KR102444490B1

KR102444490B1 - 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조

Info

Publication number: KR102444490B1
Application number: KR1020220050452A
Authority: KR
Inventors: 조현구; 김경일
Original assignee: 주식회사아이티존
Priority date: 2022-04-22
Filing date: 2022-04-22
Publication date: 2022-09-19

Abstract

본 발명은 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조에 관한 것이다.
구체적으로는, 상압에서 포화온도가 0-30도 사이이며, GWP가 10보다 낮고, ODP가 0에 가깝고, 가연성이 전혀 없으며(냉매 가연성 A1 레벨), 전기절연도가 높은 저압 냉매를 이용하여 서버랙에 공급함으로써, 서버랙 내부의 온도를 제어하고, 더불어 화재 발생시 대응할 수 있도록 개선된, 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조에 관한 것이다.

Description

친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조{Temperature control and fire response structure of server rack using eco-friendly low-pressure refrigerant}

본 발명은 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조에 관한 것이다.

구체적으로는, 상압에서 포화온도가 0-30도 사이이며, GWP가 10보다 낮고, ODP가 0에 가깝고, 가연성이 전혀 없으며(냉매 가연성 A1 레벨), 전기절연도가 높은 저압 냉매를 이용하여 서버랙에 공급함으로써, 서버랙 내부의 온도를 제어하고, 더불어 화재 발생시 대응할 수 있도록 개선된, 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 건축물에는 화재발생에 대비하여 소화기 등을 비치하는 것이 바람직하고 또한 요구되고 있다.

그러나 일반적인 소화기의 경우, 사용자가 별도로 소화기를 구입하여 비치해야 할 뿐 아니라, 사람이 소화기를 조작해야만 소화제가 분사되므로 화재 발생시 사용자가 위험을 감수해야 하고, 화염으로 인해 소화기 접근이 어려운 상황이면 무용지물이 되는 단점이 있다.

최근의 소화 대상물은 단순한 기존의 건물 혹은 그 내부의 장치 및 기록물 등에 국한되지 않고 점점 다양화되는 추세에 있다. 이는 건물의 대형화, 고층화에 따른 부속설비 등의 다양화, 집적화 등에 따른 것으로, 부속설비가 다양화되고 집적화되는 추세에서 종래 소화 설비로는 특정영역에 집중적으로 발생되는 화재를 신속하게 제압하기 어려운 문제가 있다.

이에 특정 소화 대상물에 화재가 발생한 경우 해당 대상물을 향해 국부적으로 소화약제를 분사함으로써 화재를 신속히 진압하는 국부방출방식의 자동 소화장치가 제안된 바 있다. 이러한 국부방출방식의 자동 소화장치는 화재와 동시에 기동 장치가 작동하여 소화용기에 가압상태로 저장된 소화약제를 방출시키도록 구성된다.

그러나 알려진 종래 대부분의 국부방출방식의 자동 소화장치는, 열감지 부재(일반적으로 '유리 벌브'라 함)가 화재열에 의해 깨지면 기동장치가 작동하여 소화용기를 개방시키는 기계식 구성으로, 예비경보를 포함한 다양한 정보를 표시할 수 없다는 단점이 있으며, 장치 소형화에 한계가 있어 서버랙과 같이 협소한 공간에는 적용이 곤란한 문제가 있다.

등록특허공보 제10-1036021호(2011.05.13. 등록) 등록특허공보 제10-2331467호(2021.11.23. 등록) 등록특허공보 제10-1877954호(2018.07.06. 등록) 등록특허공보 제10-1468873호(2014.11.28. 등록)

본 발명의 목적은, 상압에서 포화온도가 0-30도 사이이며, GWP가 10보다 낮고, ODP가 0에 가깝고, 가연성이 전혀 없으며(냉매 가연성 A1 레벨), 전기절연도가 높은 저압 냉매를 이용하여 서버랙에 공급함으로써, 서버랙 내부의 온도를 제어하고, 더불어 화재 발생시 대응할 수 있도록 개선된, 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조를 제공하는데 있다.

상술된 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에 따른 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조는, 압축기와 응축기를 포함하는 칠러와; 1개 이상의 서버랙과; 상기 칠러로부터 냉매를 공급받아 1개 이상의 서버랙으로 냉매를 분배하는 냉매 분배기와; 상기 서버랙에서 사용되도 배출되는 냉매를 공급받아 칠러로 전달하는 냉매 합류기;를 포함하되,

상기 서버랙은,

상기 서버랙 내부 일측에 설치되고 서버랙의 다른 일측에 구비된 온도센서와 연계하여 내부 온도를 일정하게 유지하기 위한 통풍의 기능을 수행하는 정속팬(FAN 1)이 결합된 핀-튜브 열교환기와; 상기 핀-튜브 열교환기로부터 연장되고, 상기 서버랙 내부에 냉매를 분사하기 위한 분사노즐이 다수 개 구성된 냉매 배관과; 상기 냉매 배관을 통해 배출되는 냉매의 배출을 제어하는 솔레노이드 밸브와; 상기 서버랙의 다른 일측에 설치된 제2 팬(FAN 2);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 정속팬은,

정속팬 외관에서부터 내부를 관통하는 냉매파이프를 구성하되,

상기 냉매파이프는 다수의 절곡된 방향을 가지면서 정속팬 내부에 위치되고, 정속팬 외관으로 노출된 냉매파이프의 양단부 중 일단부는 냉매 분배기로부터 냉매를 공급받는 역할을 하고, 타단부는 냉매 합류기로 냉매를 배출하는 역할을 하며,

상기 냉매 배관은 상기 냉매파이프의 일측에 연통되도록 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉매는 저압 냉매인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 칠러는 상기 응축기 및 압축기를 이용하여 냉매를 순환시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 칠러는 판형 열교환기를 더 포함하되,

상기 판형 열교환기는,

서버랙으로부터 공급받은 냉매를 순환시켜 다시 서버랙으로 이송되는 냉매를 배출하는 라인과; 상기 칠러의 응축기 및 압축기를 통해 순환되는 순환냉매의 순환을 위한 라인;을 포함하되, 상기 순환냉매는 통상의 냉매인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조에 의하면, 상압에서 포화온도가 0-30도 사이이며, GWP가 10보다 낮고, ODP가 0에 가깝고, 가연성이 전혀 없으며(냉매 가연성 A1 레벨), 전기절연도가 높은 저압 냉매를 이용하여 서버랙에 공급함으로써, 서버랙 내부의 온도 제어는 물론, 화재 발생에 대한 대응을 수행할 수 있도록 개선된, 서버랙 구조물을 제공할 수 있는 장점을 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조를 나타낸 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

본 발명에 따른 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조에서는 2개의 실시예에 따른 구조를 제안한다.

제1 실시예. 단순 구조를 가지는 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조

제1 실시예에 따른 본 발명은 첨부된 도면의 도 1에서 나타내도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조를 나타낸 것이다.

첨부된 도면의 도 1에 따르면, 압축기와 응축기를 포함하는 메인 냉동시스템(이하, '칠러'로 지칭)과; 칠러로부터 냉매를 공급받아 1개 이상의 서버랙으로 냉매를 분배하는 냉매 분배기와; 상기 냉매 분배기로부터 냉매를 공급받는 서버랙과; 상기 서버랙에서 사용되고 배출되는 냉매를 공급받아 메인 냉동시스템의 압축기로 냉매를 전달하는 냉매합류기;를 포함한다.

이때, 냉매 분배기 또는 냉매 합류기를 통해 냉매를 이송하는 것은 펌프를 이용할 수 있다.

상기 서버랙은,

상기 서버랙 내부 일측에 설치되고 서버랙의 다른 일측에 구비된 온도센서와 연계하여 내부 온도를 일정하게 유지하기 위한 통풍의 기능을 수행하는 정속팬(FAN 1)이 결합된 핀-튜브 열교환기와; 상기 핀-튜브 열교환기로부터 연장되고, 상기 서버랙 내부에 냉매를 분사하기 위한 분사노즐이 다수 개 구성된 냉매 배관과; 상기 냉매 배관을 통해 배출되는 냉매의 배출을 제어하는 솔레노이드 밸브와; 상기 서버랙의 다른 일측에 설치된 제2 팬(FAN 2);을 포함하여 구성된다.

한편, 상기 정속팬(FAN 1)에 대하여 부연하면, 첨부된 도면의 도 1과 같이 정속팬 외관에서부터 내부를 관통하는 냉매파이프를 구성하되, 상기 냉매파이프는 다수의 절곡된 방향을 가지면서 정속팬 내부에 위치되고, 정속팬 외관으로 노출된 냉매파이프의 양단부 중 일단부는 냉매 분배기로부터 냉매를 공급받는 역할을 하고, 타단부는 냉매 합류기로 냉매를 배출하는 역할을 한다.

또한, 상술된 냉매 배관은 상기 냉매파이프의 일측에 연통되도록 연결된다. 또한, 상기 냉매배관의 냉매파이프에 연결되지 않는 단부는 폐쇄되도록 구성된다.

한편, 본 명세서에서 서술되는 서버랙은 종래 다양한 공지기술의 구성과 시중에 판매되는 구성을 채용하도록 한다.

또한, 냉매분배기와 핀-튜브 열교환기 사이를 연결하는 이송파이프 일측으로는 팽창밸브가 구성될 수 있는데, 이때 상기 팽창밸브는, 만약 서버랙이 다수 개인 경우, 각각의 팽창밸브를 각자 수동 또는 자동으로 제어하여 개방정도를 조절할 수 있으며, 이에 따라 냉매분배기에서 공급되는 냉매의 유량을 제어하도록 할 수 있다.

또한, 상기 서버랙 내부 다른 일측으로는 화재감지센서가 더 포함될 수 있다. 상기 화재감지센서를 통해 화재가 감지되는 경우, 상기 핀-튜브 열교환기로부터 연장된 냉매배관의 분사노즐을 통해, 전자식 솔레노이드 밸브에 의해 개도가 조절된 만큼 냉매가 공급되어 분사될 수 있도록 한다.

이렇게 분사된 냉매는 화재 진압 후 일정시간이 경과됨에 따라 증발되어, 서버랙 하단의 제2 팬(FAN 2)을 통해 대기 중으로 배출된다.

제2 실시예. 판형 열교환기를 포함하여 유지비용을 절감할 수 있는 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조

한편, 냉각 및 화재에 따른 본 발명의 구조물의 경제성을 고려하기 위하여, 본 발명에 따른 구조에서는 메인 냉동시스템(칠러)에 판형 열교환기를 더 포함하도록 할 수 있다.

이는 첨부된 도면의 도 2에서 도시하고 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조를 나타낸 것이다.

이러한 첨부된 도면의 도 2에 따른 본 발명의 제2 실시예에서는, 상술된 제1 실시예의 구성에, 칠러에 구성된 판형 열교환기;를 더 포함하고, 칠러로부터 공급된 냉매를 냉매 분배기로 공급하기 위한 냉매 순황펌프를 더 포함한다.

또한, 상술된 냉매 분배기에서부터 핀-튜브 열교환기를 연결하는 이송배관 일측에 구성된 팽창밸브를 전자식 개도조절기(미터링 밸브)로 대체하도록 한다.

부연하면, 압축기; 응축기; 팽창밸브; 및 판형 열교환기;를 포함하는 메인 냉동시스템(이하, '칠러'로 지칭)과; 칠러로부터 냉매를 공급받아 1개 이상의 서버랙으로 냉매를 분배하는 냉매 분배기와; 상기 냉매 분배기로부터 냉매를 공급받는 서버랙과; 상기 서버랙에서 사용되고 배출되는 냉매를 공급받아 메인 냉동시스템의 압축기로 냉매를 전달하는 냉매합류기;를 포함한다.

상기 서버랙은,

이때, 제1 실시예에서는 냉매 합류기가 공급받은 냉매가 압축기로 공급되도록 구성되어 있으나, 제2 실시예에서는 판형 열교환기로 공급된 후, 압축기로 공급되도록 구성되어 있다.

이후, 응축기를 거쳐 팽창밸브에 의해 유량이 조절되면서 판형 열교환기를 다시 거치고, 냉매 분배기로 공급되도록 구성된다.

또한, 냉매분배기와 핀-튜브 열교환기 사이를 연결하는 이송파이프 일측으로는 미터링 밸브가 구성될 수 있는데, 이때 상기 미터링 밸브는, 만약 서버랙이 다수 개인 경우, 각각의 팽창밸브를 각자 수동 또는 자동으로 제어하여 개방정도를 조절할 수 있으며, 이에 따라 냉매분배기에서 공급되는 냉매의 유량을 제어하도록 할 수 있다.

한편, 상술된 판형 열교환기를 부연하면, 상기 판형 열교환기에는 냉매가 수용되도록 하는데, 이때 냉매는 종류에 제한되지 않는다.

다만, 서버랙을 순환하여 냉각 및 화재대응에 사용되는 냉매는 2차 냉매로 지칭하며, 이러한 2차 냉매는 상압에서 포화온도가 0-30도 사이이며, GWP가 10보다 낮고, ODP가 0에 가깝고, 가연성이 전혀 없으며(냉매 가연성 A1 레벨), 전기절연도가 높은, 저압 냉매를 사용하도록 한다.

예컨대, R1224yd, R1233zd, R1336mzz에 한정된다.

또한, 상술된 설명에 있어서, 본 발명에 따른 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조는 도면에 도시되지 않았지만 제어부를 더 포함할 수 있다. 이러한 제어부는 별도의 장치로 구성되거나, 혹은 칠러, 서버랙 중 선택적으로 설치될 수도 있다.

상기 제어부는, 밸브를 제어하는 기능을 하며, 펌프를 제어하고, 아울러 온도감지센서 및 화재감지센서의 센서값을 수신하는 통상의 기능을 수행한다.

한편, 각 실시예의 공통된 구성에 있어서, 상술된 분사노즐은 원통형상을 가지되 외부에 원통형상의 케이스(2)를 포함하고, 상기 케이스(2)의 선단에는 전방으로 좁아지도록 경사진 경사면(3)을 포함한다.

이때, 경사면(3)의 외측으로는 링형상의 돌림부재(5)가 금속의 재질을 가지면서 형성된다. 이러한 경사면(3)의 외측에는 나사산이 형성될 수도 있으나, 다른 일예로 일측에 돌출된 돌기형상의 스토퍼를 구성하여 상기 돌림부재(5)가 경사면(3)의 선단방향을 따라 이탈되는 것을 방지하도록 한다.

상기 돌림부재(5)는 경사면(3)의 경사방향에 대응되는 경사방향을 가진다.

또한, 상기 경사면(3)의 나사산이 형성된 영역에 인접하게는 전자석(4)이 내삽되어 구성된다. 즉, 일측에 홈을 형성하고 상기 홈에 전자석을 끼워 결합한다.

이러한 전자석은 상술된 제어부에 의해 구동되어 전자력이 온(On)/오프(Off)되고, 전자석의 전자력이 온(On)되는 경우 돌림부재(5)가 전자석의 방향으로 움직여 케이스(2)를 쪼여주는데, 이를 위해 케이스(2)는 플렉시블한 재질일 수도 있고, 금속이어도 다소 간격이 좁혀질 수 있다면 재질을 가질 수 있다.

즉, 화재감지센서의 센서값을 수신한 제어부의 센서값 수신이 소정의 시간동안 지속되면 냉매 분사에도 불구하고 화재가 진압되지 않는 것으로 판단하여, 전자석의 구동을 오프(Off)시켜 분사량을 증가시키도록 할 수도 있다.

상기에서 도면을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도면의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

Claims

압축기와 응축기를 포함하는 칠러와;
1개 이상의 서버랙과;
상기 칠러로부터 냉매를 공급받아 1개 이상의 서버랙으로 냉매를 분배하는 냉매 분배기와;
상기 서버랙에서 사용되도 배출되는 냉매를 공급받아 칠러로 전달하는 냉매 합류기;를 포함하되,
상기 서버랙은,
상기 서버랙 내부 일측에 설치되고 서버랙의 다른 일측에 구비된 온도센서와 연계하여 내부 온도를 일정하게 유지하기 위한 통풍의 기능을 수행하는 정속팬(FAN 1)이 결합된 핀-튜브 열교환기와;
상기 핀-튜브 열교환기로부터 연장되고, 상기 서버랙 내부에 냉매를 분사하기 위한 분사노즐이 다수 개 구성된 냉매 배관과;
상기 냉매 배관을 통해 배출되는 냉매의 배출을 제어하는 솔레노이드 밸브와;
상기 서버랙의 다른 일측에 설치된 제2 팬(FAN 2);을 포함하여 구성되고,
상기 분사노즐은,
원통형상을 가지되 외부에 원통형상의 케이스(2)를 포함하고, 상기 케이스(2)의 선단에는 전방으로 좁아지도록 경사진 경사면(3)을 포함하며,
경사면(3)의 외측으로는 링형상의 돌림부재(5)가 금속의 재질을 가지면서 형성되고,
상기 경사면(3)의 외측에는 나사산이 형성되되, 일측에 돌출된 돌기형상의 스토퍼를 구성하여 상기 돌림부재(5)가 경사면(3)의 선단방향을 따라 이탈되는 것을 방지하며,
상기 돌림부재(5)는 경사면(3)의 경사방향에 대응되는 경사방향을 가지고, 상기 경사면(3)의 나사산이 형성된 영역에 인접하게는 전자석(4)이 내삽되어 구성되며,
상기 전자석은 제어부에 의해 구동되어 전자력이 온(On)/오프(Off)되고, 전자석의 전자력이 온(On)되는 경우 돌림부재(5)가 전자석의 방향으로 움직여 케이스(2)를 쪼여줌으로써,
화재감지센서의 센서값을 수신한 제어부의 센서값 수신이 소정의 시간동안 지속되면 냉매 분사에도 불구하고 화재가 진압되지 않는 것으로 판단하여, 전자석의 구동을 오프(Off)시켜 분사량을 증가시키도록 하는 것을 특징으로 하는, 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 정속팬은,
정속팬 외관에서부터 내부를 관통하는 냉매파이프를 구성하되,
상기 냉매파이프는 다수의 절곡된 방향을 가지면서 정속팬 내부에 위치되고, 정속팬 외관으로 노출된 냉매파이프의 양단부 중 일단부는 냉매 분배기로부터 냉매를 공급받는 역할을 하고, 타단부는 냉매 합류기로 냉매를 배출하는 역할을 하며,
상기 냉매 배관은 상기 냉매파이프의 일측에 연통되도록 연결되는 것을 특징으로 하는, 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 냉매는 저압 냉매인 것을 특징으로 하는, 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 칠러는,
상기 응축기 및 압축기를 이용하여 냉매를 순환시키는 것을 특징으로 하는, 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 칠러는 판형 열교환기를 더 포함하되,
상기 판형 열교환기는,
서버랙으로부터 공급받은 냉매를 순환시켜 다시 서버랙으로 이송되는 냉매를 배출하는 라인과;
상기 칠러의 응축기 및 압축기를 통해 순환되는 순환냉매의 순환을 위한 라인;을 포함하되,
상기 순환냉매는 통상의 냉매인 것을 특징으로 하는, 친환경 저압 냉매를 이용한 서버랙의 온도제어 및 화재대응 구조.