冷却装置及冷却装置的制造方法与流程

本发明涉及冷却装置及冷却装置的制造方法，更具体地，涉及用于对使用于汽车中的传感器、控制器等的局部性发热进行冷却的汽车用局部发热冷却装置。

背景技术：

近年来，作为对环境问题措施的一个环节，利用电机的驱动力的混合动力汽车和电动汽车备受关注，在以美国为代表的多个国家中进入实用化阶段的自动驾驶汽车也备受关注。

上述的混合动力汽车、电动汽车及自动驾驶汽车大部分必须要具备用于执行汽车的驱动及电机的控制的电子元件。特别地，在自动驾驶汽车的情况下，包括用于判断当前自动驾驶汽车的位置的gps信号接收装置、用于监视自动驾驶汽车周边的物体的各种雷达、与包括其他自动驾驶汽车在内的通信设施之间实现相互作用的通信装置这样的各种电子设备，由此必须只能包括多个电子元件，因此必须另设冷却单元。

作为如上述这样冷却电子装置的冷却单元的代表性的装置，具有吸热设备(heatsink)。吸热设备是通过与发热部接触而吸收热而进行散热的方式，但想要提高吸热设备的热容量，则体积会变大，因此不适合用于自动驾驶汽车。

另外，存在如下问题：在自动驾驶汽车的外部必须要设置雷达这样的探测装置，在暴露于高温的太阳热及地热的夏季时设于汽车的外部的探测装置的温度会上升到约100摄氏度，因此根据单纯地通过热接触而接收热且通过周边空气而冷却热的吸热设备方式，无法充分地冷却如上述的电子装置。

为了解决这样的问题，近年来使用利用了传热效率良好的相变传热系统的冷却装置，以可冷却每个单位的热负荷密度高的电子元件。作为利用相变传热系统的冷却装置的一例，具有热管方式，在韩国授权专利公报10-045268号(下面，称为现有技术1)中介绍了与此相关的技术。

图1是概略性地示出现有技术1中所示的利用了相变传热方式的冷却装置。

如图1所示，利用了现有技术1的相变传热方式的冷却装置包括外壳20、吸液芯(wick)30、蒸汽流路31及风扇40。

如图1所示，外壳20的一面与热源10接触，从热源10产生的热传递到外壳20的内部。设于外壳20的内部的吸液芯30为毛细管结构，形成向下侧突出的部分或支承部而形成蒸汽流路31。在蒸汽流路31的内部插入有工作流体，工作流体通过从热源10向外壳20的内部传递的热而沸腾，由此以气化状态移动到上侧。向蒸汽流路31的上部移动的气化状态的工作流体在外壳20的另一面通过由风扇40供给的空气被冷却/冷凝而重新被液化，被液化的工作流体流入形成于吸液芯31的毛细管，并通过毛细管压力而重新向下侧移动。即，工作流体反复进行热源10所在的外壳20的下部中的沸腾和上部中的冷凝，从而构成通过状态变化而在热源发生的热的传递-冷却。

另一方面，现有技术1的吸液芯30通过烧结金属粉体而制得，如图1所示，想要在吸液芯30的下部形成突出部，则需要将金属粉体烧结而制造长方体形状的吸液芯之后对吸液芯30进行加工，因此制造成本上升，并且在以垂直的方向使用的情况下，重力大于毛细管压力，因此工作流体堆积至外壳的下部，由此导致传热效率下降。

技术实现要素：

技术课题

本发明是为了解决如上述的问题点而研发的，本发明的目的在于提供一种如下的冷却装置及冷却装置的制造方法：与以往的利用了相变传热装置的冷却装置相比，将结构简单化而容易制造，能够减少制造成本，即便以垂直的方向使用冷却装置，也能够在一定程度上防止工作流体堆积至下部。

解决课题的手段

为了解决如上述的问题，本发明的冷却装置的特征在于，其包括：基部100，其包括形成于上表面的至少一个以上的突出部件110，与热源相接而接收热；吸液芯200，其以一面与上述突出部件110的上端相接的方式覆盖到上述基部100来形成发生工作流体的沸腾及冷凝的流路111；盖300，其覆盖上述基部100的上部；及冷却单元，其对在上述流路111中沸腾而被气化的工作流体进行冷却。

另外，特征在于，上述突出部件110从上述基部100的上表面向上侧突出，并沿着上述基部100的上表面而向一侧延伸。

另外，特征在于，多个上述突出部件110以隔开一定间隔的方式平行地配置在上述基部100的上表面。

另外，特征在于，多个上述突出部件110以彼此隔开一定间隔的方式二维地配置在上述基部100的上表面。

另外，特征在于，上述基部100包括：划分框架120，其形成于上表面而将上述突出部件110和上表面划分；及插入部121，其供突出形成于上述盖300的下表面的嵌入部310插入。

另外，特征在于，上述划分框架120以包围上述突出部件110的方式形成。

另外，特征在于，上述基部100还包括形成在上表面的外廓的外廓框架130，上述插入部121形成于上述划分框架120与上述外廓框架130之间。

另外，特征在于，上述吸液芯200的上端紧贴于上述盖300的下表面。

另外，特征在于，在上述盖300与上述吸液芯200之间形成有存在被气化的工作流体的气体空间210。

另外，特征在于，上述盖300的下表面与上述吸液芯200的上端隔开一定间隔。

另外，特征在于，上述吸液芯200包括流体通道220，该流体通道220形成为将上述流路111和上述气体空间210连接。

另外，特征在于，上述吸液芯200包括对齐辅助部201，该对齐辅助部201在下表面突出形成而插入于相邻的突出部件110之间。

另外，特征在于，上述对齐辅助部201的突出的一面的侧面形成为斜面。

另外，特征在于，上述基部100与上述盖300之间的空间为真空。

另外，特征在于，还包括形成于上述盖300的外表面的吸热设备400。

另外，特征在于，上述冷却单元接收被气化的工作流体而冷却及冷凝来进行液化，将被液化的工作流体供给到上述流路111。

另外，特征在于，上述冷却单元向上述盖300的外表面供给制冷剂。

本发明的冷却装置的制造方法的特征在于，包括：第1步骤，在上述基部100与上述盖300的接合面插入填充金属或形成填充金属层；第2步骤，在上述突出部件110的上部配置上述吸液芯200，在形成于上述基部100的插入部121插入形成于盖300的下表面的嵌入部310而形成组装体；第3步骤，在上述组装体的外表面涂敷钎剂；及第4步骤，对涂敷有钎剂的上述组装体进行钎焊。

发明效果

根据如上述的本发明的各种实施例的冷却装置，具有如下效果：即便不对吸液芯进行另外的加工，也能够形成工作流体的流路，因此能够将装置简单化，且容易地制造，减少制造成本。

另外，根据本发明，具有如下效果：在基部的上表面形成有多个突出部件，在突出部件的上端配置有吸液芯，由此存在工作流体的流路位于突出部件的侧面，因此可将热从热源传递到突出部件，从而在突出部件的附近促进工作流体的沸腾。

另外，根据本发明，具有如下效果：即便以垂直的方向使用冷却装置，根据渗入吸液芯的液体状态的工作流体与突出部件之间的表面张力而使得工作流体向突出部件的侧面移动，因此能够在一定程度上防止工作流体堆积至下部。

另外，根据本发明，具有如下效果：利用吸液芯而将流路和气体空间分离，由此能够将工作流体分别以液体及气体的状态分离在流路和气体空间中，由此能够提高传热效率。

另外，根据本发明，具有如下效果：不仅能够用作单一的冷却装置，而且还能够将基部、吸液芯及盖用作单一的蒸发器，并且将多个蒸发器连接到单一的冷却单元而使用，因此能够减少本发明的冷却装置的体积，特别地，可有效地使用于如自动驾驶汽车这样需要冷却多个热源且体积的限制大的装置中。

另外，根据本发明，具有如下效果：能够将单纯的结构的基部、吸液芯和盖组装之后钎焊(brazing)而制造，因此可容易地进行制造。

附图说明

图1是利用以往的相变传热方式的冷却装置的截面图。

图2是本发明的第1实施例的冷却装置的分解立体图。

图3是本发明的第1实施例的冷却装置的分解截面图。

图4是本发明的第1实施例的冷却装置的结合截面图。

图5是在本发明的第1实施例的冷却装置中设置了吸热设备和冷却单元的状态的立体图。

图6是本发明的突出部件的另一实施例的立体图。

图7是本发明的第2实施例的冷却装置的截面图。

图8是本发明的第3实施例的冷却装置的截面图。

图9是本发明的第4实施例的冷却装置的概略图。

图10是将本发明的第4实施例的冷却装置应用于汽车的概略图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的冷却装置的优选的实施例进行详细说明。

[第1实施例的冷却装置]

图2是本发明的第1实施例的冷却装置的分解立体图，图3是示出将图2所示的本发明的第1实施例的冷却装置切割成垂直的平面的状态的分解截面图，图4示出将图2及图3所示的本发明的第1实施例的冷却装置结合的状态的截面。

如图2至图4所示，本发明的第1实施例的冷却装置包括基部100、吸液芯200及盖300。

如图2至图4所示，基部100与盖300一起构成本发明的各种实施例的冷却装置的外形。

如图2至图4所示，在基部100的上表面的规定空间形成有多个突出部件110。突出部件110用于形成工作流体的流路，如图2所示，多个突出部件分别可形成为在基部100的上表面向上侧突出，且在基部100的上表面向一侧延伸形成的一种条(bar)形状，但本发明的突出部件110不限于此，也可以形成为各种各样的形状来形成工作流体的流路。

如图2所示，形成为条形状的多个突出部件110以隔开一定间隔的方式配置在基部100的上表面上。

图3及图4示出了工作流体的流路111。流路111作为由突出部件110和基部100包围的空间，能够向该部分注入工作流体，在注入时工作流体可以为液体状态。

在本发明中工作流体作为传递热的媒介物，当从热源接收到热时，在流路111中沸腾而被气化、或者在气体状态下冷凝/冷却而被液化来传递热。对于工作流体，为了冷却气体状态的工作流体，本发明的一个实施例还包括将冷却流体供给到气体状态的工作流体所在的部分的冷却单元。

作为工作流体，可使用各种制冷剂种类，在本发明的第1实施例的冷却装置中将基部100和盖300组装及结合之后，将由基部100和盖300形成的空间的气压降压为低于作为外部气压的1标准大气压(1atm)，由此降低用作工作流体的制冷剂的沸点，从而能够使工作流体更容易地沸腾。

如图2至图4所示，基部100还可包括划分框架120、外廓框架130及插入部121。

如图2至图4所示，划分框架120形成为包围多个突出部件110的形态。划分框架120的上端高于突出部件110的上端，这是为了将后述的吸液芯200配置于由划分框架120划分的内部空间。

如图2至图4所示，外廓框架130比划分框架120更靠外廓而配置，在划分框架120与外廓框架130之间形成有插入部121。

插入部121作为供后述的盖300的一部分即嵌入部310插入的部分，图3所示的插入部121的一面低于划分框架120和外廓框架130的上端。插入部121形成于划分框架120与外廓框架130之间的理由如下：在以钎焊方式制造本发明的各种实施例时，防止喷射的钎剂(brazingflux)流入形成于基部100的上表面的划分框架120所划分的内部空间。关于上述效果，在对本发明的冷却装置制造方法进行说明时进行更详细的说明。

吸液芯200以一面与突出部件110的上端相接的方式覆盖到基部100，形成由基部100的上表面、突出部件110及吸液芯200包围的工作流体的流路110。

吸液芯200为将金属粉体烧结而形成，从而在内部形成毛细管的结构，液体状态的工作流体根据毛细管压力而渗入形成于吸液芯200的毛细管来移动。即，当被气化的工作流体冷却/冷凝而液化时，被液化的工作流体渗入吸液芯200的毛细管，并根据毛细管压力而均匀地散布到吸液芯200之后向下侧移动。

形成吸液芯200的金属粉体可由各种各样的材质形成，但在本发明的第1实施例中可以将容易应用于车辆的镍(ni)粉体烧结而形成吸液芯200。另外，在本发明的第1实施例的冷却装置中吸液芯200为板形，但本发明不限于此，吸液芯200可以是各种形状。

如图2至图4所示，盖300覆盖基部100的上部而完成本发明的第1实施例。基部100和盖300需要容易进行热交换，并且内部空间需要保持为真空，因此基部100和盖300可以由导热系数高且即便内部空间为真空时也能够保持形态的程度的刚度的材质形成或构成为能够具备该刚度的结构。

上述本发明的第1实施例与吸液芯200相比，在加工容易的基部100形成突出部件110，以将盘状的吸液芯200覆盖到突出部件110的上部的方式形成工作流体的流路111，因此无需对吸液芯200施加另外的加工，因此容易制造冷却装，由此具有减少制造成本的效果。

另外，从位于基部100的下部的热源接收到的热被传递到突出部件110，因此具有在突出部件110的侧面附近促进工作流体的沸腾的效果，由形成于吸液芯200的毛细管吸收的液体状态的工作流体通过与突出部件110的侧面的表面张力而沿着突出部件110的侧面移动，因此即便以垂直的方向使用本发明的冷却装置，也能够在一定程度上防止工作流体堆积至下部的现象。

图5示出在图2所示的本发明的第1实施例的冷却装置的上部设置吸热设备400和冷却单元的情况，如图5所示，本发明的第1实施例的冷却装置可以是设于吸热设备400的上部的风扇500。

图5所示的吸热设备400由多个散热板构成，增加与冷却用流体的接触面积而提高冷却效率，从盖300的内部即被气化的工作流体接收热而与用作冷却用流体的空气进行热交换。

风扇500作为将冷却流体即空气供给到上述吸热设备400而冷却吸热设备400的冷却单元的一例，设于吸热设备4000的上部而通过旋转来将空气持续地供给到吸热设备400侧。但是，设置风扇500的位置不限于吸热设备400的上部，可利用各种方式而供给冷却流体，除了风扇500之外，冷却部还可以通过各种方式对被气化的工作流体进行冷却。

风扇500结合到中央的一定部分被中空的支架510，支架510结合到基部100的侧面而设于吸热设备400的上部。

作为上述的吸热设备400和冷却单元的一例，风扇500无需始终一起使用，也可以作为吸热设备400或冷却单元的一例而独立地使用风扇500。

形成于上述基部100的突出部件110也可以是不同于图2所示的条(bar)形状的其他形状。

图6仅图示突出部件110的形状不同的基部100。

如图6所示，突出部件110可以是方形销形状，而非条(bar)形状。方形销形状的突出部件110与条(bar)形状的突出部件110相比，具有在工作流体的气泡的生成/分离时提高自由度的效果，在该情况下方形销形状的突出部件110二维地配置于基部100的上表面。

[第2实施例的冷却装置]

本发明的第2实施例的冷却装置与第1实施例的冷却装置相比，盖的形状不同。因此，在下面的本发明的第2实施例中对与第1实施例不同的盖和由此变化的结构进行详细说明，关于未说明的结构，视为与第1实施例相同。

图7示出本发明的第2实施例的冷却装置的截面。

如图7所示，本发明的第2实施例的冷却装置在盖300与吸液芯200之间形成有气体空间210。气体空间210作为在流路111中沸腾而被气化的工作流体所在的部分，在气体空间210存在被气化的工作流体，在流路111存在被液化的工作流体。即，吸液芯200将由基部100和盖300所形成的内部空间进行划分，从而将被气化的工作流体和被液化的工作流体分离。

在气体空间210的上部设有图5所示的吸热设备400或风扇500而对位于气体空间210的被气化的工作流体进行冷凝/冷却。在与盖300相邻的位置即气体空间210的上部冷凝/冷却而被液化的工作流体渗入形成于划分气体空间210的吸液芯200的毛细管，并通过毛细管压力和重力而向位于吸液芯200的下部的流路111移动。(图7中的b箭头的方向)

通过由热源传递的热而在流路111中由液体变化为气体状态的工作流体通过吸液芯200而向气体空间210移动。为了使变化为气体状态的工作流体容易地从流路111向气体空间210移动，如图7所示，在吸液芯200形成有流体通道220。

通过流体通道220，气体状态的工作流体向a箭头方向移动。流体通道220形成为仅供气体状态的工作流体通过的大小，与此独立地，即便水渗入流体通道220，由于周边的毛细管的空隙的大小更小，因此通过毛细管压力而吸收到周边毛细管。

如图7所示的本发明的第2实施例的冷却装置形成有气体空间210，从而与第1实施例相比，可增加上下方向的体积，但通过吸液芯200而将液体状态的工作流体和气体状态的工作流体彼此分离而实现传热及热交换，因此本发明的第1实施例与以往的冷却装置或传热装置相比具有提高性能的效果。

[第3实施例的冷却装置]

下面，参照附图而对本发明的第3实施例的冷却装置进行详细说明。

本发明的第3实施例与第2实施例相比，吸液芯的形状不同，剩余结构相同，因此以不同的吸液芯的形状为重点进行说明。

图8示出本发明的第3实施例的截面。

如图8所示，在本发明的第3实施例的冷却装置中，吸液芯200可包括对齐辅助部201。

对齐辅助部201用于在突出部件110的上部配置吸液芯200时更容易地使吸液芯200的位置对齐，如图8所示，对齐辅助部201从吸液芯200的下表面向下侧突出一定程度，当将吸液芯200配置于突出部件110的上部时插入到突出部件110之间，从而在想要使吸液芯200的位置对齐时，对此进行辅助作用。

如图8所示，对齐辅助部201的形状从吸液芯200的下表面向下侧突出一定程度，突出面的侧面可以是形成为斜边的梯形形状。但是，本发明并非将对齐辅助部201的形状限定为图8所示的梯形形状，对齐辅助部201可形成为各种形状。

[第4实施例的冷却装置]

下面，参照附图，对本发明的第4实施例的冷却装置进行详细说明。

图5所示的本发明的第1实施例的冷却装置在盖300的上部形成有吸热设备400和风扇500，从而用作冷却单一热源或由相邻的热源构成的单一组的热源的冷却装置。在图5所示的第1实施例的情况下，如在背景技术中所述，在具有体积限制且在彼此隔开设置的热源(雷达这样的电子装置)为多个的自动驾驶汽车的情况下难以应用。

为了解决上述这样的问题点，如图9所示，本发明可具备如下实施例：将基部100、吸液芯200及盖300用作一种蒸发器50，将多个蒸发器50连接到作为冷却单元的单一的冷凝机60而使用。即，使用如下方式：使在流路11中沸腾而被气化的工作流体通过第1配管51而流向冷凝机60，冷凝机60将被气化的工作流体冷却/冷凝而液化之后，使被液化的工作流体通过第2配管52而重新流向流路11。

如图9所示，在使用多个蒸发器50和单一的冷凝机60的冷却装置中，蒸发器50为了连接第1配管51及第2配管52，比第1实施例更适合应用将被气化的工作流体和被液化的工作流体分别分离到气体空间210和流路110的第2实施例。

这样的方式能够将在多个蒸发器50中被气化的工作流体在单一的冷凝机60中进行冷却/冷凝，因此在比较窄的空间中也能够有效实现冷却装置。

图10概略性地示出设置多个热源(各种传感器、雷达)的自动驾驶汽车70。

如图10所示，冷凝机60可设于自动驾驶汽车70的后方，蒸发器50可设于配置在自动驾驶汽车70的各种传感器。在自动驾驶汽车70的各种位置可以附着有多个传感器，但主要在车辆的后备箱侧集中设有多个传感器。因此，冷凝机60设置在车辆的后方，并分别连接到设于集中在车辆的后方的传感器的蒸发器50而冷却在该传感器中产生的热。设于车辆的后方的蒸发器50在图10中图示为单个，但也可以是多个，即设于冷凝机60和车辆的后方的蒸发器50可以是图9所示的实施例。

在图10所示的设于自动驾驶汽车70的上部的蒸发器50的情况下，与设于车辆的后方的冷凝机60之间的距离远，因此不另外连接，而是可以如图5所示地在蒸发器本身设置吸热设备或冷却装置。即，为方便起见，将设于自动驾驶汽车70的上部的蒸发器50称为蒸发器，用作本身的冷却装置。

[冷却装置的制造方法]

下面，对本发明的冷却装置的制造方法进行详细说明。首先，在本发明的冷却装置制造方法中使用钎焊(brazing)。钎焊作为金属材料或肺金属材料的接合方法的一种，在摄氏450度以上的基材(basemetal)的熔点以下的温度下将接合部加热，由此不融化基材而仅熔化填充金属来将基材接合的技术，使用钎焊的本发明的冷却装置的制造方法可包括第1至第4步骤。

第1步骤是在基部100和盖300的接合面插入填充金属或形成填充金属层的步骤。如图3所示，基部100与盖300的接合面为插入部121，填充金属被供给到插入部121或可在基部100与盖300之间形成填充金属层。

如图4所示，在第2步骤中，在上述突出部件110的上部配置上述吸液芯200，将形成于盖300的下表面的嵌入部310插入于通过划分框架120而与上述突出部件110划分的插入部121来形成组装体。

第3步骤是在上述组装体的外表面涂敷钎剂(brazingflux)的步骤。钎剂是指为了防止基材即基部100和盖300的氧化而使用的材料，在一般情况下使用液体状态的钎剂。

在第3步骤中，当涂敷液体状态的钎剂时，钎剂流入基部100与盖300之间的接合面，但如图4所示，由划分框架120来彼此划分插入部121和突出部件110，因此能够防止钎剂流入突出部件110所在的一侧。

在第4步骤中，在基部100和盖300的熔点以下且填充金属的熔点以上的温度下加热组装体来将基部100和盖300彼此接合。

当通过上述的第1至第4步骤而将基部100和盖300接合时，能够设置或附加冷却单元而制造本发明的冷却装置。

本发明不限于上述的实施例，本发明的应用范围为各种各样，在不脱离权利要求书所记载的本发明的要旨的情况下，本发明可实现各种变形实施。

[符号说明]

10：热源20：外壳

30：吸液芯31：蒸汽流路

40：风扇

50：蒸发器51：第1配管

52：第2配管60：冷凝机

70：自动驾驶汽车

100：基部110：突出部件

111：流路120：划分框架

121：插入部130：外廓框架

200：吸液芯201：对齐辅助部

210：气体空间220：流体通道

300：盖310：嵌入部

400：吸热设备

500：风扇510：支架