KR102197055B1 - 차량의 전기소자 냉각용 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에 관한 것으로, 본 발명은 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부 및 벨로우즈를 포함하되 벨로우즈 측과 벨로우즈 반대 측이 "<" 형상으로 구비됨으로써 벨로우즈 측과 벨로우즈 반대 측이 "<" 형상인 상태에서 더 벌리지 않아도 전기소자를 삽입할 때 전기소자의 삽입이 용이하게 이루어질 수 있고, 전기소자의 삽입 후 벨로우즈 측과 벨로우즈 반대 측을 "<" 형상에서 "=" 형상으로 만들 때와 벨로우즈 압착시에만 벨로우즈에 변형이 가도록 하면서 벨로우즈에 작용하는 변형을 극소화하여 종래와 달리 벨로우즈의 사용 가능 횟수를 늘릴 수 있으며, 이에 따라 크랙에 의한 냉각유체 누수의 위험을 극소화할 수 있도록 하는 한편, 벨로우즈 체결부의 제2 결합부에 확장엠보돌부를 더 형성함으로써 냉각유체의 이동면적 변화를 최소화하여 압력손실을 낮출 수 있는 것이다.

Description

차량의 전기소자 냉각용 열교환기{Heat exchanger for electric element cooling}

본 발명은 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부 및 벨로우즈를 포함하되 벨로우즈 측과 벨로우즈 반대 측이 "<" 형상으로 구비됨으로써 벨로우즈 측과 벨로우즈 반대 측이 "<" 형상인 상태에서 더 벌리지 않아도 전기소자를 삽입할 때 전기소자의 삽입이 용이하게 이루어질 수 있고, 전기소자의 삽입 후 벨로우즈 측과 벨로우즈 반대 측을 "<" 형상에서 "=" 형상으로 만들 때와 벨로우즈 압착시에만 벨로우즈에 변형이 가도록 하면서 벨로우즈에 작용하는 변형을 극소화하여 종래와 달리 벨로우즈의 사용 가능 횟수를 늘릴 수 있으며, 이에 따라 크랙에 의한 냉각유체 누수의 위험을 극소화할 수 있도록 하는 한편, 벨로우즈 체결부의 제2 결합부에 확장엠보돌부를 더 형성함으로써 냉각유체의 이동면적 변화를 최소화하여 압력손실을 낮출 수 있도록 한 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 전기자동차나 하이브리드 자동차와 같은 친환경 차량은 모터를 이용해 동력을 공급하며, 모터를 보다 효율적으로 제어하기 위해서는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated gate bipolar transistor, IGBT), 다이오드(DIODE)와 같은 소자들이 집약된 파워모듈을 사용해야 한다.

이때, 파워모듈의 IGBT와 DIODE 소자는 각각 구동 시나 정차 시에 200℃에 가까운 열이 발생하는데, 파워모듈의 열이 축적되면 기능을 멈추고, 모터가 구동하지 않게 되어 주행 중에 큰 사고로 이어질 수 있다. 따라서, 파워모듈의 열관리 시스템은 친환경 차량에 필수적이다.

또한, 상기와 같은 파워모듈은 적정 온도에서 최대의 효율을 발휘하고, 전체의 소자가 유기적으로 작동하기 때문에 하나의 효율이 떨어지면 전체의 효율이 떨어지게 되어 전체적으로 골고루 냉각시켜줘야 한다.

그러므로, 전술한 바와 같은 파워모듈을 구성하는 전기소자를 냉각시키기 위한 전기소자 냉각용 열교환기는 파워모듈의 상부와 하부를 동시에 냉각시켜야 하기 때문에 파워모듈의 상하부에 열교환용 압출 튜브나 프레스물의 유로가 위치해야 한다.

구체적으로, 써멀 그리스가 도포된 파워모듈은 상측 냉각기와 하측 냉각기 사이의 간격에 삽입되어 위치할 수 있다. 이때, 파워모듈은 상하측 냉각기의 냉각유체가 새지 않도록 삽입되는 것이 바람직하다.

이러한 조건을 충족시키기 위해 근래에 개발되고 있는 친환경 차량의 전기소자 냉각용 열교환기는 크게 밴딩형과 가스켓형으로 분류될 수 있다.

여기서, 밴딩형은 압출 튜브의 연성을 이용하여 튜브를 'U'나 'Ω'의 형태로 접어서 일체형으로 제작된 형태이고, 가스켓형은 상측 유로와 하측 유로의 연결 부분에 가스켓링을 삽입하여 조여주는 형태이다.

이때, 밴딩형은 압출 튜브와 유로의 높이가 높으면 밴딩을 크게 해야 해서 공간이 많이 필요하고, 유로의 형상을 다양화하지 못하며, 압출 튜브가 차지하는 길이가 길어져서 압력 손실이 커지는 문제가 있었다.

또한, 가스켓형은 유로의 높이나 형상에 제한이 없으나, 상측 유로와 하측 유로의 연결 부분에 가스켓링이 하나 더 끼워지므로, 조립 시 가스켓링이 비틀어지는 현상 등에 의한 냉각유체 누설의 가능성을 내재한다는 문제가 있었다.

상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여, 본 출원인에 의해 출원된 차량의 전기소자 냉각용 열교환기(대한민국 특허출원 제10-2019-0019078호 2019.02.19.출원.)가 제시되었다.

이러한 차량의 전기소자 냉각용 열교환기는 전기소자 모듈의 상하측에 배치되고, 냉각유체가 흐르는 유로가 길이방향으로 형성된 한 쌍의 냉각부; 상기 한 쌍의 냉각부 각각의 일단에 결합되어 냉각유체가 흐르고, 대향하는 일면에 돌기가 형성되며, 타면에 파이프가 연결되는 파이프 체결부; 상기 한 쌍의 냉각부 각각의 타단에 결합되어 냉각유체가 흐르고, 대향하는 일면에 돌출부가 형성된 벨로우즈 체결부; 및 상하측 개방돌부가 상기 돌출부에 삽입되고, 수축 가능한 벨로우즈를 포함하는 구성으로 이루어진다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에서, 특히 한 쌍의 상기 냉각부는 전기소자 모듈 가이드를 향하는 일면에 열전도율이 우수한 알루미늄 등과 같은 금속 플레이트가 배치되어 열교환 효율을 높이도록 구성되는 것이다.

즉, 상기와 같은 구성으로 이루어진 차량의 전기소자 냉각용 열교환기를 통해, 냉각유체 누설의 위험을 줄이면서 상측부와 하측부의 간격을 보다 더 큰 폭으로 조절할 수 있게 되었다.

그러나, 본 출원인에 의해 출원된 상기와 같은 종래의 전기소자 냉각용 열교환기에서, 전기소자를 삽입하기 위해서는 냉각부를 강제로 벌려 공간을 확보해야 하므로 전기소자의 삽입 과정이 용이하지 못하며, 일차적인 벨로우즈 변형이 발생하고, 전기소자를 삽입한 상태에서 고정되도록 조립시 벌려진 냉각부를 다시 오므려 닫는 이차적인 변형이 발생함과 동시에 벨로우즈에 크랙 발생의 위험이 증가하면서 냉각유체의 누수에 대한 위험성이 있다는 문제가 있었다.

더욱이, 압출 튜브인 냉각부에서 벨로우즈로 연이어 지도록 하는 벨로우즈 체결부에 기울기 및 체적 감소로 인하여 냉각유체의 이동면적이 축소되어 압력손실이 크게 발생하는 문제가 있었다.

그러므로, 전기소자의 삽입 및 삽입된 상태에서의 전기소자에 대해 고정을 위한 조립시에 삽입이 용이하게 이루어질 수 있도록 함과 동시에 전기소자의 삽입된 상태에서 고정을 위한 조립시에 벨로우즈에 작용하는 변형을 극소화하여 종래와 달리 벨로우즈에 크랙 발생 위험을 줄일 수 있으며, 이에 따라 크랙에 의한 냉각유체 누수의 위험을 극소화할 수 있도록 하는 한편, 벨로우즈 압착시 벨로우즈 체결부에 대한 변형을 최소화하면서 냉각유체의 이동면적 변화를 최소화하여 압력손실을 낮출 수 있도록 한 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에 대한 연구 및 개발이 요구되는 실정이다.

대한민국 공개특허 제2008-0071561호 2008.08.04.공개. 대한민국 공개특허 제2018-0112983호 2018.10.15.공개. 대한민국 공개특허 제2019-0044180호 2019.04.30.공개. 대한민국 공개특허 제2019-0051288호 2019.05.15.공개.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부 및 벨로우즈를 포함하되 벨로우즈 측과 벨로우즈 반대 측이 "<" 형상으로 구비됨으로써 벨로우즈 측과 벨로우즈 반대 측이 "<" 형상인 상태에서 더 벌리지 않아도 전기소자를 삽입할 때 전기소자의 삽입이 용이하게 이루어질 수 있고, 전기소자의 삽입 후 벨로우즈 측과 벨로우즈 반대 측을 "<" 형상에서 "=" 형상으로 만들 때와 벨로우즈 압착시에만 벨로우즈에 변형이 가도록 하면서 벨로우즈에 작용하는 변형을 극소화하여 종래와 달리 벨로우즈의 사용 가능 횟수를 늘릴 수 있으며, 이에 따라 크랙에 의한 냉각유체 누수의 위험을 극소화할 수 있도록 한 차량의 전기소자 냉각용 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 기술의 다른 목적은 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부 및 벨로우즈를 포함하되 벨로우즈 체결부의 제2 결합부에 확장엠보돌부를 더 형성함으로써 냉각유체의 이동면적 변화를 최소화하여 압력손실을 낮출 수 있도록 함에 있다.

본 발명에 따른 기술의 또 다른 목적은 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부 및 벨로우즈를 포함하되 냉각부에 대하여 냉각 유체가 흐르는 유로 상, 하측 중에서 전기소자 모듈과 밀착되는 측이 그 반대 측보다 두꺼운 두께를 가지도록 형성됨으로써 냉각 유체가 흐르는 유로 상, 하측 중에서 전기소자 모듈과 밀착되는 측이 그 반대 측보다 두꺼운 두께를 가지도록 형성되는 냉각부가 적용되어 별도의 금속 플레이트가 개재됨이 없이 냉각부가 직접 전기소자 모듈과 밀착되면서 전기소자 모듈과의 열교환 효율을 현격히 증대시킬 수 있도록 함에 있다.

본 발명에 따른 기술의 또 다른 목적은 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부 및 벨로우즈를 포함하되 냉각부에 대하여 냉각 유체가 흐르는 유로 상, 하측 중에서 전기소자 모듈과 밀착되는 측이 그 반대 측보다 두꺼운 두께를 가지도록 형성되는 냉각부로 적용시켜 별도의 금속플레이트가 개재됨이 없이 냉각부가 직접 전기소자 모듈과 밀착되도록 함으로써 열교환기의 구성을 단순화할 수 있으며, 이를 통하여 열교환기의 제작이 용이하게 이루어질 수 있도록 함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기는 전기소자 모듈의 상측 또는 하측이 밀착되게 한 쌍으로 구비되어 상하로 일정간격 이격 배치되고, 냉각 유체가 흐르는 유로가 폭 방향으로 일정간격을 가지고 다수 개로 형성되되 길이방향으로 양단이 개방되게 관통형성되는 냉각부; 한 쌍으로 구비되는 상기 냉각부 각각의 일단에 결합되도록 한 쌍으로 구비되어 냉각 유체가 유입 또는 배출되게 흐르고, 대향하는 일면에 돌기가 형성되며, 타면에 파이프가 연결되는 개방돌기가 형성되는 파이프 체결부; 한 쌍으로 구비되는 상기 냉각부 각각의 타단에 결합되도록 한 쌍으로 구비되어 냉각 유체가 흐르고, 대향하는 일면에 돌출부가 형성된 벨로우즈 체결부; 및 상하측 개방돌부 내측으로 상기 돌출부가 삽입되며, 선택적으로 가압을 통해 수축 가능토록 구비되는 벨로우즈를 포함하는 한편, 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부 및 벨로우즈의 결합구조가 정면에서 봤을 때 벨로우즈 측으로부터 벨로우즈 반대 측에 이르는 형상이 "<" 형상으로 구비되는 구성으로 이루어진다.

여기서, 상기 벨로우즈 체결부는 한 쌍으로 구비되는 상기 냉각부 각각의 타단에 결합되도록 한 쌍으로 구비되어 냉각 유체가 흐르고, 대향하는 일면에 돌출부가 형성된 제1 결합부 및 한 쌍의 제1 결합부 각각에 결합되는 한 쌍의 제2 결합부를 포함하는 것이 바람직하다.

이때, 벨로우즈 체결부 부분에서의 냉각유체에 대한 이동면적 변화가 최소화될 수 있도록, 상기 제2 결합부는 중앙부분에 외향 사다리꼴 형상으로 돌출확장되는 확장엠보돌부가 더 형성되는 것이 양호하다.

또한, 상기 벨로우즈는 상하로 대향되어 각기 개방돌부, 둘레부, 확장편을 가지도록 상, 하 분리 가능하게 구성되는 한편, 상, 하 마주하는 확장편이 상호 결착고정될 수 있도록 확장편의 대각선 단부에 결착편이 형성되며, 확장편의 결착편이 형성되는 대각선과 엇갈리는 대각선 단부에는 상기 결착편이 밴딩되면서 결착되도록 결착편 단면과 동일한 단면을 가지는 결착홈이 함몰형성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 벨로우즈는 개방돌부, 둘레부, 확장편의 횡단면 형상이 장방형에 대한 긴 변의 양단에 각각 반구 형상이 연결 형성된 타원 타입으로 제공되는 것이 양호하다.

또한, 상기 파이프 체결부는 내면에 한 쌍으로 구비되는 상기 냉각부 각각의 일단이 삽입되는 위치를 제한하는 일단부 걸림단턱이 형성되는 한편, 상기 벨로우즈 체결부는 내면에 한 쌍으로 구비되는 상기 냉각부 각각의 타단이 삽입되는 위치를 제한하는 타단부 걸림단턱이 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 냉각부는 폭 방향으로 일정간격을 가지고 냉각 유체가 흐르도록 형성되는 유로를 기준으로 전기소자 모듈과 밀착되는 측 두께에 대하여 전기소자 모듈과 밀착되는 반대 측 두께보다 더 두꺼운 두께를 가지도록 형성되는 한편, 전기소자 모듈과 밀착되는 측의 폭 방향 양측 모서리 부분에 라운드 지게 라운드부가 형성되는 것이 양호하다.

더욱이, 상기 냉각부는 납작 튜브 타입으로 제공되어 폭 방향으로 일정간격을 가지고 냉각 유체가 흐르도록 유로가 형성되되, 유로를 기준으로 전기소자 모듈과 밀착되는 측 두께가 1.4mm이고, 유로를 기준으로 전기소자 모듈과 밀착되는 반대 측 두께가 1.1mm이며, 상기 라운드부의 반지름은 0.8mm로 제공되는 한편, 냉각부의 유로를 포함하는 상하방향 전체두께는 6.5mm로 제공되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부 및 벨로우즈를 포함하되 벨로우즈 측과 벨로우즈 반대 측이 "<" 형상으로 구비됨으로써 벨로우즈 측과 벨로우즈 반대 측이 "<" 형상인 상태에서 더 벌리지 않아도 전기소자를 삽입할 때 전기소자의 삽입이 용이하게 이루어질 수 있고, 전기소자의 삽입 후 벨로우즈 측과 벨로우즈 반대 측을 "<" 형상에서 "=" 형상으로 만들 때와 벨로우즈 압착시에만 벨로우즈에 변형이 가도록 하면서 벨로우즈에 작용하는 변형을 극소화하여 종래와 달리 벨로우즈의 사용 가능 횟수를 늘릴 수 있으며, 이에 따라 크랙에 의한 냉각유체 누수의 위험을 극소화할 수 있다.

둘째, 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부 및 벨로우즈를 포함하되 벨로우즈 체결부의 제2 결합부에 확장엠보돌부를 더 형성함으로써 냉각유체의 이동면적 변화를 최소화하여 압력손실을 낮출 수 있다.

셋째, 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부 및 벨로우즈를 포함하되 냉각부에 대하여 냉각 유체가 흐르는 유로 상, 하측 중에서 전기소자 모듈과 밀착되는 측이 그 반대 측보다 두꺼운 두께를 가지도록 형성됨으로써 냉각 유체가 흐르는 유로 상, 하측 중에서 전기소자 모듈과 밀착되는 측이 그 반대 측보다 두꺼운 두께를 가지도록 형성되는 냉각부가 적용되어 별도의 금속 플레이트가 개재됨이 없이 냉각부가 직접 전기소자 모듈과 밀착되면서 전기소자 모듈과의 열교환 효율을 현격히 증대시킬 수 있다.

넷째, 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부 및 벨로우즈를 포함하되 냉각부에 대하여 냉각 유체가 흐르는 유로 상, 하측 중에서 전기소자 모듈과 밀착되는 측이 그 반대 측보다 두꺼운 두께를 가지도록 형성되는 냉각부로 적용시켜 별도의 금속플레이트가 개재됨이 없이 냉각부가 직접 전기소자 모듈과 밀착되도록 함으로써 열교환기의 구성을 단순화할 수 있으며, 이를 통하여 열교환기의 제작이 용이하게 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 결합 사시구성도.
도 2는 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 분해 사시구성도.
도 3은 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 요부인 냉각부를 나타낸 요부 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 파이프 체결부 측과 벨로우즈 체결부 측에 대한 전기소자 모듈 삽입을 위한 가압 과정을 나타낸 사용상태 정면예시도.
도 5는 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 요부인 파이프 체결부에 대한 구조를 나타낸 요부 단면구성도.
도 6은 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에서, 요부인 벨로우즈 체결부 및 벨로우즈에 대한 구조를 나타낸 요부 단면구성도.
도 7은 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에서, 요부인 벨로우즈 체결부 및 벨로우즈에 대한 수축 전 및 수축 후의 상태를 나타낸 요부 사용상태 단면예시도.
도 8은 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 벨로우즈 부분에 대한 수축 전의 상태를 나타낸 정 단면예시도.
도 9는 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 벨로우즈 부분에 대한 수축 후의 상태를 나타낸 정 단면예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 결합 사시구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 분해 사시구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 요부인 냉각부를 나타낸 요부 구성도이다.

도 4는 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 파이프 체결부 측과 벨로우즈 체결부 측에 대한 전기소자 모듈 삽입을 위한 가압 과정을 나타낸 사용상태 정면예시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 요부인 파이프 체결부에 대한 구조를 나타낸 요부 단면구성도이며, 도 6은 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에서, 요부인 벨로우즈 체결부 및 벨로우즈에 대한 구조를 나타낸 요부 단면구성도이다.

도 7은 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에서, 요부인 벨로우즈 체결부 및 벨로우즈에 대한 수축 전 및 수축 후의 상태를 나타낸 요부 사용상태 단면예시도이다.

도 8은 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 벨로우즈 부분에 대한 수축 전의 상태를 나타낸 정 단면예시도이며, 도 9는 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 벨로우즈 부분에 대한 수축 후의 상태를 나타낸 정 단면예시도이다.

도 1 내지 9에서 보는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기는 전기자동차나 하이브리드 자동차와 같은 친환경 차량의 전기소자 모듈을 열교환을 통해 냉각시키기 위한 것으로, 크게 냉각부(100), 파이프 체결부(200), 벨로우즈 체결부(300) 및 벨로우즈(400)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 냉각부(100)는 전기소자 모듈(미도시)의 상측 또는 하측이 밀착되게 한 쌍으로 구비되어 상하로 일정간격 이격 배치되고, 냉각 유체가 흐르는 유로(110)가 폭 방향으로 일정간격을 가지고 다수 개로 형성되되 길이방향으로 양단이 개방되게 관통형성되는 것이다.

또한, 상기 파이프 체결부(200)는 한 쌍으로 구비되는 상기 냉각부(100) 각각의 일단에 결합되도록 한 쌍으로 구비되어 냉각 유체가 유입 또는 배출되게 흐르는 것으로, 대향하는 일면에 돌기(211)가 형성되며, 타면에 파이프(20)가 연결되는 개방돌기(221)가 형성되는 것이다.

상기와 같은 파이프 체결부(200)는 특히, 한 쌍의 제1 체결부(210) 및 한 쌍의 제2 체결부(220)로 구성된다.

상세히, 상기 제1 체결부(210)는 한 쌍으로 상호 대향하는 일면에 돌기(211)가 형성되며, 이러한 제1 체결부(210)는 서로 마주하는 방향으로 이동하면서 선택적으로 돌기(211)가 서로 밀착될 수 있는 것이다.

또한, 상기 제2 체결부(220)는 한 쌍으로 제공되는 상기 제1 체결부 각각에 결합되도록 한 쌍으로 제공되며, 상기 제1 체결부(210)와 대향되는 면인 타면에 파이프(20)가 연결되는 개방돌기(221)가 형성된다.

즉, 파이프(20)는 걸림단턱(21)이 형성되어, 걸림단턱(21)을 통해 제2 체결부(220)의 개방돌기(221)의 단부가 걸림 지지되는 위치까지 제2 체결부(221)의 개방돌기(221) 외면을 감싸도록 하는 삽입과정을 통해 상호 결합되는 것이다.

상기와 같은 파이프(20)는 냉각 유체가 유입 또는 유출될 수 있도록 커넥터나 호스 등이 체결고정되는데, 이러한 경우에 파이프(20)에 힘이 전달되면서 파이프(20)에 연결된 제2 체결부(220)의 휨 등의 파손이 발생할 수 있다.

그러나, 본 발명은 대향하는 일면에 돌기(211)가 형성된 한 쌍의 제1 체결부(210)가 구비됨으로써 이러한 현상을 안정적으로 방지할 수 있는 것이다.

다시 말해서, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같은 상태에 있는 한 쌍의 제1 체결부(210)가 벨로우즈(400)의 수축에 따라 서로 근접한 방향으로 이동하면서, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 한 쌍의 돌기(211)가 서로 접할 경우, 한 쌍의 제1 체결부(210)와 결합된 제2 체결부(220)는 돌기(211)에 의해 상호 지지된 상태가 된다.

이에 따라, 파이프(20)에 커넥터, 호스 등이 체결될 때 파이프(20)를 통해 힘이 제2 체결부(220)에 전달되더라도, 제2 체결부(220)는 제1 체결부(210)의 돌기(211)에 의해 지지된 상태이기 때문에 변형이 쉽게 이루어지지 않는 효과가 있는 것이다. 아울러, 상기와 같은 돌기(211)는 파이프(20)에 냉각 유체가 유입될 때의 압력을 분산시키는 역할도 수행할 수 있는 것이다.

더욱이, 전술한 바와 같은 제1 체결부(210)와 제2 체결부(220)로 구성된 파이프 체결부(200)는 제1 체결부(210)와 제2 체결부(220)에 대하여 상호 결착고정되는 것이 중요하다.

이를 위하여, 상기 제1 체결부(210)는 외주연에 둘레방향으로 일정간격을 가지고 다수의 결착홈(213)이 형성되는 한편, 상기 제2 체결부(220)는 외주연에 둘레방향으로 일정간격을 가지고 결착홈(213)이 밴딩되면서 결착되는 결착편(223)이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 파이프 체결부(200)는 내면에 한 쌍으로 구비되는 상기 냉각부(100) 각각의 일단이 삽입되는 위치를 제한하는 일단부 걸림단턱(230)이 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 일단부 걸림단턱(230)을 통해 냉각부(100)의 일단이 삽입되는 통로의 폭을 좁힐 수 있으며, 이를 통하여 일단부 걸림단턱(230)에 걸리는 부분까지 냉각부(100)의 일단이 결합되므로 냉각부(100)의 일단부에 대한 결합을 용이하게 할 수 있는 것이다.

한편, 상기 벨로우즈 체결부(300)는 한 쌍으로 구비되는 상기 냉각부(100) 각각의 타단에 결합되도록 한 쌍으로 구비되어 냉각 유체가 흐르고, 대향하는 일면에 돌출부(311)가 형성된 제1 결합부(310) 및 한 쌍의 제1 결합부(310) 각각에 결합되는 한 쌍의 제2 결합부(320)를 포함하는 것이다.

이때, 상기 제2 결합부(320)는 벨로우즈 체결부(300) 부분에서의 냉각유체에 대한 이동면적 변화가 최소화될 수 있도록, 중앙부분에 외향 사다리꼴 형상으로 돌출확장되는 확장엠보돌부(321)가 더 형성되는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기와 같은 구성으로 이루어진 벨로우즈 체결부(300)는 내면에 한 쌍으로 구비되는 상기 냉각부(100) 각각의 타단이 삽입되는 위치를 제한하는 타단부 걸림단턱(330)이 형성되는 것이 바람직하다.

다시 말하면, 타단부 걸림단턱(330)을 통하여, 냉각부(100)의 타단이 삽입되는 통로의 폭을 좁힐 수 있으며, 이를 통하여 타단부 걸림단턱(330)에 걸리는 부분까지 냉각부(100)의 타단이 결합되므로 냉각부(100)의 타단부에 대한 결합을 용이하게 할 수 있게 되는 것이다.

또한, 전술한 바와 같은 각 한 쌍으로 적용되는 제1 결합부(310)와 제2 결합부(320)로 구성된 벨로우즈 체결부(300)는 제1 결합부(310)와 제2 결합부(320)에 대하여 상호 결착고정되는 것이 중요하다.

이를 위하여, 상기 제1 결합부(310)는 외주연에 둘레방향으로 일정간격을 가지고 다수의 결착홈(313)이 형성되는 한편, 상기 제2 결합부(320)는 외주연에 둘레방향으로 일정간격을 가지고 결착홈(313)이 밴딩되면서 결착되는 결착편(323)이 형성되는 것이 바람직한 것이다.

한편, 상기 벨로우즈(400)는 상하측 개방돌부(410) 내측으로 상기 돌출부(311)가 삽입되며, 선택적으로 가압을 통해 수축 가능토록 구비되는 것이다.

이러한 벨로우즈(400)는 한 쌍의 냉각부(100)를 연결하는 통로의 역할을 하는 것으로, 일 측이 클래드재로 제조되어 벨로우즈 체결부(300)와 브레이징(brazing) 접합될 수 있는 것이다.

상기와 같은 벨로우즈(400)는 상하로 대향되어 각기 개방돌부(410), 둘레부(420), 확장편(430)을 가지도록 상, 하 분리 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 상, 하 분리 가능하게 구성된 벨로우즈(400)는 상, 하 마주하는 확장편(430)이 상호 결착고정될 수 있도록 확장편(430)의 대각선 단부에 결착편(441)이 형성되며, 확장편(430)의 결착편(441)이 형성되는 대각선과 엇갈리는 대각선 단부에는 상기 결착편(441)이 밴딩되면서 결착되도록 결착편(441) 단면과 동일한 단면을 가지는 결착홈(443)이 함몰형성되는 것이 바람직한 것이다.

즉, 상, 하 분리 가능하게 구성된 상태에서 상기 결착편(411)이 밴딩되면서 결착홈(443)을 거쳐 상, 하로 마주하는 확장편(430)을 상호 결착시켜 벨로우즈(400)를 조립 완성할 수 있는 것이다.

이때, 상기 결착홈(443)은 확장편(430)의 둘레방향으로 단이 지게 함몰된 타입으로 제공될 수도 있는 것이다.

전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에서의 벨로우즈(400)는 소재의 연신률에 따라 높이나 폭이 한정된 종래의 일체형 벨로우즈와는 달리, 둘레부(420)의 높이를 변화시켜 신축 가능한 높이를 조절할 수 있으며, 아울러 둘레부(420)의 폭을 변화시켜 신축에 필요한 힘을 조절할 수 있는 장점이 있는 것이다.

한편, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기와 같은 벨로우즈(400)의 수축 전에 전기소자 모듈을 용이하게 삽입하기 위하여, 한 쌍의 냉각부(100) 사이에 대한 간격이 전기소자 모듈을 두께보다 긴 길이를 가지는 것이 바람직하며, 전기소자 모듈이 삽입된 후에는 벨로우즈(400)를 수축시켜 냉각부(100)의 마주하는 면이 전기소자 모듈의 상, 하면에 각기 밀착되는 것이 바람직한 것이다.

더욱이, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 냉각부(100), 파이프 체결부(200), 벨로우즈 체결부(300) 및 벨로우즈(400)의 결합구조가 정면에서 봤을 때 벨로우즈(400) 측으로부터 벨로우즈(400) 반대 측에 이르는 형상이 "<" 형상으로 구비되는 것이 바람직하다.

즉, 상기와 같이, 냉각부(100), 파이프 체결부(200), 벨로우즈 체결부(300) 및 벨로우즈(400)의 결합구조가 정면에서 봤을 때 벨로우즈(400) 측으로부터 벨로우즈(400) 반대 측에 이르는 형상이 "<" 형상으로 구비됨으로써 벨로우즈 측과 벨로우즈 반대 측이 "<" 형상인 상태에서 더 벌리지 않아도 전기소자를 삽입할 때 전기소자의 삽입이 용이하게 이루어질 수 있고, 전기소자의 삽입 후 벨로우즈 측과 벨로우즈 반대 측을 "<" 형상에서 "=" 형상으로 만들 때와 벨로우즈 압착시에만 벨로우즈에 변형이 가도록 하면서 벨로우즈에 작용하는 변형을 극소화하여 종래와 달리 벨로우즈의 사용 가능 횟수를 늘릴 수 있으며, 이에 따라 크랙에 의한 냉각유체 누수의 위험을 극소화할 수 있는 것이다.

또한, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기(1)에서의, 상기 벨로우즈(400)는 측면의 자유도를 줄여 전기소자 모듈의 장착시 써멀 그리스가 측면으로 새는 양을 줄임과 동시에 냉각용 열교환기의 전체적인 길이를 줄일 수 있도록 하는 것이 중요하다.

이를 위하여, 상기 벨로우즈(400)는 개방돌부(410), 둘레부(420), 확장편(430)의 횡단면 형상이 장방형에 대한 긴 변의 양단에 각각 반구 형상이 연결 형성된 타원 타입으로 제공되는 것이 더욱 바람직한 것이다.

즉, 상기와 같은 개방돌부(410), 둘레부(420), 확장편(430)의 횡단면 형상이 장방형에 대한 긴 변의 양단에 각각 반구 형상이 연결 형성된 타원 타입으로 제공되는 벨로우즈(400)가 적용됨으로써 측면의 자유도를 줄여 전기소자 모듈의 장착시 종래의 단순한 원형 타입일 때 써멀 그리스가 원형의 양측으로 새던 것과 달리, 써멀 그리스가 측면으로 새는 양을 줄일 수 있게 된다.

아울러, 개방돌부(410), 둘레부(420), 확장편(430)의 횡단면 형상이 종래의 단순한 원형 타입일 때의 지름보다 짧은 길이의 지름을 갖는 반구형과 이러한 반구형의 지름과 대응되는 폭 방향 길이를 갖는 장방형을 포함하는 타원 타입으로 제공되는 벨로우즈(400)가 적용됨으로써 종래의 원형 타입의 벨로우즈가 적용될 때와 대비하여 냉각용 열교환기의 전체적인 길이를 줄일 수 있는 효과가 있는 것이다.

더욱이, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기(1)의 요부인 상기 냉각부(100)는 폭 방향으로 일정간격을 가지고 냉각 유체가 흐르도록 형성되는 유로(100)를 기준으로 전기소자 모듈과 밀착되는 측 두께(T1)에 대하여 전기소자 모듈과 밀착되는 반대 측 두께(T2)보다 더 두꺼운 두께를 가지도록 형성된다.

아울러, 상기 냉각부(100)는 전기소자 모듈과 밀착되는 측의 폭 방향 양측 모서리 부분에 라운드 지게 라운드부(R)가 형성된다.

상기와 같은 냉각부(100)는 특히, 납작 튜브 타입으로 제공되어 폭 방향으로 일정간격을 가지고 냉각 유체가 흐르도록 유로가 형성되되, 유로를 기준으로 전기소자 모듈과 밀착되는 측 두께(T1)가 1.4mm이고, 유로를 기준으로 전기소자 모듈과 밀착되는 반대 측 두께(T2)가 1.1mm이며, 상기 라운드부(R)의 반지름은 0.8mm로 제공되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각부(100)의 유로를 포함하는 상하방향 전체두께는 6.5mm로 제공되는 것이 바람직한 것이다.

상기와 같은 두께 수치들이 적용된 냉각부(100)에 의하면, 냉각 유체의 유동해석결과에서 전기소자 냉각용 열교환기(1) 표면에 대한 최고 온도가 섭씨 160.9도로 종래의 단순히 유로 상하측 두께가 동일하면서 사방 모서리부분이 각이진 타입의 납작 튜브 타입의 냉각부에서의 전기소자 냉각용 열교환기(1) 표면에 대한 최고 온도보다 섭씨 4.4도 낮게 해석되었다.

다시 말하면, 상기와 같은 유동해석결과에서의 전기소자 냉각용 열교환기(1) 표면에 대한 최고 온도가 일정온도만큼 낮아서 열저항 성능이 개선될 수 있는 효과가 있는 것이다.

전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에 의하면, 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부 및 벨로우즈를 포함하되 벨로우즈 측과 벨로우즈 반대 측이 "<" 형상으로 구비됨으로써 벨로우즈 측과 벨로우즈 반대 측이 "<" 형상인 상태에서 더 벌리지 않아도 전기소자를 삽입할 때 전기소자의 삽입이 용이하게 이루어질 수 있고, 전기소자의 삽입 후 벨로우즈 측과 벨로우즈 반대 측을 "<" 형상에서 "=" 형상으로 만들 때와 벨로우즈 압착시에만 벨로우즈에 변형이 가도록 하면서 벨로우즈에 작용하는 변형을 극소화하여 종래와 달리 벨로우즈의 사용 가능 횟수를 늘릴 수 있으며, 이에 따라 크랙에 의한 냉각유체 누수의 위험을 극소화할 수 있다.

더욱이, 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부 및 벨로우즈를 포함하되 벨로우즈 체결부의 제2 결합부에 확장엠보돌부를 더 형성함으로써 냉각유체의 이동면적 변화를 최소화하여 압력손실을 낮출 수 있게 된다.

또한, 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부 및 벨로우즈를 포함하되 냉각부에 대하여 냉각 유체가 흐르는 유로 상, 하측 중에서 전기소자 모듈과 밀착되는 측이 그 반대 측보다 두꺼운 두께를 가지도록 형성됨으로써 냉각 유체가 흐르는 유로 상, 하측 중에서 전기소자 모듈과 밀착되는 측이 그 반대 측보다 두꺼운 두께를 가지도록 형성되는 냉각부가 적용되어 별도의 금속 플레이트가 개재됨이 없이 냉각부가 직접 전기소자 모듈과 밀착되면서 전기소자 모듈과의 열교환 효율을 현격히 증대시킬 수 있다.

아울러, 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부 및 벨로우즈를 포함하되 냉각부에 대하여 냉각 유체가 흐르는 유로 상, 하측 중에서 전기소자 모듈과 밀착되는 측이 그 반대 측보다 두꺼운 두께를 가지도록 형성되는 냉각부로 적용시켜 별도의 금속플레이트가 개재됨이 없이 냉각부가 직접 전기소자 모듈과 밀착되도록 함으로써 열교환기의 구성을 단순화할 수 있으며, 이를 통하여 열교환기의 제작이 용이하게 이루어질 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 범위에 포함된다.

1: 전기소자 냉각용 열교환기
20: 파이프 21: 걸림단턱
100: 냉각부 110: 유로
200: 파이프 체결부 210: 제1 체결부
211: 돌기 213: 결착홈
220: 제2 체결부 221: 개방돌기
223: 결착편 230: 일단부 걸림단턱
300: 벨로우즈 체결부 310: 제1 결합부
311: 돌출부 313: 결착홈
320: 제2 결합부 321: 확장엠보돌부
323: 결착편 330: 타단부 걸림단턱
400: 벨로우즈 410: 개방돌부
420: 둘레부 430: 확장편
441: 결착편 443: 결착홈
T1: 유로를 기준으로 전기소자 모듈과 밀착되는 측 두께
T2: 유로를 기준으로 전기소자 모듈과 밀착되는 반대 측 두께
R: 라운드부

Claims (8)

1. 전기소자 모듈의 상측 또는 하측이 밀착되게 한 쌍으로 구비되어 상하로 일정간격 이격 배치되고, 냉각 유체가 흐르는 유로(110)가 폭 방향으로 일정간격을 가지고 다수 개로 형성되되 길이방향으로 양단이 개방되게 관통형성되는 냉각부(100);
   한 쌍으로 구비되는 상기 냉각부(100) 각각의 일단에 결합되도록 한 쌍으로 구비되어 냉각 유체가 유입 또는 배출되게 흐르고, 대향하는 일면에 돌기(211)가 형성되며, 타면에 파이프(20)가 연결되는 개방돌기(221)가 형성되는 파이프 체결부(200);
   한 쌍으로 구비되는 상기 냉각부(100) 각각의 타단에 결합되도록 한 쌍으로 구비되어 냉각 유체가 흐르고, 대향하는 일면에 돌출부(311)가 형성된 벨로우즈 체결부(300); 및
   상하측 개방돌부(410) 내측으로 상기 돌출부(311)가 삽입되며, 선택적으로 가압을 통해 수축 가능토록 구비되는 벨로우즈(400)를 포함하는 한편,
   냉각부(100), 파이프 체결부(200), 벨로우즈 체결부(300) 및 벨로우즈(400)의 결합구조가 정면에서 봤을 때 벨로우즈(400) 측으로부터 벨로우즈(400) 반대 측에 이르는 형상이 "<" 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 벨로우즈 체결부(300)는 한 쌍으로 구비되는 상기 냉각부(100) 각각의 타단에 결합되도록 한 쌍으로 구비되어 냉각 유체가 흐르고, 대향하는 일면에 돌출부가 형성된 제1 결합부(310) 및 한 쌍의 제1 결합부(310) 각각에 결합되는 한 쌍의 제2 결합부(320)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기.
   
3. 제2항에 있어서,
   벨로우즈 체결부(300) 부분에서의 냉각유체에 대한 이동면적 변화가 최소화될 수 있도록,
   상기 제2 결합부(320)는 중앙부분에 외향 사다리꼴 형상으로 돌출확장되는 확장엠보돌부(321)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 벨로우즈(400)는 상하로 대향되어 각기 개방돌부(410), 둘레부(420), 확장편(430)을 가지도록 상, 하 분리 가능하게 구성되는 한편,
   상, 하 마주하는 확장편(430)이 상호 결착고정될 수 있도록 확장편(430)의 대각선 단부에 결착편(441)이 형성되며, 확장편(430)의 결착편(441)이 형성되는 대각선과 엇갈리는 대각선 단부에는 상기 결착편(441)이 밴딩되면서 결착되도록 결착편(441) 단면과 동일한 단면을 가지는 결착홈(443)이 함몰형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 벨로우즈(400)는 개방돌부(410), 둘레부(420), 확장편(430)의 횡단면 형상이 장방형에 대한 긴 변의 양단에 각각 반구 형상이 연결 형성된 타원 타입으로 제공되는 것을 특징으로 하는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 파이프 체결부(200)는 내면에 한 쌍으로 구비되는 상기 냉각부(100) 각각의 일단이 삽입되는 위치를 제한하는 일단부 걸림단턱(230)이 형성되는 한편,
   상기 벨로우즈 체결부(300)는 내면에 한 쌍으로 구비되는 상기 냉각부(100) 각각의 타단이 삽입되는 위치를 제한하는 타단부 걸림단턱(330)이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 냉각부(100)는 폭 방향으로 일정간격을 가지고 냉각 유체가 흐르도록 형성되는 유로(110)를 기준으로 전기소자 모듈과 밀착되는 측 두께(T1)에 대하여 전기소자 모듈과 밀착되는 반대 측 두께(T2)보다 더 두꺼운 두께를 가지도록 형성되는 한편,
   전기소자 모듈과 밀착되는 측의 폭 방향 양측 모서리 부분에 라운드 지게 라운드부(R)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 냉각부(100)는 납작 튜브 타입으로 제공되어 폭 방향으로 일정간격을 가지고 냉각 유체가 흐르도록 유로(110)가 형성되되,
   유로(110)를 기준으로 전기소자 모듈과 밀착되는 측 두께(T1)가 1.4mm이고,
   유로(110)를 기준으로 전기소자 모듈과 밀착되는 반대 측 두께(T2)가 1.1mm이며,
   상기 라운드부(R)의 반지름은 0.8mm로 제공되는 한편,
   냉각부(100)의 유로(110)를 포함하는 상하방향 전체두께는 6.5mm로 제공되는 것을 특징으로 하는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기.
   

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