KR102505779B1 - 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기 - Google Patents
마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102505779B1 KR102505779B1 KR1020210165763A KR20210165763A KR102505779B1 KR 102505779 B1 KR102505779 B1 KR 102505779B1 KR 1020210165763 A KR1020210165763 A KR 1020210165763A KR 20210165763 A KR20210165763 A KR 20210165763A KR 102505779 B1 KR102505779 B1 KR 102505779B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- bellows
- channel
- cooling
- protrusion
- heat exchanger
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 147
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims abstract description 56
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 36
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 36
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 36
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 15
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 8
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 claims 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 9
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 8
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 4
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005206 flow analysis Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000011038 discontinuous diafiltration by volume reduction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
- H05K7/20272—Accessories for moving fluid, for expanding fluid, for connecting fluid conduits, for distributing fluid, for removing gas or for preventing leakage, e.g. pumps, tanks or manifolds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
- H05K7/20263—Heat dissipaters releasing heat from coolant
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
본 발명은 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에 관한 것으로, 본 발명은 다수의 채널핀이 돌출형성되어 마이크로채널을 형성하는 채널베이스, 채널베이스를 하측을 감싸는 채널커버, 채널커버의 일 측에 고정되는 밀폐캡 및 채널커버의 타측에 고정되는 연통캡으로 구성된 마이크로채널형 냉각부가 적용됨으로써 단순한 납작튜브 타입의 냉각부에서와 달리 압력강하의 수치는 작아지면서 방열성능이 커지도록 하면서 전기소자와의 열교환 효율을 현격히 향상시킬 수 있도록 하는 한편, 튜브형 냉각부, 마이크로채널형 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부, 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 있고, 이에 따라 크랙에 의한 냉각유체 누수의 위험을 극소화할 수 있는 것이다.
Description
본 발명은 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 채널핀이 돌출형성되어 마이크로채널을 형성하는 채널베이스, 채널베이스를 하측을 감싸는 채널커버, 채널커버의 일 측에 고정되는 밀폐캡 및 채널커버의 타측에 고정되는 연통캡으로 구성된 마이크로채널형 냉각부가 적용됨으로써 단순한 납작튜브 타입의 냉각부에서와 달리 압력강하의 수치는 작아지면서 방열성능이 커지도록 하면서 전기소자와의 열교환 효율을 현격히 향상시킬 수 있도록 하는 한편, 튜브형 냉각부, 마이크로채널형 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부, 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 있고, 이에 따라 크랙에 의한 냉각유체 누수의 위험을 극소화할 수 있으며, 아울러 벨로우즈 체결부의 제2 결합부에 확장엠보돌부를 더 형성함으로써 냉각유체의 이동면적 변화를 최소화하여 압력손실을 낮출 수 있도록 한 마이크로 채널 구조를 갖는 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 상, 하측 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, 특허문헌 1(대한민국 공개특허 제2020-0100999호 2020.08.27. 공개.)에서 보는 바와 같은 차량의 전기소자 냉각용 열교환기가 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 상기와 같은 종래의 전기소자 냉각용 열교환기는 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.
또한, 냉각부에 대한 구성이 단순히 폭 방향으로 다수의 유로가 형성된 납작 튜브 타입으로 제공됨으로써 전기소자와 접촉하여 열교환하는 열교환 효율이 떨어져 냉각부의 전기소자 모듈 가이드를 향하는 일면에 열전도율이 우수한 금속플레이트를 더 배치하였으나, 금속플레이트의 추가 배치 등에 대한 구조가 복잡하다는 문제가 있었다.
즉, 냉각부에 대해 열교환 효율이 현격히 향상될 수 있도록 하는 기술이 요구된다.
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 있으며, 더욱이 냉각부의 개량을 통해 열교환 효율을 현격히 향상시킬 수 있도록 한 한 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에 대해 연구 및 개발이 요구되는 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 다수의 채널핀이 돌출형성되어 마이크로채널을 형성하는 채널베이스, 채널베이스를 하측을 감싸는 채널커버, 채널커버의 일 측에 고정되는 밀폐캡 및 채널커버의 타측에 고정되는 연통캡으로 구성된 마이크로채널형 냉각부가 적용됨으로써 단순한 납작튜브 타입의 냉각부에서와 달리 압력강하의 수치는 작아지면서 방열성능이 커지도록 하면서 전기소자와의 열교환 효율을 현격히 향상시킬 수 있도록 한 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 기술의 다른 목적은 돌출된 단부가 채널커버의 내부 바닥면에 밀착되어 다수의 채널을 형성하는 채널핀에 대해 채널베이스의 폭 방향과 길이방향으로 일정간격을 가지고 다수 개로 돌출되면서 길이방향의 이웃하는 채널핀이 상호 엇갈리게 다수 개로 돌출됨으로써 냉각유체의 이동시 압력 분산이 원활하게 이루어질 수 있으며, 이를 통하여 냉각유체의 압력손실을 낮춰 전기소자와의 열교환효율을 극대화할 수 있도록 함에 있다.
본 발명에 따른 기술의 또 다른 목적은 튜브형 냉각부, 마이크로채널형 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부, 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 있고, 이에 따라 크랙에 의한 냉각유체 누수의 위험을 극소화할 수 있도록 함에 있다.
본 발명에 따른 기술의 또 다른 목적은 벨로우즈 체결부의 제2 결합부에 확장엠보돌부를 더 형성함으로써 냉각유체의 이동면적 변화를 최소화하여 압력손실을 낮출 수 있도록 함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기는 전기소자 모듈의 상측이 밀착되게 배치되고, 냉각 유체가 흐르는 유로가 폭 방향으로 일정간격을 가지고 다수 개로 형성되되 길이방향으로 양단이 개방되게 관통형성되는 튜브형 냉각부; 상기 튜브형 냉각부의 일단에 결합되어 냉각 유체가 유입 또는 배출되게 흐르고, 일면에 돌기가 형성되며, 타면에 파이프가 연결되는 개방돌기가 형성되는 파이프 체결부; 상기 튜브형 냉각부의 타단에 결합되어 냉각 유체의 흐름이 안내되며, 일면에 돌출부가 형성된 벨로우즈 체결부; 전기소자 모듈의 하측이 밀착되게 배치되고, 양측 일정길이만큼을 제외한 중앙영역에 대해 냉각 유체가 흐르는 마이크로채널이 폭 방향과 길이방향에 걸쳐 지그재그 타입으로 형성되며, 일단 하면에 냉각 유체의 배출 또는 유입을 위한 파이프가 연결되는 개방돌기가 형성되는 마이크로채널형 냉각부; 및 상측 개방돌부 내측으로 상기 벨로우즈 체결부의 돌출부가 삽입되고, 하측 개방돌부 측으로 마이크로채널형 냉각부의 타단 상측 부분이 연통연결되며, 선택적으로 가압을 통해 수축 가능토록 구비되는 벨로우즈를 포함하는 한편, 파이프 체결부, 튜브형 냉각부, 벨로우즈 체결부, 벨로우즈 및 마이크로채널형 냉각부의 결합구조가 정면에서 봤을 때 벨로우즈 측으로부터 벨로우즈 반대 측에 이르는 형상이 ">" 형상을 이루는 구성으로 이루어진다.
이때, 상기 마이크로채널형 냉각부는 일정두께의 판 상으로 제공되되 하면에 다수 개의 채널핀이 돌출되어 채널핀의 상호 이웃하는 사이마다 마이크로채널이 형성되며, 전기소자 모듈의 하측이 밀착되게 배치되는 채널베이스와, 상부가 개방된 함체 형상으로 제공되어, 양측 일정길이만큼을 제외한 중앙영역에 대해 마이크로채널이 형성되도록 상기 채널베이스의 채널핀 하단이 내부 바닥면에 밀착되면서 채널베이스 폭 방향 양측 하면에 의해 개방된 중앙영역이 밀폐되며, 일 측 하면에 냉각 유체의 배출 또는 유입을 위한 파이프가 연결되는 개방돌기가 형성되는 채널커버와, 채널커버에 대하여 채널베이스에 의해 밀폐된 타 측의 개방부분을 감싸 고정편의 절곡을 통해 고정시키며, 상면에 벨로우즈의 하측 개방돌부 내측에 삽입되면서 벨로우즈와 연통연결되는 돌출부가 형성된 연통캡 및 채널커버에 대하여 채널베이스에 의해 밀폐된 일 측의 개방부분을 감싸 고정편의 절곡을 통해 밀폐시키는 밀폐캡을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
더욱이, 상기 채널핀은 채널베이스의 하면에 다수 개로 돌출되어 상호 이웃하는 사이에 마이크로채널이 형성되도록 하되, 채널베이스의 폭 방향과 길이방향으로 일정간격을 가지고 다수 개로 돌출되면서 길이방향에 대해 이웃하는 채널핀이 상호 지그재그 타입으로 엇갈리게 돌출되는 것이 양호하다.
아울러, 상기 채널핀은 채널베이스의 폭 방향에 대해 길이방향에 비하여 짧은 길이를 갖는 마름모 형상으로 돌출되는 한편, 냉각 유체의 흐름이 원활하도록 마름모 형상의 각 모서리 부분이 라운드 지게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 벨로우즈 체결부는 튜브형 냉각부의 타단에 결합되어 냉각 유체의 흐름이 안내되며, 일면에 돌출부가 형성된 제1 결합부 및 제1 결합부에 결합되는 제2 결합부를 포함하는 것이 양호하다.
그리고 벨로우즈 체결부 부분에서의 냉각 유체에 대한 이동면적 변화가 최소화될 수 있도록, 제2 결합부는 중앙부분에 외향 사다리꼴 형상으로 돌출확장되는 확장엠보돌부가 더 형성되는 것이 바람직하다.
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 양호하다.
더욱이, 상기 벨로우즈는 개방돌부, 둘레부, 확장편의 횡단면 형상이 장방형에 대한 긴 변의 양단에 각각 반구 형상이 연결 형성된 타원 타입으로 제공되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 다수의 채널핀이 돌출형성되어 마이크로채널을 형성하는 채널베이스, 채널베이스를 하측을 감싸는 채널커버, 채널커버의 일 측에 고정되는 밀폐캡 및 채널커버의 타측에 고정되는 연통캡으로 구성된 마이크로채널형 냉각부가 적용됨으로써 단순한 납작튜브 타입의 냉각부에서와 달리 압력강하의 수치는 작아지면서 방열성능이 커지도록 하면서 전기소자와의 열교환 효율을 현격히 향상시킬 수 있다.
둘째, 돌출된 단부가 채널커버의 내부 바닥면에 밀착되어 다수의 채널을 형성하는 채널핀에 대해 채널베이스의 폭 방향과 길이방향으로 일정간격을 가지고 다수 개로 돌출되면서 길이방향의 이웃하는 채널핀이 상호 엇갈리게 다수 개로 돌출됨으로써 냉각유체의 이동시 압력 분산이 원활하게 이루어질 수 있으며, 이를 통하여 냉각유체의 압력손실을 낮춤과 동시에 전기소자와의 열교환효율을 극대화할 수 있다.
셋째, 튜브형 냉각부, 마이크로채널형 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부, 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 있고, 이에 따라 크랙에 의한 냉각유체 누수의 위험을 극소화할 수 있다.
넷째, 벨로우즈 체결부의 제2 결합부에 확장엠보돌부를 더 형성함으로써 냉각유체의 이동면적 변화를 최소화하여 압력손실을 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 결합 사시구성도.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 분해 사시구성도.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 요부인 마이크로채널형 냉각부를 나타낸 요부 저면 사시구성도.
도 4는 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에서, 요부인 마이크로채널형 냉각부의 채널베이스를 나타낸 요부 저면 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 파이프가 체결되는 측과 벨로우즈가 체결되는 측에 대한 전기소자 모듈 삽입을 위한 가압 과정을 나타낸 사용상태 정면예시도.
도 6은 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 요부인 파이프가 체결되는 측에 대한 구조를 나타낸 요부 단면구성도.
도 7은 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에서, 요부인 벨로우즈가 체결되는 측에 대한 구조를 나타낸 요부 단면구성도.
도 8은 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에서, 요부인 벨로우즈가 체결되는 측에 대한 벨로우즈의 수축 전 및 수축 후의 상태를 나타낸 요부 사용상태 단면예시도.
도 9는 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 벨로우즈 부분에 대한 수축 전의 상태를 나타낸 정 단면예시도.
도 10은 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 벨로우즈 부분에 대한 수축 후의 상태를 나타낸 정 단면예시도.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 분해 사시구성도.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 요부인 마이크로채널형 냉각부를 나타낸 요부 저면 사시구성도.
도 4는 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에서, 요부인 마이크로채널형 냉각부의 채널베이스를 나타낸 요부 저면 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 파이프가 체결되는 측과 벨로우즈가 체결되는 측에 대한 전기소자 모듈 삽입을 위한 가압 과정을 나타낸 사용상태 정면예시도.
도 6은 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 요부인 파이프가 체결되는 측에 대한 구조를 나타낸 요부 단면구성도.
도 7은 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에서, 요부인 벨로우즈가 체결되는 측에 대한 구조를 나타낸 요부 단면구성도.
도 8은 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에서, 요부인 벨로우즈가 체결되는 측에 대한 벨로우즈의 수축 전 및 수축 후의 상태를 나타낸 요부 사용상태 단면예시도.
도 9는 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 벨로우즈 부분에 대한 수축 전의 상태를 나타낸 정 단면예시도.
도 10은 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 벨로우즈 부분에 대한 수축 후의 상태를 나타낸 정 단면예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 결합 사시구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 분해 사시구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 요부인 마이크로채널형 냉각부를 나타낸 요부 저면 사시구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에서, 요부인 마이크로채널형 냉각부의 채널베이스를 나타낸 요부 저면 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 파이프가 체결되는 측과 벨로우즈가 체결되는 측에 대한 전기소자 모듈 삽입을 위한 가압 과정을 나타낸 사용상태 정면예시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 요부인 파이프가 체결되는 측에 대한 구조를 나타낸 요부 단면구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에서, 요부인 벨로우즈가 체결되는 측에 대한 구조를 나타낸 요부 단면구성도이며, 도 8은 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에서, 요부인 벨로우즈가 체결되는 측에 대한 벨로우즈의 수축 전 및 수축 후의 상태를 나타낸 요부 사용상태 단면예시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 벨로우즈 부분에 대한 수축 전의 상태를 나타낸 정 단면예시도이며, 도 10은 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기의 벨로우즈 부분에 대한 수축 후의 상태를 나타낸 정 단면예시도이다.
도 1 내지 10에서 보는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 전기자동차나 하이브리드 자동차와 같은 친환경 차량의 전기소자 모듈(미도시)을 열교환을 통해 냉각시키기 위한 것으로, 튜브형 냉각부(100), 파이프 체결부(200), 벨로우즈 체결부(300), 마이크로채널형 냉각부(400) 및 벨로우즈(500)를 포함하여 이루어진다.
구체적으로, 상기 튜브형 냉각부(100)는 전기소자 모듈(미도시)의 상측이 밀착되게 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 상기 튜브형 냉각부(100)의 일단에 결합되어 냉각 유체가 유입 또는 배출되게 흐르고, 일면에 돌기(211)가 형성되며, 타면에 파이프(20)가 연결되는 개방돌기(221)가 형성되는 것이다.
그리고 상기 벨로우즈 체결부(300)는 상기 튜브형 냉각부(100)의 타단에 결합되어 냉각 유체의 흐름이 안내되며, 일면에 돌출부(311)가 형성되는 것이다.
또한, 상기 마이크로채널형 냉각부(400)는 전기소자 모듈의 하측이 밀착되게 배치되고, 양측 일정길이만큼을 제외한 중앙영역에 대해 냉각 유체가 흐르는 마이크로채널이 폭 방향과 길이방향에 걸쳐 지그재그 타입으로 형성되며, 일단 하면에 냉각 유체의 배출 또는 유입을 위한 파이프(20)가 연결되는 개방돌기(421)가 형성되는 것이다.
그리고 상기 벨로우즈(500)는 상측 개방돌부(510) 내측으로 상기 벨로우즈 체결부(300)의 돌출부(311)가 삽입되고, 하측 개방돌부(510) 측으로 마이크로채널형 냉각부(400)의 타단 상측 부분이 연통연결되며, 선택적으로 가압을 통해 수축 가능토록 구비되는 것이다.
전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 특히, 파이프 체결부(200), 튜브형 냉각부(100), 벨로우즈 체결부(300), 벨로우즈(500) 및 마이크로채널형 냉각부(400)의 결합구조가 정면에서 봤을 때 벨로우즈(500) 측으로부터 벨로우즈(500) 반대 측에 이르는 형상이 ">" 형상을 이루는 것이다.
한편, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기(1000)에서의, 요부인 상기 마이크로채널형 냉각부(400)는 크게 분류하면, 채널베이스(410)와, 채널커버(420)와, 연통캡(430) 및 밀폐캡(440)을 포함한다.
상세히, 상기 채널베이스(410)는 일정두께의 판 상으로 제공되되 하면에 다수 개의 채널핀(411)이 돌출되어 채널핀(411)의 상호 이웃하는 사이마다 마이크로채널이 형성되며, 전기소자 모듈의 하측이 밀착되게 배치되는 것이다.
그리고 상기 채널커버(420)는 상부가 개방된 함체 형상으로 제공되어, 양측 일정길이만큼을 제외한 중앙영역에 대해 마이크로채널이 형성되도록 상기 채널베이스(410)의 채널핀(411) 하단이 내부 바닥면에 밀착되면서 채널베이스(410) 폭 방향 양측 하면에 의해 개방된 중앙영역이 밀폐되며, 일 측 하면에 냉각 유체의 배출 또는 유입을 위한 파이프(20)가 연결되는 개방돌기(421)가 형성되는 것이다.
이때, 상기 마이크로채널(미부호)이라 함은 도면에서 구체적으로 지시하지는 않았으나 냉각 유체가 이동하는 채널베이스(410)의 채널핀(411)에 대해 상호 이웃하는 사이의 공간들을 의미하는 것이다.
한편, 상기 연통캡(430)은 채널커버(420)에 대하여 채널베이스(410)에 의해 밀폐된 타 측의 개방부분을 감싸 고정편(435)의 절곡을 통해 고정시키며, 상면에 벨로우즈(500)의 하측 개방돌부(510) 내측에 삽입되면서 벨로우즈(500)와 연통연결되는 돌출부(431)가 형성되는 것이다.
또한, 상기 밀폐캡(440)은 채널커버(420)에 대하여 채널베이스(410)에 의해 밀폐된 일 측의 개방부분을 감싸 고정편(445)의 절곡을 통해 밀폐시키는 것이다.
전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 마이크로채널형 냉각부(400)에서, 특히 상기 채널핀(411)은 채널베이스(410)의 하면에 다수 개로 돌출되어 상호 이웃하는 사이에 마이크로채널이 형성되도록 하되, 채널베이스(410)의 폭 방향과 길이방향으로 일정간격을 가지고 다수 개로 돌출되면서 길이방향에 대해 이웃하는 채널핀(411)이 상호 지그재그 타입으로 엇갈리게 돌출되는 것이 바람직하다.
더욱이, 상기 채널핀(411)은 채널베이스(410)의 폭 방향에 대해 길이방향에 비하여 짧은 길이를 갖는 마름모 형상으로 돌출되는 한편, 냉각 유체의 흐름이 원활하도록 마름모 형상의 각 모서리 부분이 라운드 지게 형성되는 것이 더욱 바람직한 것이다.
물론, 상기 채널핀(411)은 도면으로 구체적으로 도시하지는 않았으나 원형 또는 타원형의 형상으로 돌출 형성될 수도 있는 것이다.
한편, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기(1000)에서의, 파이프 체결부(200)는 특히, 제1 체결부(210) 및 제2 체결부(220)로 구성된다.
상세히, 상기 제1 체결부(210)는 일면에 돌기(211)가 형성되는 것이며, 상기 제2 체결부(220)는 상기 제1 체결부(210)에 결합되며, 상기 제1 체결부(210)와 대향되는 면인 타면에 파이프(20)가 연결되는 개방돌기(221)가 형성된다.
이때, 상기 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 제1 체결부(210)가 구비됨으로써 이러한 현상을 안정적으로 방지할 수 있는 것이다.
다시 말해서, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같은 상태에 있는 제1 체결부(210)가 벨로우즈(500)의 수축에 따라 마이크로채널형 냉각부(400)의 밀폐캡(440) 일 측 상면에 근접한 방향으로 이동하면서, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 돌기(211)와 밀폐캡(440)의 상면이 서로 인접할 경우, 제1 체결부(210)와 결합된 제2 체결부(220)는 돌기(211)와 밀폐캡(440)의 상면에 의해 미세한 간극을 가지면서 선택적으로 상호 지지될 수 있는 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 미세한 간극의 이동만으로 지지된 상태가 되기 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.
한편, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기(1000)에서의, 상기 벨로우즈 체결부(300)는 튜브형 냉각부(100)의 타단에 결합되어 냉각 유체의 흐름이 안내되며, 일면에 돌출부(311)가 형성된 제1 결합부(310) 및 제1 결합부(310)에 결합되는 제2 결합부(320)를 포함하는 것이다.
이때, 벨로우즈 체결부(300) 부분에서의 냉각 유체에 대한 이동면적 변화가 최소화될 수 있도록 하는 것이 중요하며, 이를 위하여 상기 제2 결합부(320)는 중앙부분에 외향 사다리꼴 형상으로 돌출확장되는 확장엠보돌부(321)가 더 형성되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 전술한 바와 같은 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, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기(1000)에서의, 상기 벨로우즈(500)는 튜브형 냉각부(100)와 마이크로채널형 냉각부(400)를 연결하는 통로의 역할을 하는 것으로, 일 측이 클래드재로 제조되어 벨로우즈 체결부(300)와 브레이징(brazing) 접합되면서, 타 측이 클래드재로 제조되어 마이크로채널형 냉각부(400)의 연통캡(430)과 브레이징(brazing) 접합될 수 있는 것이다.
상기와 같은 벨로우즈(500)는 상하로 대향되어 각기 개방돌부(510), 둘레부(520), 확장편(530)을 가지도록 상, 하 분리 가능하게 구성된다.
이러한 벨로우즈(500)는 상, 하 마주하는 확장편(530)이 상호 결착고정될 수 있도록 확장편(530)의 대각선 단부에 결착편(541)이 형성되며, 확장편(530)의 결착편(541)이 형성되는 대각선과 엇갈리는 대각선 단부에는 상기 결착편(541)이 밴딩되면서 결착되도록 결착편(541) 단면과 동일한 단면을 가지는 결착홈(543)이 함몰형성되는 것이 바람직하다.
다시 말해서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 벨로우즈(500)는 상, 하 분리 가능하게 구성된 상태에서 상기 결착편(541)이 밴딩되면서 결착홈(543)을 거쳐 상, 하로 마주하는 확장편(530)을 상호 결착시켜 벨로우즈(500)를 조립 완성할 수 있는 것이다.
전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 벨로우즈(500)는 소재의 연신률에 따라 높이나 폭이 한정된 종래의 일체형 벨로우즈와는 달리, 둘레부(520)의 높이를 변화시켜 신축 가능한 높이를 조절할 수 있으며, 아울러 둘레부(520)의 폭을 변화시켜 신축에 필요한 힘을 조절할 수 있는 장점이 있는 것이다.
전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 상기와 같은 벨로우즈(500)의 수축 전에 전기소자 모듈을 용이하게 삽입하기 위하여, 튜브형 냉각부(100)와 마이크로채널형 냉각부(400)의 사이에 대한 간격이 전기소자 모듈의 두께에 대한 길이보다 긴 길이를 가지는 것이 바람직하며, 전기소자 모듈이 삽입된 후에는 벨로우즈(500)를 수축시켜 튜브형 냉각부(100)와 마이크로채널형 냉각부(400)의 마주하는 면이 전기소자 모듈의 상, 하면에 각기 밀착되는 것이 바람직한 것이다.
더욱이, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 파이프 체결부(200), 튜브형 냉각부(100), 벨로우즈 체결부(300), 벨로우즈(500) 및 마이크로채널형 냉각부(400)의 결합구조가 정면에서 봤을 때 벨로우즈(500) 측으로부터 벨로우즈(500) 반대 측에 이르는 형상이 ">" 형상을 이루는 것이다.
즉, 상기와 같이, 파이프 체결부(200), 튜브형 냉각부(100), 벨로우즈 체결부(300), 벨로우즈(500) 및 마이크로채널형 냉각부(400)의 결합구조가 정면에서 봤을 때 벨로우즈(500) 측으로부터 벨로우즈(500) 반대 측에 이르는 형상이 ">" 형상을 이룸으로써 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 있고, 이에 따라 크랙에 의한 냉각유체 누수의 위험을 극소화할 수 있게 되는 것이다.
또한, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기(1000)에서의, 상기 벨로우즈(500)는 측면의 자유도를 줄여 전기소자 모듈의 장착시 써멀 그리스가 측면으로 새는 양을 줄임과 동시에 냉각용 열교환기의 전체적인 길이를 줄일 수 있도록 하는 것이 중요하다.
이에 따라, 상기 벨로우즈(500)는 개방돌부(510), 둘레부(520), 확장편(530)의 횡단면 형상이 장방형에 대한 긴 변의 양단에 각각 반구 형상이 연결 형성된 타원 타입으로 제공되는 것이 바람직한 것이다.
즉, 상기와 같은 개방돌부(510), 둘레부(520), 확장편(530)의 횡단면 형상이 장방형에 대한 긴 변의 양단에 각각 반구 형상이 연결 형성된 타원 타입으로 제공되는 벨로우즈(500)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(510), 둘레부(520), 확장편(530)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(500)가 적용됨으로써 종래의 원형 타입의 벨로우즈가 적용될 때와 대비하여 냉각용 열교환기의 전체적인 길이를 줄일 수 있는 효과가 있는 것이다.
전술한 바와 같은 튜브형 냉각부(100) 및 마이크로채널형 냉각부(400)가 적용된 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기(1000)에 의하면, 냉각 유체의 유동해석결과에서, 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기(1000) 표면에 대한 최고온도가 섭씨 140.4도로, 종래의 단순히 튜브형 냉각부(100)에 대하여 한 쌍으로 적용되는 전기소자 냉각용 열교환기 표면에 대한 최고온도인 158.4도보다 섭씨 18도 낮게 해석되었다.
즉, 상기와 같은 유동해석결과에 의하면, 튜브형 냉각부(100) 및 마이크로채널형 냉각부(400)가 적용된 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기(1000) 표면에 대한 최고 온도가 일정온도(18도)만큼 낮아서 열저항 성능이 개선될 수 있는 효과가 있는 것이다.
아울러, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기에 의하면, 다수의 채널핀이 돌출형성되어 마이크로채널을 형성하는 채널베이스, 채널베이스를 하측을 감싸는 채널커버, 채널커버의 일 측에 고정되는 밀폐캡 및 채널커버의 타측에 고정되는 연통캡으로 구성된 마이크로채널형 냉각부가 적용됨으로써 단순한 납작튜브 타입의 냉각부에서와 달리 압력강하의 수치는 작아지면서 방열성능이 커지도록 하면서 전기소자와의 열교환 효율을 현격히 향상시킬 수 있다.
더욱이, 돌출된 단부가 채널커버의 내부 바닥면에 밀착되어 다수의 채널을 형성하는 채널핀에 대해 채널베이스의 폭 방향과 길이방향으로 일정간격을 가지고 다수 개로 돌출되면서 길이방향의 이웃하는 채널핀이 상호 엇갈리게 다수 개로 돌출됨으로써 냉각유체의 이동시 압력 분산이 원활하게 이루어질 수 있으며, 이를 통하여 냉각유체의 압력손실을 낮춤과 동시에 전기소자와의 열교환효율을 극대화할 수 있게 된다.
또한, 튜브형 냉각부, 마이크로채널형 냉각부, 파이프 체결부, 벨로우즈 체결부, 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 있고, 이에 따라 크랙에 의한 냉각유체 누수의 위험을 극소화할 수 있다.
그리고 벨로우즈 체결부의 제2 결합부에 확장엠보돌부를 더 형성함으로써 냉각유체의 이동면적 변화를 최소화하여 압력손실을 낮출 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.
1000: 전기소자 냉각용 열교환기
100: 튜브형 냉각부 110: 유로
200: 파이프 체결부 210: 제1 체결부
211: 돌기 213: 결착홈
220: 제2 체결부 221: 개방돌기
223: 결착편
300: 벨로우즈 체결부 310: 제1 결합부
311: 돌출부 313: 결착홈
320: 제2 결합부 321: 확장엠보돌부
323: 결착편
400: 마이크로채널형 냉각부 410: 채널베이스
411: 채널핀 420: 채널커버
421: 개방돌기 430: 연통캡
431: 돌출부 435: 고정편
440: 밀폐캡 445: 고정편
500: 벨로우즈 510: 개방돌부
520: 둘레부 530: 확장편
541: 결착편 543: 결착홈
20: 파이프
21: 걸림단턱
100: 튜브형 냉각부 110: 유로
200: 파이프 체결부 210: 제1 체결부
211: 돌기 213: 결착홈
220: 제2 체결부 221: 개방돌기
223: 결착편
300: 벨로우즈 체결부 310: 제1 결합부
311: 돌출부 313: 결착홈
320: 제2 결합부 321: 확장엠보돌부
323: 결착편
400: 마이크로채널형 냉각부 410: 채널베이스
411: 채널핀 420: 채널커버
421: 개방돌기 430: 연통캡
431: 돌출부 435: 고정편
440: 밀폐캡 445: 고정편
500: 벨로우즈 510: 개방돌부
520: 둘레부 530: 확장편
541: 결착편 543: 결착홈
20: 파이프
21: 걸림단턱
Claims (9)
- 전기소자 모듈의 상측이 밀착되게 배치되고, 냉각 유체가 흐르는 유로(110)가 폭 방향으로 일정간격을 가지고 다수 개로 형성되되 길이방향으로 양단이 개방되게 관통형성되는 튜브형 냉각부(100);
상기 튜브형 냉각부(100)의 일단에 결합되어 냉각 유체가 유입 또는 배출되게 흐르고, 일면에 돌기(211)가 형성되며, 타면에 파이프(20)가 연결되는 개방돌기(221)가 형성되는 파이프 체결부(200);
상기 튜브형 냉각부(100)의 타단에 결합되어 냉각 유체의 흐름이 안내되며, 일면에 돌출부(311)가 형성된 벨로우즈 체결부(300);
전기소자 모듈의 하측이 밀착되게 배치되고, 양측 일정길이만큼을 제외한 중앙영역에 대해 냉각 유체가 흐르는 마이크로채널이 폭 방향과 길이방향에 걸쳐 지그재그 타입으로 형성되며, 일단 하면에 냉각 유체의 배출 또는 유입을 위한 파이프(20)가 연결되는 개방돌기(421)가 형성되는 마이크로채널형 냉각부(400); 및
상측 개방돌부(510) 내측으로 상기 벨로우즈 체결부(300)의 돌출부(311)가 삽입되고, 하측 개방돌부(510) 측으로 마이크로채널형 냉각부(400)의 타단 상측 부분이 연통연결되며, 선택적으로 가압을 통해 수축 가능토록 구비되는 벨로우즈(500)를 포함하는 한편,
파이프 체결부(200), 튜브형 냉각부(100), 벨로우즈 체결부(300), 벨로우즈(500) 및 마이크로채널형 냉각부(400)의 결합구조가 정면에서 봤을 때 벨로우즈(500) 측으로부터 벨로우즈(500) 반대 측에 이르는 형상이 ">" 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기.
- 제1항에 있어서,
상기 마이크로채널형 냉각부(400)는 일정두께의 판 상으로 제공되되 하면에 다수 개의 채널핀(411)이 돌출되어 채널핀(411)의 상호 이웃하는 사이마다 마이크로채널이 형성되며, 전기소자 모듈의 하측이 밀착되게 배치되는 채널베이스(410)와,
상부가 개방된 함체 형상으로 제공되어, 양측 일정길이만큼을 제외한 중앙영역에 대해 마이크로채널이 형성되도록 상기 채널베이스(410)의 채널핀(411) 하단이 내부 바닥면에 밀착되면서 채널베이스(410) 폭 방향 양측 하면에 의해 개방된 중앙영역이 밀폐되며, 일 측 하면에 냉각 유체의 배출 또는 유입을 위한 파이프(20)가 연결되는 개방돌기(421)가 형성되는 채널커버(420)와,
채널커버(420)에 대하여 채널베이스(410)에 의해 밀폐된 타 측의 개방부분을 감싸 고정편(435)의 절곡을 통해 고정시키며, 상면에 벨로우즈(500)의 하측 개방돌부(510) 내측에 삽입되면서 벨로우즈(500)와 연통연결되는 돌출부(431)가 형성된 연통캡(430) 및
채널커버(420)에 대하여 채널베이스(410)에 의해 밀폐된 일 측의 개방부분을 감싸 고정편(445)의 절곡을 통해 밀폐시키는 밀폐캡(440)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기.
- 제2항에 있어서,
상기 채널핀(411)은 채널베이스(410)의 하면에 다수 개로 돌출되어 상호 이웃하는 사이에 마이크로채널이 형성되도록 하되,
채널베이스(410)의 폭 방향과 길이방향으로 일정간격을 가지고 다수 개로 돌출되면서 길이방향에 대해 이웃하는 채널핀(411)이 상호 지그재그 타입으로 엇갈리게 돌출되는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기.
- 제2항에 있어서,
상기 채널핀(411)은 채널베이스(410)의 폭 방향에 대해 길이방향에 비하여 짧은 길이를 갖는 마름모 형상으로 돌출되는 한편,
냉각 유체의 흐름이 원활하도록 마름모 형상의 각 모서리 부분이 라운드 지게 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기.
- 제1항에 있어서,
상기 벨로우즈 체결부(300)는 튜브형 냉각부(100)의 타단에 결합되어 냉각 유체의 흐름이 안내되며, 일면에 돌출부(311)가 형성된 제1 결합부(310) 및
제1 결합부(310)에 결합되는 제2 결합부(320)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기.
- 제5항에 있어서,
벨로우즈 체결부(300) 부분에서의 냉각 유체에 대한 이동면적 변화가 최소화될 수 있도록,
제2 결합부(320)는 중앙부분에 외향 사다리꼴 형상으로 돌출확장되는 확장엠보돌부(321)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기.
- 제1항에 있어서,
상기 벨로우즈(500)는 상하로 대향되어 각기 개방돌부(510), 둘레부(520), 확장편(530)을 가지도록 상, 하 분리 가능하게 구성되는 한편,
상, 하 마주하는 확장편(530)이 상호 결착고정될 수 있도록 확장편(530)의 대각선 단부에 결착편(541)이 형성되며, 확장편(530)의 결착편(541)이 형성되는 대각선과 엇갈리는 대각선 단부에는 상기 결착편(541)이 밴딩되면서 결착되도록 결착편(541) 단면과 동일한 단면을 가지는 결착홈(543)이 함몰형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기.
- 제7항에 있어서,
상기 벨로우즈(500)는 개방돌부(510), 둘레부(520), 확장편(530)의 횡단면 형상이 장방형에 대한 긴 변의 양단에 각각 반구 형상이 연결 형성된 타원 타입으로 제공되는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기.
- 제2항에 있어서,
상기 채널핀(411)은 원형 또는 타원형의 형상으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210165763A KR102505779B1 (ko) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210165763A KR102505779B1 (ko) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102505779B1 true KR102505779B1 (ko) | 2023-03-06 |
Family
ID=85509892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210165763A KR102505779B1 (ko) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102505779B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080071561A (ko) | 2005-10-11 | 2008-08-04 | 바르코 엔.브이. | 디스플레이 어셈블리 및 디스플레이 방법 |
| KR20180112983A (ko) | 2017-04-05 | 2018-10-15 | 한온시스템 주식회사 | 전기소자 쿨링모듈 |
| KR20190044180A (ko) | 2017-10-20 | 2019-04-30 | 현대자동차주식회사 | 차량용 배터리 냉각 장치 |
| KR20190051288A (ko) | 2017-11-06 | 2019-05-15 | 현대자동차주식회사 | 차량용 배터리 냉각장치 |
| KR20200100999A (ko) | 2019-02-19 | 2020-08-27 | 주식회사 고산 | 차량의 전기소자 냉각용 열교환기 |
-
2021
- 2021-11-26 KR KR1020210165763A patent/KR102505779B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080071561A (ko) | 2005-10-11 | 2008-08-04 | 바르코 엔.브이. | 디스플레이 어셈블리 및 디스플레이 방법 |
| KR20180112983A (ko) | 2017-04-05 | 2018-10-15 | 한온시스템 주식회사 | 전기소자 쿨링모듈 |
| KR20190044180A (ko) | 2017-10-20 | 2019-04-30 | 현대자동차주식회사 | 차량용 배터리 냉각 장치 |
| KR20190051288A (ko) | 2017-11-06 | 2019-05-15 | 현대자동차주식회사 | 차량용 배터리 냉각장치 |
| KR20200100999A (ko) | 2019-02-19 | 2020-08-27 | 주식회사 고산 | 차량의 전기소자 냉각용 열교환기 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108541182B (zh) | 用于冷却电子模块的多个层的热交换器 | |
| US10928141B2 (en) | Heat exchanger for cooling multiple layers of electronic modules | |
| US10582649B2 (en) | Heat exchanger for cooling electrical device | |
| JP4766110B2 (ja) | 半導体冷却構造 | |
| CN109141083B (zh) | 一种应用于燃料电池的一次表面换热器 | |
| CN113966134A (zh) | 均温板结构 | |
| KR102197055B1 (ko) | 차량의 전기소자 냉각용 열교환기 | |
| JP5083288B2 (ja) | 半導体冷却構造 | |
| KR102505779B1 (ko) | 마이크로 채널 구조를 갖는 차량의 전기소자 냉각용 열교환기 | |
| CN113170602B (zh) | 用于冷却车辆电气器件的热交换器 | |
| US11439040B2 (en) | Heat exchanger for cooling electrical device | |
| KR20200091240A (ko) | 스위칭용 반도체 소자 및 그의 냉각장치 | |
| EP2370771B1 (en) | Brazed heat exchanger | |
| JP6708113B2 (ja) | 積層型冷却器 | |
| KR102236323B1 (ko) | 차량의 전기소자 냉각용 열교환기 | |
| CN109526182B (zh) | 液冷式双侧冷却器 | |
| KR20240045735A (ko) | 차량의 전기소자 냉각용 열교환기 | |
| JP7393527B2 (ja) | 熱交換器 | |
| KR102260065B1 (ko) | 변압기용 콜게이트형 방열기 | |
| KR20190030958A (ko) | 일체형 열교환기 | |
| JP2016046322A (ja) | 積層式冷却器 | |
| KR101987599B1 (ko) | 용접식 판형 열교환기 | |
| CN114341580A (zh) | 热交换器的箱结构 | |
| US20210131735A1 (en) | Heat exchanger | |
| US20240234006A9 (en) | Corrugated radiator for transformer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |