KR102623209B1 - 냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열원에 의해 작동유체가 기화되는 증발부 및 기화된 작동유체가 응축되는 응축부를 포함하며, 상기 증발부는 구획벽을 통해 제1 이동공간과 제2 이동공간으로 나눠지며, 상기 구획벽의 일 영역에는 상기 제1 이동공간과 상기 제2 이동공간을 연결하는 제1 이동통로가 형성되고, 상기 응축부에서 이동하는 작동유체는 적어도 2이상의 유입구를 통해 상기 제1 이동공간으로 유입되어, 상기 제1 이동통로를 통해 상기 제2 이동공간으로 이동하여 열교환는 것을 특징으로 하는 냉각장치를 제공한다.

Description

냉각 장치{Cooling device}
실시예는 냉각 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 기계 장치에 사용되는 센서, 제어기 등의 국부적인 발열을 냉각시키기 위한 냉각 장치에 관한 것이다.
최근 환경 문제 대책의 일환으로서, 모터의 구동력을 이용하는 하이브리드 차량, 연료전지 차량, 전기 차량 등의 발전이 더욱 더 주목받고 있다.
상술한 바와 같은 차량은 일반적으로, HSG 제어를 위한 전자소자와, 모터 제어를 위한 전자소자가 필수로 구비되며, 이러한 전자소자들은 구동을 위하여 전력(electricity) 공급 시 가열되기 때문에, 반드시 별도의 냉각수단이 필요하다.
이와 관련된 기술로, 일본공개특허 제2001-245478호(공개일 2001.09.07, 명칭 : 인버터의 냉각 장치)에는 IGBT 등의 반도체 소자와 다이오드를 내장한 반도체 모듈이 사용되는 인버터가 개시된 바 있으며, 일본공개특허 제2008-294283호(공개일 2008.12.04, 명칭 : 반도체 장치)에는 반도체 소자의 하측면에 접하도록 설치되며, 내부에 유체가 흐르면서 열교환하도록 형성되는 히트싱크가 개시된 바 있다.
도 1을 참조하면, 종래에는 차량의 엔진 룸에 구비된 각각의 전자소자(e)를 냉각시키기 위하여, 배관 라인(l)을 통하여 냉매를 이송 후 냉매와 전자소자(e)를 열교환 시켰던 것이다.
그러나, 이러한 종래의 전자소자 냉각 방식은 냉매를 각각의 전자소자(e)로 이송하기 위한 배관 라인(l)과, 냉매가 배관 라인(l)을 따라 이동하기 위한 동력을 생산하는 펌프(p)가 필요하므로, 엔진 룸의 구조를 복잡하게 만들 뿐만 아니라, 펌프를 구동시키기 위한 추가 동력이 필요한 문제점이 있다.
또한, 최근 자율주행이 각광을 받으면서 그에 필요한 센서, 영상처리 장치 측 전자소자의 열이 추가로 발생하게 되었다. 이 열에 대한 냉각방식으로 기존의 위와 같은 방식을 채택할 경우, 배관 라인이 길어질 뿐만 아니라, 내부 공간적 상황은 더 열악해 질 수 있으며, PC의 전자소자 냉각 방식으로 양산되고 있는 히트 파이프(Heat pipe)를 적용할 경우, 소재의 부식 문제가 제기 될 수 있기 때문에, 내구성을 가져야 하는 차량에 적합하지 않은 문제점이 있다.
따라서, 이러한 종래의 냉각 장치가 가지는 단점을 해소할 수 있는 새로운 냉각 장치의 필요성이 대두되고 있다.
(특허문헌 1) 특허문헌 1) 국내공개 특허공보 제2017-0079177호(명칭: 전자소자 냉각용 열교환기, 공개일: 2017.07.10)
실시예는 열을 발생시키는 부재에 직접 부착되어 펌프 없이 순환하는 냉매 냉각 방식을 이용하는 냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 증발부의 구성을 다층구조로 분리하여 열흡수 효과를 증대시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 응축기 배관의 방향성을 없앰으로써, 기울어짐에 대한 강건성을 확보하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예는, 열원에 의해 작동유체가 기화되는 증발부; 및 기화된 작동유체가 응축되는 응축부;를 포함하며, 상기 증발부는 구획벽을 통해 제1 이동공간과 제2 이동공간으로 나눠지며, 상기 구획벽의 일 영역에는 상기 제1 이동공간과 상기 제2 이동공간을 연결하는 제1 이동통로가 형성되고, 상기 응축부에서 이동하는 작동유체는 적어도 2이상의 유입구를 통해 상기 제1 이동공간으로 유입되어, 상기 제1 이동통로를 통해 상기 제2 이동공간으로 이동하여 열교환는 것을 특징으로 하는 냉각장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제1 이동공간의 상부에는 상기 유입구가 연결되는 한 쌍의 제1 함입공간이 이격배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 함입공간의 하부에는 복수의 가이드부가 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 가이드부는 상부에서 제1 이동통로로 갈수록 폭이 넓어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 응축부는 한 쌍의 배플을 통해 내부가 구획되며, 제1 영역으로 상기 제2 이동공간을 이동하는 작동유체가 이동하며, 상부에서 양측으로 이동한 상기 작동유체는 상기 제1 영역의 양측의 제2 영역으로 이동하여 증발부로 유입되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 이동공간에는 복수의 돌기가 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 이동공간의 상측에는 유출구와 연결되는 제3 이동공간이 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제3 이동공간은 상기 제1 이동공간이 형성되는 면과 동일한 면에 형성되며, 상기 제3 이동공간과 상기 제2 이동공간은 제2 이동통로를 통해 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 이동통로의 상부는 경사면 또는 곡면을 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제3 이동공간은 상기 제1 영역 하부에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 이동공간을 형성하는 상부면은 상기 작동유체가 제3 이동공간으로 이동하도록 경사면 또는 곡면을 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 응축부와 상기 증발부를 연결하는 연결관은 수직방향의 배치를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명은 열원에 의해 작동유체가 기화되는 증발부; 및 기화된 작동유체가 응축되고, 상기 증발부의 상부에 배치되는 응축부;를 포함하며, 상기 증발부는 상기 응축부로부터 상기 작동유체를 2개의 연결관을 통해 유입받고, 상기 연결관 사이에 배치된 다른 연결관을 통해 상기 작동유체를 상기 응축부로 전달하는 것을 특징으로 하는 냉각장치로 구현될 수 있다.
바람직하게는, 상기 증발부를 기준으로, 상기 작동유체를 유입받는 2개의 연결관은 상기 증발부 및 상기 응축부의 수평방향 양측에 배치되고, 상기 다른 연결관은 상기 증발부 및 상기 응축부의 수평방향 중앙에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명은 열원에 의해 작동유체가 기화되는 증발부; 및 기화된 작동유체가 응축되고, 상기 증발부에 수직방향에 배치되는 응축부;를 포함하며, 상기 증발부와 상기 응축부를 순환하는 상기 작동유체는 수평방향으로 상기 작동유체를 유동시키는 2개의 유로를 포함하되, 상기 2개의 유로는 서로 다른 방향인 것을 특징으로 하는 냉각장치로 구현될 수 있다.
바람직하게는, 상기 2개의 유로 중 제1 유로는 시계방향으로 상기 작동유체를 유동시키고, 제2 유로는 반시계방향으로 상기 작동유체를 유동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시예에 따르면, 전자소자의 일측에 부착되어 전자소자의 냉각 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 작동 유체의 부족으로 인한 dry-out을 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전열면의 비등 효과로 냉각되지 못하고 초과되는 열량을 전도를 통해 다른 층에 전달하여 냉각 효율을 증대할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전열면(후면)으로 유입되기 전에 전면을 거쳐가기 때문에, 작동유체가 균일하게 흐를 수 있을 뿐만 아니라, 전도를 통한 열전달로 작동유체의 과냉도를 줄일 수 있어 냉각 효과를 증대할 수 있다.
또한, 기체가 빠져나갈 수 있는 공간을 구비하여 전열면적에 기포 누적으로 인한 성능 저하를 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 유동가이드를 이용하여 작동 유체의 균등 분배로 열교환 효과를 상승시킬 수 있다.
또한, 별도의 기체통로를 위한 배관을 생략할 수 있어 비용을 감소할 수 있다.
또한, 배관에서 증발부와 수평방향으로 평행한 구간을 생략하여 기울어짐에 대한 자유도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래에 차량의 엔진 룸에 구비된 각각의 전자소자를 냉각시키기 위한 구조를 나타내는 도면이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치의 구조도이고,
도 3은 도 2의 구성요소인 증발부를 후방에서 바라본 분해사시도이고,
도 4는 도 3의 구성인 본체부의 후면을 바라본 도면이고,
도 5는 도 2의 구성요소인 증발부를 전방에서 바라본 분해사시도이고,
도 6은 도 5의 구성요소인 본체부의 전면을 바라본 도면이고,
도 7은 도 2의 구성요소인 증발부에서 작동유체의 냉각흐름을 정면에서 바라본 도면이고,
도 8은 도 2의 구성요소인 증발부에서 자동유체의 냉각흐름을 후면에서 바라본 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 8는, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치의 구조도이고, 도 3은 도 2의 구성요소인 증발부를 후방에서 바라본 분해사시도이고, 도 4는 도 3의 구성인 본체부의 후면을 바라본 도면이고, 도 5는 도 2의 구성요소인 증발부를 전방에서 바라본 분해사시도이고, 도 6은 도 5의 구성요소인 본체부의 전면을 바라본 도면이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치는 열원에 의해 작동유체가 기화되는 증발부(100) 및 기화된 작동유체가 이동하여 응축되는 응축부(200)를 포함할 수 있다.
증발부(100)는 응축부(200)로부터 작동유체를 공급받으며, 작동유체는 증발부(100) 내부를 순환할 수 있다. 증발부(100)는 전기장치에 사용되는 반도체 장치, 다이오드, 트랜지스터, 저항 및 콘덴서 등의 열을 발생하는 전자소자와 접촉할 수 있다. 이러한 전자소자는 일반적으로 온도가 일정온도 이상 높아질 경우, 성능이 저하되거나 작동이 되지 않는 문제점이 존재한다.
본 발명의 증발부(100)는 전자소자와 연결되어 열교환을 하여 전자소자의 성능저하를 방지하며, 전자소자의 발열로 인해 작동유체는 비등하여 기체상태로 변환하게 된다. 일실시예로 증발부(100)는 전자소자와 면첩촉하는 구조로 마련될 수 있다.
증발부(100)는 열교환을 용이하게 하도록 금속 재질로 구비될 수 있다. 일실시예로, 증발부(100)는 알루미늄이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 열전도도가 높은 다양한 재질이 사용될 수 있다.
응축부(200)는 증발부(100)의 상부에 배치되며, 작동유체를 냉각하여 증발부(100)로 공급할 수 있다. 응축부(200)는 증발부(100)에서 열교환이 되어 기화된 작동유체를 냉각하여 증발부(100)로 공급할 수 있다. 응축부(200)의 냉각방법은 제한이 없으며, 자연냉각 또는 강제냉각 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.
증발부(100)는 응축부(200)로부터 응축된 작동유체를 2개의 연결관(300)을 통해 유입받고, 연결관(300) 사이에 배치되는 다른 연결관(300)을 통해 기화된 작동유체가 응축부(200)로 이동하게 된다.
일실시예로, 증발부(100)를 기준으로 작동유체를 유입받는 2개의 연결관(300)은 증발부(100) 및 응축부(200)의 수평방향으로 양측에 배치되며, 작동유체를 응축부(200)로 전달하는 다른 연결관(300)은 증발부(100) 및 응축부(200)의 수평방향의 중앙의 영역에 배치될 수 있다.
도 2에 나타나는 것과 같이, 증발부(100)와 응축부(200)를 순환하는 작동유체는 수평방향으로 작동유체를 유동시키는 2개의 유로(L1,L2)를 포함할 수 있다.
중앙의 연결관을 통해 상승되는 작동유체는 응축부(200)의 상부에서 서로 다른 방향으로 분기되어 순환할 수 있다.
이때, 제1 유로(L1)는 시계방향으로 작동유체를 유동시키고, 제2 유로(L2)는 반시계방향으로 작동유체를 유동시킬 수 있다.
도 2에서 증발부(100)에 표시된 유로는 전체적인 작동유체의 흐름을 나타내는 것이며, 세부 흐름은 아래에서 다시 설명하도록 한다.
도 3 내지 도 6을 참조하여 증발부(100)의 구성을 설명하도록 한다.
증발부(100)는 제1 외벽(110), 제2 외벽(150) 및 제1 외벽(110)과 제2 외벽(150) 사이에 배치되는 본체부(130)를 포함하는 복수의 층상구조로 구비될 수 있다. 복수의 층상구조는 제작상의 편의를 위한 것으로 층의 수나 연결구조는 제한되지 않는다.
본체부(130)는 구획벽(131)을 통해 작동유체가 이동할 수 있는 제1 이동공간(136)과 제2 이동공간(132)을 구획될 수 있으며, 구획벽(131)의 하부에는 제1 이동공간(136)과 제2 이동공간(132)을 연결하는 제1 이동통로(133)가 형성될 수 있다.
제1 이동공간(136)으로 유입되는 작동유체는 중력에 의해 아래로 하강하게 되며, 하강된 작동유체는 제1 이동통로(133)를 통해 제2 이동공간(132)으로 이동할 수 있다. 제2 이동공간(132)으로 이동한 작동유체는 제2 외벽(150)과 연결되는 전자소자와 열교환을 하여 기화되어 응축기로 이동할 수 있다.
세장형으로 마련되는 제1 이동통로(133)는 유입구(111)를 통해 공급되는 작동유체가 제2 이동공간(132) 전체로 공급될 수 있도록 한다. 이러한 제1 이동통로(133)는 제2 이동공간(132)에서 작동유체가 가열되는 경우 일측으로 치우치는 공급이 아닌 전체적으로 작동유체를 공급하여 냉각효율을 증대할 수 있다.
응축부(200)에서 이동하는 작동유체는 적어도 2이상의 유입구(111)를 통해 제1 이동공간(136)으로 유입되어, 제1 이동통로(133)를 통해 제2 이동공간(132)으로 이동하여 열교환을 할 수 있다.
일실시예로, 제1 외벽(110)에는 2개의 유입구(111)가 형성될 수 있으며, 유입구(111)의 하부는 제1 이동공간(136)과 연결될 수 있다.
제1 이동공간(136)의 상부에는 유입구(111)가 연결되는 한 쌍의 제1 합입공간이 이격배치될 수 있다. 제1 합입공간(138)은 제1 이동공간(136)의 상부에 배치되며, 측벽이 합입되는 형상으로 구비될 수 있다.
또한, 제1 합입공간(138) 하부에는 복수의 가이드부(137)가 배치될 수 있다.
가이드부(137)는 복수의 유입구(111)로부터 유입되는 작동유체가 제1 이동공간(136)에서 균일하게 분배될 수 있도록 한다.
복수의 가이드부(137)는 일정간격으로 배치되어 작동유체가 이동시 일측으로 치우치는 것을 방지할 수 있으며, 제2 이동공간(132)에서 일어나는 발명을 제1 이동공간(136)으로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 복수로 배치되는 가이드부(137)는 냉각장치의 부착상태 또는 자세가 기울어지는 상황이 되더라도 해당공간의 일정량의 작동유체를 유지시켜 제2 이동공간(132)으로 작동유체를 공급할 수 있으며, 제2 이동공간(132)의 돌기(134)를 통해 전달되는 열을 제1 이동공간(136)으로 전달하여 열전달면적을 증대하여 냉각의 효율을 증대할 수 있다.
일실시예로, 가이드부(137)는 상부에서 제1 이동통로(133)로 갈수록 폭이 넓어지도록 배치될 수 있다.
가이드부(137)의 폭이 넓어질수록 복수로 배치되는 가이드부(137)의 이웃하는 사이 간격은 좁아지게 된다. 이러한 간격 조절은 작동유체가 선순환하게 할뿐만 아니라, 작동유체가 온도가 낮거나 발열량이 적을때에는 표면장력이 크기 때문에 제2 이동공간(132)에서 작동유체의 흐름이 느려지게 되어 제2 이동공간(132)에서 열교환효율을 증대할 수 있다.
반대로, 작동유체가 온도가 높거나 발열량이 큰 경우 표면장력이 작아지기 때문에, 그 만큼 흐름이 빨라지게 되며 제2 이동공간(132)에서 필요한 작동유체를 빠르게 공급할 수 있다.
제2 이동공간(132)은 제1 이동공간(136)을 거친 작동유체가 제1 이통통로를 통과하여 유입되는 공간이다.
제2 이동공간(132)을 형성하는 구획벽(131) 또는 제2 외벽(150) 중 어느 하나에는 제2 이동공간(132)을 향하도록 복수의 돌기(134)가 배치될 수 있다.
돌기(134)는 구획벽(131)에서 수직으로 돌출되어 제2 외벽(150)과 면접촉을 할 수 있다. 이는 제2 외벽(150)과 접촉하는 전자소자의 열을 작동유체로 전달하여 열전달 효율을 증대할 수 있다.
일실시예로, 돌기(134)는 사각기동의 형상으로 마련될 수 있다. 사각기둥 형상의 돌기(134)는 상면이 제2 외벽(150)과 접촉하여 전자소자에서 발생되는 열을 돌기(134)로 전달하며, 사각기둥의 측벽은 작동유체로 열을 전달할 수 있다.
구획벽(131)에 수직으로 돌출되는 구조를 구비하는 돌기(134)로 인해 그 부분에서 작동유체의 표면장력이 생기게 되며, 용이하게 머무를 수 있게 된다.
또한, 수직으로 형성되는 측벽은 구획벽(131)과 접촉하는 영역에서 비등을 통해 기포가 발생되며, 수직으로 연결되는 측벽에 발생된 기포는 측벽으로부터 이탈이 용이하게 된다.
또한, 복수의 돌기(134)는 기포의 자유도를 증대시켜 기체 유동에 따른 dry-out을 늦출 수 있다.
또한, 복수의 돌기(134)는 서로 다른 높이를 구비할 수 있다. 일실시예로, 복수의 돌기(134)는 제1 이동통로(133)에서 제2 이동통로(135)의 방향으로 비율적으로 돌기(134)의 높이가 낮아질 수 있으며, 이는 작동유체의 액막에 의한 냉각 혹은 커진 기포들의 유동을 용이하게 하여 성능을 높일 수 있다.
복수로 마련되는 돌기(134)는 일정간격을 배열되어 작동기체를 전체적으로 고르게 가열할 수 있다. 이를 통해 전자소자로부터 전달되는 열에 의한 부등가열을 방지할 수 있다.
제2 이동공간(132)의 상측에는 유출구(113)와 연결되는 제3 이동공간(139)이 배치될 수 있다. 제3 이동공간(139)은 제2 이동공간(132)을 거지치면서 기화된 작동유체가 모이는 공간을 제공한다.
일실시예로, 제3 이동공간(139)은 본체부(130)에서 제1 이동공간(136)이 형성되는 면과 동일한 면에 형성될 수 있으며, 제3 이동공간(139)과 제2 이동공간(132)은 제2 이동통로(135)를 통해 연결될 수 있다.
본 발명의 냉각장치는 전자소자와 면접촉을 통해 작동유체가 열을 흡수하게 된다. 이를 위해 면접촉을 위한 공간을 확보해야하는 바, 기타 작동유체를 순환하기 위한 구성요소가 면접촉을 방해하지 않도록 배치되어야 한다.
이를 위해 작동유체가 기화되어 응축부(200)로 이동하기 위한 제3 이동공간(139)은 제1 이동공간(136)이 형성되는 면과 동일한 면에 형성될 수 있으며, 제1 외벽(110)에는 제3 이동공간(139)과 연결되기 위한 유출구(113)가 형성될 수 있다.
또한, 도면에는 나타나고 있지 않으나, 제3 이동공간(139)은 본체부(130)의 상부를 관통하는 구조로 형성되어, 응축부(200)와 직접연결되는 구조를 구비할 수 있다.
제2 이동통로 상부(135a)는 경사면 또는 곡면을 구비하여, 제2 이동공간(132)에서 기화된 작동유체가 제3 이동공간(139)으로 이동하는 것을 도울 수 있다.
또한, 제2 이동공간(132)을 형성하는 상부면은 작동유체가 제3 이동공간(139)으로 이동을 용이하게 하기 위해 경사면 또는 곡면을 구비할 수 있다.
응축부(200)는 증발부(100)에서 기화된 작동유체가 이동하여 응축될 수 있다. 제2 이동공간(132)에서 기화된 작동유체는 응축부(200)로 이동하며, 응축부(200)에서 냉각된 후 다시 증발부(100)의 제1 이동공간(136)으로 이동할 수 있다.
응축부(200)는 베플(210)을 통해 내부가 구획될 수 있다. 응축부(200)는 한 쌍의 베플(210)을 통해 내부가 구획될 수 있으며, 중앙의 제1 영역(220)과 양측에 배치되는 제2 영역(230)으로 구획될 수 있다.
제1 영역(220)은 제2 이동공간(132)에서 기화된 작동유체가 상승하는 통로이며, 제2 영역(230)은 작동유체가 냉각되어 하강하는 통로이다. 제1 영역(220)과 제2 영역(230)의 상부는 연결되어 있으며, 제1 영역(220)으로 유입되는 작동유체가 상부공간을 통과하여 제2 영역(230)으로 이동한 후 증발부(100)로 유입될 수 있다.
일실시예로, 제1 영역(220)의 하부에는 제3 이동공간(139)이 배치될 수 있다.
이는 제3 이동공간(139)에서 상승하는 작동유체의 상승을 도울 수 있으며, 기화된 작동유체의 이동거리를 최소한으로 할 수 있다.
응축부(200)와 증발부(100)는 복수의 연결관(300)을 이용하여 연결될 수 있으며, 연결관(300)은 수직방향의 배치를 가질 수 있다.
일실시예로, 제1 영역(220)은 제3 이동공간(139)과, 제2 영역(230)은 제1 이동공간(136)과 연결관(300)을 통해 연결될 수 있다. 제1 영역(220)을 연결하는 연결관(300)은 제1 외벽(110)에 형성되는 유출구(113)와 연결될 수 있으며, 제2 영역(230)을 연결하는 연결관(300)은 제1 외벽(110)에 형성되는 한 쌍의 유입구(111)와 연결될 수 있다.
수직방향의 배치를 가지는 연결관(300)은 수평되는 구간을 가지지 않도록 증발부(100)와 응축부(200)를 연결할 수 있다. 이는 응축기로 유입되는 작동유체의 방향성을 없애 기울어짐에 대한 강건성을 확보하기 위한이다.
일실시예로, 전후 방향의 기울어 짐이 심한 차량에 냉각장치가 설치되는 경우, 증발부(100)의 전면이 차량의 전면을 향하도록 설치되어 차량의 기울어짐이 작동유체에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 설명에서는 연결관(300)을 별도의 구조로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 응축부(200)와 증발부(100)의 구조적인 결합이 있는 경우 연결관(300)의 구성을 생략할 수도 있다.
도 7은 도 2의 구성요소인 증발부(100)에서 작동유체의 냉각흐름을 정면에서 바라본 도면이고, 도 8은 도 2의 구성요소인 증발부(100)에서 자동유체의 냉각흐름을 후면에서 바라본 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 합입공간으로 유입되는 작동유체는 가이드부(137)를 통해 제1 이동공간(136)에서 고르게 분배되며, 제1 이동통로(133)를 통해 제2 이동공간(132)으로 이동하게 된다.
이후, 제2 외벽(150)과 연결되는 전자소자의 열을 전달받은 작동유체는 기화되어 상승하게 되며, 제3 이동공간(139)을 통해 응축부(200)로 이동하게 된다.
이상으로 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 증발부 110 : 제1 외벽
111 : 유입구 113 : 유출구
130 : 본체부 131 : 구획벽
132 : 제2 이동공간 133 : 제1 이동통로
134 : 돌기 135 : 제2 이동통로
135a : 제2 이동통로 상부 136 : 제1 이동공간
137 : 가이드부 138 : 제1 함입공간
139 : 제3 이동공간 150 : 제2 외벽
200 : 응축부 210 : 베플
220 : 제1 영역 230 : 제2 영역
300 : 연결관

Claims (16)

  1. 열원에 의해 작동유체가 기화되는 증발부; 및
    기화된 작동유체가 응축되는 응축부;를 포함하며,
    상기 증발부는 구획벽을 통해 제1 이동공간과 제2 이동공간으로 나눠지며, 상기 구획벽의 일 영역에는 상기 제1 이동공간과 상기 제2 이동공간을 연결하는 제1 이동통로가 형성되고,
    상기 응축부에서 이동하는 작동유체는 적어도 2이상의 유입구를 통해 상기 제1 이동공간으로 유입되어, 상기 제1 이동통로를 통해 상기 제2 이동공간으로 이동하여 열교환하고,
    상기 제1 이동공간의 상부에는 상기 유입구가 연결되는 한 쌍의 제1 함입공간이 이격배치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 함입공간의 하부에는 복수의 가이드부가 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 가이드부는 상부에서 제1 이동통로로 갈수록 폭이 넓어지는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  5. 열원에 의해 작동유체가 기화되는 증발부; 및
    기화된 작동유체가 응축되는 응축부;를 포함하며,
    상기 증발부는 구획벽을 통해 제1 이동공간과 제2 이동공간으로 나눠지며, 상기 구획벽의 일 영역에는 상기 제1 이동공간과 상기 제2 이동공간을 연결하는 제1 이동통로가 형성되고,
    상기 응축부에서 이동하는 작동유체는 적어도 2이상의 유입구를 통해 상기 제1 이동공간으로 유입되어, 상기 제1 이동통로를 통해 상기 제2 이동공간으로 이동하여 열교환하고,
    상기 응축부는 한 쌍의 배플을 통해 내부가 구획되며,
    제1 영역으로 상기 제2 이동공간을 이동하는 작동유체가 이동하며, 상부에서 양측으로 이동한 상기 작동유체는 상기 제1 영역의 양측의 제2 영역으로 이동하여 증발부로 유입되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 이동공간에는 복수의 돌기가 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 이동공간의 상측에는 유출구와 연결되는 제3 이동공간이 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제3 이동공간은 상기 제1 이동공간이 형성되는 면과 동일한 면에 형성되며, 상기 제3 이동공간과 상기 제2 이동공간은 제2 이동통로를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 이동통로의 상부는 경사면 또는 곡면을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제3 이동공간은 상기 제1 영역 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 이동공간을 형성하는 상부면은 상기 작동유체가 제3 이동공간으로 이동하도록 경사면 또는 곡면을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  12. 제5 항에 있어서,
    상기 응축부와 상기 증발부를 연결하는 연결관은 수직방향의 배치를 가지는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  13. 열원에 의해 작동유체가 기화되는 증발부; 및
    기화된 작동유체가 응축되고, 상기 증발부의 상부에 배치되는 응축부;
    를 포함하며,
    상기 증발부는 상기 응축부로부터 상기 작동유체를 2개의 연결관을 통해 유입받고, 상기 연결관 사이에 배치된 다른 연결관을 통해 상기 작동유체를 상기 응축부로 전달하고,
    상기 증발부는 구획벽을 통해 제1 이동공간과 제2 이동공간으로 나눠지며, 상기 구획벽의 일 영역에는 상기 제1 이동공간과 상기 제2 이동공간을 연결하는 제1 이동통로가 형성되고,
    상기 응축부에서 이동하는 작동유체는 적어도 2이상의 유입구를 통해 상기 제1 이동공간으로 유입되어, 상기 제1 이동통로를 통해 상기 제2 이동공간으로 이동하여 열교환하고,
    상기 제1 이동공간의 상부에는 상기 유입구가 연결되는 한 쌍의 제1 함입공간이 이격배치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 증발부를 기준으로, 상기 작동유체를 유입받는 2개의 연결관은 상기 증발부 및 상기 응축부의 수평방향 양측에 배치되고, 상기 다른 연결관은 상기 증발부 및 상기 응축부의 수평방향 중앙에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  15. 열원에 의해 작동유체가 기화되는 증발부; 및
    기화된 작동유체가 응축되고, 상기 증발부에 수직방향에 배치되는 응축부;를 포함하며,
    상기 증발부와 상기 응축부를 순환하는 상기 작동유체는 수평방향으로 상기 작동유체를 유동시키는 2개의 유로를 포함하되, 상기 2개의 유로는 서로 다른 방향이고,
    상기 증발부는 구획벽을 통해 제1 이동공간과 제2 이동공간으로 나눠지며, 상기 구획벽의 일 영역에는 상기 제1 이동공간과 상기 제2 이동공간을 연결하는 제1 이동통로가 형성되고,
    상기 응축부에서 이동하는 작동유체는 적어도 2이상의 유입구를 통해 상기 제1 이동공간으로 유입되어, 상기 제1 이동통로를 통해 상기 제2 이동공간으로 이동하여 열교환하고,
    상기 제1 이동공간의 상부에는 상기 유입구가 연결되는 한 쌍의 제1 함입공간이 이격배치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 2개의 유로 중 제1 유로는 시계방향으로 상기 작동유체를 유동시키고, 제2 유로는 반시계방향으로 상기 작동유체를 유동시키는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
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