KR100570715B1

KR100570715B1 - Cabinet cooling system

Info

Publication number: KR100570715B1
Application number: KR1020050026308A
Authority: KR
Inventors: 이윤용
Original assignee: (주)아이에스서플라이
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-04-24

Abstract

본 발명은 열전소자를 이용하고 히트파이프형 롤 본딩 플레이트를 모듈로 구성하여 공기 순환 구조를 갖는 캐비넷 냉각 시스템을 구성, 캐비넷에 장착된 고온 발열 모듈(통신장비 등 단위 기능수행 장치)의 온도상승 방지장치에 관한 것으로, 열전반도체(또는, 열전소자)의 흡열효과를 이용한 즉, 펠티어효과(Peltier effect)를 이용한 열전소자들의 전원 공급과 제어를 통해 냉각열량을 생산하는 열전냉각부; 상기 열전냉각부로부터 생산된 냉각열량을 모듈내에 장착된 히트싱크를 통하여 강제대류시키는 공기순환수단; 상기 공기순환수단이 캐비넷에 고정될 수 있도록 단열벽을 부착하여 고정하는 고정수단으로 구성되며, 상기 냉각장치(반도체 히트펌프)의 탈부착이 용이하게 설치될 수 있도록 모듈화하며, 기존에 설치된 통신기기용 캐비넷이나 랙시스템에 간단히 설치할 수 있어 발열제품의 냉각효과를 향상시킬 수 있다.The present invention uses a thermoelectric element and heat pipe-type roll bonding plate as a module to configure a cabinet cooling system having an air circulation structure, to prevent the temperature rise of the high temperature heat generating module (unit function performing device such as communication equipment) mounted on the cabinet An apparatus, comprising: a thermoelectric cooling unit configured to generate cooling calories through power supply and control of thermoelectric elements using an endothermic effect of a thermoelectric semiconductor (or a thermoelectric element), that is, a Peltier effect; Air circulation means for forcibly convection the amount of cooling heat produced from the thermoelectric cooling unit through a heat sink mounted in a module; It consists of a fixing means for attaching and fixing the heat insulating wall so that the air circulation means is fixed to the cabinet, modularized so that the detachable detachment of the cooling device (semiconductor heat pump) can be easily installed, Simple installation in a cabinet or rack system improves the cooling effect of the heating product.

Description

Cabinet cooling system

도 1은 본 발명에 의한 열전소자와 롤 본딩 히트파이프 냉각모듈로 구성된 캐비넷 냉각 시스템의 구조를 도시한 횡단면도이고,1 is a cross-sectional view showing the structure of a cabinet cooling system composed of a thermoelectric element and a roll bonding heat pipe cooling module according to the present invention;

도 2는 본 발명에 의한 캐비넷 냉각 시스템중 냉각장치의 일 실시예 구성을 보인 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing an embodiment of a cooling apparatus of the cabinet cooling system according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 열전소자(열전반도체) 2 : 단열벽1: thermoelectric element (thermoelectric semiconductor) 2: insulation wall

3 : 롤 본딩 히트파이프 4 : 히트파이프3: roll bonding heat pipe 4: heat pipe

5 : 히트싱크 6 : 흡열측 팬5: heat sink 6: endothermic side fan

7 : 고정수단 8 : 냉각 핀7: fixing means 8: cooling fins

9 : 방열측 팬 10 : 하우징9: heat dissipation side fan 10: housing

11 : 패스너11: fasteners

본 발명은 공기순환구조를 갖는 캐비넷 냉각시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직류전원으로 가동되는 열전반도체의 흡열현상을 이용하여 냉각된 기류를 형성시키고, 이 기류를 캐비넷에 장착된 고온 발열모듈(통신장비 등 단위 기능수행장치) 주위의 적절한 위치까지 보내어 과열에 의한 온도상승을 방지하는 캐비넷 냉각 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cabinet cooling system having an air circulation structure, and more particularly, to form a cooled airflow by using the heat absorbing phenomenon of the thermoelectric semiconductor which is operated by a DC power source, and the airflow is a high temperature heat generating module mounted on the cabinet ( The present invention relates to a cabinet cooling system that prevents a temperature rise due to overheating by sending it to an appropriate position around a unit function performing device such as communication equipment.

종래의 캐비넷은 냉각장치가 없거나 별도로 캐비넷 외부에 설치되어있어 캐비넷 내부의 발열에 대하여는 유효한 열전달 효과를 가지기에 취약한 구조이거나 기류를 형성시키기에는 대단히 복잡한 구조로 되어있어 발열모듈을 적절한 온도까지 냉각시키기에는 어려움이 있다.Conventional cabinets do not have a cooling device or are separately installed outside the cabinet, so they are not vulnerable to effective heat transfer effect for heat generation inside the cabinet, or are very complicated to create airflow, so that the heating module can be cooled to an appropriate temperature. There is difficulty.

통신장비의 경우 캐비넷 내부에 모듈을 차곡차곡 적층시키는 구조는 단위면적당의 집중도를 향상시켜 별도의 배선을 필요로 하지 않고 가까운 거리에서 연결시킬 수 있으며, 단위 캐비넷당 접속회선 등의 유효작업량을 늘릴 수 있으므로 제한된 공간내에서 많은 모듈을 적층하고자 하는 이익과 직결된다고 볼 수 있다. 이와 같은 구조에서 발생되는 내부의 발열은 적절한 공기 유동 구조를 가질 수 없을 뿐만 아니라 좁은 공간에서 공기의 단열효과로 냉각 열전달을 촉진시킨다는 것은 기대하기 어려운 단점이 있었다.In the case of communication equipment, the structure of stacking modules inside the cabinet can be connected at a close distance without requiring separate wiring by improving the concentration per unit area, and the effective work load such as connection lines per unit cabinet can be increased. Therefore, it can be directly connected to the benefit of stacking many modules in a limited space. It is difficult to expect that the internal heat generated in such a structure can not only have a proper air flow structure but also promote cooling heat transfer due to the adiabatic effect of air in a narrow space.

상기와 같은 캐비넷의 냉각을 위하여 캐비넷이 놓인 공간과 분리된 별도의 공간에 공조시스템을 마련하여 산업용 에어컨 등을 설치하고 있으나, 이 또한 전도와 대류현상이 복합적으로 일어나 냉각 열전달 효과가 필요한 캐비넷 시스템에는 유효 열전달 면적을 높일 수 있는 구조적 한계로 인해 열전달 효과를 기대하기 어 려운 문제점이 있었다.In order to cool the cabinet as described above, an air conditioning system is installed in a separate space separate from the space in which the cabinet is placed, and an industrial air conditioner is installed, but this is also required in a cabinet system requiring a heat transfer effect due to a combination of conduction and convection. Due to the structural limitations to increase the effective heat transfer area, it was difficult to expect a heat transfer effect.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 본 발명은 캐비넷 내의 발열모듈이 장착될 공간 사이의 일부에 열전소자를 이용하고 히트파이프형 롤본딩 플레이트로 구성된 냉각모듈을 제공함으로써 통신장비 등의 발열모듈의 온도를 적절히 유지하거나 발열을 억제할 수 있고, 캐비넷 내부의 공기가 가진 열량의 상승을 억제할 수 있도록 한 캐비넷 냉각 시스템을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned conventional problems, and the present invention provides a cooling module using a thermoelectric element in a part between spaces in which a heat generating module is to be mounted in a cabinet and a heat pipe type roll bonding plate. Accordingly, the present invention provides a cabinet cooling system capable of appropriately maintaining a temperature of a heating module such as communication equipment or suppressing heat generation and suppressing an increase in the amount of heat of air in the cabinet.

본 발명의 다른 목적은, 열전소자의 냉각면과 연결되고 냉각열을 전달하는 롤본딩 히트파이프와 그 상단(또는, 하단)에 설치된 히트싱크의 흡열면을 통과한 공기는 열량을 빼앗김으로써 온도가 낮아지고 이 기류는 계속하여 발명모듈에 공급되어 유효한 발열체와 열교환을 할 수 있는 캐비넷 냉각 시스템을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is that the air passing through the end of the heat-bonding surface of the heat-bonded heat sink and the roll-bonding heat pipe connected to the cooling surface of the thermoelectric element and transmitting the cooling heat is deprived of heat by the temperature. This airflow is lowered to provide a cabinet cooling system that can be continuously supplied to the invention module to exchange heat with a valid heating element.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 직류전류를 인가하면 흡열면과 발열면을 갖는 열전소자(펠티어소자)를 이용하고, 히트파이프형 롤본딩 플레이트와 히트싱크를 일체로 한 공기 순환 구조인 냉각모듈을 적절한 위치에 장착한 냉각 시스템을 제공하여, 캐비넷에 장착된 고온 발열모듈(통신장비 등 단위 기능 수행 장 치)의 온도상승을 방지하게 된다.The present invention for achieving the above object is an air circulation structure in which a heat pipe type roll bonding plate and a heat sink are integrated by using a thermoelectric element (peltier element) having an endothermic surface and a heat generating surface when a direct current is applied. By providing a cooling system equipped with a cooling module in an appropriate position, it prevents the temperature rise of the high temperature heating module (unit that performs unit functions such as communication equipment) mounted in the cabinet.

또한, 본 발명은 열전소자(열전반도체)의 흡열효과를 이용한 즉, 펠티어효과(Peltier effect)를 이용한 열전소자들의 전원 공급과 제어를 통해 냉각열량을 생산하는 열전냉각부와; 상기 열전냉각부로부터 생산된 냉각열량을 국부적인 위치까지 보내어 강제대류시키는 공기순환수단과와; 상기 공기순환수단을 상기 캐비넷에 고정시키며, 열의 차폐효과를 가지는 열전소자를 단열벽에 고정시키는 단열벽 고정수단으로 구성됨을 특징으로 한다.In addition, the present invention provides a thermoelectric cooling unit that generates cooling heat by supplying and controlling power of thermoelectric elements using the endothermic effect of the thermoelectric element (thermoelectric semiconductor), that is, the Peltier effect; Air circulation means for sending the cooling heat produced from the thermoelectric cooling unit to a local position and forcing convection; The air circulation means is fixed to the cabinet, characterized in that it is composed of a heat insulating wall fixing means for fixing a thermoelectric element having a heat shielding effect to the heat insulating wall.

또한, 본 발명은 열전소자의 탈부착이 용이하도록 유니트화(모듈화)하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that the thermoelectric element is easily unitized (modular).

또한, 본 발명에 따른 냉각시스템은 통신기기용 캐비넷이나 랙시스템에 간단히 설치할 수 있어 발열모듈의 냉각효과를 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the cooling system according to the present invention is characterized in that it can be easily installed in a cabinet or rack system for communication equipment to improve the cooling effect of the heating module.

이하 본 발명에 의한 열전소자가 장착된 캐비넷 냉각 시스템을 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a cabinet cooling system equipped with a thermoelectric device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 열전소자와 롤본딩 히트파이프 냉각모듈로 구성된 캐비넷 냉각 시스템의 구조를 도시한 횡단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각시스템에서 냉각장치의 일 실시예 구성을 보인 도면이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a cabinet cooling system composed of a thermoelectric element and a roll-bonding heat pipe cooling module according to the present invention, Figure 2 is a configuration of one embodiment of a cooling apparatus in a cooling system according to an embodiment of the present invention The figure shown.

이에 도시된 바와 같이, 캐비넷(100)의 상단 또는 중간에 부착되어 있으며 냉각장치로 기능하는 냉각모듈의 내부는 크게 흡열부, 단열벽, 발열부로 구성되며, 좌우측 하나 또는 두 개가 대칭으로 부착된다.As shown in the figure, the inside of the cooling module attached to the upper or middle of the cabinet 100 and functions as a cooling device is composed of a heat absorbing portion, a heat insulating wall, a heat generating portion, one or two left and right sides are symmetrically attached.

흡열면과 발열면을 갖는 반도체 열전소자(1)가 단열벽(2)내에 위치하고, 직류전류를 공급하는 전원공급부(52)에 의해 전류를 인가받으면 방열측 냉각핀(8) 및 흡열측 히트 싱크(Heat sink)(5)로 열전달이 일어나게 되는데, 방열측 냉각핀(8)은 히트파이프(4)로, 흡열측 히트싱크(5)는 롤 본딩 히트파이프(3)로 열전달이 이루어진다.When the semiconductor thermoelectric element 1 having the heat absorbing surface and the heat generating surface is placed in the heat insulating wall 2 and is supplied with current by the power supply unit 52 for supplying a DC current, the heat dissipation side cooling fin 8 and the heat absorbing side heat sink. Heat transfer occurs to the heat sink 5, wherein the heat dissipation side cooling fins 8 are heat pipes 4, and the heat absorbing side heat sinks 5 are roll-bonded heat pipes 3.

단열벽(2)을 기준으로 냉각핀(8) 부분에는 발열된 열플럭스를 흡열측 히트 싱크(5) 부분에는 냉각된 열플럭스를 형성하게 된다.On the basis of the heat insulation wall 2, the heat generating heat flux is formed at the cooling fin 8 part, and the cooling heat flux is formed at the heat absorbing side heat sink 5 part.

냉각핀(8) 상단에 방열측 팬(9)을 부착하고 과열된 기류는 캐비넷(100)의 측면 벽속(110)을 통하여 냉각 시스템 밖으로 분출시키며, 흡열 히트싱크(5) 부분에 형성된 냉각 기류를 확산시키기 위하여 흡열측 팬(6)을 부착하고, 발열모듈 주변으로 냉각 기류를 형성하게 된다. The heat radiating side fan 9 is attached to the top of the cooling fins 8 and the overheated air flows out of the cooling system through the side wall 110 of the cabinet 100, and the cooling airflow formed in the endothermic heat sink 5 is removed. In order to diffuse, the endothermic side fan 6 is attached, and cooling air flow is formed around the heat generating module.

이러한 기류를 원하는 곳에 적절히 배분하기 위하여 강제 대류시킴으로써 국부에서는 공기순환구조를 가지게 된다. 이러한 공기 순환 구조를 갖는 캐비넷 냉각 시스템을 구성하여 발열 모듈의 온도상승을 억제하게 되는 것이다.Forced convection in order to properly distribute such airflow to the desired place has a local air circulation structure. It is to configure the cabinet cooling system having such an air circulation structure to suppress the temperature rise of the heat generating module.

본 발명은 흡열열량과 발열열량을 생산하는 열전소자(1) 주위로 열전도도가 낮고 압축 및 인장 강도를 가진 단열벽(2)을 구성한다. The present invention constitutes a heat insulating wall (2) having low thermal conductivity and compressive and tensile strength around the thermoelectric element (1) producing endothermic heat and exothermic heat.

여기서 미설명 부호 7은 단열벽 고정수단을 나타내고, 11은 상기 롤 본딩 히트파이프(3)와 히트 싱크(5)를 고정하기 위한 고정수단인 스패너를 나타내며, 참조부호 10은 상기 흡열부(롤 본딩 히트파이프, 히트싱크, 흡열측 팬)를 감싸기 위한 하우징을 나타내고, 참조부호 12는 방열측 팬 부착 가이드를 나타낸다.Here, reference numeral 7 denotes a heat insulation wall fixing means, 11 denotes a spanner which is a fixing means for fixing the roll bonding heat pipe 3 and the heat sink 5, and reference numeral 10 denotes the endothermic portion (roll bonding). A heat pipe, a heat sink, a heat absorbing side fan), and a reference numeral 12 denotes a heat dissipation side fan guide.

상기 냉각모듈은 제어부(51)와 결선이 되고, 제어부(51)의 전면에 온도 표시 창(53)이 부착되고, 제어부(51)는 상기 캐비넷(100)의 내측에 온도센서(54)로부터 기류의 온도를 감지하여 흡열측 팬(6)의 기동을 제어하게 된다. The cooling module is connected to the control unit 51, the temperature display window 53 is attached to the front of the control unit 51, the control unit 51 is airflow from the temperature sensor 54 inside the cabinet 100 By sensing the temperature of the endothermic side fan (6) to control the start.

상기 온도센서(54)는 캐비넷(100)의 상단, 중단, 하단의 적절한 위치에 설치되어 캐비넷(100)을 통과하는 기류의 온도/습도를 감지하게 되며, 상단, 중단, 하단에 설치된 온도센서(54)중 어는 한 곳의 센서라도 일정 이상의 온도가 감지될 경우 제어부(51)가 동작하여 냉각모듈의 흡열측 팬(6)을 기동시키게 된다. 아울러 기류가 냉각되어 제어범위 하한의 일정온도 이하로 캐비넷(100)의 내부 온도가 내려갔을 경우 자동 정지하는 구조로 제어된다.The temperature sensor 54 is installed at an appropriate position at the top, middle, and bottom of the cabinet 100 to detect the temperature / humidity of the airflow passing through the cabinet 100, and the top, middle and bottom temperature sensors ( 54. If any one of the sensors detects a predetermined temperature, the control unit 51 operates to start the heat absorbing side fan 6 of the cooling module. In addition, when the airflow is cooled and the internal temperature of the cabinet 100 is lowered below a predetermined temperature of the lower limit of the control range, it is controlled to a structure that automatically stops.

도 2에서 미설명 부호 56은 열전소자(1)를 구동하는 열전소자 구동기를 나타내고, 미설명 부호 57은 방열측 팬(9)을 구동하는 방열측 팬 구동기를 나타내며, 미설명 부호 58은 흡열측 팬(6)을 구동하는 흡열측 팬 구동기를 나타내며, 참조부호 55는 수동으로 온도를 조절하기 위한 온도조절 스위치를 나타낸다.In FIG. 2, reference numeral 56 denotes a thermoelectric driver for driving the thermoelectric element 1, reference numeral 57 denotes a heat radiating side fan driver for driving the heat radiating side fan 9, and reference numeral 58 denotes a heat absorbing side. An endothermic side fan driver for driving the fan 6 is indicated, and reference numeral 55 denotes a temperature control switch for manually adjusting the temperature.

상기에서 제어부(51)와 전원공급부(52)는 하나의 몸체로 구성하고, 온도조절스위치(55)와 온도 표시창(53)을 냉각모듈의 전면에 배치하여 쉽게 조작 및 인식할 수 있도록 하고, 온도센서(54)를 별도로 캐비넷(100)의 좌측 고정판에 장착하여 감지수단으로 사용한다.The control unit 51 and the power supply unit 52 is composed of a single body, the temperature control switch 55 and the temperature display window 53 is disposed on the front of the cooling module to be easily operated and recognized, the temperature The sensor 54 is separately mounted on the left fixing plate of the cabinet 100 and used as a sensing means.

상기 제어부(51)는 온도 제어 범위를 사용자가 재설정할 수 있도록 가변모드로 제작하며, 팬이 가동하다가 정지시 구동 지연시간을 주어 내부 잔열 및 모터의 부하량을 줄일 수 있는 구조로 한다. 또한, 열전모듈, 방열팬, 흡열팬, 온도센서의 주요부위는 피드백 회로를 구성하여 에러를 감지하고 기능 이상시 부저음을 발생하 여 고장을 사전에 감지할 수 있게 구성하고, 온도 표시창(53)에 각 구동부의 상호 관련성을 표시하도록 한다.The control unit 51 is manufactured in a variable mode so that the user can reset the temperature control range, and has a structure that can reduce the internal residual heat and the load of the motor by giving a drive delay time when the fan is stopped. In addition, the main parts of the thermoelectric module, the heat dissipation fan, the heat absorbing fan, and the temperature sensor constitute a feedback circuit to detect an error and to generate a buzzer sound when a function malfunctions, to detect a failure in advance, and to the temperature display window 53. The correlation between each drive unit is indicated.

상기 캐비넷(100)은 좌우측에 루버홈을 두지 않음으로써 외부의 공기와 열전달이나 뒤섞임을 방지하며, 캐비넷(100) 내부에 공기 유동통로를 형성하여 기류의 강제순환구조를 갖도록 하여 상부나 하부로 배출하게 된다. 또한, 캐비넷 좌우에 루버홈을 두지 않고 면접촉과 같은 연속적인 배치로써, 온도가 일정한 항온의 지하 매설구를 가진 공간에서 좌우 연속적으로 캐비넷이 설치될 수 있어 설치면적을 줄일 수 있으므로 공간의 효율적인 이용이 가능토록 한다.The cabinet 100 prevents heat transfer or mixing with the outside air by not having louver grooves on the left and right sides, and forms an air flow passage in the cabinet 100 so as to have a forced circulation structure of airflow and discharge it to the top or the bottom. Done. In addition, with a continuous arrangement such as surface contact without placing louver grooves on the left and right of the cabinet, the cabinet can be installed left and right continuously in a space with a constant temperature underground buried outlet, which can reduce the installation area, thus making efficient use of space. Make this possible.

이상 설명한 본 발명의 냉각장치를 캐비넷에 설치하기 위하여 조립하는 과정을 살펴보면, 캐비넷 상부에 냉각장치의 공기 토출구를 배치시키고, 캐비넷 내부 좌/우측에 일정간격을 유지한 격벽을 설치하여 공기 유동통로를 형성시킨다.Looking at the process of assembling to install the cooling device of the present invention described above in the cabinet, the air discharge port of the cooling device is disposed on the upper cabinet, the partition wall with a constant interval in the left and right inside the cabinet to install the air flow passage To form.

캐비넷 냉각시스템 내부에는 측면벽 속(110)에 냉각모듈의 발열부가 들어갈 수 있도록 개구부가 있고, 이 개구부를 막아주기 위하여 단열벽(2)을 설치하여 발열부의 기류와 냉각부의 기류가 서로 섞이지 않도록 하며, 전도에 의한 열교환도 최소화함으로써 열전모듈의 흡열 부위에서 형성된 냉각기류의 열용량을 최대화할 수 있게 되는 것이다.Inside the cabinet cooling system, there is an opening to enter the heat generating portion of the cooling module in the side wall 110, and to prevent the opening by installing an insulating wall (2) to prevent the air flow of the heat generating portion and the air flow of the cooling portion mixed with each other. By minimizing heat exchange by conduction, the heat capacity of the cooling airflow formed at the endothermic portion of the thermoelectric module can be maximized.

이상에서 상술한 본 발명에 따르면, 발열모듈(통신장비 등 단위 기능수행 장치)의 온도상을 억제할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention described above, there is an effect that can suppress the temperature of the heating module (unit function performing device, such as communication equipment).

또한, 발열모듈(통신장비 등 단위 기능수행 장치)이 적층된 구조에서도 국부적인 곳까지 냉각기류를 보내어 냉각 열전달을 촉진시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, even in a structure in which heat generating modules (unit function performing devices such as communication equipment) are stacked, there is an advantage of promoting cooling heat transfer by sending a cooling airflow to a local place.

Claims

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A cooling module disposed in the cabinet and configured of a heat absorbing part, a heat insulating wall, and a heat generating part;

A thermoelectric element positioned in the heat insulation wall and transferring heat from the heat absorbing portion to the heat generating portion;

Fixing the cooling module to the cabinet, consisting of a heat insulating wall fixing means for fixing a thermoelectric element having a shielding effect of heat,

The heat absorbing portion includes an endothermic side heat sink that absorbs heat generated by the heat generating module, a roll bonding heat pipe that conducts heat transfer from the endothermic side heat sink to the thermoelectric element, and an endothermic side fan attached to the endothermic side heat sink. Become,

The heat generating portion includes a heat pipe for heat transfer with the thermoelectric element, a heat dissipation side cooling fin for heat transfer with the heat pipe, and a heat dissipation side fan attached to the heat dissipation side cooling fin,

And a housing that surrounds the roll bonding heat pipe, the heat sink, and the heat absorbing side fan, so that the thermoelectric element can be easily attached and detached.

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