KR102409620B1 - 냉각장치 및 냉각장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각장치 및 냉각장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 종래의 냉각장치에 비해 구조적으로 단순하여 제조가 제작단가를 절감할 수 있고, 수직한 방향으로 사용하더라도 작동유체가 하부로 몰리는 것을 방지할 수 있으며, 열전달 및 냉각 효율을 향상시킬 수 있으고, 공간적인 제약이 있되, 다수개의 열원이 존재하는 장치에 사용하기 용이한 냉각장치 및 냉각장치의 제조방법에 관한 것이다.

Description

냉각장치 및 냉각장치의 제조방법{Cooling device and manufacturing method for thereof}

본 발명은 냉각장치 및 냉각장치의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세히는 자동차에 사용되는 센서, 제어기 등의 국부적인 발열을 냉각시키기 위한 자동차용 국소 발열 냉각 장치에 관한 것이다.

최근 환경 문제 대책의 일환으로, 모터의 구동력을 이용한 하이브리드 자동차와 전기 자동차가 주목을 받고 있고, 미국을 비롯한 몇몇 국가에서 실용화 단계에 접어든 자율주행 자동차도 주목을 받고 있는 실정이다.

상술한 하이브리드, 전기 및 자율주행 자동차는 대부분 자동차의 구동 및 모터 제어를 위한 전자소자들이 필수적으로 구비된다. 특히 자율주행 자동차의 경우 현재 자율주행 자동차의 위치를 판별하기 위한 GPS신호 수신 장치, 자율주행 자동차 주변의 물체 감시를 위한 각종 레이다, 다른 자율주행 자동차를 포함한 통신시설과의 상호작용을 위한 통신장치와 같이 다양한 전자 장비를 포함하게 되고, 이로 인해 다수의 전자소자를 포함할 수밖에 없으므로, 반드시 별도의 냉각수단이 필요하다.

상기한 바와 같이 전자 장치를 냉각하기 위한 냉각수단의 대표적인 장치로는 히트싱크(Heat sink)가 있다. 히트싱크는 발열부와 접촉을 통해 열을 흡수하고 발산하는 방식이나, 히트싱크의 열용량을 높이려면 부피가 늘어나게 되므로 자율주행 자동차에는 적합하지 않다.

또한, 자율주행 자동차의 외부에는 필수적으로 레이다와 같은 탐지장치가 설치될 수밖에 없는데, 고온의 태양열 및 지열에 노출되는 여름에는 자동차의 외부에 설치되는 탐지장치의 온도는 섭씨 약 100도까지 상승하여 단순히 열 접촉을 통해 열을 전달받고 주변 공기를 통해 열을 냉각하는 히트싱크 방식으로는 상기한 바와 같은 전자장치의 냉각을 충분히 할 수 없는 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결하려는 노력으로, 최근 단위당 열부하 밀도가 높은 전자소자의 냉각이 가능하도록 열전달 효율이 좋은 상변화 열전달 시스템을 이용한 냉각장치를 사용하고 있다. 상변화 열전달 시스템을 이용한 냉각장치의 일예로써 히트파이프 방식이 있으며, 한국등록특허공보 10-045268호(이하 선행기술 1)에 이에 관련된 기술이 소개되어 있다.

도 1은 선행기술 1에 도시된 상변화 열전달 방식을 이용한 냉각장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 선행기술 1의 상변화 열전달 방식을 이용한 냉각장치는 하우징(20), 윅(Wick)(30), 증기유로(31) 및 팬(40)을 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(20)의 일면에는 열원(10)이 접촉되어 있으며, 열원(10)에서 발생하는 열은 하우징(20)의 내부로 전달된다. 하우징(20)의 내부에 설치되는 윅(30)은 모세관구조로, 하측으로 돌출된 부분 또는 지지부를 형성하여 증기유로(31)를 형성한다. 증기유로(31) 내부에는 작동유체가 삽입되고, 작동유체는 열원(10)에서 하우징(20)의 내부로 전달되는 열에 의해 비등되어 기화상태로 상측으로 이동한다. 증기유로(31)의 상부로 이동한 기화상태의 작동유체는 하우징(20)의 타면에서 팬(40)에 의해 공급되는 공기에 의해 냉각/응축되어 다시 액화되며, 액화된 작동유체는 윅(31)에 형성되어 있는 모세관으로 유입되고, 모세관 압력에 의해 다시 하측으로 이동한다. 즉, 작동유체는 열원(10)이 위치한 하우징(20)의 하부에서의 비등과 상부에서의 응축을 반복함으로써, 상태변화에 의한 열원에서 발생하는 열의 전달-냉각이 이루어진다.

한편, 선행기술 1의 윅(30)은 금속 파우더를 소결해서 제작하는데, 도 1과 같이 윅(30)의 하부에 돌출부를 형성하려면 금속 파우더를 소결하여 직육면체 형상의 윅을 제조한 후, 윅(30)을 가공할 필요가 있어, 제작단가가 상승하고, 수직한 방향으로 사용할 경우 모세관 압력보다 중력이 강해 하우징의 하부에 작동유체가 몰릴 수 있어, 열전달 효율이 감소할 수 있는 문제점이 있다.

한국등록특허공보 10-045268호

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명에 의한 냉각장치 및 냉각장치의 제조방법의 목적은, 종래의 상변화 열전달 장치를 이용한 냉각장치보다 구조를 단순화해 제작이 용이하고, 제작단가를 절감할 수 있으며, 냉각장치를 수직한 방향으로 사용하더라도 하부에 작동유체가 몰리는 것을 일정 정도 방지할 수 있는 냉각장치 및 냉각장치의 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 냉각장치는, 상면에 적어도 하나 이상의 돌출부재가 형성되고, 열원과 맞닿아 열을 전달받는 베이스부, 일면이 상기 돌출부재의 상단과 맞닿도록 상기 베이스부에 덮여 작동유체의 비등 및 응축이 일어나는 유로를 형성하는 윅, 상기 베이스부의 상부를 덮는 커버 및 상기 유로에서 비등하여 기화된 작동유체를 냉각시키는 냉각수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이스부는 상면에 상기 돌출부재와 구획 프레임으로 구획되고, 상기 커버의 하면에 돌출된 끼움부가 삽입되는 삽입부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구획 프레임은 상기 돌출부재를 둘러싸는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커버와 상기 윅 사이에는 기화된 작동유체가 위치하는 기체공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 윅은 상기 유로와 상기 기체공간을 연결하는 유체통로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 윅은 하면에 돌출되어 인접한 상기 돌출부재 사이에 삽입되는 정렬 보조부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이스부와 커버 사이의 공간은 진공인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 냉각장치는 상기 커버의 외면에 형성되는 히트 싱크를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각수단은 기화된 작동유체를 공급받아 냉각 및 응축시켜 액화시키고, 액화된 작동유체를 상기 유로로 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각수단은 상기 커버의 외면으로 냉매를 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 냉각장치의 제조방법은, 상기 베이스부와 상기 커버의 접합면에 용가재를 삽입하거나 용가재층을 형성하는 제1단계, 상기 돌출부재의 상부에 상기 윅을 배치하고, 상기 돌출부재와 구획 프레임으로 구획되는 삽입부에 커버의 하면에 형성된 끼움부를 삽입하여 조립체를 형성하는 제2단계, 상기 조립체의 외면에 브레이징 플럭스를 도포하는 제3단계 및 플럭스를 도포한 상기 조립체를 브레이징하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시예들에 의한 냉각장치에 의하면, 윅에 별도의 가공을 하지 않아도 작동유체의 유로를 형성할 수 있기 때문에 장치가 단순화되어 제작이 용이하고, 제작단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 베이스부의 상면에 다수의 돌출부재가 형성되고, 돌출부재의 상단에 윅이 배치되어 돌출부재의 측면에 작동유체가 위치하는 유로가 위치하기 때문에, 열원으로부터 돌출부재로 열이 전달되어 돌출부재의 인근에서 작동유체의 비등이 촉진되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 냉각장치를 수직한 방향으로 사용하더라도, 윅에 스며든 액체 상태의 작동유체와 돌출부재 사이의 표면장력에 의해 작동유체가 돌출부재의 측면으로 이동하기 때문에, 작동유체가 하부로 몰리는 것을 일정 정도 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 윅을 이용해 유로와 기체공간으로 분리하여, 유로와 기체공간 각각에 작동유체를 액체 및 기체의 상태별로 분리할 수 있기 때문에, 열전달 효율이 향상되는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 단일의 냉각장치로 사용할 수 있을 뿐 아니라 베이스부, 윅 및 커버를 단일의 증발기로 사용하고, 다수의 증발기를 단일의 냉각수단에 연결하여 사용할 수 있기 때문에 본 발명에 의한 냉각장치의 부피를 줄일 수 있고, 특히 자율주행 자동차와 같이 다수개의 열원을 냉각할 필요가 있되 부피의 제약이 큰 장치에 유용한 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 단순한 구조의 베이스부, 윅과 커버를 조립 후 브레이징하여 제조할 수 있기 때문에 제작이 용이한 효과가 있다.

도 1은 종래 상변화 열전달 방식을 이용한 냉각장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 냉각장치의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 냉각장치의 분해 단면도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 냉각장치의 결합 단면도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 냉각장치에 히트싱크와 냉각수단을 설치한 상태의 사시도.
도 6은 본 발명의 돌출부재의 다른 실시예의 사시도.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 냉각장치의 단면도.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 의한 냉각장치의 단면도.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 의한 냉각장치의 개략도.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 의한 냉각장치가 자동차에 적용된 개략도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 냉각장치의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

[제1실시예에 의한 냉각장치]

도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 냉각장치의 분해 사시도를 도시한 것이고, 도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 제1실시예에 의한 냉각장치를 수직한 평면으로 자른 상태로 도시한 분해 단면도이며, 도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 본 발명의 제1실시예에 의한 냉각장치를 결합한 상태의 단면을 도시한 것이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 냉각장치는 베이스부(100), 윅(200) 및 커버(300)를 포함할 수 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스부(100)는 커버(300)와 함께 본 발명의 다양한 실시예들에 의한 냉각장치의 외형을 이룬다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스부(100)의 상면 소정 공간에 다수개의 돌출부재(110)가 형성될 수 있다. 돌출부재(110)는 작동유체의 유로를 형성하기 위한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 다수개가 각각이 바(bar) 형상으로 형성될 수 있지만, 본 발명의 돌출부재(110)는 이에 한정하지 않고 다양한 형상으로 형성되어 작동유체의 유로를 형성할 수 있다.

도 3 및 도 4에는 작동유체의 유로(111)가 도시되어 있다. 유로(111)는 돌출부재(110)와 베이스부(100)에 의해 둘러싸인 공간으로, 해당 부분으로 작동유체가 주입될 수 있고, 작동유체는 주입시 액체상태일 수 있다.

작동유체는 본 발명에서 열을 전달하는 매개체로, 열원에서 열을 전달받으면 유로(111)에서 비등되어 기화되거나, 기체 상태에서 응축/냉각되어 액화되면서 열을 전달한다. 작동유체를 기체 상태의 작동유체를 냉각하기 위해 본 발명의 일실시예는 냉각유체를 기체 상태의 작동유체가 위치하는 부분에 공급하는 냉각수단을 더 포함할 수 있다.

작동유체로는 다양한 종류의 냉매류가 사용될 수 있으며, 본 발명의 제1실시예에 의한 냉각장치에서는 베이스부(100)와 커버(300)를 조립 및 결합시킨 후, 베이스부(100)와 커버(300)로 형성되는 공간의 기압을 외부 기압인 1기압보다 낮도록 강압하여 작동유체로 사용되는 냉매의 끓는점을 낮춤으로써, 작동유체가 보다 용이하게 비등되도록 할 수 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스부(100)는 구획 프레임(120), 외곽 프레임(130) 및 삽입부(121)를 더 포함할 수 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 구획 프레임(120)은 다수개의 돌출부재(110)를 둘러싸는 형태로 형성된다. 구획 프레임(120)은 돌출부재(110)보다 높은데, 이는 후술할 윅(200)을 구획 프레임(120)으로 구획되는 내부공간에 배치하기 위함이다,

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 외곽 프레임(130)은 구획 프레임(120)보다 외곽에 위치하며, 구획 프레임(120)과 외곽 프레임(130) 사이에는 삽입부(121)가 형성되어 있다.

삽입부(121)는 후술할 커버(300)의 일부분인 끼움부(310)가 삽입되는 부분으로, 도 3에 도시된 삽입부(121)는 구획 프레임(120)과 외곽 프레임(130)보다 낮다. 삽입부(121)를 구획 프레임(120)과 외곽 프레임(130) 사이에 형성하는 이유는 본 발명의 다양한 실시예를 브레이징 방식으로 제조할 때, 분사하는 브레이징 플럭스(Brazing flux)가 베이스부(100)의 상면에 형성되는 구획 프레임(120)으로 구획되는 내부공간으로 유입되는 것을 방지하기 위한 것이다. 상술한 효과에 대해서는 본 발명에 의한 냉각장치 제조방법을 설명할 때 보다 상세히 설명한다.

윅(200)은 일면이 돌출부재(110)의 상단과 맞닿도록 베이스부(100)에 덮여, 베이스부(100)의 상면, 돌출부재(110) 및 윅(200)으로 둘러싸인 작동유체의 유로(110)를 형성한다.

윅(200)은 금속 파우더를 소결하여 형성함으로써 내부에 모세관이 형성되는 구조로, 액체상태의 작동유체는 모세관 압력에 의해 윅(200)에 형성된 모세관으로 스며들어 이동한다. 즉, 기화된 작동유체가 냉각/응축되어 액화될 때, 액화된 작동유체는 윅(200)의 모세관에 스며들고, 모세관압에 의해 윅(200)에 고르게 퍼진 후 하측으로 이동한다.

윅(200)을 형성하는 금속 파우더는 다양한 재질로 형성될 수 있지만, 본 발명의 제1실시예에서는 차량에 적용하기 용이한 니켈(Ni) 파우더를 소결하여 윅(200)을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 제1실시예에 의한 냉각장치에서 윅(200)은 판형이지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고 윅(200)은 다양한 형상이 될 수 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 커버(300)는 베이스부(100)의 상부를 덮어 본 발명의 제1실시예를 완성한다. 베이스부(100)와 커버(300)는 열교환이 용이하고 내부공간이 진공으로 유지되어야 하기 때문에, 베이스부(100)와 커버(300)는 열전도도가 높고 내부공간이 진공이어도 형체를 유지할 수 있을 정도의 강도를 가지는 재질로 형성되거나, 해당 강도를 가지도록 할 수 있는 구조를 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 제1실시예는 윅(200)에 비해 가공이 용이한 베이스부(100)에 돌출부재(110)를 형성하고 판형의 윅(200)을 돌출부재(110)의 상부에 덮는 방식으로 작동유체의 유로(111)를 형성하므로, 윅(200)에 별도의 가공을 할 필요가 없어 냉각장치의 제작이 용이하고, 이에 따라 제조단가가 절감되는 효과가 있다.

또한, 베이스부(100)의 하부에 위치한 열원으로부터 전달받은 열이 돌출부재(110)로 전달되기 때문에 돌출부재(110)의 측면 인근에서는 작동유체의 비등이 촉진되는 효과가 있으며, 윅(200)에 형성된 모세관에 흡수된 액체상태의 작동유체는 돌출부재(110)의 측면과의 표면장력에 의해 돌출부재(110)의 측면을 따라 이동하기 때문에, 본 발명에 의한 냉각장치를 수직한 방향으로 사용하더라도 작동유체가 하부에 몰리는 현상을 일정정도 방지할 수 있다.

도 5는 도 2에 도시된 본 발명의 제1실시예에 의한 냉각장치의 상부에 히트싱크(400)와 냉각수단을 설치한 것을 도시한 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 의한 냉각장치는 히트싱크(400)의 상부에 설치되는 팬(500)일 수 있다.

도 5에 도시된 히트싱크(400)는 다수개의 방열판으로 구성될 수 있으며, 냉각용 유체와 접촉면적을 넓혀 냉각 효율을 증가시키며, 커버(300)의 내부, 즉 기화된 작동유체로부터 열을 전달받아 냉각용 유체로 사용되는 공기와 열 교환한다.

팬(500)은 냉각유체, 즉 공기를 상기 히트싱크(400)로 공급하여 히트싱크(400)를 냉각시키는 냉각수단의 일 예로써, 히트싱크(4000의 상부에 설치되어 회전하면서 공기를 지속적으로 히트싱크(400)측으로 공급한다. 단, 팬(500)이 설치되는 위치는 히트싱크(400)의 상부에 한정하는 것은 아니며, 다양한 방식을 이용해 냉각유체를 공급할 수 있고, 냉각부는 팬(500) 이외에도 다양한 방식으로 기화된 작동유체를 냉각시킬 수 있다.

팬(500)은 중앙 일정 부분이 중공된 브라켓(510)에 결합되고, 브라켓(510)은 베이스부(100)의 측면과 결합되어 히트싱크(400)의 상부에 설치될 수 있다.

상기한 히트싱크(400)와 냉각수단의 일예로써 팬(500)은 항상 함께 사용해야하는 것은 아니며, 히트싱크(400) 또는 냉각수단의 일예로써 팬(500)을 개별적으로 사용할 수 있다.

상기 베이스부(100)에 형성된 돌출부재(110)는 도 2에 도시된 바(bar) 형상이 아닌 다른 형상일 수 있다.

도 6은 돌출부재(110)의 형상이 다른 베이스부(100)만을 도시한 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 돌출부재(110)는 바(bar) 형상이 아닌 사각 핀 형상일 수 있다. 사각 핀 형상의 돌출부재(110)는 바(bar) 형상의 돌출부재(110)보다 작동유체의 기포 생성/이탈 시 자유도가 증가하는 효과가 있다.

[제2실시예에 의한 냉각장치]

본 발명의 제2실시예에 의한 냉각장치는 제1실시예에 의한 냉각장치와 커버의 형상이 다르다. 따라서 이하 본 발명의 제2실시예는 제1실시예와 다른 커버와 이에 따라 변화된 구성에 대해 상세히 설명하고, 설명하지 않는 구성은 제1실시예와 동일한 것으로 간주한다.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 냉각장치의 단면을 도시한 것이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 의한 냉각장치는 커버(300)와 윅(200) 사이에 기체공간(210)이 형성된다. 기체공간(210)은 유로(111)에서 비등되어 기화된 작동유체가 위치하는 부분으로, 기체공간(210)에는 기화된 작동유체가 위치하고, 유로(111)에는 액화된 작동유체가 위치한다. 즉, 윅(200)이 베이스부(100)와 커버(300)가 형성하는 내부공간을 구획함으로써 기화된 작동유체와 액화된 작동유체를 분리한다.

기체공간(210)의 상부에는 도 5에 도시된 히트싱크(400) 또는 팬(500)이 설치되어 기체공간(210)에 위치하는 기화된 작동유체를 응축/냉각시킬 수 있다. 커버(300)와 인접한 위치, 즉 기체공간(210)의 상부에서 응축/냉각되어 액화된 작동유체는 기체공간(210)을 구획하는 윅(200)에 형성된 모세관에 스며들어 모세관 압력과 중력에 의해 윅(200)의 하부에 위치한 유로(111)로 이동할 수 있다.(도 7에서 B화살표의 방향)

열원에서 전달된 열에 의해 유로(111)에서 액체에서 기체 상태로 변화한 작동유체는 윅(200)을 통과하여 기체공간(210)으로 이동할 수 있다. 기체 상태로 변화한 작동유체가 유로(111)에서 기체공간(210)으로 용이하게 이동하기 위해, 도 7에 도시된 바와 같이 윅(200)에는 유체통로(220)가 형성될 수 있다.

유체통로(220)를 통해 기체 상태의 작동유체는 A화살표 방향으로 이동할 수 있다. 유체통로(220)는 기체 상태의 작동유체만이 통과 가능한 크기로 형성할 수 있고, 이와 별개로 물이 유체통로(220)로 스며들더라도 주변의 모세관 공극의 크기가 더 작으므로, 모세관 압력에 의해 주변 모세관으로 흡수된다.

도 7에 도시된 바와 같은 본 발명의 제2실시예에 의한 냉각장치는 기체공간(210)이 형성됨으로써 제1실시예에 비해 상하 방향의 부피가 증가할 수 있으나, 액체 상태의 작동유체와 기체 상태의 작동유체를 윅(200)을 통해 서로 분리하여 열 전달 및 열 교환이 이루어지기 때문에, 본 발명의 제1실시예, 기존의 냉각장치 또는 열전달 장치에 비해 성능이 향상되는 효과가 있다.

[제3실시예에 의한 냉각장치]

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 제3실시예에 의한 냉각장치에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명의 제3실시예는 제2실시예와 윅의 형상이 다르고, 나머지 구성은 동일하므로, 달라진 윅의 형상에 대해 중점적으로 설명한다.

도 8은 본 발명의 제3실시예의 단면을 도시한 것이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 의한 냉각장치에서 윅(200)은 정렬 보조부(201)를 포함할 수 있다.

정렬 보조부(201)는 돌출부재(110)의 상부에 윅(200)을 배치할 때, 윅(200)의 위치를 보다 용이하게 정렬하기 위한 것으로, 도 8에 도시된 바와 같이 정렬 보조부(201)는 윅(200)의 하면에서 하측으로 일정 정도 돌출되어, 윅(200)이 돌출부재(110)의 상부에 배치될 때 돌출부재(110)의 사이에 삽입됨으로써 윅(200)의 위치를 정렬하고자 할 때, 이를 보조해주는 역할을 할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 정렬 보조부(201)의 형상은 윅(200)의 하면에서 하측으로 일정정도 돌출되되, 양측변이 빗변으로 형성된 사다리꼴 형상일 수 있다. 그러나 본 발명은 정렬 보조부(201)의 형상을 도 8에 도시된 사다리꼴 형상으로 한정하는 것은 아니며, 정렬 보조부(201)는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

[제4실시예에 의한 냉각장치]

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 제4실시예에 의한 냉각장치에 관하여 상세히 설명한다.

도 5에 도시된 본 발명의 제1실시예에 의한 냉각장치는 커버(300)의 상부에 히트싱크(400)와 팬(500)이 형성됨으로써, 단일 열원 또는 인접한 열원으로 이루어진 단일 그룹의 열원을 냉각하는 냉각장치로 사용된다. 도 5와 같은 제1실시예의 경우, 배경기술에서 상술한 바와 같이 부피의 제한이 있되, 서로 떨어져 설치되는 열원(레이다와 같은 전자장치)이 다수인 자율주행 자동차의 경우 적용하기 어려운 점이 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 도 9에 도시된 바와 같이 베이스부(100), 윅(200) 및 커버(300)를 일종의 증발기(50)로 사용하고, 다수개의 증발기(50)를 냉각수단으로써의 단일의 응축기(60)에 연결하여 사용하는 실시예가 있을 수 있다. 즉, 유로(11)에서 비등하여 기화된 작동유체를 제1배관(51)을 통해 응축기(60)로 보내고, 응축기(60)는 기화된 작동유체를 냉각/응축시켜 액화한 후, 액화된 작동유체를 제2배관(52)을 통해 다시 유로(11)로 보내는 방식을 사용한다.

도 9와 같이 다수의 증발기(50)와 단일의 응축기(60)를 사용하는 냉각장치에서 증발기(50)는 제1 및 제2배관(51, 52)의 연결을 위해서 제1실시예보다 기화된 작동유체와 액화된 작동유체가 각각 기체공간(210)과 유로(110)에 분리되는 제2실시예를 사용하는 것이 적합할 수 있다.

이러한 방식은 다수의 증발기(50)에서 기화된 작동유체를 단일의 응축기(60)에서 냉각/응축시킬 수 있으므로 비교적 좁은 공간에서도 효율적으로 냉각장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 10은 다수의 열원(각종 센서, 레이다)이 설치되는 자율주행 자동차(70)를 개략적으로 도시한 것이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 응축기(60)는 자율주행 자동차(70)의 후방에 설치되고, 증발기(50)는 자율주행 자동차(70)에 설치되는 각종 센서에 설치될 수 있다. 자율주행 자동차(70)에는 다양한 위치에 다수의 센서가 부착될 수 있으나, 주로 차량의 트렁크 측에 다수의 센서가 밀집되어 있다. 따라서 응축기(60)는 차량의 후방에 설치되고, 차량의 후방에 밀집된 센서들에 설치된 증발기(50) 각각에 연결되어 해당 센서들에서 발생하는 열을 냉각시킬 수 있다. 차량의 후방에 설치된 증발기(50)는 도 10에서는 단일개로 표현되어 있지만 다수일 수 있으며, 즉 응축기(60)와 차량의 후방에 설치된 증발기(50)는 도 9에 도시된 실시예일 수 있다.

도 10에 도시된 자율주행 자동차(70)의 상부에 설치된 증발기(50)의 경우 차량의 후방에 설치된 응축기(60)와 거리가 멀기 때문에 별도로 연결되지 않고, 도 5에 도시된 바와 같이 증발기 자체에 히트싱크 또는 냉각장치가 설치될 수 있다. 즉, 자율주행 자동차(70)의 상부에 설치되는 증발기(50)는 편의상 증발기라고 표현할 뿐, 자체적인 냉각장치로 활용된다.

[냉각장치의 제조방법]

이하 본 발명에 의한 냉각장치의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 먼저, 본 발명에 의한 냉각장치 제조방법은 브레이징(Brazing)이 사용될 수 있다. 브레이징은 금속재료나 비금속재료의 접합방법이 하나로, 섭씨 450도 이상 모재(base metal)의 용융점 이하의 온도에서 접합부를 가열하여 모재는 녹이지 않고 용가재만 녹여 모재를 접합하는 기술이며, 브레이징을 사용하는 본 발명에 의한 냉각장치의 제조방법은 제1 내지 제4단계를 포함할 수 있다.

제1단계는 베이스부(100)와 커버(300)의 접합면에 용가재를 삽입하거나, 용가재층을 형성하는 단계이다. 베이스부(100)와 커버(300)의 접합면은 도 3에 도시된 바와 같이 삽입부(121)로, 용가재는 삽입부(121)에 공급되거나, 베이스부(100)와 커버(300)에 용가재층이 형성될 수 있다.

제2단계는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 돌출부재(110)의 상부에 상기 윅(200)을 배치하고, 상기 돌출부재(110)와 구획 프레임(120)으로 구획되는 삽입부(121)에 커버(300)의 하면에 형성된 끼움부(310)를 삽입하여, 조립체를 형성한다.

제3단계는, 상기 조립체의 외면에 브레이징 플럭스(Brazing Flux)를 도포하는 단계이다. 브레이징 플럭스는 모재, 즉 베이스부(100)와 커버(300)의 산화를 방지하기 위해 사용되는 재료를 말하며, 일반적으로 액체 상태의 브레이징 플럭스를 사용한다.

제3단계에서 액체 상태의 브레이징 플러스를 도포하면, 베이스부(100)와 커버(300)의 사이 접합면에 브레이징 플럭스가 유입될 수 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이 구획 프레임(120)에 의해 삽입부(121)와 돌출부재(110)가 서로 구획되므로, 브레이징 플럭스는 돌출부재(110)가 위치한 측으로 유입되는 것을 막을 수 있다.

제4단계는 베이스부(100)와 커버(300)의 용융점 이하이되, 용가재의 용융점 이상의 온도에서 조립체를 가열하여 베이스부(100)와 커버(300)를 서로 접합한다.

상기한 제1 내지 제4단계를 통해 베이스부(100)와 커버(300)를 접합하면, 냉각수단을 설치 또는 부가하여 본 발명에 의한 냉각장치를 제조할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

10 : 열원 20 : 하우징
30 : 윅 31 : 증기유로
40 : 팬
50 : 증발기 51 : 제1배관
52 : 제2배관 60 : 응축기
70 : 자율주행 자동차
100 : 베이스부 110 : 돌출부재
111 : 유로 120 : 구획 프레임
121 : 삽입부 130 : 외곽 프레임
200 : 윅 201 : 정렬 보조부
210 : 기체공간 220 : 유체통로
300 : 커버 310 : 끼움부
400 : 히트싱크
500 : 팬 510 : 브라켓

Claims (11)

1. 상면에 적어도 하나 이상의 돌출부재가 형성되고, 열원과 맞닿아 열을 전달받는 베이스부;
   일면이 상기 돌출부재의 상단과 맞닿도록 상기 베이스부에 덮여 작동유체의 비등 및 응축이 일어나는 유로를 형성하는 윅;
   상기 베이스부의 상부를 덮는 커버; 및
   상기 유로에서 비등하여 기화된 작동유체를 냉각시키는 냉각수단;
   을 포함하고,
   상기 베이스부는 상면에 상기 돌출부재와 구획 프레임으로 구획되고, 상기 커버의 하면에 돌출된 끼움부가 삽입되되, 상기 돌출부재와 상기 구획 프레임 사이에 형성되는 삽입부를 포함하되,
   상기 삽입부는,
   상기 구획 프레임과 상기 외곽 프레임의 상단보다 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 구획 프레임은 상기 돌출부재를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 커버와 상기 윅 사이에는 기화된 작동유체가 위치하는 기체공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 윅은 상기 유로와 상기 기체공간을 연결하는 유체통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 윅은 하면에 돌출되어 인접한 상기 돌출부재 사이에 삽입되는 정렬 보조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 베이스부와 커버 사이의 공간은 진공인 것을 특징으로 하는 냉각장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 커버의 외면에 형성되는 히트 싱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 냉각수단은 기화된 작동유체를 공급받아 냉각 및 응축시켜 액화시키고, 액화된 작동유체를 상기 유로로 공급하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 냉각수단은 상기 커버의 외면으로 냉매를 공급하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
    
11. 제1항, 제3항, 제4항, 제5항, 제6항, 제7항, 제8항, 제9항 및 제10항 중 한 항의 냉각장치의 제조방법에 있어서,
    상기 베이스부와 상기 커버의 접합면에 용가재를 삽입하거나 용가재층을 형성하는 제1단계;
    상기 돌출부재의 상부에 상기 윅을 배치하고, 상기 돌출부재와 구획 프레임으로 구획되는 삽입부에 커버의 하면에 형성된 끼움부를 삽입하여, 조립체를 형성하는 제2단계;
    상기 조립체의 외면에 브레이징 플럭스를 도포하는 제3단계; 및
    플럭스를 도포한 상기 조립체를 브레이징하는 제4단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각장치 제조방법.

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