듬하게 바라본 사시도이고,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프의 구성 중 열전달 베이스와 베이스 커버를 제거한 상태에서 저면을 비스듬하게 바라본 사시도이고,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프가 적용된 전자부품용 수냉식 쿨러의 시스템 구성을 나타낸 도면이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 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.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프의 사시도, 평면도, 정면도, 저면도 및 단면도를 나타내고 있다. 본 발명의 일 실시예인 워터 펌프(1)는, 차가운 냉각수(또는 작동 유체)가 유입 펌프(72)로 유입되면 챔버부(50)와 열전달 베이스(10)를 통해 열 전달을 받고 배출 펌프(74)를 통해 배출되도록 작용한다.
이하 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대해 상술한다. 본 실시예는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 외형이 펌프 하우징(70)과 챔버부(50)와 열전달 베이스(10)가 상하로 결합되어 전체적으로 원통 형상을 하고 있다. 열전달 베이스(10)가 열전달 효율이 좋은 동(Cu)과 같은 금속 소재로 구성되는 것 이외에 다른 구성은 합성 수지재의 사출 성형에 의해 용이하게 제조될 수 있다.
특히 본 실시예인 워터 펌프(1)는, 도 5의 단면도에 도시된 바와 같이, 하부에 위치하고 채널(110)과 동 베이스(120)로 구성되는 열전달 베이스(10)와, 그 위에 베이스 커버(20)와, 베이스 커버(20)의 제1 관통홀(210) 및 제2 관통홀(220) 각각에 위치하는 유입 임펠러(30) 및 배출 임펠러(40)와, 유입 임펠러(30) 및 배출 임펠러(40)를 수용하는 챔버부(50)와, 유입 임펠러(30) 및 배출 임펠러(40)를 구동시키는 구동부를 포함하여 구성된다.
열전달 베이스(10)는 유입되는 차가운 냉각수에 열전달을 하는 구성으로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 테두리에 볼트 결합홀이 형성되어 상부의 챔버부(50)와 볼팅 결합되는 동 베이스(120)가 바닥에 위치하고 그 상면에 다수의 채널(110)이 형성되어 있는 구조이다. 다수의 채널(110)은, 횡 방향의 냉각수 유체의 유로를 형성하는데 다수의 기다란 핀이 소정 간격으로 배열되어 구성된다.
베이스 커버(20)는 열전달 베이스(10) 상부에 위치하여 1차적으로 중앙부(230)에서 다수의 채널(110) 상부를 횡으로 차단한다. 따라서 중앙부(230)에 의해 좌측의 유입 챔버(510)와 우측의 배출 챔버(520)는 채널(110)의 유로를 제외하고는 상호 격리된다. 여기서 유입 챔버(510)와 배출 챔버(520)는 내부에 유입 또는 배출되는 냉각수의 챔버 공간을 포함하는 개념으로 이해될 수 있다. 다만 이러한 챔버 공간은 그 일부가, 도 5의 단면도에서 알 수 있듯이, 유입 임펠러(30)와 배출 임펠러(40)를 각각 수용하는 형태로 채워진다.
베이스 커버(20)는 수직으로 관통된 제1 관통홀(210)과 제2 관통홀(220)이 상호 소정 거리 이격되어 형성되고 제1, 2 관통홀(210, 220) 각각의 중앙에 제1 샤프트 고정부(212)와 제2 샤프트 고정부(222)가 각각 구비되어 있다. 아울러, 베이스 커버(20)의 테두리는 챔버부(50)의 하부 내 측면에 맞닿아 끼움 결합으로 수용될 수 있다. 이에 관해서는 도 7의 분해 사시도 및 도 8, 9의 저면 사시도를 참고하여 후술한다.
본 실시예는 냉각수 순환과 관련하여 유입 임펠러(30)와 배출 임펠러(40)가 구비되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 유입 임펠러(30)는 각각 제1 샤프트 고정부(212)에 수직으로 장착된 제1 샤프트(32)를 중심으로 회전하여 냉각수를 열전달 베이스(10)의 상면으로 밀어내는 역할을 하며, 배출 임펠러(40)는 제2 샤프트 고정부(222)에 수직으로 장착된 제2 샤프트(42)를 중심으로 회전하여 냉각수를 열전달 베이스(10)의 상면으로부터 흡입하는 역할을 한다.
유입 임펠러(30)와 배출 임펠러(40)는 유입 챔버(510) 내부와 배출 챔버(520) 내부에 각각 수용되어 있으며, 유입 챔버(510)의 일 측면에는 냉각수 유입을 위한 유입구(512)가 형성되고 배출 챔버(520)의 일 측면에는 냉각수 배출을 위한 배출구(522)가 형성되어 있다.
챔버 공간으로서의 유입 챔버(510)를 구성하는 상부 구조는, 특히 챔버 공간 내부의 유입 임펠러(30)와 챔버 공간 외부의 모터 고정자(610) 사이에서 동력 전달을 하기 위해 유입 챔버(510)의 상부 중심에서 방사상으로 볼록과 오목을 반복하는 구조로 구성된다.
즉 상부 구조는, 챔버 공간 내부에서 중심부에 제1 샤프트(32)의 상단이 장착되도록 볼록하게 형성되고, 챔버 공간 외부에서 상기 중심부 둘레로 모터 고정자(610)가 배치되도록 오목하게 형성되며, 다시 챔버 공간 내부에서 모터 고정자(610) 둘레로 유입 임펠러(30)의 회전자가 배치되도록 볼록하게 형성된다.
이러한 유입 챔버(510)의 상부 구조는, 배출 챔버(520)를 이루는 상부 구조에서도 동일하게 적용되므로 배출 챔버(520)에 대한 설명은 생략한다.
한편 챔버부(50)는 열전달 베이스(10)와 테두리에서 상하로 결합되기 위해 수평으로 확장된 수평 접속부가 형성된다. 수평 접속부에는 홀이 형성되어 있고 홀의 내부에 슬리브(90)가 장착되어 하부로부터 슬리브(9)에 다수의 볼트(92)가 결합되도록 구성될 수 있다. 아울러 챔버부(50)는 챔버 공간에 냉각수를 수용하고 있으므로 상호 결합을 위한 수평 접속부의 측면 구조에는 수밀 구조 형성을 위한 오링(80)이 배치될 수 있다.
유입 임펠러(30)와 배출 임펠러(40)를 동작시키기 위한 구동부의 구성으로서, 제1 모터 고정자(610)와 제2 모터 고정자(620)는 각각 유입 챔버(510)의 상부와 배출 챔버(520)의 상부에 배치된다, 고정자와 회전자의 위치 관계는 전술한 바와 같다. 다만 고정자와 회전자 사이의 동력 전달에 에너지 손실을 최소화하기 위해 상호 수평상에 근접하도록 배치하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프의 구성 중 챔버부 상부 구성들의 분해 사시도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 워터 펌프(1)는 상부에 펌프 하우징(70)이 제1, 2 모터 고정자(610, 620)와 회로 기판(630)을 수용하도록 배치된다, 그리고 펌프 하우징(70)의 일면에 형성된 1 쌍의 홀을 통해 챔버부(50)의 유입구(512)가 돌출되어 유입 튜브(72)가 장착되며, 챔버부(50)의 배출구(522)가 돌출되어 배출 튜브(74)가 장착된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프의 구성 중 챔버부 하부 구성들의 분해 사시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 챔버부(50)에서 각 챔버 공간의 상면 구조는 전술한 바와 같으며, 챔버부(50)와 하부의 열전달 베이스(10)와의 결합을 위한 테두리 구조인 수평 접속부는, 결합을 위한 홀이 다수 형성되어 내주면에 슬리브(90)가 장착되는 구조이다. 볼트(92)가 동 베이스(120) 테두리에 형성된 홀을 통해 슬리브(90)에 결합된다.
챔버부(50)에 수용되는 유입 임펠러(30)와 배출 임펠러(40)는 제1, 2 샤프트(32, 42)에 고정되고 제1, 2 샤프트(32, 42)의 하단은 베이스 커버(20)의 제1, 2 샤프트 고정부(212, 222)에 각각 고정된다.
베이스 커버(20)는 도 7에 도시된 바와 같이, 유입 임펠러(30)와 배출 임펠러(40) 각각의 직 하방으로 제1, 2 관통홀(210, 220)이 서로 이격되어 형성되어 있다. 또한 제1, 2 관통홀(210, 220) 각각의 중앙에 위치하는 제1, 2 샤프트 고정부(212, 222)가 제 위치를 유지할 수 있도록 제1, 2 관통홀(210, 220)의 내주면으로부터 이어진 연결부가 형성되어 있다.
그리고 전술하였듯이 베이스 커버(20)의 중앙부(230)는 하부 채널(110)의 상면과 맞닿아 채널(110)의 중앙에서 횡으로 채널(110) 상부를 차단할 수 있다. 이를 위해 유입 챔버(510)와 배출 챔버(520) 사이에서 상호 격리할 수 있도록 소정 두께로 형성된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프의 구성 중 열전달 베이스를 제거한 상태에서 저면을 비스듬하게 바라본 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프의 구성 중 열전달 베이스와 베이스 커버를 제거한 상태에서 저면을 비스듬하게 바라본 사시도이다. 도 8 및 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예인 워터 펌프(1)는 제1 관통홀(210) 및 제2 관통홀(220)의 공간을 포함하여 각각 유입 챔버(510)와 배출 챔버(520)의 챔버 공간을 확장하였음을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프가 적용된 전자부품용 수냉식 쿨러의 시스템 구성을 나타낸 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 수냉식 쿨러의 시스템은 라디에이터와 팬으로 구성되는 응축부(3)가 형성되고 이를 통해 냉각수가 냉각되면, 이후 차가워진 냉각수가 파이프(5a)를 통해 워터 펌프(1)에 유입되어 워터 펌프(1)에 부착된 전자 부품(도시되지 않음)을 냉각시킴과 동시에 전자 부품으로부터 열을 받아 데워진다.
이후, 데워진 냉각수는 워터 펌프(1)로부터 배출되어 파이프(5b)를 통해 응축부(3)에 다시 전달된다. 워터 펌프(1)는 시스템 전체에서 유량 증가 및 유속 증가를 가져오므로 냉각수의 빠른 순환을 유도할 수 있다. 이를 통해 열전달 베이스(10) 측은 물론이고 라디에이터 측 응축부(3)도 열 전달 또는 열 교환 성능이 향상된다.
워터 펌프(1)는 냉각 효율을 높이기 위해 구동부와 전기적으로 연결되어 유입 임펠러(30)와 배출 임펠러(40)의 회전 속도를 각 제어하는 제어부(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 제어부는 유입 임펠러(30)와 배출 임펠러(40)의 회전 속도를 각기 다르게 제어함으로써 잔존하는 냉각수를 최소화하여 와류를 최소화하고 열교환 효율을 향상시키도록 작용할 수 있다. 이러한 본 실시예인 워터 펌프(1)의 작용은 챔버부(50) 내부나 채널(110)에서 유속 및 유량을 증가시킴으로써 질량속도(열유속)가 향상되고 레이놀즈 수, 러셀 수도 함께 향상되는 효과를 가져올 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당 업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 하부에 위치하고, 상면에 냉각수가 흐르는 다수의 채널이 형성되어 있으며, 상기 흐르는 냉각수로부터 열교환을 하는 열전달 베이스;
    상기 열전달 베이스 상부에 위치하여 상기 다수의 채널의 상부를 횡으로 차단하고, 수직으로 관통된 제1 관통홀과 제2 관통홀이 상호 소정 거리 이격되어 형성되며, 상기 제1, 2 관통홀 각각의 중앙에 제1 샤프트 고정부와 제2 샤프트 고정부가 각각 구비된 베이스 커버;
    상기 제1 샤프트 고정부에 수직으로 장착된 제1 샤프트를 중심으로 회전하여 상기 냉각수를 상기 열전달 베이스의 상면으로 밀어내는 유입 임펠러;
    상기 제2 샤프트 고정부에 수직으로 장착된 제2 샤프트를 중심으로 회전하여 상기 냉각수를 상기 열전달 베이스의 상면으로부터 흡입하는 배출 임펠러;
    상기 열전달 베이스의 상부에 위치하여 상기 냉각수의 유입 챔버와 상기 냉각수의 배출 챔버가 각각 형성되고, 일 측에 상기 유입 챔버로 통하는 유입구와 상기 배출 챔버로 통하는 배출구가 각각 형성되며, 상기 유입 챔버 내부와 상기 배출 챔버 내부에 각각 상기 유입 임펠러와 상기 배출 임펠러를 수용하는 챔버부; 및
    상기 유입 챔버의 상부에 위치하는 제1 모터 고정자와 상기 배출 챔버의 상부에 위치하는 제2 모터 고정자를 포함하는 구동부;를 포함하는 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 베이스 커버는, 상기 제1, 2 관통홀 각각의 내주면에서 상기 제1, 2 샤프트 고정부 각각에 연결된 지지부를 포함하는 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버부는,
    상기 유입 챔버와 상기 배출 챔버 사이에서 상기 베이스 커버의 상면과 접하도록 형성되고, 상기 유입 챔버와 상기 배출 챔버가 상기 다수의 채널의 상부에서 상호 격리된 것을 특징으로 하는 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버부는,
    상기 유입 챔버와 상기 배출 챔버가 수평으로 확장된 수평 접속부가 형성되고, 그리고 상기 수평 접속부가 상기 열전달 베이스와 상하로 결합되어 밀폐된 것을 특징으로 하는 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1, 2 모터 고정자를 내부에 수용하도록 상기 챔버부 상부를 덮는 펌프 커버를 더 포함하는 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 구동부와 전기적으로 연결되어 상기 유입 임펠러와 상기 배출 임펠러의 회전 속도를 각 제어하는 제어부를 더 포함하는 전자부품용 수냉식 쿨러의 워터 펌프.
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