KR102325110B1 - 전기소자 냉각용 열교환기 - Google Patents

전기소자 냉각용 열교환기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기소자 냉각용 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 튜브 타입의 냉각유로부의 다단 결합이 가능하고, 다단 결합 시 전기소자와 냉각유로부의 조립이 용이할 뿐만 아니라, 전기소자와 냉각유로부의 밀착 결합으로 전기소자의 양면 냉각이 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 튜브 타입의 냉각유로부의 다단 결합이 가능하고, 다단 결합 시 전기소자와 냉각유로부의 조립이 용이할 뿐만 아니라, 전기소자와 냉각유로부의 밀착 결합으로 전기소자의 양면 냉각이 가능한 전기소자 냉각용 열교환기에 관한 것이다.
모터의 구동력을 이용하는 하이브리드 차량, 연료전지 차량, 전기 차량 등의 차량은 일반적으로 구동용 배터리로부터 공급되는 전력을 모터에 원하는 상태로 공급되도록 조절하는 PCU(파워제어유닛)가 함께 장착된다.
PCU는 인버터, 평활 콘덴서 및 컨버터 등의 전기소자를 포함하며, 전기소자들은 전력이 공급되면서 열이 발생되기 때문에, 이의 냉각을 위한 별도의 냉각장치가 필요하다.
일본공개특허공보 제2001-245478호("인버터 냉각 장치", 2001.09.07.)에는 IGBT 등의 반도체 소자와 다이오드를 내장한 반도체 모듈이 사용되는 인버터가 개시된 바 있으며, 일본공개특허공보 제2008-274283호("반도체 장치", 2008.12.04)에는 반도체 소자의 하측 면에 접하도록 설치되고, 내부에 유체가 흐르면서 열 교환되도록 형성되는 히트싱크가 개시된 바 있다.
상술된 단면 냉각방식의 경우, 냉각성능에 한계가 있어 이를 개선하기 위해 고안된 것이 양면 냉각방식이며, 양면 냉각방식은 열교환기 사이에 소자가 삽입되는 구조로서, 열교환기의 전가소자 삽입 간격이 전기소자 높이보다 높아야 하는 동시에, 열교환기의 열전달 성능 증대를 위해서는 소자와 열교환기가 잘 압착되어야 한다는 조건이 모두 만족되어야 한다.
도 1에 도시된 양면 냉각방식의 열교환기는 전가소자(10)의 양측면에 위치하며 내부에 열교환매체가 유동되도록 형성되는 튜브(20), 상기 튜브(20)의 양단에 결합되며 열교환매체가 유입 또는 배출되는 탱크(30)를 포함하여 형성될 수 있다.
이때, 도 1에 도시된 양면 냉각방식의 열교환기는 브레이징 결합되어 전기소자(10)의 삽입 공간이 고정된 후, 전기소자(10)를 삽입해야 하므로, 전기소자(10)의 삽입 작업이 어려운 문제점이 있다.
또한, 전기소자의 삽입이 용이하도록 튜브(20) 사이의 간격을 넓게 할 경우에는 전기소자(10)와 튜브(20)간의 압착이 잘 이루어지지 않아, 열 교환 효율이 저하되는 문제점이 있다.
도 2에 도시된 양면 냉각방식의 열교환기는 튜브(50)의 벤딩(bending)을 통해 형성하고, 벤딩된 튜브(40) 사이에 전기소자(40)를 삽입하여 압착할 수 있는 열교환기이다.
이때, 도 2에 도시된 양면 냉각방식의 열교환기는 튜브(40) 사이에 전기소자(40)를 삽입해야 하므로 다수의 전기소자를 냉각하지 못할 뿐만 아니라, 소자(40)의 압착을 위한 부가적인 플레이트가 구비되어야 한다.
또한, 다층으로 적층할 경우, 전기소자(40)의 낮은 높이로 인해 각각의 튜브(40)간 연결을 위한 탱크(60)를 구비하기 어렵다.
이를 위해, 적층되는 탱크(60)를 지그재그 방향으로 서로 엇갈리도록 구성할 수 있으나, 이 또한 다층으로 적층될 시, 도 3에 도시된 바와 같이, 내부에 구비되는 탱크(60)들을 연결하기 위한 연결부를 구성할 수 없으므로, 도 2 내지 도3에 도시된 양면 냉각방식의 열교환기는 다수 적층되어 다단으로 형성하기 어렵다.
일본공개특허공보 제2001-245478호("인버터 냉각 장치", 2001.09.07.) 일본공개특허공보 제2008-274283호("반도체 장치", 2008.12.04)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 튜브 타입의 냉각유로부의 다단 결합이 가능하고, 다단 결합 시 전기소자와 냉각유로부의 조립이 용이할 뿐만 아니라, 전기소자와 냉각유로부의 밀착 결합으로 전기소자의 양면 냉각이 가능한 전기소자 냉각용 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기는 내부에 냉각유체가 유동되는 냉각유로(111)를 포함하고 길이 방향 양측 단부가 개방되도록 형성되되, 길이 방향 양단에는 내측이 절개되어 형성되는 절개부(112)와, 상기 절개부(112) 폭 방향 양단에 형성되는 고정부(113)를 포함하는 냉각유로부(110)와, 상기 냉각유로부(110) 길이 방향 양단이 삽입되되, 상기 냉각유로부(110)의 높이 방향 양단과 접하여 결합되는 연결플레이트(120)를 포함하는 냉각조립체(100); 높이 방향으로 다수 적층되는 상기 냉각조립체(100)의 최상측 또는 최하측에 위치하는 상기 연결플레이트(120) 중 어느 하나에 연결되어 냉각유체가 유입되는 유입부(210)와, 나머지 연결플레이트(120) 중 어느 하나에 연결되어 냉각유체가 배출되는 유출부(220)를 포함하는 유출입부(200); 및 상기 연결플레이트(120) 사이에 연결되어 적층 방향으로 유로를 형성하는 연결블록(300);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 상기 냉각조립체(100)가 적어도 둘 이상 적층되며, 상기 냉각유로부(110) 사이에 적어도 하나 이상의 전기소자(1)가 삽입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 상기 냉각유로부(110) 사이에 삽입되는 전기소자(1)의 높이에 따라 이웃하는 냉각유로부(110)와의 간격이 달라지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결플레이트(120)는 상기 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단 상측 면의 일정 영역에 겹쳐지게 결합되는 상부플레이트(121)와, 상기 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단 하측 면의 일정 영역에 겹쳐지게 결합되는 하부플레이트(122) 및 상기 상부플레이트(121)와 하부플레이트(122)를 높이 방향으로 연결하는 중앙플레이트(113)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결플레이트(120)는 상기 유출입부(200) 및 연결블록(300) 중 어느 하나와 연결된 측면에 위치한 상부플레이트(121) 또는 하부플레이트(122)에 상기 절개부(112)의 위치에 대응하여 관통되어 형성되는 상부플레이트관통홀(121-1) 및 하부플레이트관통홀(122-1)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결블록(300)은 상기 하부플레이트(122) 하측 면에 접하며, 상기 하부플레이트관통홀(122-1)과 연통되는 연통홀(330)이 형성되는 상부연결블록(310)과, 상기 상부플레이트(121) 상측 면에 접하며 상기 상부연결블록(310)과 결합되고, 상기 상부플레이트관통홀(121-1)과 연통되는 연통홀(330)이 형성되는 하부연결블록(320) 및 상기 상부연결블록(310) 및 하부연결블록(320)이 결합되는 영역에 구비되어 열교환매체의 누설을 방지하는 실링부재(340)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실링부재(340)는 고무 가스켓 또는 액상 가스켓 중 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결블록(300)은 상기 상부연결블록(310)의 연통홀(330) 상측 가장자리에 상측으로 돌출되며, 상기 하부플레이트관통홀(122-1)에 삽입되는 제1관통홀삽입부(330-1) 및 상기 하부연결블록(320)의 연통홀(330) 하측 가장자리에 하측으로 돌출되며, 상기 상부플레이트관통홀(121-1)에 삽입되는 제2관통홀삽입부(330-2)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각유로부(110)는 상기 냉각유로(111)에 길이 방향으로 연장되어 형성되는 격벽(111-1)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각유로부(110)는 상기 고정부(113)의 폭 방향 두께가 상기 격벽(111-1)보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결플레이트(120)는 상기 상부플레이트(121), 하부플레이트(122) 중 적어도 어느 하나 이상에 높이 방향 내측으로 형성되는 삽입제한부(124)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 상기 유출입부(200) 및 연결블록(300)의 배치에 따라 열교환매체의 유로가 달라지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 다단으로 적층된 냉각조립체(100)의 연결플레이트(120) 사이에 적어도 하나의 연결블록(300)이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 상기 냉각유로부(110) 사이에 일정 간격이 유지되도록 지지블록(400)이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결블록(300) 및 지지블록(400)의 높이는 전기소자(1)의 높이와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기는 튜브 타입의 냉각유로부의 다단 결합이 가능하고, 다단 결합 시에 전기소자와 냉각유로부의 조립이 용이할 뿐만 아니라, 전기소자의 양면 냉각이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기는 냉각유로부와 연결플레이트를 통해 냉각조립체를 형성하고, 이에 연결블록을 통해 기계적으로 다단으로 조립할 수 있음으로써, 전기소자의 삽입이 용이할 뿐만 아니라, 냉각유로부와 전기소자와의 압착력을 높여 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기는 냉각유로부와 연결플레이트의 브레이징을 통해 냉각조립체를 형성하고, 연결블록을 통해 전기소자와 냉각유로부를 조립하면서 적층 방향으로 힘이 가해져 밀착됨으로써, 냉각 성능의 향상 뿐만 아니라, 조립성이 크게 개선되는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기는 필요한 전기소자의 개수에 따라 냉각유로부의 적층 수를 증가시킬 수 있으므로, 다수의 전기소자 냉각에 유리할 뿐만 아니라, 냉각 적용 범위를 선택되는 만큼 확장시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기는 전기소자의 기능에 따른 발열량에 대응하여, 냉각유체가 유동하는 유로를 직렬타입, 병렬타입 뿐만 아니라, 직렬과 병렬이 혼합된 타입으로 다양하게 실시 가능한 장점이 있다.
도 1은 종래의 전기소자 냉각장치를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 도면.
도 3은 종래의 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 또 다른 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 사시도로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 사시도로 나타낸 또 다른 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기의 냉각유로부를 단면도로 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 구성하는 냉각유로부를 평면도로 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 구성하는 냉각조립체를 나타낸 도면.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 단면도로 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 구성하는 냉각유로부의 실시예를 나타낸 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 구성하는 연결플레이트의 실시예를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 구성하는 연결플레이트의 실시예를 나타낸 또 다른 도면.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기의 냉각유체가 유동하는 유로 실시예로 나타낸 도면.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 크게 냉각조립체(100), 유출입부(200) 및 연결블록(300)을 포함하여 형성된다.
상기 냉각조립체(100)는 냉각유로부(110)와 연결플레이트(120)를 포함하여 형성되며, 높이 방향으로 다수 적층되어 형성될 수 있다.
도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 냉각유로부(110)는 튜브 타입으로 압출공정을 통해 제조될 수 있으며, 냉각유로부(100)는 내부에 냉각유체가 유동되는 냉각유로(111)를 포함하고, 길이 방향 양측 단부가 개방되도록 형성된다.
이때, 상기 냉각유로부(110)는 길이 방향 양단에 내측이 절개되어 형성되는 절개부(112)를 포함하고, 절개부(112)를 형성하기 위해 내측이 절개된 양단에는 고정부(113)가 형성된다.
상기 냉각유로부(110)는 필요에 따라 냉각 효율을 향상시키기 위해 냉각유로(111)에 이너핀(미도시)을 더 구비할 수 있으며, 냉각유로부(110)의 압출공정 시, 냉각유로(111)의 폭 방향으로의 공간을 분리하는 격벽(111-1)이 길이 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 연결플레이트(120)는 상기 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단이 삽입되되, 상기 냉각유로부(110)의 높이 방향 양단과 접하여 결합된다.
이때, 상기 연결플레이트(120)는 상부플레이트(121), 하부플레이트(122) 및 중앙플레이트(123)를 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 상부플레이트(121)는 고정부(113)의 상측 면을 포함하는 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단 상측 면에 일정 영역이 겹쳐지게 결합되고, 상기 하부플레이트(122)는 고정부(113)의 하측 면을 포함하는 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단 하측 면에 일정 영역이 겹쳐지게 결합되며, 상기 중앙플레이트(123)는 냉각유로부(110)의 높이와 대응되게 형성되어 상부플레이트(121)와 하부플레이트(122)를 연결하도록 형성된다.
즉, 상기 연결플레이트(120)는 상부플레이트(121), 하부플레이트(122) 및 중앙플레이트(123)를 포함하는 'ㄷ'자 형상의 단면을 가지도록 형성되며, 상부플레이트(121), 하부플레이트(122) 및 중앙플레이트(123)가 일체로 형성되므로, 냉각유로부(110)가 끼워진 다음, 브레이징을 통해 결합될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 유출입부(200)는 유입부(210)와 유출부(220)를 포함하여 형성된다.
상기 유입부(210)는 최상측 또는 최하측에 위치하는 연결플레이트(120) 중 어느 하나에 연결되어 냉각유체가 유입되도록 형성되고, 상기 유출부(220)는 최상측 또는 최하측에 위치하는 연결플레이트(120) 중 유입부(121)가 연결되지 않은 연결플레이트(120) 중 어느 하나에 연결되어 냉각유체가 배출되도록 형성된다.
이때, 상기 유입부(210) 및 유출부(220)에는 파이프 형태의 압구파이프 및 출구파이프가 더 결합될 수 있으며, 이 외에도 다른 형태의 유출입 통로가 연결될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 연결블록(300)은 상기 유출입부(200)와 연통되며, 다수 적층되는 연결플레이트(200) 사이에 적층 방향으로 냉각유체가 유동하는 연결유로를 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 냉각유로부(110) 간에 냉각유체가 유동되도록 하기 위한 연결유로 형성을 위해, 연결플레이트(120), 유출입부(200) 및 연결블록(300)은 서로 연통되도록 형성된다.
좀 더 상세하게 설명하자면, 상부플레이트(121)에 결합된 냉각유로부(110)로 냉각유체가 유동되도록 하기 위해, 상기 절개부(112)의 위치에 대응되도록 관통되어 형성되는 상부플레이트관통홀(121-1)이 형성될 수 있고, 하부플레이트(122)에는 하부플레이트관통홀(122-1)이 형성될 수 있다.
아울러, 상기 연결블록(300)은 상부연결블록(310)과 하부연결블록(320)으로 형성될 수 있으며, 상기 상부연결블록(310)은 하부플레이트(122)의 하측 면에 접하되, 하부플레이트(122)에 형성되는 하부플레이트관통홀(122-1)과 연통되는 연통홀(330)을 포함하며, 상기 하부연결블록(320)은 상부플레이트(121) 상측 면에 접하되, 상부플레이트(121)에 형성되는 상부플레이트관통홀(121-1)과 연통되는 연통홀(330)을 포함한다.
이때, 상기 연결블록(300)은 상부연결블록(310) 및 하부연결블록(320)이 결합되는 영역에 구비되어 냉각유체의 누설을 방지하는 실링부재(340)를 더 포함할 수 있다.
상기 실링부재(340)는 고무 가스켓일 수 있고, 액상 가스켓과 같이 경화되는 부재일 수 있다.
상기 연결블록(300)은 전기소자(1)의 높이와 동일하게 형성됨으로써, 전기소자(1)의 양측 면과 냉각유로부(110)가 서로 면 접촉될 수 있도록 한다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 유입부(210)로 유입되는 냉각유체가 연결플레이트(120)를 통해 절개부(112)를 통과하여 냉각유로부(110) 내부의 냉각유로(111)로 유동되며, 적층 방향으로 이웃하는 냉각유로부(110)로의 이동을 위해, 상부플레이트관통홀(121-1) 또는 하부플레이트관통홀(122-1)과 연결된 연결블록(300)의 연통홀(330)을 통과하고, 이웃하는 상부플레이트관통홀(121-1) 또는 하부플레이트관통홀(122-1) 및 절개부(112)를 지나 냉각유로부(110) 내부의 냉각유로(111)로 이동된다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 연결플레이트(120)와 연결블록(300)의 연결로 적층 방향으로의 냉각유체가 유동하는 유로를 형성하게 되되, 연결플레이트(120) 및 연결블록(300)의 결합 용이성을 위해, 연결블록(300)은 제1관통홀삽입부(330-1) 및 제2관통홀삽입부(330-2)를 포함할 수 있다.
상기 제1관통홀삽입부(330-1)는 상부연결블록(30)의 연통홀(330) 상측 가장자리에 상측으로 돌출되어 하부플레이트관통홀(122-1)에 삽입 결합되고, 상기 제2관통홀삽입부(330-2)는 하부연결블록(320)의 연통홀(330) 하측 가장자리에 하측으로 돌출되어 상부플레이트관통홀(121-1)에 삽입 결합된다.
상술된 방식을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 연결블록(300) 및 연결플레이트(120)의 결합을 통해, 다단으로 냉각유로부(110)를 높이 방향으로 적층할 수 있고, 냉각유로부(110) 사이에는 전기소자(1)가 배치되도록 할 수 있다.
즉, 냉각유로부(110) 및 플레이트(120)를 포함하는 냉각조립체(100) 및 전기소자(1)를 다단으로 적층 시, 연결플레이트(120) 및 연결블록(300)을 통해 기계적으로 조립함으로써, 전기소자(1)의 삽입이 용이할 뿐만 아니라, 냉각유로부(110) 및 전기소자(1)의 압착력을 높일 수 있어 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
아울러, 실시예로서 냉각유로부(110)의 다단 적층에 의해 형성된 공간에 전기소자(1)가 삽입되되, 각 층에 삽입되는 전기소자(1)의 높이에 따라 이웃하는 냉각유로부(110)의 간격이 달라질 수 있다.
즉, 각 층별로 개재되는 전기소자(1)의 높이가 상이한 경우, 다단으로 적층되는 냉각유로부(110)간 이격거리를 전기소자(1)의 높이에 대응되도록 형성함으로써, 전기소자(1)가 냉각유로부(110)와 밀착되어 결합될 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 냉각유로부(110)의 양단이 연결플레이트(120)에 삽입되어 결합됨으로써, 냉각조립체를 형성하게 되되, 냉각유로부(110)의 양단에 형성되는 고정부(113)의 상하측 면에 연결플레이트(120)가 접하여 결합된다.
이때, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 고정부(112)는 냉각플레이트(120)와의 접합성을 증대시키기 위해, 냉각유로(111)에 형성되는 격벽(111-1)보다 두께가 크도록 형성하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단 내측이 절개되어 절개부(112)를 형성하고, 이를 통해 연결플레이트(120)에 형성되는 상부플레이트(121)의 상부플레이트관통홀(121-1) 및 하부플레이트(122)의 하부플레이트관통홀(122-1)과 연통되도록 형성된다.
이는 절개부(112)의 형성을 통해 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단의 일부와 고정부(113)가 플레이트(120)와 결합됨으로써, 두께가 얇은 고정부(113)와 플레이트(120)와의 접합성이 떨어질 수 있으므로, 고정부(112)의 두께는 격벽(111-1)보다 두껍게 형성함으로써, 접합성을 증대시키는 것이 바람직하다.
다만, 냉각유로부(110)의 단면 형상은 고정부(113)와 플레이트(120)와의 접합성이 개선된다면, 양측 면의 형태가 라운드 형태로 형성되는 냉각유로부 이외에, 사각형, 삼각형 등 다양한 형상으로 형성 가능함은 물론이다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 도 11, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 플레이트(120)의 상부플레이트(121) 및 하부플레이트(122) 중 적어도 하나 이상에 고정부(113)와 접합되는 방향으로 포밍 작업을 통해 돌출되는 형상을 가지는 삽입제한부(124)를 형성할 수 있다.
상기 삽입제한부(124)는 고정부(113)가 삽입되어 결합되는 위치를 제외하여 형성하는 것이 바람직하며, 삽입제한부(124)를 통해 냉각유로부(110)의 삽입 위치를 제한하도록 함으로써, 냉각유로부(110)와 연결플레이트(120)간의 조립성을 향상시킬 수 있다.
상기 삽입제한부(124)의 형상은 한정하지 않으며, 절개부(112)가 형성된 냉각유로부(110)의 양측 일정 영역이 플레이트(120)로 삽입되는 위치를 제한할 수 있다면, 다양한 형상의 실시예가 가능함은 물론이다.
아울러, 삽입제한부(124)는 상부플레이트(121)와 하부플레이트(122) 중 어느 하나 이상에 포밍 작업을 통해 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 별도의 삽입제한부(124)를 형성하여 상부플레이트(121), 하부플레이트(122) 중 선택되는 어느 하나 이상에 결합시켜 형성할 수 있는 등, 다양한 형성 방법의 실시예가 가능함은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 상기 유입부(210) 및 유출부(220)를 포함하는 유출입부(200) 및 연결블록(300)의 배치에 따라 다양한 냉각유체의 유로를 구성할 수 있다.
이때, 상기 연결블록(300)을 냉각조립체(100)의 연결플레이트(120) 사이에 적어도 하나 구비할 수 있다.
다시 말해, 냉각조립체(100) 사이에 길이 방향으로 양단 각각에 연결블록(300)이 구비되는 경우에는 냉각유체가 병렬 방식으로 유로를 형성하게 된다
이에, 길이 방향 양단 중 선택되는 어느 한 측에만 연결블록(300)을 구비할 경우, 냉각유체는 직렬 방식으로 유로를 형성하게 된다.
이에 대한 실시예를 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.
도 13에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 최하측에 위치한 연결플레이트(120) 중 좌측의 연결플레이트(120)에는 유입부(210)가 연결되고, 우측의 연결플레이트(120)에는 유출부(220)가 연결된다.
이때, 연결블록(300)은 연결플레이트(120) 사이마다 결합된다.
이에 따라, 도 13에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 유입부(210)로 냉각유체가 유입되어 하측에서 상측 방향으로 이동되면서 각각의 냉각유로부(110)로 분배되며, 냉각유로부(110)의 길이 방향으로 이동한 후, 절개부(112), 연결플레이트(120) 및 연결블록(300)의 결합을 통해 형성된 유로를 따라 하측에 위치한 유출부(220)로 배출된다.
다시 말해, 도 13에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 병렬 방식으로 구성된 것으로서, 냉각유체가 모든 냉각유로부(110) 내에서 동일한 방향으로 이동하게 된다.
도 14에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 최하측에 위치한 연결플레이트(120) 중 좌측의 연결플레이트(120)에는 유입부(210)가 연결되고, 최상측에 위치하는 플레이트(120) 중 우측의 연결플레이트(120)에는 유출부(220)가 연결된다.
이때, 연결블록(300)은 각 층별로 교번되도록 연결플레이트(120) 결합된다.
이에 따라, 도 14에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 유입부(210)로 냉각유체가 유입되어 우측으로 이동하고, 그 다음 층에서는 좌측으로 이동되는 동작을 반복한 후, 최상층에 위치하는 유출부(220)로 배출된다.
다시 말해, 도 14에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 직렬 방식으로 구성된 것으로서, 냉각유체가 이웃하는 냉각유로부(110)와는 반대 방향으로 이동하게 된다.
이때, 연결블록(300)이 구비되지 않은 공간에는 별도의 지지블록(400)이 더 구비되며, 지지블록(400)은 연결블록(300)이 구비되지 않더라도 냉각유로부(110)간 간격이 일정하게 유지될 수 있도록 할 수 있다.
다른 실시예로서, 도 15에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 최하측에 위치한 연결플레이트(120) 중 좌측의 연결플레이트(120)에는 유입부(210)가 연결되고, 최상측의 연결플레이트(120)에는 유출부(220)가 연결된다.
상기 실시예는 최하측에 냉각유로부(100)를 통해 좌측에서 우축으로 냉각유체가 이동되고, 다음 2층에서는 냉각유로가 우측에서 좌측으로 이동한 후, 3층과 4층에서는 냉각유체가 분배되어 다시 우측으로 이동하고, 마지막 층에서는 좌측으로 이동되어 유출부(220)로 배출된다.
다시 말해, 도 15에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 직렬과 병렬 방식이 혼합된 구성된 것이다.
이 외에도 다양한 직렬과 병렬 방식이 혼합된 구성을 이용하여 사용자가 원하는 방향으로 냉각유체를 이동시키면서 전기소자(1)의 냉각을 수행할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기
100 : 냉각조립체
110 : 냉각유로부
111 : 냉각유로 111-1 : 격벽
112 : 절개부 113 : 고정부
120 : 연결플레이트
121 : 상부플레이트 121-1 : 상부플레이트관통홀
122 : 하부플레이트 122-1 : 하부플레이트관통홀
123 : 중앙플레이트 124 : 제한부
200 : 유출입부
210 : 유입부 220 : 유출부
300 : 연결블록
310 : 상부연결블록 320 : 하부연결블록
330 : 연통홀
330-1 : 제1관통홀삽입부 330-2 : 제2관통홀삽입부
340 : 실링부재
400 : 지지블록
1 : 전기소자

Claims (15)

  1. 내부에 냉각유체가 유동되는 냉각유로(111)를 포함하고 길이 방향 양측 단부가 개방되도록 형성되되, 길이 방향 양단에는 내측이 절개되어 형성되는 절개부(112)와, 상기 절개부(112) 폭 방향 양단에 형성되는 고정부(113)를 포함하는 냉각유로부(110)와,
    상기 냉각유로부(110) 길이 방향 양단이 삽입되되, 상기 냉각유로부(110)의 높이 방향 양단과 접하여 결합되는 연결플레이트(120)를 포함하는 냉각조립체(100);
    높이 방향으로 다수 적층되는 상기 냉각조립체(100)의 최상측 또는 최하측에 위치하는 상기 연결플레이트(120) 중 어느 하나에 연결되어 냉각유체가 유입되는 유입부(210)와, 나머지 연결플레이트(120) 중 어느 하나에 연결되어 냉각유체가 배출되는 유출부(220)를 포함하는 유출입부(200); 및
    상기 연결플레이트(120) 사이에 연결되어 적층 방향으로 유로를 형성하는 연결블록(300);을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는
    상기 냉각조립체(100)가 적어도 둘 이상 적층되며, 상기 냉각유로부(110) 사이에 적어도 하나 이상의 전기소자(1)가 삽입되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는
    상기 냉각유로부(110) 사이에 삽입되는 전기소자(1)의 높이에 따라 이웃하는 냉각유로부(110)와의 간격이 달라지는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 연결플레이트(120)는
    상기 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단 상측 면의 일정 영역에 겹쳐지게 결합되는 상부플레이트(121)와,
    상기 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단 하측 면의 일정 영역에 겹쳐지게 결합되는 하부플레이트(122) 및
    상기 상부플레이트(121)와 하부플레이트(122)를 높이 방향으로 연결하는 중앙플레이트(113)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 연결플레이트(120)는
    상기 유출입부(200) 및 연결블록(300) 중 어느 하나와 연결된 측면에 위치한 상부플레이트(121) 또는 하부플레이트(122)에 상기 절개부(112)의 위치에 대응하여 관통되어 형성되는 상부플레이트관통홀(121-1) 및 하부플레이트관통홀(122-1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 연결블록(300)은
    상기 하부플레이트(122) 하측 면에 접하며, 상기 하부플레이트관통홀(122-1)과 연통되는 연통홀(330)이 형성되는 상부연결블록(310)과,
    상기 상부플레이트(121) 상측 면에 접하며 상기 상부연결블록(310)과 결합되고, 상기 상부플레이트관통홀(121-1)과 연통되는 연통홀(330)이 형성되는 하부연결블록(320) 및
    상기 상부연결블록(310) 및 하부연결블록(320)이 결합되는 영역에 구비되어 열교환매체의 누설을 방지하는 실링부재(340)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 실링부재(340)는
    고무 가스켓 또는 액상 가스켓 중 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 연결블록(300)은
    상기 상부연결블록(310)의 연통홀(330) 상측 가장자리에 상측으로 돌출되며, 상기 하부플레이트관통홀(122-1)에 삽입되는 제1관통홀삽입부(330-1) 및
    상기 하부연결블록(320)의 연통홀(330) 하측 가장자리에 하측으로 돌출되며, 상기 상부플레이트관통홀(121-1)에 삽입되는 제2관통홀삽입부(330-2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각유로부(110)는
    상기 냉각유로(111)에 길이 방향으로 연장되어 형성되는 격벽(111-1)이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 냉각유로부(110)는
    상기 고정부(113)의 폭 방향 두께가 상기 격벽(111-1)보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  11. 제 4항에 있어서,
    상기 연결플레이트(120)는
    상기 상부플레이트(121), 하부플레이트(122) 중 적어도 어느 하나 이상에 높이 방향 내측으로 형성되는 삽입제한부(124)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는
    상기 유출입부(200) 및 연결블록(300)의 배치에 따라 열교환매체의 유로가 달라지는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는
    다단으로 적층된 냉각조립체(100)의 연결플레이트(120) 사이에 적어도 하나의 연결블록(300)이 구비되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는
    상기 냉각유로부(110) 사이에 일정 간격이 유지되도록 지지블록(400)이 구비되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 연결블록(300) 및 지지블록(400)의 높이는
    전기소자(1)의 높이와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
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