KR102521350B1 - 인버터 파워모듈 열교환기 - Google Patents

인버터 파워모듈 열교환기 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 인버터 파워모듈 열교환기는, 냉각수가 흐르는 내부유로를 구비하는 중공관 형상으로 형성되어 상호 평행하게 상하로 배열되는 한 쌍의 PFC튜브; 연성을 갖는 합성수지로 제작되되, 냉각수가 흐르는 벤딩유로가 내부를 길이방향으로 관통하도록 형성되며, 길이방향 양단이 상기 한 쌍의 PFC튜브 길이방향 끝단에 각각 연결되도록 중단이 벤딩되는 벤딩조인트; 상기 벤딩조인트보다 높은 강도를 갖는 재료로 제작되어, 상기 벤딩조인트의 외측을 감싸는 보호케이스;를 포함하여 구성된다. 본 발명에 의한 인버터 파워모듈 열교환기는, PFC튜브 연결부위의 기밀성이 향상되어 냉각수 누수의 우려가 없어지고, 조립 과정에서 PFC튜브 연결부위가 소성변형되는 현상을 방지할 수 있어 내구성이 향상되며, 조립공정이 단순화되어 생산성이 개선된다는 장점이 있다.

Description

인버터 파워모듈 열교환기 {Heat exchanger for inverter power module}
본 발명은 환경차의 일버터 파워모듈을 냉각시키기 위한 열교환기에 관한 것으로, 더 상세하게는 냉매가 흐르는 PFC튜브 연결부위 조립성과 소성변형에 의해 내구성을 향상시킬 수 있는 인버터 파워모듈 열교환기에 관한 것이다.
전기자동차나 하이브리드 자동차와 같은 친환경 차량은 모터를 이용해 동력을 공급하게 되는데, 이때 상기 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.
일반적으로 파워모듈을 냉각시키고자 하는 경우 냉각수가 내부를 흐르는 복수 개의 PFC튜브(Parallel Flow Condenser Tube)를 사용하는데, 상기 복수 개의 PFC튜브는 냉각수 유동패턴이 지그재그 형상을 이루도록 평행하게 배열되어 내부유로가 연통되도록 결합된다.
이하 도면을 참조하여 종래의 '차량의 전기소자 냉각용 열교환기(대한민국 등록특허 10-2197055호)'에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 종래의 열교환기 조립공정을 도시하는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 열교환기는, 상하로 일정간격 이격 배치되고 냉각 유체가 흐르는 내부 유로가 내부를 흐르는 복수 개의 PFC튜브(10)와, 상기 PFC튜브(10) 끝단에 결합되도록 한 쌍으로 구비되되 내부에 유로가 형성되며 상호 대향하는 일면에 돌출부(22)가 형성된 벨로우즈 체결부(20)과, 상기 한 쌍의 돌출부(22)가 내측으로 삽입되되 선택적으로 가압을 통해 수축 가능토록 구비되는 벨로우즈(30)를 포함하여 구성된다.
상하로 배열된 한 쌍의 PFC튜브(10)는 벨로우즈(30)를 사이에 두고 돌출부(22)가 대향되도록 배열된 후, 도 2에 도시된 바와 같이 돌출부(22) 간의 거리가 가까워지는 방향으로 가압되어 조립된다. 이때 한 쌍의 돌출부(22)가 내부로 인입되는 벨로우즈(30)는 가압력에 의해 변형되면서 한 쌍의 돌출부(22) 사이를 밀폐시키게 된다.
이때 종래의 열교환기는 대부분의 부품들이 알루미늄으로 제작되므로 각 부품 간의 결합부위로 냉각수가 누수되는 문제가 빈번히 발생된다는 단점이 있다. 또한 각 부품들의 연결부위가 알루미늄으로 제작되는 경우에는 조립 과정에서 연결부위에 소성변형이 발생하여 실차 주행 중 결함이 발생한다는 문제점도 있다.
또한, 현재까지는 브레이징 공법으로 각 부품들을 결합시켜 왔는데, 브레이징 공법으로 각 부품들을 결합시키기 위해서는 많은 장비가 필요할 뿐만 아니라 결합공정에 많은 시간이 소요되어 생산성이 떨어지게 된다는 문제점도 있다.
KR 10-2197055 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, PFC튜브 연결부위의 기밀성이 향상될 수 있고, 조립 과정에서 PFC튜브 연결부위가 소성변형되는 현상을 방지할 수 있으며, 조립공정이 단순화되어 생산성이 개선되는 인버터 파워모듈 열교환기를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 인버터 파워모듈 열교환기는, 냉각수가 흐르는 내부유로를 구비하는 중공관 형상으로 형성되어 상호 평행하게 상하로 배열되는 한 쌍의 PFC튜브; 연성을 갖는 합성수지로 제작되되, 냉각수가 흐르는 벤딩유로가 내부를 길이방향으로 관통하도록 형성되며, 길이방향 양단이 상기 한 쌍의 PFC튜브 길이방향 끝단에 각각 연결되도록 중단이 벤딩되는 벤딩조인트; 상기 벤딩조인트보다 높은 강도를 갖는 재료로 제작되어, 상기 벤딩조인트의 외측을 감싸는 보호케이스;를 포함하여 구성된다.
상기 보호케이스는, 상기 벤딩조인트의 상면을 덮는 상판 및 상기 벤딩조인트의 상부 좌우측을 덮는 한 쌍의 상측판으로 이루어지는 상측케이스와, 상기 벤딩조인트의 저면을 덮는 하판 및 상기 벤딩조인트의 하부 좌우측을 덮는 한 쌍의 하측판으로 이루어지는 하측케이스로 구성되며,
상기 상측판의 하단과 상기 하측판의 상단 중 상기 PFC튜브와 가까운 측은 상호 맞닿도록 평행하게 형성되고, 상기 상측판의 하단과 상기 하측판의 상단 중 상기 PFC튜브와 먼 측은 상호 이격되도록 경사지게 형성된다.
상기 상측판과 상기 하측판에는 상하방향으로 일렬로 배열되는 상측체결홀 및 하측체결홀이 각각 형성되고, 상기 상측체결홀과 하측체결홀에 삽입되어 상기 상측케이스와 하측케이스를 체결하는 체결핀을 더 포함한다.
상기 하측판에는 관통방향이 상하를 향하되 길이방향이 상기 PFC튜브의 길이방향과 평행하도록 배열되는 후크슬롯이 형성되고, 상기 상측판에는 끝단이 상기 후크슬롯에 체결되는 체결후크가 형성된다.
상기 상측케이스와 상기 하측케이스는, 상기 벤딩조인트의 길이방향 끝단에 걸리는 후크 형상의 상측걸림턱 및 하측걸림턱을 구비한다.
상기 벤딩조인트는 길이방향 양측이 상하로 적층되도록 중단이 180도 벤딩되고, 상기 벤딩조인트 중 상하로 적층되는 부위 사이에 삽입되는 스페이서를 더 포함한다.
폴리프탈아마이드(Polyphthalamide, PPA)로 제작되되 상기 한 쌍의 PFC튜브의 길이방향 타단이 각각 삽입되도록 결합되어 PFC튜브로의 냉각수 유출입을 안내하는 한 쌍의 파이프어댑터를 더 포함하고,
상기 PFC튜브와 상기 파이프어댑터는 에폭시를 매개로 접합된다.
상기 PFC튜브의 내부유로로 상기 에폭시가 유입되지 아니하도록, 상기 PFC튜브의 길이방향 타단측 외측면을 둘러싸는 씰을 더 포함한다.
상기 PFC튜브는 복수 개의 내부유로를 구비하되, 상기 복수 개의 내부유로는 상기 PFC튜브의 폭방향으로 평행하게 배열되며, 상기 내부유로는, 모서리부위가 만곡진 횡단면을 갖도록 형성된다.
본 발명에 의한 인버터 파워모듈 열교환기는, PFC튜브 연결부위의 기밀성이 향상되어 냉각수 누수의 우려가 없어지고, 조립 과정에서 PFC튜브 연결부위가 소성변형되는 현상을 방지할 수 있어 내구성이 향상되며, 조립공정이 단순화되어 생산성이 개선된다는 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 열교환기 조립공정을 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 인버터 파워모듈 열교환기의 분해사시도이다.
도 4는 PFC튜브에 상측케이스가 결합되는 구조를 도시하는 사시도이다.
도 5는 PFC튜브에 상측파이프어댑터가 결합되는 구조를 도시하는 단면도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명에 의한 인버터 파워모듈 열교환기 조립과정을 도시하는 사시도 및 단면도이다.
도 10은 PFC튜브의 내부유로 형상을 도시하는 횡단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 인버터 파워모듈 열교환기의 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 인버터 파워모듈 열교환기의 분해사시도이고, 도 4는 PFC튜브에 상측케이스가 결합되는 구조를 도시하는 사시도이다.
본 발명에 의한 인버터 파워모듈 열교환기는 인버터 파워모듈에서 발생되는 열기를 냉각수의 냉기와 열교환하여 인버터 파워모듈을 냉각시키기 위한 장치로서, 냉각수가 흐르는 내부유로를 구비하는 중공관 형상으로 형성되어 상호 평행하게 상하로 배열되는 한 쌍의 PFC튜브(100)와, 냉각수가 흐르는 벤딩유로(210)가 내부를 길이방향으로 관통하도록 형성되며 길이방향 양단이 상기 한 쌍의 PFC튜브(100) 길이방향 끝단에 각각 연결되도록 중단이 벤딩되는 벤딩조인트(200)와, 상기 벤딩조인트(200)보다 높은 강도를 갖는 재료로 제작되어 상기 벤딩조인트(200)의 외측을 감싸는 보호케이스(300)를 포함하여 구성된다.
이때 상기 PFC튜브(100)는 높은 열전도율을 가질 수 있도록 알루미늄으로 제작되고, 상기 벤딩조인트(200)는 엔지니어링 플라스틱 등과 같이 중단이 휘어질 수 있도록 연성을 갖는 합성수지로 제작되며, 보호케이스(300) 역시 플라스틱 사출성형에 의해 제작된다.
이와 같이 상기 벤딩조인트(200)가 엔지니어링 플라스틱과 같은 합성수지로 제작되면, PFC튜브(100)의 길이방향 일단을 벤딩조인트(200)의 벤딩유로(210)에 끼워맞춤 방식으로 압입시킨 후 접착제에 의한 접착 방식으로 PFC튜브(100)를 벤딩조인트(200)에 결합시킬 수 있으므로, PFC튜브(100)와 벤딩조인트(200) 연결부위를 완벽하게 밀폐시킬 수 있고 이에 따라 냉각수 누수현상을 효과적으로 방지할 수 있게 된다는 장점이 있다.
또한 상기 언급한 바와 같이 PFC튜브(100)와 벤딩조인트(200)가 압입 및 접착 방식으로 결합되면, 브레이징 공정 등과 같은 복잡한 접합 공정 없이도 PFC튜브(100)와 벤딩조인츠를 결합시킬 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있다는 장점도 얻을 수 있다.
또한, 한 쌍의 PFC튜브(100)가 합성수지 재질의 벤딩조인트(200)에 의해 연결되면, 상기 한 쌍의 PFC튜브(100) 배열각도가 수 회에 걸쳐 반복적으로 변경되더라도 상기 벤딩조인트(200)에 소성변형이 발생하지 아니하므로 인버터 파워모듈 열교환기의 내구성이 향상된다는 효과도 얻을 수 있게 된다.
한편, 상기 벤딩조인트(200)가 외부로 그대로 노출되면 상기 벤딩조인트(200)에 외부 충격이 인가되었을 때 상기 벤딩조인트(200)가 손상될 우려가 있다. 따라서 상기 벤딩조인트(200)는 본 실시예에 도시된 바와 같이 별도의 보호케이스(300)에 의해 덮여지도록 구성됨이 바람직하다.
상기 보호케이스(300)는 벤딩조인트(200)를 보호하기 위한 구성요소로서, 상기 벤딩조인트(200)보다 강도가 높은 재질의 합성수지로 제작되며, 상기 벤딩조인트(200)의 상측을 덮어 보호하는 상측케이스(310)와 상기 벤딩조인트(200)의 하측을 덮어 보호하는 하측케이스(320)로 구분된다. 상기 상측케이스(310)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 벤딩조인트(200)의 상면을 덮는 상판(311)과, 상기 벤딩조인트(200)의 상부 좌우측을 덮는 한 쌍의 상측판(312)으로 이루어진다. 마찬가지로 상기 하측케이스(320)는, 상기 벤딩조인트(200)의 저면을 덮는 하판(321)과, 상기 벤딩조인트(200)의 하부 좌우측을 덮는 한 쌍의 하측판(322)으로 이루어진다.
이와 같이 상기 보호케이스(300)가 상측케이스(310)와 하측케이스(320)로 구분되어 벤딩조인트(200)에 결합되면, 상기 보호케이스(300)가 벤딩조인트(200)에 결합된 상태에서도 상기 벤딩조인트(200)의 벤딩각도가 일정 수준 변경될 수 있는바, 조립 및 유지 보수가 용이해진다는 장점이 있다.
이때 상기 상측판(312)과 상기 하측판(322)에는 상하방향으로 일렬로 배열되는 상측체결홀(313) 및 하측체결홀(323)이 각각 형성되는바, 상기 상측케이스(310)와 하측케이스(320)는 상기 상측체결홀(313) 및 하측체결홀(323)을 순차적으로 관통하도록 삽입되는 별도의 체결핀(미도시)에 의해 일체로 결합될 수 있다.
한편, 보호케이스(300)가 벤딩조인트(200)에 결합되어 있는 상태에서 벤딩조인트(200)의 벤딩각도가 변경되기 위해서는 도 4에 도시된 바와 같이 상측체결홀(313) 및 하측체결홀(323)에 삽입되어 있던 체결핀이 탈거되어야 하는데, 이와 같이 체결핀이 탈거되었을 때 상측케이스(310)와 하측케이스(320)가 완전히 분리되면 벤딩조인트(200)의 벤딩 과정에서 상측케이스(310) 및 하측케이스(320)가 벤딩조인트(200)로부터 분리될 우려가 있다.
따라서 본 발명에 의한 인버터 파워모듈 열교환기는 체결핀이 탈거된 상태에서도 상측케이스(310)와 하측케이스(320)가 연결된 상태를 유지할 수 있도록, 상기 하측판(322)에는 관통방향이 상하를 향하되 길이방향이 상기 PFC튜브(100)의 길이방향과 평행하도록 배열되는 후크슬롯(324)이 형성되고, 상기 상측판(312)에는 끝단이 상기 후크슬롯(324)에 체결되는 체결후크(314)가 형성될 수 있다. 상기 체결후크(314)는 도 4에 도시된 바와 같이 벤딩조인트(200)의 벤딩 각도가 벌어지더라도 후크슬롯(324)으로부터 완전히 빠지지 아니하는 상태가 되므로, 상기 상측케이스(310)와 하측케이스(320)는 완전히 분리되지 아니하고 체결후크(314)에 의해 연결된 상태를 유지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의한 인버터 파워모듈 열교환기의 유지 및 보수 편의를 위해 상기 보호케이스(300)는 착탈 가능한 구조로 벤딩조인트(200)에 결합됨이 바람직하다. 이와 같이 사익 보호케이스(300)가 벤딩조인트(200)에 착탈 가능한 구조로 결합될 수 있도록, 상기 상측케이스(310)와 상기 하측케이스(320)는 상기 벤딩조인트(200)의 길이방향 끝단에 걸리는 후크 형상의 상측걸림턱(315) 및 하측걸림턱(325)을 구비할 수 있다. 이때 상기 상측걸림턱(315)은 상판(311) 및 한 쌍의 상측판(312) 끝단에 각각 형성되고, 상기 하측걸림턱(325)은 하판(321) 및 한 쌍의 하측판(322) 끝단에 각각 형성되는바, 상기 상측케이스(310) 및 하측케이스(320)는 사용자의 의도에 반하여 벤딩조인트(200)로부터 분리되지 아니하게 된다.
도 5는 PFC튜브(100)에 상측파이프어댑터(510, 520)가 결합되는 구조를 도시하는 단면도이다.
상기 PFC튜브(100)의 길이방향 타측(본 실시예에서는 좌측)에는 냉각수 유출입을 안내하기 위한 파이프어댑터(510, 520)가 결합된다. 즉, 상측에 위치하는 PFC튜브(100)에는 냉각수가 유입되는 상측 파이프어댑터(510)가 장착되고, 하측에 위치하는 PFC튜브(100)에는 냉각수가 유출되는 하측 파이프어댑터(520)가 장착될 수 있다. 상측 파이프어댑터(510)에는 상측 어댑터체결홀(512)이 형성되고 하측 파이프어댑터(520)에는 하측 어댑터체결홀(522)이 형성되는바, 상기 상측 파이프어댑터(510)와 하측 파이프어댑터(520)는 상측 어댑터체결홀(512) 및 하측 어댑터체결홀(522)을 관통하도록 삽입되는 별도의 체결핀(미도시)에 의해 일체로 결합된다. 이와 같이 상측 파이프어댑터(510)와 하측 파이프어댑터(520)가 별도의 체결핀에 의해 결합되는 구조는 상측케이스(310)와 하측케이스(320)가 체결핀에 의해 결합되는 구조와 실질적으로 유사하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이때, 상기 파이프어댑터(510, 520)는 폴리프탈아마이드(Polyphthalamide, PPA)로 제작되되 상기 한 쌍의 PFC튜브(100)의 길이방향 타단이 삽입되도록 결합되는데, 이와 같이 파이프어댑터(510, 520)가 폴리프탈아마이드로 제작되는 경우에는 상기 PFC튜브(100)와 상기 파이프어댑터(510, 520)가 에폭시(700)를 매개로 접합될 수 있다. 상기 언급한 바와 같이 상기 PFC튜브(100)와 상기 파이프어댑터(510, 520)가 에폭시(700)를 매개로 접합되도록 구성되면, PFC튜브(100)와 파이프어댑터(510, 520) 간의 기밀성이 확보되어 냉각수가 외부로 누수되지 아니할 뿐만 아니라, 브레이징 공정을 사용하는 경우에 비하여 PFC튜브(100)와 파이프어댑터(510, 520) 간의 결합공정이 매우 간단해지므로 생산성이 향상된다는 효과를 얻을 수 있게 된다.
한편, 상기 에폭시(700)가 PFC튜브(100)의 끝단까지 도포되면 상기 에폭시(700)가 PFC튜브(100)의 내부유로로 유입될 우려가 있으므로, 상기 PFC파이프의 길이방향 타단측 외측면에는 씰(600)이 둘러싸이도록 구성됨이 바람직하다. 이와 같은 씰(600)은 본원발명이 해당하는 기술분야에서 널리 상용화된 부품이므로, 상기 씰(600)의 재질 및 기능, 효과에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 6 내지 도 9는 본 발명에 의한 인버터 파워모듈 열교환기 조립과정을 도시하는 사시도 및 단면도이다.
본 발명에 의한 인버터 파워모듈 열교환기는, 보호케이스(300)가 벤딩조인트(200)에 결합된 상태에서도 상기 벤딩조인트(200)의 벤딩각도가 조절될 수 있도록, 상기 보호케이스(300)가 상측케이스(310)와 하측케이스(320)로 구분되되 별도의 체결핀에 의해 결합되도록 구성된다는 점에 구성상의 특징이 있다.
이때, 상기 상측케이스(310)와 하측케이스(320)가 벤딩조인트(200)에 장착되는 경우 상측케이스(310)의 하단 전체가 하측케이스(320)의 하단 전체에 밀착되면, 벤딩조인트(200)의 벤딩각도가 감소하였을 때 상기 상측케이스(310)와 하측케이스(320)가 면접촉을 이루지 못하므로 상기 상측케이스(310) 및 하측케이스(320)의 안착위치가 불안정해질 우려가 있다.
본 발명에 의한 인버터 파워모듈 열교환기는 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 상기 상측판(312)의 하단과 상기 하측판(322)의 상단 중 상기 PFC튜브(100)와 가까운 측(이하 '전방측'이라 약칭함)은 상호 맞닿도록 평행하게 형성되고, 상기 상측판(312)의 하단과 상기 하측판(322)의 상단 중 상기 PFC튜브(100)와 먼 측(이하 '후방측'이라 약칭함)은 상호 이격되도록 경사지게 형성될 수 있다.
이와 같이 상측판(312)의 하단과 하측판(322)의 상단이 절곡된 형상으로 형성되면, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 PFC튜브(100) 체결을 위해 벤딩조인트(200)의 벤딩부위를 벌렸을 때(벤딩 각도를 감소시켰을 때) 상측판(312) 하단의 후방측과 하측판(322) 상단의 후방측이 밀착되므로, 상기 상측케이스(310)와 하측케이스(320)의 안착위치가 안정될 수 있다. 이때, 상기 체결후크(314)는 후크슬롯(324)으로부터 완전히 빠져나오지 아니하고 끝단이 상기 후크슬롯(324)에 걸쳐져 있는 상태를 유지하므로, 상기 상측케이스(310)와 하측케이스(320)는 완전히 분리되지 아니하고 연결된 상태를 유지할 수 있게 된다.
반대로 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 PFC튜브(100)의 체결이 완료되어 벤딩조인트(200)의 벤딩부위를 오므렸을 때(벤딩 각도를 180도로 증가시켰을 때) 상측판(312) 하단의 전방측과 하측판(322) 상단의 전방측이 밀착되어 고정되므로, 상측체결홀(313) 및 하측체결홀(323)에 체결핀을 삽입시키는 작업을 안정적으로 수행할 수 있게 된다.
한편, PFC튜브(100)가 벤딩조인트(200)에 완전히 결합이 완료된 이후에는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 벤딩조인트(200)의 길이방향 양측이 상하로 적층되도록 상기 벤딩조인트(200)의 중단이 180도 벤딩되는데, 이때 상기 벤딩조인트(200)가 과도하게 벤딩되면 상기 한 쌍의 PFC튜브(100)가 접촉되는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명에 의한 인버터 파워모듈 열교환기는 상기 벤딩조인트(200)의 최대 벤딩각도가 일정하게 유지될 수 있도록, 상기 벤딩조인트(200) 중 상호 적층되는 부위 사이에 삽입되는 스페이서(400)를 추가로 구비할 수 있다. 이때, 상기 벤딩조인트(200) 중 상기 스페이서(400)가 안착되는 부위에는 상기 스페이서(400)의 안착위치가 일정하게 고정될 수 있도록 상기 스페이서(400)의 외측면 일부가 묻히도록 형상의 안착홈이 마련됨이 바람직하다.
이와 같이 벤딩조인트(200)의 적층부위에 스페이서(400)가 구비되면, 벤딩조인트(200)의 벤딩형상이 일정하게 유지되어 한 쌍의 PFC튜브(100)가 상호 평행하게 배열될 수 있다는 장점이 있다. 이때 상기 스페이서(400)는 벤딩조인트(200)의 벤딩 각도를 일정 각도로 유지시킬 수 있다면 어떠한 구성으로도 대체될 수 있다.
도 10은 PFC튜브(100)의 내부유로 형상을 도시하는 횡단면도이다.
상기 PFC튜브(100)의 내부에는 복수 개의 내부유로(102)를 구비되는데, 상기 복수 개의 내부유로(102)는 상기 PFC튜브(100)의 폭방향으로 평행하게 배열된다. 이때 상기 내부유로(102)는 일반적으로 도 10의 (A) 및 (D)에 도시된 바와 같이 직사각형 횡단면을 갖도록 형성되는데, 내부유로(102)를 지나는 냉각수와 PFC튜브(100)의 외부의 열이 효과적으로 열교환되기 위해서는 도 10의 (B) 및 (E)와 같이 채널두께(c)가 일정 수준 이상으로 두꺼워져야 한다.
그러나 이와 같이 내부유로(102)의 채널두께(c)가 두꺼워지면 하기 [표 1]에 도시된 바와 같이 냉각수의 차압이 증가하게 된다는 문제가 발생된다.
(내부유로 치수 단위 : mm)
내부유로 타입 A B C D E F
내부유로 폭(a) 1.8 1.8 1.8 1.0 1.0 1.0
살두께(b) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
채널두께(c) 0.3 0.75 0.3 0.3 0.75 0.3
모서리 라운드 0 0 0.9 0 0 0.5
냉각 후 파워모듈 온도(℃) 150.5 141.4 141.6 130.3 122.6 127.1
냉각수 차압(kPa) 2.85 5.67 3.57 5.74 11.42 6.53
본 발명에 의한 인버터 파워모듈 열교환기는 냉각수의 차압이 크게 증가하지 아니하면서도 PFC튜브(100)의 열전달 효율을 높일 수 있도록, 상기 PFC튜브(100)의 내부유로(102)는 도 10의 (C) 및 (F)에 도시된 바와 같이 모서리부위가 만곡진 횡단면을 갖도록 형성됨이 바람직하다. 이때 내부유로(102)의 모서리가 만곡진 형상으로 형성되면, 상기 [표 1]에 도시된 바와 같이 내부유로(102)의 폭 크기에 관계없이 냉각수 차압은 크게 증가하지 아니하면서도 파워모듈을 효과적으로 냉각시킬 수 있게 된다는 장점이 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100 : PFC튜브 200 : 벤딩조인트
210 : 벤딩유로 300 : 보호케이스
310 : 상측케이스 311 : 상판
312 : 상측판 313 : 상측체결홀
314 : 체결후크 315 : 상측걸림턱
320 : 하측케이스 321 : 하판
322 : 하측판 323 : 하측체결홀
324 : 후크슬롯 325 : 하측걸림턱
400 : 스페이서 510 : 상측 파이프어댑터
512 : 상측 어댑터체결홀 520 : 하측 파이프어댑터
522 : 하측 어댑터체결홀 600 : 씰
700 : 에폭시

Claims (10)

  1. 냉각수가 흐르는 내부유로를 구비하는 중공관 형상으로 형성되어 상호 평행하게 상하로 배열되는 한 쌍의 PFC튜브;
    연성을 갖는 합성수지로 제작되되, 냉각수가 흐르는 벤딩유로가 내부를 길이방향으로 관통하도록 형성되며, 길이방향 양단이 상기 한 쌍의 PFC튜브 길이방향 끝단에 각각 연결되도록 중단이 벤딩되는 벤딩조인트; 및
    상기 벤딩조인트보다 높은 강도를 갖는 재료로 제작되어, 상기 벤딩조인트의 외측을 감싸는 보호케이스; 를 포함하며,
    상기 보호케이스는, 상기 벤딩조인트의 상면을 덮는 상판 및 상기 벤딩조인트의 상부 좌우측을 덮는 한 쌍의 상측판으로 이루어지는 상측케이스와, 상기 벤딩조인트의 저면을 덮는 하판 및 상기 벤딩조인트의 하부 좌우측을 덮는 한 쌍의 하측판으로 이루어지는 하측케이스를 포함하며,
    상기 상측판의 하단과 상기 하측판의 상단 중 상기 PFC튜브와 가까운 측은 상호 맞닿도록 평행하게 형성되고, 상기 상측판의 하단과 상기 하측판의 상단 중 상기 PFC튜브와 먼 측은 상호 이격되도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 인버터 파워모듈 열교환기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상측판과 상기 하측판에는 상하방향으로 일렬로 배열되는 상측체결홀 및 하측체결홀이 각각 형성되고,
    상기 상측체결홀과 하측체결홀에 삽입되어 상기 상측케이스와 하측케이스를 체결하는 체결핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 파워모듈 열교환기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 하측판에는 관통방향이 상하를 향하되 길이방향이 상기 PFC튜브의 길이방향과 평행하도록 배열되는 후크슬롯이 형성되고,
    상기 상측판에는 끝단이 상기 후크슬롯에 체결되는 체결후크가 형성되는 것을 특징으로 하는 인버터 파워모듈 열교환기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 상측케이스와 상기 하측케이스는, 상기 벤딩조인트의 길이방향 끝단에 걸리는 후크 형상의 상측걸림턱 및 하측걸림턱을 구비하는 것을 특징으로 하는 인버터 파워모듈 열교환기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 PFC튜브는 복수 개의 내부유로를 구비하되, 상기 복수 개의 내부유로는 상기 PFC튜브의 폭방향으로 평행하게 배열되며,
    상기 내부유로는, 모서리부위가 만곡진 횡단면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 인버터 파워모듈 열교환기.
  6. 냉각수가 흐르는 내부유로를 구비하는 중공관 형상으로 형성되어 상호 평행하게 상하로 배열되는 한 쌍의 PFC튜브;
    연성을 갖는 합성수지로 제작되되, 냉각수가 흐르는 벤딩유로가 내부를 길이방향으로 관통하도록 형성되며, 길이방향 양단이 상기 한 쌍의 PFC튜브 길이방향 끝단에 각각 연결되도록 중단이 벤딩되는 벤딩조인트; 및
    상기 벤딩조인트보다 높은 강도를 갖는 재료로 제작되어, 상기 벤딩조인트의 외측을 감싸는 보호케이스; 를 포함하고,
    상기 벤딩조인트는 길이방향 양측이 상하로 적층되도록 중단이 180도 벤딩되고,
    상기 벤딩조인트 중 상하로 적층되는 부위 사이에 삽입되는 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 파워모듈 열교환기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 PFC튜브는 복수 개의 내부유로를 구비하되, 상기 복수 개의 내부유로는 상기 PFC튜브의 폭방향으로 평행하게 배열되며,
    상기 내부유로는, 모서리부위가 만곡진 횡단면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 인버터 파워모듈 열교환기.
  8. 냉각수가 흐르는 내부유로를 구비하는 중공관 형상으로 형성되어 상호 평행하게 상하로 배열되는 한 쌍의 PFC튜브;
    연성을 갖는 합성수지로 제작되되, 냉각수가 흐르는 벤딩유로가 내부를 길이방향으로 관통하도록 형성되며, 길이방향 양단이 상기 한 쌍의 PFC튜브 길이방향 끝단에 각각 연결되도록 중단이 벤딩되는 벤딩조인트;
    상기 벤딩조인트보다 높은 강도를 갖는 재료로 제작되어, 상기 벤딩조인트의 외측을 감싸는 보호케이스; 및
    폴리프탈아마이드(Polyphthalamide, PPA)로 제작되되 상기 한 쌍의 PFC튜브의 길이방향 타단이 각각 삽입되도록 결합되어 PFC튜브로의 냉각수 유출입을 안내하는 한 쌍의 파이프어댑터;를 포함하고,
    상기 PFC튜브와 상기 파이프어댑터는 에폭시를 매개로 접합되는 것을 특징으로 하는 인버터 파워모듈 열교환기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 PFC튜브의 내부유로로 상기 에폭시가 유입되지 아니하도록, 상기 PFC튜브의 길이방향 타단측 외측면을 둘러싸는 씰을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 파워모듈 열교환기.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 PFC튜브는 복수 개의 내부유로를 구비하되, 상기 복수 개의 내부유로는 상기 PFC튜브의 폭방향으로 평행하게 배열되며,
    상기 내부유로는, 모서리부위가 만곡진 횡단면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 인버터 파워모듈 열교환기.
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