KR102287324B1

KR102287324B1 - 전기소자 냉각용 열교환기

Info

Publication number: KR102287324B1
Application number: KR1020170067885A
Authority: KR
Inventors: 임홍영; 송준영; 이선미; 조위삼
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2021-08-06
Also published as: KR20180131201A

Abstract

본 발명은 전기소자 냉각용 열교환기에 관한 것으로서, 냉매가 유입되는 입구파이프와 냉매가 배출되는 출구파이프가 서로 높이편차를 가질 지라도 열교환기와, 열교환기를 보호하는 케이스 및 가스켓이 용이하게 체결 가능한, 전기소자 냉각용 열교환기에 관한 것이다.

Description

전기소자 냉각용 열교환기{heat exchanger for cooling electric element}

본 발명은 전기소자 냉각용 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 입구파이프와 출구파이프가 서로 높이편차를 가지는 열교환기를 케이스와 효율적으로 결합 및 실링 가능한 전기소자 냉각용 열교환기에 관한 것이다.

최근 환경 문제 대책의 일환으로서, 모터의 구동력을 이용하는 하이브리드 차량, 연료전지 차량, 전기 차량 등의 발전이 더욱 더 주목받고 있다.

상술한 바와 같은 차량은 일반적으로, HSG 제어를 위한 전기소자와, 모터 제어를 위한 전기소자가 필수로 구비되며, 이러한 전기소자들은 구동을 위하여 전력(electricity) 공급 시 가열되기 때문에, 반드시 별도의 냉각수단이 필요하다.

이와 관련된 기술로, 일본공개특허 제2001-245478호(공개일 2001.09.07, 명칭 : 인버터의 냉각 장치)에는 IGBT 등의 반도체 소자와 다이오드를 내장한 반도체 모듈이 사용되는 인버터가 개시된 바 있으며, 일본공개특허 제2008-294283호(공개일 2008.12.04, 명칭 : 반도체 장치)에는 반도체 소자의 하측면에 접하도록 설치되며, 내부에 유체가 흐르면서 열교환하도록 형성되는 히트싱크가 개시된 바 있다.

위의 단면 냉각방식의 경우 접촉 면적이 적어 냉각성능이 낮은 문제가 있기 때문에 이러한 문제를 해결하고자 도 1에 도시된 양면 냉각 방식의 열교환기(10)가 개발되었다.

그러나, 양면 냉각 방식의 열교환기는 충분한 냉각 성능을 가지는 장점이 있지만, 입구파이프(20)와 출구파이프(30)가 서로 높이 편차를 가지게 되면서 열교환기를 케이스(40) 내부에 구비 시, 입구파이프(20) 및 출구파이프(30)가 끼워지는 케이스(40)의 결합공(41, 42) 높이가 달라지기 때문에, 케이스(40)의 파팅라인(P)을 수평지게 형성할 경우 입구파이프(20)가 끼워지는 결합공(41)과 출구파이프(30)가 끼워지는 결합공(42)의 형상이 서로 달라지므로, 동일한 형상의 가스켓(51, 52)을 사용할 경우 상측 케이스(40A)와 하측 케이스(40B)의 결합되어도 결합공(41, 42)이 완벽하게 실링되지 않을 뿐만 아니라, 결합공(41, 42)을 완벽하게 실링하기 위하여 각각의 결합공(41, 42)에 위치되는 가스켓의 형상을 서로 다르게 할 경우 생산해야 하는 부품이 늘어남과 동시에 결합공정 또한 복잡해지는 문제점이 있다.

따라서, 상기와 같은 문제를 해결할 수 있는 전기소자 냉각용 열교환기의 필요성이 대두되고 있다.

특허문헌 1) 국내등록특허공보 제1550730호(명칭: 차량의 공조시스템, 공개일: 2015.09.07)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 생산에 필요한 부품 개수를 최소화함과 동시에, 조립 과정 또한 간소화 가능한 전기소자 냉각용 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명인 전기소자 냉각용 열교환기는, 냉매가 주입되는 입구파이프(100)와, 냉매가 배출되는 출구파이프(200)가 서로 높이 편차를 가지는 전기소자 냉각용 열교환기에 있어서, 상기 전기소자 냉각용 열교환기가 구비되며, 상기 입구파이프(100)가 통과되는 제1 결합공(310)과 상기 출구파이프(200)가 통과되는 제2 결합공(320)이 상하 높이 편차를 가지고 형성되는 케이스(300); 상기 입구파이프(100)가 끼워지는 제1 관통공(410)이 형성되며, 상기 입구파이프(100)와 상기 제1 결합공(310)을 실링하는 제1 가스켓(400); 및 상기 출구파이프(200)가 끼워지는 제2 관통공(510)이 형성되며, 상기 출구파이프(200)와 상기 제2 결합공(320)을 실링하는 제2 가스켓(500);을 포함하며, 상기 제1 가스켓(400)과 상기 제2 가스켓(500)은 서로 동일한 외주면 형상을 가지되, 상기 제1 결합공(310)과 상기 제2 결합공(320)이 상측과 하측에 편심지게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 가스켓(400)과 상기 제2 가스켓(500)은 상측과 하측 외주면이 라운드 형상으로 이루어지고, 좌측과 우측 외주면이 직선 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이스(300)는 상부 케이스(300A)와 하부 케이스(300B)를 포함하며, 상기 제1 가스켓(400)과 상기 제2 가스켓(500)은 좌측과 우측 외주면이 상기 케이스(300)의 파팅라인(P)과 수직 교차되는 직선 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이스(300)는 상부 케이스(300A)와 하부 케이스(300B)를 포함하며, 직선 형상으로 이루어진 상기 제1 가스켓(400)과 및 제2 가스켓(500)의 외주면과 상기 케이스(300)의 파팅라인(P)이 서로 교차되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이스(300)는 상부 케이스(300A)와 하부 케이스(300B)를 포함하며, 상기 제1 결합공(310) 및 상기 제2 결합공(320)의 최상측 단부와 최하측 단부의 중심에 상기 상부 케이스(300A)와 상기 하부 케이스(300B)의 파팅라인(P)이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 가스켓(400) 및 상기 제2 가스켓(500)은 동일한 두께를 가지며, 상기 입구파이프(100)와 상기 출구파이프(200) 상에 상기 제1 가스켓(400) 및 상기 제2 가스켓(500)의 두께에 대응되는 플랫구간이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명인 전기소자 냉각용 열교환기는, 입구파이프와 출구파이프가 결합되는 서로다른 결합공이 각각의 가스켓 상측과 하측에 편심지게 형성되어, 파팅라인을 수평지게 형성 가능한 케이스의 상하방향 폭을 넓힐 수 있는 장점이 있다.

또한, 가스켓의 좌측과 우측 외주면이 직선 형상으로 이루어져 파팅면이 형성 가능한 케이스의 상하방향 폭을 한층 더 넓힐 수 있는 장점이 있다.

즉, 가스켓 상에 형성되는 결합공의 위치와 가스켓의 형상을 특정하여, 열교환기의 입구파이프와 출구파이프가 서로 상하 높이편차를 가지며 형성될 시 발생하는 케이스의 파팅라인 형성 문제를 해결한 것이다.

그리고, 서로 다른 결합공을 실링하는 가스켓이 동일한 형상을 가지므로 열교환기를 형성하기 위하여 사용되는 부품의 개수를 최소화 되어, 생산 단가가 낮아짐과 동시에 생산 공정 또한 단순화 되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명인 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 사시도. (케이스 분리 시)
도 3은 본 발명인 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 전면도 및 부분 확대도.
도 4는 가스켓이 원형 또는 타원형으로 형성될 경우 탈형 공정에서 나타나는 문제점을 나타낸 개념도.
도 5는 본 발명인 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 전면도.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명은 냉매가 주입되는 입구파이프(100)와, 냉매가 배출되는 출구파이프(200)가 서로 높이 편차를 가지는 전기소자 냉각용 열교환기에 관한 것으로서, 전기소자 냉각용 열교환기가 구비되며 상기 입구파이프(100)가 통과되는 제1 결합공(310)과 상기 출구파이프(200)가 통과되는 제2 결합공(320)이 상하 높이 편차를 가지고 형성되는 케이스(300)와, 상기 입구파이프(100)가 끼워지는 제1 관통공(410)이 형성되며, 상기 입구파이프(100)와 상기 제1 결합공(310)을 실링하는 제1 가스켓(400)과, 상기 출구파이프(200)가 끼워지는 제2 관통공(510)이 형성되며, 상기 출구파이프(200)와 상기 제2 결합공(320)을 실링하는 제2 가스켓(500)을 포함하며, 상기 제1 가스켓(400)과 상기 제2 가스켓(500)은 서로 동일한 외주면 형상을 가지되, 상기 제1 결합공(310)과 상기 제2 결합공(320)이 상측과 하측에 편심지게 형성된다.

도 1을 참조하여 설명하면, 종래의 경우 전기소자 냉각용 열교환기에 구비되는 튜브(60)가 전기소자(1)의 상면 및 하면을 냉각하기 위하여 벤딩된 형상을 가지기 때문에, 상측으로 유입된 냉매가 하측으로 배출되는 구조이므로, 입구파이프(20)와 출구파이프(30)가 자연스럽게 서로 높이차를 가지게 되어, 케이스(40)에 형성되는 결합공(41, 42)을 실링하기 위한 입구파이프(20)측 가스켓(51)과 출구파이프측 가스켓(52)이 동일한 형상을 가질 수 없었다.

즉, 동일한 형상의 가스켓 사용 시 케이스(40)에 형성된 결합공(41, 42)을 완전히 밀폐할 수 없어 결합공마다 결합공의 위치 및 형상에 대응되는 개별적인 가스켓이 필요했던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 전기소자 냉각용 열교환기가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1 가스켓(400)과 상기 가스켓(500)상에 형성되는 상기 제1 관통공(410)과 상기 제2 관통공(510)을 상기 입구파이프(100) 및 상기 출구파이프(200)의 상측과 하측에 편심지게 형성함으로서, 상기 입구파이프(100)와 상기 출구파이프(200)가 상하 높이편차를 가지며 발생하는 문제를 해결하였다.

상세히 설명하면, 상대적으로 상측에 위치되는 상기 입구파이프(100)에 대응하여 상기 제1 관통공(410)을 상기 제1 가스켓(400)의 하측에 편심지게 형성하고, 상대적으로 상측에 위치되는 상기 출구파이프(200)에 대응하여 상기 제2 관통공(510)을 상기 제2 가스켓(400)의 하측에 편심지게 형성하여, 도 3에 도시된 바와 같이 동일한 외주면 형상을 가지는 상기 제1 가스켓(400)과 상기 제2 가스켓(500)이 최하측면이 서로 다른 높이를 가지는 상기 제1 결합공(310)과 상기 제2 결합공(320) 모두에 사용 가능하게 한 것이다.

그리고, 상기 제1 가스켓(400)과 상기 제2 가스켓(500)은 동일한 외주면 형상을 가지되, 좌측과 우측 외주면에 서로 수평진 직선 형상으로 이루어지는 파팅라인 결합부(M)가 형성되어, 제1 가스켓(400)과 제2 가스켓(500)의 크기를 일정하게 유지한 상태에서 상기 입구파이프(100)와 상기 출구파이프(200)의 높이 편차를 해소할 수 있는 상하방향 폭을 넓힘과 동시에, 상기 케이스(300)의 파팅라인(P)이 형성될 수 있는 구간(D)을 길게 형성하며, 제조 과정에서 케이스(300)의 탈형 공정이 용이하게 이루어질 수 있게 하는 것을 권장한다.

상세히 설명하면, 첫째로 상기 제1 가스켓(400) 및 상기 제2 가스켓(500)이 단순히 원 형상을 가질 경우, 상기 제1 결합공(310)과 상기 제2 결합공(320)이 서로 상측과 하측에 편심지게 형성될 지라도, 상기 입구파이프(100)와 상기 출구파이프(200)의 상하 높이 편차에 대응하여 제1 가스켓과 제2 가스켓(500)이 커지는 문제점이 있고, 둘째로 상기 제1 가스켓(400) 및 상기 제2 가스켓(500)이 원 또는 타원 형상을 가질 경우, 도 4의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이 상기 제1 결합공(310)과 제2 결합공(320)을 형성하기 위한 돌기(G)에 케이스(300)가 걸려 케이스(300)를 금형 틀에서 탈형하기 어려운 문제점이 있으므로, 상기 제1 가스켓(400) 및 상기 제2 가스켓(500) 상에 상기 파팅라인 결합부(M)를 형성하여 이러한 문제점을 해결한 것이다.

다시한번 설명하면, 상기 입구파이프(100)와 상기 출구파이프(200)의 높이 편차가 커지면 이에 대응하여 상기 파팅라인 결합부(M)의 길이만 늘리면 되므로 상기 제1 가스켓(400) 및 상기 제2 가스켓(500)이 지나치게 커지는 것을 방지할 수 있고, 상기 파팅라인 결합부(M)는 좌우방향 폭이 일정하므로 상기 파팅라인(P)이 상기 파팅라인 결합부(M)에 대응하여 좌우방향 일정한 폭을 가지는 상기 제1 결합공(310) 및 제2 결합공(320)과 교차되게 함으로서 케이스(300)를 금형 틀에서 탈형하기 어려운 문제를 해소한 것이다.

이때, 상기 파팅라인 결합부(M)와 상기 파팅라인(P)은 서로 수직 교차될 수 있고, 파팅라인 결합부(M)의 길이가 길어질수록 파팅라인(P)이 형성될 수 있는 상하방향 폭이 커질 수 있으며, 상기 제1 가스켓(400)과 상기 제2 가스켓(500)의 크기를 최소화하기 위하여 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1 결합공(310) 및 상기 제2 결합공(320)의 최상측 단부를 좌우 방향으로 연장한 선(L1)과, 최하측 단부를 좌우 방향으로 연장한 선(L2)의 중심선(L3) 상에 파팅라인(P)을 형성할 수 있음은 물론이다.

아울러, 도면상에는 도시되지 않았지만 상기 제1 가스켓(400) 및 상기 제2 가스켓(500)은 동일한 두께를 가질 수 있으며, 상기 입구파이프(100)와 상기 출구파이프(200) 상에 상기 제1 가스켓(400) 및 상기 제2 가스켓(500)의 두께에 대응되는 플랫구간이 형성되어, 상기 플랫구간 상에 상기 제1 가스켓(400) 및 상기 제2 가스켓(500)의 제1 관통공(410) 및 제2 관통공(510)이 끼워짐으로서, 입구파이프(100) 및 출구파이프(200)와 제1 가스켓(400) 및 제2 가스켓(500)의 체결력을 향상 시킬 수 있음은 물론이다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

P : 파팅라인
D : 파팅라인 형성 가능구간
100 : 입구파이프
200 : 출구파이프
300 : 케이스
300A : 상부 케이스
300B : 하부 케이스
310 : 제1 결합공
320 : 제2 결합공
400 : 제1 가스켓
410 : 제1 관통공
500 : 제2 가스켓
510 : 제2 관통공

Claims

냉매가 주입되는 입구파이프(100)와, 냉매가 배출되는 출구파이프(200)가 서로 높이 편차를 가지는 전기소자 냉각용 열교환기에 있어서,
상기 전기소자 냉각용 열교환기가 구비되며, 상기 입구파이프(100)가 통과되는 제1 결합공(310)과 상기 출구파이프(200)가 통과되는 제2 결합공(320)이 상하 높이 편차를 가지고 형성되는 케이스(300);
상기 입구파이프(100)가 끼워지는 제1 관통공(410)이 형성되며, 상기 입구파이프(100)와 상기 제1 결합공(310)을 실링하는 제1 가스켓(400); 및
상기 출구파이프(200)가 끼워지는 제2 관통공(510)이 형성되며, 상기 출구파이프(200)와 상기 제2 결합공(320)을 실링하는 제2 가스켓(500);을 포함하며,
상기 제1 가스켓(400)과 상기 제2 가스켓(500)은 서로 동일한 외주면 형상을 가지되, 상기 제1 결합공(310)과 상기 제2 결합공(320)이 상측과 하측에 편심지게 형성된 것을 특징으로 하는, 전기소자 냉각용 열교환기.
제 1항에 있어서,
상기 제1 가스켓(400)과 상기 제2 가스켓(500)은 상측과 하측 외주면이 라운드 형상으로 이루어지고, 좌측과 우측 외주면이 직선 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 전기소자 냉각용 열교환기.
제 1항에 있어서,
상기 케이스(300)는 상부 케이스(300A)와 하부 케이스(300B)를 포함하며, 상기 제1 가스켓(400)과 상기 제2 가스켓(500)은 좌측과 우측 외주면이 상기 케이스(300)의 파팅라인(P)과 수직 교차되는 직선 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 전기소자 냉각용 열교환기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 케이스(300)는 상부 케이스(300A)와 하부 케이스(300B)를 포함하고, 직선 형상으로 이루어진 상기 제1 가스켓(400)과 상기 제2 가스켓(500)의 좌측 및 우측 외주면은 서로 수평을 이루며, 상기 케이스(300)의 파팅라인(P)이 상기 제1 가스켓(400)과 상기 제2 가스켓(500)의 좌측 및 우측면과 교차되는 것을 특징으로 하는, 전기소자 냉각용 열교환기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 케이스(300)는 상부 케이스(300A)와 하부 케이스(300B)를 포함하며, 상기 제1 결합공(310) 및 상기 제2 결합공(320)의 최상측 단부와 최하측 단부의 중심에 상기 상부 케이스(300A)와 상기 하부 케이스(300B)의 파팅라인(P)이 형성된 것을 특징으로 하는, 전기소자 냉각용 열교환기.
제 1항에 있어서,
상기 제1 가스켓(400) 및 상기 제2 가스켓(500)은 동일한 두께를 가지며, 상기 입구파이프(100)와 상기 출구파이프(200) 상에 상기 제1 가스켓(400) 및 상기 제2 가스켓(500)의 두께에 대응되는 플랫구간이 형성된 것을 특징으로 하는, 전기소자 냉각용 열교환기.