KR102173395B1 - heat exchanger for cooling electric element - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기소자 냉각용 열교환기 및 전기소자 냉각용 열교환기 조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 전기소자의 삽입이 용이할 뿐만 아니라, 전기소자의 양측면과 냉각수가 유동되는 튜브가 서로 접촉하도록 형성되어 냉각 성능을 향상시킬 수 있으며, 2종 이상의 전기소자 적용이 가능한 전기소자 냉각용 열교환기 및 전기소자 냉각용 열교환기 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger for cooling an electric element and a heat exchanger assembly for cooling an electric element, and in more detail, the electric element is easily inserted, and both sides of the electric element and the tube through which the cooling water flows are formed to contact each other. The present invention relates to a heat exchanger for cooling an electric device and a heat exchanger assembly for cooling an electric device capable of improving cooling performance and applicable to two or more types of electric devices.
Description
본 발명은 전기소자 냉각용 열교환기 및 전기소자 냉각용 열교환기 조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 전기소자의 삽입이 용이할 뿐만 아니라, 전기소자의 양측면과 냉각수가 유동되는 튜브가 서로 접촉하도록 형성되어 냉각 성능을 향상시킬 수 있으며, 2종 이상의 전기소자 적용이 가능한 전기소자 냉각용 열교환기 및 전기소자 냉각용 열교환기 조립체에 관한 것이다.
The present invention relates to a heat exchanger for cooling an electric element and a heat exchanger assembly for cooling an electric element, and in more detail, the electric element is easily inserted, and both sides of the electric element and the tube through which the cooling water flows are formed to contact each other. The present invention relates to a heat exchanger for cooling an electric device and a heat exchanger assembly for cooling an electric device capable of improving cooling performance and applicable to two or more types of electric devices.
최근 환경 문제 대책의 일환으로서, 모터의 구동력을 이용하는 하이브리드 차량, 연료전지 차량, 전기 차량 등의 발전이 더욱 더 주목받고 있다. 상술한 바와 같은 차량은 일반적으로, 구동용 배터리(예를 들면, 300V의 전압)로부터 공급되는 전력을 모터에 원하는 상태로 공급되도록 조절하는 PCU(파워제어유닛)가 함께 장착된다.In recent years, as part of countermeasures against environmental problems, the development of hybrid vehicles, fuel cell vehicles, and electric vehicles using the driving power of a motor is receiving more and more attention. In general, a vehicle as described above is equipped with a PCU (power control unit) that controls the power supplied from a driving battery (eg, a voltage of 300V) to be supplied to the motor in a desired state.
PCU는 인버터, 평활 콘덴서 및 컨버터 등의 전기소자들을 포함한다. 상기 전기소자들은 전력(electricity)의 공급 되면서 열을 발생하기 때문에, 반드시 별도의 냉각수단이 필요하다.PCU includes electric devices such as inverters, smoothing capacitors and converters. Since the electric devices generate heat while being supplied with electricity, a separate cooling means is necessarily required.
이와 관련된 기술로, 일본공개특허 제2001-245478호(공개일 2001.09.07, 명칭 : 인버터의 냉각 장치)에는 IGBT 등의 반도체 소자와 다이오드를 내장한 반도체 모듈이 사용되는 인버터가 개시된 바 있으며, 일본공개특허 제2008-294283호(공개일 2008.12.04, 명칭 : 반도체 장치)에는 반도체 소자의 하측면에 접하도록 설치되며, 내부에 유체가 흐르면서 열교환하도록 형성되는 히트싱크가 개시된 바 있다.As a related technology, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-245478 (published on September 7, 2001, name: inverter cooling device) discloses an inverter in which a semiconductor module including semiconductor elements such as IGBT and a diode is used. Publication No. 2008-294283 (published on December 4, 2008, name: semiconductor device) discloses a heat sink that is installed to contact the lower side of a semiconductor element and formed to heat exchange while a fluid flows therein.
이러한 단면 냉각방식의 경우, 냉각성능에 한계가 있어 이를 개선하기 위해 고안된 것이 양면 냉각방식인데, 양면 냉각방식은 열교환기 사이 공간에 소자가 삽입되는 구조이기 때문에 열교환기의 전기소자 삽입 간격이 전기소자 높이보다 높아야 하는 동시에, 열교환기의 열전달 성능 증대를 위해서는 소자와 열교환기가 잘 압착되어야 한다는 조건이 모두 만족되는 것이 좋다.In the case of this single-sided cooling method, there is a limitation in cooling performance, and the two-sided cooling method is designed to improve this.Since the double-sided cooling method is a structure in which elements are inserted into the space between the heat exchangers, the space between the electrical elements in the heat exchanger is It should be higher than the height, and at the same time, in order to increase the heat transfer performance of the heat exchanger, it is preferable that both the conditions that the element and the heat exchanger must be compressed well are satisfied.
도 1에 도시된 바와 같은 양면 냉각 방식의 열교환기는 전기소자(10)의 양측면에 위치하며 내부에 열교환매체가 유동되도록 형성되는 튜브(20)와, 상기 튜브의 양단에 결합되며 열교환매체가 유입 또는 배출되는 탱크(30)를 포함하여 형성될 수 있는데, 상기 열교환기는 브레이징 결합되어 전기소자의 삽입 공간이 고정된 이후, 전기소자를 삽입해야 하므로 전기소자의 삽입 작업이 어렵다는 단점이 있다.The double-sided cooling type heat exchanger as shown in FIG. 1 includes a
또한, 상기 열교환기는 전기소자 삽입이 용이하도록 하기 위해 튜브 사이 간격을 넓게 하면, 소자와 튜브가 압착되지 않아 열교환 효율이 저하된다는 문제점이 있다.In addition, the heat exchanger has a problem that if the distance between the tubes is widened to facilitate insertion of the electric element, the element and the tube are not compressed, so that the heat exchange efficiency is lowered.
따라서 전기소자의 삽입이 용이하며, 소자와 열교환기의 압착이 잘 이루어질 수 있는 전기소자 냉각용 열교환기의 개발이 필요하다.
Therefore, there is a need to develop a heat exchanger for cooling an electric device, in which it is easy to insert an electric element and that the element and the heat exchanger can be compressed well.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전기소자의 높이방향으로 양측면과 접하도록 일부 영역이 벤딩되는 튜브를 포함하여 형성됨으로써, 전기소자의 삽입이 용이할 뿐만 아니라, 전기소자와 쉽게 압착될 수 있고, 전기소자의 양측면과 냉각수가 유동되는 튜브가 서로 접촉할 수 있어 냉각성능 및 조립성이 향상되며, 서로 다른 높이를 갖는 2종 이상의 전기소자도 적용이 가능한 전기소자 냉각용 열교환기를 제공하는 것이다.
The present invention was conceived to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to include a tube in which some regions are bent so as to be in contact with both sides in the height direction of the electric element, so that the electric element can be easily inserted. In addition, it can be easily compressed with an electric element, and cooling performance and assembly properties are improved as both sides of the electric element and the tube through which the coolant flows can be in contact with each other, and two or more types of electric elements having different heights are also applicable. It is possible to provide a heat exchanger for cooling electric devices.
본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기는 전기소자(2)를 냉각하기 위한 열교환기에 있어서, 길이방향으로 연장 형성되며, 상측면 일부 영역에 배치된 전기소자(2)의 높이방향으로 양측면과 접하도록 일정 지점에서 벤딩(bending)되고, 내부에 열교환매체가 유동되는 제1튜브(101); 상기 제1튜브(101)와 너비방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 형성되되, 벤딩되어 전기소자의 양측면과 접하는 면 사이의 거리인 소자삽입간격이 제1튜브(101)와 상이하게 형성되는 제2튜브(102); 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)의 길이방향으로 일측 단부에 결합 고정되는 제1헤더탱크(210); 및 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)의 길이방향으로 타측 단부에 결합 고정되되, 상기 튜브가 벤딩된 상태에서 상기 제1헤더탱크의 중심과 길이방향으로 일정거리 이격되도록 배치되는 제2헤더탱크(220); 상기 제1헤더탱크(210)에 형성되어 열교환매체가 유입되는 입구파이프(310); 및 상기 제2헤더탱크(220)에 형성되어 열교환매체가 배출되는 출구파이프(320); 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 좀 더 상세하게는 길이방향으로 연장 형성되며, 전기소자(2)의 상, 하면과 접촉할 수 있도록 일정 지점에서 벤딩(bending)되고, 내부에 열교환매체가 유동되는 제1튜브(101); 상기 제1튜브(101)의 길이방향으로 일측 단부에 결합 고정되는 제1헤더탱크(210); 상기 제1튜브(101)의 길이 방향으로 타측 단부에 결합 고정되되, 상기 제1튜브(101)가 벤딩된 상태에서 상기 제1헤더탱크(210)와 길이방향으로 중첩되지 않는 제2헤더탱크(220); 상기 제1헤더탱크(210)에 형성되어 열교환매체가 유입되는 입구파이프(310); 및 상기 제2헤더탱크(220)에 형성되어 열교환매체가 배출되는 출구파이프(320); 를 포함하되, 상기 입구파이프(310)와 출구파이프(320)는 너비방향으로 중첩되지 않는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기는 상기 제1튜브(101)와 너비방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 형성되되, 벤딩되어 전기소자의 양측면과 접하는 면 사이의 거리인 소자삽입간격이 제1튜브(101)와 상이하게 형성되는 제2튜브(102);를 더 포함하며, 상기 제1헤더탱크(210)는 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)의 길이방향으로 일측 단부에 결합고정되고, 상기 제2헤더탱크(220)는 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)의 길이방향으로 타측 단부에 결합 고정되되, 상기 튜브가 벤딩된 상태에서 상기 제1헤더탱크의 중심과 길이 방향으로 일정 거리 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.The heat exchanger for cooling an electric element according to the present invention is a heat exchanger for cooling the
또한, 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)는 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)가 벤딩된 상태에서, 길이방향으로의 중심선이 서로 일정거리 이격되도록 배치될 수 있다.In addition, the
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)가 너비방향으로 상기 제1헤더탱크(210)의 중심선을 기준으로 비대칭하게 배치될 수 있다.In addition, in the
또한, 상기 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)는 상기 제1헤더탱크(210) 또는 제2헤더탱크(220)에 연결되는 일측 단면의 가로방향 직경이 세로방향 직경보다 크게 형성되며, 타측 단면이 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)의 높이보다 큰 직경을 갖는 원형으로 형성될 수 있다.In addition, the
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)에 양단이 결합되는 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)가, 높이방향으로 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)의 중심으로부터 편심되어 결합될 수 있다.In addition, the heat exchanger (1) for cooling the electric device includes the
또한, 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)는 소자삽입간격보다 벤딩되는 지점의 높이가 더 높게 형성되도록 벤딩되는 지점이 외측으로 돌출형성된 라운드부(110)를 포함할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기는 외부하우징과 결합 고정되는 고정 브라켓(400)을 포함하여 형성될 수 있다.In addition, the heat exchanger for cooling the electric device may be formed to include a
또한, 상기 고정 브라켓(400)은 상기 제1헤더탱크, 제2헤더탱크, 제1튜브(101), 제2튜브(102), 입구파이프 및 출구파이프 중 적어도 어느 하나 이상과 결합될 수 있다.In addition, the
본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)와, 전기소자(2)의 조립체에 있어서, 상기 전기소자(2)는 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)가 벤딩되어 형성된 사이 공간에 삽입되어 높이방향으로 양측면이 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)와 밀착되도록 조립되는 것을 특징으로 한다.In the assembly of the heat exchanger (1) for cooling an electric element and the electric element (2) of the present invention, the electric element (2) is formed by bending the
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기 조립체는 상기 제1튜브(101) 측에 조립되는 전기소자(2)와, 상기 제2튜브(102) 측에 조립되는 전기소자(2)의 높이가 서로 상이할 수 있다.In addition, the heat exchanger assembly for cooling the electric element has different heights between the
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기 조립체(3)는 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)가 너비방향으로 서로 이격되어 형성된 내측 공간에 상기 전기소자(2)의 소자고정부(21)가 배치되며, 외측 공간에 상기 전기소자(2)의 전원부(22)가 배치될 수 있다.In addition, in the
또한, 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)의 너비(Tw)는 상기 전기소자(2)의 너비(Cw)보다 작거나 같게 형성될 수 있다.
In addition, the width Tw of the
본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기는 전기소자의 양측면과 냉각수가 유동되는 튜브가 서로 접촉할 수 있어 집적회로 소자에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있다는 큰 장점이 있다.The heat exchanger for cooling an electric device of the present invention has a great advantage in that both sides of the electric device and the tube through which the cooling water flows can contact each other, thereby effectively cooling heat generated from the integrated circuit device.
아울러, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기는 전기소자의 높이방향으로 양측면과 접하도록 일부 영역이 벤딩되는 튜브를 포함하여 형성됨으로써, 전기소자의 삽입이 용이할 뿐만 아니라, 전기소자와 쉽게 압착될 수 있어 냉각성능 및 조립성이 향상될 수 있다는 장점이 있다.In addition, the heat exchanger for cooling an electric element of the present invention includes a tube whose partial regions are bent so as to contact both sides in the height direction of the electric element, so that the electric element can be easily inserted and easily compressed with the electric element. There is an advantage that cooling performance and assembly properties can be improved.
다시 말해, 기존의 양면 냉각 방식의 열교환기에서 전기소자가 쉽게 삽입될 수 있도록 하기 위해 튜브 사이 간격을 넓게 하면 전기소자와 튜브가 압착되기가 어렵고, 반대로 전기소자와 튜브가 압착되도록 하기 위해 튜브 사이 간격을 좁게 하면 전기소자가 삽입되기 어려웠던 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 전기소자를 좁은 틈새로 끼워 넣는 공정 없이 일정 각도로 벤딩된 튜브 사이 공간에 전기소자가 배치되도록 한 다음, 튜브 및 전기소자가 서로 압착되도록 함으로써, 냉각성능과 조립성을 동시에 향상시킬 수 있다.In other words, in the existing double-sided cooling type heat exchanger, if the distance between the tubes is increased so that the electric element can be easily inserted, it is difficult to compress the electric element and the tube. In order to solve the problem that it was difficult to insert the electric device when the gap is narrowed, the present invention allows the electric device to be disposed in the space between the tubes bent at a certain angle without the process of inserting the electric device into a narrow gap, and then the tube and the electric device The cooling performance and the assembling property can be improved at the same time by making them compress each other.
이때, 본 발명은 제1헤더탱크 및 제2헤더탱크가 튜브가 벤딩된 상태에서 높이방향으로 동일선상에 배치되지 않도록 하여 전기소자의 높이가 낮더라도 튜브가 전기소자를 압착할 수 있도록 형성된다.In this case, the present invention is formed so that the first header tank and the second header tank are not disposed on the same line in the height direction while the tube is bent so that the tube can press the electric device even if the height of the electric device is low.
또한, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기는 2열의 튜브를 각각 벤딩할 때, 벤딩 높이를 상이하게 하여 서로 다른 높이를 갖는 2종 이상의 전기소자를 적용할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the heat exchanger for cooling an electric device of the present invention has the advantage of being able to apply two or more types of electric devices having different heights by making the bending heights different when bending two rows of tubes respectively.
즉, 본 발명은 제1튜브와 제2튜브가 벤딩되어 소자가 삽입되는 높이인 소자삽입높이를 서로 다르게 함으로써, 각 열마다 다른 높이를 갖는 전기소자를 배치하여 냉각시킬 수 있다.That is, according to the present invention, the first tube and the second tube are bent and the device insertion height, which is the height at which the device is inserted, is different from each other, so that electric devices having different heights for each row can be disposed and cooled.
또, 본 발명은 벤딩되는 지점이 외측으로 돌출형성된 라운드부를 포함하여 형성됨으로써, 두께가 약 4~5mm정도인 얇은 전기소자의 양면에 접하도록 튜브를 벤딩하는 과정에서 튜브의 손상을 방지할 수 있다.In addition, the present invention can prevent damage to the tube in the process of bending the tube so as to contact both sides of a thin electric device having a thickness of about 4 to 5 mm by forming a bending point including a round portion protruding outward. .
또, 본 발명은 입ㆍ출구파이프를 동일 방향으로 구성할 수 있어, 유로구성이 간단해지며, 차량 내 차지하는 공간이 축소될 수 있어 주변 부품 배치가 용이하도록 할 수 있다는 장점이 있다.
Further, according to the present invention, since the inlet and outlet pipes can be configured in the same direction, the flow path configuration is simplified, and the space occupied in the vehicle can be reduced, so that the arrangement of peripheral parts can be facilitated.
도 1은 종래의 전기소자 냉각장치의 일예를 나타낸 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기에서 제1헤더탱크 및 제2헤더탱크의 정면도.
도 5는 본 발명의 입구파이프를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명의 입구파이프를 전단(b) 및 후단(a)에서 바라본 정면도.
도 7 내지 9는 본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기에서 고정 브라켓이 결합되는 다양한 실시예를 나타낸 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기 조립체를 나타낸 사시도.
도 11은 도 10의 전기소자 냉각용 열교환기 조립체를 나타낸 분해사시도.1 is a side view showing an example of a conventional electric device cooling device.
2 is a perspective view showing a heat exchanger for cooling an electric device according to the present invention.
3 is a side view showing a heat exchanger for cooling an electric device according to the present invention.
4 is a front view of a first header tank and a second header tank in the heat exchanger for cooling an electric device according to the present invention.
Figure 5 is a perspective view showing the inlet pipe of the present invention.
Figure 6 is a front view of the inlet pipe of the present invention viewed from the front end (b) and rear end (a).
7 to 9 are perspective views showing various embodiments in which a fixing bracket is coupled in the heat exchanger for cooling an electric device according to the present invention.
10 is a perspective view showing a heat exchanger assembly for cooling an electric device according to the present invention.
11 is an exploded perspective view showing the heat exchanger assembly for cooling the electric device of FIG. 10.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기 및 전기소자 냉각용 열교환기 조립체를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
Hereinafter, a heat exchanger for cooling an electric device and a heat exchanger assembly for cooling an electric device of the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 전기소자의 양측면과 접하여 형성되는 양면 냉각 방식의 전기소자 냉각용 열교환기(1)에 관한 것으로, 크게, 제1튜브(101), 제2튜브(102), 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220), 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)를 포함하여 형성된다.The present invention relates to a heat exchanger (1) for cooling an electric device of a double-sided cooling method formed in contact with both sides of an electric device, and largely, a
여기서, 전기소자는 IGBT 등의 반도체 소자와 다이오드를 내장한 반도체 모듈이 사용되는 자동차용 인버터, 모터구동 인버터, 에어컨 인버터 중 어느 하나일 수 있으며. 본 발명은 이를 냉각하기 위한 전기소자 냉각용 열교환기(1)에 관한 것이다.Here, the electric device may be any one of a vehicle inverter, a motor drive inverter, and an air conditioner inverter in which a semiconductor module including a semiconductor device such as an IGBT and a diode is used. The present invention relates to a heat exchanger (1) for cooling an electric device for cooling it.
상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)는 길이방향으로 연장 형성되며, 서로 너비방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 형성되는 것으로 도 2 와 같이 형성될 수 있다.The
상기 제1튜브(101)는 상측면 일부영역에 배치된 전기소자의 높이방향으로 양측면과 접하도록, 일정 지점에서 벤딩되어 형성된다.The
이와 마찬가지로, 상기 제2튜브(102)도 상측면 일부영역에 배치된 전기소자의 높이방향으로 양측면과 접하도록, 일정 지점에서 벤딩되되, 상기 제2튜브(102)는 벤딩되어 전기소자의 양측면과 접하는 면 사이의 거리인 소자삽입간격이 제1튜브(101)와 상이하게 형성되는 것을 특징으로 한다.Likewise, the
이에 따라, 본 발명은 서로 다른 높이를 갖는 전기소자라도, 제1튜브(101)와 제2튜브(102) 벤딩 시 전기소자 높이에 맞춰 벤딩한 후, 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)에 적절하게 전기소자를 배치하여 삽입함으로써, 효율적인 양면냉각이 이루어질 수 있다.Accordingly, according to the present invention, even for electric devices having different heights, after bending the
이때, 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)는 전기소자 사이의 열전달 효율 향상을 위해 열 저항을 줄여야 하는데, 이를 위해 전기소자와 접하는 면에서 너비방향과 길이방향으로의 변형이 없어야 하며 편평도는 최대 0.15이하가 되는 것이 바람직하다.At this time, the
도 4는 서로 다른 높이를 갖는 전기소자가 삽입되는 경우, 제1헤더탱크 및 제2헤더탱크에 형성되는 제1튜브삽입홀(101_h)과 제2튜브삽입홀(102_h)의 위치를 나타낸 것으로, 제1튜브(101)에 두꺼운 전기소자가 배치되고, 제2튜브(102)에 얇은 전기소자가 배치된 예이다.4 shows the positions of the first tube insertion hole 101_h and the second tube insertion hole 102_h formed in the first header tank and the second header tank when electric devices having different heights are inserted, This is an example in which a thick electric element is disposed in the
제2튜브(102)에 삽입된 전기소자와 같이, 전기소자의 높이가 매우 낮을 경우에는 상기 제1튜브(101) 또는 제2튜브(102)가 높이방향으로 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)의 중심선(C_h)으로부터 내측으로 편심되어 결합될 수 있다. 반대로, 제1튜브(101)에 삽입된 전기소자와 같이, 전기소자가 두꺼울 경우에는 상기 제1튜브(101) 또는 제2튜브(102)가 높이방향으로 상기 제2헤더탱크(220) 및 제2헤더탱크(220)의 중심선(C_h)으로부터 외측으로 편심되어 결합될 수 있다.
Like the electric element inserted in the
한편, 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102) 내부에 유동되는 열교환매체는 에틸렌 글리콜계의 부동액이 혼입되는 물이나, 물, 암모니아 등의 자연냉매 또는 R134a 등의 Fron계 냉매, 알코올계 냉매, 아세톤 등의 케톤계 등의 냉매일 수 있다.Meanwhile, the heat exchange medium flowing inside the
상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)는 내부에 길이방향으로 다수개의 격벽이 압출된 방식으로 제조된 튜브일 수도 있고, 접어서 제조되거나, welded 방식으로 제조된 튜브일 수도 있다.The
상기 제1헤더탱크(210)는 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)가 벤딩되기 전, 길이방향으로 일측 단부에 결합 고정되며, 입구파이프(310)가 형성되어 열교환매체가 유입될 수 있다.The
상기 제2헤더탱크(220)는 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)가 벤딩되기 전, 길이방향으로 타측 단부에 결합 고정되며, 출구파이프(320)가 형성되어 열교환매체가 배출될 수 있다.The
즉, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)가 벤딩되기 전, 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)의 양단에 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)가 결합 고정되어, 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)가 길이방향으로 나란하게 일정거리 이격된 상태가 된다.That is, before the
이후, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)의 상측면 일부 영역에 배치된 전기소자의 높이방향으로 양측면과 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)가 접하도록, 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)가 일정 지점을 중심으로 벤딩되어 형성된다.Thereafter, as shown in FIG. 2, the
상술한 바와 같이, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)의 양단에 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)가 결합된 상태에서 벤딩되는데, 이때의 결합 방법은 브레이징일 수도 있고, 기계식 연결 구조를 통해 결합될 수도 있고, 접착재가 사용될 수도 있으며, 이 외에도 다양하게 변경실시가 가능하다.As described above, the
이때, 본 발명은 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)가 높이방향으로 동일선상에 배치되지 않도록 하여 전자소자가 매우 얇더라도 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)에 의해 압착될 수 있도록 형성될 수 있다.In this case, the present invention prevents the
다시 말해, 본 발명은 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)가 벤딩되더라도, 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)가 높이방향으로 적층된 형태가 아니라, 엇갈려 배치됨으로써, 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)와 상관없이 자유롭게 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)의 소자삽입간격을 조절할 수 있다.
In other words, in the present invention, even if the
상술한 바와 같이, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 전기소자와 조립 시, 벤딩된 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102) 사이에 전기소자가 삽입된 형태를 갖는데, 일반적으로 상기 전기소자의 양측면과 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)가 밀착되도록 하기 위해 완전히 벤딩된 상태에서 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102) 사이 거리는 불과 4~5mm정도이다.As described above, the
벤딩된 상기 튜브(100) 사이 거리를 4~5mm정도가 되도록 하기 위해서는 벤딩되는 지점에 가해지는 피로도가 상당할 수밖에 없는데, 이를 최소화하기 위해 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)는 상기 전기소자가 안착되는 지점의 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102) 사이 간격보다 벤딩되는 지점의 높이가 더 높게 형성될 수 있도록 벤딩되는 지점이 외측으로 돌출형성된 라운드부(110)를 포함할 수 있다.In order to make the distance between the bent tubes 100 to be about 4 to 5 mm, the fatigue applied to the bending point must be considerable. To minimize this, the
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 라운드부(110)는 벤딩되는 지점에 형성되며, 단면이 일측 일부영역이 개구된 원 형태로 형성될 수 있다.As shown in FIGS. 2 and 3, the
본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)의 높이보다 상기 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)의 직경이 크게 형성될 수 있는데, 이 경우, 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)의 중심부에 상기 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)가 배치되도록 형성되면, 상기 튜브(100)가 벤딩되어 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)가 높이방향으로 나란하게 위치할 때, 서로 간섭이 발생될 수밖에 없다.In the heat exchanger (1) for cooling an electric device of the present invention, the diameter of the
따라서 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)가 너비방향으로 상기 제1헤더탱크(210)의 중심선을 기준으로 비대칭하게 배치되는 것이 바람직하다.Therefore, in the
이때, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 열교환매체의 적절한 분배를 위해 입ㆍ출구파이프(310, 320)의 형상과 위치를 유동적으로 변경할 수 있는데, 도 2와 같이 2열 튜브로 형성되는 경우, 가급적 입구파이프는 상기 제1헤더탱크의 중심에 인접하여 배치되어 유입된 열교환매체가 두 개의 튜브에 골고루 분배되도록 하는 것이 좋다.At this time, the
상술한 바와 같이, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)의 높이보다 상기 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)의 직경이 크게 형성될 수 있는데, 좀 더 정확하게 설명하면, 상기 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)는 상기 제1헤더탱크(210) 또는 제2헤더탱크(220)에 연결되는 측의 단면과, 타측 단면이 서로 다르게 형성되고, 타측 단면의 직경이 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)의 높이보다 크게 형성된다.As described above, the heat exchanger (1) for cooling an electric device of the present invention is the height of the
PCU(power control unit) 또는 HPCU(hybrid power control unit) 내에 장착되는 전기소자 냉각용 열교환기는 패키지 향상을 위해 헤더탱크의 크기를 가능한 작게 설계하는 것이 바람직하다. 이때, 전기소자 냉각용 열교환기의 입구파이프 및 출구파이프는 자동차의 냉각유체를 이용하게 되므로 공용 직경을 갖게 되는데, 헤더탱크의 크기보다 큰 것이 일반적이므로, 본 발명의 입구파이프 및 출구파이프는 상기 제1헤더탱크(210) 또는 제2헤더탱크(220)에 연결되는 일측 단부의 직경보다, 타측 단부의 직경이 더 크게 형성된다.It is desirable to design the header tank as small as possible in order to improve the package for the heat exchanger for cooling electric devices installed in a power control unit (PCU) or a hybrid power control unit (HPCU). At this time, since the inlet pipe and the outlet pipe of the heat exchanger for cooling the electric element use the cooling fluid of the vehicle, they have a common diameter, but generally larger than the size of the header tank, the inlet pipe and the outlet pipe of the present invention are The diameter of the other end is larger than the diameter of one end connected to the
도 5 및 도 6을 참고로 설명하면, 상기 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)의 전단은 공용 직경을 갖는 원형 파이프 형태로 형성되며, 후단은 가로방향 직경(W1)이 세로방향 직경(W2)보다 크게 형성되어 전단의 공용 직경보다 작게 형성된 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)에 연결되도록 형성된다.
Referring to Figures 5 and 6, the front end of the
한편, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기는 PCU 또는 HPCU 내에 안정적으로 장착되기 위한 외부하우징(미도시)과 결합 고정되는 고정 브라켓(400)을 포함하여 형성된다.On the other hand, the heat exchanger for cooling an electric device of the present invention is formed to include a fixing
상기 고정 브라켓(400)은 도 7 내지 도 9와 같이 일단이 상기 제1헤더탱크(210), 제2헤더탱크(220), 제1튜브(101), 제2튜브(102), 입구파이프(310) 및 출구파이프(320) 중 적어도 어느 하나 이상과 결합되며, 타단이 외부하우징과 결합되도록 형성될 수 있다.The fixing
도 7은 상기 고정 브라켓(400)이 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)에 연결되어 있는 실시예가 도시된 것으로, 상기 고정 브라켓(400)은 대략 'ㄱ'자형 브라켓과 'ㄴ'자형 브라켓이 결합되어 총 3개의 결합 면을 가지며, 그 중 두 개는 제1헤더탱크(210)와 제2헤더탱크(220)에 각각 연결되고, 나머지 하나는 외부하우징 측에 연결된다.7 is a diagram illustrating an embodiment in which the fixing
이때, 상기 고정 브라켓(400)은 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)를 일정 위치에 고정시킴으로써, 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)가 상기 전기소자(2)를 압착시키도록 도와줄 수 있다.
At this time, the fixing
도 2를 기준으로, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)에서 열교환매체의 흐름을 설명하면,Referring to FIG. 2, when the flow of the heat exchange medium in the
먼저, 상기 제1헤더탱크(210)와 연통 형성되는 입구파이프(310)를 통해 유입된 열교환매체가 상기 제1헤더탱크(210)를 지나 상기 전기소자의 상측면에 밀착되어 형성된 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)를 따라 유동된다.First, the first tube formed by the heat exchange medium introduced through the
다음, 열교환매체는 상기 전기소자(2)의 하측면에 밀착되어 형성된 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)를 따라 유동된 후, 상기 제2헤더탱크(220)를 거쳐 출구파이프(320)로 배출된다.
Next, the heat exchange medium flows along the
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기 조립체(3)는 상술한 바와 같은 전기소자 냉각용 열교환기(1)의 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)와 전기소자의 높이방향으로 양측면이 접하도록 밀착되어 조립되어 형성된다.10 and 11, the
상술한 바와 같이, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기 조립체는 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)의 소자삽입높이가 다르게 형성되도록 벤딩함으로써, 상기 제1튜브(101) 측에 조립되는 전기소자와, 상기 제2튜브(102) 측에 조립되는 전기소자가 서로 다른 높이를 가질 수도 있다.As described above, the heat exchanger assembly for cooling an electric device of the present invention is bent so that the element insertion heights of the
도 10과 같이, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기 조립체(3)는 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)가 너비방향으로 서로 이격되어 형성된 내측 공간에 상기 전기소자의 소자고정부(21)가 배치되며, 외측 공간에 상기 전기소자의 커넥터(22)가 배치됨으로써, 전체적인 모듈 조립 시 전원부 연결이 용이하도록 구성되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 10, the
또한, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)가 상기 전기소자의 너비방향으로 양측면에 돌출형성된 핀을 덮지 않도록 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)의 너비(Tw)는 상기 전기소자의 너비(Cw)보다 작거나 같게 형성되는 것이 바람직하다.
In addition, the
본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기 조립체(3)가 조립되는 과정을 간략히 설명하면,Briefly describing the process of assembling the
먼저, 벤딩된 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)가 대략 5~10도 정도 각도를 이루도록 벤딩된 상태에서 상기 전기소자가 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102) 사이에 삽입 고정되도록 한 후, 이격된 간격을 눌러, 상기 전기소자 윗면과 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)가 압착되도록 하는 방식으로 조립될 수 있다.First, when the
이에 따라, 상기 전기소자는 상ㆍ하측면이 모두 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)와 밀착될 수 있으며, 좁은 틈사이로 전기소자를 어렵게 끼워 넣는 공정 없이도, 상기 열교환기에 조립이 가능하다.Accordingly, the electric element can be in close contact with the
또한, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 전기소자의 양측면과 냉각수가 유동되는 튜브(100)가 서로 접촉할 수 있어 집적회로 소자에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있다는 큰 장점이 있다.
In addition, the
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application thereof is diverse, as well as anyone with ordinary knowledge in the field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications are possible.
1 : 전기소자 냉각용 열교환기
2 : 전기소자
21 : 소자고정부 22 : 전원부
3 : 전기소자 냉각용 열교환기 조립체
101: 제1튜브 102: 제2튜브
101_h: 제1튜브삽입홀 102_h: 제2튜브삽입홀
110 : 라운드부
210 : 제1헤더탱크 220 : 제2헤더탱크
310 : 입구파이프 320 : 출구파이프
400 : 고정 브라켓1: Heat exchanger for cooling electric devices
2: Electric device
21: element fixing unit 22: power supply unit
3: heat exchanger assembly for cooling electric elements
101: first tube 102: second tube
101_h: first tube insertion hole 102_h: second tube insertion hole
110: round part
210: first header tank 220: second header tank
310: inlet pipe 320: outlet pipe
400: fixing bracket
Claims (12)
길이방향으로 연장 형성되며, 전기소자(2)의 상, 하면과 접촉할 수 있도록 일정 지점에서 벤딩(bending)되고, 내부에 열교환매체가 유동되는 제1튜브(101);
상기 제1튜브(101)의 길이방향으로 일측 단부에 결합 고정되는 제1헤더탱크(210);
상기 제1튜브(101)의 길이방향으로 타측 단부에 결합 고정되되, 상기 제1튜브(101)가 벤딩된 상태에서 상기 제1헤더탱크(210)와 길이방향으로 중첩되지 않는 제2헤더탱크(220);
상기 제1헤더탱크(210)에 형성되어 열교환매체가 유입되는 입구파이프(310); 및
상기 제2헤더탱크(220)에 형성되어 열교환매체가 배출되는 출구파이프(320); 를 포함하되,
상기 입구파이프(310)와 출구파이프(320)는 너비방향으로 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
In the heat exchanger for cooling the electric element 2,
A first tube 101 extending in the longitudinal direction, bending at a certain point so as to be in contact with the upper and lower surfaces of the electric element 2, and flowing a heat exchange medium therein;
A first header tank 210 coupled and fixed to one end of the first tube 101 in the longitudinal direction;
A second header tank that is coupled and fixed to the other end of the first tube 101 in the longitudinal direction, and does not overlap with the first header tank 210 in the lengthwise direction when the first tube 101 is bent. 220);
An inlet pipe 310 formed in the first header tank 210 into which a heat exchange medium flows; And
An outlet pipe 320 formed in the second header tank 220 to discharge a heat exchange medium; Including,
The inlet pipe 310 and the outlet pipe 320 are heat exchangers for cooling electric elements, characterized in that they do not overlap in the width direction.
상기 전기소자 냉각용 열교환기는
상기 제1튜브(101)와 너비방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 형성되되, 벤딩되어 전기소자의 양측면과 접하는 면 사이의 거리인 소자삽입간격이 제1튜브(101)와 상이하게 형성되는 제2튜브(102);를 더 포함하며,
상기 제1헤더탱크(210)는 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)의 길이방향으로 일측 단부에 결합고정되고,
상기 제2헤더탱크(220)는 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)의 길이방향으로 타측 단부에 결합 고정되되, 상기 튜브가 벤딩된 상태에서 상기 제1헤더탱크의 중심과 길이 방향으로 일정 거리 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
The method of claim 1,
The heat exchanger for cooling the electric device
The second tube 101 is formed parallel to the first tube 101 by a predetermined distance apart from the first tube 101, and is bent so that the device insertion gap, which is the distance between the surfaces in contact with both sides of the electric device, is different from the first tube 101. The tube 102; further includes,
The first header tank 210 is coupled and fixed to one end of the first tube 101 and the second tube 102 in the longitudinal direction,
The second header tank 220 is coupled and fixed to the other end of the first tube 101 and the second tube 102 in the longitudinal direction, and the center and length of the first header tank when the tube is bent Heat exchanger for cooling an electric device, characterized in that arranged to be spaced apart a predetermined distance in the direction.
상기 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)는
상기 제1헤더탱크(210) 또는 제2헤더탱크(220)에 연결되는 일측 단면의 가로방향 직경(W1)이 세로방향 직경(W2)보다 크게 형성되며,
타측 단면이 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)의 높이보다 큰 직경을 갖는 원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
The method of claim 2,
The inlet pipe 310 and the outlet pipe 320 are
The first header tank 210 or the second header tank 220 has a horizontal diameter W1 of one end surface that is larger than the vertical diameter W2,
A heat exchanger for cooling an electric device, characterized in that the other side cross section is formed in a circular shape having a diameter larger than the heights of the first and second header tanks 210 and 220.
상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는
상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)에 양단이 결합되는 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)가, 높이방향으로 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)의 중심으로부터 편심되어 결합되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
The method of claim 1,
The heat exchanger (1) for cooling the electric device
The first tube 101 and the second tube 102 coupled to both ends of the first header tank 210 and the second header tank 220 are, in a height direction, the first header tank 210 and the second tube. 2 Heat exchanger for cooling electric elements, characterized in that eccentrically coupled from the center of the header tank (220).
제1튜브(101) 및 제2튜브(102)는
소자삽입간격보다 벤딩되는 지점의 높이가 더 높게 형성되도록
벤딩되는 지점이 외측으로 돌출형성된 라운드부(110)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
The method of claim 1,
The first tube 101 and the second tube 102 are
So that the height of the bending point is formed higher than the element insertion interval
Heat exchanger for cooling an electric device, characterized in that it comprises a round portion (110) protruding outwardly at a bending point.
상기 전기소자 냉각용 열교환기는
외부하우징과 결합 고정되는 고정 브라켓(400)을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
The method of claim 1,
The heat exchanger for cooling the electric device
A heat exchanger for cooling an electric device, characterized in that it is formed including a fixing bracket (400) that is coupled and fixed to the external housing.
상기 고정 브라켓(400)은
상기 제1헤더탱크, 제2헤더탱크, 제1튜브(101), 제2튜브(102), 입구파이프 및 출구파이프 중 적어도 어느 하나 이상과 결합되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
The method of claim 7,
The fixing bracket 400 is
Heat exchanger for cooling an electric device, characterized in that coupled to at least one of the first header tank, the second header tank, the first tube 101, the second tube 102, an inlet pipe and an outlet pipe.
상기 전기소자(2)는
상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)가 벤딩되어 형성된 사이 공간에 삽입되어 높이방향으로 양측면이 상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)와 밀착되도록 조립되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기 조립체.
In the assembly of the heat exchanger (1) for cooling an electric element according to any one of claims 1, 2, and 4 to 8, and the electric element (2),
The electric device 2 is
It characterized in that the first tube 101 and the second tube 102 are inserted into the space between the bent and formed so that both sides thereof are in close contact with the first tube 101 and the second tube 102 in the height direction. Heat exchanger assembly for cooling an electric device.
상기 전기소자 냉각용 열교환기 조립체는
상기 제1튜브(101) 측에 조립되는 전기소자(2)와, 상기 제2튜브(102) 측에 조립되는 전기소자(2)의 높이가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기 조립체.
The method of claim 9,
The heat exchanger assembly for cooling the electric device
Heat exchanger assembly for cooling an electric device, characterized in that the heights of the electric element 2 assembled on the side of the first tube 101 and the electric element 2 assembled on the side of the second tube 102 are different from each other .
상기 전기소자 냉각용 열교환기 조립체(3)는
상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)가 너비방향으로 서로 이격되어 형성된 내측 공간에 상기 전기소자(2)의 소자고정부(21)가 배치되며, 외측 공간에 상기 전기소자(2)의 전원부(22)가 배치되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기 조립체.
The method of claim 9,
The heat exchanger assembly 3 for cooling the electric device is
The first tube 101 and the second tube 102 are spaced apart from each other in the width direction, and the element fixing part 21 of the electric element 2 is disposed in the inner space, and the electric element 2 A heat exchanger assembly for cooling an electric device, characterized in that the power unit 22 of) is disposed.
상기 제1튜브(101) 및 제2튜브(102)의 너비(Tw)는
상기 전기소자(2)의 너비(Cw)보다 작거나 같게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기 조립체.The method of claim 9,
The width (Tw) of the first tube 101 and the second tube 102 is
Heat exchanger assembly for cooling an electric device, characterized in that formed to be less than or equal to the width (Cw) of the electric device (2).
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