KR19980063276A - 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 고온 유체를 저온 유체로부터 분리시키는 유체 분리판, 유체 분리판으로부터 고온 유체 측에 배치된 냉매탱크, 냉매탱크 속에 봉입된 냉매, 일단이 냉매탱크와 밀봉하여 연통되는 한 쌍의 연통 파이프, 연통 파이프의 다른 단과 연통되고 유체 분리판으로부터 저온 유체 측에 배치된 응축부, 고온측 연통 파이프의 외주에 피복된 고온부측 열절연 물질인 단열재를 포함하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치를 제공하며, 이렇게 하여, 고온부(고온 공기)로부터 고온측 연통 파이프로의 열전도를 억제하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 방열기에서 응축되고 액화된 하강 냉매가 고온측 연통 파이프를 통해 고온부로부터의 열을 받아들여 고온측 연통 파이프에서 상승력을 받는 것을 방지할 수가 있다.

Description

비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치
본 발명은, 서모사이펀(thermosyphon) 타입 열교환기를 구비한 냉각장치와 같은, 냉매가 고온 매체의 열에 의해 비등된 다음에 고온 냉매의 열을 방열시키도록 응축되는, 비등 및 응축냉매를 사용하는 냉각장치에 관한 것이다.
종래에, 전자부품과 발열소자는 종종 밀폐된 하우징 내에 내장되어 있다. 이 경우에, 하우징의 내부를 통풍시키기 위하여 외부공기가 직접 하우징 안으로 보내질 수 없기 때문에, 발열소자 냉각하기 위한 방법으로서, 하우징 내부의 공기와 하우징 외부의 공기 사이에 열교환을 수행하는 방법이 이용되어 왔다. 적은 수의 부품으로 큰 열이동량을 얻기 위한 방법으로서, 일본국 특공평2-3320호에 개시된 바와 같이, 하우징을 통과하도록 배치된 (냉매가 밀봉되어 있는) 열 파이프를 사용하는 방법이 공지되어 있다.
상기 일본국 특공평2-3320호에 개시된 열 파이프에서, 내부 냉매는 하우징 내의 고온의 공기에 의해 비등되며, 냉매는 열을 방열하도록 하우징 외부에 배치된 방열부에 의해 응축되어지며, 이 응축된 냉매는 다시 하우징 내에 배치된 흡열부로 보내지게 된다.
그러나, 이 일본국 특공평2-3320호에 개시된 열 파이프의 경우에, 비등된 증발냉매가 상승하며, 응축된 응축냉매가 동일한 파이프 내에서 하강된다. 따라서, 냉매의 흐름방향들이 서로 대향하게 되어, 전체 냉매가 효율적으로 순환하지 못하는 문제가 야기될 수 있다.
전술한 관점에서, 일본국 실개소62-162847호에 개시된 바와 같이, 열이 순환하는 냉매에 의해 효율적으로 방열될 수 있는 비등 및 응축냉매를 이용하는 냉각장치가 개시되어 있다. 이 일본국 실개소62-163847호에 개시된 냉각장치에 따르면, 발열소자가 냉매탱크에 고정되고, 발열소자에 의해 발생된 열이 냉매탱크에 밀봉된 냉매에 의해 흡수되며, 흡열에 의해 비등 증발된 냉매가 냉매탱크에 배치된 방열기에 의해 응축되어 액화되어지며, 응축 액화된 냉매가 냉매탱크 안으로 삽입된 냉매복귀파이프를 통하여 냉매탱크로 되돌려진다.
그러나, 이 일본국 실개소62-163847호에 개시된 냉각장치의 경우에, 방열기에 의해 응축된 냉매를 냉매탱크로 되돌리기 위한 냉매복귀파이프가 냉매탱크에 삽입되기 때문에, 냉매가 냉매탱크로 되돌아오기 전에 냉매복귀파이프 내에서 가열될 수 있으며, 윗방향으로의 부력이 냉매에 작용하여, 냉매가 냉매탱크로 효율적으로 되돌려질 수 없게 된다. 따라서, 냉매가 느리게 순환하여 방열성능이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.
또한, 냉매탱크와 방열기 사이를 연통시키기 위한 통로가 냉각되는 경우에, 냉매탱크로부터 비등되어 증발된 냉매가 상부 방열기로 상승될 때, 비등되어 증발된 냉매가 통로에서 응축되어 방열기로 이동하기 전에 아래로 떨어지게 된다. 따라서, 냉매가 느리게 순환하여 방열성능이 저하되는 문제가 발생되게 된다.
또한, 방열 특성의 저하로 인하여, 냉각장치의 크기가 커지게 된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 제1의 목적은 새로운 구조를 이용하여 냉각장치의 크기를 줄이는 것이다.
본 발명의 제2의 목적은 냉매의 순환이 방해되는 것을 방지할 수 있는 냉각장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제3의 목적은 방열기에 의해 응축된 냉매를 냉매탱크로 되돌리기 위한 저온측 연통 파이프를 가지며, 저온측 연통 파이프가 가열될 때 저온측 연통 파이프 내의 응축냉매의 상승력 발생을 방지할 수 있는 냉각장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 제4의 목적은 냉매탱크에 의해 비등된 냉매를 방열기로 보내기 위한 고온측 연통 파이프를 가지며, 고온측 연통 파이프가 냉각될 때 증발된 냉매가 고온측 연통 파이프 내에서 응축되는 것을 방지할 수 있는 냉각장치를 제공하는 것이다.
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 비등 및 응축냉매를 이용하는 냉각장치에 사용되는 케이싱 냉각 장치의 측면도;
도2는 도1에 도시된 냉각장치의 개략 설명도;
도3은 제1실시예에 따른 냉각장치를 나타내는 사시도;
도4는 도3에 도시된 냉각장치의 정면도;
도5는 도4에 도시된 냉각장치의 개략 설명도;
도6은 도3의 VI-VI선을 따라 취한 단면도;
도7은 도6에 도시된 냉각장치의 변형예를 나타내는 단면도;
도8은 제2실시예에 따른 냉각장치를 사용하는 냉각기의 측면도;
도9는 도8에 도시된 제2실시예에 따른 냉각기의 정면도;
도10은 제2실시예에 따른 냉각장치를 나타내는 사시도;
도11은 도10에 도시된 냉각장치의 흡열 파이프의 확대도;
도12는 도10의 XII-XII선을 따라 취한 단면도;
도13은 도12에 도시된 냉각장치의 변형예를 나타내는 단면도;
도14는 제3실시예에 따른 전체 냉각 시스템을 나타내는 측면도;
도15는 냉매탱크의 수직 단면도;
도16은 도15의 XVI-XVI선을 따라 취한 냉매탱크의 횡단면도;
도17은 도14의 XVII-XVII선을 따라 취한 방열기의 단면도;
도18은 제4실시예에 따른 열전달 감소 구조체를 나타내는, 냉매탱크의 부분 단면도;
도19는 제5실시예에 따른 열전달 감소 구조체를 나타내는, 냉매탱크의 부분 단면도;
도20은 제6실시예에 따른 열전달 감소 구조체를 나타내는, 냉매탱크의 부분 단면도;
도21은 제7실시예에 따른 열전달 감소 구조체를 나타내는, 냉매탱크의 부분 단면도;
도22는 제8실시예에 따른 냉매탱크의 수직 단면도;
도23은 제9실시예에 따른 냉매탱크의 수직 단면도;
도24는 제9실시예에 따른 냉매탱크의 변형예의 수직 단면도:
도25는 제9실시예에 따른 냉매탱크의 다른 변형예의 수직 단면도;
도26A는 제10실시예에 따른 냉각장치에 사용된 열교환기의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도, 도26B는 열교환기의 개략 구조를 나타내는 개략도;
도27은 제10실시예에 따른 전자장치의 전체 구조를 나타내는 개략도;
도28은 제10실시예에 따른 냉각유닛의 구조를 나타내는 정면도;
도29는 제10실시예에 따라 냉각유닛을 2개의 부분으로 분할하는 유체 분리판을 나타내는 사시도;
도30은 제10실시예에 따라 냉각유닛을 2개의 부분으로 분할하는 유체 분리판의 변형예를 나타낸 사시도;
도31A는 종래의 기술에 따른 공기와 냉매의 흐름방향에서의 온도분포를 나타내는 개략적인 다이아그램, 도31B는 본 발명의 제10실시예에 따른 공기와 냉매의 흐름방향에서의 온도분포를 나타내는 개략적인 다이아그램;
도32는 본 발명의 제11실시예에 따른 냉각장치의 구체적인 구조를 나타내는 단면도;
도33은 제11실시예에 따른 냉각장치의 구조를 나타내는 정면도;
도34는 제11실시예에 따른 냉각장치의 구조를 나타내는 배면도;
도35는 제11실시예에 따른 냉각유닛의 구조를 나타내는 정면도;
도36은 제11실시예에 따른 냉각유닛의 개략적인 구조를 나타내는 단면도;
도37은 제12실시예에 따른 냉각유닛의 구조를 나타내는 정면도;
도38은 제12실시예에 따른 열교환기에서의 밀봉구조를 나타내는 사시도;
도39는 제12실시예에 따른 열교환기에서의 밀봉구조를 나타내는 단면도;
도40은 제13실시예에 따른 냉각 시스템의 구체적인 구조를 나타내는 단면도;
도41은 제13실시예에 따른 열교환기에 사용된 유체 분리판의 주요 구조를 나타내는 정면도;
도42는 제14실시예에 따른 냉각 시스템의 구조를 나타내는 단면도;
도43은 제14실시예에 따른 열교환기에 사용된 유체 분리판의 주요 구조를 나타내는 정면도;
도44는 제15실시예의 냉각장치의 구조를 나타내는 단면도;
도45는 제15실시예에 따른 열교환기에 사용된 유체 분리판의 주요 구조를 나타내는 정면도;
도46은 제16실시예에 따른 전자장치의 전체 구조를 나타내는 개략도;
도47은 냉각장치의 상세한 구조를 나타내는 단면도;
도48은 냉각장치의 상세한 구조를 나타내는 정면도;
도49는 냉각장치의 상세한 구조를 나타내는 배면도;
도50은 냉각유닛의 상세한 구조를 나타내는 정면도;
도51은 냉각유닛의 상세한 구조를 나타내는 단면도;
도52는 전기히터 장착장치의 상세한 구조를 나타내는 정면도;
도53은 전기히터 장착장치의 상세한 구조를 나타내는 측면도;
도54A는 전기히터의 상세한 구조를 나타내는 정면도, 도54B는 그 측면도;
도55A는 브라켓과 안내축의 상세한 구조를 나타내는 정면도, 도55B는 그 측면도;
도56은 제17실시예에 따른 전자설비장치의 전체 구조를 나타내는 개략도;
도57A는 제17실시예에 따른 냉각장치의 열교환기의 개략적인 구조를 나타내는 단면도, 도57B는 냉각장치의 열교환기의 개략적인 구조를 나타내는 개략도;
도58은 제17실시예에 따른 냉각기의 상세한 구조를 나타내는 정면도;
도59는 제17실시예에 따라 냉각기를 2개의 부분으로 분할하는 유체 분리판을 나타내는 사시도;
도60은 제17실시예에 따라 냉각기를 2개의 부분으로 분할하는 유체 분리판의 변형예를 나타내는 사시도;
도61A는 종래의 기술에 따른 공기와 냉매의 흐름방향에서의 온도분포를 나타내는 개략도, 도61B는 본 발명의 제17실시예에 따른 공기와 냉매의 흐름방향에서의 온도분포를 나타내는 개략도;
도62는 본 발명의 제18실시예에 따른 냉각장치의 상세한 구조를 나타내는 단면도;
도63은 제18실시예에 따른 냉각장치의 상세한 구조를 나타내는 정면도;
도64는 제18실시예에 따른 냉각 시스템의 상세한 구조를 나타내는 배면도;
도65는 제18실시예에 따른 냉각기의 상세한 구조를 나타내는 정면도;
도66은 제18실시예에 따른 냉각기의 상세한 구조를 나타내는 단면도;
도67은 제19실시예에 따른 냉각기의 상세한 구조를 나타내는 정면도;
도68은 제20실시예에 따른 전자장치의 전체 구조를 나타내는 개략도;
도69는 제20실시예에 따른 냉각장치의 구조를 나타내는 단면도;
도70은 제20실시예에 따른 냉각장치의 상부 구조를 나타내는 단면도;
도71은 제20실시예에 따른 냉각장치의 하부 구조를 나타내는 단면도;
도72는 제20실시예에 따른 냉각장치의 구체적인 구조를 나타내는 정면도;
도73은 제20실시예에 따른 냉각장치의 구조를 나타내는 배면도;
도74는 제20실시예에 따른 냉각장치의 구조를 나타내는 정면도;
도75는 제20실시예에 따른 냉각장치의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도;
도76은 제20실시예에 따른 저온측 원심 송풍기를 장착하기 위한 구조체를 나타내는 분해도;
도77은 제20실시예에 따른 저온측 원심 송풍기의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도;
도78은 제21실시예에 따른 저온측 원심 송풍기의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도;
도79는 제21실시예에 따른 구동 모터의 측면판 및 열전달 가속판을 나타내는 도면;
도80은 제22실시예에 따른 저온측 원심 송풍기의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도;
도81은 제22실시예에 따른 원심 팬 지지판을 나타내는 평면도;
도82는 제23실시예에 따른 저온측 원심 송풍기의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도;
도83은 제24실시예에 따른 저온측 원심 송풍기의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도;
도84는 제24실시예에 따른 저온측 원심 송풍기의 주요 구조를 나타내는 장착 다이아그램;
도85는 제25실시예에 따른 냉각장치가 장착된 하우징의 단면도;
도86은 제25실시예에 따른 냉각장치의 정면도;
도87은 제25실시예에 따른 냉각장치의 측면도;
도88은 제25실시예에 따른 냉각장치를 아래 방향으로부터 본 도면;
도89는 제25실시예에 따른 냉각장치 연결부의 상세도;
도90은 제25실시예에 따른 냉각장치에서의 냉매 유입구의 상세도;
도91은 제26실시예에 따른 냉각장치 연결부의 상세도;
도92는 본 발명에 따른 냉각 시스템의 변형예의 정면도이다.
*도면 주요부분에 대한 부호의 설명*
1, 14: 냉각장치2: 유체 분리판
3, 3a: 냉매 냉크3b: 방열기
6a: 수열핀6b: 방열핀
7: 발열요소8: 냉매
9: 밀폐 공간11, 12: 열전달 공간
13, 14, 16,17: 통기구15: 내부팬
18: 외부팬19: 히터
22: 격벽23: 공기 통로
31a: 흡열 파이프 31b: 방열 파이프
34a: 저온측 연통파이프34b: 고온측 연통파이프
50: 단열재81: 냉각기
82: 제어기
본 발명의 한 측면에 따르면, 냉매탱크에 밀봉된 냉매가 고온부의 열을 흡수하여 비등되어 증발되며, 비등되어 증발된 냉매는 하강하여 방열기 안으로 흐르게 된다. 방열기에서, 증발된 냉매의 열이 저온부로 방열되어 냉매를 응축 액화시키게 된다. 응축되어 액화된 냉매는 연통 파이프를 통하여 냉매탱크로 되돌려져서 다시 열을 흡수하게 된다. 본 발명의 경우에, 냉매탱크, 방열기, 고온부 중의 어느 하나와 저온부 사이의 열전도 및 연통 파이프로의 열전도가 열전도 억제수단에 의해 억제되도록 냉매의 순환이 방해되는 것이 방지된다.
즉, 열전도 억제수단이 냉매탱크와 연통 파이프 사이의 열전도를 억제할 때, 방열기에 의해 응축되어 액화된 하강하는 냉매는 연통 파이프를 통하여 냉매탱크로부터 고온 열을 흡수하여 연통 파이프 내에서 상승력을 수용하지 못하게 된다. 열전도 억제수단이 고온부와 연통 파이프 사이의 열전도를 억제할 때, 방열기에 의해 응축되어 액화된 하강하는 냉매는 연통 파이프를 통하여 고온부로부터 열을 흡수하여 연통 파이프 내에서 상승력을 수용하지 못하게 된다.
또한, 열전도 억제수단이 방열기와 연통 파이프 사이의 열전도를 억제할 때, 냉매탱크에서 비등되어 증발된 상승하는 냉매는 열을 연통 파이프를 통하여 저온 방열기로 방열함으로써 연통 파이프 내에서 하강하는 것이 방지될 수 있다. 또한, 열전도 억제수단이 저온부와 연통 파이프 사이의 열전도를 억제할 때, 냉매탱크에서 비등되어 증발된 상승하는 냉매는 열을 연통 파이프를 통하여 저온부로 방열함으로써 연통 파이프 내에서 하강하는 것이 방지될 수 있다.
따라서, 열 방열이 효율적으로 수행되기 때문에 냉각장치의 크기를 작게 할 수 있게 된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 냉매탱크 안에 밀봉된 냉매가 고온 유체의 열을 흡수하여 비등되어 증발되어 지며, 이렇게 비등되어 증발되어진 냉매는 유체 분리판으로부터 떨어져 배치된 방열기로 전달되어 진다. 방열기에서, 냉매의 열은 저온 유체로 방열되어 냉매가 응축되어 액화되어 진다. 이렇게 응축되어 액화된 냉매는 연통 파이프를 통하여 냉매탱크로 되돌아가서 다시 열을 흡수하게 된다. 이 경우에, 냉매탱크, 방열기, 고온부 및 저온부 중의 하나와 연통 파이프 사이의 열전도가 열전도 억제수단에 의해 억제되기 때문에, 냉매의 순환이 방해되는 것이 방지될 수 있다.
열전도 억제수단은 냉매탱크와 저온측 연통 파이프 사이에 배치되며 단열재로 제조된 냉매탱크측 단열재로 이루어질 수 있다. 이 경우에, 냉매탱크로부터 저온측 연통 파이프로의 열전도가 억제될 수 있다. 그 결과, 방열기에 의해 응축되어 액화된 하강하는 냉매가 연통 파이프를 통하여 고온 냉매탱크로부터 열을 흡수하고 저온측 연통 파이프에서의 상승력을 수용하는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 냉매의 순환이 방해되는 것이 방지될 수 있어서 냉각장치의 크기를 작게 할 수 있게 된다.
열전도 억제수단은 방열기와 고온측 연통 파이프 사이에 배치되며 단열재로 제조된 방열기측 단열재로 이루어질 수 있다. 이 경우에, 냉매탱크에서 비등되어 증발된 상승하는 냉매가 열을 연통 파이프를 통하여 저온 방열기로 방열하고 연통 파이프에서 하강하는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 냉매의 순환이 방해되는 것을 방지하여 냉각장치의 크기를 작게 할 수 있게 된다.
열전도 억제수단은 저온측 연통 파이프의 외부 둘레에 덮여지며 단열재로 제조된 고온측 단열재로 이루어질 수 있다. 이 경우에, 고온부로부터 저온측 연통 파이프로의 열전도를 억제할 수 있게 된다. 그 결과, 방열기에서 응축되어 액화된 하강하는 냉매가 저온측 연통 파이프를 통하여 고온부로부터 열을 흡수하고 저온측 연통 파이프에서의 상승력을 흡수하는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 냉매의 순환이 방해되는 것을 방지할 수 있어서 냉각장치의 크기를 작게 할 수 있게 된다.
열전도 억제수단은 고온측 연통 파이프의 외부 둘레에 덮여지며 코팅된 단열재로 제조되는 저온부측 단열재로 이루어질 수 있다. 이 경우에, 냉매탱크에서 비등되어 증발되는 상승하는 냉매가 열을 고온측 연통 파이프를 통하여 저온부로 방열시키고 고온측 연통 파이프에서 하강하는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 냉매의 순환이 방해되는 것이 방지될 수 있어서, 냉각장치의 크기를 작게 할 수 있게 된다.
또한, 상기 단열재는 적어도 저온측 연통 파이프 또는 고온측 연통 파이프의 외부 둘레의 한 부분을 덮을 수 있다. 이 경우에, 냉매의 순환이 방해되는 것이 방지될 수 있어서, 냉각장치의 크기를 종래의 기술에 비하여 작게 할 수 있다.
또한, 상기 단열재는 저온측 연통 파이프 또는 고온측 연통 파이프의 외부 둘레를 덮을 수 있다. 이 경우에, 냉매의 순환이 방해되는 것을 방지할 수 있어서, 냉각장치의 크기를 종래의 기술에 비하여 작게 할 수 있다.
또한, 단열재는 발포 수지로 제조될 수 있어서, 단열이 효율적으로 수행될 수 있다.
저온측 연통 파이프가 고온 통로의 온도 보다 낮은 온도의 영역과 분리되도록 열전도 억제수단은 고온 통로를 유체 분리판으로 분할하는 고온측 칸막이 부재를 포함할 수 있다. 이에 따라, 고온 통로로부터 저온측 연통 파이프로의 열전도를 억제할 수 있다. 그 결과, 방열기에서 응축되어 액화된 하강하는 냉매가 저온측 연통 파이프를 통하여 고온 통로로부터 열을 흡수하고 저온측 연통 파이프에서의 상승력을 수용하는 것을 방지할 수 있다. 이 경우에, 냉매의 순환이 방해되는 것을 방지할 수 있어서, 냉각장치의 크기를 소형화 할 수 있게 된다.
또한, 고온측 연통 파이프가 저온 통로의 온도 보다 높은 온도의 영역과 분리되도록 열전도 억제수단은 저온 통로를 유체 분리판으로 분할하는 저온측 칸막이 부재를 포함할 수 있다. 그 결과, 냉매탱크에서 비등되어 증발된 상승하는 냉매가 열을 고온측 연통 파이프를 통하여 저온 통로로 방열하고 고온측 연통 파이프에서 하강하는 것을 방지할 수 있다. 이 경우에, 냉매의 순환이 방해되는 것을 방지할 수 있어서, 냉각장치의 크기를 작게 할 수 있게 된다.
또한, 냉매탱크들이 서로 평행하게 배치되며 방열기들이 서로 평행하게 배치되도록 다수의 비등 및 냉각유닛이 배치되어 진다. 또한, 고온 통로를 유체 분리판으로 분할하는 고온측 칸막이 부재와 저온 통로를 유체 분리판으로 분할하는 저온측 칸막이 부재가 제공될 수 있으며, 저온측 연통 파이프는 고온측 칸막이 부재 및 저온측 칸막이 부재에 의해 고온 통로의 온도 보다 낮은 온도의 영역과 분리되어 지며, 고온측 연통 파이프는 저온 통로의 온도 보다 높은 온도의 영역과 분리되어 진다. 이 경우에, 고온 통로로부터 저온측 연통 파이프로의 열전달과 고온측 연통 파이프로부터 저온 통로로의 열전달이 각각 억제될 수 있다.
그 결과, 방열기에서 응축되어 액화된 하강하는 냉매가 저온측 연통 파이프를 통하여 고온 통로로부터 열을 흡수하고 저온측 연통 파이프에서의 상승력을 수용하는 것을 방지할 수 있으며, 냉매탱크에서 비등되어 증발되어진 냉매가 고온측 연통 파이프를 통하여 저온 통로로 열을 방열하고 고온측 연통 파이프에서 하강하는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 냉매의 순환이 방해되는 것을 방지할 수 있게 되어, 냉각장치의 크기를 작게 할 수 있게 된다.
저온측 연통 파이프는 흡열측 하부 연통부를 방열측 하부 연통부와 연통시킬 수 있도록 흡열측 파이프와 실질적으로 평행하게 배치될 수 있으며, 고온측 연통 파이프는 흡열측 상부 연통부를 방열측 상부 연통부와 연통시킬 수 있도록 방열측 파이프와 실질적으로 평행하게 배치될 수 있다. 열전도 억제수단이 저온측 연통 파이프 또는 고온측 연통 파이프에 제공될 수 있으므로, 냉매탱크로부터 저온측으로의 열전도를 억제하거나 또는 고온측 연통 파이프로부터 방열기로의 열전도를 억제할 수 있다. 그 결과, 방열기에서 응축되어 액화된 하강하는 냉매가 연통 파이프를 통하여 고온 냉매탱크로부터 열을 흡수하고 저온측 연통 파이프에서의 상승력을 수용하는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 냉매탱크에서 비등되어 증발된 상승하는 냉매가 연통 파이프를 통하여 저온 방열기로 열을 방열하고 연통 파이프에서 하강하는 것을 방지할 수 있게 된다.
이 경우에, 냉매의 순환이 방해되는 것이 방지될 수 있어서, 냉각장치의 크기를 작게 할 수 있게 된다.
본 발명의 다른 목적 및 이점들이 첨부된 도면을 참조할 때 하기의 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 보다 용이하게 명확해질 것이다.
(제1실시예)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예를 설명한다.
도1은 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치(1)가 박스(box)-형상의 냉각장치에 적용된 것을 나타낸 측면도이며, 도2는 도1의 개략 설명도이다.
도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 밀폐공간(9)은 케이싱(80)에 의해 형성된 공간이다. 밀폐공간(9)에는 발열요소(7)(예를 들면, 통신 설비용 송수신기 및 송수신기를 작동시키기 위한 전력 증폭기가 수용된다. 밀폐공간(9)에는 냉각기(81)와 연통된 개방부가 상하부에 제공된다. 냉각기(81)에는, 밀폐공간(9)의 가스를 고온측인 열전달 공간(11)으로 유입하기 위하여, 밀폐공간(9)의 상부와 연통된 통기구(13)가 형성된다. 특히, 밀폐공간(9)을 형성하는 일측 벽면(9a) 및 밀폐공간(9) 내부에 제공된 격벽(22)은 밀폐공간(9) 속으로 수직으로 연장하는 공기 통로(23)를 형성하며, 공기 통로(23)의 상단은, 통기구(13)로서, 밀폐공간(9)에서의 상부(유체 분리판(2) 위로)로 개방된다.
이 경우에, 발열요소(7)에 의해 가열된 고온 가스가 통기구(13)로부터 공기 통로(23)로 유입되어 냉매탱크(3a)로 원활하게 유도되며, 밀폐공간(9)에서의 온도가 균일하게 유지될 수 있다. 즉, 발열요소(7)로부터 발열된 열로 인한 고온 가스는 대류에 의해 밀폐공간(9) 내에서 상방으로 이동하므로, 밀폐공간(9)에서의 냉각 효율을 향상시키기 위하여, 밀폐공간(9)의 상부에 통기구(13)가 제공되는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 통기구(13)가 유체 분리판(2)보다 낮게 위치될 경우, 밀폐공간(9)에서 비교적 저온인 가스가 통기구(13)에서 공기 통로(23)로 유입되어 냉매탱크(3a)로 유도되며, 밀폐공간(9)에서의 냉각 효율이 불충분하게 된다.
또한, 공기 통로(23)를 형성하므로써, 고온 유체가 냉매탱크(3a) 속으로 균일하게 유동한다. 공기 통로(23)가 제공되지 않은 경우, 내부 팬(15)의 최근방에서의 흐름이 냉매탱크(3a)의 하부 부근에서 집중되며, 열흡수 효율은 저하한다. 그러나, 공기 통로(23)를 형성하므로써, 고온 공기는 용이하게 냉매탱크(3a)의 상부를 통과한다.
또한, 본 실시예에서, 전체의 냉각장치(1)는 옆방향(도2에서 좌우 방향)으로 경사지도록 배치되므로, 고저온측의 열전달 공간(11, 12) 내에서 냉매탱크(3a) 및 방열기(3b)를 통과하는 가스가 흡입측의 통기구(13, 16)로부터 유출측의 통기구(14, 17)를 향해 원활하게 흐른다. 이 경우에, 냉매탱크(3a) 및 방열기(3b)를 통해 흐르는 가스의 흐름방향에서의 변화는, 좁은 공간에서 공기 유동 손실이 감소될 수 있도록 늦추어 질 수 있다. 그 결과, 밀폐공간(9) 내에서의 내부 팬(15)이 소형화될 수 있으며, 내부 팬(15)에 의해 발생된 열량이 감소될 수 있으므로, 발열요소(7)에 의해 상기 감소 열량만큼의 열량이 증가될 수 있게 된다(즉, 내부 팬(15)이 냉각 성능을 향상시키도록 대형화될 경우, 내부 팬(15)에 의해 발생된 열량은 증가하며, 그 결과, 발열요소(7)에 의한 열량은 증가될 수 없다).
제어기(82)는, 온도 센서(84)에 의해 검출된 통기구(13)로 유입하는 공기 온도를 기초로 하여 내부 팬(15)의 회전속도, 동작 시간, 동작 형태 등을 제어한다. 밀폐공간(9)이 고온일 경우, 내부 팬(15) 및 외부 팬(18)은 밀폐공간(9)에서 더 낮은 온도까지 작동되며, 반면에, 밀폐공간(9)이 저온일 경우(추운 계절), 냉각기 벽(83)에 고정된 내부 팬(15) 및 히터(19)가 밀폐공간(9)의 온도를 충분히 제어하도록 동작된다.
도3은 냉각장치(1)를 나타낸 사시도이며, 도4는 도3에서 도시된 냉각장치의 정면도이며, 도5는 도4를 설명하는 개략도이며, 도6은 도3의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 보여진 단면도이다.
본 실시예에서는, 도3에 도시된 바와 같이, 복수 개의 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치가 고온 유체 및 저온 유체의 유동 방향으로 적층된다.
도5에 도시된 바와 같이, 냉각장치(1)는 고온 유체(예를 들면, 고온 공기)를 저온 유체(예를 들면, 저온 공기)와 분리시키기 위한 유체 분리판(2); 유체 분리판(2)으로부터 고온 유체 측에 배치된 복수 개의 흡열 파이프(31a)로 구성된 냉매탱크(3a); 고온 유체로부터 열을 흡수하여 비등 및 증발되도록 흡열 파이프(31a) 속으로 봉입된 냉매; 하나는 냉매탱크(3a)와 밀봉하여 연통되며, 동시에 다른 하나는 유체 분리판(2)을 통과하여 저온 유체 측으로 연장된 한 쌍의 저온측 연통 파이프(34a); 연통 파이프(34b); 저온측 연통 파이프(34a); 다른 고온측 연통 파이프(34b)와 밀봉하여 연통되고 유체 분리판(2)으로부터 저온 유체 측으로 배치된 복수 개의 방열 파이프(31b)로 구성된 방열기(3b); 냉매탱크(3a)의 흡열 파이프(31a) 사이에서 용융상태(예를 들면, 납땜 상태)로 접합된 수열핀(6a); 방열기(3b)의 방열 파이프(31b) 사이에서 용융상태(예를 들면, 납땜 상태)로 접합되는 방열핀(6b); 및 냉매탱크(3a)에서 저온측 연통 파이프(34a)로의 열이동 및 방열기(3b)로부터 연통 파이프(34b)로의 열이동을 억제하기 위하여, 열전도 억제수단으로서 냉매탱크(3a)와 저온측 연통 파이프(34a) 사이 및 방열기(3b)와 연통 파이프(34b) 사이에 끼워진 단열재(50)(예를 들면, 발포수지인 우레탄 포옴)을 포함한다.
도5에서, 저온 유체 및 고온 유체의 공기 흐름방향이 편의상 지면에서 횡방향으로 지시되어 있으나, 실제로 공기는 도3에서 적층 방향으로 흐른다.
유체 분리판(2)은, 예를 들면, 내부가 고온인 밀폐공간의 일측 벽면을 구성하며, 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성되고 저온측 연통 파이프(34a) 및 고온측 연통 파이프(34b)에 일체로 접합(예를 들면, 납땜) 된다. 유체 분리판(2)에는, 저온측 연통 파이프(34a) 및 고온측 연통 파이프(34b)가 연장하는 긴 삽입 구멍이 뚫려진다. 열이동을 억제하기 위하여, 고무와 같은 수지가 유체 분리판(2) 및 각 연통 파이프 사이에 유지될 수도 있다. 또한, 유체 분리판(2)은 우레탄 포옴과 같은 발포수지로 형성된 단열재에 의해 주위(저온 유체 또는 고온 유체 중 적어도 하나)로부터 열적으로 절연된다.
냉매탱크(3a)는 대체로 평행하게 배치된 복수 개의 흡열 파이프(31a), 흡열 파이프(31a)의 아래에 배치되어 그의 하부에서 이들 흡열 파이프(31a)와 연통되는 흡열측 하부 연통부(41), 흡열 파이프(31a)의 상부에 배치되어 그의 상부에서 이들 흡열 파이프(31a)와 연통되는 흡열측 상부 연통부(42)를 포함한다. 흡열 파이프(31a)는 긴 사각형(또는, 타원형)의 단면을 갖는 편형한 관 형상을 이루고 열전달 특성이 우수한 금속재(예를 들면, 알루미늄 또는 구리)로 제작된다.
방열기(3b)는 서로 대체로 평행하게 배치된 복수 개의 방열 파이프(31b), 방열 파이프(31b) 아래에 배치되어 그의 하부에서 방열 파이프(31b)와 연통된 방열측 하부 연통부(43), 및 방열 파이프(31b)의 상부에 배치되어 그의 상부에서 방열 파이프(31b)와 연통된 방열측 상부 연통부(44)를 포함한다. 또한, 방열 파이프(31b)는 긴 사각형(또는, 타원형)의 단면을 갖는 편평한 관 형상을 이루고 열전달 특성이 우수한 금속재(예를 들면, 알루미늄 또는 구리)로 제작된다.
고온측 연통 파이프(34b)는, 냉매탱크(3a)에서 비등되어 증발된 냉매(8)를 방열기(3b)로 내보내도록 냉매탱크(3a)의 흡열측 상부 연통부(42) 및 방열기(3b)의 방열측 상부 연통부(44)와 연통된다. 고온측 연통 파이프(34b)는 방열 파이프(31b)와 대체로 평행하게 그리고 일정 간격을 두고(바람직하기로는, 방열 파이프(31b) 사이의 거리보다 더 큰 간격으로, 더욱 바람직하기로는 방열 파이프(31b) 사이 간격의 두배 이상의 큰 간격으로) 배치된다.
저온측 연통 파이프(34a)는, 방열기(3b)에서 냉각되어 액화된 냉매(8)를 냉매탱크(3a)로 되돌리도록 방열기(3b)의 방열측 하부 연통부(43) 및 냉매탱크(3a)의 흡열측 하부 연통부(41)와 연통된다. 저온측 연통 파이프(34a)는 소정 간격(바람직하기로는, 흡열 파이프(31a) 사이 거리보다 더 큰 간격, 더욱 바람직하기로는, 흡열 파이프(31a) 사이 간격의 두배 이상의 간격)으로 흡열 파이프(31a)에 대체로 평행하게 배치된다.
냉매(8)는 HFC-134a (화학식: CH2FCF3) 및 물로 구성되며, 탱크 내부 압력이 너무 높지 않는 범위(예를 들면, HFC-134a의 경우, 대기압의 20배 이하의 압력)에서, 즉, 저온 유체에 의해 응축되고 고온 유체에 의해 비등되도록 설정된다. 특히, 100℃에서 비등되는 냉매가 선정된다. 여기서, 냉매는 복수 성분을 갖는 냉매나, 단일 성분을 주로 포함하는 냉매의 혼합물일 수도 있다. 냉매(8)는, 그 수위가 냉매탱크(3a)의 흡열측 상부 연통부(42)의 약간 아래에 오는 양까지 봉입된다. 바람직하기로는, 냉매량은, 동작 동안에 그 수위가 방열 파이프(31b)에 도달하지 않을 정도로 결정될 수도 있다. 수열핀(6a) 및 방열핀(6b)이 흡열 파이프(31a) 및 방열 파이프(31b)에 납땜되어 접합된 후, 냉매(8)가 봉입된다. 수열핀(6a)은 흡열 파이프(31a) 사이에 배치되며, 방열핀(6b)은 방열 파이프(31b) 사이에 배치된다. 수열핀(6a) 및 방열핀(6b)은, 우수한 열전달 특성을 갖는, 예를 들면, 알루미늄과 같은 금속판(두께: 약 0.02㎜ ∼ 0.5㎜)이 파형상으로 교대로 구부려진 주름진 핀이며, 방열 파이프(31b)의 편평한 외벽면에 납땜된다(즉, 용융상태로 접합된다). 수열핀(6a)은, 냉매(8)로의 고온유체측 열의 전달을 용이하게 하기 위해 그리고 흡열 파이프(31a)의 강도를 향상시키기 위하여 제공된다. 방열핀(6b)은, 저온 유체 측으로 냉매 열의 전달을 용이하게 하기 위해 그리고 방열 파이프(31b)의 강도를 향상시키기 위해 제공된다.
열전도 억제수단으로서, 예를 들면, 발포수지, 특히, 우레탄 포옴으로 형성된 단열재(50)가 냉매탱크(3a)와 저온측 연통 파이프(34a) 사이 및 방열기(3b)와 고온측 연통 파이프(34b) 사이에 배치된다. 단열재(50)는 냉매탱크(3a)에서 저온측 연통부(34a)로의 열 이동, 및 고온측 연통 파이프(34b)에서 방열기(3b)로의 열 이동을 억제한다.
단열재(50)는 냉매탱크(3a)와 저온측 연통 파이프(34a) 사이 및 방열기(3b)와 고온측 연통 파이프(34b) 사이에 배치될 뿐만 아니라, 저온측 연통 파이프(34a) 및 고온측 연통 파이프(34b)의 외주를 피복한다. 상기 피복은 저온측 연통 파이프(34a) 및 고온측 연통 파이프(34b) 또는 부품(수직 부품)의 전체 외주에 대해 행해질 수도 있다. 단열재(50)는, 도6에 도시된 바와 같이, 연통 파이프(34a, 34b)의 전체 외주를 덮지 않고, 냉매탱크(3a)와 저온측 연통 파이프(34a) 사이 및 방열기(3b)와 고온측 연통 파이프(34b) 사이에 배치될 수도 있다.
상기한 냉각장치의 경우, 냉매탱크들은 서로 평행하게 배치되며, 방열기들은 서로 평행하게 배치된다.
이하, 본 실시예의 작용을 설명한다.
냉매탱크(3a)의 각 흡열 파이프(31a) 내로 봉입된 냉매(8)는 수열핀(6a)을 통해 고온 유체로부터 전달된 열을 받아들여 비등되어 증발된다. 증발된 냉매는 저온 유체에 노출되고 저온 방열기(3b)의 방열 파이프(31b)의 내벽 표면에서 응축되어 액화되며, 응축잠열이 방열핀(6b)을 통해 저온 유체로 전달된다. 방열기(3b)에서 응축되어 액화된 냉매(8)는 자중으로 인해 내벽 표면을 따라 이동하여 냉매탱크(3a)의 흡열측 하부 연통부(41)로 낙하한다. 냉매의 응축 액화 및 비등을 반복하므로써, 저온 유체 및 고온 유체가 혼합되지 않으면서 고온 유체의 열이 효율적으로 저온 유체로 이동될 수 있다.
이하, 본 실시예의 효과를 설명한다.
본 실시예에서, 열전도 억제수단으로서, 단열재(50a)가 냉매탱크(3a)와 저온측 연통 파이프(34a) 사이에서 냉매탱크측 단열재로서 제공된다. 이 경우에, 응축 액화되어 이동하는 응축냉매가 저온측 연통 파이프(34a)를 통해 고온측 냉매탱크(3a)로부터 열을 흡수하여 저온측 연통 파이프(34a)에서 상승력을 받는 것을 방지할 수가 있다.
따라서, 냉매 순환이 방해되는 것을 방지할 수 있으며, 냉각장치는 소형화된다.
열전도 억제수단으로서, 단열재(50b)가 방열기 및 고온측 연통 파이프(34b) 사이에서 방열측 단열재로서 제공된다. 이 경우에, 냉매탱크(3a)에서 비등되어 증발된 상승하는 냉매가 연통 파이프(34b)를 통해 저온 방열기(3b)로 열을 방열하여 연통 파이프(34b)에서 하강하는 것을 방지할 수 있다.
열전도 억제수단으로서, 저온측 연통 파이프(34a)의 외주에 피복된 단열재(50a)가 고온부측 단열재로서 제공된다. 이 경우에, 고온부(고온 유체인 고온 공기)로부터 저온측 연통 파이프(34a)로의 열전도를 억제할 수가 있다. 그 결과, 방열기(3b)에서 응축 액화된 하강하는 냉매가 저온측 연통 파이프(34a)를 통해 고온부로부터 열을 흡수하여 저온측 연통 파이프(34a)에서 상승력을 받는 것을 방지할 수 있다. 이 경우에, 냉매 순환이 방해되는 것을 방지할 수 있으며, 냉각 장치는 소형화 될 수 있다.
열전도 억제수단으로서, 고온측 연통 파이프(34b)의 외주에 피복된 단열재(50b)가 저온부측 단열재로 제공된다. 이 경우에, 냉매탱크(3a)에서 비등되어 증발된 상승하는 냉매가 고온측 연통 파이프(34b)를 통해 저온부(저온 유체로서 저온 공기)로 열을 방열하고 고온측 연통 파이프(34b)에서 하강하는 것 방지할 수 있다. 따라서, 냉매 순환의 방해가 방지될 수 있고 냉각 장치가 소형화 될 수 있다.
단열재(50a, 50b)가 적어도 저온측 연통 파이프(34a) 또는 고온측 연통 파이프(34b)의 외주 일부를 덮으므로, 종래 기술에 비하여 냉매 순환의 방해가 용이하게 방지될 수 있다. 또한, 단열재(50a, 50b)가 저온측 연통 파이프(34a) 또는 고온측 연통 파이프(34b)의 전체 외주를 덮으므로, 냉매의 순환이 방해받는 것을 한층 더 방지할 수 있으며, 냉각장치가 소형화 될 수 있다.
단열재는 발포수지로 제작되므로, 열 절연이 효율적으로 수행될 수 있다.
냉매탱크(3a)는 대체로 서로 평행하게 배치된 복수 개의 흡열 파이프(31a), 복수 개의 흡열 파이프(31a) 아래에 배치되어 복수 개의 흡열 파이프(31a)를 서로 연통시키는 흡열측 하부 연통부(41), 및 복수 개의 흡열 파이프(31a) 상부에 배치되어 복수 개의 흡열 파이프(31a)를 서로 연통시키는 흡열측 상부 연통부(42)를 포함한다. 연통 파이프는 흡열 파이프(31a)에 대체로 평행하게 배치되어 흡열측 하부 연통부(41)와 연통되며, 그에 따라, 냉각장치를 소형화한다.
수열핀(6a) 및 방열핀(6b)은 용융상태로 냉매탱크(3a) 및 방열기(3b)와 접합되므로, 핀 사이에서의 열저항은, 수열핀(6a) 및 방열핀(6b)은 냉매탱크(3a) 및 방열기(3b) 상에 기계적으로 장착된 경우와 비하여, 감소될 수 있다. 그러므로, 냉각장치는 수열핀(6a) 및 방열핀(6b)이 냉매탱크(3a) 및 방열기(3b) 상에 기계적으로 장착된 경우보다 한층 더 소형화 될 수 있다.
또한, 고온 유체 및 저온 유체가 서로 반대로 흐르고 복수 개의 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치가 고온 유체 및 저온 유체의 유동 방향으로 적층되므로, 고온 유체의 열이 저온 유체를 향해 용이하게 방열될 수 있다.
(제2실시예)
이하, 본 발명의 제2실시예를 설명한다.
도8은 본 실시예에 따른 냉각기가 박스-형상의 냉각장치에 적용된 것을 나타낸 측면도이며, 도9는 도8의 외측으로부터 보여진(즉, 지면상 좌측으로부터 보여진) 평면도이며, 도10은 제2실시예에 따른 냉각장치(1)의 사시도이며, 도11은 도10의 ?-? 선을 따라 보여진 단면도이다.
본 실시예에 따른 냉각기는 도1 및 도2에 도시된 제1실시예와 같은 방식으로 밀폐공간(9) 내부에 장착된다. 밀폐공간(9)에는, 예를 들면, 통신 설비용 송수신기 및 송수신기를 작동시키기 위한 전력 증폭기가 배치된다.
도8 및 도9에 도시된 바와 같이, 냉각기에는 밀폐공간(9)과 연통된 개방부(13, 14)가 그의 상부 및 하부 부분에 제공된다.
냉각기에는, 밀폐공간(9)의 가스를 고온측 열전달 공간(11) 속으로 보내기 위하여, 밀폐공간(9)의 상부 부분과 연통상태인 개방부인 통기구(13)가 형성된다. 특히, 일측 벽면(9a) 및 격벽(22)은 냉각기를 통해 수직으로 연장하는 공기 통로(23)를 형성하며, 공기 통로(23)의 상단은 통기구(13)로서 밀폐공간(9) 내에서 상부(유체 분리판(2) 상부)로 개방된다. 통기구(13)의 출구 부에는 밀폐공간(9)의 하부 부분으로부터 찬 공기의 유입을 억제하고 밀폐공간(9)의 상부 부분으로부터 고온 공기가 확실하게 유입되도록, 밀폐공간(9)의 상부 부분으로 개방된 유입구(221)가 형성된다.
이 경우에, 발열요소(7)에 의해 가열된 고온의 가스는 통기구(13)로부터 공기 통로(23)로 유입되고 냉매통로(3a)로 원활하게 유도되며, 따라서 밀폐공간(9)의 온도는 균일하게 유지될 수 있다. 즉, 발열요소(7)로부터 발생된 열로 인해 고온이 된 가스가, 밀폐공간(8)에서 대류에 의해 밀폐공간(9) 내에서 상방으로 이동되므로, 냉각 효율을 향상시키기 위하여, 통기구(13)는 밀폐공간(9)의 상부 부분에 제공되는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 통기구(13)가 유체 분리판(2)보다 낮게 위치될 경우, 밀폐공간(9)에서의 비교적 저온인 가스가 통기구(13)에서 공기 통로(23)로 유입되어 냉매탱크(3a)로 유도되며, 밀폐공간(9) 내에서 냉각 효율이 충분하지 않게 된다.
또한, 전체의 냉각장치(1)는 가로방향(도8에서 좌우 방향)으로 경사지도록 배치되므로, 고온 및 저온측 열전달 공간(11, 12) 내에서 냉매탱크(3a) 및 방열기(3b)를 통과하는 가스는 흡입측 통기구(13, 16)에서 방출측 통기구(14, 17)를 향해 원활하게 흐른다. 이 경우에, 냉매탱크(3a) 및 방열기(3b)를 통해 흐르는 가스의 흐름방향에서의 변화가, 좁은 공간에서의 공기 유동 손실이 감소될 수 있도록, 늦추어 질 수 있다. 그 결과, 밀폐공간 내에서의 내부 팬(15)이 소형화될 수 있으며, 내부 팬(15)에 의해 발생된 열량이 감소될 수 있으므로, 발열요소(7)에 의해 상기 감소된 열량만큼의 열량이 증가될 수 있다(즉, 내부 팬(15)이 냉각 성능을 향상시키기 위해 대형화될 경우, 내부 팬(15)에 의해 발생된 열량이 증가하며, 그 결과, 발열요소(7)에 의한 열량은 증가될 수 없다).
내부 순환 팬인 내부 팬(15)은 축류팬으로 구성되어 공기를 흡입하며, 그에 의해, 유입구(221)를 통하여 통기구(13) 속으로 유입된 고온 공기(고온 유체로서 고온 공기)가 냉매탱크(3a)의 흡열 파이프(31a)들 사이에 유입된다. 내부 팬(15)은 냉매탱크(3a)의 흡열 파이프(31a)에 평행하도록 경사진다. 또한, 내부 팬(15)은 냉매탱크(3a)의 흡열 파이프(31a)에 대해 경사질 수도 있다.
외부 순환 팬인 외부 팬(18)은 축류팬으로 구성되어 공기를 흡입하며, 그에 의해, 유입구(221)를 통해 통기구(16) 속으로 유입된 저온 공기(저온 유체로서 저온 공기)가 방열기(3b)의 방열 파이프(31b) 사이로 유입된다. 외부 팬(18)은 방열기(3b)의 방열 파이프(31b)에 대하여 경사진다. 외부 팬(18)의 방출측에는, 외부 팬(18)으로부터 공기를 진행 방향을 안내하는 도풍판(181)이 상방으로 배치된다. 도풍판(181)에 의해 외부 팬(18)으로부터의 공기는 냉각기의 상부 표면에 개방된 통기구(17)를 통과하여 외측으로 방출된다.
방열기(3b)를 유지하기 위한 유지 보수용 덮개(9b)가 도8에 도시된 냉각기의 방열기(3b) 측에 제공된다. 방열기(3b)는 외부공기를 유입하므로, 외부공기에 포함된 먼지 또는 이물질은 방열 파이프(31b)들 사이를 막을 수도 있으나, 이들은 유지 보수용 덮개(9b)에 의해 용이하게 제거될 수 있다. 유지 보수용 덮개(9b)는, 동작 동안에는 냉각기에 고정되고 청소 작업 동안에는 개방된다.
도10은 냉각장치를 나타낸 사시도이다. 또한, 본 실시예에서는, 복수 개의 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치가 고온 유체 및 저온 유체의 유동 방향으로 적층된다. 냉각장치의 세부적인 내용은 단열재(50)가 제공되지 않은 것을 제외하고는 도4에 도시된 것과 유사하며, 도4를 참조하여 부분적으로 설명된다.
도4 및 도10에 도시된 바와 같이, 냉각장치(1)는 고온 유체(예를 들면, 고온 공기)를 저온 유체(예를 들면, 저온 공기)로부터 분리하기 위한 유체 분리판(2); 유체 분리판(2)으로부터 고온유체 측에 배치된 복수 개의 흡열 파이프(31a)로 구성된 냉매탱크(3a); 고온 유체로부터 열을 받아 들여 비등되어 증발되도록 흡열 파이프(31a)에 봉입된 냉매(8); 하나가 냉매탱크(3a)와 밀봉하여 연통되며, 동시에 다른 하나는 유체 분리판(2)을 통과하여 저온 유체 측으로 연장된 한 쌍의 저온측 연통 파이프(34a); 연통 파이프(34b); 저온측 연통 파이프(34a); 다른 고온측 연통 파이프(34b)와 밀봉하여 연통되고 유체 분리판(2)으로부터 저온 유체 측에 배치된 복수 개의 방열 파이프(31b)로 구성된 방열기(3b); 냉매탱크(3a)의 흡열 파이프(31a) 사이에서 용융상태(예를 들면, 납땜 상태)로 접합된 수열핀(6a); 방열기(3b)의 방열 파이프(31b) 사이에서 용융상태(예를 들면, 납땜 상태)로 접합되는 방열핀(6b); 및 열전도 억제수단으로서, 냉매탱크(3a)와 저온측 연통 파이프(34a) 사이 및 방열기(3b)와 연통 파이프(34b) 사이에 끼워져 냉매탱크(3a)에서 저온측 연통 파이프(34a)로의 열 이동 및 방열기(3b)에서 연통 파이프(34b)로의 열 이동을 억제하는 단열재(50)(예를 들면, 발포수지인 우레탄 포옴)을 포함한다.
유체 분리판(2)은, 예를 들면, 고온인 밀폐공간의 일측 벽면을 구성하며, 알루미늄과 같은 금속재로 제작되어 저온측 연통 파이프(34a) 및 고온측 연통 파이프(34b)에 일체로 접합(예를 들면, 납땜)된다. 유체 분리판(2)에는 저온측 연통 파이프(34a) 및 고온측 연통 파이프(34b)가 연장하는 긴 삽입 구멍이 뚫려진다.
냉매탱크(3a)는 서로 대체로 평행하게 배치된 복수 개의 흡열 파이프(31a), 흡열 파이프(31a) 아래에 배치되어 하부에서 이들 흡열 파이프(31a)와 연통된 흡열측 하부 연통부(41), 및 흡열 파이프(31a) 상부에 배치되어 상부에서 이들 흡열 파이프(31a)와 연통된 흡열측 상부 연통부(42)를 포함한다. 흡열 파이프(31a)는 타원형(또는, 긴 사각형) 단면을 갖는 편평한 관의 형태를 이루며, 열전달 특성이 우수한 우수한 금속재(에를 들면, 알루미늄 또는 구리)로 형성된다. 도11은 흡열 파이프(31a)를 나타낸 부분 단면도이다. 상기 도면에서는 수열핀(6a)이 생략되었다. 도시된 바와 같이, 흡열 파이프(31a)는 타원형 단면을 가지는 편평한 관상 부재이며, 수직 방향에 걸쳐서 복수 개의 내부 격판(33)과 일체로 형성된다(아이(eye)-형상의 단면). 이 경우에, 내압 성능은 향상되며, 냉매와의 접촉면적의 확대로 인해 열흡수 효율이 향상하게 된다. 상기 흡열 파이프(31a)는 압출 가공에 의해 용이하게 형성될 수 있다.
방열기(3b)는 서로 대체로 평행하게 배치된 복수 개의 방열 파이프(31b), 방열 파이프(31b) 아래에 배치되어 하부에서 방열 파이프(31b)와 연통된 방열측 하부 연통부(43), 및 방열 파이프(31b) 상부에 배치되어 상부에서 방열 파이프(31b)와 연통된 방열측 상부 연통부(44)를 포함한다. 또한, 방열 파이프(31b)는 타원형(또는 긴 사각형) 단면을 갖는 편평한 관 형태를 이루고 열전달 특성이 우수한 금속재(예를 들면, 알루미늄 또는 구리)로 형성된다. 마찬가지로, 방열 파이프(31b)는 도11에 도시된 흡열 파이프(31a)와 유사한 타원 단면 형상을 갖는 편평한 관 형태를 이루며, 수직 방향에 걸쳐 복수 개의 내부 격판(33)과 일체로 형성된다(도시되지 않음). 이것은 냉매와의 접촉면적의 확대로 열흡수 효율 및 내압 성능을 향상시키는 효과를 가져다준다. 방열 파이프(31b)는 압출 성형 가공에 의해 용이하게 형성될 수가 있다.
고온측 연통 파이프(34b)는 냉매탱크(3a)의 흡열측 상부 연통부(42) 및 방열기(3b)의 방열측 상부 연통부(44)와 연통되어 냉매탱크(3a)에서 비등되어 증발된 냉매(8)를 방열기(3b)로 보낸다. 고온측 연통 파이프(34b)는 소정 간격(바람직하기로는, 방열 파이프(31b) 사이 거리보다 큰 간격, 더욱 바람직하기로는, 방열 파이프(31b) 사이 간격의 두배 이상의 간격)으로 대체로 방열 파이프(31b)에 평행하게 배치된다.
저온측 연통 파이프(34a)는 방열기(3b)의 방열측 하부 연통부(43) 및 연통되어 냉매탱크(3a)의 흡열측 하부 연통부(41)와 연통되어 방열기(3b)에서 응축 액화된 냉매(8)를 냉매탱크(3a)로 되돌린다. 저온측 연통 파이프(34a)는 소정 간격(바람직하기로는, 흡열 파이프(31a) 사이의 간격보다 큰 간격, 더 바람직하기로는, 흡열 파이프 사이 간격의 두배 이상의 간격)으로 흡열 파이프(31a)에 대체로 평행하게 배치된다.
냉매(8)는 HFC-134a (화학식: CH2FCF3) 또는 물로 형성되고, 탱크의 내압이 너무 높지 않은 범위(예를 들면, HFC-134a의 경우, 대기압의 20배 이하의 압력)에서, 즉 저온 유체에 의해 응축되고 고온 유체에 의해 비등되도록 설정된다. 특히, 냉매는 100℃에서 비등되도록 선정된다. 여기서, 냉매는 복수 성분을 갖는 냉매 또는 단일 성분을 주로 포함하는 냉매의 혼합체일 수도 있다. 냉매(8)는, 그 수위가 냉매탱크(3a)의 흡열측 상부 연통부(42) 보다 약간 아래에 위치되는 양까지 봉입된다. 바람직하기로는, 냉매량은 작동 동안에 그 수위가 방열 파이프(31b)에 도달하지 않도록 설정된다. 냉매(8)는 열흡수핀(6a) 및 방열핀(6b)이 납땜되어 흡열 파이프(31a) 및 방열 파이프(31b)에 접합된 후에 봉입된다.
수열핀(6a)은 흡열 파이프(31a) 사이에 배치되며, 방열핀(6b)은 방열 파이프(31b) 사이에 배치된다. 수열핀(6a) 및 방열핀(6b)은, 열전달 특성이 우수한 금속판(예를 들면, 알루미늄 판재, 두께: 0.02 내지 0.5㎜)이 파형상으로 번갈아 굽혀진 주름진 핀이며, 방열 파이프(31b)의 편형한 외벽 표면에 납땜된다(즉, 용융상태로 접합된다). 수열핀(6a)은, 냉매(8)로의 고온유체측 열 전달을 용이하게 하고 흡열 파이프(31a)의 강도를 향상시키기 위하여 제공된다. 방열핀(6b)은 저온 유체 측으로의 냉매의 열 전달을 용이하게 하고 방열 파이프(31b)의 강도를 향상시키기 위하여 제공된다.
본 실시예에서, 고온부에는 고온 유체인 고온 공기가 흐르는 고온 통로(35a)가 형성되며, 저온부에는 저온 유체인 저온 공기가 흐르는 저온 통로(35b)가 형성된다.
본 실시예에서는, 열전도 억제수단으로서, 적어도 냉매탱크(3a)와 저온측 연통 파이프(34a) 사이 및 방열기(3b)와 고온측 연통 파이프(34b) 사이에 배치된 판상부재가 배치된다.
고온측 통로(고온 통로)(35a)는 냉매탱크(3a)의 외주부를 둘러싸는 판상부재로 형성된 고온측 분할부재(50d) 및 유체 분리판(2)에 의해 구성된다. 냉매탱크(3a)는 고온 통로(35a)에 배치되며, 저온측 연통 파이프(34a)는 낮은 온도 영역에 위치되도록 고온 통로(35a)로부터 격리된다. 즉, 도12에 도시된 바와 같이, 저온 연통 파이프(34a)는 고온측 분할부재(50d)의 외측에 배치된다. 고온 공기가 흐르는 상류부에서 브라켓이 저온측 연통 파이프(34a)의 전체 표면 상에 배치되어 고온 공기가 저온측 연통 파이프(34a)가 배치된 공간 속으로 흐르는 것을 방지한다.
동일한 방식으로, 저온측 통로(저온 통로)(35b)는 방열기(3b)의 외주를 둘러싸는 판상부재로 형성된 저온측 분할부재(50c) 및 유체 분리판(2)을 포함한다. 방열기(3b)는 저온 통로(35b)에 배치되며, 고온측 연통 파이프(34b)가 고온 영역에 위치되도록 저온 통로(35b)로부터 격리된다. 즉, 고온측 연통 파이프(34b)는 저온측 분할부재(50c)의 외측에 배치된다.
플랜지는 냉각장치를 고정하며, 냉매탱크(3a)와 저온측 연통 파이프(34a) 사이 및 방열기(3b)와 고온측 연통 파이프(34b) 사이에 소정 간격을 유지하도록 작용을 한다.
본 실시예에서, 열전도 억제수단으로서, 고온측 통로(35a)를 분할하기 위한 고온측 분할부재(50d) 및 유체 분리판(2)이 저온측 연통 파이프(34a)와 흡열 파이프(31a) 사이에 제공되며, 저온측 연통 파이프(34a)는 그의 온도가 고온 통로(35a)보다 낮은 영역에 위치되도록 고온측 분할부재(50d)에 의해 분리된다. 이 경우에, 고온 통로(5a)로부터 저온측 연통 파이프(34a)로의 열전도가 억제될 수 있으며, 그 결과, 방열기(3b)에서 응축 액화된 하강하는 냉매가 저온측 연통 파이프(34a)를 통해 고온 통로로부터 열을 흡수하여 저온측 연통 파이프(34a)에서 상승력을 받는 것을 방지할 수가 있다. 이 경우에, 냉매 순환의 방해가 방지되며, 냉각장치가 소형화 될 수 있다. 또한, 열전도 억제수단으로서, 저온 통로(35b)를 분할하기 위한 저온측 분할부재(50c) 및 유체 분리판(2)이 고온측 연통 파이프(34b)와 방열 파이프(31b) 사이에 제공되며, 고온측 연통 파이프(34b)는 그 온도가 저온 통로(35b)에서 보다 높은 영역에 위치되도록 저온측 분할부재(50c)에 의해 분리된다
이 경우에, 고온측 연통 파이프(34b)에서 저온 통로(35b)로의 열 전도가 억제될 수 있다. 그 결과, 냉매탱크(3a)에서 비등되어 증발된 상승하는 냉매가 고온측 연통 파이프(34b)를 통해 저온 통로로 열을 방출하여 고온측 연통 파이프(34b)에서 하강하는 것을 방지할 수가 있다. 이런 식으로, 냉매 순환의 방해가 방지될 수 있으며, 냉각장치가 소형화될 수 있다.
또한, 도10에 도시된 복수층의 냉각장치에서, 각각의 저온측 연통 파이프(34a)는 고온 통로로부터 분리되고, 각각의 고온측 연통 파이프(34b)는 저온 통로로부터 분리되며, 따라서, 유체 유동시 온도 효율이 향상될 수 있다.
본 실시예에 따른 냉각 장치는 공기가 송풍될 수 있는 부분(핀 부분) 및 공기가 송풍될 수 없는 부분(저온측 연통 파이프(34a), 고온측 연통 파이프(34b))으로 분할된다. 본 실시예에서처럼, 공기가 팬(도시되지 않음)에 의해 복수층의 냉각장치로 송풍될 때, 공기는 핀 부분으로 흘러가서 접촉하게 되며, 핀 부분을 통과한 후 팽창한다. 그 결과, 압력 손실이 유발될 수 있다. 그러나, 본 실시예에서, 고온 통로(35a)는 유체 분리판(2) 및 고온측 분할부재(50d)에 의해 분할되며, 저온 통로(35b)는 유체 분리판(2) 및 저온측 분할부재(50c)에 의해 분할되므로, 통로(35a, 35b)를 통해 흐르는 공기는 압력 손실이 감소될 수 있도록 선형적으로 흐른다. 이 경우에, 팬의 소비 전력 및 공기 유동 잡음이 감소된다. 또한, 공기가 송풍되는 단면이 분할되지 않은 경우와 비하여 한정되므로, 핀 부분에서의 유동량이 증가될 수 있다.
고온측 연통 파이프(34b)가 소정의 간격(바람직하기로는 방열 파이프(31b) 사이 거리보다 큰 간격, 더 바람직하기로는, 상기 간격의 두배 정도의 간격)으로 방열 파이프(31b)에 대체로 평행하게 배치되므로, 냉매탱크(3a)에서 비등되어 증발된 상승하는 냉매가 고온측 연통 파이프(34b)를 통해 저온 방열기(3b)로 열을 방열하여 고온측 연통 파이프(34b)에서 하강하는 것을 방지할 수 있다. 저온측 연통 파이프(34a)는 방열기(3b)의 방열측 하부 연통부(43) 및 냉매탱크(3a)의 흡열측 하부 연통부(41)와 연통되어 방열기(3b)에 의해 응축 액화된 냉매(8)를 냉매탱크(3a)로 되돌린다. 또한, 저온측 연통 파이프(34a)는 소정 간격(바람직하기로는, 흡열 파이프(31a) 사이 거리보다 큰 간격, 더 바람직하기로는, 상기 간격의 두배 정도의 간격)으로 흡열 파이프(31a)에 대체로 평행하게 배치되므로, 방열기(3b)에서 응축 냉각된 하강하는 냉매가 고온 냉매탱크(3a)로부터 열을 흡수하여 저온측 연통 파이프(34a)에서 상승력을 받는 것을 방지할 수 있다.
앞서 설명된 제1 및 제2 실시예의 경우에, 냉매탱크(3a)에서 복수 개의 흡열 파이프(31a)에 의해 열이 수용될 수 있으므로 열흡수 효율이 향상된다. 흡수열에 의해 비등되어 증발된 냉매는 흡열측 상부 연통부(42)에 모이며, 냉매는 고온측 연통 파이프(31b)에 의해 방열기(3b)로 보내진다. 그러므로, 방열기(3b)와 냉매탱크(3a) 사이를 연통시키기 위한 관의 수는 감소될 수 있으며, 유체 분리판(2)이 용이하게 기계 가공될 수 있다. 또한, 방열기(3b)에서, 복수 개의 방열 파이프(31b)에 의해 열이 방열되므로, 방열 효율이 향상된다. 응축 액화된 냉매는 방열측 하부 연통부(43)에 모여지며, 냉매는 저온측 연통 파이프(34a)에 의해 냉매탱크(3a)로 보내진다. 그러므로, 방열기(3b) 및 냉매탱크(3a) 사이를 연통시키기 위한 관의 수는 감소될 수 있으며, 유체 분리판(2)은 용이하게 기계 가공될 수 있다.
고온측 분할부재(50d)는, 도12에 도시된 바와 같이, 플랜지와 저온측 연통 파이프(34a) 사이에 배치된 판상부재에 의해 구성될 필요가 없이, 도13에 도시된 바와 같이, 플랜지 사이에서 유지된 삽입 플랜지(50e)로 구성될 수도 있다. 마찬가지로, 저온측 분할부재(50c)는 플랜지와 고온측 연통 파이프(34b) 사이에 배치된 판상부재에 의해 구성될 필요가 없이, 플랜지 사이에 유지된 삽입 플랜지(50e)로 구성될 수도 있다. 이 경우, 공기는 한층 더 원활하게 송풍된다.
도12 및 도13에서, 브라켓은 공기 송풍 영역 상류측에 배치되므로, 고온 공기는 저온측 연통 파이프(34a)와 충돌하지 않으며, 저온측 연통 파이프(34a)가 고온의 공기에 의해 가열되는 것이 방지될 수 있다. 그러나, 도12에 도시된 공기 유동방향의 반대 방향의 경우(브라켓이 하류측에 배치된다)라도, 공기는 케비넷 측면판, 브라켓, 및 고온측 분할부제(50d)에 의해 둘러싸인 영역에서 정체되며, 실제적으로 고온인 공기는 저온측 연통 파이프(34a)와 충돌하지 않는다. 이 경우에, 저온측 연통 파이프(34a)가 고온 공기에 의해 가열되는 것이 역시 방지될 수 있다. 마찬가지로, 도13에 도시된 공기 유동방향의 반대 방향인 경우(브라켓이 하류측에 배치된다)에서도, 공기는 케비넷 측면판, 브라켓 및 삽입 플랜지(50e)에 의해 둘러싸인 영역에서 정체되며, 대체로 고온 공기는 저온측 연통 파이프(34a)와 충돌하지 않는다. 이 경우에, 저온측 연통 파이프(34a)가 고온 공기에 의해 가열되는 것이 역시 방지될 수 있다.
(제3실시예)
이하, 본 발명의 제3실시예를 설명한다.
도14는 본 발명의 제3실시예에 따른 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치의 전체 구조를 나타낸 측면도이다.
냉각장치(1)는 전기 자동차 또는 일반적 전력 제어장치의 인버터를 구성하는 IGBT 모듈(발열요소)을 냉각하기 위한 것이다. 냉각장치(1)는 플루오르 카본(fluorocarbon) 타입의 냉매를 포함하는 냉매탱크(3), 이 냉매탱크(3)에서 비등되어 증발된 증발냉매를 응축 액화시키는 방열기(4), 및 방열기(4)로 공기를 송풍하기 위한 냉각 팬(5)을 포함한다.
도14에 도시된 바와 같이, IGBT 모듈(2)은 모듈에 통합된 반도체 소자(도시되지 않음)로부터 발생된 열을 방열하기 위한 방열판(2a)을 갖는다. IGBT 모듈(2)은 복수의 볼트(6)를 조임으로서 냉매탱크(3)에 고정되며, 방열판(2a)은 냉매탱크(3)의 외벽 표면에 밀접하게 접촉된 상태로 있게 된다. 본 실시예에서, 여섯 개의 IGBT 모듈(2)이 냉매탱크(3)의 하나의 외벽 표면에 장착된다(탱크(3)의 횡방향으로 두개, 수직으로 세개 층).
냉매탱크(3)는, 예를 들면, 알루미늄 블록재로부터 압출 가공에 의해 형성된 압출부재(7) 및 압출부재(7)의 하단 개방부를 폐쇄하기 위한 한 쌍의 앤드 캡(8, 9)을 포함한다.
압출부재(7)는 폭에 비해 작은 두께를 갖는 수직으로 길고 편평한 형상을 가진다. 도15 및 도16(도15의 ⅩⅥ-ⅩⅥ 선을 따라 보여진 단면도)에 도시된 바와 같이, 증기통로(10), 응축액 통로(11), 단열 통로(12), 및 비작동 통로(13)는, 인접한 통로 사이에 지지 로드(rod)(지지벽부)(14, 15, 16, 및 17)를 그대로 둔 채로, 압출부재(7)의 내부를 통해 길이 방향으로(도15에서 수직으로) 형성된다.
증기통로(10a, 10b)는 IGBT 모듈(2)로부터의 열에 의해 비등되어 증발된 증발냉매가 냉매탱크(3) 내에서 상승하는 영역이다. 두개의 증기통로는 IGBT 모듈(2)의 장착 위치에 대응하여 나란히 형성된다. 응축액 통로(11)는 방열기(4)에서 냉각되어 액화된 응축액이 흐르는 영역이고 횡방향으로 일측에 형성된다. 단열 통로(12)는 증기통로(10)에서 응축액 통로(11) 측으로 전달되는 열의 양을 감소시키는 작용을 하고 증기통로(10)와 응축액 통로(11) 사이에 형성된다. 비작동 통로(13)는 압출부재(7)가 압출 성형되는 동안에 응축액 통로(11)와 균형을 맞추기 위한 것이며, 냉매탱크(3)의 횡방향으로 응축액 통로(11)의 반대측에 형성된다. 따라서, 비작동 통로(13)는 응축액 통로(11)로서 사용되지는 않는다.
두개의 증기통로(10a, 10b) 사이를 구분하기 위한 지지벽부(14), 하나의 증기통로(10a)와 단열 통로(12) 사이를 구분하기 위한 지지벽부(15), 및 다른 증기통로(10b)와 비작동 통로(13) 사이를 구분하기 위한 지지벽부(16) 각각에는, 도15에서 도시된 바와 같이, IGBT 모듈(2)을 장착하기 위한 볼트(6)가 조여지는 복수의 나사 구멍(18)이 형성된다.
도15에 도시된 바와 같이, 방열기(4)가 연결판재(19)를 통해 연결되는 면적(파선B로 지시된 면적) 및 압출부재(7)의 외벽(본 실시예에서, IGBT 모듈(2)이 장착되는 쪽의 벽)에는, 증기 냉매 유출구(20) 및 응축액 유입구(21)가 형성된다. 유출구(20)는 비작동 통로(13) 상부로 개방된다. 지지벽부(14, 15, 16)의 상부는, 예를 들어, 밀링과 같은 기계 가공에 의해 제거되므로, 유출구(20)는 증기통로(10) 및 단열 통로(12)와 연통상태가 된다. 유입구(21)와 유출구(20)는 높이에서 약간의 차이가 있으므로, 유입구(21)의 하단이 유출구(20)의 하단보다 낮다.
앤드 캡(8, 9)은 압출부재(7)의 양 개방단을 덮고, 납땜에 의해 그에 일체로 연결된다. 이 경우, 상부 앤드 캡(8)은 압출부재(7)의 상단 개방부를 폐쇄하면서 부착되며, 반면에, 하부 앤드 캡(9)은 압출부재(7)의 하단과 하부 앤드 캡 사이에 연통로(22)를 정의하면서 압출부재(7)의 하단 개방부에 부착되어 증기통로(10), 응축액 통로(11), 단열 통로(12) 및 비작동 통로(13) 사이의 연통을 제공한다.
방열기(4)는 이른바 드로운 컵(drawn-cup type) 열교환기이며, 도14에 도시된 바와 같이, 동일 형상의 복수 개의 중공 방열 튜브(23)를 적층하므로써 구성되고 연결판재(19)를 통해 냉매탱크(3)에 부착된다.
도17(도14에서의 ⅩⅦ-ⅩⅦ 선을 따라 보여진 단면)에 도시된 바와 같이, 방열 튜브(23) 각각은 대체로 사각 평면형상의 두개의 프레스 성형 판재(24)를 포함한다. 프레스 성형 판재(24)의 외주 가장자리는 함께 접합되어 중공체를 형성한다. 두개의 프레스 성형 판재(24)는, 각 성형 판재(24)의 양단에 형성된 연통 개방부를 가지는 열전도성이 우수한 금속재(예를 들면, 알루미늄)를 프레스 가공하므로써, 동일한 형상으로 형성된다. 각 방열 튜브(23)의 중앙부 전체는, 얇은 알루미늄 판재를 주름지게 하여 얻어진 내부 핀(27)가 삽입되는, 편평한 냉매통로(26)를 구성한다. 냉매통로(26)의 양단에는 연통 개방부(25)를 갖는 연통부(28)가 제공된다. 연통부(28)는 연통 개방부(25)를 통해 다른 방열 튜브(23)의 연통부(28)가 제공되며, 그에 의해, 전체적인 방열기(4)의 탱크부를 구성하게 된다.
도17에 도시된 바와 같이, 방열 튜브(23)는 각각의 연통부(28)가 서로 마주보도록 적층된다. 방열 튜브(23)의 상호 연통은, 적층 상태에 있는 인접한 방열 튜브(23) 사이에 방열핀(29)이 끼워진 채로 연통부(28)에 형성된 연통 개방부(25)를 통해 확보된다. 그러나, 최외측에 위치된 방열 튜브(23)의 외측 프레스 성형 판재(24)가 연통 개방부(25)를 갖지 않는다고 가정하면, 방열 튜브의 성능 저하 등의 문제가 발생될 수 있다.
대안으로, 연통 개방부(25)를 갖는 프레스 성형 판재(24)가 사용될 수도 있지만, 이 경우, 연통 개방부(25)는 외측으로부터 앤드 플레이트 등으로 밀봉하여 폐쇄된다.
연결판재(19)는 압출부재에 형성된 양 유입구(21) 및 유출구(20)를 덮도록 압출부재(7)의 외부벽 표면에 밀봉되어 연결된다. 유입구(20)와 연통하는 하나의 연통챔버(30) 및 유출구(21)와 연통하는 다른 연통챔버(31)가 압출부재(7)의 외벽면과 연결판재(19) 사이에 형성된다. 양 연통챔버(30, 31)는 내부 핀(27)가 배치된 냉매통로(26)를 통해 서로 연통상태가 된다. 연결판재(19)는 프레스 성형 판재(24)에 형성된 것과 동일한 연통 개방부를 가지며, 연통챔버(30, 31) 및 방열 튜브(23) 사이에서의 연통은 상기 연통 개방부를 통해 제공된다. 도14에 도시된 바와 같이, 냉각 팬(5)은 방열기(4)의 측면에 볼트(도시되지 않음)에 의해 고정된 팬 슈라우드(fan shroud)(5a)를 갖는 축류 팬이며, 방열기(4) 상부에 배치된다.
본 실시예의 작동을 설명한다.
외벽 표면에 IGBT 모듈(2)이 부착된 증기통로 내에서 냉매는 IGBT 모듈(2)로부터 열을 수용하면서 비등하고 증발한다. 결과적으로 발생된 기포는 증기통로(10) 내에서 상승하며, 유출구(20)를 통과하고 주로 하나의 연통챔버(30)로 흐른다. 그 후, 기포는 하나의 연통챔버(30)로부터 방열기(4)의 하나의 탱크부(도17에서 우측 연통부(28)) 속으로 흐르며, 방열 튜브(23)에 형성된 냉매통로(26)로 분배된다. 각 냉매통로(26)를 통해 흐르는 증발냉매는 냉각 팬(5)에서 송풍된 공기를 받아 들여 저온으로 유지된 내부 핀(27)의 표면 및 냉매통로의 내벽 표면에서 응축되어 응축잠열을 방열한다. 결과적으로 생긴 응축액 방울은 각 냉매통로(26)의 바닥을 따라 흘러 방열기(4)의 다른 탱크부(도17에서 좌측 연통부)로 흘러간다. 또한, 응축액 방울은 다른 탱크부에서 흘러나와 다른 연통챔버(31)로 흘러가서 주로 그 곳에서 머문다. 그 후, 연통챔버(31)의 응축액은 유출구(20) 보다 낮은 위치에서 개방된 유입구(21)를 통해 응축액 통로(11)로 흘러간 후, 응축액 통로(11)를 통해 흘러 내려가고 앤드 캡(9) 내부에 형성된 연통로(22)를 통해 증기통로(10)로 다시 되돌아간다. 한편, 증발냉매의 응축 시에 방열된 응축잠열은 냉매통로(26)의 벽 표면으로부터 방열핀(29)으로 전달되어 인접한 방열 튜브(23) 사이를 통과하는 송풍 공기 중으로 방열된다.
이하, 본 실시예의 효과를 설명한다.
본 실시예의 냉각 장치(1)에 따르면, IGBT 모듈(2)로부터 발생된 열이 압출부재(7)를 통해 응축액 통로(11)에서의 냉매까지 전달되는 열전달 경로에서, 하나의 증기통로(10a)와 응축액 통로(11) 사이에 형성된 단열 통로(12)는 열저항으로서 작용한다. 또한, 상기 열전달 경로를 통해 이동하는 열의 대부분은 단열 통로(12)에서 냉매에 의해 흡수되어 통로(12)에서 냉매의 온도 상승에 기여한다. 그 결과, 앞서 언급된 열전달 경로를 통과하여 증기통로(10) 측에서 응축액 통로(11) 측으로 전달된 열량은 감소되고, 그에 따라, 응축액 통로(11)에서 냉매가 비등하는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로, 냉매는 냉매탱크(3)와 방열기(4) 사이를 순조롭게 순환하며, 응축액 통로(11)에서 냉매의 비등으로 인한 방열성능의 저하가 방지될 수 있다.
(제4실시예)
본 발명의 제4실시예를 설명한다.
도18은 냉매탱크(3)의 열전달 감소 구조체를 나타낸 부분 단면도이다.
본 실시예에서, 냉매탱크(3)의 열전달 감소 구조체로서, 응축액 통로(11)와 하나의 증기통로(10a) 사이를 분할하기 위한 지지벽부(32)에 감소된 단면적을 갖는 수축부(32a)가 제공된다. 이 경우, 증기통로(10) 측에서 응축액 통로(11)로 전달된 열량이 감소하기 때문에, 응축액 통로(11)에서 냉매가 비등하는 것을 방지할 수 있다.
(제5실시예)
본 발명의 제5실시예를 설명한다.
도19는 냉매탱크(3)의 열전달 감소 구조체를 나타낸 부분 단면도이다.
본 실시예에서, 냉매탱크(3)의 열전달 감소 구조체로서, 공기-냉각핀(32b)이 응축액 통로(11)와 하나의 증기통로(10a) 사이에서 일정한 거리를 둔 지지벽부(32)의 외측에 형성된다.
본 실시예에서 따르면, 지지벽부(32)를 통해 전달된 열의 일부가 공기-냉각핀(32b)을 통해 대기로 방출되므로, 증기통로(10) 측에서 응축액 통로(11)로 전달된 열량은 감소한다. 그러므로, 응축액 통로(11)에서 냉매가 비등하는 것이 방지될 수 있다.
(제6실시예)
본 실시예의 제6실시예를 설명한다.
도20은 냉매탱크(3)의 열전달 감소 구조체를 나타낸 부분 단면도이다.
본 실시예에서, 내부 핀(12a)가 단열 통로(12)의 내부에서 돌출된다. 본 실시예에 따르면, 단열 통로(12)에서 방열면적은 내부 핀(12a)에 의해 증가하므로, 단열 통로(12)에서 냉매를 비등시키므로써 방열성능이 향상되고 증기통로(10) 측에서 응축액 통로(11) 측으로 전달된 열량이 감소하며, 따라서, 응축액 통로(11)에서의 냉매가 비등하는 것이 방지될 수 있다.
(제7실시예)
본 발명의 제7실시예를 설명한다.
도21은 냉매탱크(3)의 열전달 감소 구조체를 나타낸 부분 단면도이다.
본 실시예에서, 단열 통로(12)는 요철 형상의 내부 벽면(12b)을 갖는다. 본 실시예에 따르면, 단열 통로(12)의 내부 벽면이 평면인 경우에 비하여, 단열 통로(12)에서의 냉매 비등이 가속되므로, 증기통로(10) 측에서 응축액 통로(11) 측으로 전달된 열량이 더 작게 되며, 따라서, 응축액 통로(11)에서 냉매가 비등하는 것이 방지될 수 있다.
(제8실시예)
본 실시예의 제8실시예를 설명한다.
도22는 냉매탱크(3)의 수직 단면도이다.
본 실시예에서, 단열 통로(12)의 상부 부분은 응축액 통로(11)와 연통하게 된다. 또한, 이 경우, 단열 통로(12)는 열저항으로서 작용하고 압출부재(7)를 통해 전달된 열의 일부가 통로(12)에서 냉매에 의해 흡수되므로, 증기통로(10) 측에서 응축액 통로(11) 측으로 전달된 열량이, 응축액 통로(11)에서 냉매가 비등하는 것을 방지하기에 충분할 정도까지 감소된다. 기포로 인한 비등부에서의 내부 압력의 증가에 비례하여, 냉각장치의 동작 동안에 비등부과 응축액 통로(11) 사이에서는 수위(유면의 높이)의 차이가 발생하므로, 응축액 통로(11)의 수위는 높아진다. 응축액 통로(11)와 단열 통로(12) 사이에서의 연통 결과로서, 통로(12)에서 수위가 비등부과의 연통 경우보다 더 높아지므로, 단열 통로(12)에서의 방열면적이 증가하고 냉각 효과가 향상되며, 응축액 통로(11)에서 냉매가 비등하는 것이 방지될 수 있다.
(제9실시예)
본 발명의 제9실시예를 설명한다.
도23 내지 도25는 냉매탱크(3)의 수직 단면도이다.
본 실시예에서, 복수 개(도23 내지 도25에서 두 개)의 단열 통로(12)가 형성된다. 도23은 두 개의 단열 통로(12)의 상부 부분이 증기통로(10)와 연통상태인 예를 나타낸다. 도24는 하나의 단열 통로(12a)의 상부 부분이 증기통로(10)와 연통상태인 예를 나타내고 다른 단열 통로(12b)의 상부 부분이 응축액 통로(11)와 연통하는 예를 나타낸다. 도25는 두 개의 단열 통로(12)의 상부 부분이 응축액 통로(11)와 연통 상태인 예를 나타낸다. 각각의 상기 예에서, 복수의 단열 통로(12)가 제공되므로, 증기통로(10) 측에서 응축액 통로(11) 측으로 전달된 열량은 더 작게 되고 응축액(11)에서 냉매의 비등이 한층 더 방지될 수 있다.
(제10실시예)
도26 내지 도31을 참조하여, 본 발명의 제10실시예를 설명한다.
도26A는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치의 개략적 구조를 나타낸 다이아그램이며, 도26B는 복수층으로 정렬된 냉각유닛을 포함하는 열교환기를 나타낸 다이아그램이며, 도27은 전자 장치의 전체 구조를 나타낸 다이아그램이다.
예를 들면, 전자 장치(1)는 무선 전화기 또는 자동차 전화기와 같은 휴대용 전화의 무선 기지국에 설치된 장치이다. 전자 장치(1)는 전자부품(11, 12)을 밀봉된 상태로 내부에 수용하는 하우징(13) 및 전자부품(11, 12)을 냉각하기 위하여 하우징(13)에 내장된 냉각장치(냉각기)(14)를 포함한다.
전자부품(11)은, 전류가 공급될 때, 소정의 동작을 수행하고 열을 발생하는 발열요소(예를 들면, 송수신기에 내장된 고주파 스위칭 회로를 구성하는 반도체 스위칭 소자) 이다. 전자부품(12)은, 전류가 그에 공급될 때 소정의 동작을 역시 수행하고 열을 발생하는 발열요소(예를 들면, 전력 증폭기에 내장된 전력 트랜지스터와 같은 반도체 증폭기 소자) 이다.
외부로부터 내부를 밀폐하기 위한 하우징(13)은 내부에 밀폐공간(15)을 정의한다. 먼지 및 습기와 같은 이물질의 침적에 의한 전자부품(11, 12)의 성능 저하를 방지하기 위하여, 밀폐공간(15)은, 예를 들면, 후술될 냉각장치(14)에 사용된 유체 분리판에 의해, 외부로부터 완전히 밀봉된다.
냉각 장치(14)에 사용된 유체 분리판 및 냉각 장치(14)의 케이싱에 의해, 밀폐공간(15)이 전자부품(11, 12)을 수용하는 전자부품 수용공간(16) 및 밀폐된 본체 내부에 통로로서 작용하는 고온측 열전달 공간(17)으로 구획된다. 냉각 장치(14)의 깊이 크기를 최소화하기 위하여, 고온측 열전달 공간(17)의 유동로 면적은 상류 측에서 좁아지며, 반면에, 하류 측에서 상기 공간(17)의 유동로 면적은 더 넓어진다. 또한, 하우징(13)은 밀폐된 본체의 외측에 통로인 저온측 열전달 공간(18)을 정의한다.
냉각장치(14)는 하우징(13)과 일체인 케이싱(20); 저온 공기(외부 유체, 저온 유체)의 흐름을 발생시키는 두 개의 상부 원심 송풍기(21); 저온 공기(내부 유체, 고온 유체)의 흐름을 발생시키는 두 개의 하부 원심 송풍기(22); 밀폐공간(15)에서 공기 온도를 하한 온도(예를 들면, 0℃)보다 낮지 않은 수준으로 유지시키는 전기 히터(23); 냉각장치(14)에 사용된 전기 장치를 위한 전기 공급을 제어하는 제어기(24); 및 밀폐공간(15)에서 공기 온도를 상한 온도(예를 들면, 65℃)보다 높지 않은 수준으로 유지시키는 열 교환기(25)을 포함한다.
케이싱(20)은 전자 장치(1)의 최외측에 배치된 외벽판(26) 및 고온측 열전달 공간(17)을 둘러싸는 후측 격판(27)을 포함한다. 외벽판(26) 및 후측 격판(27)은, 예를 들면, 스폿 용접 등으로 접합하거나, 또는 나사 또는 볼트와 같은 체결수단을 사용하므로써, 하우징(13)에 고정된다.
두 개의 상부 원심 송풍기(21)에는 저온측 열전달 공간(18)에서 공기 흐름을 발생시키는 원심 팬(31), 원심 팬(31)을 회전시키기 위한 전기모터(32), 및 원심 팬(31)을 회전 가능하게 내부에 수용하는 스크롤 케이싱(scroll casing)(33)이 제공된다.
밀폐공간(15)의 내부 온도가 하한 온도보다 낮을 때 전자부품(예를 들면, 반도체 소자)(11, 12)의 성능이 저하되기 때문에, 전기 히터(23)는 밀폐공간(15)의 내부 온도가 하한 온도(예를 들면, 0℃)보다 낮지 않게 유지되도록 고온측 열전달 공간(17)을 통해 흐르는 공기를 가열하기 위한 것이다. 본 실시예에 사용된 전기 히터(23)는, 예를 들면, 1.2㎾의 열량 값을 갖는다.
제어기(24)는 두 개의 상부 원심 송풍기(21)의 전기모터(32), 두 개의 하부 원심 송풍기(22)의 전기모터(35) 및 전기 히터(23)와 같은 전기 장치를 더미스터(thermistor)와 같은 온도에 민감한 소자로 구성된 온도 센서(9)에 의해 검출된 밀폐공간(15)의 내부 온도에 따라 제어하기 위한 것이다.
밀폐공간(15)의 내부 온도가 하한 온도(예를 들면, 0℃)보다 낮지 않을 때, 제어기(24)는 제어를 행하여 두 개의 상부 원심 송풍기(21) 및 두 개의 하부 원심 송풍기(22)가 Hi(강풍량) 또는 Lo(저풍량) 모드로 작동되고 전기히터(24)는 턴-오프(turn-off) 된다. 한편, 밀폐공간(15)의 내부 온도가 하한 온도(예를 들면, 0℃)보다 낮을 때, 제어기(24)는 제어를 행하여 두 개의 상부 원심 송풍기(21)의 전기모터(32)가 턴-오프 되며, 두 개의 하부 원심 송풍기(22)의 전기모터(35)가 Hi(고풍량) 또는 Lo(저풍량) 모드로 작동되며, 전기 히터(23)가 턴-온(turn-on)된다.
다음, 냉각유닛이 제공된 열 교환기(25)을 도26 내지 도31을 참조하여 상세하게 설명한다. 도28은 냉각유닛의 구조를 나타낸 다이아그램이며, 도29 및 도30은 냉각유닛을 두 부분으로 분할하는 유체 분리판을 각각 나타내는 다이아그램이다.
열교환기(25)는 유체 분리판(2) 및 분리판(2)을 통해 연장하면서 복수(두) 층으로 유체 분리판(2)에 장착된 냉각유닛(3)을 포함한다. 유체 분리판(2)은 하우징(13) 내부를 통해 순환하는 내부 공기(내측 공기)인 고온 공기와 하우징(13)의 외측에서 순환하는 외부공기(외측 공기)인 저온 공기를 서로 밀봉된 상태로 분리시킨다.
유체 분리판(2)은 그 내부가 고온이 되는 밀폐공간(15)의 양 벽면 및 그 내부가 저온이 되는 저온측 열전달 공간(18)의 벽면을 포함하는 하우징(13)의 벽면(일부)을 구성한다. 예를 들면, 유체 분리판(2)은 알루미늄과 같이 열전도성이 우수한 금속 박판재에 의해 구성된다. 유체 분리판(2)은 고온측 열전달 공간(17)을 포함하는 밀폐공간(15)과 저온측 열전달 공간(18)을 포함하는 외부 사이에서 밀폐된 격실을 제공하도록 냉각유닛(3)과 케이싱(20)과 함께 용접된다.
도29에 도시된 바와 같이, 유체 분리판(2)은 후술될 각 냉각유닛의 냉각관의 통과를 위한 복수 개의 가늘고 긴, 사각 또는 직사각 관통구멍(38)(예를 들면, 1.7㎜ 너비, 16.0 길이)을 갖는다. 관통구멍(38)은 소정 간격으로 형성된다. 유체 분리판(2)은, 도30에 도시된 바와 같이, 스플릿 플레이트(split plate)일 수도 있다.
냉각유닛(3)은 케이싱(20) 내에서 소정 각도로 경사지게 복수층으로 장착된다. 냉각유닛(3)은, 내부에 봉입된 플루오르카본(fluorocarbon) 타입 또는 프레온(freon) 타입 냉매가 봉입된 복수 개의 냉각관(4), 냉각관(4)을 연통시키기 위한 한 쌍의 연통 파이프(5), 및 각 냉각관(4)의 외부에 부착된 복수 개의 열전달핀(6)을 각각 포함하는 다중 유동로 타입의 열교환기이다. 각 냉각유닛(3)의 양측에는 체결수단에 의해 유체 분리판(2) 및 케이싱(20)에 냉각유닛(3)을 고정하도록 작용하고, 역시 복수의 냉각관(4) 및 복수의 열전달핀(6)을 강화하도록 작용하는 측면판(37)이 연결된다. 냉각유닛(3)은 양 고온 공기 및 저온 공기의 흐름방향으로 복수 층(예를 들면, 두 층)으로 배치된다.
복수의 냉각관(4)은 긴, 사각 또는 직사각 단면 형상을 가지며, 예를 들면, 알루미늄 또는 구리와 같은 열전도성이 우수한 금속재를 사용한 편평관의 형상으로 각각 형성된다. 냉각관(4)은 유체 분리판(2)에 형성된 관통구멍(38)을 통해 연장하도록 배치된다. 냉각관(4)을 포함하는 각 냉각유닛(3)의 일측(유체 분리판(2)에 대해 고온 공기측)은 액냉매 탱크(비등부)(7)로서 구성되며, 반면에, 다른 측(도28에서 상부 측, 유체 분리판(2)에 대해 저온 공기측)은 증발 냉매탱크(응축부)(8)로서 구성된다. 본 실시예에서, 비등부(7) 및 응축부(8)는 360㎜ 너비(가로 크기), 430㎜ 높이, 16㎜ 두께이다.
연통 파이프(5)는 복수의 냉각관(4)(비등부(7))의 하단에 연결된 고온측 탱크(41) 및 복수의 냉각관(4)의 상단에 연결된 저온측 탱크(42)에 의해 구성되며, 그에 따라, 냉각관(4)들 사이에 연통을 제공한다. 고온 및 저온측 탱크(41, 42)는 냉각관(4)의 측면에 배치된 코어 플레이트 및 코어 플레이트에 고착된 대체로 반전된 U-형상인 탱크 플레이트로 각각 구성된다. 냉매를 냉각유닛(3)으로 봉입하기 위한 하나의 냉매 봉입구(도시되지 않음)가 고온측 탱크(41) 또는 저온측 탱크(42)에 형성된다. 냉매는 냉각유닛(3)의 각 냉각관(4) 속에 그 수위가 유체 분리판(2)과 대체로 동일한 평면이 되는 높이까지 봉입된다. 냉매의 봉입은, 열전달핀(6)이 냉각관(4)에 납땜된 후, 수행된다. 고온측 탱크(41)는 생략될 수도 있다.
열전달핀(6)은, 냉각유닛(3)의 고온측(비등부(7))에 인접한 냉각관(4) 사이에 삽입된 수열핀(6a) 및 냉각유닛(3)의 저온측(응축부(8))에 인접한 냉각관(4) 사이에 삽입된 방열핀(6b)으로 구성된다. 예를 들면, 열전달핀(6)은 알루미늄과 같은 열전도성이 우수한 얇은 판재를 교대로 프레스 및 굽힘가공으로 파형상으로 형성된 주름진 핀(약 3.75㎜의 핀 피치)이다. 핀(6)은 냉각관(4)의 편평한 외벽면에 납땜된다. 따라서, 냉각관(4) 및 열전달핀(6)의 외벽면은 함께 용접된다.
도26a, 도26B 및 도27에 도시된 바와 같이, 열 교환기(25)에서, 냉각유닛(3)은, 밀폐공간(15)의 고온측 열전달 공간(17)에서 순환하는 고온 공기(하우징(13)에서 깨끗한 공기) 및 저온측 공간(18)에서 순환하는 저온 공기(하우징(13)에서의 청결하지 않은 공기)가 서로 반대방향으로 흐르는 방식으로, 고온 공기 및 저온 공기의 유동방향에 따라 복수층으로 배치된다.
복수층의 냉각유닛(3)을 포함하는 열 교환기(25)에서, 두번째 층의 냉각유닛(3)에서 냉각관(4)의 하부(비등부(7))의 그림에서 우측은 고온 공기의 유입구로서 역할을 하며, 반면에, 첫번째 층의 냉각유닛(3)에서 냉각관(4)의 하부(비등부(7))의 그림에서 좌측은 고온 공기의 유출구로서 역할을 한다. 또한, 첫번째 층의 냉각유닛에서 냉각관(4)의 상단부(응축부(8))의 그림에서 좌측은 저온 공기의 유입구로서 역할을 하며, 반면에, 두번째 층의 냉각유닛(3)에서 냉각관(4)의 상단부(응축부(8))의 그림에서 우측은 저온 공기의 유출구로서 역할을 한다.
이하, 도26A, 26B, 및 27을 참조하여, 열교환기(25)가 장비된 냉각장치에 있어서, 본 실시예의 냉각유닛(3)이 복수층으로 배치되어 고온 공기 및 저온 공기가 서로 역류하는 냉각장치의 작용을 간단하게 설명한다.
하우징(13)에서 밀폐공간(15)의 내부 온도가 하한 온도(예를 들면, 0℃)보다 낮지 않은 경우, 두개의 상부 원심 송풍기(21)의 전기모터(32) 및 두개의 하부 원심 송풍기(22)의 전기모터(35)로의 전력 공급이 시작되며, 그에 의해, 원심 팬(31, 34)이 작동하기 시작한다. 그 결과, 고온 공기(먼지 또는 습기와 같은 어떤 이물질을 포함하지 않은 깨끗한 내부 공기; 내부 유체)의 흐름이 하우징(13)의 밀폐공간(15) 내에서 순환한다. 또한, 하우징(13)의 외부에는, 저온 공기(먼지 또는 습기와 같은 이물질이 포함하는 외부공기; 외부 유체)의 흐름이 저온측 열전달 공간(18) 내에서 순환한다.
도26A에 도시된 바와 같이, 하우징(13)의 유체 분리판(2)을 통해 복수층으로 장착된 각 냉각유닛의 냉각관(4)에 봉입된 냉매는 수열핀(6)을 통해 고온 공기로부터 전달된 열을 받아들인 다음 비등되어 증발된다. 증발냉매는, 저온 공기에 노출되어 온도가 낮아진 각 냉각유닛(3)의 상단면에 위치된 응축부(8)의 내벽면에서, 결과적으로 발생된 잠열을 방열핀(6)을 통해 저온 공기로 전달하면서 응축된다.
따라서, 도26A에서 도시된, 응축부(8)에서 응축된 냉매는, 그의 자중에 의해, 냉각관(4)의 내벽면을 따라 냉각유닛(3)의 하단면에 위치된 비등부(7)로 낙하된다. 그에 따라, 냉각유닛(3)의 냉각관(4)에 봉입된 냉매는 비등 및 응축을 교대로 반복하므로, 고온 공기의 열이 저온 공기로 전달된다. 이 경우에, 전자부품(11, 12)에서 발생된 열은 복수층으로 배치된 냉각유닛(3)에서 방열될 수 있다.
따라서, 전자부품(11, 12)은 밀폐공간(15)의 고온측 열전달 공간(17)에서 순환하는 고온 공기(하우징(13)에서 깨끗한 공기) 및 저온측 열전달 공간(18)에서 순환하는 저온 공기(하우징(13) 외부의 깨끗하지 못한 공기)의 혼합 없이도 냉각될 수 있다.
본 실시예의 효과를 설명한다.
도31A 및 도31B를 참조하여, 열교환기에 있어서, 냉각유닛(3)이 고온 공기 및 저온 공기가 유동하는 방향으로 복수층으로 배치된 열교환기의 특징을 설명한다.
도31A 및 도32B는 단일층의 냉각유닛(3)을 사용한 경우 및 복수층(두개 층)의 냉각유닛(3)을 사용한 경우, 공기 및 냉매 유동방향에서 온도분포를 각각 나타낸 계략적 다이아그램이다. 각각의 다이아그램에서, 세로 좌표축은 온도(낮은 위치일 수록, 높은 온도)를 나타내며, 반면에, 가로 좌표축은 유체(공기) 흐름의 방향을 나타낸다.
단일층의 냉각유닛(3)을 사용하는 열교환기(종래 기술)의 경우, 도31A에 도시된 바와 같이, 고온 공기는 그림에서 우측으로부터 냉각유닛(3)의 하부(비등부(7))로 들어간다. 냉각유닛의 상부(응축부(8))로의 방열로, 고온 공기의 온도는 하강하고, 그에 따라, 방열된(냉각된) 공기는 그림에서 좌측으로 흘러 나간다. 한편, 도31A에 역시 도시된 바와 같이, 저온 공기는 좌측으로부터 냉각유닛(3)의 상부(응축부(8))로 들어와 냉각유닛으로부터 열을 받아들이며, 그에 의해, 공기의 온도는 상승하고 더워진 공기는 그림에서 냉각유닛(3)의 우측으로 흘러 나간다.
냉각유닛(3)의 응축부(8)에서의 유입 공기와 유출 공기 사이에서 온도 차이를 ΔT1로 가정하면, 냉각유닛(3)에 봉입된 냉매와 열 교환하기 위한 열교환 매체가 공기이므로, 저온 공기는 냉각유닛에서 방열핀(6)에 의해 신속하게 가열되고 그의 온도는 유입구에서 신속하게 상승하지만, 이것은 포화 상태를 수반하며, 그에 의해, 온도 차이 ΔT1(냉각 성능)은 그다지 충분하지 않게 된다.
한편으로는, 도31B에 도시된 바와 같이, 발명의 제10실시예에 따른 복수층의 냉각유닛(3)을 포함하는 열 교환기(25)에서, 각 냉각유닛(3)에 봉입된 냉매와 공기 사이에서 열 교환은 공기 유동방향에서 적어도 두개 층에서 수행될 수 있다. 이 경우, 도면에서 파선으로 지시된 바와 같이, 첫째 층의 냉각유닛(3)에 봉입된 냉매와 두번째 층의 냉각유닛(3)에 봉입된 냉매 사이에는 온도 차이(방열핀 온도 차이, 및 수열핀 온도 차이)가 존재한다. 그러므로, 도31B에 도시된 바와 같이, 저온 공기가 첫번째 층의 냉각유닛(3)의 응축부(8)를 통과하면서 그의 포화 온도까지 도달하며, 그 후, 그의 온도는 두번째 층의 냉각유닛(3)의 유입구 근처에서 상승한다. 동시에, 고온 공기는 두번째 층의 냉각유닛(3)의 비등부(7)를 통과하면서 그의 포화 온도에 도달하며, 그 후, 온도는 첫번째 층의 냉각유닛(3)의 유입구 근처에서 하강한다.
따라서, 도31A 및 도31B에 도시된 바와 같이, 본 실시예(복수층의 냉각장치(3)를 사용하는 열교환기)에서 얻어진 온도 차이 ΔT2는 종래 기술(단일층의 냉각유닛(3)을 사용하는 열 교환기)에서 얻어진 온도 차이 ΔT1 보다 크게 될 수 있다. 그러므로, 저온 공기로 고온 공기의 열을 방열하므로써, 고온 공기 냉각 성능을 향상시킬 수 있다. 이 경우에, 전자부품(11, 12)에 대한 냉각 효과가 향상될 수 있으며, 그 결과, 전자부품(11, 12)은 적절하게 동작할 수 있다. 또한, 본 실시예에서, 동일한 방열성능(냉각 성능)을 갖는 종래 기술과 비교될 때, 각 냉각유닛(3)의 유효 열교환 면적(유효방열면적)이 감소될 수 있다. 결과적으로, 상기 소형 열교환기(25)를 장비한 전체의 냉각장치(14)는 소형화 될 수 있다.
또한, 열 교환기(25)에서 사용된 냉각유닛(25)이 복수층으로 배치되어 고온 공기 및 저온 공기가 서로 반대방향으로 유동하므로, 첫번째 층의 냉각유닛(3)에 봉입된 냉매의 온도(수열핀 온도 및 방열핀 온도)와 두번째의 냉각유닛(3)에 봉입된 냉매의 온도 사이에서 효과적인 온도 차이를 제공한다. 따라서, 온도가 다른 냉매를 사용하므로써, 저온 공기 및 고온 공기를 교대로 효율적으로 상승 및 하강시킬 수 있다. 따라서, 전체의 냉각장치(14)의 냉각 성능을 향상시키고 소형화하는 것이 가능하게 된다.
본 실시예는 두층의 냉각유닛(3)이 사용된 경우를 참조하여 설명되었지만, 열교환기(25)에서 각각의 비등부(7) 및 응축부(8)의 각 공기 유입구 및 유출구 사이에서 큰 온도 차이 얻기 위하여 세개 또는 더 많은 층의 냉각유닛(3)이 사용될 수도 있다. 그의 작용과 효과는 상기된 바와 동일하며, 여기서는 설명되지 않는다.
(제11실시예)
도32 내지 도36을 참조하여, 본 발명의 제11실시예를 설명한다. 도32 내지 도34는 전자 장치에 내장된 냉각 장치의 구체적인 구조를 나타내며, 도35는 냉각유닛의 구체적인 구조를 나타내며, 도36은 복수층으로 배치된 냉각유닛을 포함하는 열교환기의 개략적 구조를 나타낸다.
본 실시예에 따른 열교환기(25)를 구성하는 냉각유닛(3)은 케이싱 내에서 소정 각도만큼 경사지게 복수(세개)층으로 장착된다. 냉각유닛(3)은 복수 개의 냉각관(4a)이 비등부(7)를 구성하는 고온측 열교환부(내부 공기측 열교환부)(3a) 및 복수 개의 냉각관(4b)이 응축부(8)를 구성하는 저온측 열교환부로 나누어진다. 고온 및 저온측 열교환부(3a, 3b)는 냉매 순환용 두개의 제1 및 제2 연결관(9a, 9b)을 통해 상호 연결된다.
케이싱(20)은, 제10실시예에서처럼, 외벽판(26) 및 후측 격판(27)을 포함한다. 외벽판(26)의 중심부에는 저온 공기(먼지 또는 습기와 같은 이물질을 포함하는 깨끗지 못한 외부공기)를 저온측 열전달 공간(18) 속으로 흡입하는 하나의 사각형상의 저온측 흡입구(26a)가 형성된다. 외벽판(26)의 상부측에는 저온 공기를 상기 원심 송풍기(21)를 통해 외부로 방출하는 두개의 사각형상의 저온측 방출구(26b)가 형성된다.
후측 격판(27)의 상부측에는 고온 공기(먼지 또는 습기와 같은 이물질을 포함하지 않은 깨끗한 공기)를 고온측 열전달 공간(17)으로 흡입하는 하나의 사각형의 고온측 흡입구(27a)가 형성된다. 후측 격판(27)의 하부측에는, 냉각된 후, 하부 원심 송풍기(22)를 통해 전자부품(11)으로 고온 공기를 유입하기 위한 덕트(27b) 및 냉각된 후, 다른 하부 원심 송풍기(22)를 통해 전자 부품(12)으로 고온 공기를 유입하기 위한 덕트(27c)가 스폿 용접 또는 다른 적당한 수단에 의해 후측 격판(27)의 하부측에 연결된다. 덕트(27b, 27c)는 두개의 원심 송풍기(22)의 스크률 케이싱에 일체로 각각 연결된다.
고온측 열교환부(3a)는, 복수 개의 냉각관(4a), 고온측 상단 탱크(41a), 고온측 하단 탱크(42a), 인접한 냉각관(4a) 사이에 삽입된 수열핀(6a), 및 측면판을 포함하는 다중유동로 타입 열교환부(내부 열교환부)이다. 고온측 열교환부(3a)는 하우징(13)에 의해 외부로부터 밀봉된 고온측 열전달 공간(17) 내에 배치되므로, 고온측 열교환부(3a)가 먼지 또는 습기와 같은 이물질을 포함하는 외부공기에 노출될 우려가 없다.
저온측 열교환부(3b)는 복수 개의 냉각관(4b), 저온측 상단 탱크(41b), 저온측 하단 탱크(42b), 인접한 냉각관(4b) 사이에 삽입된 방열핀(6b), 및 측면판(37b)을 포함하는 다중유동로 타입 열교환부(외부 열교환부)이다. 열교환부(3b)는 먼지 또는 습기와 같은 이물질을 포함하는 외부공기에 노출된 저온측 열전달 공간(18) 내에서 고온측 열교환부(3a)와 동일한 대체로 평면상에 위치되도록 배치된다. 저온측 하단 탱크(42b)는 경사져 제2연결관(9b) 측이 더 낮게 위치될 수도 있다.
제1연결관(9a)은 냉각관(4)과 동일한 금속재로 제작되고 원형 단면을 갖는 금속관이다. 연결관(9a)은 비등부(7)의 상단에 배치된 고온측 상단 탱크(41a)와 응축부(8)의 상단에 배치된 저온측 상단 탱크(41b) 사이를 연통시킨다. 연결관(9a)은 비등부(7)에서 증발냉매를 응축부(8)로 유입하기 위한 고온-저온 가이드 수단이다.
제2연결관(9b)은 제1연결관과 동일한 금속재로 제작되고 원형 단면을 갖는 금속관이다. 연결관(9b)은 응축부(8)의 하단에 위치된 저온측 하단 탱크(42b) 및 비등부(7)의 하단에 위치된 고온측 하단 탱크(42a) 사이를 연통시킨다. 연결관(9b)은 응축부(8)에서 응축된 액냉매를 비등부(7)로 유입하기 위한 저온-고온 가이드 수단이다.
이하, 본 실시예의 효과를 설명한다.
본 실시예에 따른 냉각장치(14)는, 제1 및 제2연결관(9a, 9b)을 통해 환상으로 상호 연결된 비등부(7) 및 응축부(8)를 각각 포함하는 냉각유닛(3)이 공기 흐름방향에서 복수층으로 배치되는, 열 교환기가 장비된다.
상기 구조로, 각 냉각유닛(3) 내에서 냉매 순환 흐름이 형성되며, 증발냉매(비등 냉매)와 액냉매(응축액) 사이의 충돌이 방지될 수 있다. 결과적으로, 각 냉각유닛(3)의 방열성능(냉각 성능)은 제10실시예에서보다 더 크게 향상될 수 있다. 냉각유닛(3)을 복수층으로 배치하므로써, 열 교환기(25)의 방열성능(냉각 성능)은 제10실시예에 비하여 더 향상될 수 있다.
(제12실시예)
본 발명의 제12실시예를 도37 내지 도39를 참조하여 설명한다.
도37은 냉각장치에 내장된 열교환기를 나타내며, 도38 및 도39는 열교환기를 위한 밀봉구조를 나타낸다.
본 실시예에서, 열 교환기(25)은 공기 유동방향으로 복수(세개) 층으로 배치된 냉각유닛(3)을 포함한다. 냉각유닛(3)은 제11실시예에서 상술한 비등부(7) 및 응축부(8)를 포함하며, 상기 비등부 및 응축부는 유체 분리판(2)을 통해 연장하는 두개의 연결관(9a, 9b)을 통해 환상으로 상호 연결된다. 유체 분리판(2)은 열교환기(25)의 세개의 연결관(9a) 및 세개의 연결관(9b)이 각각 관통하는 두 위치에 형성된 사각 또는 타원형 관통구멍(38)을 갖는다.
제11실시예와 비교된 본 실시예에서 각 냉각유닛(3)에서는, 고온측 열교환부(3a) 및 저온측 열교환부(3b)가 대체로 동일한 평면상에서 양측(그림에서 좌우 측)에서 서로 위치가 바꾸어 배치된다. 또한, 이들 교대로 전위된 부분(위치가 바뀐 부분)에는, 냉매 순환을 위해 고온 및 저온측 열교환부(3a, 3b)를 서로 환상으로 연결하는 제1 및 제2 연결관(9a, 9b)이 배치된다.
본 실시예에서 여섯 개의 연결관(9a, 9b) 및 유체 분리판(2)에 대한 밀링 구조는, 유체 분리판(2)과 여섯 개의 연결관(9a, 9b) 사이를 밀봉하기 위하여 그 사이에 장착된 스플릿 패킹(split packing)(51) 및 씰링재(52, 53)를 포함한다.
스플릿 패킹(51)은, 예를 들면, 인조 고무와 같은 탄성 재질에 의해 형성된 반분의 스플릿에 의해 각각 구성된다. 각 스플릿 패킹(51)은 유체 분리판(2)에 형성된 조합 관통구멍(38)을 통해 연장하고 관통구멍(38)의 가장자리부(39)에 의해 지지된다. 반분의 스플릿은 세개의 연결관(9a 또는 9b)이 밀봉되어 견고히 겹쳐지게 유지된다. 반분의 스플릿의 대향 면에는 세개의 연결관(9a 또는 9b)을 내부에 수용하는 연결관 삽입 오목부(43)가 형성되며, 반면에, 각 스플릿 반쪽의 외주면에는, 유체 분리판(2)에 형성된 조합 관통구멍(38)의 가장자리(39)를 수용하기 위한 유체 분리판 삽입 슬롯(slot)(44)이 형성된다.
씰링재(52)는 실리콘 타입 고무와 같은 탄성 재질이고 세개의 연결관(9a 또는 9b)과 조합된 스플릿 패킹(51) 사이의 틈새를 밀봉한다. 씰링재(53)는 씰링재(52)와 동일한 탄성 재질이고 유체 분리판과 세개의 연결관(9a 또는 9b) 사이의 틈새를 밀봉한다.
이하, 본 실시예의 효과를 설명한다.
본 실시예에서는, 세개의 연결관(9a, 9b)은 조합된 스플릿 패킹(51)에 의해 밀봉된다. 스플릿 패킹(51)의 분리판 삽입 슬롯(44)에 끼워 넣어진 유체 분리판(2)의 관통구멍(38)의 가장자리(39)로 인해, 유체 분리판(2)과 세개의 연결관(9a. 9b)은 연결관 둘레 및 스플릿 패킹 둘레에 적용된 씰링재(52, 53)에 의해 확실하게 밀봉된다.
세개의 냉각유닛(3)을 포함하는 열 교환기(25)의 경우, 연결관(9a, 9b)은 서로 근접하므로, 밀봉 작업이 용이하지 않다. 그러나, 제12실시예에서와 같은 밀봉구조 채택하므로써, 연결관(9a, 9b)과 유체 분리판(2) 사이를 밀봉하기 위한 공정에서의 작업 효율이 향상될 수 있고 적합한 밀봉이 가능하게 된다.
본 실시예에서, 특히, 고온 및 저온측 열교환부(3a, 3b)는 대체로 동일한 평면상의 양측에서 서로 위치가 바뀌며, 양 열교환부(3a, 3b)를 연결하기 위한 제1 및 제2 연결관(9a, 9b)이 이들 교대로 전위된 위치에 배치된다. 결과적으로, 제1 및 제2 연결관(9a, 9b)이 각 냉각유닛(3)의 양측(그림에서 좌우측)에서 돌출되도록 배치된 제11실시예와 비교하면, 관 돌출부가 더 이상 필요하지 않으며, 불필요 공간(dead space)인 제1연결관(9a)의 돌출 공간에 대응한 양만큼 냉각유닛(3)의 횡방향 크기가 단축될 수 있다. 따라서, 소형 냉각유닛(3)이 장비된 전체의 냉각 장치(14)는 한층 더 소형화된다.
(제13실시예)
도40 및 도41을 참조하여, 본 발명의 제13실시예를 설명한다.
도40은 전자 장치에 특별히 내장된 냉각장치의 구조를 나타내며, 도41은 열교환기에서 유체 분리판의 주요 구조를 나타낸다.
본 실시예의 냉각장치(14)에서, 복수층의 냉각유닛(3)이 장비된 열 교환기(25)의 유체 분리판(2)은 고온 공기 및 저온 공기의 열교환을 촉진시키기 위한 연전달 가속부(10)를 포함한다. 열전달 가속부(10)는 열 교환기(25)의 하류(후방 기류)측 저온 공기와 열교환기의 상류(전방 기류)측 고온 공기 사이를 분리하기 위한 분리 위치에 배치된다. 열전달 가속부(10)는 편평한 금속판을 프레스 가공하므로써, 그림에서 수직으로 다수의 열로 형성된 다수의 요철부를 포함한다. 상기 요철부는 공기 유동방향에 직각인 방향으로 긴 마루(61a) 긴 오목부(61b)의 교대로 반복하는 형상이다.
이하, 본 실시예의 효과를 설명한다.
본 실시예의 경우, 교대하는 요철부를 포함하는 열전달 가속부(10)가 열교환기(25)의 저온 공기 하류 측과 열교환기의 고온 공기 상류 측 사이를 분리하기 위한 분리 위치에 배치되므로, 유체 분리판(2)에는 고온 공기 및 저온 공기를 위한 열 교환 기능이 제공될 수 있다. 따라서, 유체 분리판(2)은 고온측 공기의 열을 저온측 공기로 전달하도록 작용할 수 있으며, 따라서, 전체 열교환기(25)의 열전도성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 고온 공기에 대한 냉각 성능은 향상될 수 있으므로, 열교환기가 장비된 전체의 냉각장치(14)는 소형화될 수 있다.
(제14실시예)
본 발명의 제14실시예를 도42 또는 도43을 참조하여 설명한다. 도42는 전자 장치에 특별히 내장된 냉각장치의 구조를 나타내며, 도43은 열 교환기에서 유체 분리판의 주요 구조를 나타낸다.
본 실시예에 따른 냉각장치(14)에서, 열전달 가속부(10)가 제13실시에와 동일한 위치, 즉, 열교환기(25)의 유체 분리판(2)의 분리 위치에 제공된다. 열교환 가속부(10)는 편평한 금속판을 프레스 성형하므로써 다수의 열로 형성된 다수의 원형 오목부(62)를 포함한다. 또한, 제14실시예에서는, 제13실시예에서처럼, 고온 공기와 저온 공기 사이의 열 전달이 촉진된다. 이 경우에, 고온 공기에 대한 방열성능(냉각 성능)이 향상될 수 있으며, 제13실시예에서처럼 동일한 작용 및 효과를 얻는 것이 가능하다.
(제15실시예)
본 발명의 제15실시예를 제44 및 제45를 참조하여 설명한다.
도44는 전자 장치에 특별히 내장된 냉각장치의 구조를 나타내며, 도45는 열교환기에서 유체 분리판의 주요 구조를 나타낸다.
본 실시예에 따른 냉각 장치에서, 열전달 가속부(10)는 제13실시예에서처럼 동일한 위치, 즉, 열 교환기(25)의 유체 분리판(2)의 분리 위치에 제공된다. 열전달 가속부(10)에는, 교대로 반복된 요부(63a) 및 철부(64b)를 갖는 요철 금속판(65a)이 스폿 용접 또는 다른 적당한 수단에 의해 유체 분리판(2)의 고온 공기측에 연결되며, 교대로 반복된 요부(63b) 및 철부(64a)를 갖는 요철 금속판(65b)이, 예를 들면, 스폿 용접에 의해 유체 분리판(2)의 저온 공기측에 연결된다. 또한, 제15실시예에서는, 제13실시예에서처럼, 고온 공기 및 저온 공기 사이 열 전달이 촉진된다. 이 경우에, 고온 공기에 대한 방열성능이 향상될 수 있다.
이하, 상기한 제10 내지 제15실시예의 변형예를 설명한다. 각각의 상기 제10 내지 제15실시예에 따른 열교환기가 장비된 냉각장치(14)는, 예를 들며, 전자 부품(11, 12)과 같은 발열요소가 밀폐공간 내에 수용될 필요가 있을 경우에 사용된다. 발열요소가 밀폐공간 내에 수용될 필요가 있는 경우는 발열요소가 오일, 습기, 철분, 부식성 가스 등을 포함하는 열악한 조건하에 사용되는 경우, 또는 헬륨 가스 또는 아르곤 가스와 같은 불활성 가스가 전기적 단락 시에 접촉점에서의 불꽃 발생 또는 산화를 방지하기 위해 사용되는 경우, 또는 인체에 유해한 가스(예를 들면, 플루오르카본이 분해되어 얻어진 수소계 플루오라이드)가 외부로 누출되는 것을 방지할 필요가 있을 경우를 포함한다.
이상의 실시예에서, 각각의 냉각유닛(3), 고온측 열교환부(3a) 및 저온측 열교환부(3b)로서 주름진 핀-튜브(fin-tube) 타입의 다중유동로 방식 열교환기가 이용되었지만, 동일한 목적으로, 가는 핀(pin) 핀-튜브 타입의 열교환기, 판상 핀-튜브 타입의 열교환기, 편평한 관을 파형으로 굽힘으로써 구성된 S-자 곡선 타입 열교환기, 또는 두 개의 프레스 성형 판재를 적층하므로써 각각 구성된 다수의 적층된 냉각관을 포함하는 드로운-컵 타입 열교환기가 이용될 수도 있다. 수열핀(6a) 및 방열핀(6b)으로서, 슬릿 핀 또는 루버(louver) 핀이 이용될 수도 있다.
이상의 실시예에서, 전자 부품(11, 12)와 같은 발열요소에 의해 가열된 고온 공기가 하우징(13) 내의 고온 유체(내부 유체)로서 이용되었지만, 예를 들면, 발열요소를 냉각하기 위한 냉각수 또는 냉각용 오일(유압유 및 윤활유)이 고온 유체로서 이용 될 수도 있다. 동일한 방법으로, 저온 공기와 같은 가스뿐만 아니라, 저온의 물 또는 오일과 같은 액체가 하우징(13) 외측의 외부 유체(외부공기)로서 이용될 수가 있다. 이 경우, 펌프가 내부유체 순환수단 및 저온 유체 발생수단으로서 이용될 수 있다.
펌프 및 원심 팬(31, 34)을 작동시키기 위한 수단으로서, 이상의 실시예에서와 같은 전기모터(32, 35)뿐만 아니라, 내연 기관, 수차, 풍차가 이용될 수도 있다.
(제16실시예)
이하, 도면을 참조하여, 전자 장치에 내장된 본 발명의 폐쇄된 본체 내의 온도를 제어하기 위한 장치를 갖는 제16실시예를 설명한다. 도46은 전자 장치의 전체 구성을 나타낸다.
전자 장치(1)는, 예를 들면, 무선 전화기, 자동차 전화기 등과 같은 이동식 무선 전화기의 무선 기지국이며, 내부에 전자 부품(11, 12)을 밀봉되게 수용하는 하우징(13), 및 전자 부품(11, 12) 등을 냉각하기 위하여 하우징(130 내에 내장된 냉각장치(냉각기)(14)를 포함한다.
전자 부품은 전기 공급시 소정 동작을 수행하고 열을 발생시키는 발열요소(예를 들면, 송수신기에 내장된 고주파 스위칭 회로를 구성하는 반도체 스위칭 소자)이다. 전자 부품(12)는 전기 공급시 소정의 동작을 수행하고 열을 발생시키는 발열요소(예를 들면, 전력 증폭기에 내장된 전력 트랜지스터와 같은 반도체 증폭 소자)이다
하우징(13)은 내부를 외부로부터 밀봉되게 밀폐하는 폐쇄된 본체이고 내부에 밀폐공간(15)이 형성된다. 밀폐공간(15)은, 전자 부품(11, 12)에의 먼지 및 습기와 같은 이물질의 침적으로 인해 전자 부품 성능이 저하되는 것을 방지하기 위하여, 냉각 장치(14)의 유체 분리판 등에 의해 완전히 밀봉되도록 외부로부터 격리된다.
밀폐공간(13)은, 냉각장치(14)의 유체 분리판 및 냉각장치(14)의 케이싱에 의해, 내부에 전자부품(11, 12)을 수용하기 위한 전자부품 수용공간(16), 및 내부 통로인 고온측 열전달 공간(17)으로 구획된다. 고온측 열전달 공간(17)의 유동로 면적은, 냉각장치(14)의 깊이 크기(세로 크기)를 최소화하기 위하여, 상류 측에서 좁으며, 반면에, 하류 측에서 상기 공간의 유동로 면적은 더 넓다. 또한, 하우징(13)에는 유체 분리판에 의해 고온측 열전달 공간(17)으로부터 밀봉된 외부 통로인 저온측 열전달 공간(18)이 형성된다.
도46 내지 도49를 참조하여, 냉각장치(14)를 설명한다. 도47 내지 도49는 냉각 장치(14)의 상세한 구성을 나타낸다.
냉각 장치(14)는 하우징(13)과 일체로 제공된 케이싱(20), 밀폐공간(15) 내의 공기 온도를 상한 온도(예를 들면, 65℃)보다 높지 않은 수준으로 설정하기 위한 열교환기(21), 저온 공기(저온 유체)의 공기 흐름을 발생시키는 두 개의 상부측 원심식 송풍기(22), 고온 공기(고온 유체)의 공기 흐름을 발생시키는 두 개의 하부측 원심식 송풍기(23), 밀폐공간(15) 내의 공기 온도를 하한 온도(예를 들면, 0℃)보다 낮지 않은 수준으로 유지하는 전기 장치(24), 냉각장치(14)의 전기 장치를 위한 전기 공급을 제어하는 제어기(25) 등을 포함한다.
케이싱(20)은 전자장치(1)의 최외측에 배치된 외벽판(26), 고온측 열전달 공간(17)을 둘러싸는 후측 격판(27) 등을 포함한다. 이들 외벽판(26) 및 후측 격판(27)은, 예를 들면, 스폿 용접 또는 나사 또는 볼트와 같은 체결수단을 이용하므로써 하우징(13)에 고정된다.
외벽판(26)의 중앙부를 향해, 저온 공기(먼지 또는 물과 같은 이물질을 포함하는 깨끗하지 못한 외부공기)를 외부로부터 저온측 열전달 공간(18)으로 흡입하는 하나의 사각형 저온측 흡입구(26a)가 개방된다. 또한, 외벽판(26)의 상부측을 향해, 저온공기를 상부 원심식 송풍기(22)로부터 외부로 방출하는 저온측 방출구(26b)가 개방된다.
후측 격판(27)의 상측을 향해, 고온 공기(먼지 또는 물과 같은 이물질을 포함하지 않는 깨끗한 공기)를 전자부품 수용공간(16)에서 고온측 열전달 공간(17)으로 흡입하는 하나의 사각형의 고온측 흡입구(27a)가 개방된다. 또한, 후측 격판(27)의 상부에, 냉각된 고온 공기를 하나의 하부 원심식 송풍기(23)에서 전자부품(11)으로 유입하는 덕트(27b) 및 냉각된 고온 공기를 다른 하부 원심식 송풍기(23)에서 전자부품(12)으로 유입하는 덕트(27c)가 스폿 용접과 같은 수단에 의해 접합된다. 덕트(27b) 및 덕트(27c)는 두 개의 하부 원심식 송풍기(23)의 스크롤 케이싱(36)에 각각 일체로 연결된다.
이어서, 도46 내지 도51을 참조하여, 열교환기(21)를 상세하게 설명한다. 도50은 냉각유닛의 자세한 구조를 나타내며, 도51은 냉각유닛의 개략적 구조를 나타낸다.
열교환기(21)는 하우징(13) 내에서 순환하는 내부 공기(내측 공기)인 고온 공기를 하우징(13) 외부에서 순환하는 외부공기(외측 공기)인 저온공기와 밀봉하여 분리시키는 유체 분리판(2), 및 유체 분리판(2)을 통해 연장하는 상태로 유체 분리판(2)에 내장된 복수층(세개 층)의 냉각유닛(3)을 포함한다.
유체 분리판(2)은 내부가 고온인 밀폐공간(15)의 일벽면을 구성하는 하우징(13)의 일벽면 및 내부가 저온인 저온 열전달 공간(18)의 일벽면을 포함한다. 유체 분리판(2)은, 알루미늄과 같이 열전도성이 우수한 금속재로 제작되며, 고온측 열전달 공간(17)을 포함하는 밀폐공간(15)과 저온측 열전달 공간(18)을 포함하는 외측 사이를 밀봉되게 분할하도록 냉각유닛(3) 및 케이싱(20)과 일체로 납땜된다. 유체 분리판(2)에는 냉각유닛(3)의 연결관이 연장하는(후술 됨) 복수 개의 가늘고 긴 사각형 또는 타원형 관통구멍이 소정 간격으로 뚫려진다. 유체 분리판(2)은 분리요소(예를 들면, 스플릿 플레이트)이기도 하다.
냉각유닛(3)은 소정 각도로 경사진 상태로 복수층(세개 층)으로 케이싱(20) 내부에 내장되고 플루오르 타입 또는 프레온 타입 냉매가 봉입된 저온측 열교환기(외부 공기측 열교환기) 및 고온측 열교환기(내부 공기측 열교환기)로 나누어지며, 고온측 열교환기 및 저온측 열교환기(3a, 3b)는 냉매가 순환하는 제1 및 제2 연결관(9a, 9b)에 의해 연결된다.
고온측 열교환기(3a)는 복수 개의 냉각관(4a), 고온측 상단 탱크(28a), 고온측 하단 탱크(29a) 및 서로 인접한 냉각관(4a) 사이에 삽입되는 수열핀(6a)을 포함하는 다중유동로 타입 열교환기인 내부 열교환기이다. 고온측 열교환기(3a)의 반대측에는, 체결수단으로 유체 분리판(2)과 케이싱(20)에 고정되도록 작용하고 또한, 복수 개의 냉각관(4a) 및 복수 개의 수열핀(6a)을 보강하도록 작용하는 측면판(30a)이 접합된다. 고온측 열 교환기(3a)는 하우징(13)에 의해 외부로부터 밀봉된 고온측 열전달 공간(17) 내에 배치되므로, 고온측 열교환기(3a)가 먼지 또는 물과 같은 이물질을 포함하는 외부공기에 노출될 가능성이 없다.
복수 개의 냉각관(4a)은, 알루미늄 또는 구리 등과 같이 열전도성이 우수한 금속재이며, 가늘고 긴 사각형 형상 또는 타원형 단면을 갖는 편평한 관(예를 들면, 너비가 1.7이고 길이가 16.0㎜)으로 제작된다. 이들 냉각관(4a)으로 형성된 고온측 열교환기(3a)는 내부에 봉입된 냉매가 고온 공기로부터 열을 받아들여 비등되어 증발되는 냉매탱크(비등부)(7)로서 구성된다.
고온측 상단 탱크(28a) 및 고온측 하단 탱크(29a)는 냉각관(4a)에 제공된 코어 플레이트 및 코어 플레이트에 접합된 대체로 반전된 U-형상 탱크 플레이트를 포함한다. 고온측 상단 탱크(28a) 또는 저온측 하단 탱크(29a)에는 냉매를 냉각유닛(3) 내로 봉입하기 위한 단지 하나의 냉매 봉입구(도시되지 않음)가 제공된다. 냉매는 고온측 열교환기(3a)의 각 냉각관(4) 속으로 수위가 냉각관(4a)의 상단 위치에 대응하는 높이, 즉, 비등부(7)의 높이까지 봉입된다. 냉매는, 수열핀(6a)이 냉각관(4a)에 납땜된 후, 봉입된다.
수열핀(6a)은, 알루미늄과 같은 열전도성이 우수한 금속재로 형성된 박판(예를 들면, 판 두께가 약 0.02 내지 0.50㎜)이 프레스 가공되어 파형상으로 굽혀진 주름진 핀이며, 상기 핀(6a)은 냉각관(4a)의 편평한 외벽면에 납땜된다. 즉, 납땜은 냉각관(4a) 및 수열핀(6a)이 용융된 상태에서 수행된다.
저온측 열교환기(3b)는 복수 개의 냉각관(4b), 저온측 하단 탱크(29b), 서로 인접한 냉각관(4b) 사이에 삽입된 방열핀(6b), 및 측면판(30b)을 포함하는 다중유동로 타입 열교환기인 외부 열교환기이다. 저온측 열교환기(3b)는 먼지 또는 물과 같은 이물질에 노출된 저온측 열전달 공간(18)에 고온측 열교환기(3a)와 대체로 동일한 평면에 위치되도록 배치된다. 복수 개의 냉각관(4b)은 냉각관(4a)과 동일한 형상을 갖도록 형성된다. 이들 냉각관(4b)을 포함하는 저온측 열교환기(3b)는 비등부(7)에서 비등된 증발냉매가 저온공기로 열을 방출하므로써 응축되어 액화되는 증발 냉매탱크(응축부)로서 구성된다.
저온측 상단 탱크(28b) 및 저온측 하단 탱크(29b)는 고온측 상단 탱크(28a) 및 고온측 하단 탱크(29a)와 유사한 코어 플레이트 및 대체로 반전된 U-형상 탱크 플레이트를 포함한다.
방열핀(6b)은 수열핀(6a)과 유사한 형상으로 형성된 주름진 관이며, 방열관(4b)의 편평한 외벽면에 납땜된다. 즉, 납땜은 냉각관(4b)의 외벽면과 방열핀(6b)이 용융된 상태에서 수행된다.
제1연결관(9a)은 원형의 단면을 갖도록 냉각관(4b)과 같은 동일한 금속재에 의해 형성된 금속관이며, 비등부(7)의 상단에 제공된 고온측 상단 탱크(28a) 및 응축부(8)의 상단에 제공된 저온측 상단 탱크(28b)와 연통된다. 이 연결관(9a)은 비등부(7)에서 비등되어 증발된 증발냉매를 응축부(8)로 유입하기 위한 고온-저온 가이드 수단이다.
제2연결관(9b)은 원형의 단면을 갖도록 제1연결관(9a)과 동일한 금속재에 의해 형성된 금속관이며, 응축부(8)의 하단에 제공된 저온측 하단 탱크(29b) 및 비등부(7)의 하단부에 제공된 고온측 하단 탱크(29a)와 연통된다. 상기 연결관(9b)은 응축부(8)에서 응축되어 액화된 증발냉매를 비등부(7)로 유입하기 위한 저온-고온 가이드 수단이다.
두 개의 상부 원심식 송풍기(22)는 저온측 열전달 공간(18)에서 공기 흐름을 발생시키는 원심식 팬(31), 원심식 팬(31)을 회전시키기 위한 전기모터(32), 및 원심식 팬(31)을 회전 가능하게 수용하기 위한 스크롤 케이싱(33)을 각각 포함한다.
두 개의 하부 원심식 송풍기(23)는 고온측 열전달 공간(17)에서 공기 흐름을 발생시키는 원심식 팬(34), 원심식 팬(34)을 회전시키기 위한 전기모터(35), 및 원심식 팬(34)을 회전 가능하게 수용하기 위한 스크롤 케이싱(36)을 각각 포함한다.
이하, 도46, 도47, 및 도53 내지 도55를 참조하여, 전기 히터 장치(24)를 상세하게 설명한다. 도52 및 도53은 전기 히터 장치(24)의 상세한 구조를 나타낸다.
전기 히터 장치(24)는 케이싱(20)의 일측에서 측면에 제공된 개방부(도시되지 않음)를 통해 탈착 가능한 전기 히터(5) 및 전기 히터(5)를 고정하기 위한 히터 장착장치(6)를 포함한다. 개방부는 도47에서 이점 쇄선으로 지시된 해치(hatch)(20a)에 의해 개폐된다.
전기 히터(5)는 하우징(13)의 고온측 열전달 공간(17)에서 냉각유닛(3)의 고온측 열교환기(3a)의 하류 측에서 고온 공기의 흐름방향으로 배치된다. 전기 히터(5)는 밀폐공간(15)에서의 온도가 하한 온도보다 높도록 고온측 열전달 공간(17)을 통해 흐르는 공기를 가열하기 위한 것이다. 이것은, 하우징(13)의 밀폐공간(15)에서의 온도가 하한 온도(예를 들면, 0℃)보다 낮을 경우, 전기 부품(예를 들면, 반도체 소자)(11, 12)의 성능이 저하하기 때문이다. 본 실시예에서의 전기 히터(5)는, 예를 들면, 1,2㎾의 열량을 갖는다.
도54A에 도시된 바와 같이, 전기 히터(5)는 서로 마주보는 한 쌍의 지지판(51, 52) 사이에 매달린 네 개의 히터 본체(53, 54, 55, 56), 두 개의 히터 본체(53, 54)에 제공된 복수 개의 판상 핀(방열핀)(57), 두 개의 히터 본체(55, 56)에 제공된 복수 개의 판상 핀(방열핀)(58), 하나의 지지판(51)에 고정된 정면 플랜지(59), 및 다른 지지판(51)에 고정된 후면 플랜지(60)를 포함한다.
두 개의 히터 본체(53, 54)의 경우, 예를 들면, 씨드 히터(sheath heater)가 사용된다. 일측의 히터 단자는 도선에 의해 제어기(25)에 접속되며, 다른 측의 히터 단자는 두 본체를 접속시킨다.
두 개의 히터 본체(55, 56)의 경우, 예를 들면, 두 개의 히터 본체(53, 54)와 유사한 씨드 히터가 사용된다. 일측의 히터 단자는 도체에 의해 제어기(25)에 접속되며, 다른 측의 히터 단자는 두 본체를 접속시킨다.
복수 개의 판상 핀(57, 58)은 방열핀으로서 작용한다. 알루미늄과 같은 열전도성이 우수한 금속재로 제작된 다수의 박판(예를 들면, 두께가 약 0.02 내지 0.5㎜)이 미세한 핀 피치(예를 들면, 5㎜)의 간격으로 배치되어 네 개의 히터 본체(53, 54, 55, 56)에서 발생된 열을 밀폐공간(15)에서 순환하는 공간으로 방출한다.
정면 플랜지(59)는 고강성의 금속재로 대체로 편평한 형상으로 형성되며, 네 개의 히터 본체(53, 54, 55, 56)의 일단(개방측 단부)을 유지하고 고정하기 위해 케이싱(20)의 개방측에 제공된다. 플랜지(59)는 히터 장착장치(6)에 연결되기 위한 전방 장착 스테이(mounting stay)로서 작용한다.
정면 플랜지(59)는 하나의 지지판(51)과 밀접하게 접촉하는 상태로 두 개의 나사, 너트 등과 같은 체결수단(61)을 사용하여 고정된다. 정면 플랜지(59)의 지지판(51)에서 외부로 돌출된 부분에는 히터 장착장치(6)에 끼워지는 개방부 측의 오목부인 반원 상의 정면 오목부(62)가 형성된다. 또한, 정면 플랜지(59)에는, 도54B에 도시된 바와 같이 하방으로 돌출된 대체로 반원 형상의 부분에 고정수단인 나사와 같은 체결수단(63)과 맞물리는 내부 나사구멍(66)이 제공된다.
후면 플랜지(60)는 정면 플랜지(59)와 동일 재질로 동일한 형상을 갖도록 형성되며, 케이싱(20)의 개방측에 대해 반대측(깊은 측)의 정면 플랜지(59)와 마주보게 배치된다. 후면 플랜지(60)는 네 개의 히터 본체(53, 56)의 다른 단(후측 단)을 유지하고 고정한다. 플랜지(60)는 히터 장착장치(6)에 연결되기 위한 후방 장착 스테이로서 작용한다.
후면 플랜지(60)는 다른 지지판(52)과 밀접하게 접촉 상태로 있으면서 두 개의 나사와 같은 체결수단(64)을 사용하여 체결되어 고정된다. 후면 플랜지(60)의 지지판(51)에서 외부로 돌출된 부분에는 히터 장착장치(6)에 끼워지는 반원 상의 후면 오목부(65)가 형성된다. 후면 플랜지(60)는 정면 플랜지(59)의 내부 나사 구멍부에 대응하는 둥근 구멍부(맞물림부)를 갖는다.
히터 장착장치(6)는, 후면 플랜지(59, 60) 및 전기장치의 한 쌍의 정면을 축상으로 미끄럼 가능하게 끼워 넣도록, 케이싱(20)과 일체로 제공되고 플랜지(59, 60)의 후면을 유지 고정하기 위한 전기 히터(5)의 한 쌍의 정면, 후면 브라켓(71, 72)의 정면과 후면 브라켓(71, 72) 사이에 매달린 안내축(73)을 갖는다.
정면 브라켓(71)은 고강성을 갖는 금속재로 대체로 L-형상을 갖도록 형성되며, 스폿 용접 등의 수단으로 케이싱(20)의 외벽판(26)의 내부 표면에 연결된 편평한 판상 형태인 연결판(74)을 갖는다.
바인딩 플레이트(75)에는 나사와 같은 체결수단(63)이 삽입되는 내부 나사구멍이 형성된다. 이 경우에, 바인딩 플레이트(75)는 나사와 같은 체결수단(63)을 사용하여 정면 플랜지(59)를 고정하여 안내축(73)의 축방향에 평행한 수평 방향 및 상기한 수평 방향에 수직인 방향으로 정면 플랜지(59)(전기 히터(5))의 이동을 구속(제지)하기 위한 제지 수단으로서 작용한다. 또한, 바인딩 플레이트(75)는 안내축(73)의 단부가 통과하는 상태에서 스폿 용접과 같은 수단으로 안내축(73)을 연결하므로써 안내축(73)을 지지한다.
후면 브라켓(72)은 정면 브라켓(71)과 동일한 재질로 동일한 형상을 갖도록 형성되며, 편형한 판 형상의 연결판(77) 및 이 연결판(77)에 수직인 방향으로 굽혀진 바인딩 플레이트(78)를 갖는다.
바인딩 플레이트(78)는, 단일 핀(pin)(돌출부, 맞물림부)(79)가 내부로 돌출된 상태로 견고하게 고정된다. 이 경우에, 바인딩 플레이트(78)는 핀(79)이 후면 플랜지(60)의 둥근 구멍에 끼워져 안내축(73)의 축방향에 평행한 수평 방향 및 상기한 수평 방향에 대해 수직인 방향으로 후면 플랜지(60)(전기 히터(5))의 이동을 구속(제지)하는 제지 수단으로서 작용한다. 안내축(73)의 단부는 스폿 용접과 같은 수단으로 바인딩 플레이트(78)에 연결되어 지지된다.
안내축(73)은, 도55A에 도시된 바와 같이, 원형 또는 원통형 단면을 갖도록 형성된 금속재 축이다. 안내축(73)은, 전기 히터(5)가 탈착될 때, 장착 위치와 개방부 사이에서 전기 히터(5)를 안내하기 위한 것이다.
안내축(73)에는 정면 플랜지(59)에 형성된 정면 오목부(62)가 축방향으로 미끄럼 가능하게 끼워지며, 후면 플랜지(60)에 형성된 후면 오목부(65)가 축방향으로 미끄럼 가능하게 끼워진다. 이런 식으로, 전기 히터(5)가 히터 장작 장치(6)에 장착될 때, 안내축(73)은, 안내축의 축방향에 수평인 수평 방향에 대해 수직인 방향으로 정면 및 후면 플랜지(59, 60)(전기 히터(5))의 이동을 구속(제지)하는 제지수단으로서 작용한다.
제어기(25)는, 두 개의 상부 원심식 송풍기(22)용 전기모터(32), 두 개의 하부 원심식 송풍기(23)용 전기모터(35), 및 더미스터(thermistor)와 같은 열감지요소로 형성된 온도 센서(9)에 의해 검출된 밀폐공간(15) 내의 온도를 기초로 하여 작동되는 전기 히터(5)(네개의 히터 본체(53, 54, 55, 56)와 같은 냉각장치(14)의 전기장치를 제어하기 위한 것이다.
밀폐공간(15)에서의 온도가 하한 온도(예를 들면, 0℃)보다 높을 경우, 제어기(25)는 두 개의 상부 원심 송풍기(22) 및 두 개의 하부 원심 송풍기(23)를 Hi(대송풍량) 또는 Lo(소송풍량) 모드로 동작시키며, 전기 히터(5)를 턴-오프 시킨다. 또한, 밀폐공간(15)에서의 온도가 하한 온도(예를 들면, 0℃)보다 낮은 경우, 제어기(25)는 두 개의 상부 원심 송풍기(22)용 전기모터(32)를 턴-오프 시키며, 두 개의 하부 원심 송풍기(23)용 전기모터(35)를 Hi(대송풍량) 또는 Lo(소송풍량) 모드로 동작시키고 전기 히터(5)를 턴-온 시킨다.
도47, 도52 내지 도55를 참조하여, 본 발명에 따른 히터 장착장치(6)에 전기 히터(5)를 장착하기 위한 방법을 설명한다.
전기 히터(5)가 히터 장착장치(6)에 장착될 때, 우선 먼저, 해치(hatch)(20a)는 케이싱(20)의 일측면에 제공된 개방부가 열리도록 개방된다. 히터 장착장치(6)에는, 안내축(73)을 갖는 정면 및 후면 브라켓(71, 72)의 연결판(74, 77)이 스폿 용접과 같은 수단을 사용하여 케이싱(20)의 외벽판(26)의 내면에 고정된다.
다음, 도54A에 도시된 바와 같이, 내부에 내장된 부품을 갖는 전기 히터(5)가 도52에 도시된 실선에 의해 지시된 바와 같은 방향으로 개방부로부터 삽입된다. 이 때, 전기 히터(5)의 한 쌍의 정면 및 후면 플랜지(59, 60)의 정면 및 후면 오목부(62, 65)는 안내축(73)에 끼워지며, 이 상태로, 전기 히터(5)는 도52에서 도시된 실선에 의해 지시된 방향으로 안내축(73)을 따라 삽입된다. 이 경우에, 전기 히터(5)의 무게가 무겁더라도, 작업자가 전기 히터(5)를 한 손으로 삽입할 수 있다.
이어서, 후면 플랜지(60)가 후면 브라켓(72)에 접촉하게 되면, 전기 히터(5)에 대한 삽입 작업은 완료된다. 그 후, 후면 플랜지(60)의 동근 구멍부(80)가 후면 브라켓(72)에 고정된 핀(79)에 삽입되며, 후면 플랜지(60)는 안내축(73)의 축방향에 평행한 수평면 상에서 후면 브라켓(72)에 구속되며, 수평 방향에 대해 수직 평면에서 구속된다.
이어서, 정면 브라켓(71)의 내부 나사 구멍부(76)는 정면 플랜지(59)의 내부 내사 구멍부(66)에 끼워지며, 작업자는 한 손을 해치(20a)의 개방부에 넣어 나사와 같은 체결수단(63)을 양 내부 구멍부(76)에 삽입하여 조인다, 이 경우에, 정면 플랜지(59)는 안내축(73)에 평행한 수평면에서 정면 브라켓(71)에 구속되며, 수평 방향에 대한 수직 평면에서 고정된다. 앞선 설명으로부터, 하우징(13)(케이싱(20))과 일체로 제공된 히터 장착 장치에의 전기 히터(5)의 장착 작업이 완료된다.
이하, 도52 내지 도55를 참조하여, 히터 장착장치(6)에서 전기 히터(5)를 분리하기 위한 방법을 설명한다.
전기 히터(5)가 히터 장착장치(6)에서 분리될 경우, 작업은 장착 작업과 반대 순서로 수행된다. 즉, 작업자는 한 손을 해치(20a)의 개방부에 넣어 나사와 같은 체결수단(63)을 제거하여, 정면 브라켓(71)에 의한 정면 플랜지의 고정을 풀며, 핀(79)과 둥근 구멍부(80) 사이에서의 구속을 풀어 후면 브라켓(72)으로부터 후면 플랜지(60)를 제거한다.
이어서, 전기 히터(5)는 안내축(73)을 따라서 전기 히터(5)의 장착 작업과 반대인 방향으로 분리된다. 이 때, 한 쌍의 정면 및 후면 플랜지(59, 60)의 정면 및 후면 오목부(62, 65)는 안내축(73)에 끼워진 상태로 당겨 낼 수 있게 되며, 따라서, 전기 히터(5)의 무게가 무겁더라도, 작업자는 한 손으로 전기 히터(5)를 당겨 낼 수 있게 된다. 앞선 설명에서, 히터 장착장치(6)로부터의 전기 히터(5) 분리 작업은 완료된다.
도46 내지 도51을 참조하여, 본 실시예에 따른 냉각장치(14)의 작용을 간단하게 설명한다.
하우징(13)의 밀폐공간(15)에서 온도가 하한 온도(예를 들면, 0℃)보다 높을 때, 두 개의 상부 원심 송풍기(22)용 전기모터(32) 및 두 개의 하부 원심 송풍기(23)용 전기모터(35)로의 전기 공급이 시작되며, 원심식 팬(31, 34)이 작동하기 시작한다. 이 경우에, 고온 공기(먼지 또는 물과 같은 이물질을 포함하지 않은 깨끗한 내부 공기)의 흐름이 하우징(13)에서의 밀폐공간(15)(고온측 열전달 공간(17))에서 순환한다. 또한, 저온공기(먼지 또는 물과 같은 이물질을 포함하는 깨끗하지 않은 외부공기)의 흐름이 하우징(13) 외부의 저온측 열전달 공간(18)에서 순환한다.
하우징(13)의 유체 분리판(2)을 관통하는 상태로 장착된 냉각유닛(3)에서, 고온측 열교환기(3a)의 각 냉각관(4a)에 봉입된 냉매는, 도51에 도시된 바와 같이, 수열핀(6a)을 통해 고온의 공기에 의해 전달된 열을 받아 들여 비등되어 증발된다. 증발냉매는 고온측 상단 탱크(28a) 및 제1연결관(9a)을 통과하여, 저온공기에 노출되어 저온이 되는 저온측 열교환기에 제공된 응축부(8)의 내벽면에서 응축 액화되며, 응축잠열이 방열핀(6b)을 통해 저온공기로 전달된다.
응축부(8)에서 응축 액화된 냉매는 자중으로 인해 각 냉각관(4b)의 내벽면으로 이동되고 저온측 하부 탱크(29b) 및 제2연결관(9b)으로 이동되어 고온측 열교환기(3a)에 제공된 비등부(7)로 떨어진다. 상기한 바와 같이, 냉각관(4a, 4b)에 봉입된 냉매는 비등(증발), 및 응축(액화)을 교대로 반복한다. 이 경우에, 고온 공기의 열은 저온공기로 이동되며, 전자부품(11, 12)에서 발생된 열을 복수층 냉각유닛(3)에서 방열할 수 있게 된다.
따라서, 전자부품(11, 12)은 밀폐공간(15)의 고온측 열전달 공간(17)에서 순환하는 고온 공기(하우징(13) 내의 깨끗한 공기)와 저온측 열전달 공간(18)에서 순환하는 저온공기(하우징(13) 외부의 깨끗하지 않은 공기)의 혼합 없이도 냉각될 수 있다.
하우징(13)의 밀폐공간(15)에서의 온도가 하한 온도(예를 들면, 0℃)보다 낮은 경우에, 전기는 전기 히터(5)에 공급되고 전자부품(11, 12)의 오동작을 방지하기 위하여 고온측 열전달 공간(17)을 통해 흐르는 공기를 가열한다. 이 때, 두 개의 상부 원심 송풍기(22)는 정지된 채로 있게 된다.
한편, 하우징(13)의 밀폐공간(15)에서의 고온 공기는 내부에 전자부품(11, 12)을 수용하기 위한 전자부품 수용공간(16) 및 케이싱(20)의 후측 격판(27)에 형성된 고온 흡입구(27a)로부터 냉각장치(14) 속으로 흐른다. 냉각장치(14) 속을 흐르는 고온 공기는 유체 분리판(2)과 후측 격판(27)에 의해 둘러싸인 좁은 통로를 통과한 후, 고온측 열교환기(3a)를 통과한다. 즉, 고온 공기는 복수 개의 냉각관(4a) 사이를 통과하며, 열은 수열핀(6a)에 의해 받아들여진다.
고온 공기가 좁은 유동로를 통해 흐를 때, 고온 공기의 유동 속도가 증가한다. 미세한 핀 피치를 갖는 복수 개의 판상 핀(57, 58)이 제공된 전기 히터(5)가 좁은 유동로에 설치되는 경우, 고온 공기의 순환량을 감소시킬 정도로 압력 손실이 증가하며, 전기 히터(5)의 방열성능이 낮아진다.
상기한 애로점을 극복하기 위하여, 본 실시예에서는, 전기 히터(5)(전기 가열 장치(24))가, 도47에 도시된 바와 같이, 고온 공기가 순환하는 냉각 유닛(3)의 고온측 열교환기(3a)의 하류 측에 설치된다. 이 경우에, 하우징(13)의 밀폐공간(15)(특히, 고온측 열전달 공간(17))에서의 압력 손실이 크게 감소될 수 있다.
이하, 본 실시예의 효과를 설명한다.
상기한 바와 같이, 본 실시예에서는 박판 부재로 형성된 복수 개의 판상 핀(57, 58)이 전기 히터(5)에 배치되어 열전달 면적을 확보한다. 그러나, 핀 피치가 극히 밀집되므로(미세하므로), 공기 유동 속도가 클 경우, 압력 손실이 증가하여 통풍 시스템의 순환 공기량이 감소하며, 전기 히터(5)의 방열성능이 저하된다.
한편, 고온측 열교환기(3a)의 유효 열교환 면적이 크므로, 고온 공기의 유동 속도는 고온측 열교환기(3a)의 하류 측에서 낮아진다. 그러므로, 본 실시예에서, 전기 히터(5)가 고온 공기가 순환하는 냉각 유닛(3)의 고온측 열교환기(3a)의 하류 측에 설치된다. 이 경우에, 하우징(13)(고온측 열전달 공간(17)에서의 압력 손실이 크게 감소하여 전기 히터(5)의 방열성능이 저하되는 것을 방지하게 된다. 이런 식으로, 하우징(13)의 밀폐공간(15)에서의 온도는 최적 값으로 유지될 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 전기 히터(5)를 히터 장착장치(6)에 장착하는 장착 작업 및 전기 히터(5)를 히터 장착장치(6)로부터 분리하기 위한 분리 작업이 매우 간단하게 수행될 수 있다. 히터 장착장치(6)의 후면 브라켓의 핀(79)이, 안내축(73)의 축방향에 수직하는 방향으로 구속되도록 전기 히터(5)의 후면 플랜지(60)의 둥근 구멍부(80)로 삽입되며, 그에 따라, 내진동성이 우수한 구조를 제공하게 된다.
본 실시예에서, 냉각 장치(14)에는 공기 흐름방향으로 복수층으로 배치된 냉각유닛(3)을 갖는 열교환 장치(21)가 제공되며, 비등부(7)를 형성하는 고온측 열교환기(3a) 및 응축부(8)를 형성하는 저온측 열교환기(3b)가 두 개의 제1 및 제2 연결관(9a, 9b)에 의해 환상으로 상기 냉각유닛에 연결된다. 상기 구성으로, 냉매 순환 유동이 각 냉각유닛(3)에서 형성되어 증발냉매(비등 증기)와 액냉매(응축액) 사이에서의 충돌을 방지하며, 그에 따라, 단일 냉각유닛(3)의 방열성능(냉각 성능)을 향상시킨다. 상기 냉각유닛(3)이 복수층으로 배치되므로, 열교환 장치(21)의 냉각유닛(3)의 방열성능(냉각 성능)이 한층 더 향상될 수 있다.
이하, 제16실시예의 변형예를 설명한다.
본 실시예에 따른 열교환 장치(21)가 제공된 냉각 장치(14)는 전자부품(11, 12)과 같은 발열요소가 밀폐된 공간에 수용될 필요가 있는 경우에 활용될 수 있다. 발열요소가 밀폐된 공간에 수용될 필요가 있는 경우는, 발열요소가, 예를 들면, 기름, 물, 철분, 부식성 가스 등을 포함하는 열악한 사용 환경 하에서 사용되는 경우, 불활성 가스(헬륨 가스, 아르곤 가스 등)가 전기 단락이 접촉점에서의 불꽃 발생 및 산화를 방지하기 위해 사용되는 경우, 또는, 인체에 유해한 가스(예를 들면, 플루오르카본에서 분해된 수소계 플루오라이드와 같은)가 외부로 누출되는 것을 방지하는 경우를 포함한다.
본 실시예에서, 주름진 핀-튜브를 갖는 다중유동로 타입 열교환기가 냉각유닛(3), 고온측 열교환기(3a) 및 저온측 열교환기(3b)로서 사용된다; 그러나, 판상 핀-튜브를 갖는 열 교환기, 가는 핀(pin) 핀-튜브를 갖는 열교환기, 지그-재그 방식으로 굽혀진 편평한 관을 갖는 S-자 곡선 타입 열교환기, 및 두 개의 프레스 성형 판재가 서로 연결된 복수 개의 적층된 냉각관을 갖는 열교환기가 냉각유닛(30), 고온측 열교환기(3a), 및 저온측 열교환기(3b)로서 사용될 수도 있다.
슬릿 핀 또는 루버 핀이 수열핀(6a) 또는 방열핀(6b)으로서 사용될 수 있다.
본 실시예에서, 전자부품(11, 12)과 같은 발열요소에 의해 가열된 고온 공기와 같은 고온 가스가 하우징(13) 내부의 공기로서 사용된다. 즉, 고온의 유체가 케이싱 내부의 유체(내부 공기)로서 사용된다; 그러나, 전자부품(11, 12)과 같은 발열요소를 냉각하기 위한 냉각수 및 기름(작동유 및 윤활유)과 같은 고온 액체가 고온 유체로서 이용될 수 있다. 동일한 방식으로, 저온공기와 같은 저온 가스뿐만 아니라, 물과 기름과 같은 저온 액체가 하우징 외부의 공기 및 케이싱 외부의 유체인 저온 유체(외부공기)로서 이용될 수도 있다. 이 경우, 펌프가 내부 유체 순환수단 및 외부 유체 순환수단으로서 이용된다. 펌프 및 원심 팬(31, 34)을 작동하기 위한 수단으로서, 본 실시예에서처럼 전기모터(32, 33)뿐만 아니라, 내연 기관, 수차, 또는 풍차 등이 이용될 수도 있다.
본 실시예에서, 전기 히터(5)는 내부 히터로서 이용되지만, 내연 기관 및 가열부의 폐열을 냉각수와 같은 유체에 전달하는 유체 타입 히터 코어가 채용될 수도 있으며, 유체는 고온 유체(내부 유체)와 열교환하여 고온 유체를 가열한다. 복수 개의 판상 핀(57, 58)이 방열핀으로서 이용되지만, 주름진 핀, 가는 핀(pin)형상의 핀(fin), 슬릿 핀, 또는 루버 핀 등이 방열핀으로 이용될 수도 있다.
(제17실시예)
열교환기가 제공된 냉각장치가 전자장치 내에 내장되는 제17실시예를 도56 내지 도61을 참조하여 설명한다.
도56은 전자 장치의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
전자 장치(1)는 무선 전화기, 자동차 전화기 등과 같은 이동 무선 전화의 무선 기지국이며, 내부에 전자부품(11, 12)을 밀봉되게 수용하는 하우징(13), 및 전자부품(11, 12) 등을 냉각하기 위해 하우징(13) 속에 내장된 냉각장치(냉각기)(14)를 포함한다.
전자부품(11)은 전기 공급으로 소정의 동작을 수행하며 열을 발생하는 발열요소(예를 들면, 송수신기 내에 내장된 고주파 스위칭 회로를 구성하는 반도체 스위칭 소자)이다. 전자부품(12)은 전기 공급으로 소정의 동작을 수행하며 열을 발생시키는 발열요소(예를 들면, 전력 증폭기 내에 내장된 전력 트랜지스터와 같은 반도체 증폭 소자)이다.
내부를 외부로부터 밀봉되도록 밀폐하기 위한 하우징(13)은 그 내부에서 밀폐공간(15)을 정의한다. 상기 밀폐공간(15)은, 전자부품(11, 12)에 먼지 또는 물의 침적으로 인하여 전자부품(11, 12)의 성능이 저하되는 것을 방지하기 위하여, 후술될 냉각장치의 유체 분리판 등에 의해 완전히 밀봉되어 외부로부터 분리된다.
밀폐공간(15)은 내부에 전자부품(11, 12)을 수용하기 위한 전자부품 수용공간(16), 냉각장치(14)의 유체 분리판에 의해 케이싱 내부에서 내부 통로인 고온측 열전달 공간(17) 및 냉각장치(14)의 케이싱으로 구획된다. 고온측 열전달 공간(17)의 유동로는, 냉각장치(14)의 깊이 크기를 최소화하기 위하여, 상방 측에서 좁아지며, 반면에, 하방 측에서의 상기 공간의 유동로는 넓어진다. 또한, 하우징(13)은 유체 분리판에 의해 고온측 열전달 공간(17)으로부터 밀봉되게 밀폐된 케이싱 외측에서 외부 통로로서 저온측 열전달 공간(18)을 형성한다.
냉각장치(14)는 하우징(13)에 일체로 제공된 케이싱(20), 저온공기(외부 유체, 저온 유체)의 공기 유동을 발생시키는 두 개의 상부 원심 송풍기(21), 고온 공기(외부 유체, 고온 유체)의 공기 유동을 발생시키는 두 개의 하부 원심 송풍기(22), 밀폐공간(15)의 공기 온도를 하한 온도(예를 들면, 0℃)보다 낮지 않은 수준으로 유지시키는 전기 히터(23), 냉각장치(14)의 전기 장치에 대한 전기 공급을 제어하기 위한 제어기(24), 및 밀폐공간(15)의 공기를 상한 온도(예를 들면, 65℃)보다 높지 않은 수준으로 유지하기 위한 열교환기(25) 등을 포함한다.
케이싱(20)은 전자 장치(1)의 최외측에 배치된 외벽판(26) 및 고온측 열전달 공간(17)을 둘러싸기 위한 후측 격판(17)을 포함한다. 이들 외벽판(26) 및 후측 격판(27)은, 예를 들면, 스폿 용접에 의해 접합되거나 나사와 같은 체결수단을 사용하여 하우징(13)에 고정된다.
두 개의 상부 원심 송풍기(21)는 저온측 열전달 공간(18)에서 공기 유동을 발생시키는 원심 팬(31), 원심 팬(31)을 회전시키기 위한 전기모터(32), 및 내부에 원심 팬(31)을 회전 가능하게 수용하기 위한 스크롤 케이싱(33)을 포함한다.
두 개의 하부 원심 송풍기(22)는 고온측 열전달 공간(18)에서 공기 유동을 발생시키는 원심 팬(34), 원심 팬(34)을 회전시키기 위한 전기모터(35), 및 내부에 원심 팬(34)을 회전 가능하게 수용하기 위한 스크롤 케이싱(36)을 포함한다.
전기 히터(23)는, 밀폐공간(15)에서의 공기 온도가 하한 온도(예를 들면, 0℃)보다 낮을 때 전자부품(예를 들면, 반도체)(11, 12)의 성능이 저하하므로, 밀폐공간(15)에서의 온도가 하한 온도보다 높도록 고온측 열전달 공간을 통해 유동하는 공기를 가열하는 내부 유체 가열수단이다.
제어기(24)는 두 개의 상부 원심 송풍기(21)의 전기모터(32), 두 개의 하부 원심 송풍기(22)의 전기모터(35) 및 전기 히터(23)와 같은 전기 장치를 제어하기 위한 것이다.
제어기(24)는, 밀폐공간(15)의 온도가 하한 온도(예를 들면, 0℃)보다 높을 때, 전기 히터(23)를 턴-오프 하도록 두 개의 상부 원심 송풍기(21) 및 두 개의 하부 원심 송풍기(22)를 Hi 모드(대공기용량) 및 Lo 모드(소공기용량)로 동작하도록 제어한다. 밀폐공간(15)의 온도가 하한 온도(예를 들면, 0℃)보다 낮은 경우, 제어기(24)는 두 개의 상부 원심 송풍기(21)의 전기모터(32)를 턴-오프 시키며, 두 개의 하부 원심 송풍기(22)의 전기모터(35)는 Hi 모드로 동작하거나, 또는 Lo 모드로 동작하여 전기 히터(23)를 턴-오프 시킨다.
도56 내지 도60을 참조하여, 냉각유닛이 제공된 열교환기(25)를 상세하게 설명한다. 도57A는 냉각장치의 개략적 구성을 나타내며, 도57B는 복수층으로 배치된 냉각유닛을 갖는 열교환기를 나타내며, 도58은 냉각유닛의 상세한 구성을 나타내며, 도59 및 도60은 냉각유닛(20)을 두 부분으로 나누기 위한 유체 분리판을 나타낸다.
열교환기(25)는 하우징(13)에서 순환하는 내부 공기를 하우징(13)의 외측에서 순환하는 외부공기로부터 밀봉하여 격리시키기 위한 유체 분리판(2) 및 유체 분리판(2)을 통과하는 상태로 유체 분리판(2)에서 복수(두개)층으로 장착된 냉각유닛(3)을 포함한다.
유체 분리판(2)은 내부 온도가 고온인 밀폐공간(15)의 일벽면을 구성하는 하우징(13)의 일벽면(케이싱의 부분), 및 내부 온도가 저온인 저온측 열전달 공간(18)의 일벽면을 형성한다. 유체 분리판(2)은 알루미늄과 같은 열전도성이 우수한 금속재로 제작된 박판으로 형성되며, 고온측 열전달 공간(17)을 포함하는 밀폐공간(15)을 저온측 열전달 공간을 포함하는 외부로부터 밀봉하여 정의하도록 케이싱(20) 및 냉각유닛(3)과 일체로 납땜된다.
유체 분리판(2)에는, 도59에 도시된 바와 같이, 냉각유닛(3)의 냉각관이 소정 간격으로 통과하는 복수 개의 긴 사각형 또는 타원형 관통구멍(38)(예를 들면, 너비가 1.7㎜, 길이가 16㎜)이 뚫려진다. 유체 분리판(2)은, 도60에 도시된 바와 같이, 스플릿 플레이트(본 실시예에서, 두조각으로 나누어진)일 수도 있다.
냉각유닛(3)은 케이싱(20) 내에서 소정 각도로 경사진 상태이면서 복수층으로 조립된 다중유동로 방식의 열교환기이며, 플루오르 타입 또는 프레온 타입 냉매가 봉입되는 복수 개의 냉각관(4), 냉각관(4)과 연통된 상태인 한 쌍의 연결관(5), 및 냉각관(4)의 외부에 장착된 복수 개의 열전달핀(6)을 포함한다. 냉각유닛(3)의 양측에는, 체결수단에 의해 유체 분리판(2) 및 케이싱(20)을 고정하고 또한, 복수 개의 냉각관 및 복수 개의 열전달핀(6)을 보강하도록 작용하는 측면판(37) 및 유체 분리판(2)이 연결된다. 냉각유닛(3)은 고온 공기 및 저온공기의 유동방향으로 복수층(예를 들면, 두 층)으로 배치된다.
복수 개의 냉각관(4)은 알루미늄 또는 구리와 같은 열전도성이 우수한 긴 사각 또는 타원 단면(예를 들면, 너비: 1.7㎜, 길이: 16㎜)을 갖는 편평한 관으로 형성되며, 유체 분리판(2)의 관통구멍(38)을 통과한다. 이들 냉각관(4)으로 구성된 냉각유닛(3)은 유체 분리판(2)으로부터 고온 공기측에 배치된 일측(도58에서 하부측)에서의 냉매탱크(비등부)(7) 및 유체 분리판(2)으로부터 저온 공기측에 배치된 다른 측(도58에서 상측)에서의 증발 냉매탱크(응축부)를 포함한다. 본 실시예에서, 비등부(7) 및 응축부(8)는 360㎜의 너비(폭 방향에서의 크기), 430㎜의 높이, 16㎜의 두께를 갖는다.
연결관(5)은 복수 개의 냉각관(4)(비등부(7))의 하단에 연결된 고온측 탱크(41) 및 복수 개의 냉각관(4)(응축부(8))의 상단에 연결된 저온측 탱크(42)를 포함한다. 이들 고온측 및 저온측 탱크(41, 42)는 냉각관(4)의 측면에 제공된 코어 플레이트 및 코어 플레이트에 연결된 대체로 U-형상의 탱크 플레이트를 포함한다. 고온측 탱크(41) 또는 저온측 탱크(42)에는 냉매를 냉각유닛(3)에 봉입하기 위한 하나의 냉매 봉입구(도시되지 않음)가 제공된다. 냉매는, 수위가 유체 분리판(2)의 위치에 대응하는 높이, 즉, 비등부(7)의 높이까지 냉각유닛(3)의 냉각관(4)에 봉입된다. 냉매는, 열전달핀(6)이 냉각관(4)에 납땜된 후에 봉입된다. 고온측 탱크(41)에는 상기 핀이 제공될 필요가 없다.
열전달핀(6)은 냉각유닛(3)의 고온측(비등부(7))에서 서로 인접한 냉각관(4) 사이에 삽입된 수열핀(6a) 및 냉각유닛(3)의 저온측(응축부(8))에서 서로 인접한 냉각관(4) 사이에 삽입된 방열핀(6b)을 포함한다. 방열핀(6b)은 알루미늄과 같은 열전도성이 우수한 금속재로 형성된 박판(예를 들면, 약 0.02 내지 0.5㎜의 두께를 갖는)을 프레스 가공하여 교대로 굽힘으로써, 파형상으로 형성된 주름진 관이다. 즉, 냉각관(4) 및 방열핀(6)의 외벽면은 용융상태에서 연결된다.
수열핀(6a)은 유체 분리판(2) 아래에 배치된다. 핀 피치 P1은, 예를 들면, 2.4㎜이며, 핀 폭 B1은, 예를 들면, 16㎜이다. 핀 피치 P1은, 예를 들면, 1.5㎜ ∼ 2.9㎜ 범위가 바람직하며, 특히, 2㎜ ∼ 2.5㎜ 범위가 더욱 바람직하다. 방열핀(6b)은 유체 분리판(2)의 상부에 배치된다. 핀 피치 P2는, 예를 들면, 3.75㎜이며, 핀 폭 B2는, 예를 들면, 16㎜이다. 핀 피치 P2는, 예를 들면, 3㎜ ∼ 4.5㎜ 범위가 바람직하며, 특히, 3.5㎜ ∼ 4㎜가 더욱 바람직하다. 즉, 냉각유닛(3)은 방열핀(6b)의 핀 피치 P2보다, 예를 들면, 약 50% ∼ 65%만큼 작은 수열핀(6a)의 핀 피치 P1을 갖는다.
열교환기(25)에는, 냉각유닛(3)이 고온 및 저온공기의 유동방향으로 복수층으로 배치되며, 그에 의해, 밀폐공간(15)의 고온측 열전달 공간(17) 내에서 순환하는 고온 공기(하우징(13) 내의 깨끗한 공기) 및 저온 열전달 공간(18) 내에서 순환하는 저온공기(하우징(13) 외부의 깨끗하지 않은 공기)가 서로 반대로 흐른다.
즉, 복수층의 냉각유닛(3)을 포함하는 열교환기(25)에서, 두 번째 층 냉각유닛(3)의 냉각관(4)의 하단부(비등부(7))의 우측 부는 고온 공기의 유입구이며, 첫째 층 냉각유닛(3)의 냉각관(4)의 하단부(비등부(7))의 좌측 부는 고온 공기의 유출구이다. 또한, 열교환기(25)에서, 첫번째 층 냉각유닛(3)의 냉각관(4)의 상단부(응축부(8))의 좌측 부는 고온 공기의 유입구이며, 두번째 층 냉각유닛(3)의 냉각관(4)의 상단부(응축부(8))의 우측 부는 고온 공기의 유출구이다
도57 및 도58을 참조하여, 본 실시예의 냉각유닛(3)이 복수층으로 배치되어 고온 공기 및 저온공기가 서로 반대로 흐르는 열교환기(25)가 제공된 냉각장치(14)의 작동을 간단하게 설명한다.
하우징(13)에서 밀폐공간(15)에서의 온도가 하한 온도(예를 들면, 0℃)보다 높은 경우, 전기가 두 개의 상부 원심 송풍기(21)의 전기모터(32) 및 두 개의 하부 원심 송풍기(22)의 전기모터(35)에 공급되며, 원심 송풍기(31, 34)는 동작하기 시작한다. 이 경우에, 고온측 공기(먼지 또는 물과 같은 이물질을 포함하지 않은 깨끗한 내부공기)의 흐름은 하우징(13)의 밀폐공간(15)에서 순환한다. 또한, 저온측 공기(먼지 또는 물과 같은 이물질을 포함하는 깨끗지 못한 외부공기)의 흐름은 하우징(13) 외측의 저온측 열전달 공간(18)에서 순환한다.
하우징(13)의 유체 분리판(2)을 관통하는 상태로 장착된 냉각유닛(3)에서, 복수층의 냉각유닛(3)의 냉각관(4) 속에 봉입된 냉매는, 도57A에 도시된 바와 같이, 수열핀(6a)을 통해 고온 공기로부터 전달된 열을 받아 들여 비등되어 증발된다. 증발냉매는 저온의 공기에 노출되어 저온으로 된 냉각유닛(3)의 상단에 제공된 응축부(8)에서 내벽면에 접촉하여 응축 액화되며, 응축잠열은 방열핀(6b)을 통해 저온공기 중으로 전달된다.
응축부(8)에서 응축 액화된 냉매는 자중에 의해, 도57A에 도시된 바와 같이, 냉각유닛(4)의 내벽면을 따라 냉각유닛(3)의 하단 측에 제공된 비등부(7)에 떨어진다. 상기한 바와 같이, 냉각유닛(3)의 냉각관(4)에 봉입된 냉매의 증발, 응축 및 액화를 교대로 반복하므로써, 고온측 공기의 열은 저온공기로 이동한다. 이 경우에, 전자부품(11, 12)에서 발생된 열은 복수층의 냉각유닛(3)에서 방열된다.
따라서, 전자부품(11, 12)은, 밀폐공간(15)의 고온측 열전달 공간(17) 내에서 순환하는 고온 공기(하우징(13) 내의 깨끗한 공기)와 저온측 열전달 공간(18) 내에서 순환하는 저온공기(하우징(13) 외부의 깨끗하지 못한 공기)의 혼합 없이도 냉각될 수 있다.
본 실시예의 냉각유닛(3)에서는, 수열핀(6a)의 핀 피치 P1이 방열핀(6b)의 핀 피치 P2보다 작으므로, 복수 개의 냉각유닛(3) 중에서, 유체 분리판(2)으로부터 하방으로 돌출된(하우징(13)으로 돌출하는) 비등부(7)의 열교환 유효면적이 유체 분리판(2)으로부터 상방으로 돌출하는(하우징(13)의 외측으로 돌출하는) 응축부(8)의 유효면적보다 작다; 그러나, 비등부(7)는 작은 량의 핀 피치만큼 열교환 성능을 향상시킬 수 있으며, 비등부(7)의 열교환 유효면적이 작더라도, 열교환 성능이 더 낮아지지 않는다.
본 실시예의 효과를 설명한다.
본 실시예의 냉각유닛(3)에서 고온측은 하우징(13)(유체 분리판(2))에 의해 밀봉하여 밀폐되므로, 유동방해가 발생하지 않는 비등부(7)를 구성하는 냉각관(4)에 제공된 수열핀(6a)의 핀 피치 P1은, 먼지 및 물과 같은 이물질을 포함하는 외부공기에 노출된 응축부(8)를 구성하는 냉각관(4)에 제공된 방열핀(6b)의 핀 피치 P2보다 작게 설정된다.
이런 식으로, 유체 분리판(2)의 고온측(내부 공기측)에서의 핀 피치가 저온측(외부 공기측)의 피치와 동일한 경우와 비해, 비등부(7)의 핀 피치 P1이 응축부(8)의 핀 피치 P2보다 작게 설정하여 고온 공기의 냉각 성능을 향상시킨다. 또한, 수열핀(6a)의 수직 크기는, 핀 피치 P1이 감소되는 양만큼 방열핀(6b)보다 짧게 감소될 수 있다. 이 경우에, 복수 개의 냉각관(4)의 비등부(7)의 수직 크기(방열 유효면적)가 감소될 수 있으며, 전체의 냉각유닛(3) 및 냉각장치(14)가 소형화 될 수 있다.
냉각유닛(3)이 고온 공기 및 저온공기의 유동방향으로 복수층으로 배치된 열 교환기의 특징을 도61A 및 61B를 참조하여 설명한다.
도61A 및 도6B는 냉각유닛(3)이 단일 층(하나의 층) 및 복수층(두개의 층)인 경우에 냉매의 유동 통로 방향에서의 온도분포 및 공기의 유동 통로 방향에서의 온도분포를 각각 나타낸 개략도이다. 상기 개략도에서, 세로 좌표축은 온도(하부, 상부 온도)를 나타내며, 가로 좌표축은 유체(공기)의 유동 방향을 나타낸다.
냉각유닛(3)이 단일층(하나의 층)으로 구성된 열교환기의 경우, 도51A에 도시된 바와 같이, 저온공기는 하부 층 냉각유닛(비등부(7))의 우측(도시됨)으로부터 흐른다. 열이 상부 층 냉각유닛(응축부(8))으로 방출됨에 따라 고온 공기의 온도가 낮아진 후, 고온 공기(냉각된 고온 공기)는 냉각유닛(3)의 좌측(도시됨)으로 흘러 나간다. 또한, 냉각유닛(3)이 단일층(하나의 층)으로 구성된 열교환기의 경우, 도61A에 도시된 바와 같이, 저온공기가 상부 층의 냉각유닛(응축부(8))의 좌측(도시됨)으로부터 흘러 들어오며, 열이 냉각유닛으로부터 흡수됨에 따라 고온 공기의 온도가 상승하며, 고온 공기는 냉각유닛(3)의 우측(도시됨)으로 흘러 나간다.
냉각유닛(3)의 응축부(8)의 유입공기 및 유출공기 사이의 온도 차이를 ΔT1이라고 가정하면, 냉각유닛(3)에 봉입된 냉매와 열-교환된 열교환 매체는 공기이므로, 저온공기는 냉각유닛(3)의 방열핀(6b)에 의해 신속하게 가열되며, 저온공기의 온도는 유입구에서 신속하게 상승한다; 그러나, 저온공기는 포화 상태로 되며, 그에 의해, 온도 차이 ΔT(냉각 성능)는 그다지 크게 되지 않는다.
한편, 냉각유닛(3)이 복수층으로 배치된 열교환기(제17실시예에서처럼)인 경우, 도61b에 도시된 바와 같이, 냉각유닛(3)에 봉입된 냉매와 공기 사이의 열교환은 공기 유동방향에서 적어도 두개의 층에서 수행될 수 있다. 이때, 첫번째 냉각유닛(3)에 봉입된 냉매와 두번째 냉각유닛(3)에 봉입된 냉매 사이에는 파선으로 지시된 온도 차이(방열핀 사이의 온도 차이, 수열핀 사이의 온도 차이)가 있으므로, 첫번째 층의 냉각유닛(3)의 응축부 중간에서 포화 온도가 된 후, 온도는 두번째 층의 냉각유닛(3)의 유입구 근처에서 한층 저 상승하며, 반면에, 도61B에 도시된 바와 같이, 고온 공기가 비등부(7)의 중간에서 포화 온도가 된 후, 온도는 첫번째 층의 냉각유닛(3)의 유입구 근처에서 한층 더 낮아진다.
따라서, 본 실시예(냉각유닛(3)을 갖는 열교환기(25)가 복수층으로 배치된)의 경우에 온도 차이 ΔT2는 단일층 냉각유닛(3)이 구비된 열교환기의 경우에서의 온도 차이 ΔT1보다 크게 설정될 수 있으며, 도61A 및 도61B에 도시된 바와 같이, 고온 공기의 열은, 고온 공기의 냉각 성능이 향상될 수 있도록 저온공기 중으로 방열될 수 있다. 이 경우에, 전자부품(11, 12)의 냉각 효과가 향상될 수 있으므로, 전자부품(11, 12)이 안정적으로 동작할 수 있게 된다. 또한, 본 실시예에서, 종래 기술과 동일한 방열성능(냉각 성능)을 갖는 냉각유닛과 비교하면, 냉각유닛(3)의 열교환 유효면적(방열 유효면적)이 감소될 수 있으며, 그러므로, 소형 열교환기(25)에 제공된 전체의 냉각 장치(14)는 소형화 될 수 있다.
냉각유닛(3)이 구비된 열교환기(25)는 고온 공기 및 저온공기가 서로 반대방향으로 흐르도록 배치된다. 따라서, 첫번째 냉각유닛(3)에 봉입된 냉매의 온도(방열핀 온도, 수열핀 온도)와 두번째 냉각유닛(3)에 봉입된 냉매의 온도(방열핀 온도, 수열핀 온도) 사이에는 온도 차이가 효과적으로 제공되므로, 온도 차이를 냉매를 이용하므로써, 저온공기 및 고온 공기의 온도를 대체로 효율적으로 증감시킬 수 있다. 이 경우, 냉각 성능을 한층 더 향상시키고 전체의 냉각 장치(14)를 소형화하는 것이 가능하게 된다.
본 실시예에서, 두개 층의 냉각유닛(3)이 설명되지만, 열교환기(25)의 비등부(7) 및 응축부(8)의 공기 유입구 및 공기 유출구 사이의 온도 차이를 크게 할 필요가 있다면, 세개 층 또는 그 이상의 복수층이 채용될 수 있으며, 그의 작용과 효과는 동일하며, 그에 대한 설명은 생략한다.
(제18실시예)
본 발명의 제18실시예를 도62 내지 도66을 참조하여 설명한다. 도62 내지 도64는 전자 장치 속에 내장된 냉각 장치의 상세한 구성을 나타내며, 도65는 냉각유닛의 상세한 구성을 나타내며, 도66은 냉각유닛이 복수층으로 배치된 열 교환기의 개략적 구성을 나타낸다.
본 실시예에 따른 열교환기(25)를 구성하는 냉각유닛(3)은 케이싱 내에서 소정 각도로 경사진 상태로 복수층(세개 층)으로 장착되며, 예를 들면, 복수 개의 냉각관(4a)이 비등부(7)를 구성하는 고온측 열교환기(내부공기측 열교환기)(3a) 및 복수 개의 냉각관(4b)이 응축부(8)를 구성하는 저온측 열교환기(외부 공기측 열교환기)(3b)로 두 부분으로 나누어진다. 이들 고온측 및 저온측 열교환기(3a, 3b)는 냉매가 순환되는 두개의 제1 및 제2 연결관(9a, 9b)에 의해 연결된다.
케이싱(20)은, 제17실시예와 마찬가지로, 외벽판(26) 및 후측 분할판(27)(후측 격판)을 포함하며, 외벽판(26)의 중앙부에는 저온공기(먼지 또는 물을 포함하는 깨끗하지 못한 내부공기)를 외부로부터 저온측 열전달 공간(18)으로 흡입하기 위한 하나의 사각형 저온측 흡입구(26a)가 개방된다. 외벽판(26)의 상측에는 상부 원심 송풍기(21)로부터 외부로 저온공기를 방출하기 위한 두개의 사각형상의 저온측 방출구(26b)가 개방된다.
한편, 후측 분할판(27)의 상측에는 전자부품 수용공간(16)으로부터 고온측 열전달 공간(17)으로 고온 공기(먼지 또는 물과 같은 이물질을 포함하지 않는 깨끗한 내부공기)를 흡입하기 위한 하나의 고온측 흡입구(27a)가 개방된다. 후측 격판(27)(분할판)의 하측에는 냉각된 고온 공기를 하나의 하부 원심 송풍기(22)에서 전자부품(11)으로 유입하기 위한 덕트(27b) 및 냉각된 고온 공기를 다른 하부 원심 송풍기(22)에서 전자부품(12)으로 유입하기 위한 덕트(27c)가 스폿 용접 등과 같은 수단에 의해 접합된다. 덕트(27b, 27c)는 두개의 하부 원심 송풍기(22)용 스크롤 케이싱(36)과 일체로 연결된다.
고온측 열교환기(3a)는 복수 개의 냉각관(4a), 고온측 상단 탱크(41a), 고온측 하단 탱크(42a), 서로 인접한 냉각관(4a) 사이에 삽입된 수열핀(6a), 측면판(37a) 등을 포함한다. 고온측 열교환기(3a)는 하우징(13)에 의해 외부로부터 밀봉된 고온측 열전달 공간(17) 내에 배치되며, 고온측 열교환기(3a)는 먼지 또는 물과 같은 이물질을 포함하는 외부공기에 노출될 가능성이 없다.
저온측 열교환기(3b)는 복수 개의 냉각관(4b), 저온측 상단 탱크(41b), 저온측 하단 탱크(42b), 서로 인접한 냉각관(4b) 사이에 삽입된 방열핀(6b), 측면판(37b) 등을 포함한다. 저온측 열교환기(3b)는 먼지 또는 물과 같은 이물질을 포함하는 외부공기에 노출된 저온측 열전달 공간(18) 내에서 고온측 열교환기(3a)와 대체로 동일한 평면에 위치되도록 배치된다. 저온측 하단 탱크(42b)는 제2연결관(9b) 측이 하방으로 위치되도록 경사질 수도 있다.
본 실시예에 따른 냉각유닛(3)에서, 고온측 열교환기(3a)에 제공된 수열핀(6a)의 핀 피치 P1(예를 들면, 1.5㎜ ∼ 2.9㎜, 특히 바람직하기로는, 2㎜ ∼ 2.5㎜이며, 본 실시예에서는 2.4㎜)는 저온측 열교환기(3b)의 방열핀(6)의 핀 피치 P2의 핀 피치(예를 들면, 3㎜ ∼ 4㎜, 특히 바람직하기로는, 3.5㎜ ∼ 4㎜, 본 실시예에서는 3.75㎜)보다 작게 된다. 즉, 냉각유닛(3)은 방열핀(6b)의 핀 피치보다, 예를 들면, 50% ∼ 65%만큼 작다.
제1연결관(9a)은 냉각관(4)과 동일한 금속재로 제작된 금속관이고 원형 단면을 갖도록 형성된다. 제1연결관(9a)은 비등부(7)의 상단에 제공된 고온측 상단 탱크(41a)를 응축부(8)의 상단에 제공된 저온측 상단 탱크와 연통시킨다. 제1연결관(9a)은 비등부(7)에 의해 비등되어 증발된 증발냉매를 응축부(8)로 유입하기 위한 고온-저온 가이드 수단이다.
제2연결관(9b)은 제1연결관(9a)과 동일한 금속재로 제작된 금속관이며, 원형 단면을 갖도록 형성된다. 제2연결관(9b)은 응축부(8)의 하단에 제공된 저온측 하단 탱크(42b)를 비등부(7)의 하단에 제공된 고온측 하단 탱크와 연결한다. 제2연결관(9b)은 응축부(8)에 의해 응축되어 액화된 액냉매를 비등부(7)로 유입하기 위한 저온-고온 가이드 수단이다.
이하, 본 발명의 제18실시예의 효과를 설명한다.
본 실시예에서, 유체 분리판(2)의 고온측(내부 공기측)에서의 핀 피치가 저온측(외부 공기측)과 동일한 경우와 비교되면, 고온측 열교환기(3a)의 핀 피치 P1이 저온측 열교환기(3b)의 핀 피치 P2보다 작아서, 고온 공기의 냉각 성능을 향상시키며, 그에 따라, 전체의 냉각유닛(3) 및 냉각장치(14)를 소형화시킬 수 있다.
본 실시예에는 두개의 제1 및 제2 연결관(9a, 9b)에 의해 환상으로 연결된 비등부(7) 및 응축부(8)를 갖는 냉각유닛(3)이 공기 유동방향으로 복수층으로 배치된 열교환기(25)가 제공된 냉각장치(14)가 제공된다. 상기 구성으로, 냉매의 순환 흐름은 냉각유닛(3) 내에서 형성되어 증발냉매(비등 증기) 및 액냉매(응축액) 사이의 충돌을 방지한다. 따라서, 단일 냉각유닛(3)의 방열성능(냉각 성능)은 제17실시예와 비해 한층 더 향상될 수 있다. 상기한 바와 같이, 복수층으로 냉각유닛(3)을 배치하므로써, 열교환기(25)의 방열성능(냉각 성능)이 제17실시예에 비해 한층 더 향상될 수 있다.
(제19실시예)
도67을 참조하여, 본 발명의 제19실시예를 설명한다.
본 실시예에 따른 열 교환기(25)을 구성하는 냉각유닛(3)은 케이싱 내에서 소정의 각도로 경사진 상태로 복수층-방식(세개 층)으로 장착되며, 예를 들면, 비등부(7)를 구성하는 고온측 열교환기(내부 공기측 열교환기)(3a) 및 응축부(8)를 구성하는 저온측 열교환기(외부 공기측 열교환기)(3b)로 나누어지며, 상기 고온측 및 저온측 열교환기(3a. 3b)는 제1 및 제2 연결관(9a, 9b)에 의해 연결된다.
제18실시예와 비교하여 본 실시예에 따른 냉각유닛(3)에서는, 고온측 열교환기(3a) 및 저온측 열교환기(3b)가 폭방향으로 양측(그림에서 좌우측) 및 대체로 동일한 평면상에서 서로 빗나게 배치된다. 또한, 고온측 열교환기(3a) 및 저온측 열교환기(3b)를 연결하는 제1 및 제2 연결관(9a, 9b)이 편차된 위치(51, 52)에 배치된다.
제1연결관(9a)은 금속관이고 고온측 열교환기(3a)(비등부(7))의 상단에 제공된 고온측 상단 탱크(41a)를 저온측 열교환기(3b)(응축부(8))의 상단에 제공된 저온측 상단 탱크(41a)를 연통시켜 비등부(7)에서 비등되어 증발된 증발냉매를 유입한다. 제2연결관(9b)은 금속관이고 저온측 열교환기(3b)에 제공된 저온측 하단 탱크(42b)를 고온측 열교환기(3a)에 제공된 고온측 열교환기(3a)와 연통시켜 응축부(8)에서 응축되어 액화된 액화 냉매를 비등부(7)로 유입한다.
이하, 제19실시예의 효과를 설명한다.
본 실시예에서, 고온측 열교환기(3a) 및 저온측 열교환기(3b)는 폭방향 양측 및 대체로 동일한 평면상에서 서로로부터 벗어나도록 배치되며, 고온측 열교환기(3a) 및 저온측 열교환기(3b)를 연결하여 냉매를 순환시키는 제1 및 제2 연결관(9a, 9b)은 편차된 위치(51, 52)에 배치된다. 이 경우, 제1 및 제2 연결관(9a, 9b)이 냉각유닛(3)의 폭방향으로 양측면(그림에서 좌우측)에 돌출되도록 제공된 제18실시예와 비교하여, 불필요한 공간인 제1연결관(9a) 및 관 돌출부의 부분만큼 그 크기가 감소될 수 있으며, 그에 따라, 소형의 냉각유닛(3)이 제공되므로, 전체의 냉각장치(14)를 한층 더 소형화할 수 있다.
이하, 제17 내지 제19실시예의 변형예를 설명한다.
이들 실시예에 따른 열교환 장치(21)가 제공된 냉각 장치(14)는 전자부품(11, 12)이 밀폐공간에 수용될 필요가 있을 경우에 활용된다. 발열요소가 밀폐된 공간에 수용될 필요가 있는 경우는 발열요소가, 예를 들면, 기름, 물, 철분, 부식성 가스 등을 포함하는 혹독한 사용 환경 조건하에 이용될 경우, 불활성 가스(헬륨 가스, 아르곤 가스 등)가 전기적 단락시 접촉점에서의 불꽃 발생 및 산화를 방지하기 위하여 이용되는 경우, 또는, 인체에 유해한 가스(예를 들면, 플루오르카본으로부터 분해된 수소계 플루오라이드와 같은)의 외부 누출을 방지하기 위한 경우를 포함한다.
본 실시예에서, 주름진 핀 관을 갖는 다중유동로 타입 열교환 장치는 냉각유닛(3), 고온측 열교환기(3a), 및 저온측 열교환기(3b)로서 이용된다; 그러나, 판상 핀-튜브를 갖는 열교환기, 가는 핀(pin) 핀-튜브를 갖는 열교환기, 지그재그 형상으로 굽혀진 편평한 관을 갖는 S-자 곡선 타입의 열교환기, 및 두개의 프레스 성형 판재가 서로 연결된 복수 개의 적층 냉각관을 갖는 드로운-컵 타입의 열교환기가 냉각유닛(3), 고온측 열교환기(3a), 및 저온측 열교환기(3b)로서 이용되기도 한다. 슬릿 핀 또는 루버 핀이 수열핀(6a) 또는 방열핀(6b)으로서 이용될 수도 있다.
이들 실시예에서, 전기 부품(11, 120과 같은 발열요소에 의해 가열된 고온 공기와 같은 고온 가스가 하우징(13)에서의 공기 및 케이싱에서의 유체인 고온 유체(내부공기)로서 이용된다; 그러나, 전자부품(11, 12)과 같은 발열요소를 냉각하기 위한 냉각수 및 기름(작동유 및 윤활유를 포함하는)과 같은 고온 액체가 고온 유체로서 이용될 수도 있다. 동일한 방식으로, 저온공기와 같은 저온 가스뿐만 아니라, 물 및 기름과 같은 저온 액체가 하우징 외부공기 및 케이싱 외부 유체인 저온 유체로서 이용될 수 있다. 이 경우, 펌프가 내부 유체 순환수단 및 외부 유체 순환수단으로서 이용된다. 펌프 및 원심 팬(31, 34)을 작동시키는 수단으로서, 이들 실시예에서처럼 전기모터(32, 33)뿐만 아니라, 내연 기관, 수차, 또는 풍차가 이용될 수 있다.
(제20실시예)
도면을 참조하여, 본 발명의 제20실시예를 설명한다.
도68 내지 도77은 본 발명의 제20실시예를 도시한다. 도68은 전자 장치의 전체 구조를 나타낸 다이아그램이며, 도69는 본 발명을 구체화하는 냉각 장치의 구조를 나타낸 다이아그램이며, 도70은 냉각 장치의 상부 구조를 나타낸 다이아그램이며, 도71은 냉각 장치의 하부 구조를 나타낸 다이아그램이다.
전자 장치(1)는 무선 전화기 또는 자동차 전화기와 같은 이동식 무선 전화기의 무선 기지국의 장치이다. 전자 장치(1)는 내부에 전자부품(11, 12)을 밀봉된 상태로 수용하는 하우징(13) 및 하우징(13) 내에 장착되어 전자부품(11, 12)을 냉각하는 냉각 장치(냉각기)을 포함한다.
전자부품(11)은, 예를 들면, 송수신기에 내장된 고주파 스위칭 소자와 같은 발열수단이며, 전기 공급시 소정의 동작을 수행하고 열을 발생시킨다. 전자부품(12)은, 예를 들면, 전력 증폭기에 내장된 전력 트랜지스터와 같은 반도체 증폭 소자와 같은 발열요소이며, 전기 공급시 소정의 동작을 수행하고 열을 발생시킨다.
내부가 외부로부터 밀봉되는 하우징(13)은 그 내부에 형성된 밀폐공간(15)을 가진다. 먼지 또는 물과 같은 이물질의 전자부품에의 침적으로 인한 전자부품(11, 12)의 성능 저하를 방지하기 위하여, 밀폐공간(15)은 후술될 냉각장치(14)에 제공된 유체 분리판에 의해 외부로부터 완전히 밀봉된다.
밀폐공간(15)은, 냉각장치(14)의 케이싱 및 유체 분리판에 의해, 전자부품(11, 12)을 수용하기 위한 전자부품 수용공간(16) 및 내부 통로로 작용하는 고온측 열전달 공간(제1열전달 통로)으로 구획된다. 고온측 열전달 공간(17)에는, 상방측(상류측)에서 유동로 면적이 좁아져 냉각장치의 깊이(세로 길이)를 감소시키며, 하방측은 상류 측보다 유동로 면적이 넓어진다. 유체 분리판으로, 하우징(13)은 제2열전달 공간인 저온측 열전달 공간을 고온측 열전달 공간(17)으로부터 밀봉되게 구획된 외부 통로로서 형성한다.
이어서, 냉각장치(14)를 도68 내지 도74를 참조하여 설명한다. 도72 및 도73은 냉각장치(14)의 구조를 각각 도시한 다이아그램이다.
냉각장치(14)는 반도체를 발열요소로서 사용하는 전자부품(11, 12) 냉각용 냉각기이다.
냉각장치(14)는 하우징(13)과 일체인 케비넷(2), 밀폐공간(15)의 공기 온도를 상한 온도(예를 들면, 65℃)보다 높지 않은 수준으로 유지하는 열교환기(3), 내부공기인 고온 공기(고온 유체)를 강제로 순환시키는 두개의 고온측 원심 송풍기(4), 외부공기인 저온공기(저온 유체)를 강제로 순환시키는 저온측 원심 송풍기(5), 밀폐공간(15)에서의 공기 온도를 하한 온도(예를 들면, 0℃)보다 낮지 않은 수준으로 유지시키기 위한 전기 히터(6), 및 냉각장치(14)에 이용된 전기 장치로의 전력 공급을 제어하는 제어기(7)를 포함한다.
케비넷(2)은 전자 장치(1)의 최외측에 배치된 도어 플레이트(21), 도어 플레이트(21)의 뒷면에 부착된 정면 격판(정면 플레이트)(22), 및 고온측 열전달 공간(17)을 둘러싸는 후측 격판(후측 플레이트)(23)을 포함한다. 이들 부분들은 스폿 용접과 같은 접합 방법에 의해 또는 나사 또는 볼트와 같은 체결수단을 사용하므로써, 하우징(13)에 고정된다. 케비넷(2)의 상단 측에는 두개의 저온측 원심 송풍기(5)를 덮는 상부 팬 커버(8)가 탈착 가능하게 장착되며, 반면에, 케비넷(2)의 하단 측에는 두개의 고온측 원심 송풍기(4)를 덮는 하부 팬 커버(9)가 탈착 가능하게 장착된다.
도어 플레이트(21) 및 정면 격판(22)의 중앙부에는, 도69 및 도72에 도시된 바와 같이, 저온공기(먼지 또는 습기를 포함하는 깨끗하지 못한 외부공기)를 외부로부터 저온측 열전달 공간(18)으로 흡입하는 하나의 사각형상 저온측 흡입구(21a)가 형성된다. 도어 플레이트(21) 및 상부 커버(8)에는, 도69 및 도74에 도시된 바와 같이, 저온공기를 두개의 저온측 원심 송풍기(5)로부터 외부로 방출하기 위한 두개의 사각형상의 저온측 방출구(21b)가 형성된다.
두개의 사각형상의 저온측 방출구(21b)에는 복수의 루버(24) 또는 메시(mesh)(24)와 같은 이물질 침입 방지수단이 부착되어 빗물과 같은 물방울이 외부로부터 두개의 저온측 원심 송풍기(5)로 들어가는 것을 곤란하게 한다. 도어 플레이트(21)의 상단부의 배면에는 패킹(21c)을 통해 원심 송풍기(5)의 팬 케이스가 나사 및 와셔와 같은 체결수단에 의해 고정된다.
도70에 도시된 바와 같이, 정면 격판(22)의 상부 플레이트 부에는 패킹(22a)을 통하여 원심 송풍기(5)의 팬 케이스가 나사와 같은 체결수단(22b)에 의해 고정되며, 도71에 도시된 바와 같이, 정면 플레이트(격판)(22)의 바닥 플레이트 부에는 패킹(22c)을 통해 두개의 원심 송풍기(4)의 팬 케이스가 나사와 같은 체결수단에 의해 고정된다.
도69 및 도75에 도시된 바와 같이, 후측 격판(23)의 상부측에는 고온 공기(먼지 또는 수분과 같은 이물질을 포함하지 않은 깨끗한 내부공기)를 전자부품 수용공간(16)으로부터 고온측 열전달 공간(17)으로 흡입하는 하나의 사각형상의 고온측 흡입구(231)가 형성된다. 후측 격판(23)의 하부측에는 냉각된 후의 내부공기를 하나의 고온측 원심 송풍기(4)에서 전자부품(11)으로 유입하기 위한 덕트(23b)가 연결되고, 또한, 냉각된 후의 내부공기를 다른 고온측 원심 송풍기(4)로부터 전자부품(12)으로 유입하는 덕트(23c)가 스폿 용접 등에 의해 연결된다. 각각의 덕트(23b, 23c)는 두개의 원심 송풍기(4)에 일체로 연결된다. 도71에 도시된 바와 같이, 후측 격판(23)이 나사와 같은 체결수단(23d)에 의해 정면 격판(22)의 하부(저부)에 고정된다.
도68 내지 도70에 도시된 바와 같이, 상부 팬 커버(8)는 밀폐공간(15)으로부터 내부로 찬 공기를 흡입하는 흡입구를 그의 상부 플레이트부에 구비하고, 또한 내부로부터 찬 공기를 밀폐공간(15)으로 방출하기 위한 방출구(24b)를 그의 후측 부에 구비한다. 상부 팬 커버(8)는 나사와 같은 체결수단(24c)에 의해 후측 격판(23)에 고정되어 케비넷(2)의 본체측(도어 플레이트(21), 정면 격판(22), 후측 격판(23))에 탈착 가능하게 장착된다.
도68, 도69 및 도71에 도시된 바와 같이, 하부 팬 커버(9)는 밀폐공간(15)으로부터 내부로 차가운 공기를 흡입하기 위한 흡입구(도시되지 않음)를 그 하부(저부)에 구비하며, 또한, 내부로부터 차가운 공기를 밀폐공간(15)으로 방출하기 위한 방출구(25b)를 그의 후측 부에 구비한다. 하부 팬 커버(9)는 나사와 같은 체결수단(25c)에 의해 정면 격판(22)(정면 플레이트)에 고정되고 케비넷(2)의 본체 측(도어 플레이트(21), 정면 격판(22), 후측 격판(23))에 탈착 가능하게 장착된다. 또한, 하부 팬 커버(9)는 나사와 같은 체결수단(25d)으로 지지 스탠드(support stand)(26)를 고정한다. 지지 스탠드(26)는 볼트 및 너트와 같은 클램핑(clamping) 수단으로 제어기(7)를 고정한다.
이어서, 도68, 도69, 도74 및 도75를 참조하여, 열교환기(3)를 설명한다. 도74는 냉각 장치의 구조를 나타낸 다이아그램이며, 도75는 냉각장치의 구조를 개략적으로 나타낸 다이아그램이다.
열교환기(3)는 하우징(13) 내부에서 순환하는 내부공기인 고온 공기 및 하우징 외부에서 순환하는 외부공기인 저온공기를 서로로부터 밀봉하여 분리시키는 유체 분리판(13a), 및 상기 분리판을 관통하면서 유체 분리판에 장착된 복수(세개)층의 냉각유닛(30)을 포함한다.
하우징(13)의 일벽면(부분)을 형성하는 유체 분리판(13a)은 내부가 고온인 밀폐공간(15)의 일벽면, 및 내부가 저온인 저온측 열전달 공간(18)의 일벽면을 구성한다. 예를 들면, 유체 분리판(13a)은 알루미늄과 같은 열전도성이 우수한 금속재 박판으로 구성되며, 고온측 열전달 공간(17)을 포함하는 밀폐공간(15) 및 저온측 열전달 공간(18)을 포함하는 외부 사이를 밀봉하여 구획하도록 냉각유닛(30) 및 케비넷(2)과 일체로 납땜된다. 유체 분리판에는, 후술되는 냉각유닛에서 연결관이 통과하는 복수 개의 긴 사각 또는 타원형 관통구멍이 소정의 간격으로 형성된다. 유체 분리판(13a)은 스플릿 플레이트(예를 들면, 두 부분으로 나누어진)일 수도 있다.
냉각유닛(3)은 케비넷(2) 내부에서 소정 각도만큼 경사지면서 복수(세개)층으로 장착되고, 내부에 플루오르카본 타입 또는 프레온 타입 냉매가 충진된 고온측 열교환기 부분(내부공기측 열교환기 부분)(3a), 및 저온측 열교환기 부분(외부공기측 열교환부)(3b)로 각각 나누어진다. 고온 및 저온측 열교환기 부분(3a, 3b)은 냉매의 순환을 위하여 두개의 제1 및 제2 연결관(3c, 3d)을 통해 상호 연결된다.
고온측 열교환기 부분(3a)은 복수 개의 냉각관(27a), 고온측 상부 탱크(28a), 고온측 하부 탱크(29a), 및 인접한 냉각관(27a) 사이에 삽입된 수열핀(30a)을 포함하는 다중유동로 타입 열교환기 부분(내부 열교환기 부분)이다. 고온측 열교환기 부분(3a)의 양측에는, 체결수단에 의해 열교환기 부분(3a)을 유체 분리판(13a) 및 케비넷(2)에 고정하여 복수의 냉각관(27a) 및 복수의 수열핀(30a)을 보강하는 측면판(3e)이 부착된다. 고온측 열교환기 부분(3a)은 하우징(13)에 의해 외부로부터 밀봉된 고온측 열전달 공간(17)에 배치되므로, 열교환기 부분(3a)이 먼지 또는 습기와 같은 이물질을 포함하는 외부공기에 노출될 가능성이 없다.
복수의 냉각튜브(27a)는 길게 늘어뜨린 직사각형(예를들면 폭이 1.7mm, 길이가 16.0mm) 또는 타원형 단면을 가지는 평평한 관으로 형성되며 또한 우수한 열전도성인 예를들면 알루미늄이나 구리와 같은 금속성 재질로 만들어진다. 냉각 튜브(27a)를 포함하는 고온측 열교환부(3a)는 액화 냉매탱크(비등부)X로 구성되며, 그 안에서 봉입된 냉매가 고온 공기로부터 열을 받아 비등되고 기화된다.
상기 고온측 상부탱크(28a) 및 하부 탱크(29a)는 냉각튜브(27a)의 측상에 제공된 코어판과, 상기 코어판에 연결된 일반적으로 거꾸로된 U형상의 탱크판으로 각각 구성된다. 상기 고온측 상부탱크(28a) 및 하부 탱크(29a)중 하나는 오직 냉각 탱크(30)내에 냉매를 봉입하기 위한 냉매 봉입구(도시하지 않음)에 제공된다. 상기 냉매는 튜브(27a)의 상단부에 대략 일치하는 액체수면에 이르기까지 고온측 열 교환부(3a)의 각 냉각튜브(27a) 내에 봉입된다. 즉, 비등부(X)의 상부에 이르기까지 봉입된다. 상기 냉매는 수열핀(30a)이 튜브(27a)에 납땜된 후에 상기 튜브(27a)내에 봉입된다.
상기 수열핀(30a)은, 예를들면, 알루미늄과 같은 열전도성이 우수한 금속성 재질로 형성된 얇은 판(예를 들면 대략 0.02∼0.05mm두께)에서 물결모양의 형태로 엇갈리게 가압 또는 굴곡하므로써 형성된 주름진 핀들이다. 상기 핀(30a)은 냉각튜브(27a)의 평평한 외벽면에 납땜된다. 그러므로, 상기 튜브(27a)의 외벽면과 수열핀(30a)은 용융된 상태에서 함께 접합된다.
저온측 열 교환부(3b)는 복수의 냉각튜브(27b)와, 저온측 상부탱크(28b)와, 저온측 하부 탱크(29b)와, 냉각 튜브(27b)에 인접한 사이에 삽입된 방열핀(30b) 및 측면판(3f)을 포함하는 다중유동로 타입 열 교환부(열 교환부 내측)이다. 열 교환부(3b)는 먼지나 습기와 같은 이물질을 포함하는 외부공기가 수용된 저온측 열 전달공간(18)내에 고온측 열 교환부(3a)와 실질적으로 동일하게 위치되도록 배치된다.
상기 복수의 냉각튜브(27b)는 냉각 튜브(27a)와 같은 형태로 형성된다. 냉각튜브(27b)를 포함하는 저온측 열 교환부(3b)는 증발 냉매 탱크(응축부)(Y)로서 구성되어 비등부(X)에서 비등된 냉매증기의 열을 저온 공기로 방출하여 증발된 냉매를 응축시킨다.
상기와 같은 방식으로 고온측 상부 및 하부 탱크(28a, 29a)와, 저온측 상부 및 하부 탱크(28b, 29b)는 각각 코어 플레이트와 일반적으로 거꾸로된 U형태의 탱크 플레이트으로 구성된다. 상기 저온측 하부 탱크(28b)는 제2 연결관(3d)측이 아래쪽으로 위치되도록 구부러질 수 있다.
방열핀(30b)은 수열핀(30a)과 같은 형태로 형성된 주름진 핀이며, 또한 냉각튜브(27b)의 평평한 외벽면에 납땜된다. 이와같이 냉각튜브(27b)의 외벽면과 방열핀(30b)은 용융된 상태에서 함께 접합된다.
제1 연결관(3c)은 냉각튜브(27a, 27b)와 같은 금속성 재질을 사용하므로써 원형 단면을 가지도록 형성된 금속재 관이다. 제1 연결관(3c)은 비등부(X)의 상단에 위치된 고온측 상부탱크(28a)와 응축부(Y)의 상단에 위치된 저온측 상부탱크(28b) 사이를 연통시킨다. 상기 제1 연결관(3c)은 비등부(X)에서 비등된 증발냉매를 응축부(Y)로 도입하기 위한 고온-저온 안내수단으로써 기능한다.
제2 연결관(3d)은 제1 연결관(3c)과 같은 금속성 재질을 사용하므로써 원형 단면을 가지도록 형성된 금속재 관이다. 제2 연결관(3d)은 응축부(Y)의 하단에 위치된 저온측 하부탱크(29b)와 비등부(X)의 하단에 위치된 고온측 하부탱크(28b) 사이를 연통시킨다. 상기 제2 연결관(3d)은 응축부(Y)에서 응축된 액화냉매를 비등부(X)로 도입하기 위한 저온-고온 안내수단으로써 기능한다.
고온측 원심 송풍기(4)를 도68, 69 및 71을 참조하여 상세히 설명한다.
두 개의 고온측 원심 송풍기(4)는 열 교환기(3) 하부에 장착되며, 하부팬 커버(9)와 케비넷(2)의 하단부 사이에 수용된다. 상기 원심 송풍기(4)에는 고온 공기를 고온측 열 전달 공간(17)안으로 강제적으로 순환시키기 위한 원심 팬(31)과, 상기 원심 팬(31)을 회전시키기 위한 구동모터(32) 및 상기 원심팬(31)이 그 안에서 회전가능하도록 수용하는 팬 케이스(33)가 각각 제공된다.
상기 원심팬(31)은 복수의 날개와 상기 날개를 지지하기 위한 디스크 형상의 지지판(34)을 포함한다. 상기 지지판(34)은 팬(31)의 출력축(35) 상에 고정된다.
상기 구동모터(32)에는 원심팬(31)에 가장 근접하게 위치된 측면판(36)의 외주벽상에 열전달 가속판(37)이 알맞게 끼워져 고정된다. 구동모터(32)의 하단부에서, 모터를 냉각시키기 위하여 구동모터로 대기공기(고온공기)를 송풍하기 위한 냉각팬(38)이 출력축(35) 상에 장착된다.
상기 팬 케이스(33)는 그의 내부에 수직의 강제 순환유동로(39)를 형성한다. 상기 팬 케이스(33)에는 강제 순환유동로(39) 안으로 고온 공기를 흡입하기 위한 유체 흡입구(33a)와, 전자부품 수용 공간(16)을 향하여 개방된 유체 방출구(33b) 및 하판부에 형성된 팬 장착 개방부(33c)가 제공되며, 상기 개방부(33c)는 원심팬(31)의 외경보다 큰 직경을 가진다.
상기 유체 흡입구(33a)는 팬 케이스(33) 상판의 벨 마우스(40)에 형성된다. 상기 유체 방출구(33b)는 바닥 팬 커버(9)로부터 돌출한 덕트(23b, 23c)에 형성된 유체 통로와 연통된다. 상기 팬 케이스(33)의 상판부는 스크류와 같은 고정수단(22d)에 의해 패킹(22c)을 통하여 케비넷(2)의 전면 격판(22)의 하판부 바닥면에 고정된다.
구동모터(32)의 전면 프레임을 구성하는 측면판(36)은 원심팬측상으로 물결모양이나 톱니 형태로 된 요철의 유체교반부(36a)을 가진다. 상기 유체 교반부(36a)는 원심팬(31)을 위한 지지판(34)과, 열 전달 가속판(37) 사이에서 상기 팬(31)의 공기 송풍을 도와주므로써 효과적으로 저온 유체를 교반하기 위한 부분이다.
상기 열 전달 가속판(37)은 스크류와 같은 고정수단(37b)을 사용하므로써구동모터(32)의 지주부(32a)를 고정함과 동시에 측면판(36)을 통과하기 위한 모터 장착수단으로서 뿐만 아니라, 상기 구동모터(32)로부터 발생된 열을 효과적으로 팬 케이스(33)에 전달하기 위한 열 전달 가속수단으로서 소용된다. 상기 열 전달 가속판(37)은 측면판(36)을 통과하고, 스크류와 같은 고정수단(37d)에 의해 팬 케이스(33)의 하판부에 고정되는 원형 관통홀(도시하지 않음)을 가진다.
다음에, 저온측 원심 송풍기(5)가 도70, 76 및 77을 참조하여 하기에 상세히 설명한다. 도76은 각 원심 송풍기(5)를 장착하기 위한 분해도이고, 도77은 상기 송풍기(5)의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
상기 두개의 저온측 원심 송풍기(5b)는 상기 열 교환기(3)에 장착되며, 상부 팬 커버(8)와 캐비넷(2)의 상단부사이에 수용된다. 상기 원심 송풍기(5)에는 원심 팬(41)과, 상기 원심팬을 회전시키기 위한 구동 모터(42), 상기 팬(41)을 회전가능하게 수용하는 팬 케이스(43)가 제공된다.
상기 원심 팬(41)은 저온측 열 전달 공간(18)내로 강제적으로 저온 공기를 순환시키기 위한 기능을 한다. 상기 원심팬(31)과 같은 방식으로 팬(31)은 복수의 날개와 상기 날개를 지지하기 위한 디스크 형상의 지지판(44)을 포함한다. 상기 지지판(44)은 원심팬(41)의 출력축(45)상에 고정된다.
구동모터(42)에는 상기 원심팬(41)에 가장 근접하게 위치된 측면판(46)의 외주위에 열 전달 가속판(47)이 알맞게 끼워져 고정된다. 구동모터(42)의 상부에 장착된 냉각팬(48)은 모터를 냉각하기 위해 구동모터로 대기공기(고온 공기)를 송풍하기 위한 출력축(45)상에 장착된다.
상기 팬 케이스(43)는 그의 내부로 원심팬(41)을 수용하며, 고온 및 저온측 열 전달 공간(17, 18)을 서로 분리한다. 상기 팬 케이스(43)의 내부에는 수직의 강제 순환유동로(49)가 형성된다. 도70, 76 및 77에 도시한 바와 같이, 상기 팬 케이스(43)는 강제 순환유동로(49)로 저온 공기를 흡입시키기 위한 유체 흡입구(43a)와, 캐비넷(2)내에 형성된 저온측 방출구(21b)가 결합되어 연통하는 유체 방출구(43b) 및 상판부내에 형성된 팬 장착 개방부(43c)를 가지며, 상기 개방부(43c)는 원심팬(41)의 외경보다 큰 직경을 가진다.
상기 유체 흡입구(43a)는 팬 케이스(43) 바닥판의 벨 마우스부(50)안에 형성된다. 도77에 도시한 바와 같이, 상기 벨 마우스(50)는 역시 유체 방출구(43b)를 통하여 들어오는 빗물과 같은 작은 물방울이 상기 팬 케이스(43)의 바닥판부를 통하여 캐비넷(2)(저온측 공간(18)) 안으로 유입되는 것을 방지하기 위한 위어(wier)부로서 기능한다. 또한 도77에 도시한 바와 같이, 유체 방출구(43b)도 역시 팬 케이스(43)의 바닥상에 머무르는 작은 물방울을 외부로 배출하기 위한 작은 물방울 방출구(43b)로서 기능을 한다.
도70에 도시한 바와 같이, 상기 팬 케이스(43)의 하판부는 스크류와 같은 고정수단에 의해 패킹(22)을 통하여 캐비넷(2)의 전면 격판(22)의 판 상부면에 고정된다. 상기 팬 케이스(43) 전면부는 스크류와 같은 고정수단(21d)에 의해 캐비넷(2)의 도어판(21)에 고정된다.
상기 측면판(46)은, 전술한 측면판(36)과 같은 방식으로 구동모터(42)의 전면 프레임을 구성하며, 그의 원심팬측상에 물결모양이나 톱니 형상으로된 요철의 유체 교반부(46a)를 가진다. 상기 유체 교반부(46a)는 원심팬(41)을 위한 지지부(44)와 열 전달 가속판(47) 사이에서 상기 팬(41)으로부터의 공기송풍을 도와주므로써 효과적으로 저온측 유체를 교반하기 위한 부분이다.
상기 열 전달 가속판(47)은 구동모터(42)의 지주부(42a)를 고정함과 동시에 측면판(46)을 통과하기 위한 모터 장착수단으로서 뿐만 아니라, 상기 구동모터(42)로부터 발생된 열을 효과적으로 팬 케이스(43)에 전달하기 위한 열 전달 가속수단으로서 기능을 한다. 상기 열 전달 가속판(47)은 측면판(46)을 통과하고, 스크류와 같은 고정수단(47d)에 의해 패킹(47c)을 통하여 팬 케이스(43)의 상판부에 고정되는 원형 관통홀(도시하지 않음)을 가진다. 상기 열 전달 가속판(47)과 구동모터(42)의 지주부(42a)는 팬 케이스(43)의 부분을 형성하는 분리부로 구성되며, 또한 저온측 열 전달공간(18)에서 고온측 열 전달공간(17)으로 물이나 그와같은 것의 유입을 방지하기 위한 물 유입 방지벽을 구성한다.
하우징(13)의 고온측 열 전달 공간(17)에서, 전기 히터(6)는 고온공기 흐름 방향에서 각 냉각 유니트(3)의 고온측 열 교환부(3a)의 하류측에 배치된다. 상기 전기 히터(6)는 밀폐 공간(15)의 내부온도가 하한온도(예를들면 0℃)보다 낮지 않은 레벨에서 유지되도록 고온측 열 전달공간(17)을 통하여 공기흐름을 가열하기 위한 것이다. 왜냐하면, 전기부품(예를들면 반도체 소자)(11, 12)의 성능은 하우징(13)내에서 밀폐공간(15)의 내부온도가 최저한계 온도보다 낮을 때 저하되기 때문이다. 상기 전기 히터(6)는 예를 들면1.2kW의 열량 값을 가지는 본 실시예에 사용된다.
제어기(7)는 써미스터와 같은 온도감응소자에 의해 구성된 온도센서(10)에 의해 검출된 밀폐공간(15)의 내부온도에 따라, 전기히터(6)와 같은 냉각장치(14)에서 사용되는 전기소자와, 두 개의 고온측 원심 송풍기(4)의 구동 모터(32)와 두 개의 저온측 원심 송풍기(5)의 구동모터(42)를 제어하기 위한 것이다.
밀폐공간(15)의 내부온도가 하한온도(예를들면 0℃)보다 낮지 않을 때, 상기 제어기(7)는 두 개의 고온측 원심 송풍기(4)와 두 개의 저온측 원심 송풍기(5)가 Hi(많은 공기량) 또는 Lo(적은 공기량)방식으로 작동하도록 제어하며, 전기히터(6)를 턴 오프(turn-off)한다. 또한, 밀폐공간(15)의 내부온도가 하한온도(예를들면 0℃)보다 높지 않을 때, 상기 제어기(7)는 두 개의 저온측 원심 송풍기(5)의 구동 모터(32)를 턴 오프(turn-off)하며, 두 개의 고온측 원심 송풍기(4)가 Hi(많은 공기량) 또는 Lo(적은 공기량)방식으로 작동하도록 제어하며, 전기히터(6)를 턴 온(turn-on)한다.
본 실시예에서 각 저온측 원심 송풍기(5)의 구동모터(42)를 교환하는 방법은 도70을 참조하여 하기에 간단히 설명한다.
먼저, 스크류와 같은 고정수단(24c)은 제거되며, 또한 상부 팬커버(8)는 캐비넷(2)의 상단부로부터 분리된다. 다음에, 스크류와 같은 고정수단(47d)은 제거되며, 또한 팬케이스(43)는 열 전달 가속판(47)으로부터 분리된다. 이 경우에, 상기 구동모터(42)는 팬 케이스(43)에서 열 교환기(3)의 상부측으로 쉽게 꺼낼수 있음과 동시에, 상기 팬 장착 개방부(43c)가 팬(41)의 외경보다 크기 때문에 열 전달 가속판(47)은 구동모터(42)의 지주부(42a)에 장착되며, 원심팬(41)은 구동모터(42)의 출력축(45)상에 장착된다.
그러므로, 상기 구동모터(42)는 팬 케이스내에서 구동모터(42)의 출력축(45)으로부터 원심팬(41)을 꺼내는 복잡한 작업없이 팬 케이스(43)로부터 쉽게 분리할 수 있다. 새로운 구동모터(42)를 장착할 때, 먼저, 원심 팬(41)을 위한 지지판(44)과 구동모터(42)의 출력축(45)은 볼트와 같은 고정수단에 의해 함께 고정되며, 상기 구동모터는 상기에서 역순으로 팬 케이스(43)에 장착된다.
다음에, 본 실시예에서 각 고온측 원심 송풍기(4)의 구동모터(32)를 교환하는 방법을 도71을 참조하여 간단히 하기에 설명한다.
전술한 바와 같이, 먼저, 스크류와 같은 고정수단(25c)은 제거되며, 또한 하부 팬커버(9)는 캐비넷(2)의 하단부로부터 분리된다. 다음에, 스크류와 같은 고정수단(37d)은 제거되며, 또한 열 전달 가속판(37)은 팬케이스(33)으로부터 분리된다. 이때, 상기 구동모터(32)는 팬 케이스(33)에서 열 교환기(3)의 하부측으로 쉽게 꺼낼수 있음과 동시에, 상기 팬 장착 개방부(33c)가 팬(31)의 외경보다 크기 때문에 열 전달 가속판(37)은 구동모터(32)의 지주부(32a)에 장착되며, 원심팬(31)은 구동모터(32)의 출력축(35)상에 장착된다.
그러므로, 상기 구동모터(32)는 그의 출력축(35)으로부터 원심팬(31)을 꺼내는 복잡한 작업없이 팬 케이스(33)로부터 쉽게 제거할 수 있다. 새로운 구동모터(32)를 장착할 때, 먼저, 원심 팬(31)을 위한 지지판(34)과 구동모터(32)의 출력축(35)은 볼트와 같은 고정수단에 의해 함께 고정되며, 상기 구동모터(32)는 상기에서 역순(도76에 도시)으로 팬 케이스(33)에 장착된다.
본 실시예의 냉각장치(14)의 작동은 도68 내지 77을 참조하여 간단히 하기에 설명한다.
하우징(13)내에서 밀폐공간(15)의 내부 온도가 하한온도(예를들면 0℃)보다 낮지 않을 때, 두 개의 고온측 원심송풍기(4)의 구동모터(32)와, 두 개의 저온측 원심송풍기(5)의 구동모터(42)에 전류의 공급을 시작하는 것에 의해 상기 원심팬(31, 41)이 작동을 시작한다. 그 결과로써, 고온 공기(먼지 또는 습기와 같은 이물질이 포함되지 않은 깨끗한 내부공기; 내부유체)의 순환흐름은 하우징(13)내에 형성된 밀폐공간(15)에 형성된다. 이에 반하여, 저온 공기(먼지 또는 습기와 같은 이물질을 포함하는 더러운 외부공기;외부유체)의 순환흐름은 하우징(13)의 외부에 형성된 저온측 열전달공간(18)에 형성된다.
하우징(13)의 유체분리판(13a)을 통과하면서 장착되는 각 냉각유니트(30)에서, 고온측 열 교환부(3a)의 각 냉각 튜브(27a)내에 봉입된 냉매는 수열핀(30a)을 통하여 고온공기로부터 전달된 열을 받으므로써 비등되어 증발된다. 증발된 냉매는 고온측 상부탱크(28a)와 제1 연결관(3c)을 통과하여 저온 공기를 받게되며 또한 낮은 온도를 보유하는 저온측 열 교환부(3b)의 응축부(Y)의 내벽면상에서 응축된다. 그 결과 잠복성 열은 방열핀(30b)을 통하여 저온공기로 전달된다.
도75에 도시한 바와 같이 응축부(Y)에서 이렇게 응축된 냉매는 그의 자중으로 인하여 냉각 튜브(27b)의 내벽면을 따라 냉매탱크(3a)내로 떨어지며, 저온측 하부탱크(29b)와 제2 연결관(3d)을 통과하여 고온측 열 교환부(3a)의 비등부(X)에 다다른다. 이런식으로, 냉각 튜브(27a)에 봉입된 상기 냉매는 전자부품(11, 12)으로부터 발생된 열이 냉각 유니트(30)의 복수층에서 방출될 수 있도록 고온공기의 열을 저온공기로 번갈아 전달하기 위해 비등과 응축을 반복한다.
그러므로, 전자부품(11, 12)은 밀폐공간(15)의 고온측 열 전달공간(17)내로 순환하는 고온 공기(하우징(13)내에 존재하는 청정공기)와 저온측 열 전달공간(18)내로 순환하는 저온공기(하우징(13) 외부에 존재하는 더러운 공기)의 혼합없이 냉각될 수 있다.
하우징(13)내에서 밀폐공간(15)의 내부온도가 하한온도(예를 들면 0℃)보다 낮을 때, 전류는 고온측 열전달 공간(17)을 통하여 공기흐름을 가열하기 위한 전기히터(6)에 공급된다. 이때, 두 개의 저온측 송풍기(5)는 떨어져 있게 된다.
이에 반하여, 두 개의 고온측 원심 송풍기(4)의 회전에 의해, 고온공기는 하우징(13)에서 밀폐공간(15)내로 순환하여, 그안에 전자부품(11, 12)을 수용하는 전자부품 수용 공간(16)으로 흐르며, 캐비넷(2)의 후면 격판(23)내에 형성된 고온측 흡입구(23a)를 통하여 도68 및 69에 도시한 바와 같이 냉각장치(14)로 들어간다. 이렇게 냉각장치(14)로 들어간 상기 고온은 유체분리판(13a)과 후면분리판(23)에 의해 둘러싸인 좁은 경로를 통과하며, 그리고 나서, 고온측 열 교환부(3a)를 통과한다. 즉, 상기 고온공기는 냉각튜브(27a)에 근접한 사이로 지나감과 동시에 수열핀(30a)에 의해 열이 흡수된다.
도71에 도시한 바와 같이 두개의 고온측 원심 송풍기(4) 각각은 냉각 팬(38)을 원심팬(31)과 함께 역시 회전시킨다. 그 결과로써, 고온공기는 구동모터(32)를 냉각시키기 위하여 하부커버의 흡입구를 통하여 하부커버(9)의 내측으로 흡입되며, 또한 방출구(25b)를 통하여 밀폐공간(15)내에서 전자부품 수용공간(16)안으로 배출한다.
또한, 측면판(36) 상면에 형성되어 원심팬(31)으로부터 기류를 회전시키는 양측 유체교반부(36a)의 협조에 의해, 열전달 가속판(37)과 지지판(34) 사이의 저온유체는 상기 구동모터(32)를 냉각하기 위해 효과적으로 교반된다. 구동모터(32)로부터 발생된 열을 열 전달 가속판(37)을 통하여 팬 케이스(33)로 효과적으로 전달하는 것에 의해, 상기 구동모터(32)는 효과적으로 냉각된다.
이에 반하여, 두 개의 저온측 원심송풍기(5)의 원심팬(41)의 회전에 의해, 상기 저온 공기는 도68 및 69에 도시한 바와 같이, 하우징(13)의 외부에 형성된 저온측 열 전달 공간(18)내로 순환하며, 양측 도어판(21)에 형성된 저온측 흡입구(21a)와 캐비넷(2)의 전면 격판(22)을 통하여 외부로부터 냉각장치(14)안으로 흐른다. 이렇게 냉각장치(14)로 들어간 상기 저온공기는 저온측 열 교환기(3b)를 통과한다. 즉, 상기 저온 공기는 냉각튜브(27b)에 인접한 사이로 통과하며, 비등부(X)에서 비등된 증발 냉매의 열은 방열핀(30b)을 통해 대기중으로 방출된다.
도70에 도시한 바와 같이, 두 개의 저온측 원심 송풍기(5) 각각은 냉각팬(48)을 원심팬(41)과 함께 역시 회전시킨다. 그 결과로써, 고온공기는 구동모터(42)를 냉각시키기 위하여 상부 팬커버의 흡입구(24a)를 통하여 상부 팬커버(8)의 내측으로 흡입되며, 또한 방출구(24b)를 통하여 밀폐공간(15)내에서의 전자부품 수용공간(16)으로 배출된다.
또한, 측면판(46) 상면에 형성되어 원심팬(31)으로부터 기류를 회전시키는 양측 유체교반부(46)의 협조에 의해, 열전달 가속판(47)과 지지판(44) 사이의 저온유체는 상기 구동모터(42)를 냉각하기 위해 효과적으로 교반된다. 상기 구동모터(42)로부터 발생된 열을 열 전달 가속판(47)을 통하여 팬 케이스(43)로 효과적으로 전달하므로써, 상기 구동모터(42)는 효과적으로 냉각된다.
이하에서, 본 실시예의 효과를 상세히 설명한다.
본 실시예에 따르면, 상기에서 기술된 바와 같이 전체의 고온측 원심 송풍기(4)는 열 교환기(3) 아래에 배치되며, 상기 구동모터(32)는 그가 열 교환기(3)에 의해 간섭받지 않고 냉각장치(14)로부터 이탈되고 장착가능하도록 열 교환기(3)의 아래에 분리가능하게 고정된다. 이와 같은 방식으로, 전체의 저온측 원심 송풍기(5)는 상기 열 교환기(3)에 배치되며, 구동모터(42)는 그가 열 교환기(3)에 의해 간섭받지 않고 냉각장치(14)로부터 이탈되고 장착가능하도록 열 교환기(3)에 분리가능하게 고정된다. 따라서, 구동모터(32, 42)의 성능 유지를 향상시키는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따라서, 더욱이, 원심팬(31, 41)의 외경보다 큰 직경을 가지는 팬 개방부(33c, 43c)는 각각 팬케이스(33, 43)에 형성되며, 열 전달 가속판(37, 47)은 팬 케이스(33, 43)사이에 각각 배치되며, 구동모터(32, 42)는 팬 케이스(33, 43)에서 각각 분리가능하게 고정된다. 따라서, 구동모터(32, 42)는 팬 케이스(33, 43)의 내부에서 구동모터(32, 42)의 출력축(35, 45)으로부터 원심팬(31, 41)을 제거하므로써 작동을 악화시키지 않고 분리되거나 장착될 수 있다. 이런식으로, 상기 구동모터(32, 42)의 성능유지는 한층더 향상될 수 있다.
상기 실시예에서, 열 전달 가속판(37, 47)은 주요성분으로써 열 전도성이 우수한 알루미늄을 포함하는 금속재질의 형태이기 때문에 상기 구동모터(32, 42)로부터 발생된 열은 그와같은 우수한 열 전도성에 의하여 팬 케이스(33, 43)로 유효하게 방출될 수 있다. 따라서, 구동모터(32, 42)의 내열성은 향상될 수 있으며, 또한 양 모터의 크기는 열 전달 가속효과로 인하여 감소될 수 있다.
본 실시예에 따라, 도70 및 77에 도시한 바와 같이 팬 케이스(43)의 바닥을 통하여 열 교환기(3)측으로 작은 물방울이 유입하는 것을 방지하기 위하여 저온 유체(외부공기)에 포함된 작은 물방울 받이용 벨 마우스부(43a)는 팬 케이스 바닥에 형성되며, 팬 케이스 바닥에 머무르는 작은 물방울을 냉각장치(14)의 외부로 배출하기 위한 방출구는 유체방출구(43)와 일체로 형성된다. 따라서, 특별한 설비나 부품들의 사용없는 간단한 구조로, 팬 케이스에 유입되는 저온유체에 포함된 빗물과 같은 작은 물방울들을 확실하게 받고 배수할 수 있다. 따라서, 그러한 작은 물방울들은 냉각장치(14) 즉 열 교환기(3)로 유입되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 알루미늄과 같은 금속재질로 형성된 열교환기(3)가 작은 물방울에 의해 부식될 수 있는 재질의 형태일때에도 열교환기(3)의 부식은 방지될 수 있다.
본 실시예의 냉각장치(14)는 비등부(X)로서의 고온측 열 교환부(3a)와 응축부(Y)로서의 저온측 열 교환부(3a)가 두 개의 제1 및 제2 연결 파이프(3c, 3d)에 의해 환상으로 연결되어 공기 유동방향에서 복수 층으로 각각 배치된 냉각 유니트(30)를 포함하는 열 교환기(3)가 제공된다.
이 구조에 따라, 냉매의 순환흐름이 각각의 냉각유니트(30)에 형성되기 때문에 증발되는 냉매(비등된 기체)와 액화 냉매(응축된 액체)사이의 충돌은 방지될 수 있으며, 각각의 냉각 유니트(30)의 열복사성능(냉각 성능)은 향상될 수 있다. 냉각 유니트(30)가 복수 층으로 배치된 것에 의해 상기 열 교환기(3)에서 각 냉각 유니트(30)의 열 복사성능(냉각 성능)을 한층더 향상시키는 것이 가능하게 된다.
(제21실시예)
본 발명의 21실시예를 설명하면 다음과 같다.
도78 및 도79는 구동모터의 측면판과 열 전달 가속판을 나타내는 단면도이다.
도79에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서 사용된 열 전달 가속판(47)의 원심팬 측상에는 측면판(46)의 유체요동부(46a)와 같은 방향, 다시말해서 원주방향에 형성된 복수의 동심홈을 가지는 열 방사 가속부(43a)가 형성된다. 상기 구조에 따라, 구동모터(42)로부터 열 전달 가속판(47)을 통한 대기유체(고온 공기)까지의 열 복사 효과가 촉진되므로써 구동모터(42)의 내열성이 향상되며, 또한 상기 모터는 상기 20실시예와 비교해서 한층더 소형화될 수 있다.
(제22실시예)
본 발명의 22실시예를 도80 및 81을 참조하여 설명한다.
도80은 저온측 원심 송풍기의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도81은 원심팬용 지지판을 나타낸 평면도이다.
본 실시예에서 원심팬(41)용 지지판(44)의 모터측상에는 방사상으로 연장하는 홈이나 산마루를 포함하고, 출력축(45)을 중심에 둔 유체 교반부(44a)가 형성된다. 측면판(46)의 유체교반부(46a)와 원심팬(41)으로부터 기류를 회전시키는 상기 지지판(44)의 유체 교반부(44a)의 협조에 의해, 지지판(44)과 열 전달 가속판(47) 사이의 저온유체는 구동모터(42)가 유효하게 냉각될 수 있도록 유효하게 교반된다. 또한, 지지판(44)이 요철형상으로 형성되며, 유체교반부(44a)는 보강리브와 같은 기능을 하므로써 원심팬(31)의 세기가 역시 향상될 수 있다.
(제23실시예)
본 발명의 23실시예를 도82를 참조하여 설명한다.
도82는 저온측 원심 송풍기의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 실시예에서, 유체 방출구(43b) 근처에 위치된 팬 케이스(43)의 바닥판부(51)는 수평 방향에 대하여 외부를 향하여 소정의 각도 예를들면 2°∼3°만큼 기울어져 있다. 이 구조에 따라서, 작은 물방울의 둑용 벨 마우스부(50)가 팬 케이스의 바닥이 수평면상에 위치되며, 팬 케이스(43)의 작은 판상부로 형성된 20실시예와 비교해서 작은 물방울의 양이 많을 때에도, 상기 빗물과 같은 작은 물방울은 팬 케이스(43)의 바닥을 통하여 열 교환기(3)측으로 유입되는 것이 방지되며 확실하게 배출될 수 있다.
(제24실시예)
본 발명의 24실시예를 도83 및 도84를 참조하여 설명한다.
도83은 저온측 원심 송풍기의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도84는 저온측 원심 송풍기의 주요 구조를 나타낸 장착 다이아그램이다
본 실시예에 따른 저온측 원심 송풍기(5)에는 20실시예에서와 같이 저온측 열 전달공간(18)(강제 순환유동로(49))내로 저온 공기를 강제적으로 순환시키기 위한 원심팬(41)과, 상기 원심팬(41)을 회전시키기 위한 구동 모터(42) 및 원심팬(41)이 회전가능하게 수용되는 팬 케이스(43)가 제공된다.
상기 원심팬(41)은 복수의 날개와 디스크 형상의 지지판(44)을 포함한다. 상기 지지판(44)은 팬(41)의 출력축에 고정된다. 상기 구동모터(42)는 측면판(46)의 외주상에 열 전달 가속판(47)이 알맞게 끼워지므로써 고정된다.
상기 열전달 가속판(47)은 측면판(46)과 연통하는 원형관통홀(47e)을 가진다. 상기 측면판(46)의 소정 위치에서 관통홀(47e)과 연통하는 구동모터(42)의 지주부(42a)는 스크류와 같은 고정수단(47b)에 의해 열전달 가속판(47)에 고정된다. 밀봉제(47f) 예를들면, 실리콘 밀봉제는 저온측 열 전달공간(18)(강제순환유동로(49))와 고온측 열 전달공간(17) 사이의 기밀성을 향상시키기 위하여 지주부(42a)의 외주와 판(47)의 고정부에 부착된다. 열전달 가속판(47)과 구동모터(42)의 지주부(42a)는 팬 케이스(43)의 일부를 형성하는 분리부와 물 유입 방지벽을 구성한다.
상기 팬 케이스(43)는 원심팬(41)의 외경보다 큰 직경의 팬 장착 개방부(43c)를 가진다. 상기 팬 장착 개방부(43c)의 가장자리는 고무패킹(47c)을 가지고 선형 밀봉을 수행하기 위한 원형 리브부(43d)로 형성된다. 스크류와 같은 고정수단(47d)을 위한 탭홀(43e)은 팬 케이스(43)에 형성되며, 상기 고정수단(47d)은 팬 케이스(43)의 상판부에 열전달 가속판(47)을 조여 고정하기 위한 것이다. 상기 탭홀(43e)의 근처에는 패킹의 파손을 방지하기 위하여 리브부(43d)와 패킹(47c)사이의 클리어런스를 일정하게 유지하기 위한 판 스토퍼(43f)가 형성된다. 상기 탭홀(43e) 근처의 팬 케이스(43)의 상판부는 절삭공정이 바닥판부를 향하여 수행되는 링과 같은 볼록부(43g)로서 형성된다.
상기 실시예에서, 팬 케이스(43)에 형성된 팬 장착 개방부(43c)의 가장자리와 열전달 가속판(47)의 외주부는 원형판의 형상인 패킹(47c)에 의해 밀폐되고, 관통홀(47e)의 가장자리가 열전달 가속판(47)에 형성되고, 구동모터(42)의 측면판(46) 외주부는 밀봉재(47f)에 의해 밀폐되기 때문에, 팬 케이스(43)의 유체 흡입부(43a)를 통해 저온측 열 전달 공간(18)(강제 순환유동로(49))로 들어갔던 먼지나 습기와 같은 이물질은 팬 케이스(43)의 상판부에 형성된 팬 장착 개방부(43c)를 통한 고온측 열 전달 공간(17)으로 들어가지 않는다.
따라서, 열전달 가속판(47)과 지주부(42a)는 유체 분리판(13a)과 함께 고온 및 저온 열전달 공간(17, 18)사이에 밀봉하여 분리한 팬 케이스(43)의 팬 장착 개방부(43c)를 닫도록 배치된다. 따라서, 외부공기가 흐르는 강제순환유동로(49)로부터 팬 장착 개방부(43c)를 통하여 고온측 열 전달 공간(17)으로 이물질이 들어가는 가능성이 배제된다.
이와 같이, 내부 부품의 파손 또는 구동모터(42) 속으로 이물질의 유입으로 인한 불완전한 고립과 같은 부자유 발생을 방지하는 것이 가능하다. 게다가, 저온측 열 전달 공간(18)을 통하여 고온측 열 전달 공간(17)에 먼지나 습기와 같은 이물질이 유입되는 것을 방지하는 것이 가능하기 때문에, 상기 이물질은 밀폐된 공간(15)내에 장착된 전자부품(11, 12)상으로 침전되지 않으므로 상기 전자부품(11, 12)의 고장 가능성은 없다.
또한, 먼지나 습기와 같은 이물질의 유입이 팬 케이스(43)내에 전체의 구동모터(42)를 수용하지 않고도 방지될 수 있으므로, 각 저온측 원심송풍기(5)의 장착나 교체를 위한 작업을 단순화할 수 있고, 또한 이와같은 구동모터(42)의 성능유지를 향상시키는 것이 가능하다.
(변형예)
상기 17실시예 내지 19실시예의 변형예를 설명하면 다음과 같다.
이들 실시예에 따른 열 교환기(21)가 제공된 냉각장치(14)에는 전자부품(11, 12)과 같은 발열요소가 밀폐공간에 수용될 필요가 있는 경우에 사용된다. 상기 밀폐된 공간에 발열요소가 수용될 필요가 있는 경우에는 예를들면, 오일, 물, 철분, 부식성 가스 등을 포함하는 강력한 환경상태하에 사용된다. 이중 불활성가스의 경우(헬륨가스, 아르곤 가스 등)는 전기단속할 때 아아크나 산화접촉을 방지하기 위해 사용되며, 또한 사람몸에 유해한 가스의 경우(예를들면 플루오르탄소로부터 분해되는 플루오르 수소와 같은 가스)는 외부로 누출되는 것이 방지된다.
이들 실시예에서, 주름핀 튜브를 가지는 다중유동로 타입 열 교환기는 고온측 열 교환기(3a)와 저온측 열 교환기(3b)의 냉각 유니트(3)로써 사용되지만, 판상 핀튜브을 가지는 열 교환기, 파인핀-핀 튜브(fine pin-pin tube)를 가지는 열 교환기, 지그재그식의 평평한 튜브 벤트를 가지는 주름진 열 교환기, 및 두 개의 성형판재가 서로 연결된 복수의 박판 냉각 튜브를 가지는 드로운 컵 타입을 가지는 열 교환기가 고온측 열 교환기(3a)와 저온측 열교환기(3b)의 냉각 유니트(3)로서 사용될 수 있다. 슬릿 핀(slit fins) 또는 루버 핀(louver fin)은 수열핀(6a) 또는 방열핀(6b)으로써 사용될 수 있다.
상기 이들 실시예에서, 전자부품(11, 12)과 같은 발열요소에 의해 가열되는 고온 공기와 같은 고온 가스는 하우징(13)내의 공기 또는 케이싱내의 유체(내부공기)와 같은 고온유체로써 사용된다. 그러나, 전자부픔(11, 12)과 같은 발열요소를 냉각시키기 위한 냉각수와 오일(작업유 및 윤활유 포함)과 같은 고온 액체가 고온 유체로써 사용될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 저온 공기와 같은 저온 가스뿐만 아니라, 물이나 오일과 같은 저온 액체는 하우징 외부공기 또는 케이싱 외부 유체인 저온 유체(외부공기)로서 사용될 수 있다. 이들의 경우에, 펌프들은 내부유체 순환수단 및 외부유체 순환수단으로서 사용된다. 펌프 또는 원심팬(31, 34)을 가동시키기 위한 수단으로써, 이들 실시예와 같은 전자모터(32, 33)뿐만 아니라, 내부 연소 엔진, 수차, 풍차가 사용될 수 있다.
(제25실시예)
본 발명의 25실시예를 도85를 참조하여 설명한다.
도85는 본 실시예에 따른 전자장치에 일체화된 냉각장치를 나타낸 개략도이다.
예를들면, 전자장치는 무선 전화기 또는 자동차용 전화기와 같은 이동 무선 전화기의 기지국에 설치된다. 상기 전자장치는 밀폐하여 봉인된 상태에서 송수신기 또는 전력 증폭기와 같은 전자부품(열 발생 소자)을 밀봉하여 수용한 하우징(80)과, 전자부품(7)을 냉각하기 위한 하우징(80)내에 장착된 냉각장치(1)를 포함한다.
상기 전자부품(7)들은 전류가 공급되었을 때, 소정의 작동을 수행하여 열(예를들면, 송수신기에 일체화된 고주파 스위칭 회로를 구성한 반도체 스위칭 소자와, 전력증폭기에 일체화된 전력 트랜지스터와 같은 반도체 증폭소자)을 발생시키는 열 발생소자이다.
상기 하우징(80)은 그의 내부에 밀폐공간(9)을 가지며, 외부로부터 내부가 밀폐되도록 봉입한다. 상기 밀폐공간(9)은 전자부품(7)상에 먼지나 습기와 같은 이물질의 침전에 기인하여 전자부품의 성능이 저하되는 것을 방지하기 위해 냉각장치(1)의 유체분리판(중간 분리판)에 의해 외부로부터 완전하게 밀폐되도록 분리된다.
냉각장치(1)의 유체 분리판과 시스템(1)의 케이싱에 의한 밀폐공간(9)은 전자부품(7)을 수용하기 위한 전자부품 수용공간과, 내부통로로써 만족시키는 고온측 열 전달 공간(11)으로 분할된다. 상기 고온측 열 전달 공간(11)에서, 역풍측 상의 흐름 경로 영역은 냉각장치(1)의 깊이를 최소화하기 위해 좁아지며, 또한 상기 순풍측 상의 흐름 경로 영역은 넓어진다. 상기 하우징(80)에서, 더욱이, 유체 분리판 수단에 의해 고온측 열 전달 공간(11)에서 밀봉되도록 분리된 외부 통로로서 저온측 열 전달 공간(12)이 형성된다.
상기 냉각장치(1)는 하우징(80)과 일체화된 케이싱(81)과, 저온 공기(외부유체, 저온 유체)의 흐름을 발생시키기 위한 두 개의 상부 원심송풍기(18)와, 고온 공기(내부유체, 고온 유체)의 흐름을 발생시키기 위한 두 개의 하부 원심송풍기(15)와, 하한온도(예를들면 0℃)보다 낮지 않은 레벨에서 밀폐공간(9)에 공기 온도를 유지하기 위한 전기히터(19) 및 냉각장치(1)의 전기소자에 전력의 공급을 제어하기 위한 제어기(82)가 더 제공된다.
상기 케이싱(81)은 하우징(80)의 가장 바깥측상에 위치된 외벽판(83) 및 고온측 열 전달공간(11)을 둘러싸는 후면 격판(22)을 포함한다. 상기 외벽판(83)과 후면 격판(22)은 스크류나 볼트와 같은 고정수단 또는 스폿용접(spot welding)과 같은 결합에 의해 상기 하우징(80)에 고정된다.
상기 두 개의 상부 원심 송풍기(18) 각각은 저온측 열전달 공간(12)에서 공기흐름을 발생시키기 위한 원심팬과, 원심팬을 회전시키기 위한 전기모터 및 회전가능한 원심팬을 그 안에 수용하는 스크롤 케이싱을 가진다.
상기 두 개의 하부 원심 송풍기(15) 각각은 고온측 열전달 공간(11)에서 공기흐름을 발생시키기 위한 원심팬과, 원심팬을 회전시키기 위한 전기모터 및 회전가능한 원심팬을 그 안에 수용하는 스크롤 케이싱을 가진다.
상기 전기히터(19)는 밀폐공간(9)의 내부온도가 하한온도(예를들면 0℃)보다 낮지 않는 레벨에서 유지되도록 고온측 열전달 공간(11)을 통하여 공기흐름을 가열하기 위한 것이다. 왜냐하면 밀폐공간(9)의 내부온도가 하한온도보다 낮을 때, 전기부품(예를들면, 반도체 소자)의 성능을 저하시킬 수 있기 때문이다. 본 실시에에서의 상기 전기 히터(19)는 예를들면 1.2kW의 열량 값을 가진다.
상기 제어기(82)는 두 개의 상부 원심 송풍기의 전기모터와, 두 개의 하부 원심 송풍기(15)의 전기모터와 같은 전기소자 및 열 감지소자에 의해 예를 들면, 서미스터로 구성된 온도센서(84)에 의해 검출된 밀폐공간의 내부온도에 따라 전기히터(19)를 제어한다. 밀폐공간(9)의 내부온도가 하한온도(예를들면 0℃)보다 낮지 않을 때, 상기 제어기(82)는 두 개의 상부 원심 송풍기(18)와, 두 개의 하부 원심 송풍기(15)가 Hi(많은 공기량) 또는 Lo(적은 공기량)의 형태로 작동하는 것을 제어하며, 전기히터(19)를 턴 오프(turn-off)한다. 상기 제어기(82)는 밀폐공간(9)의 내부온도가 하한온도(예를들면 0℃)보다 낮을 때, 두 개의 상부 원심 송풍기(18)의 전기모터를 턴 오프(turn-off)하며, 두 개의 하부 원심 송풍기(15)의 전기모터가 Hi(많은 공기량) 또는 Lo(적은 공기량)의 형태로 작동하는 것을 제어하며, 또한 전기 히터(19)를 턴 온(turn-on)한다.
상기 냉각장치(1)를 상세히 설명한다.
도86은 냉각장치(1)의 정면도, 도87은 도86의 측면도 및 도88은 아래에서 본것과 같은 냉각장치(1)의 저면도이다. 본 실시예의 냉각장치(1)에서, 열은 고온측 열 전달 공간(11)안에서 고온 유체(중간 고온에 상응하는, 예를들면 고온 공기)로 흡수되며, 그리고 나서 흡수된 열은 저온측 열 전달공간(12)안에서 저온 유체(중간 저온에 상응하는, 예를들면 저온 공기)로 방출되며, 유체분리판(2)에 의해 고온유체에서 분리된다.
도86에 도시한 바와 같이, 냉각장치(1)는 유체 분리판(2)에 대하여 고온 유체측상에 배치된 복수의 흡열튜브(31a)에 의해 구성된 냉매탱크(3a)와, 각 흡열튜브(31a) 내에 봉입되며 또한 고온 유체의 열을 받으므로써 비등되어 증발되는 플로우로탄소 타입 냉매(도시하지 않음)와, 일단부는 냉매탱크(3)에 밀봉되도록 연통되며, 타단부는 유체 분리판(2)을 통해 저온 유체측으로 연장하는 저온측 연통 파이프(34a) 및 고온측 연통 파이프(34b)와, 저온 및 고온측 연통 파이프(34a, 34b)의 타단부가 밀봉되도록 연통된 응측부(3a)와, 유체 분리판(2)에 대하여 저온유체측상에 위치되며, 복수의 방열튜브(31b)를 포함하는 응축부(3b)와, 냉매탱크(3)에서 흡열 튜브(31a)에 인접한 사이에 용융된 상태(예를 들면 납땜된 상태)로 부착된 수열핀(6a) 및 응축부(3b)에서 방열튜브(31b)에 인접한 사이에 용융된 상태(예를 들면 납땜된 상태)로 부착된 방열핀(6b)을 포함한다.
본 실시예에서 도87에 도시한 바와 같이, 복수의 냉각유니트는 냉각장치(1)에 적층된다.(본 실시예에서는 3개의 유니트를 나타내지만, 두 개나 네 개 또는 그 이상의 장치를 사용할 수 있다.)
상기 유체 분리판(2)은 밀폐공간의 일측벽면과, 양측 저온 및 고온 연통 파이프(34a, 34b)에 일체로 결합되고(예를 들면, 납땜된), 예를들면 알루미늄과 같은 금속성 재질로 형성되며, 고온으로 된 내부를 구성한다. 상기 유체분리판(2)에는 파이프(34a, 34b)안으로 삽입된 복수의 홀이 형성된다. 도88에 도시한 바와 같이 저온측 연통 파이프(34a)은 엇갈리게 전위된다. 비록 도시하지는 않았지만, 상기 고온측 연통 파이프(34b)도 역시 상기와 같은 방식으로 배치된다.
도86에서, 냉매탱크(3a)는 실질적으로 서로 평행하게 배치된 복수의 흡열튜브(31a)와, 서로의 튜브(31a) 하단부를 연통시키기 위하여 흡열튜브(31a) 아래에 위치된 흡열측 하부 연통부(41) 및 상기 튜브(31a)의 상단부를 연통시키기 위하여 흡열튜브(31a) 위에 위치된 흡열측 상부 연통부(42)를 포함한다. 상기 흡열튜브(31a)는 길게 연장된 직사각형(또는 타원형)의 횡단면을 가지는 평평한 튜브의 형태로 각각 형성되고, 열 전도성이 우수한 금속성 재질(예를 들면 알루미늄이나 구리)로 형성된다.
상기 응측부(3b)는 실질적으로 서로 평행하게 배치된 복수의 방열튜브(31b)와, 서로 튜브(31b)의 하단부를 연통시키기 위하여 방열튜브(31b) 아래에 위치된 방열측 하부 연통부(43) 및 상기 튜브(31b)의 상단부를 연통시키기 위하여 방열튜브(31b) 위에 위치된 방열측 상부 연통부(44))를 포함한다. 상기 방열튜브(31b)도 역시 길게 연장된 직사각형(또는 타원형)의 횡단면을 가지는 평평한 튜브의 형태로 각각 형성되고, 열 전도성이 우수한 금속성 재질(예를 들면 알루미늄이나 구리)로 형성된다.
상기 저온측 연통 파이프(34a)의 일단부는 냉매 탱크(3a)의 흡열측 하부 연통부(41)와 연통하며, 타단부는 냉매가 응축부(3b)에서 응축된 후에 냉매 탱크(3a)로 역류하도록 응축부(3b)의 방열측 하부 연통부(43)와 연통한다. 저온측 연통 파이프(34a)과 흡열측 하부 연통부(41) 사이의 연결은 유니온(71)과 너트(70)에 의해 조립된다. 보다 상세하게, 도89에 도시된 바와 같이, 상기 연결부는 흡열측 하부 연통부(41)를 연통하도록 일체로 연결된 관부재에 의해 구성된 유니온(71)을 가지며, 상기 저온측 연통 파이프(34a)는 유니온(71)에 알맞게 끼워진다. 기밀성을 향상시키기 위한 O링(72)은 유니온(71)과 연통 파이프(34a) 사이에 삽입되며, 양측 유니온(71)과 파이프(34a)는 고정수단으로서의 너트(70)에 의해 서로를 밀봉되도록 연통된다. 저온측 연통 파이프(34a)와 방열측 하부 연통부(43)사이의 연결도 역시 유니온(71)과 너트(70)에 의해 조립된다. 이 연결은 상기 연통 파이프(34a)와 흡열측 하부 연통부(41)사이의 연결과 같기 때문에 그것의 설명은 생략한다.
상기 저온측 연통 파이프(34a)는 냉매관(60)과 냉매입구(61)(도87에 도시)를 가지며, 냉매는 냉매입구(61)를 통하여 외부로부터 연통관(34a) 내부로 봉입된다. 도90에 상세하게 도시된 바와 같이, 상기 냉매입구(61)는 냉매관(60)이 끼워진 관부재에 의해 구성된 유니온(73)과, 상기 유니온(73) 내에 배치된 밸브(74)와, 상기 밸브(74)와 냉매관(60) 사이의 기밀성을 향상시키기 위해 배치된 패킹(75)과, 상기 밸브(74)와 냉매관의 측방향 사이의 기밀성을 향상시키기 위하여 배치된 O링(76)과, 밸브(74)상에 밀봉되도록 봉인하기 위해 끼워진 캡(77) 및 상기 캡(77)의 기밀성을 향상시키기 위하여 캡의 내측에 배치된 O링(78)을 포함한다.
고온측 연통 파이프(34b)의 일단부는 냉매탱크(3a)의 열흡수측 상부 연통부(42)와 연통하며, 타단부는 냉매가 냉매탱크(3)안에서 비등되어 증발된 후에 응축부(3b)로 전달되도록 응축부(3b)의 방열측 상부연통부(44)와 연통한다. 고온측 연통 파이프(34b)과 흡열측 상부연통부(42) 사이 및 연통 파이프(34b)과 방열측 상부 연통부(44) 사이의 연결은 유니온(71)과 너트(70)에 의해 역시 조립된다. 이들 연결은 저온측 연통 파이프(34a)과 흡열측 하부 연통부(41) 사이의 연결과 같기 때문에 이들의 설명은 여기서 생략한다.
상기 냉매는 냉매탱크(3a)의 흡열측 상부 연통부(42)보다 조금 낮은 액체 수면까지 냉매탱크(3a)내에 봉입된다. 상기 냉매는 흡열핀(6a)과 방열핀(6b)이 흡열튜브(31a)와 방열튜브(31b) 각각에 납땜된 후에 봉입된다.
상기 수열핀(6a)은 흡열튜브(31a)에 인접한 사이에 배치됨과 동시에, 방열핀(6b)은 방열튜브(31b)에 인접한 사이에 배치된다. 양 핀(6a, 6b)은 물결모양의 형태로 높은 전도 금속(예를 들면 알루미늄)의 얇은 판(대략0.02∼0.05mm의 판두께를 가짐)을 엇갈리게 가압 또는 굴곡한 것에 의해 형성된 주름진 핀들이다. 상기 핀(6a, 6b)은 흡열튜브(31a)와 방열튜브(31b) 각각의 평평한 외벽 표면에 납땜된다.(즉, 용융된 상태로 연결된다) 상기 수열핀(6a)은 고온 유체측로부터 냉매로 열 전달을 용이하게 한다. 동시에, 상기 핀(6a)은 역시 흡열튜브(31b)의 세기를 향상시킨다. 상기 방열핀(6b)은 저온 유체측으로 냉매의 열전달을 용이하게 한다. 동시에, 방열튜브(31b)의 세기를 향상시킨다.
유체분리판(2)에 냉각장치(1)를 장착하기 위한 절차를 상세히 설명한다.
첫째로, 냉매탱크(3a)와 응축부(3b)는 분리되게 형성된다. 그러므로, 상기 고온측 연통 파이프(34b)는 냉매탱크(3a)의 흡열측 상부 연통부(42)를 연통시키는 유니온(71)에 연결됨과 동시에, 상기 저온측 연통 파이프(34a)는 흡열측 하부 연통부(41)를 연통시키는 유니온(71)에 연결된다. 다음에, 양 연통 파이프(34b, 34a)는 유체분리판(2)에 형성된 홀 안으로 삽입된 후에 예를들면 납땜에 의해 홀부에 연결된다. 따라서, 상기 고온측 연통 파이프(34b)는 응축부(3b)의 방열측 연통 파이프(44)을 연결시키는 유니온(71)에 연결됨과 동시에, 저온측 연통 파이프(34a)는 방열측 하부연통부(43)를 연결시키는 유니온(71)에 연결된다. 양자택일로, 연통 파이프(34b, 34a)는 먼저 응축부(3b)측에 연결될 것이며, 그리고 나서 유체 분리판(2)의 홀안으로 삽입될 것이며, 냉매탱크(3a)에 연결된다. 그러나, 냉매 입구가 연통 파이프(34a)에 부착되는 경우는, 입구가 홀을 통과하는 것이 어려우므로 전자의 장착절차가 더 간단해진다. 다음에 말하는 것이 역시 채용될 것이다. 먼저, 상기 응축부(3b)와 상기 고온측 연통 파이프(34b)는 함께 연결되고, 동시에 냉매탱크(3a)와 저온측 연통 파이프(34a)가 함께 연결된다. 그리고 나서, 이들 각각은 유체 분리판(2)에 형성된 홀안으로 삽입되며, 응축부(3b)와 저온측 연통 파이프(34a)는 함께 연결되며, 또한 냉매탱크(3a)와 고온측 연통 파이프(34b)가 함께 연결된다.
본 실시예의 작동은 하기에 설명된다.
케이싱(81)내에서 밀폐공간(15)의 내부 온도가 하한온도(예를들면 0℃)보다 낮지 않을 때, 두 개의 상부 원심 송풍기(18)의 전기 모터 및 두개의 하부 원심 송풍기(15)의 전기 모터에 전류의 공급을 시작하는 것에 의해 원심팬이 작동을 시작한다. 그 결과로써, 고온 공기(먼지 또는 습기와 같은 이물질이 포함되지 않은 깨끗한 내측공기 또는 내측 유체)의 순환흐름은 케이싱(81)에서 밀폐공간(9)내로 형성된다. 또한, 케이싱(81)의 외측에서 저온측 열 전달공간(12)내로 저온 공기(먼지 또는 습기와 같은 이물질이 포함되지 않은 깨끗한 외측공기 또는 외측 유체)의 순환흐름이 형성된다.
냉각장치(1) 각각의 복수 층은 케이싱(81)의 유체 분리판(2)을 통하여 장착되며, 냉매 탱크(3a)내에 봉입된 냉매는 수열핀(6a)을 통하여 고온공기로부터 전달된 열을 받는 것에 의해 비등되어 증발된다. 상기 증발된 냉매는 낮은 온도에서 저온공기를 받는 것에 의해 응축부의 내벽면 상에서 응축된다. 잠복성의 열 응축의 결과에 의해서 방열핀(6b)을 통하여 저온공기로 전달된다.
응축부(3b)에서 이렇게 응축된 냉매는 자중으로 인하여 저온측 연통 파이프(34a)의 내벽면을 따라 냉매탱크(3a)내로 떨어진다. 그러므로, 냉매탱크(3a)의 흡열튜브(31a)내에 봉입된 냉매는 비등과 응축을 교대로 반복한다. 즉, 고온 공기의 열은 전자부품(7)으로부터 발생된 열이 냉각장치(1)의 복수층으로 방출될 수 있도록 저온 공기로 전달된다.
따라서, 전자부품(7)은 밀폐공간(9)에서 고온측 열 전달공간(11)내로 순환하는 고온 공기(케이싱(81)내의 청정공기)와 저온측 열 전달공간(12)내에 순환하는 저온공기(케이싱(81) 외부의 더러운 공기)의 혼합없이 냉각될 수 있다.
다음에, 본 실시예의 효과를 설명한다.
본 실시예에서, 냉매탱크(3a), 응축부(3b), 저온측 연통 파이프(34a) 및 고온측 연통 파이프(34b)는 유니온(71)과 너트(70)의 사용에 의해 밀봉되고 기계적으로 쉽게 연결될 수 있다. 바꾸어 말하면, 다수의 장착단계는 크게 감소될 수 있고, 그러므로 유체 분리판(2)을 위한 장착 작업의 악화는 방지하는 것이 가능하다.
게다가, 냉매탱크(3a), 응축부(3b), 저온측 연통 파이프(3a) 및 고온측 연통 파이프(3b)은 간단하고 기계적으로 연결되기 때문에, 냉매탱크(3a) 및 응축부(3b)증 하나가 교체될 필요가 있을 때에도, 이들 교환부품중 하나를 쉽게 교환할 수 있다. 즉, 조립된 후에 기밀성의 검사에서 복수의 냉각장치 사이에 포함된 소정 수준의 기밀성을 가지지 않는 냉각장치의 경우 조차도 그와같이 냉각장치를 쉽게 교환이나 보수할 수 있다.
본 실시예에서, 다음의 부가적인 효과도 역시 포함될 수 있을 것이다.
(1) 냉매 탱크(3a) 및 응축부(3b)와 함께 저온 및 고온측 연통 파이프(34a, 34b)를 연결할 때, 가열단계를 생략할 수 있다. 그러므로, 잔류응력에 의한 내구력 저하는 물론 열 변형에 기인하는 생산품 크기의 변형을 방지할 수 있다.
(2) 저온 및 고온측 연통 파이프(34a, 34b)을 통과하는 복수의 홀이 유체분리판(2)에 형성되기 때문에, 유체 분리판(2)과 저온측 연통 파이프(34b) 사이의 기밀성과 방수성을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서, 3층의 냉각장치(1)가 사용되며, 그 결과 3개의 저온측 연통 파이프(34a)과 3개의 고온측 연통 파이프(34b)을 사용하는 것이 필요하다. 도88에 도시한 바와 같이, 저온측 연통 파이프(34a)은 또 다른 하나로 치환된다. 비록 도시하지는 않았지만 상기 고온측 연통 파이프(34b)도 역시 또 다른 하나로 치환된다. 이 장치에 의해, 너트(70)(나중에 설명될)가 형성될 때에도, 상기 너트(70)는 서로 간섭되지 않으며, 적층방향으로 크기를 최소화하는 것이 가능하며, 그것에 의한 냉각장치(1)를 소형화시킨다.
(3) 상기 냉매탱크(3a)는 실질적으로 서로 평행하게 배치된 복수의 흡열튜브(31a)를 포함하며, 흡열튜브(31a) 아래에 위치된 상기 흡열측 하부연통부(41)는 그 튜브(31a)에 서로 연통하며, 또한 흡열 튜브(31a) 위에 위치된 상기 흡열측 상부연통부(42)는 그 튜브(31a)에 서로 연통한다. 연통 파이프는 실질적으로 흡열튜브(31a)에 평행하게 배치되며, 또한 흡열측 하부 연통부와 연통한다.그러므로, 냉각장치(1)를 소형화하는 것이 가능하게 된다.
(4) 수열핀(6a)과 방열핀(6b)은 각각 냉매 탱크(3a)와 응축부(3b)에 용융된 상태에서 부착되기 때문에, 각각 냉매탱크(3a)와 응축부(3b)에 기계적으로 부착된 핀(6a, 6b)과 비교해서 상기 핀과 냉각튜브 사이의 열저항을 감소하는 것이 가능하다. 그 결과로써, 전체의 냉각장치는 그러한 기계적인 연결과 비교해서 한층더 소형화될 수 있다.
(5) 열 발생소자(7)로부터 발생된 열로 인하여 고온으로 되는 가스는 방출구(13)를 통하여 공기 흐름 경로내로 원활하게 도입되기 때문에 밀폐공간(9)의 균일한 내부온도를 유지하는 것이 가능하다. 더욱 상세하게, 열 발생소자(7)로부터 열을 받는 것에 의해 뜨거워지는 가스는 대류에 의해 밀폐공간(9)내로 상승하기 때문에, 바람직하게 상기 방출구(13)는 밀폐공간(9)내에서 냉각능률을 향상시키기 위해 밀폐공간(9)의 상부에 형성되어질 것이다. 바꾸어 말하면, 상기 방출구(13)가 유체 분리판(2) 보다 낮은 위치에 형성되었을 때, 상대적으로 밀폐공간(9)에서 저온가스는 방출구(13)를 통하여 공기흐름경로(23)내로 도입되며, 또한 냉매탱크(3a)로 이끌리므로, 상기 밀폐공간(9)에서의 냉각능률은 충분하지 않다.
(6) 본 실시예에서, 더욱이, 전체의 각 냉각장치(1)는 길게(도90에서 가로로) 배치됨과 동시에 고온 및 저온측 열 전달공간(11, 12)에서 냉매탱크(3a) 및 응축부(3b)를 통하여 통과하는 가스가 각각 흡입측 방출구(13, 16)에서 배기측 방출구(14, 17)를 향하여 원활하게 흐르도록 구부러져 있다. 그러므로, 냉매탱크(3a) 및 응축부(3b)를 통과하는 가스의 흐름방향에서의 변화가 완화될 수 있으므로 좁은 공간에서 공기흐름경로의 손실을 감소하는 것이 가능하다. 그 결과로써, 상기 밀폐공간(9)에 배치된 팬(15)은 소형화될 수 있으며, 한층더 팬(15)의 열량 값은 감소될 수 있다. 그러므로, 열 발생소자(7)로부터 발생된 열의 양은 감소된 열량 값(즉, 상기 팬(15)은 냉각용량을 증가시키기 위한 대형 사이즈이며, 상기 팬(15)의 열량 값은 증가하며; 그 결과로서 열 발생 소자(7)로부터 발생된 열의 양은 증가될 수 없다) 만큼 증가될 수 있다.
(제26실시예)
본 발명의 26실시예를 하기에 설명한다.
본 실시예에 따른 냉각장치의 구조는 저온측 연통 파이프(34a) 또는 고온측 연통 파이프(34b)와 냉매탱크(3a) 또는 응축부(3b)사이의 연결을 제외한 25실시예와 같다. 그러므로, 본 실시예에서의 연결부가 하기에 기술된다.
본 실시예에서, 저온측 연통 파이프(34a)와 흡열측 하부 연통부 사이의 연결, 연통 파이프(34a)과 방열측 하부 연통부(43)사이의 연결, 고온측 연통 파이프(34b)와 흡열측 상부 연통부(42)사이의 연결 및 연통 파이프(34b)와 방열측 상부 연통부(44) 사이의 연결은 실질적으로 같은 구성이며, 오직 저온측 연통 파이프(34a)와 흡열측 하부 연통부(41)가 하기에 기술되어질 것이다.
도91은 본 실시예에서의 연결단면도이다.
저온측 연통 파이프(34a)와 흡열측 하부 연통부(41)의 연결은 유니온(71)과 너트(70)에 의해 조립된다. 더욱 상세하게, 상기 유니온(71)은 저온측 연결관(34a)에 연통하는 흡열측 하부 연통부(41)에 일체로 연결된 관부재에 의해 조립된다. 상기 너트(70)상에 알맞게 끼워진 유니온(71)부는 외경이 감소되며, 상기 유니온(71)의 전단부는 테이퍼져 있다. 상기 유니온(71)과 함께 저온측 연통 파이프(34a)의 접촉부는 용접되며, 유니온의 테이퍼진 단부에 접촉하고 있다. 상기 너트(70)는 유니온부(71)의 감소된 직경상에 알맞게 끼워지며, 그들 사이에 밀봉되게 연결되도록 유니온(71)의 전단측을 향하여 연통 파이프(34a)를 편향시킨다
본 실시예도 역시, 25실시예에서와 같이, 상기 냉매탱크(3a), 응축부(3b) 저온측 연통 파이프(34a) 및 고온측 연통 파이프(34b)는 유니온(71)과 너트(70)의 사용에 의해 밀봉되도록 기계적으로 쉽게 연결될 수 있다. 즉, 다수의 장착단계는 크게 감소될 수 있으므로 유체 분리판(2)을 위한 장착 작업의 악화를 방지하는 것이 가능하다.
냉매 탱크(3a), 응축부(3b), 저온 및 고온측 연통 파이프(34a, 34b)는 간단하고 기계적으로 연결되기 때문에, 냉매탱크(3a)와 응축부(3b)중 하나를 교환할 필요가 있을 때에도, 이들 교환부품중 하나를 쉽게 교환하는 것이 가능하다. 즉, 조립된 후에 기밀성의 검사에서 복수의 냉각장치 사이에 포함된 소정 수준의 기밀성을 가지지 않는 냉각장치의 경우도 전술한 바와 같이 냉각장치를 쉽게 교환하거나 보수할 수 있다.
비록 상기 실시예에서 응축부(3b)가 실질적으로 상기 냉매탱크(3a)에 바로 설치되었다 할지라도, 양측은 도92와 같이 서로로부터 치환될 수 있다.
더욱이, 응축부(3b)와 냉매탱크(3a)가 동일하게 배치되는 것이 항상 필요하지는 않는다. 예를들면, 상기 냉매탱크(3a)에 형성된 응축부(3b)는 냉매탱크(3a)에 대해 구부러질 수 있으며(예를들면, 직각의)(도시하지 않음), 위치의 관계는 사용된 하우징의 형태에 따라 변경될 수 있다. 본 실시예에서 저온측연통 파이프(34a)나 고온측 연통 파이프(34b) 및 냉매탱크(3a)나 응축부(3b)사이의 연결은 고정 부재(유니온(71), 너트(70) 및 그와 같은 것)를 사용하며, 설치형태를 쉽게 변경하는 것이 가능하다. 이밖에, 냉매탱크(3a) 또는 응축부(3b) 및 연통 파이프가 미리 함께 일체로 연결된 경우와 비교해서 그것의 저장공간은 감소될 수 있다.
또한, 저온측 연결관(34a)과 냉매탱크(3a)사이의 연결과 연통 파이프(34a)와 응축부(3b) 사이의 양측 연결은 본 실시예에 따라 연결되는 것이 항상 필요하지는 않는다. 두 개의 연결중 적어도 하나는 본 실시예에 따라 연결될 수 있다. 이와같은 방식으로, 고온측 연통 파이프(34b)와 냉매탱크(3a)사이의 연결 및 연통 파이프(34b)과 응축부(3b)사이의 연결중 적어도 하나는 본 실시예에 따라 연결될 수 있다.
비록 본 발명이 첨부도면을 참조한 바람직한 실시예와 관련하여 충분히 설명되었다 할지라도, 여러가지 변형이나 변경이 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 보다 명백하며, 부가된 특허청구범위에서 규정된 본 발명의 범주내에 포함되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 냉매 유동로에서의 냉매 순환의 저해 및 기포 발생을 방지하므로 냉각장치의 냉각성능이 향상되며, 비등부의 열교환 유효면적이 응축부보다 작으므로 전체 장치의 크기에 있어서 소형화를 도모할 수 있며, 냉각 장치의 공기 조화장치에서의 유지 보수성이 향상되므로 보다 경제적이며 효율적인 냉각장치를 제공하는 효과가 있다.

Claims (71)

  1. 고온부로부터 열을 받아 들여 비등 및 증발되는 냉매가 봉입된 냉매탱크;
    일측이 상기 냉매탱크에 밀봉되어 연통되며, 다른 측은 상기 고온부의 온도보다 낮은 저온부로 연장하는 연통 파이프;
    상기 연통 파이프의 다른 측과 밀봉되어 연통되고, 상기 냉매탱크 상부에 배치되어 상기 냉매탱크에서 비등되어 증발된 냉매의 열을 상기 저온부로 방열하여 상기 냉매를 응축 액화시키는 방열기; 및
    상기 냉매탱크, 상기 방열기, 상기 고온부 및 저온부 중 적어도 하나와 상기 연통 파이프 사이에서의 열전도를 억제하기 위한 열전도 억제수단을 포함하여 이루어진 비등 및 증발냉매를 이용한 냉각장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연통 파이프는 상기 냉매탱크에서 비등 증발된 냉매를 상기 방열기로 유입하기 위한 고온측 연통 파이프, 및 상기 방열기에서 응축 액화된 냉매를 상기 냉매탱크로 되돌리기 위한 저온측 연통 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 비등 및 증발냉매를 이용한 냉각 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열전도 억제수단은 단열재로 형성되어 상기 냉매탱크와 상기 저온측 연통 파이프 사이에 배치되며, 상기 냉매탱크로부터 상기 저온측 연통 파이프로의 열전도를 억제하는 냉매탱크측 단열재를 포함하는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 열전도 억제수단은 단열재로 형성되어 상기 방열기와 상기 고온측 연통 파이프 사이에 배치되며, 상기 고온측 연통 파이프로부터 상기 방열기로의 열전달을 억제하는 방열기측 단열재를 포함하는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 열전도 억제수단은 상기 저온측 연통 파이프의 외주부에 덮혀져 상기 고온부로부터 상기 저온측 연통 파이프로의 열전달을 억제하는 단열재를 포함하는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 열전도 억제수단은 상기 고온측 연통 파이프의 외주에 덮혀져 상기 고온측 연통 파이프에서 상기 저온부로의 열전달을 억제하는 단열재를 포함하는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 열전도 억제수단은 상기 저온측 연통 파이프 또는 상기 고온측 연통 파이프의 적어도 일부 외주부를 덮는 단열재로 형성된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 열전도 억제수단은 상기 저온측 연통 파이프 또는 상기 고온측 연통 파이프의 전체 외주부를 덮는 단열재로 형성된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 열전도 억제수단은 발포수지 단열재로 형성된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 고온부는 상기 고온 유체가 흐르는 고온 통로를 가지며, 상기 냉매탱크가 상기 고온 통로에 배치되며;
    상기 열전도 억제수단은 상기 유체 분리판으로 상기 고온 통로를 분할하고 상기 고온 통로의 온도보다 낮은 온도 영역으로 향한 상기 저온측 연통 파이프를 분리시키는 고온측 칸막이 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 저온부는 저온 유체가 흐르는 저온 통로를 가지며, 상기 방열기가 상기 저온 통로에 배치되며;
    상기 열전도 억제수단은 상기 유체 분리판으로 상기 저온 통로를 분할하고 상기 저온 통로의 온도보다 높은 온도 영역으로 상기 고온측 연통 파이프를 분리시키는 저온측 칸막이 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 냉매탱크는 대체로 서로 평행하게 배치된 복수 개의 흡열 파이프, 상기 복수 개의 흡열 파이프 아래에 배치되어 상기 복수 개의 흡열 파이프와 연통된 흡열측 하부 연통부, 및 상기 복수 개의 흡열 파이프의 상부에 배치되어 상기 복수 개의 흡열 파이프와 연통된 흡열측 상부 연통부를 포함하며,
    상기 방열기는 대체로 서로 평행하게 배치된 복수 개의 방열 파이프, 상기 복수 개의 방열 파이프 아래에 배치되어 상기 복수 개의 방열 파이프와 연통된 방열측 하부 연통부, 및 상기 복수 개의 방열 파이프의 상부에 배치되어 상기 복수 개의 방열 파이프와 연통된 방열측 상부 연통부를 포함하며,
    상기 저온측 연통 파이프가 대체로 상기 흡열 파이프와 평행하게 배치되어 상기 흡열측 하부 연통부 및 상기 방열측 하부 연통부와 연통되며,
    상기 고온측 연통 파이프가 대체로 상기 흡열 파이프와 평행하게 배치되어 상기 흡열측 상부 연통부 및 상기 방열측 상부 연통부와 연통되는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  13. 고온부로 흐르는 고온 유체가 유체 분리판에 의해 저온부로 흐르는 저온 유체로부터 분리되며, 상기 고온 유체의 열이 상기 저온 유체로 이동하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치에 있어서,
    상기 유체 분리판으로부터 상기 고온 유체 측에 배치되며, 고온 유체로부터 열을 받아 들여 비등 및 증발되는 냉매가 봉입되는 냉매탱크;
    일측이 상기 냉매탱크와 밀봉되어 연통되며, 동시에 다른 측은 상기 유체 분리판을 통과하도록 상기 저온 유체 측으로 연장하는 연통 파이프;
    상기 연통 파이프의 상기 다른 측과 밀봉되어 연통되고 상기 유체 분리판으로부터 상기 저온 유체 측에서 상기 냉매탱크 상부에 배치되어 상기 냉매탱크에서 비등 증발된 냉매의 열을 상기 저온 유체로 방열하여 증발냉매를 응축하고 액화시키는 방열기; 및
    상기 냉매탱크, 상기 방열기, 상기 고온 유체 및 상기 저온 유체 중에 적어도 하나와 상기 연통 파이프 사이에서의 열전도를 억제하기 위한 열전도 억제수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  14. 제13에 있어서,
    상기 연통 파이프는 냉매탱크에서 비등되어 증발된 냉매를 상기 방열기로 유입하는 고온측 연통 파이프, 및 상기 방열기에서 응축 액화된 냉매를 상기 냉매탱크로 되돌리는 저온측 연통 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 열전도 억제수단은 단열재로 형성되고 상기 냉매탱크와 상기 저온측 연통 파이프 사이에 배치되어 상기 냉매탱크에서 상기 저온측 연통 파이프로의 열전도를 억제하는 냉매탱크측 단열재를 포함하는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 열전도 억제수단은 단열재로 형성되어 상기 방열기와 상기 고온측 연통 파이프 사이에 배치되며, 상기 고온측 연통 파이프로부터 상기 방열기로의 열전달을 억제하는 방열기측 단열재를 포함하는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 열전도 억제수단은 상기 고온측 연통 파이프의 외주부에 덮혀져 상기 고온부에서 상기 저온측 연통 파이프로의 열전달을 억제하는 단열재를 포함하는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 열전도 억제수단은 상기 고온측 연통 파이프의 외주부에 덮혀져 상기 고온측 연통 파이프로부터 상기 저온부로의 열전도를 억제하는 단열재를 포함하는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 열전도 억제수단은 복수 개의 상기 저온측 연통 파이프 또는 상기 고온측 연통 파이프의 적어도 일부 외주부를 덮는 단열재로 형성된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 열전도 억제수단은 상기 저온측 연통 파이프의 또는 상기 고온측 연통 파이프의 전체 외주부를 덮는 단열재로 형성된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 열전도 억제수단은 발포수지 단열재로 형성된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 고온부는 고온 유체가 흐르는 고온 통로를 가지며, 상기 냉매탱크는 상기 고온 통로에 배치되며,
    상기 열전도 억제수단은 상기 유체 분리판으로 상기 고온 통로를 분할하고 상기 고온 통로에서의 온도보다 낮은 온도 영역으로 상기 저온측 연통 파이프를 분리시키는 고온측 칸막이 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  23. 제14항에 있어서,
    상기 저온부는 저온 유체가 흐르는 저온 통로를 가지며, 상기 방열기는 상기 저온 통로에 배치되며,
    상기 열전도 억제수단이 유체 분리판으로 상기 저온 통로를 분할하고 상기 저온 통로에서의 온도보다 높은 온도 영역으로 상기 고온측 연통 파이프를 분리하는 저온측 칸막이 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  24. 제14항에 있어서,
    상기 냉매탱크는 대체로 서로 평행하게 배치된 복수 개의 흡열 파이프, 복수 개의 흡열 파이프 아래에 배치되어 상기 복수 개의 흡열 파이프와 연통된 흡열측 하부 연통부, 및 상기 복수 개의 흡열 파이프 상부에 배치되어 상기 복수 개의 흡열 파이프와 연통된 흡열측 상부 연통부를 포함하며,
    상기 방열기는 대체로 평행하게 배치된 복수 개의 방열 파이프, 상기 복수 개의 방열 파이프 아래에 배치되어 복수 개의 방열 파이프와 연통된 방열측 하부 연통부, 상기 복수 개의 방열 파이프 상부에 배치되어 상기 복수 개의 방열 파이프와 연통된 방열측 상부 연통부를 포함하며,
    상기 저온측 연통 파이프가 상기 흡열 파이프와 대체로 평행하게 배치되어 상기 흡열측 하부 연통부 및 상기 방열측 하부 연통부와 연통되며;
    상기 고온측 연통 파이프가 상기 방열 파이프에 대체로 평행하게 배치되어 상기 흡열측 상부 연통부 및 상기 방열측 상부 연통부와 연통된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  25. 제13항에 있어서,
    동작될 때 열을 발생하는 전기 설비가 수용되는 내부 공간을 갖는 밀폐된 케이싱;
    상기 케이싱의 상기 내부 공간과 연통된 내부 연통챔버에 배치되어, 상기 전기 장치를 포함하는 영역 내에서 공기를 순환시키므로써 상기 내부 연통챔버에서 상기 고온 유체를 발생시키는 내부 순환 팬; 및
    상기 케이싱의 외부와 연통된 외부 연통챔버에 배치되어, 외부를 통해 공기를 순환시키므로써 상기 외부 연통챔버에서 상기 저온 유체를 발생시키는 외부 순환 팬을 포함하는 밀폐-케이싱 냉각유닛을 더 포함하며,
    상기 냉매탱크가 상기 내부 연통챔버 내에 배치되며, 상기 방열기가 상기 외부 연통챔버 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  26. 고온 유체가 유체 분리판에 의해 저온 유체로부터 분리되며, 상기 고온 유체의 열이 상기 저온 유체로 이동되는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치에 있어서,
    상기 유체 분리판으로부터 상기 고온 유체 측에 배치되며, 상기 고온 유체로부터 열을 받아들여 비등되어 증발되는 냉매가 봉입된 냉매탱크, 일측이 상기 냉매탱크와 밀봉되어 연통되며 다른 측이 상기 유체 분리판을 통과하도록 상기 저온 유체 측으로 연장하여 상기 냉매탱크에서 비등되어 증발된 냉매를 유입하는 고온측 연통 파이프, 상기 유체 분리판으로부터 상기 저온 유체 측에서 상기 냉매탱크 상부에 배치되어 냉매탱크에서 비등 증발된 냉매의 열을 방출하여 상기 냉매를 응축하고 액화시키는 방열기, 및 일측이 상기 방열기와 밀봉되어 연통되며 다른 측이 상기 유체 분리판을 통과하도록 상기 고온 유체 측으로 연장하여 방열기에서 응축 액화된 냉매를 되돌리는 저온측 연통 파이프를 포함하는 복수 개의 냉각유닛을 가지며, 상기 복수 개의 냉각유닛은 서로 평행하게 배치되며, 그에 의해, 상기 냉매탱크가 서로 평행하게 배치되고 상기 방열기가 서로 평행하게 배치된 열교환기;
    상기 고온 유체가 흐르며, 상기 복수 개의 냉매탱크가 배치되는 고온 통로;
    상기 저온 유체가 흐르며, 상기 복수 개의 방열기가 배치되는 저온 통로;
    상기 유체 분리판으로 상기 고온측 통로를 분할하고 상기 고온 통로에서의 온도보다 낮은 온도 영역으로 상기 저온측 연통 파이프를 분리시키는 고온측 칸막이 부재; 및
    상기 유체 분리판으로 상기 저온측 연통 통로를 분할하며 상기 저온 통로에서의 온도보다 높은 온도 영역으로 상기 고온측 연통 파이프를 분리시키는 저온측 칸막이 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  27. 제26항에 있어서,
    동작시 열을 발생하는 전기 설비가 수용되는 내부 공간을 갖는 케이싱;
    상기 케이싱의 상기 내부 공간과 연통된 내부 연통쳄버에 배치되며, 상기 전기 장치를 포함하는 영역 내에서 공기를 순환시키므로써 상기 내부 연통챔버에서 상기 고온 유체를 발생시키는 내부 순환 팬; 및
    상기 케이싱의 외부와 연통된 외부 연통쳄버에 배치되며, 외부를 통해 공기를 순환시키므로써 상기 외부 연통챔버에서 상기 저온 유체를 발생시키는 외부 순환팬을 포함하는 케이싱-형상 냉각유닛을 더 포함하며,
    상기 냉매탱크가 상기 내부 연통쳄버 내에 배치되며, 상기 방열기는 상기 외부 연통챔버 내에 배치된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  28. 고온부로 흐르는 고온 유체가 유체 분리판에 의해 저온부로 흐르는 저온 유체로부터 분리되며, 고온 유체의 열이 상기 저온 유체로 이동되는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치에 있어서,
    상기 유체 분리판으로부터 상기 고온 유체 측에 배치되며, 상기 고온 유체로부터 열을 받아들여 비등되고 증발되는 냉매가 봉입된 냉매탱크;
    일측이 상기 냉매탱크에 밀봉되어 연통되며, 다른 측이 상기 유체 분리판을 통과하도록 상기 저온 유체 측으로 연장하는 연통 파이프; 및
    상기 유체 분리판으로부터 상기 저온 유체 측에서 상기 냉매탱크 상부에 배치되어 상기 연통 파이프의 다른 축에 밀봉되어 연통되며, 상기 냉매탱크에서 비등 및 증발된 냉매의 열을 상기 저온부로 방열하여 상기 냉매를 응축 및 액화시키는 방열기를 포함하며,
    상기 연통 파이프는 상기 고온 유체 및 상기 저온 유체로부터 분리된 영역에 배치된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 연통 파이프는 상기 냉매탱크에서 비등되어 증발된 냉매를 상기 방열기로 유입하기 위한 고온측 연통 파이프 및 상기 방열기에서 응축되어 액화된 냉매를 상기 냉매탱크로 되돌리기 위한 저온측 연통 파이프를 포함하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  30. 제28항에 있어서,
    동작시 열을 발생하는 전기 설비가 수용되는 내부 공간을 갖는 밀폐된 케이싱;
    상기 케이싱의 상기 내부 공간과 연통된 내부 연통쳄버에 배치되어, 상기 전기 장치를 포함하는 영역 내에서 공기를 순환시키므로써 상기 내부 연통챔버에서 상기 고온 유체를 발생시키는 내부 순환 팬; 및
    상기 케이싱의 외부와 연통된 외부 연통쳄버에 배치되어, 외부를 통해 공기를 순환시키므로써 상기 외부 연통챔버에서 상기 저온 유체를 발생시키는 외부 순환팬을 포함하는 밀폐-케이싱 냉각유닛을 더 포함하며,
    상기 냉매탱크가 상기 내부 연통쳄버 내에 배치되고, 상기 방열기가 상기 외부 연통챔버 내에 배치된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  31. 고온 유체가 유체 분리판에 의해 저온 유체로부터 분리되며, 상기 고온 유체의 열이 상기 저온 유체로 이동되는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치에 있어서,
    고온 유체로부터 열을 받아들여 비등되어 증발되는 냉매가 봉입된 냉매탱크;
    일측이 상기 냉매탱크와 연통되며, 다른 측이 상기 유체 분리판을 통과하도록 상기 저온 유체 측으로 연장하여 상기 냉매탱크에서 비등되어 증발된 냉매를 유입시키는 고온측 연통 파이프;
    상기 냉매탱크 상부에 배치되어 상기 고온측 연통 파이프의 다른 측에 밀봉되어 연통되며, 상기 냉매탱크에서 증발된 냉매를 상기 저온 유체로 방열하여 상기 냉매를 응축하고 액화시키는 방열기;
    일측이 상기 방열기와 밀봉되어 연통되며, 다른 측이 상기 유체 분리판을 통과하도록 상기 냉매탱크와 연통되어 상기 방열기에서 응축되어 액화된 냉매를 상기 냉매탱크로 되돌리는 저온측 연통 파이프를 포함하며,
    상기 저온측 연통 파이프가 상기 냉매탱크와 소정의 간격을 형성하도록 배치되며, 상기 고온측 연통 파이프가 상기 방열기와 소정의 간격을 형성하도록 배치된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 냉매탱크가 대체로 서로 평행하게 배치된 복수 개의 흡열 파이프, 상기 복수 개의 흡열 파이프 아래에 배치되어 상기 복수 개의 흡열 파이프와 연통된 흡열측 하부 연통부, 및 상기 복수 개의 흡열 파이프 상부에 배치되어 상기 복수 개의 흡열 파이프와 연통된 흡열측 상부 연통부를 포함하고, 상기 냉매탱크는 상기 유체 분리판으로부터 상기 고온측 유체 측에 배치되며;
    상기 고온측 연통 파이프는 관상 부재이며, 일측이 상기 흡열측 상부 연통부와 밀봉되어 연통되며, 다른 측은 상기 유체 분리판을 통과하도록 상기 저온측 유체 측으로 연장하며, 상기 고온측 연통 파이프가 상기 방열 파이프와 대체로 평행하게 배치되며;
    상기 방열기는 대체로 서로 평행하게 배치된 복수 개의 방열 파이프, 상기 복수 개의 방열 파이프 아래에 배치되어 상기 복수 개의 방열 파이프와 연통된 방열측 하부 연통부, 및 상기 복수 개의 방열 파이프 상부에 배치되어 상기 복수 개의 방열 파이프와 연통되고 또한 상기 고온측 연통 파이프의 다른 측과 연통된 방열측 상부 연통부를 포함하며, 상기 방열기는 상기 유체 분리판으로부터 상기 저온 유체 측에서 상기 냉매탱크 상부에 배치되어 상기 냉매탱크에서 비등되어 증발된 냉매의 열을 상기 저온 유체로 방열하여 냉매를 응축하고 액화하며;
    상기 저온측 연통 파이프는 관상 부재이며, 일측이 상기 방열측 하부 연통 파이프와 밀봉되어 연통되고 다른 측은 상기 유체 분리판을 통과하도록 상기 흡열측 하부 연통부와 연통되며, 상기 저온측 연통 파이프는 상기 흡열 파이프와 대체로 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  33. 발열요소를 냉각하기 위한 비등 및 응축냉매 이용 냉각장치에 있어서,
    상기 발열요소로부터 발생된 열을 받아들여 비등되어 증발되는 냉매를 수용하는 냉매탱크;
    상기 냉매탱크에서 증발된 냉매를 냉각하고 액화시키기 위한 방열기를 포함하며;
    상기 냉매탱크가
    각각이 하부에서 서로 연통되는 상기 발열요소로부터 열을 받아들여 증발된 냉매가 흘러나오는 증기통로 및 상기 방열기에서 응축되어 액화된 냉매가 흐르는 응축액 통로; 및
    상기 증기통로 측으로부터 상기 응축액 통로 측으로 전달된 열량을 감소시키기 위하여, 상기 증기통로와 상기 응축액 통로 사이에 제공된 열전달 감소구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 냉매탱크는 열전달 감소구조체로서 상기 증기통로 및 상기 응축액 통로 사이에 형성된 단열 통로를 포함하며,
    상기 단열 통로의 내부는 냉매로 채워진 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  35. 제34항에 있어서,
    내부핀이 상기 단열 통로에 제공된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  36. 제34항에 있어서,
    상기 단열 통로는 요철 형상으로 형성된 내벽면을 갖는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  37. 제33항에 있어서,
    상기 냉매탱크는 상기 증기통로 및 상기 응축액 통로 사이를 분할하는 지지벽부를 가지며, 상기 지지벽부는 열전달 감소구조체로서 감소된 단면적의 축소 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  38. 제33항에 있어서,
    상기 냉매탱크는 상기 증기통로 및 상기 응축액 통로 사이를 분할하는 지지벽부를 가지며, 상기 열전달 구조로서의 공기-냉각핀이 상기 지지벽부의 외부에 형성된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  39. 제33항에 있어서,
    상기 냉매탱크는 압출가공에 의해 생산된 압출부재에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  40. 고온 유체 및 저온 유체를 서로 분리시키기 위한 유체 분리판, 및
    상기 유체 분리판을 통과하도록 배치되며, 상기 유체 분리판으로부터 고온 유체 측에 배치되어 고온 유체로부터 열을 받아 들여 내부에 봉입된 냉매를 비등시키는 비등부, 및 상기 유체 분리판으로부터 저온 유체 측에 배치되어 상기 비등부에서 증발된 증발냉매의 열을 저온 유체로 방열하여 증발냉매를 응축시키는 응축부를 가지며, 고온 유체 및 저온 유체의 유동방향에서 복수층으로 배치되며, 그에 의해, 상기 두 유체가 서로 반대방향으로 흐르는 냉각유닛을 갖는 열 교환기;
    하우징이 상기 유체 분리판을 일벽면으로 하며, 그 내부가 외부로부터 밀봉된 케이싱;
    상기 케이싱 내에 형성되며, 고온 유체가 흐르고 내부에 상기 비등부를 갖는 내부 통로;
    상기 케이싱 외측에 형성되며, 상기 케이싱에 의해 상기 내부 통로로부터 밀봉하여 분리되고 저온 유체가 흐르며, 그 내부에 상기 응축부를 갖는 외부 통로;
    상기 내부 통로 내에서, 상기 냉각유닛의 두번째 층 및 연속하는 층으로부터 첫번째 층으로 고온 유체를 강제로 순환시키기 위한 내부유체 순환수단; 및
    상기 외부 통로 내에서 냉각유닛의 첫번째 층에서 두번째 층 및 연속한 층으로 저온 유체를 순환시키기 위한 외부유체 순환수단을 포함하여 이루어진 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 유체 분리판은 고온 유체 및 저온 유체를 분리하기 위한 분리부를 가지며, 상기 분리부는 얇은 박판 형상 또는 요철 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  42. 고온 유체와 저온 유체를 서로 분리시키기 위한 유체 분리판, 및
    상기 유체 분리판으로부터 고온 유체 측에 배치되어 고온 유체로부터 열을 받아 들여 내부에 봉입된 냉매를 비등시키는 비등부, 상기 유체 분리판으로부터 저온 유체 측에 배치되어 상기 비등부에서 증발된 증발냉매의 열을 저온 유체로 방열하여 증발냉매를 응축시키는 응축부, 및 유체 분리판을 통과하도록 배치되어 상기 비등부 및 상기 응축부를 서로 밀봉하여 연결하는 연결 파이프를 가지며, 고온 유체 및 저온 유체의 흐름방향에서 복수층으로 배치되며, 그에 의해, 두 유체가 서로 반대방향으로 흐르는 냉각유닛을 갖는 열교환기;
    하우징이 상기 유체 분리판을 일벽면으로 하며, 그 내부가 외부로부터 밀봉된 케이싱;
    상기 케이싱 내에 형성되며, 고온 유체가 흐르고 내부에 상기 비등부를 수용하는 내부 통로;
    상기 케이싱 외측에 형성되며, 상기 케이싱에 의해 상기 내부 통로로부터 밀봉하여 분리되고 저온 유체가 흐르며, 내부에 상기 응축부를 수용하는 외부 통로;
    상기 내부통로 내에서, 상기 냉각유닛의 두번째 층 및 연속하는 층으로부터 상기 냉각유닛의 첫번째 층으로 고온 유체를 강제로 순환시키기 위한 내부유체 순환수단; 및
    상기 외부 통로 내에서 상기 냉각유닛의 첫번째 층에서 상기 냉각유닛의 두번째 층 및 연속한 층으로 저온 유체를 순환시키기 위한 외부유체 순환수단를 포함하여 이루어진 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 유체 분리판은 고온 유체 및 저온 유체를 서로 분리하기 위한 분리부를 가지며, 상기 분리부는 박판 형상 또는 요철 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  44. 제42항에 있어서,
    상기 유체 분리판은 복수층의 상기 연결 파이프가 삽입되는 관통구멍을 가지며;
    상기 냉각유닛은 상기 연결 파이프를 복수층으로 밀봉하여 유지하기 위한 스플릿 패킹을 가지며, 상기 스플릿 패킹은 분리판이 삽입되도록 그 외주에 형성된 슬롯을 가지며, 상기 유체 분리판의 상기 관통구멍의 가장자리부가 상기 슬롯에 끼워 넣어지며,
    상기 냉각유닛은 상기 유체 분리판의 관통구멍과 상기 스플릿 패킹의 상기 슬롯 사이 및 복수층의 상기 연결 파이프와 상기 스플릿 패킹 사이를 밀봉하기 위한 밀봉재를 갖는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  45. 고온 유체와 저온 유체를 서로 분리시키기 위한 분리부를 가지며, 상기 분리부가 박판 형상 또는 요철 형상으로 형성된 유체 분리판;
    상기 유체 분리판을 관통하도록 배치되며, 상기 유체 분리판에 대해 고온 유체 측에 위치되어 고온 유체로부터 열을 받아 들여 내부에 봉입된 냉매를 비등시키는 비등부, 및 상기 유체 분리판에 대해 저온 유체 측에 위치되고 상기 비등부에서 증발된 증발냉매의 열을 저온 유체로 방열하여 증발냉매를 응축시키는 응축부를 갖는 냉각유닛을 갖는 열교환기;
    하우징이 상기 유체 분리판을 일벽면으로 하며, 그 내부가 외부로부터 밀봉된 케이싱;
    상기 케이싱 내에 형성되며, 고온 유체가 흐르고 그 내부에 상기 비등부를 수용하는 내부통로;
    상기 케이싱 외측에 형성되며, 상기 케이싱에 의해 상기 내부통로로부터 밀봉하여 분리되고 저온 유체가 흐르며, 그 내부에 상기 응축부를 수용하는 외부 통로;
    상기 내부통로 내에서, 상기 냉각유닛의 두번째 층 및 연속하는 층으로부터 상기 냉각유닛의 첫번째 층으로 고온 유체를 강제로 순환시키기 위한 내부유체 순환수단; 및
    상기 외부 통로 내에서 냉각유닛의 첫번째 층에서 상기 냉각유닛의 두번째 층 및 연속한 층으로 저온 유체를 강제로 순환시키기 위한 외부유체 순환수단을 포함하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  46. 고온 유체와 저온 유체를 서로 분리시키기 위한 분리부를 가지며, 상기 분리부가 박판 형상 또는 요철 형상으로 형성된 유체 분리판, 및
    상기 유체 분리판에 대해 고온 유체 측에 위치되어 고온 유체로부터 열을 받아 들여 내부에 봉입된 냉매를 비등시키는 비등부, 및 상기 유체 분리판에 대해 저온 유체 측에 위치되고 상기 비등부에서 증발된 증발냉매의 열을 저온 유체로 방열하여 증발냉매를 응축시키는 응축부, 및 유체 분리판을 통과하도록 배치되어 상기 비등부 및 상기 응축부를 서로 밀봉하여 연결하는 연결 파이프를 갖는 냉각유닛을 갖는 열교환기;
    하우징이 상기 유체 분리판을 일벽면으로 하며, 그 내부가 외부로부터 밀봉된 케이싱;
    상기 케이싱 내에 형성되며, 고온 유체가 흐르고 그 내부에 상기 비등부를 수용하는 내부통로;
    상기 케이싱 외측에 형성되며, 상기 케이싱에 의해 상기 내부통로로부터 밀봉하여 분리되고 저온 유체가 흐르며, 내부에 상기 응축부를 수용하는 외부 통로;
    상기 내부통로 내에서, 상기 냉각유닛의 두번째 층 및 연속하는 층으로부터 상기 냉각유닛의 첫번째 층으로 고온 유체를 강제로 순환시키기 위한 내부유체 순환수단; 및
    상기 외부 통로 내에서 냉각유닛의 첫번째 층에서 상기 냉각유닛의 두번째 층 및 연속한 층으로 저온 유체를 강제로 순환시키기 위한 외부유체 순환수단을 포함하여 이루어진 비등 및 응축냉매 이용 냉각장치.
  47. 내부유체를 외부유체로부터 분리하기 위하여 외부로부터 밀봉된 내부를 갖는 밀폐된 케이싱;
    상기 케이싱 내에서 내부유체를 강제로 순환시키기 위한 내부유체 순환수단;
    내부유체로부터 열을 받아들이고 외부유체를 향하여 열을 전달하기 위하여 상기 케이싱 내에 배치된 내부 열교환기;
    상기 케이싱 외측에 배치되어 내부유체로부터 받아들인 열을 외부유체로 방열하는 외부 열교환기;
    상기 케이싱 내에 배치되어 내부유체를 가열하는 내부 히터를 포함하며;
    상기 내부 히터가 내부유체의 흐름방향에서 상기 내부 열교환기의 하류 측에 배치된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 내부 히터는 미세한 핀-피치를 갖는 방열핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  49. 제47항에 있어서,
    상기 케이싱은 상기 내부 히터를 장착 및 분리하기 위한 개방부와 연결하기 위하여, 상기 케이싱의 일측에서 측면 상에 제공된 안내축, 상기 케이싱 내에서 상기 개방부 측에 배치된 개방부측 브라켓, 및 상기 케이싱 내에서 상기 개방부측에 대해 뒤쪽에 배치되어 상기 개방부측 브라켓과 대향하는 후측 브라켓을 포함하며, 상기 개방부측 브라켓 및 상기 후측 브라켓, 상기 안내축은 상기 개방부측 브라켓을 통과하며;
    상기 내부 히터는 상기 개방측에서의 개방부측 플랜지 및 상기 개방측 대해 안쪽에서의 후측 플랜지를 포함하며,
    상기 개방측 플랜지는 안내축이 그의 측면으로부터 끼워지는 개방측 오목부, 및 상기 개방측 브라켓을 고정하기 위한 고정수단을 포함하며;
    상기 후측 플랜지는, 안내축이 그의 측면으로부터 끼워지는 후측 오목부 및 상기 플랜지 및 상기 후측 브라켓을 상기 안내축의 축방향에 대해 수직 방향으로 고정시키는 바인딩 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  50. 제49항에 있어서,
    상기 바인딩 수단은 상기 후측 브라켓에 제공된 핀 및 상기 후측 플랜지에 형성된 구멍부를 포함하며, 상기 핀이 상기 구멍부에 맞물리는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  51. 내부유체를 외부유체로부터 분리시키기 위하여 외부로부터 밀봉된 내부를 갖는 밀폐된 케이싱;
    상기 케이싱 내의 내부유체의 열을 상기 케이싱 외부의 외부유체로 전달하기 위하여 케이싱 내에 배치된 냉각유닛을 포함하며,
    상기 냉각유닛이
    내부유체로부터 열을 받아들여 내부에 봉입된 냉매를 비등시키는 비등부를 구성하기 위하여, 상기 케이싱 내부에 배치된 내부 열교환기;
    상기 비등부에서 비등된 증발냉매의 열을 외부유체로 방열하여 증발냉매를 응축시키는 응축부를 구성하기 위하여, 상기 케이싱 내에 배치된 외부 열교환기;
    상기 케이싱을 통과하도록 배치되어 상기 내부 열교환기 및 상기 외부 열교환기를 밀봉하여 연결하는 연결 파이프;
    상기 내부 열교환기에 제공되어 내부유체로부터 열을 받아들이는 수열핀; 및
    상기 외부 열교환기에 제공되어 열을 외부유체로 방열하는 방열핀을 포함하며,
    상기 수열핀의 핀 피치 P1 및 상기 방열핀의 핀 피치 P2가 P1〈 P2의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  52. 제51항에 있어서,
    상기 내부 열교환기 및 상기 외부 열교환기는 폭방향에서 서로 편향되도록 대체로 동일한 평면상에 배치된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  53. 재52항에 있어서,
    상기 내부 열교환기의 상부를 상기 외부 열교환기의 상부에 연결하기 위하여, 상기 내부 열교환기의 일편 측에 제공된 제1연결 파이프; 및
    상기 내부 열교환기의 하부를 상기 외부 열교환기의 하부에 연결하기 위하여, 상기 외부 열교환기의 일편 측에 제공된 제2연결 파이프를 더 포함하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  54. 제51항에 있어서,
    상기 냉각유닛은 내부유체 및 외부유체의 흐름방향에서 복수층으로 배치되어 내부유체 및 외부유체가 서로 반대방향으로 흐르는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  55. 제52항에 있어서,
    상기 내부 열교환기가 배치되며, 내부유체가 흐르는 내부통로를 케이싱 내에 형성하기 위한 수단;
    상기 외부 열교환기가 배치되며, 외부유체가 흐르는 외부 통로를 상기 케이싱에 의해 상기 내부통로로부터 밀봉된 상기 케이싱 외측에 형성하기 위한 수단;
    상기 내부통로에서 내부유체를 강제로 순환시키기 위한 내부유체 순환수단; 및
    상기 외부 통로에서 외부유체를 강제로 순환시키기 위한 외부유체 순환수단을 포함하는 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  56. 내부를 갖는 케이싱;
    상기 내부를 제1열전달 공간 및 제2열전달 공간으로 분할하기 위한 유체 분리판;
    상기 유체 분리판을 통과하도록 배치되며, 내부에 봉입된 냉매가 고온 유체로부터 열을 받아들여 비등되는 비등부 및 상기 비등부에서 비등된 증발냉매가 저온 유체로 그의 열을 방열하여 응축되는 응축부를 갖는 서모사이펀 타입의 열교환기;
    상기 제1열전달 공간에서 고온 유체를 강제로 순환시키기 위한 제1로터 및 상기 제1로터를 회전시키기 위한 제1엑츄에이터를 갖는 제1강제순환수단; 및
    상기 제2열전달 공간에서 저온 유체를 강제로 순환시키기 위한 제2로터 및 상기 제2로터를 회전시키기 위한 제2엑츄에이터를 갖는 제2강제순환수단을 포함하며,
    상기 제1 및 제2 강제순환수단은 상기 케이싱 내에서 상기 열교환기의 상하부에 각각 배치되며,
    상기 제1 및 제2엑츄에이터는 상기 열교환기의 상하부로부터 탈착 가능하게 각각 고정된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  57. 내부를 갖는 케이싱;
    상기 내부를 제1열전달 공간 및 제2열전달 공간으로 분할하기 위한 유체 분리판;
    상기 유체 분리판을 통과하도록 배치되며, 내부에 봉입된 냉매가 고온 유체로부터 열을 수용하여 비등되는 비등부 및 상기 비등부에서 비등된 증발냉매가 저온 유체로 그의 열을 방열하여 응축되는 응축부를 갖는 서모사이펀 타입의 열교환기;
    상기 제1열전달 공간에서 고온 유체를 강제로 순환시키기 위한 제1로터 및 상기 제1로터를 회전시키기 위한 제1엑츄에이터를 갖는 제1강제순환수단; 및
    상기 제2열전달 공간에서 저온 유체를 강제로 순환시키기 위한 제2로터 및 상기 제2로터를 회전시키기 위한 제2엑츄에이터를 갖는 제2강제순환수단을 포함하며,
    상기 제1 및 제2열전달 공간 중 하나는 외부와 연통하며,
    상기 제1 및 제2로터 중 하나는 상기 제1 및 제2 열전달 공간을 서로 분리시키는 로터 케이스 내에 배치되며,
    상기 하나의 열전달 공간 측에 배치된 상기 제1 및 제2 엑츄에이터 중 하나가 상기 로터 케이스의 부분을 형성하는 분리부를 갖는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  58. 제57항에 있어서,
    상기 하나의 엑츄에이터의 상기 분리부는 물이 유입되는 것을 방지하기 위한 물 침입 방지수단의 일부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  59. 제56항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 강제순환수단은
    상기 로터를 구성하는 팬;
    상기 엑츄에이터를 구성하는 구동 모터;
    상기 팬의 외주부를 덮으며, 적어도 하나의 유체 흡입구 및 적어도 하나의 유체 방출구를 가지며, 내부에서 강제순환유동로를 형성하는 팬 케이스;
    상기 구동 모터를 고정하기 위하여, 상기 팬 케이스 및 상기 구동 모터 사이에 배치된 열이동 가속판; 및
    상기 구동 모터와의 사이에서 상기 열이동 가속판을 유지하기 위한 측면판을 포함하며;
    상기 팬 케이스는 팬 장착 개방부를 가지며, 상기 개방부의 직경은 상기 팬의 외경보다 크며,
    상기 열전달 가속판은 상기 팬 케이스에 탈착 가능하게 고정된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  60. 제59항에 있어서,
    상기 열전달 가속판은 열전도성이 우수한 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  61. 제59항에 있어서,
    상기 열전달 가속판은 알루미늄을 주성분으로 포함하는 금속 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  62. 제59항에 있어서,
    원주상 홈을 갖는 열방열 가속부가 상기 열전달 가속판의 상기 팬의 상기 표면상에 제공된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  63. 제59항에 있어서,
    요철 형상, 주름지거나 톱니 형상으로 형성된 유체 교반부가 상기 측면판의 상기 팬의 상기 표면상에 일체로 제공된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  64. 제59항에 있어서,
    상기 팬 케이스는
    상기 팬 케이스의 상기 바닥에 형성되어 저온 유체가 포함된 물방울이 상기 팬 케이스의 바닥으로부터 누출되는 것을 방지하는 위어부; 및
    상기 유체 방출구와 일체로 형성되어 상기 팬 케이스의 상기 바닥에 정체하는 물방울을 외부로 방출하는 물방울 방출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  65. 제64항에 있어서,
    상기 물방울 방출구는 외부를 향해 경사진 바닥을 갖는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  66. 고온 매체가 유체 분리판에 의해 저온 매체로부터 분리되며, 상기 고온 매체의 열이 상기 고온 매체로 이동되는 비등 및 응축냉매 이용 냉각장치에 있어서,
    상기 유체 분리판으로부터 상기 고온 매체 측에 배치되며, 상기 고온 유체로부터 열을 받아들여 비등되어 증발되는 냉매가 봉입된 냉매탱크;
    일측이 상기 냉매탱크에 밀봉하여 연통되며 다른 측은 상기 유체 분리판을 통과하도록 저온 매체 측으로 연장하는 연통 파이프;
    상기 연통 파이프의 다른 측에 연통되고 상기 유체 분리판으로부터 상기 저온 매체 측에서 상기 냉매탱크 상부에 배치되어 상기 냉매탱크에서 비등되어 증발된 냉매의 열을 상기 저온 매체로 방열하여 증발냉매를 응축하고 액화시키는 응축부;
    용융상태로 상기 냉매탱크에 부착된 수열핀; 및
    상기 냉매탱크, 상기 방열기, 상기 고온부 및 상기 저온부 중 적어도 하나와 상기 연통 파이프 사이에서의 열전도를 억제하기 위한 열전도 억제수단을 포함하며;
    상기 연통 파이프는 체결수단에 의해 상기 냉매탱크 및 상기 응축부 중 적어도 하나에 탈착 가능하게 밀봉하여 연결된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  67. 제66항에 있어서,
    상기 냉매탱크 및 상기 응축부 중 적어도 하나에 일체로 연결된 관상 부재를 더 포함하며,
    상기 연통 파이프가 체결수단에 의해 탈착 가능하게 밀봉하여 연결된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  68. 제66항에 있어서,
    상기 연통 파이프는 상기 냉매탱크에서 비등되어 증발된 상기 냉매를 상기 응축부로 이송시키기 위한 고온 연통 파이프 및 상기 응축부에서 응축된 냉매를 상기 냉매탱크로 되돌리기 위한 저온측 연통 파이프를 포함하며;
    상기 고온측 연통 파이프는 상기 냉매탱크에 연결된 고온측 연결을 가지며;
    상기 저온측 연통 파이프는 상기 냉매탱크에 연결된 저온측 연결을 가지며;
    상기 고온측 연결 및 상기 저온측 연결은 상기 매체 분리판에 대해 고온측 매체 측에 위치되는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  69. 제66항에 있어서,
    상기 연통 파이프는 냉매탱크에서 비등되어 증발된 상기 냉매를 상기 응축부로 전달하기 위한 고온측 연통 파이프 및 상기 응축부에서 응축된 냉매를 상기 응축 탱크로 되돌리기 위한 저온측 연통 파이프를 포함하며,
    상기 고온측 연통 파이프는 상기 응축부에 연결된 고온측 연결부를 가지며;
    상기 저온측 연통 파이프는 상기 응축부에 연결된 저온측 연결부를 가지며;
    상기 고온측 연결 및 상기 저온측 연결이 상기 매체 분리수단에 대해 저온 매체 측에 위치된 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  70. 제68항에 있어서,
    상기 냉매탱크는 대체로 서로 평행하게 배치된 복수 개의 흡열 파이프, 상기 복수의 흡열 파이프 아래에 형성되어 상기 흡열 파이프의 하부를 서로 연통시키는 흡열측 하부 연통부, 및 상기 복수의 흡열 파이프 상부에서 상기 흡열 파이프의 상부를 서로 연통시키는 흡열측 상부 연통부를 포함하며;
    상기 응축부는 대체로 서로 평행하게 배치된 복수 개의 방열 튜브, 복수의 방열 튜브 아래에 형성되어 상기 방열 튜브의 하부를 서로 연통시키는 방열측 하부 연통부 및 상기 복수의 방열 튜브 상부에 형성되어 상기 방열 튜브의 상부를 서로 연통시키는 방열측 상부 연통부를 포함하며;
    상기 고온측 연통 파이프는 상기 흡열측 상부 연통부 및 상기 방열측 상부 연통부 사이를 연통시키며;
    상기 저온측 연통 파이프는 상기 흡열측 하부 연통부 및 상기 방열측 하부 연통부 사이를 연통시키는 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
  71. 제66항에 있어서,
    상기 고온 매체는 고온 유체이며, 상기 저온 매체는 저온 유체인 것을 특징으로 하는 비등 및 응축냉매를 이용한 냉각장치.
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