KR200319217Y1 - 분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 냉각장치에 관한 것으로, 분리형 히트파이프를 이용하여 함체 내부의 통신기기 또는 각종 전자기기로부터 발생하는 열을 방열시킬 수 있는 분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치에 관한 것이다.

본 고안에 따른 분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치는 통신기기 또는 전자기기가 구비된 함체 내부에 구비되며, 일측에 가로 방향의 액체주관과 상기 액체주관으로부터 분기되어 수직으로 세워지며 방열 휜(fin)을 가지는 다수의 수직관과 상기 수직관들의 상단에 가로 방향으로 연결되는 증기주관으로 이루어진 증발부와; 상기 함체 외부에 구비되며, 일측에 가로 방향의 액체주관과 상기 액체주관으로부터 분기되어 수직으로 세워지며 방열 휜(fin)을 가지는 다수의 수직관과 상기 수직관들의 상단에 가로 방향으로 연결되는 증기주관으로 이루어진 하나 이상의 방열부와; 상기 증발부의 증기주관과 상기 방열부의 증기주관을 연결하는 하나 이상의 증기 연결관과; 상기 증발부의 액체주관과 상기 방열부의 액체주관을 연결하는 하나 이상의 액체 연결관;으로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치{Cooling system of cabinet with telecommunications equipment by separated heat pipe}

본 고안은 냉각장치에 관한 것으로, 분리형 히트파이프를 이용하여 함체 내부의 통신기기 또는 각종 전자 기기로부터 발생하는 열을 방열시킬 수 있는 분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치에 관한 것이다.

컴퓨터 혹은 통신 기기는 그 구동에 따라 열이 발생하게 되는데, 이들 기기를 장시간 사용하는 경우 그 내부에서 고열이 발생함에 따라 장비를 구성하고 있는 각 소자들에 큰 영향을 미치게 된다. 이에 따라 컴퓨터 혹은 통신 기기들이 구비되어 있는 함체의 내부에는 기기 자체에서 발생하는 열을 외부로 배기할 수 있도록 그 내부에 별도의 냉각장치를 필수적으로 구비하고 있다.

그러나 종래의 냉각장치, 예를 들면 내부 고온의 공기를 강제 순환 팬에 의한 냉각방식은 외부로부터 유입된 공기에 의한 함체 내부의 오염을 유발시키는 단점이 있다.

그리고 기존의 단일관형 히트파이프를 이용한 냉각방식은 함체 내부에서 발생한 열을 방열시키기 위해 함체 내부의 증발부와 외부 방열을 위한 방열부가 단일관으로 연결되어 있으므로 함체 외부에 전열 면적의 확대를 위한 설치에 어려움이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 도출된 것으로, 본 고안은 증발부와 방열부가 완전 분리된 분리형 히트파이프를 이용하여 함체 내부에서발생되는 열을 용이하게 냉각시킬 수 있는 분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치를 제공하는데 목적이 있다.

그리고 함체 내부에서 증발부를 통해 발생되는 열량에 따라 요구되는 전열면적에 맞추어 방열부의 수를 조절하여 함체 내부의 열을 용이하게 냉각시킬 수 있는 분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한 방열부에서의 방열 성능을 향상시켜 자연냉각이 가능하도록 하는 분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치를 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 함체 냉각장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 도 1에 도시된 A-A선 단면도.

도 3은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 함체 냉각장치의 냉각처리 개요도.

도 4는 도 3에 따른 함체 냉각장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 증발부

11 : 증기주관 12 : 수직관 13 : 액체주관

3 : 방열부

31 : 증기주관 32 : 수직관 33 : 액체주관

5 : 증기 연결관 7 : 액체 연결관

9 : 분기부

91 : 분기관

10 : 함체

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일 양상에 따른 분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치는 증발부와 방열부가 완전 분리되어 있는 분리형 히트파이프를 냉각장치에 활용한 것으로, 함체 내부에 증발부가 구비되어 있고 함체 외부에 하나 이상의 방열부가 설치되어 있으며 증발부와 방열부 간의 작동 유체의 순환을 위한 증기 연결관 및 액체 연결관으로 구성된다.

본 고안의 일 양상에 따른 증발부는 일측에 가로 방향의 액체주관과, 상기 액체주관으로부터 분기되어 수직으로 세워지며 방열 휜(fin)을 가지는 다수의 수직관과, 상기 수직관들의 상단에 가로 방향으로 연결되는 증기주관으로 구성되어 있다.

본 고안의 일 양상에 따른 방열부는 일측에 가로 방향의 액체주관과, 상기 액체주관으로부터 분기되어 수직으로 세워지며 방열 휜(fin)을 가지는 다수의 수직관과, 상기 수직관들의 상단에 가로 방향으로 연결되는 증기주관으로 구성되어 있다.

본 고안의 일 양상에 따른 증기 연결관은 상기 증발부의 증기주관과 상기 방열부의 증기주관을 연결하며 하나 이상으로 설치되어 있다.

본 고안의 일 양상에 따른 액체 연결관은 상기 증발부의 액체주관과 상기 방열부의 액체주관을 연결하며 하나 이상으로 설치되어 있다.

본 고안의 이와 같은 양상에 따라 본 고안에 따른 분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치는 증발부와 방열부가 완전 분리되어 있는 분리형 히트파이프를 이용하여 함체를 냉각시킴으로써, 방열부의 전열면적을 함체 외부의 상부 또는 측면에 용이하게 설치할 수 있으며 이를 통해 팬이 불필요한 자연냉각이 가능할 뿐만 아니라, 소음이 발생하지 않는다는 장점이 있다.

그리고 본 고안의 또 다른 양상에 따르면 상기 통신기기 함체 냉각장치는 상기 방열부가 함체 외부의 측벽에 다수로 구비되어 있으며, 상기 증발부의 증기주관과 상기 다수의 방열부들의 증기주관은 분기부를 통해 다수의 분기관으로 연결되어 있고, 상기 다수의 방열부들의 액체주관과 상기 증발부의 액체주관은 다수의 분기관 및 이를 취합하는 분기부를 통해 연결되어 있다.

본 고안의 이와 같은 양상에 따라 본 고안에 따른 분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치는 함체 내부에 하나의 열 교환기인 증발부를 설치하고 함체 외부에 또 다른 열 교환기인 방열부를 함체 내부에서 발생되는 열량에 따라 요구되는 전열면적에 맞추어 함체 외부인 상부 또는 측면에 다수로 용이하게 설치할 수 있음으로써, 팬의 사용이 불필요해지고 소음도 발생하지 않는다는 장점이 있다.

본 고안의 이와 같은, 또 부가적인 양상은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 고안을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 고안에 따른 냉각장치를 설명하기에 앞서 분리형 히트파이프(Heat pipe)는 파이프 내부를 진공으로 한 상태에서 물 또는 알코올 등의 액체를 넣고 하부를 가열하면 액체가 증기로 되어 압력차 또는 밀도차에 의해 증기 연결관을 통해 상부로 흐르고, 그곳에서 방열되어 액체로 응축되면 액체 연결관을 통해 중력에 의해 액체가 증발부로 되돌아온다. 이 작용의 반복으로 열 에너지가 증발부에서 방열부로 전달되어 함체 내부의 온도가 냉각된다. 이와 같은 분리형 히트파이프는 약간의 온도차를 이용하여 냉각기 등의 용도에 사용된다.

상기와 같은 분리형 히트파이프를 구분하면, 열이 가해지는 부분을 증발부라 정의하고, 분리형 히트파이프의 내부에 채워진 액체가 증발되어 다시 액화되는 부분을 방열부라 정의한다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 함체 냉각장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 A-A선 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치는 통신기기 또는 전자기기가 구비된 함체(10) 내부에 구비되며, 일측에 가로 방향의 액체주관(13)과 상기 액체주관(13)으로부터 분기되어 수직으로 세워지며 방열 휜(fin)(121)을 가지는 다수의 수직관(12)과 상기수직관(12)들의 상단에 가로 방향으로 연결되는 증기주관(11)으로 이루어진 증발부(1)와, 상기 함체(10) 외부에 구비되며, 일측에 가로 방향의 액체주관(33)과 상기 액체주관(33)으로부터 분기되어 수직으로 세워지며 방열 휜(fin)(321)을 가지는 다수의 수직관(32)과 상기 수직관(32)들의 상단에 가로 방향으로 연결되는 증기주관(31)으로 이루어진 하나 이상의 방열부(3)와, 상기 증발부의 증기주관(11)과 상기 방열부의 증기주관(31)을 연결하는 하나 이상의 증기 연결관(5)과, 상기 증발부의 액체주관(13)과 상기 방열부의 액체주관(33)을 연결하는 하나 이상의 액체 연결관(7)으로 구성되어 있다.

상기와 같이 액체주관(13)과 다수의 수직관(12) 및 증기주관(11)으로 구성된 증발부(1)는 통신기기 또는 전자기기가 내재되어 있는 함체(10)의 내부에 팬(2)과 함께 설치되고, 통신기기로부터 발생되는 열은 함체 내부의 팬(2)에 의해 증발부(1)와 접촉하면서 열 교환을 하여 수직관(12) 내부에 수용되어 있는 작동 유체를 증발시켜 함체 내부의 고온의 공기를 냉각시키게 된다.

이와 같이 증발부(1)에서 발생된 증기는 증기주관(11)과 증기 연결관(5)을 통해 방열부의 증기주관(31)을 거쳐 방열부인 수직관(32)로 공급되며, 수직관(32)에 유입된 증기는 방열부(3)를 통과하는 공기에 의해 응축되어 방열부의 액체주관(33)으로 흘러 액체 연결관(7)을 통해 증발부와 방열부 간의 압력차와 액체 연결관의 수두압에 의한 자연 순환력에 의해 증발부(1)로 되돌아오면서 계속 작동을 하게 된다.

한편 액체주관(33)과 다수의 수직관(32) 및 증기주관(31)으로 구성된방열부(3)는 함체(10) 외부의 상부 또는 측면에 하나 이상으로 설치되어 있으며, 상기 수직관(32)에는 방열부에서의 전열면적을 확대하기 위해 방열 휜(321)이 구비되어 있다.

본 고안의 실시예에 있어서 상기 방열 휜(fin)(121,321)은 그 내부에 상기 증발부 및 방열부의 수직관(12,32)들이 삽입되는 관통 공이 수직관의 수에 대응하게 형성되어 있는 판형 휜이나 또는 상기 증발부 및 방열부의 수직관(12,32) 각각의 외측으로 삽입되는 원형 휜을 사용하는 것도 가능하다.

그리고 본 고안의 실시예에 있어서는 방열부의 수직관에 구비되어 있는 방열휜을 통해 전열면적을 확대시키는 구성으로 설계되었지만, 본 고안은 이에 한정되지 않고 방열부가 설치된 함체 외부의 일측에 팬을 설치하고 이를 이용하여 전열면적을 확대시키는 것도 가능하다.

이하에서는 도 1 및 도 2를 상기와 같은 구성을 가지는 분리형 히트파이프에 의한 함체 냉각장치의 작동에 대하여 설명하기로 한다.

함체 내부의 통신기기로부터 발생되는 열에 의해 함체 내부의 공기는 고온으로 변하며 고온의 공기는 팬(2)을 통해 상기 증발부(1)로 유입된다. 그리고 증발부의 방열 휜(121)에 의해 증발부의 내부에 채워진 액체상태의 작동 유체를 증발시키고 고온의 공기는 냉각되어 저온의 공기로 변하여 함체 내부의 통신기기를 다시 냉각하게 된다.

이 때 분리형 히트파이프의 내부는 진공으로 된 상태이므로, 표준 상태에서 액체의 기화점보다 낮은 온도에서도 증발이 이루어지게 된다. 앞에서 상술한 바와같이 분리형 히트파이프의 증발부(1)에서 발생한 증기는 증기 연결관(5)을 따라 분리형 히트파이프의 방열부의 증기주관(31)으로 이동하게 되고, 증기는 증기주관(31)을 통해 방열부의 수직관(32)을 통과하며 공기에 의해 방열되면서 응축하여 액체상태로 된다. 이 때 열 에너지는 상기 방열부의 휜을 통해 대기 중으로 열 에너지를 방출하며 표면적이 넓은 방열 휜을 통해 열 에너지를 효과적으로 방출하게 된다.

한편 응축된 액체는 상기 방열부의 액체주관(33)으로 모여 액체 연결관(7)을 통해 하단부의 증발부의 액체주관(13)으로 이동하여 다시 순환하게 된다. 이와 같은 순환을 계속적으로 반복하면서 분리형 히트파이프에서는 열을 방출하게 된다.

즉 분리형 히트파이프 내부에 수용되는 작동 유체는 상기 증발부(1)에서 함체(10) 내부로부터 발생하는 열에 의해 기화되고, 상기 방열부(3)에서 열을 방출하면서 액화되는 과정을 반복적으로 수행하게 된다.

따라서 본 고안에 따른 분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치는 함체 내부의 열 흡수와 방열에 의해 함체 내부를 냉각하게 되며, 증기 연결관 및 액체 연결관을 이용하여 증발부로부터 방열부의 위치를 용이하게 조절하여 설치할 수 있게 된다.

그리고 본 고안의 또 다른 양상에 따르면 본 고안에 따른 함체 냉각장치는 상술한 바와 같이 하나의 증발부에 다수의 방열부를 연결하여 함체 내부에서 발생된 고온의 열을 용이하게 방열할 수 있다.

즉 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 함체 내부에 구비되는 하나의증발부(1)에 다수의 방열부(3)를 병렬로 함체(1) 외부의 상부 또는 각 측벽에 설치하여 함체(1) 내부에서 발생하는 열에 대한 냉각 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

이 때 상기 증발부의 증기주관(11)과 상기 다수의 방열부들의 증기주관(31)은 분기부(9)를 통해 다수의 분기관(91)으로 연결되며, 상기 다수의 방열부들의 액체주관(33)과 상기 증발부의 액체주관(13)은 다수의 분기관(91) 및 이를 취합하는 분기부(9)를 통해 연결된다.

본 고안의 실시예에 있어서는 하나의 증발부에 2개의 방열부 즉, 상부와 함체 외부의 일측벽에 설치된 것을 가지고 설명하였지만, 상술한 바와 같이 함체 외브의 각 측벽, 예를 들면 상부, 좌우 측벽 및 후방 측벽 등에 설치하는 것도 가능하다.

이 경우에 있어서는 증발부의 증기주관의 양측에서 함체 외부의 4군데에 설치된 방열부의 증기주관으로 증기가 공급되도록 양측 각각에 분기부를 통해 다수의 분기관으로 연결하면 된다. 그리고 증발부의 액체주관도 마찬가지로 액체주관의 양측을 통해 방열부로터 공급되는 작동 유체를 공급받으면 된다.

따라서 본 고안에 따른 분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치는 함체 내부에서 발생되는 열량에 따라 요구되는 전열면적에 맞추어 함체 외부인 상부 또는 측면에 방열부를 다수로 설치함으로써, 냉각 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자연냉각을 통해 팬의 사용이 불필요해지고 소음도 발생하지 않게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치는 증발부와 방열부가 완전 분리되어 있는 분리형 히트파이프를 이용하여 함체를 냉각시킴으로써, 방열부의 전열면적을 함체 외부의 상부 또는 측면에 용이하게 설치할 수 있으며 이를 통해 팬이 불필요한 자연냉각이 가능할 뿐만 아니라, 소음이 발생하지 않는다는 장점이 있다.

또한 함체 내부에서 발생되는 열량에 따라 요구되는 전열면적에 맞추어 방열부의 수를 설치할 수 있음으로써, 냉각 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 자연냉각을 통해 팬의 사용이 불필요해지고 소음도 발생하지 않게 된다.

본 고안은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 고안의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 고안의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 실용신안청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (5)

1. 통신기기 또는 전자기기가 구비된 함체(10) 내부에 구비되며, 일측에 가로 방향의 액체주관(13)과 상기 액체주관(13)으로부터 분기되어 수직으로 세워지며 방열 휜(fin)(121)을 가지는 다수의 수직관(12)과 상기 수직관(12)들의 상단에 가로 방향으로 연결되는 증기주관(11)으로 이루어진 증발부(1)와;

   상기 함체(10) 외부에 구비되며, 일측에 가로 방향의 액체주관(33)과 상기 액체주관(33)으로부터 분기되어 수직으로 세워지며 방열 휜(fin)(321)을 가지는 다수의 수직관(32)과 상기 수직관(32)들의 상단에 가로 방향으로 연결되는 증기주관(31)으로 이루어진 하나 이상의 방열부(3)와;

   상기 증발부의 증기주관(11)과 상기 방열부의 증기주관(31)을 연결하는 하나 이상의 증기 연결관(5)과;

   상기 증발부의 액체주관(31)과 상기 방열부의 액체주관(33)을 연결하는 하나 이상의 액체 연결관(7);

   으로 구성됨을 특징으로 하는 분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 통신기기 함체 냉각장치는 :

   상기 방열부(3)가 함체(10) 외부의 측벽에 다수로 구비되어 있으며,

   상기 증발부의 증기주관(11)과 상기 다수의 방열부들의 증기주관(31)은 분기부(9)를 통해 다수의 분기관(91)으로 연결되어 있고,

   상기 다수의 방열부들의 액체주관(33)과 상기 증발부의 액체주관(13)은 다수의 분기관(91) 및 이를 취합하는 분기부(9)를 통해 연결됨을 특징으로 하는 분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 작동 유체는 :

   상기 증발부(1)에서 함체(10) 내부로부터 발생하는 열에 의해 기화되고, 상기 방열부(3)에서 열을 방출하면서 액화되는 과정을 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 방열휜(121,321)들은 :

   그 내부에 상기 수직관(12,32)들이 삽입되는 관통 공이 수직관의 수에 대응하게 형성된 판형 휜인 것을 특징으로 하는 분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 방열휜(121,321)들은 :

   상기 수직관(12,32) 각각의 외측으로 삽입되는 원형 휜인 것을 특징으로 하는 분리형 히트파이프에 의한 통신기기 함체 냉각장치.