KR102551032B1 - 쿨링 플레이트 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 쿨링 플레이트를 제공하고자 하는 것으로, 본 발명의 구성은 상부 플레이트(120); 상기 상부 플레이트(120)의 내부에 구비된 상부 유로 형성홈(122); 상기 상부 플레이트(120)의 아래에 배치된 하부 플레이트(130); 상기 하부 플레이트(130)에 구비되어 상기 상부 플레이트(120)가 안착되어 교접 결합되도록 하는 하부 유로 형성홈(132);을 포함하며, 상기 상부 플레이트(120)가 상기 하부 유로 형성홈(132)에 안착되어 교접 결합됨으로써, 상기 상부 유로 형성홈(122)과 상기 하부 유로 형성홈(132)에 의해 내부에 냉각수 유로(WPH)가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

쿨링 플레이트{Cooling plate}
본 발명은 쿨링 플레이트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 알루미늄 베이스에 서스관이 삽입되어 냉각수가 유입되는 구조를 변경한 것이며, 서스관을 대체하여 알루미늄 베이스 상판과 하판 자체에 냉각수 경로를 형성한 새로운 구성의 쿨링 플레이트에 관한 것이다.
일반적으로, 쿨링 플레이트는 고온으로 올라간 냉각 대상물을 냉각하기 위하여 많이 채용된다. 예를 들어, 전기자동차나 하이브리드 차량에 사용되는 고전압, 고용량 배터리는 한정된 좁은 공간에 함께 설치되어 고열의 열이 발생하게 되고, 이는 배터리 전체의 수명에 악영향을 미치는 요소로 작용할 수 있어서, 전기자동차 또는 하이브리드 차량의 고전압, 고용량 배터리의 고열을 냉각시키기 위하여 쿨링 플레이트가 사용된다. 다른 예로서, 반도체 제조 공정 중에 고온의 웨이퍼를 상온으로 식힐 필요가 있는 공정에서도 쿨링 플레이트가 사용된다. 웨이퍼를 상온으로 식혀주고자 할 때에 웨이퍼에 접촉되도록 쿨링 플레이트를 설치하여 쿨링 플레이트의 냉열에 의해 웨이퍼를 상온으로 식혀주게 된다.
그런데, 기존의 쿨링 플레이트는 제작 방식으로 SUS Pipe를 통하여 Cooling Plate에 온도를 전달하는 구조이기 때문에, Leak의 우려가 있다. 즉, 스텐레스 재질의 파이프와 알루미늄과 같은 다른 재질의 쿨링 플레이트가 결합되어 있는 것이어서 스텐레스 재질의 파이프와 쿨링 플레이트 사이에서 누설(Leak)의 우려가 있다.
또한, 냉매가 흐르는 파이프와 쿨링 플레이트 사이의 열전달 효율이 낮아서 쿨링 플레이트의 온도 전달이 상대적으로 불리하며, 냉각수(Water)의 순환 경로도 자유롭게 설치하게 곤란한 문제도 있다.
한국공개특허 제10-2004-0050513호(2004년06월16일 공개) 한국공개특허 제10-2006-0115492호(2006년11월09일 공개) 한국공개특허 제10-2010-0034641호(2010년04월01일 공개) 한국공개특허 제10-2010-0034641호(2010년04월01일 공개)
본 발명의 목적은 알루미늄 베이스에 서스관이 삽입되어 냉각수가 유입되는 기존의 구조의 단점을 감안하여 서스관을 대체하여 알루미늄 베이스 상판과 하판 자체에 냉각수 경로를 형성한 새로운 구성의 쿨링 플레이트를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 의하면, 상부 플레이트(120); 상기 상부 플레이트(120)의 내부에 구비된 상부 유로 형성홈(122); 상기 상부 플레이트(120)의 아래에 배치된 하부 플레이트(130); 상기 하부 플레이트(130)에 구비되어 상기 상부 플레이트(120)가 안착되어 교접 결합되도록 하는 하부 유로 형성홈(132);을 포함하며, 상기 상부 플레이트(120)가 상기 하부 유로 형성홈(132)에 안착되어 교접 결합됨으로써, 상기 상부 유로 형성홈(122)과 상기 하부 유로 형성홈(132)에 의해 내부에 냉각수 유로(WPH)가 형성된 것을 특징으로 하는 쿨링 플레이트가 제공된다.
상기 상부 플레이트(120)와 상기 하부 플레이트(130)는 동일한 알루미늄 플레이트로 구성되어, 상기 상부 플레이트(120)가 상기 하부 유로 형성홈(132)에 안착되어 밀착 교접 방식으로 일체화됨과 동시에 상기 상부 유로 형성홈(122)과 상기 하부 유로 형성홈(132)에 의해 내부에 냉각수 유로(WPH)가 형성됨으로써, 누설의 우려를 방지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 상부 플레이트(120)는, 곡선형으로 이루어진 최외곽의 한 쌍의 외곽 상부 플레이트부(120A); 곡선형으로 이루어져서 일단부가 한 쌍의 외곽 상부 플레이트부(120A)에 이어지며 한 쌍의 상기 외곽 상부 플레이트부(120A)의 안쪽 위치에 배치된 한 쌍의 제1내측 상부 플레이트부(120B); 곡선형으로 이루어져서 일단부가 한 쌍의 제1내측 상부 플레이트부(120B)에 이어지며 한 쌍의 상기 제1내측 상부 플레이트부(120B)의 안쪽 위치에 배치된 한 쌍의 제2내측 상부 플레이트부(120C); 곡선형으로 이루어져서 일단부에 구비된 상부 연결 플레이트부가 한 쌍의 상기 제2내측 플레이트부의 타단부에 이어지며 한 쌍의 제2내측 상부 플레이트부(120C)의 안쪽 위치에 배치된 한 쌍의 코어 상부 플레이트부(120D); 직선형으로 이루어져서 일단부가 한 쌍의 상기 코어 상부 플레이트부(120D)에 이어진 한 쌍의 리니어 상부 플레이트부(120E);를 포함하고, 상기 상부 유로 형성홈(122)은, 한 쌍의 상기 외곽 상부 플레이트부(120A)의 저면에 구비된 한 쌍의 외곽 상부 유로 홈부(122A); 한 쌍의 상기 제1내측 상부 플레이트부(120B)의 저면에 구비되어 한 쌍의 상기 상부 유로 홈부에 이어진 한 쌍의 제1내측 상부 유로 홈부(122B); 한 쌍의 상기 제2내측 상부 플레이트부(120C)의 저면에 구비되어 한 쌍의 상기 제1내측 상부 유로 홈부(122B)에 이어진 한 쌍의 제2내측 상부 유로 홈부(122C); 한 쌍의 상기 코어 상부 플레이트부(120D)의 저면에 구비되어 한 쌍의 상기 제2내측 상부 유로 홈부(122C)에 이어진 한 쌍의 코어 상부 유로 홈부(122D); 한 쌍의 상기 리니어 상부 플레이트부(120E)의 저면에 구비되어 한 쌍의 코어 상측 유로 홈부에 이어진 리니어 상부 유로 홈부(122E);를 포함하고, 상기 하부 유로 형성홈(132)은, 한 쌍의 상기 외곽 하부 플레이트(130)부의 상면에 구비된 한 쌍의 외곽 하부 유로 홈부(132A); 한 쌍의 상기 하부 유로 홈부에 이어진 한 쌍의 제1내측 하부 유로 홈부(132B); 한 쌍의 상기 제1내측 하부 유로 홈부(132B)에 이어진 한 쌍의 제2내측 하부 유로 홈부(132C); 한 쌍의 상기 제2내측 하부 유로 홈부(132C)에 이어진 한 쌍의 코어 하부 유로 홈부(132D); 한 쌍의 상기 코어 상측 유로 홈부에 이어진 리니어 하부 유로 홈부(132E);를 포함하며, 한 쌍의 상기 외곽 상부 유로 홈부(122A)와 한 쌍의 상기 제1내측 상부 유로 홈부(122B)와 한 쌍의 상기 제2내측 상부 유로 홈부(122C)와 한 쌍의 상기 코어 상부 유로 홈부(122D)와 한 쌍의 상기 리니어 상부 유로 홈부(122E)가 아래의 한 쌍의 외곽 하부 유로 홈부(132A)와 한 쌍의 제1내측 하부 유로 홈부(132B)와 한 쌍의 제2내측 하부 유로 홈부(132C)와 한 쌍의 코어 하부 유로 홈부(132D) 및 한 쌍의 리니어 하부 유로 홈부(132E)와 만나서 상기 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130)의 내부에 냉각수 유로(WPH)가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 기존 알루미늄 베이스에 서스관이 삽입되어 냉각수가 유입되는 구조를 변경한 것이며, 서스관을 대체하여 알루미늄 베이스 상판과 하판 자체에 냉각수 경로를 형성하여 냉각수(유체)가 바로 알루미늄 판과 접촉하여 열전달 효율이 높아지는 효과가 있다.
본 발명은 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130)를 각각 가공하여 삽입하고, 밀착교접 방식으로 일체화시킴으로서, 일반 용접과는 다르게 같은 재료가 교접 되는 방식이므로 Leak의 우려가 없고, 알미늄 플레이트가 직접 Cooling이 되므로 Cool Plate의 온도 전달이 상대적으로 유리하며, 냉각수(Water)의 순환경로도 자유롭게 설계 할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 쿨링 플레이트의 주요부인 상부 플레이트의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 상부 플레이트의 저면을 보여주는 사시도,
도 3은 본 발명에 의한 쿨링 플레이트의 다른 주요부인 하부 플레이트의 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 하부 플레이트의 저면을 보여주는 사시도,
도 5는 본 발명에 의한 쿨링 플레이트의 상부 플레이트와 하부 플레이트의 결합된 상태를 보여주는 사시도,
도 6은 도 5에 도시된 상부 플레이트의 상부 유로 형성홈의 구조를 개략적으로 보여주는 사시도,
도 7은 본 발명에 의한 쿨링 플레이트의 내부 구조를 보여주는 단면도,
도 8은 쿨링 플레이트의 110℃ Cool Down 비교 Test 표,
도 9는 본 발명의 쿨링 플레이트 온도 Down 측정 데이터를 표시하는 그래프,
도 10은 종래 쿨링 플레이트의 온도 Down 측정 데이터를 표시하는 그래프,
도 11은 실온 비교 Test 표,
도 12는 본 발명의 쿨링 플레이트의 실온 테스트 그래프,
도 13은 기존 쿨링 플레이트의 실온 테스트 그래프,
도 14는 본 발명에 다른 실시예에 의한 쿨링 플레이트의 주요부인 상부 플레이트와 하부 플레이트의 분해 사시도,
도 15는 도 14에 도시된 상부 플레이트와 하부 플레이트의 결합된 상태를 보여주는 사시도,
도 16은 도 15의 내부 구조를 보여주는 단면도,
도 17은 도 15의 다른 주요부를 확대하여 보여주는 단면도,
도 18은 본 발명에 또 다른 실시예에 의한 쿨링 플레이트의 주요부인 상부 플레이트와 하부 플레이트의 분해 사시도,
도 19는 도 18에 도시된 쿨링 플레이트의 주요부인 상부 플레이트와 하부 플레이트의 결합된 상태를 보여주는 평면도,
도 20은 도 19에 도시된 상부 플레이트와 하부 플레이트의 하부 유로 형성홈 사이에 확보된 보강 재료 주입홀에 보강 재료를 주입하기 이전의 상태를 보여주는 단면도,
도 21은 도 20에 도시된 보강 재료 주입홀에 알루미늄 재질의 보강 재료를 주입 경화시켜서 알루미늄 재질의 상부 플레이트와 하부 플레이트를 일체형으로 결합시킨 상태를 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되고나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 발명에서 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 의한 쿨링 플레이트의 주요부인 상부 플레이트의 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 상부 플레이트의 저면을 보여주는 사시도, 도 3은 본 발명에 의한 쿨링 플레이트의 다른 주요부인 하부 플레이트의 사시도, 도 4는 도 3에 도시된 하부 플레이트의 저면을 보여주는 사시도, 도 5는 본 발명에 의한 쿨링 플레이트의 상부 플레이트와 하부 플레이트의 결합된 상태를 보여주는 사시도, 도 6은 도 5에 도시된 상부 플레이트의 상부 유로 형성홈의 구조를 개략적으로 보여주는 사시도, 도 7은 본 발명에 의한 쿨링 플레이트의 내부 구조를 보여주는 단면도, 도 8은 쿨링 플레이트의 110℃ Cool Down 비교 Test 표, 도 9는 본 발명의 쿨링 플레이트 온도 Down 측정 데이터를 표시하는 그래프, 도 10은 종래 쿨링 플레이트의 온도 Down 측정 데이터를 표시하는 그래프, 도 11은 실온 비교 Test 표, 도 12는 본 발명의 쿨링 플레이트의 실온 테스트 그래프, 도 13은 기존 쿨링 플레이트의 실온 테스트 그래프이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 쿨링 플레이트는 상부 플레이트(120); 상기 상부 플레이트(120)의 내부에 구비된 상부 유로 형성홈(122); 상기 상부 플레이트(120)의 아래에 배치된 하부 플레이트(130); 상기 하부 플레이트(130)에 구비되어 상기 상부 플레이트(120)가 안착되어 교접 결합되도록 하는 하부 유로 형성홈(132);을 포함한다. 본 발명에서 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130)는 볼트와 같은 체결구에 의해 서로 결합되도록 구성된다.
본 발명에서는 상부 플레이트(120)가 하부 유로 형성홈(132)에 안착되어 교접 결합됨으로써, 상기 상부 유로 형성홈(122)과 하부 유로 형성홈(132)에 의해 내부에 냉각수 유로(WPH)가 형성된다.
본 발명은 상기 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130)는 동일한 알루미늄 플레이트로 구성된 것에 특징이 있다. 즉, 본 발명은 상기 상부 플레이트(120)가 하부 유로 형성홈(132)에 안착되어 밀착 교접 방식으로 일체화됨과 동시에 상부 유로 형성홈(122)과 상기 하부 유로 형성홈(132)에 의해 내부에 냉각수 유로(WPH)가 형성됨으로써, 누설의 우려를 방지하도록 구성된 것에 특징이 있다. 상부 플레이트(120)가 하부 유로 형성홈(132)에 안착된 상태에서 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130)에 적절한 열을 가하여 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130)의 서로 연접하는 부분을 용융시킨 다음에 경화시키면, 상기 상부 플레이트(120)가 하부 유로 형성홈(132)에 안착되어 밀착 교접 방식으로 일체화됨과 동시에 상부 유로 형성홈(122)과 상기 하부 유로 형성홈(132)에 의해 내부에 냉각수 유로(WPH)가 형성될 수 있게 된다.
상기 상부 플레이트(120)는, 곡선형으로 이루어진 최외곽의 한 쌍의 외곽 상부 플레이트부(120A); 곡선형으로 이루어져서 일단부가 한 쌍의 외곽 상부 플레이트부(120A)에 이어지며 한 쌍의 상기 외곽 상부 플레이트부(120A)의 안쪽 위치에 배치된 한 쌍의 제1내측 상부 플레이트부(120B); 곡선형으로 이루어져서 일단부가 한 쌍의 제1내측 상부 플레이트부(120B)에 이어지며 한 쌍의 상기 제1내측 상부 플레이트부(120B)의 안쪽 위치에 배치된 한 쌍의 제2내측 상부 플레이트부(120C); 곡선형으로 이루어져서 일단부에 구비된 상부 연결 플레이트부가 한 쌍의 상기 제2내측 플레이트부의 타단부에 이어지며 한 쌍의 제2내측 상부 플레이트부(120C)의 안쪽 위치에 배치된 한 쌍의 코어 상부 플레이트부(120D); 직선형으로 이루어져서 일단부가 한 쌍의 상기 코어 상부 플레이트부(120D)에 이어진 한 쌍의 리니어 상부 플레이트부(120E);를 포함한다.
한 쌍의 외곽 상부 플레이트부(120A)와 한 쌍의 제1내측 상부 플레이트부(120B)와 한 쌍의 제2내측 상부 플레이트부(120C)와 한 쌍의 코어 상부 플레이트부(120D) 및 한 쌍의 리니어 상부 플레이트부(120E)는 연속적으로 이어진 구조로 이루어져서 상기 상부 플레이트(120)가 위에서 볼 때에 코일 형상의 플레이트로 구성된다.
상기 상부 유로 형성홈(122)은, 한 쌍의 상기 외곽 상부 플레이트부(120A)의 저면에 구비된 한 쌍의 외곽 상부 유로 홈부(122A); 한 쌍의 상기 제1내측 상부 플레이트부(120B)의 저면에 구비되어 한 쌍의 상기 외곽 상부 유로 홈부(122A)에 이어진 한 쌍의 제1내측 상부 유로 홈부(122B); 한 쌍의 상기 제2내측 상부 플레이트부(120C)의 저면에 구비되어 한 쌍의 상기 제1내측 상부 유로 홈부(122B)에 이어진 한 쌍의 제2내측 상부 유로 홈부(122C); 한 쌍의 상기 코어 상부 플레이트부(120D)의 저면에 구비되어 한 쌍의 상기 제2내측 상부 유로 홈부(122C)에 이어진 한 쌍의 코어 상부 유로 홈부(122D); 한 쌍의 상기 리니어 상부 플레이트부(120E)의 저면에 구비되어 한 쌍의 코어 상측 유로 홈부에 이어진 리니어 상부 유로 홈부(122E);를 포함한다.
상기 상부 유로 형성홈(122)을 형성하는 한 쌍의 외곽 상부 유로 홈부(122A)와 한 쌍의 제1내측 상부 유로 홈부(122B)와 한 쌍의 제2내측 상부 유로 홈부(122C)와 한 쌍의 코어 상부 유로 홈부(122D) 및 한 쌍의 리니어 상부 유로 홈부(122E)는 상부 플레이트(120)의 저면에서 연속적으로 이어진 경로로 이루어진다. 상기 상부 유로 형성홈(122)이 상부 플레이트(120)의 저면에서 아래로 개방된 홈 구조를 취하고 있다.
상기 하부 유로 형성홈(132)은, 한 쌍의 상기 외곽 하부 플레이트(130)부의 상면에 구비된 한 쌍의 외곽 하부 유로 홈부(132A); 한 쌍의 상기 외곽 하부 유로 홈부(132A)에 이어진 한 쌍의 제1내측 하부 유로 홈부(132B); 한 쌍의 상기 제1내측 하부 유로 홈부(132B)에 이어진 한 쌍의 제2내측 하부 유로 홈부(132C); 한 쌍의 상기 제2내측 하부 유로 홈부(132C)에 이어진 한 쌍의 코어 하부 유로 홈부(132D); 한 쌍의 상기 코어 상측 유로 홈부에 이어진 리니어 하부 유로 홈부(132E);를 포함한다.
상기 하부 유로 형성홈(132)을 형성하는 한 쌍의 외곽 하부 유로 홈부(132A)와 한 쌍의 제1내측 하부 유로 홈부(132B)와 한 쌍의 제2내측 하부 유로 홈부(132C)와 한 쌍의 코어 하부 유로 홈부(132D) 및 한 쌍의 리니어 하부 유로 홈부(132E)는 하부 플레이트(130)의 저면에서 연속적으로 이어진 경로로 이루어진다. 상기 하부 유로 형성홈(132)이 하부 플레이트(130)의 상면에서 위로 개방된 홈 구조를 취하고 있다.
상기 상부 플레이트(120)의 한 쌍의 상기 외곽 상부 유로 홈부(122A)와 한 쌍의 상기 제1내측 상부 유로 홈부(122B)와 한 쌍의 상기 제2내측 상부 유로 홈부(122C)와 한 쌍의 상기 코어 상부 유로 홈부(122D)와 한 쌍의 상기 리니어 상부 유로 홈부(122E)가 아래의 하부 플레이트(130)의 한 쌍의 외곽 하부 유로 홈부(132A)와 한 쌍의 제1내측 하부 유로 홈부(132B)와 한 쌍의 제2내측 하부 유로 홈부(132C)와 한 쌍의 코어 하부 유로 홈부(132D) 및 한 쌍의 리니어 하부 유로 홈부(132E)와 만나서 상기 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130)의 내부에 냉각수 유로(WPH)가 형성된다.
다시 말해, 본 발명에서는 상부 플레이트(120)의 저면으로 개방된 상부 유로 형성홈(122)과 하부 플레이트(130)의 상면으로 개방된 하부 유로 형성홈(132)이 위아래에서 만남으로써 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130)의 내부에 냉각수가 지나가는 냉각수 유로(WPH)가 형성된 구조를 취한다.
상기 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130)가 결합된 본 발명의 쿨링 플레이트의 일측 둘레부에는 냉각수 유로(WPH)와 연통된 유입홀이 구비되고, 본 발명의 쿨링 플레이트의 저면(구체적으로, 하부 플레이트(130)의 저면)에는 상기 냉각수 유로(WPH)와 연통된 배출홀이 구비되어, 상기 유입홀과 배출홀에는 연결관을 매개로 외부의 냉각수 공급장치가 연결되어, 상기 냉각수 공급장치에서 냉각수가 유입홀을 통해서 냉각수 유로(WPH)를 지나서 열교환이 이루어지고, 열교환이 이루어진 냉각수는 배출홀을 통해서 냉각수 공급장치로 순환되는 냉각수 순환구조를 취하게 된다.
따라서, 본 발명의 쿨링 플레이트(MTS: Micro TS)는 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130)를 알루미늄으로 각각 가공하여 삽입(즉, 상부 플레이트(120)를 하부 플레이트(130)의 하부 유로 형성홈(132)에 삽입)하고, 밀착교접 방식으로 일체화시킨 것인데, 이러한 본 발명은 일반 용접과는 다르게 같은 재료가 교접 되는 방식이므로 Leak(누설)의 우려가 없다는 데에서 특징이 있다. 즉, 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130)의 서로 밀착 교접된 부분으로 냉각수가 누설될 염려가 없는 것이다.
이때, 상기 냉각수 유로(WPH)는 한 쌍의 상기 외곽 상부 유로 홈부(122A)와 한 쌍의 외곽 하부 유로 홈부(132A)가 만나서 형성된 한 쌍의 외곽 냉각수 유로(WPH)와, 한 쌍의 상기 제1내측 상부 유로 홈부(122B)와 한 쌍의 제1내측 하부 유로 홈부(132B)가 만나서 형성한 한 쌍의 제1내측 냉각수 유로(WPH)와, 한 쌍의 상기 제2내측 상부 유로 홈부(122C)와 한 쌍의 제2내측 하부 유로 홈부(132C)가 만나서 형성된 한 쌍의 제2내측 냉각수 유로(WPH)와, 한 쌍의 상기 코어 상부 유로 홈부(122D)와 한 쌍의 코어 하부 유로 홈부(132D)가 만나서 형성된 한 쌍의 코어 냉각수 유로(WPH) 및 한 쌍의 상기 리니어 상부 유로 홈부(122E)와 한 쌍의 리니어 하부 유로 홈부(132E)와 만나서 형성한 한 쌍의 리니어 냉각수 유로(WPH)를 구비하도록 구성된다.
따라서, 상기 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130) 사이의 한 쌍의 외곽 냉각수 유로(WPH)와 한 쌍의 제1내측 냉각수 유로(WPH)와 한 쌍의 제2내측 냉각수 유로(WPH)와 한 쌍의 코어 냉각수 유로(WPH) 및 한 쌍의 리니어 냉각수 유로(WPH)를 냉각수가 통과하여 지나가면서 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130)에 의해 냉각 대상물에 대한 냉열을 전도시킬 체류 시간을 늘려줌으로써 냉각 대상물에 대한 냉각 효율을 그만큼 더 높여주는 효과를 기대할 수 있다.
한편, 도 8은 110℃ Cool Down 비교 Test 표이고, 도 9는 본 발명의 쿨링 플레이트(MTS) 온도 Down 측정 데이터를 표시하는 그래프이고, 도 10은 종래 쿨링 플레이트(ACM)의 온도 Down 측정 데이터를 표시하는 그래프이다.
<110℃ Cool Down 비교 Test 측정 방법>
HOT PLATE에서 1:00 에 이동 -> 약3~4초 후 COOL PLATE 안착 -> 30초 DOWN DATA 확인(총 DATA는 3분 측정)
110℃는 DATA 시작 후 약 HOT PLATE 20~40초 구간을 측정
그래프는 측정 후 약 1:34초 구간을 측정
COOL DOWN은 COOL PLATE 안착 후 약 2분 후에 측정
<결론>
본 발명의 쿨링 플레이트(MTS COOL PLATE) 대비 기존 쿨링 플레이트(ICPL COOL PLATE)는 동일 상황에서 약3℃ 높게 온도 형성됨.
본 발명의 쿨링 플레이트(MTS COOL PLATE)는 SENSOR ARRAY 안착 후 약 50초 후 요구 SEPC인 23.1℃에 도달 확인
기존 쿨링 플레이트(ICPLCOOL PLATE)는 SENSOR ARRAY 안착 후 약 9분 경과시에도 SEPC OUT 확인(즉, 요구 SEPC인 23.1℃에 도달하지 않음).
또한, 도 11은 실온 비교 Test 표이고, 도 12는 본 발명의 쿨링 플레이트의 실온 테스트 그래프이고, 도 13은 기존 쿨링 플레이트의 실온 테스트 그래프이다.
<측정방법>
실온에서 1:00분에 이동 -> 약 3~4초 후 COOL PLATE 안착 -> 3분 DATA 수집
그래프는 Range 0.04 구간을 측정
<결론>
기존 쿨링 플레이트(ICPL COOL PLATE)는 제연성 확인에 어려움이 있음(동일 온도에서 DATA 변화가 큼)
본 발명의 쿨링 플레이트(MTS COOL PLATE)는 Range 0.04 도달 후 바로 안정화 됨.
기존 쿨링 플레이트(ICPL COOL PLATE)는 Range 0.04 도달 후 안정화까지 시간이 오래 걸림.
상기한 테스트 결과 본 발명은 온도 전달이 상대적으로 유리한 것과 같이 여러 가지 장점이 있음을 알 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 장점으로는 알루미늄 플레이트가 직접 Cooling이 되므로 Cool Plate의 온도 전달이 상대적으로 유리하며, 냉각수(Water)의 순환경로도 자유롭게 설계할 수 있다는 것이다.
한편, 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 의한 쿨링 플레이트의 분해 사시도, 도 15는 도 14의 조립된 상태를 보여주는 사시도, 도 16은 도 15의 주요부를 확대하여 보여주는 단면도, 도 17은 도 15의 다른 주요부를 확대하여 보여주는 단면도이다.
본 발명에서 상부 플레이트(120)의 측벽부의 외표면에는 일정 간격의 스페이스에 의해 이격된 복수개의 결합 보강 돌편(124)이 구비되고, 상기 하부 플레이트(130)의 하부 유로 형성홈(132)의 내측벽에는 결합 지지 단턱(134)이 구비된다.
상기 상부 플레이트(120)가 하부 플레이트(130)의 하부 유로 형성홈(132)에 삽입 안착되어 결합된 상태에서 상기 상부 플레이트(120)의 측벽부 외표면의 결합 보강 돌편(124)이 하부 플레이트(130)의 하부 유로 형성홈(132)에 구비된 결합 지지 단턱(134)에 걸려지게 되므로, 상기 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130) 사이의 결합력을 더 높여주는 효과가 있다.
바람직하게, 상기 결합 보강 돌편(124)의 하단부에는 상부 유로 형성홈(122)의 내부쪽으로 하향 경사진 테이퍼 가이드면(124TG)이 구비되어, 상기 테이퍼 가이드면(124TG)이 하부 플레이트(130)의 결합 지지 단턱(134)을 부드럽게 타고 내려가면서 상부 플레이트(120)의 측벽부와 결합 보강 돌편(124)이 상부 유로 형성홈(122)의 내부쪽으로 좁혀졌다가 상기 결합 보강 돌편(124)이 완전히 결합 지지 단턱(134)의 아래로 내려가면 상부 플레이트(120)의 측벽부가 탄성 복원력의해 원래데로 벌어지면서 결합 보강 돌편(124)이 결합 지지 단턱(134) 아래에 걸려지도록 한다.
따라서, 본 발명은 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130)의 서로 맞걸리도록 결합할 때에 상기 테이퍼 가이드면(124TG)으로 인하여 보다 손쉽게 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130)를 내리 눌러서 결합시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 도 18은 본 발명에 또 다른 실시예에 의한 쿨링 플레이트의 주요부인 상부 플레이트와 하부 플레이트의 분해 사시도, 도 19는 도 18에 도시된 쿨링 플레이트의 주요부인 상부 플레이트와 하부 플레이트의 결합된 상태를 보여주는 평면도, 도 20은 도 19에 도시된 상부 플레이트와 하부 플레이트의 하부 유로 형성홈 사이에 확보된 보강 재료 주입홀에 보강 재료를 주입하기 이전의 상태를 보여주는 단면도, 도 21은 도 20에 도시된 보강 재료 주입홀에 알루미늄 재질의 보강 재료를 주입 경화시켜서 알루미늄 재질의 상부 플레이트와 하부 플레이트를 일체형으로 결합시킨 상태를 보여주는 단면도이다.
본 발명에서 상부 플레이트(120)의 외곽 둘레부에는 교차되는 방향으로 연장된 테두리 플랜지부(126)가 형성되고, 상기 하부 플레이트(130)의 외곽 둘레부쪽 상면에는 단차부(136)가 형성되고, 상기 단차부(136)에는 외곽 고정편(142)이 체결구에 의해 고정되도록 구성되어, 상기 하부 플레이트(130)의 상기 하부 유로 형성홈(132)에 안착되고 상기 테두리 플랜지부(126)는 상기 단차부(136)의 상면에 얹혀진 상태에서 상기 외곽 고정편(142)으로 상기 테두리 플랜지부(126)를 감싸도록 배치한 상태에서 상기 외곽 고정편(142)을 고정 지지 볼트(144)에 의해 상기 하부 플레이트(130)의 단차부(136)에 체결하여 상기 외곽 고정편(142)과 상기 고정 지지 볼트(144)에 의해 상기 상부 플레이트(120)를 하부 플레이트(130)에 더 견고하게 고정하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기 상부 플레이트(120)를 테두리 플랜지부(126)와 외곽 고정편(142)과 고정 지지 볼트(144)에 의해 하부 플레이트(130) 위에 더욱 견고하게 결합 가능한 효과가 있다. 다시 말해, 상기 고정 지지 볼트(144)가 외곽 고정편(142)과 상부 플레이트(120)의 테두리 플랜지부(126)와 하부 플레이트(130)의 단차부(136)에 동시에 결합되어 상기 외곽 고정편(142)과 고정 지지 볼트(144)에 의해 상부 플레이트(120)의 테두리 플랜지부(126)를 하부 플레이트(130)의 단차부(136)에 얹혀진 상태에서 2차로 고정되도록 더 지지함으로써 상기 상부 플레이트(120)가 상기 하부 플레이트(130)의 하부 유로 형성홈(132)에 더욱더 견고하게 결합되도록 지지하는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 상기 상부 플레이트(120)의 측벽부의 외표면에는 복수개의 결착 지지 돌편(152)이 구비되고, 복수개의 결착 지지 돌편(152) 사이에는 보강 재료 주입홀(154)이 구비되어, 상기 상부 플레이트(120)가 측벽부의 외표면에 복수개의 결착 지지 돌편(152) 사이에 보강 재료 주입홀(154)이 구비된 구조를 취하는 것을 특징으로 한다. 이때, 복수개의 결착 지지 돌편(152)은 상부 플레이트(120)의 측벽부의 외표면을 따라 일정 길이 길게 연장된 돌기 형상으로 구성되고, 동시에 상부 플레이트(120)의 상면에서 저면을 따라 일정 간격 이격된 복수층으로 배열되도록 구성될 수 있다. 복수개의 결착 지지 돌편(152)은 복수개의 상기 결합 보강 돌편(124)과는 겹치지 않는 위치에 배치된다.
상기 상부 플레이트(120)가 하부 플레이트(130)의 하부 유로 형성홈(132)에 안착 결합된 상태에서 상기 보강 재료 주입홀(154)에 액상의 보강 재료를 주입(도 20에서 화살표 A로 표시된 것과 같이 보강 재료를 주입)하여 복수개의 상기 결착 지지 돌편(152) 사이의 복수개의 스페이스를 통해서 상기 보강 재료가 상부 플레이트(120)의 외표면과 하부 플레이트(130)의 하부 유로 형성홈(132)의 내측면 사이에 충전 경화되고, 경화된 보강 재료는 상기 상부 플레이트(120)의 외표면과 하부 플레이트(130)의 하부 유로 형성홈(132)의 내측면에 부착됨과 동시에 상기 결착 지지 돌편(152)과 경화된 보강 재료와 하부 플레이트(130)가 동일한 알루미늄으로 일체형으로 결합된 구조가 된다.
상기 액상의 보강 재료는 알루미늄을 용융시킨 것으로서, 상기 액상의 보강 재료가 경화된 다음에는 알루미늄 재질의 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130)와 일체형으로 결합되면서 동시에 상부 플레이트(120)와 결착 지지 돌편(152)과 함께 하부 플레이트(130)의 하부 유로 형성홈(132)의 내측벽에 일체형으로 부착되기 때문에 본 발명의 쿨링 플레이트가 단일의 알루미늄 재질의 쿨링 플레이트로 형성되도록 한다. 도 21에서 빗금친 부분은 알루미늄이 경화되어 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130)에 일체화되도록 결합된 일체형 결합 보강 지지부(156)라 할 수 있으며, 이해의 편의상 일체형 결합 보강 지지부(156)를 빗금친 부분으로 표시하였다. 또한, 점선으로 표시된 것은 액상의 보강 재료가 주입되어 경화된 일체형 결합 지지부와 함께 하부 플레이트(130)와 일체형으로 결합된 부분을 표시한 것으로서, 이해의 편의상 점선으로 표시하였다.
따라서, 본 발명은 상부 플레이트(120)의 측벽부의 외표면에 구비된 복수개의 결착 지지 돌편(152)으로 인하여 하부 플레이트(130)의 하부 유로 형성홈(132)에 쉽게 안착 결합시킬 수 있고, 액상의 보강 재료를 상부 플레이트(120)의 복수개의 결착 지지 돌편(152) 사이의 보강 재료 주입홀(154)을 통해서 상부 플레이트(120)의 측벽부와 하부 플레이트(130)의 하부 유로 형성홈(132)에 충전하여 경화시키면 상부 플레이트(120)의 결착 지지 돌편(152)과 주입된 보강 재료 및 하부 플레이트(130)가 알루미늄으로 일체형으로 결합된 쿨링 플레이트로 제조되므로, 제조 작업이 보다 간편하고 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130)의 결합 구조를 충분히 만족스럽게 누설이 방지되는 구조로 제작할 수 있는 효과가 있다.
이상 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
120. 상부 플레이트 120A. 외곽 상부 플레이트부
120B. 제1내측 상부 플레이트부 120C. 제2내측 상부 플레이트부
120D. 코어 상부 플레이트부 120E. 리니어 상부 플레이트부
122. 상부 유로 형성홈 122A. 외곽 상부 유로 홈부
122B. 제1내측 상부 유로 홈부 122C. 제2내측 상부 유로 홈부
122D. 코어 상부 유로 홈부 122E. 리니어 상부 유로 홈부
124. 결합 보강 돌편 124TG. 테이퍼 가이드면
126. 테두리 플랜지부 130. 하부 플레이트
132. 하부 유로 형성홈 132A. 외곽 하부 유로 홈부
132B. 제1내측 하부 유로 홈부 132C. 제2내측 하부 유로 홈부
132D. 코어 하부 유로 홈부 132E. 리니어 하부 유로 홈부
134. 결합 지지 단턱 136. 단차부
WPH. 냉각수 유로 142. 외곽 고정편
144. 고정 지지 볼트 152. 결착 지지 돌편
154. 보강 재료 주입홀 156. 결합 보강 지지부

Claims (3)

  1. 상부 플레이트(120);
    상기 상부 플레이트(120)의 내부에 구비된 상부 유로 형성홈(122);
    상기 상부 플레이트(120)의 아래에 배치된 하부 플레이트(130);
    상기 하부 플레이트(130)에 구비되어 상기 상부 플레이트(120)가 안착되어 교접 결합되도록 하는 하부 유로 형성홈(132);을 포함하며,
    상기 상부 플레이트(120)가 상기 하부 유로 형성홈(132)에 안착되어 교접 결합됨으로써, 상기 상부 유로 형성홈(122)과 상기 하부 유로 형성홈(132)에 의해 내부에 냉각수 유로(WPH)가 형성되고,
    상기 상부 플레이트(120)와 상기 하부 플레이트(130)는 동일한 알루미늄 플레이트로 구성되어, 상기 상부 플레이트(120)가 상기 하부 유로 형성홈(132)에 안착되어 밀착 교접 방식으로 일체화됨과 동시에 상기 상부 유로 형성홈(122)과 상기 하부 유로 형성홈(132)에 의해 내부에 냉각수 유로(WPH)가 형성됨으로써, 누설의 우려를 방지하도록 구성되고,
    상기 상부 플레이트(120)는,
    곡선형으로 이루어진 최외곽의 한 쌍의 외곽 상부 플레이트부(120A);
    곡선형으로 이루어져서 일단부가 한 쌍의 외곽 상부 플레이트부(120A)에 이어지며 한 쌍의 상기 외곽 상부 플레이트부(120A)의 안쪽 위치에 배치된 한 쌍의 제1내측 상부 플레이트부(120B);
    곡선형으로 이루어져서 일단부가 한 쌍의 제1내측 상부 플레이트부(120B)에 이어지며 한 쌍의 상기 제1내측 상부 플레이트부(120B)의 안쪽 위치에 배치된 한 쌍의 제2내측 상부 플레이트부(120C);
    곡선형으로 이루어져서 일단부에 구비된 상부 연결 플레이트부가 한 쌍의 상기 제2내측 플레이트부의 타단부에 이어지며 한 쌍의 제2내측 상부 플레이트부(120C)의 안쪽 위치에 배치된 한 쌍의 코어 상부 플레이트부(120D);
    직선형으로 이루어져서 일단부가 한 쌍의 상기 코어 상부 플레이트부(120D)에 이어진 한 쌍의 리니어 상부 플레이트부(120E);를 포함하고,
    상기 상부 유로 형성홈(122)은,
    한 쌍의 상기 외곽 상부 플레이트부(120A)의 저면에 구비된 한 쌍의 외곽 상부 유로 홈부(122A);
    한 쌍의 상기 제1내측 상부 플레이트부(120B)의 저면에 구비되어 한 쌍의 상기 상부 유로 홈부에 이어진 한 쌍의 제1내측 상부 유로 홈부(122B);
    한 쌍의 상기 제2내측 상부 플레이트부(120C)의 저면에 구비되어 한 쌍의 상기 제1내측 상부 유로 홈부(122B)에 이어진 한 쌍의 제2내측 상부 유로 홈부(122C);
    한 쌍의 상기 코어 상부 플레이트부(120D)의 저면에 구비되어 한 쌍의 상기 제2내측 상부 유로 홈부(122C)에 이어진 한 쌍의 코어 상부 유로 홈부(122D);
    한 쌍의 상기 리니어 상부 플레이트부(120E)의 저면에 구비되어 한 쌍의 코어 상측 유로 홈부에 이어진 리니어 상부 유로 홈부(122E);를 포함하고,
    상기 하부 유로 형성홈(132)은,
    한 쌍의 상기 외곽 하부 플레이트(130)부의 상면에 구비된 한 쌍의 외곽 하부 유로 홈부(132A);
    한 쌍의 상기 하부 유로 홈부에 이어진 한 쌍의 제1내측 하부 유로 홈부(132B);
    한 쌍의 상기 제1내측 하부 유로 홈부(132B)에 이어진 한 쌍의 제2내측 하부 유로 홈부(132C);
    한 쌍의 상기 제2내측 하부 유로 홈부(132C)에 이어진 한 쌍의 코어 하부 유로 홈부(132D);
    한 쌍의 상기 코어 상측 유로 홈부에 이어진 리니어 하부 유로 홈부(132E);를 포함하며,
    한 쌍의 상기 외곽 상부 유로 홈부(122A)와 한 쌍의 상기 제1내측 상부 유로 홈부(122B)와 한 쌍의 상기 제2내측 상부 유로 홈부(122C)와 한 쌍의 상기 코어 상부 유로 홈부(122D)와 한 쌍의 상기 리니어 상부 유로 홈부(122E)가 아래의 한 쌍의 외곽 하부 유로 홈부(132A)와 한 쌍의 제1내측 하부 유로 홈부(132B)와 한 쌍의 제2내측 하부 유로 홈부(132C)와 한 쌍의 코어 하부 유로 홈부(132D) 및 한 쌍의 리니어 하부 유로 홈부(132E)와 만나서 상기 상부 플레이트(120)와 하부 플레이트(130)의 내부에 냉각수 유로(WPH)가 형성되고,
    상부 플레이트(120)의 측벽부의 외표면에는 일정 간격의 스페이스에 의해 이격된 복수개의 결합 보강 돌편(124)이 구비되고, 상기 하부 플레이트(130)의 하부 유로 형성홈(132)의 내측벽에는 결합 지지 단턱(134)이 구비되고,
    상기 상부 플레이트(120)가 하부 플레이트(130)의 하부 유로 형성홈(132)에 삽입 안착되어 결합된 상태에서 상기 상부 플레이트(120)의 측벽부 외표면의 결합 보강 돌편(124)이 하부 플레이트(130)의 하부 유로 형성홈(132)에 구비된 결합 지지 단턱(134)에 걸려지도록 구성되고,
    상기 결합 보강 돌편(124)의 하단부에는 상부 유로 형성홈(122)의 내부쪽으로 하향 경사진 테이퍼 가이드면(124TG)이 구비되어, 상기 테이퍼 가이드면(124TG)이 하부 플레이트(130)의 결합 지지 단턱(134)을 부드럽게 타고 내려가면서 상부 플레이트(120)의 측벽부와 결합 보강 돌편(124)이 상부 유로 형성홈(122)의 내부쪽으로 좁혀졌다가 상기 결합 보강 돌편(124)이 완전히 결합 지지 단턱(134)의 아래로 내려가면 상부 플레이트(120)의 측벽부가 탄성 복원력의해 원래데로 벌어지면서 결합 보강 돌편(124)이 결합 지지 단턱(134) 아래에 걸려지도록 구성되고,
    상부 플레이트(120)의 외곽 둘레부에는 교차되는 방향으로 연장된 테두리 플랜지부(126)가 형성되고, 상기 하부 플레이트(130)의 외곽 둘레부쪽 상면에는 단차부(136)가 형성되고, 상기 단차부(136)에는 외곽 고정편(142)이 체결구에 의해 고정되도록 구성되어, 상기 하부 플레이트(130)의 상기 하부 유로 형성홈(132)에 안착되고 상기 테두리 플랜지부(126)는 상기 단차부(136)의 상면에 얹혀진 상태에서 상기 외곽 고정편(142)으로 상기 테두리 플랜지부(126)를 감싸도록 배치한 상태에서 상기 외곽 고정편(142)을 고정 지지 볼트(144)에 의해 상기 하부 플레이트(130)의 단차부(136)에 체결하여 상기 외곽 고정편(142)과 상기 고정 지지 볼트(144)에 의해 상기 상부 플레이트(120)를 하부 플레이트(130)에 더 견고하게 고정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 쿨링 플레이트.
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