KR20080088502A - 전자 부품의 냉각 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 예시된 구현은 트랙션 모터용 전력 인버터 및 상기 인버터용 냉각제를 제공한다. 상기 전력 인버터는 알루미늄 구성 요소를 포함하며, 상기 냉각제는 억제제를 포함하는 비수 유전체 액체 냉각제 조성물이다. 상기 냉각제는 본질적으로 헥사메틸디실록산과 같은 올리고-(알킬 실록산) 및 1-메톡시-2-프로판올과 같은 알킬 에테르 알킬렌 글리콜의 단량체 또는 올리고머의 혼합물로 이루어지며, 아졸을 상기 알루미늄 전자부품의 용해를 방지할 수 있는 양으로 포함한다.
Description
본 발명은 비수(non-aqueous) 냉각제 조성물 및 냉각 시스템 내의 알루미늄 전자 부품(electronic component)의 부식을 방지하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 물과 산소 분자가 없는 환경에서 알루미늄 전자 부품을 냉각하는 것에 관한 것이다.
많은 자동차들이 내부 연소 엔진(internal combustion) 또는 연료 전지를 통해 자동차 상에 전력을 발생시키거나, 또는 전지(battery)에 의해 전력이 제공되는 전기 트랙션 모터(electric traction motor)에 의해 전력이 인가된다. 트랙션 모터는 3-상 교류(three-phase alternating current)에 의해 전력이 인가될 때 가장 효율적이다. 일반적으로 발전기를 구동시키는 연료 전지 및 엔진은 3-상 교류를 제공하지 않는다. 종종 직류 또는 단상 교류(single phase alternating current)를 3-상 교류(AC)로 전환하는 전력 인버터(power inverter)로 불리는 전기 장치가 상기 트랙션 모터와 가깝게 결합되어 사용된다.
자동차에서 때때로 사용되는 바와 같이, 상기 전력 인버터의 회로는 일반적으로 실리콘-함유 장치인 절연 게이트 양극성 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor)를 포함한다. 상기 트랜지스터 및 임의의 관련된 회로 보드들은 종종 직접 결합 구리 기판(direct bonded copper substrate) 상에 장착된다. 이러한 트랙션 모터에 요구되는 전력이 상당하고, 종종 변화되며, 상기 전력 인버터는 상당량의 전력을 관리하고, 열을 발생시킨다. 민감한 회로 소자는 어느 정도 일정한 온도 범위 내에서 유지될 경우에 더 잘 작동된다. 자동차에 기초 전력을 발생시키는 장치에 사용되는 냉각 시스템과 다르며 별개인 전력 인버터용 냉각 시스템을 제공하는 것이 필요하다.
본 발명의 양수인에게 양수된 미국공개특허출원 2006/0174642 A1 및 2006/0174543 A1에는 이러한 전력 인버터(electronic power inverter)와 전기 모터의 통합 겸용 장치(integrated combination)용 냉각 장치(cooling arrangement)가 개시되어 있다. 상기 출원들에는 상기 인버터의 전기 회로와 직접 접촉하여 냉각하는데 사용할 수 있는 비수 냉각제 조성물의 용도가 기재되어 있다. 이러한 기재에서, 상기 전자 부품들은 상기 트랙션 모터 상에 또는 상기 트랙션 모터 가까이에 위치한 전력 인버터 구획(power inveter compartment) 내에 포함(enclosed)된다. 상기 냉각제는 유전체이므로, 상기 전기 회로와 간섭(interfere)되지 않으며, 구리 베이스(copper base) 및 버스 바(bus bar)들 및 다른 전자 부품들과 화학적으로 반응하지 않도록 구성된다. 상기 공개 출원들에는 두 물질(상대적으로 비활성, 저분자량의 실리콘인 헥사메틸디실록산, (CH3)3SiOSi(CH3)3 및 에테르 알콜인 1-메톡시-2-프로판올, CH3OCH2CH(OH)CH3(프로필렌 글리콜 메틸 에테르 또는 PGME로도 불림)) 의 2 성분 혼합물인 유전체 유체(dielectric fluid) OS-120(다우 코닝에서 구입 가능)의 사용이 기재되어 있다.
이러한 2-성분 냉각제 조성물을 냉각제 저장소로부터 폐쇄 회로(대표적으로 무산소 분자 및 무수 회로(molecular oxygen-free and water-free circuit))내로 주입하여 상기 전자 부품들과 접촉하게 하고, 인버터 구성요소 열을 배출하는 자체 냉각 시스템을 통과하게 한다. 상기 순환 냉각제는 임계 인버터 구성요소(critical inverter component)들의 원하는 작동 온도 이하의 온도 범위로 유지된다. 상기 냉각제는 상기 전자 부품들 상에 분사되어, 도전성 접촉에 의해 상기 부품들을 냉각시킨다. 대표적으로, 일부 냉각제들은 증발되면서, 냉각제의 열 제거 능력을 향상시킨다. 상기 냉각제 자체는 자동차 엔진, 연료 전지 등에 사용되는 냉각 시스템과의 열 전달을 통해 상기 냉각 회로와 별개의 부분에서 냉각될 수 있다.
상기 OS-120 물질은 상기 냉각제가 일반적으로 그 끓는 점(약 95℃ 내지 약 100℃)에 있고, 상기 회로 소자들의 표면에서 증발된다 해도, 구리 및 상기 인버터 회로의 다른 물질들과 반응하지 않는다. 한편, 알루미늄의 경량성으로 인해 인버터 인클로져(inverter enclosure)의 제조 시에 알루미늄을 사용하는 것이 관심을 받고 있으며, 알루미늄의 높은 전기 전도성으로 인해 인버터 회로에 알루미늄을 사용하는 것이 관심을 받고 있다. 상기 디실록산-에테르 알콜 혼합물은 현재 인버터 회로에 대해서는 효과적인 냉각제이나, 알루미늄을 용해시키는 경향이 있다. 이러한 용해는 정지 접촉(quiescent contact) 시에 발생할 수 있으며, 자동차 진동 및 냉각제 증발로 인한 공동 현상에 의해 악화된다. 따라서, 알루미늄-함유 전력 인버터에 서 사용되기에 적합한 냉각제 조성물을 고안할 필요가 있다.
실질적으로 산소 분자와 물이 없는 자동차 냉각 회로 작동 환경 내에서 안정적이고 효과적인 실록산-에테르 알콜 냉각제 및 억제제 혼합물을 개발하고자 한다.
종종, 산화층에 크롬산염 전환 코팅(chromate comversion coating)을 적용함으로써 알루미늄을 분해로부터 보호한다. 상기 크롬산염 코팅은 상기 표면 상에 흡수되어, 추가적인 반응에 영향을 덜 받도록 한다. 크롬산염이 상기 코팅으로부터 떨어져나와, 상기 산화물이 손상된 영역에 침투함으로써, 자동-밀봉 시스템(self-sealing system)으로 작용하여, 표면의 손상을 최소화하는 것으로 나타났다. 그러나, 환경적 이유에서, 크롬산염 코팅을 자동차에 적용하는 것이 기피되고 있다.
본 발명은 비수(non-aqueous) 냉각제 조성물 및 냉각 시스템 내의 알루미늄 전자 부품(electronic component)의 부식을 방지하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
순환하고 증발되는 냉각제 내에 분산된 적당한 억제제 화합물을 포함함으로써 적합한 올리고-(알킬 실록산들) 및 알킬 에테르 알킬렌 글리콜의 혼합물이 자동차 트랙션 모터 등에 사용되는 알루미늄-함유 전력 인버터 회로을 냉각하는데 사용될 수 있음이 밝혀졌다. 이러한 억제제는 비수 2-성분 냉각제 조성물 및 상기 알루미늄-함유 인버터 회로 소자 모두와 상용성이 있어야 한다.
일반적으로 사용가능한 유전체 냉각제는 저분자량 실록산 및 에테르 알콜의 적당한 액체 혼합물이다. 저급 알킬 실록산의 액체 올리고머가 적합하며, 저급 알킬렌 글리콜의 저급 알킬 에테르의 액체 단량체 또는 올리고머가 적합하다. 이러한 성분들이 배합되어 상기 올리고 알킬 실록산이 상기 액체 냉각제 혼합물에 유전체 비활성을 부여하고, 알킬 에테르 알킬렌 글리콜의 단량체 또는 올리고머가 열 흡수 능력을 부여한다. 상기 혼합물은 상기 인버터 회로의 일반적인 작동 온도 범위를 적절하게 조절하기 위하여, 약 95℃ 내지 약 100℃의 대기압 끓는 점을 가지 는 것이 바람직하다. 헥사메틸디실록산, (CH3)3SiOSi(CH3)3 및 1-메톡시-2-프로판올, CH3OCH2CH(OH)CH3가 바람직한 냉각제 성분의 예들이다. 그러나 이러한 화합물들의 다른 저급 알킬 유사물들이 사용될 수도 있다. 바람직한 냉각제는 일반적으로 약 10 내지 30중량%의 알킬 에테르 알킬렌 글리콜 및 나머지의 올리고 알킬 실록산을 포함한다.
특정 5-원 고리 헤테로사이클릭 유기 화합물들이 넓은 작동 온도 범위에서 상기 2성분 조성물 냉각제 내에 분산되며, 알루미늄 전자 부품의 부식을 방지하는데 효과적인 것으로 밝혀졌다. 상기 5원 고리는 탄소 원자와 함께 3개의 질소 원자 또는 질소원자와 황 원자의 조합을 포함한다. 기본 헤테로사이클릭 고리 내에 세 개의 질소 원자를 함유하는 이와 같은 적합한 헤테로사이클릭 화합물의 예로는벤조트리아졸 및 5-메틸-1H-벤조트리아졸을 들 수 있다. 2-메르캅토벤조티아졸은 기본 고리 내에 질소 원자와 황 원자를 갖는 적당한 억제제이다. 이러한 물질들은 때때로 본 명세서에서 "아졸"로 칭해진다.
이러한 5-원 헤테로사이클릭 고리 화합물 억제제는 상기 올리고-알킬실록산-알킬 에테르 알킬렌 글리콜 냉각제 내에 분산 또는 용해되며, 상기 냉각제가 순환하면서, 냉각 기능을 수행할 때, 상기 냉각제의 온도가 변동되고, 뜨거운 알루미늄 전자 부품의 표면 상에서 증발되더라도, 분산된 채로 남아 있다. 상기 억제제는 상대적으로 소량으로 사용되지만, 적합한 양으로 사용된다. 상기한 아졸들은 유전체 냉각제 1리터 당 약 2 내지 10 밀리몰(millimole)의 농도에서 효과적인 것으로 나 타났다.
후술될 상세한 설명의 바람직한 구현에 본 발명의 다른 목적 및 장점이 더 나타나있다.
본 발명의 제 1 구현예는 알루미늄-함유 전자 부품을 냉각시키는데 사용될 수 있는 냉각제 조성물을 제공한다. 상기 냉각제는 액체 알킬 실록산 성분 및 액체 알킬 에테르 알킬 글리콜 성분을 포함하는 유전체 액체이다. 상기 실록산은 예를 들면 디메틸 실록산 또는 트리메틸실록산과 같은 알킬 실록산 올리고머이고, 상기 에테르 글리콜은 알킬 에테르 알킬렌 글리콜의 모노머 또는 올리고머인 것이 적당하다. 상기 액체 혼합물은 비수 유전체 유체 1리터당 약 2 내지 약 10 밀리몰의 적당한 아졸을 포함한다. 상기 아졸은 상기 냉각제 조성물 내에서 부식 억제제 성분이다. 예를 들면, 상기 아졸은 티아졸, 2-메르캅토벤조티아졸, 트리아졸, 벤조트리아졸 및 5-메틸-1H-벤조트리아졸로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 상기 비수 유전체 유체는 헥사메틸디실록산 및 프로필렌 글리콜 메틸 에테르의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예는 비수 유전체 유체 1 리터당 약 2 내지 10 밀리몰의 적합한 아졸을 포함하는 비수, 유전체 냉각 조성물 제공하는 단계; 및 상기 냉각제를 냉각제 저장소와 실질적으로 물과 산소 분자가 없는 냉각 회로 내의 알루미늄-함유 전자 부품 사이에서 순환시키는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 상기 순환 냉각제는 상기 회로 부품 상에 액체 방울(liquid droplet) 또는 분무(mist)로 분사될 수 있거나, 또는 상기 회로 부품을 침수(flooding) 또는 함침(immersing)시켜, 상기 부품들을 냉각시키기 위한 풀 스트림(full stream)으로 전달될 수 있을 것이다. 상기 아졸은 티아졸, 2-메르캅토벤조티아졸, 트리아졸, 벤조트리아졸 및 5-메틸-1H-벤조트리아졸로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 비수 유전체 유체는 헥사메틸디실록산 및 프로필렌 글리콜 메틸 에테르의 혼합물을 포함할 수 있다.
다른 구현예에서, 상기 냉각제 조성물은 하이브리드 자동차 내의 파워 일렉트로닉스(power electronics)에 대한 분사 냉각에 사용될 수 있다. 예를 들면, 파워 일렉트로닉스는 알루미늄-함유 기판 또는 회로 소자 컨테이너와 함께 파워 트랜지스터를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 상기 조성물은 하이브리드 자동차 내의 인버터에 대한 분사 냉각에 사용될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 상기 냉각제 유체는 미국 특허출원 공개번호 2006/0174642 A1 및 미국 특허출원 공개번호 2006/0174643 A1의 냉각 장치(cooling arrangement)에 사용될 수 있다.
도 1과 관련하여, 트랜스미션(transmission) 20을 통해 자동차의 휠(wheel) 18을 구동하기 위해 내부 연소 엔진 14 및 전기 트랙션 모터 16을 사용하는 자동차 12에 전력을 인가하는 가스-전기 드라이브(gas-electric drive) 10의 예가 나타나 있다. 상기 가스-전기 하이브리드 드라이브 10은 가솔린 엔진, 디젤 엔진, 터빈 엔진 또는 임의의 엔진 형태(engine configuration) 사용할 수 있다. 전력 분배기 22는 내부 연소 엔진 14가 상기 트랜스미션 20을 구동할지 아니면 전기 모터 16이 상 기 트랜스미션 20을 구동할 것인지 여부 또는 상기 트랜스미션 20이 발전기 24를 구동할지 아니면 내부 연소 엔진이 발전기 24를 구동할 것인지 여부를 결정한다. 또 다른 구현예에서, 상기 발전기 24는 전기 트랙션 모터 16 다음에 장착되며,상기 트랙션 모터와 동일한 장치에 의해 냉각된다. 상기 발전기 24는 전지(battery) 26을 충전하고, 그리고/또는 전기 트랙션 모터 16에 전류를 전달하는 인버터 28에 전류를 공급한다. 본 발명에 따르면, 상기 전기 트랙션 모터 16 및 인버터 28은 모듈 유닛(modular unit) 30과 같이 배치될 수 있다. 이것은 상기 전기 트랙션 모터 16 및 인버터 28에 소요되는 공간을 감소시킬 수 있는 기회를 제공한다. 상기 인버터 28이 열을 발생시키기 때문에, 상기 인버터에는 냉각 장치(cooling arrangment) 32가 필요하다. 본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 냉각 장치 32는 내부 연소 엔진 14를 냉각시키는 라디에이터 34와 열적으로 연결되어 있는 밀봉된 냉각 회로를 갖는다. 상기 냉각 장치 32는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 모듈 30과 떨어져 있을 수도 있고, 또는 상기 냉각 장치 32는 상기 모듈 30과 통합되어 있을 수도 있다.
또 다른 구현예에서, 상기 전기 트랙션 모터 16은 연료 전지에 의해 전력이 인가된다. 상기 연료 전지는 상기 모터 16용 인버터 28과 직접적으로 연결될 수도 있고, 배터리 팩을 경유하여 연결될 수도 있다. 상기 냉각 장치 32는 상기 연료 전지를 냉각하는데 사용된다.
도 2에는 상기 냉각 시스템 32의 일 구현예가 도시되어 있다. 상기 인버터 28은 (예를 들면, 알루미늄 인클로져에 담긴) 구획(compartment) 50 내에 위치하며, 상기 구획 50은 전기 모터 60에 인접하게 놓여진다. 상기 인버터 28은 절연 게 이트 양극성 트랜지스터들(IGBTs) 52를 포함할 수 있으며, 상기 절연 게이트 양극성 트랜지스터들은 (예를 들면, 알루미늄-함유 기판과 같은) 직접 결합 기판(direct bonded substrate) 54와 결합되어 있으며, 상기 기판 54에는 인버터 회로를 형성하는 AC/DC 버스(bus)가 집적되어 있다. 상기 IGBT 52는 냉각제 조성물 64를 액체 형태로 IGBTs 52 및 연결된 기판 54 및 버스(bus) 위에 직접 분사하는 분사 노즐 62를 갖는 냉각제 디스펜서 60에 의해 냉각될 수 있다. 도시된 구현예에서는 냉각제 64가 액체 방울로 분사되지만, 다른 구현예에서 상기 냉각제는 스트림 형태로 분배되거나, 상기 인버터 28 상에 부어질 수 있다. 또한 또 다른 구현예에서는, 상기 인버터 28은 상기 냉각 조성물 64 내에 함침될 수 있으나, 바람직하게는, 상기 냉각제 조성물 64는 분무(mist)로, 또는 방울(discreet droplet) 형태로 인버터 28 상에 분사된다.
냉각제 디스펜서 60을 사용함으로써, 냉각 조성물 64는 상기 모터 인버터 28의 전력 밀도(단위 부피당 전력)를 증가시키는 IGBT 52의 열원에 직접적으로 적용될 수 있다. 상기 IGBT 52에 의해 발생되는 열이 상기 냉각 조성물 64에 의해 냉각되기 위해 그 중 일부가 낮은 열 전도도를 갖는 물질로 이루어진 다층(multi layer)을 통과할 필요는 없다. 오히려, 분사 냉각에 의해 제공되는 직접적인 열 경로가 IGBT 52의 온도를 감소시킨다. 상기 IGBT 52의 온도가 낮아지면, 증가된 전력을 상기 인버터 28를 경유하여 상기 트랙션 모터 16에 제공할 수 있다. 선택적으로, 냉각을 향상시킴으로써, 더 작은 인버터 28를 사용하여, 상기 트랙션 모터 16에 대해 동일한 수준의 전력을 생산할 수 있다.
상기 분사 노즐 62에 의해 제공되는 상기 분사 냉각은 또한 상기 인버터 28과 관련된 다른 구성요소들, 예를 들면, 온도에 민감한 캐퍼시터, 트랜스포머, 집적 회로 및 버스 바와 같은 구성요소들에 사용될 수 있다. 상기 분사 냉각은 상기 IGBT 52의 구성요소들 사이의 와이어 본드(wirebond)를 냉각시키며, 와이어 본드들이 과열되는 것을 막고, 결과적으로 실패를 최소화하는 것을 돕는다. 따라서, 상기 구성요소 온도가 감소됨에 따라, 신뢰성(reliability)이 향상되는 결과를 가져온다.
분사 냉각이 냉각 용량을 증가시키기 때문에, 분사 냉각은 과도 전력 변동(transient power fluctuation)에 대한 상기 인버터 28의 저항성을 향상시킨다. 단시간 동안에 자동차 12에 요구되는 전력이 갑자기 증가함으로 인해 전력 인버터 28에 대한 입력(inut)에 과도 전력 변동(transient power fluctuation)이 생긴다. 상기 변동은 상기 모터 16의 출력에 대한 저항이 증가함으로 인해 발생할 수 있으며, 이는 순차적으로 IGBT 52 내의 온도 증가를 초래할 수 있다. 상기 IGBT 52에 상기 냉각제 조성물 64를 직접적으로 적용함으로써, 시간 지속(time duration) 및 온도 증가 모두에서 온도 변화를 줄일 수 있다.
도 2와 관련하여, 상기 냉각제 조성물 64는 액체로 분사되며, 구획 50의 섬프(sump) 부분 70 내에 모이고, 분사 리턴 72를 통해 필터 75를 경유하여 펌프 76과 연결된 저장소 74로 흘러간다. 상기 펌프 76은 인버터 28의 연속 냉각 동안에 분사 노즐 62에 재활용된 냉각제를 공급하는 디스펜서 60과 연결되어 있다. 냉각제 조성물 64는 상기 저장소 74를 경유하여 순환하는 동안 저장소 74 내의 튜브 78을 통해 흘러가는 물 또는 에틸렌 글리콜 용액과 같은 제2 냉각제 77에 의해 냉각된다. 상기 제2냉각제 77은 도 1의 내부 연소 엔진 14를 냉각하는 라디에이터 34에 의해 공급된다. 상기 펌프 76은 IGBTs 52의 출력에 따라 조절되는 변속 펌프(variable speed pump)인 것이 바람직하다. IGBTs 52의 출력이 증가함에 따라, 상기 펌프 76의 속도가 증가하고, 분사 노즐 62를 통해 분사되는 냉각제 조성물 64의 양도 증가한다. 선택적으로, 상기 IGBT 52의 온도를 온도계 장치로 모니터링할 수 있으며, IGBT의 온도가 증가하면, 펌프 76의 속도를 증가시켜 냉각제를 더 많이 분사하고, 이를 통해 상기 IGBT의 온도를 낮춘다.
본 발명의 다양한 구현들을 설명하기 위해 다음의 실시예들을 제공한다. 그러나, 하기 실시예에 의해 본 발명이 제한되지는 않는다.
본 실시예는 비수 냉각제 조성물과 상용성이 있고, 비수 냉각제 조성물 내에 잘 분산되며, 냉각 시스템이 작동하는 상대적인 고온 하에서 냉각제가 알루미늄을 공격하는 것을 방지하는데 효과적인 후보 억제 물질들을 확인하기 위한 것이다. 다음 억제제들은 다음 테스트와 같은 테스트들에 의해 임계 환경(critical environment)에서 유용한 것으로 밝혀졌다.
몇몇 부식 억제제들을 알루미늄 펠렛 상에서 테스트하였다. 표 1에는 선택된 부식 억제제들, 상기 화학물질들의 공급처, 순도, 사용량(g) 및 사용량(mmol)이기 재되어 있다. 상기 부식 억제제들을 비수 유전체 유체 OS-120(다우 코닝사에서 구입 가능)과 혼합하였다. 이때 상기 OS-120은 두 개의 액체 화합물 (:상대적으로 비활성, 저분자량 실리콘인 헥사메틸디실록산, (CH3)3SiOSi(CH3)3 및 에테르 알콜인 1-메톡시-2-프로판올, CH3OCH2CH(OH)CH3(프로필렌 글리콜 메틸 에테르 또는 PGME로도 불림))의 2성분 혼합물이다. 본 테스트에서 사용한 알루미늄 펠렛은 AlfaAesar Puratronic® 그레이드(grade), 99.999%(금속 기준) 알루미늄 탄환(shot)(4-8mm)이다.
| 부식 억제제 | 공급처 | 순도 | 사용량(g) | 사용량(mmol/L) |
| 2-메르캅토벤조티아졸 | AlfaAesar | 97% | 0.05 | 3 |
| 5-메틸-1H-벤조트리아졸 | TCI America | 99% | 0.05 | 3 |
| 벤조트리아졸 | AlfaAesar | 99% | 0.05 | 4 |
부식 테스트 방법은 다음과 같다. 비수 유전체 유체 OS-120을 분자 시브(molecular sieve) 상에서 수일 동안 건조시킨 다음, 건조 질소 기체를 살포하여 탈산소화하였다. 그런 다음, 상기 OS-120을 0.2㎛ 다공성 테플론® 필터를 통해 여과하여 잔여 미세 입자를 제거하였다. 다음으로, 상기 건조되고 탈산소화된 OS-120 20mL과 표 1에 주어진 양으로 칭량된 부식 억제제 각각을 병(bottle) 내에서 질소 분위기로 혼합하였다. 교반기(shaker) 상에서 20분 동안 둔 후에, OS-120과 부식 억제제의 혼합물을 250mL의 둥근 플라스크에 부었다.
상기 병(bottle)에 남아 있는 내용물을 80mL의 OS-120로 세척하여 상기 플라스크에 부었다. 상기 플라스크에는 달걀-모양의 테플론 코팅된 마그네틱 스터링 바 및 미리 칭량된 알루미늄 펠렛이 포함되어 있다. 환류를 위해 상기 플라스크 및 그 내용물들을 24/40 그라운드 글라스 조인트를 사용하여 응축 장치에 부착하였다. 상기 24/40 그라운드 글라스 조인트는 테플론 슬리브를 사용하여 고정함으로써 보호하였으며, 상기 조인트 상에 그리스(grease)를 사용하지 않았다. 상기 응축 장치는 건조 질소로 씻어냈다.
상기 설치된 것들 중 하나의 디지털 제어 교반기를 240rpm으로 설정하고 다른 교반기들도 대략 동일한 스핀 속도로 조절하였다. 그런 다음, 상기 테스트 용액들을 질소 분위기, 상압(ambient pressure) 하에서 환류시켰다. 약하게 끓도록 열을 가하였다. 플라스크 및 응축 장치를 주기적으로 교반 유닛 및 가열 덮개(heating mantle) 위로 들어올려, 알루미늄 펠렛을 관찰하였다. 10일 후에 테스트를 종료하였다.
상기 부식 테스트의 결과가 표 2에 기재되어 있다. 알루미늄 질량 손실이 "없음"인 것은 시각 관찰에서 파이거나, 또는 분해 증거가 되는 증후들 없이 본래의 모습대로 나타난 알루미늄 펠렛을 말한다.
| 혼합물 | OS-120 100mL에 대한 억제제 용해성 | 환류 시간 | 알루미늄 펠렛 질량 손실 |
| OS-120(비교예) | N/A | 9시간 | 클라우딩(clouding) 없이 완전히 용해(산화)됨 |
| 2-메르캅토벤조티아졸 및 OS-120 | 용해됨 | 10일 | 없음 |
| 5-메틸-1H-벤조트리아졸 및 OS-120 | 가열한 후에만 녹음. 다만 냉각 후에 용액 내에 있음 | 10일 | 없음 |
| 벤조트리아졸 및 OS-120 | 용해됨 | 10일 | 없음 |
부식 테스트의 결과로, OS-120과 혼합될 때, 적당한 티아졸 및 트리아졸이 효과적인 부식 방지제임을 알 수 있다.
본 발명을 바람직한 구현예의 견지에서 설명하였으나, 당해 기술 분야의 당업자라면 상기 방법의 다른 형태를 쉽게 적용할 수 있음을 알아야 할 것이다. 본 발명의 범위는 단지 하기 청구항에 의해서만 제한된다.
도 1은 전력 인버터를 포함하는 가스-전기 하이브리드 드라이브 부품을 도시한 자동차의 외관을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 전기 트랙션 모터에 연결된 인버터 부품을 냉각시키는 냉각 시스템의 구현을 보여주는 도면이다.
Claims (17)
- 전력 인버터 및 전력 인버터용 유전체 냉각제 조성물의 결합물에 있어서,상기 전력 인버터는 알루미늄 구성요소를 포함하며,상기 냉각제 조성물은 올리고-(알킬 실록산) 및 알킬 에테르 알킬렌 글리콜의 액체 혼합물을 포함하고, 상기 알루미늄 구성 요소의 용해를 억제할 수 있는 양으로 상기 액체 혼합물 내에 분산된 아졸 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 인버터 및 전력 인버터용 유전체 냉각제 조성물의 결합물.
- 제1항에 있어서,상기 냉각제 조성물 액체 혼합물은 약 95℃ 내지 약 100℃의 범위 내에서 대기압 끓는 점을 가지는 것을 특징으로 하는 전력 인버터 및 전력 인버터용 유전체 냉각제 조성물의 결합물.
- 제1항에 있어서,상기 냉각제 조성물 액체 혼합물은 본질적으로 헥사메틸디실록산 및 1-메톡시-2-프로판올로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력 인버터 및 전력 인버터용 유전체 냉각제 조성물의 결합물.
- 제1항에 있어서,상기 액체 혼합물 내에 분산된 아졸은 티아졸, 2-메르캅토벤조티아졸, 트리아졸, 벤조트리아졸 및 5-메틸-1H-벤조트리아졸로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전력 인버터 및 전력 인버터용 유전체 냉각제 조성물의 결합물.
- 제1항에 있어서,상기 액체 혼합물 내에 분산된 아졸 억제제의 농도는 상기 액체 혼합물 1리터당 약 2 내지 10 밀리몰(millimole)인 것을 특징으로 하는 전력 인버터 및 전력 인버터용 유전체 냉각제 조성물의 결합물.
- 알루미늄 구성 요소를 포함하는 전력 인버터의 직접 접촉 냉각용 유전체 액체 냉각 조성물에 있어서,상기 냉각제 조성물은 올리고-(아릴 실록산) 및 알킬 에테르 알킬렌 글리콜의 단량체 또는 올리고머의 액체 혼합물을 포함하고, 상기 액체 혼합물 내에 분산된 아졸을 상기 알루미늄 구성요소의 용해를 억제할 수 있는 양으로 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 액체 냉각제 조성물.
- 청구항 6에 있어서,상기 냉각제 조성물 액체 혼합물은 약 95℃ 내지 약 100℃의 범위 내의 대기압 끓는 점을 갖는 것을 특징으로 하는 유전체 액체 냉각제 조성물.
- 제6항에 있어서,상기 냉각제 조성물은 본질적으로 약 95℃ 내지 약 100℃의 범위 내의 대기압 끓는 점을 갖는 헥사메틸디실록산 및 1-메톡시-2-프로판올의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유전체 액체 냉각제 조성물.
- 제6항에 있어서,상기 아졸 억제제의 농도는 상기 액체 혼합물 1리터당 약 2 내지 10 밀리몰(millimole)인 것을 특징으로 하는 유전체 액체 냉각제 조성물.
- 제6항에 있어서,상기 아졸은 티아졸, 2-메르캅토벤조티아졸, 트리아졸, 벤조트리아졸 및 5-메틸-1H-벤조트리아졸로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유전체 액체 냉각제 조성물.
- 적어도 하나의 자동차 휠을 구동하기 위한 자동차의 전기 트랙션 모터용 전력 인버터를 냉각하는 방법에 있어서,상기 전력 인버터는 알루미늄-함유 구성 요소를 포함하며,상기 방법은 비수 액체, 유전체 냉각제 조성물을 냉각제 저장소와 실질적으로 물과 산소 분자가 없는 냉각제 회로 내의 알루미늄 구성 성분 사이에서 순환시키는 단계를 포함하여 이루어지고,여기서, 상기 냉각제 조성물은 본질적으로 올리고-(알킬 실록산) 및 알킬 에테르 알킬렌 글리콜의 단량체 또는 올리고머의 혼합물로 이루어지며, 상기 알루미늄 구성 요소의 용해를 방지할 수 있는 정도의 양으로 액체 혼합물 내에 분산된 아졸을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 트랙션 모터용 전력 인버터의 냉각 방법.
- 제11항에 있어서,상기 유전체 냉각제 조성물은 상기 알루미늄 함유 구성요소 상에 분사되는 것을 특징으로 하는 전기 트랙션 모터용 전력 인버터의 냉각 방법.
- 제11항에 있어서,상기 알루미늄 함유 구성 요소는 상기 유전체 냉각제 조성물 내에 함침되거나 또는 상기 유전체 냉각제 조성물에 의해 침수되는 것을 특징으로 하는 전기 트랙션 모터용 전력 인버터 냉각 방법.
- 제11항에 있어서,상기 액체 혼합물 내에 분산된 아졸 억제제의 농도는 리터당 약 2 내지 10밀리몰인 것을 특징으로 하는 전기 트랙션 모터용 전력 인버터 냉각 방법.
- 제11항에 있어서,상기 아졸 억제제는 티아졸, 2-메르캅토벤조티아졸, 트리아졸, 벤조트리아졸 및 5-메틸-1H-벤조트리아졸로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전기 트랙션 모터용 전력 인버터 냉각 방법.
- 제11항에 있어서,상기 냉각제 조성물 액체 혼합물은 약 95℃ 내지 약 100℃의 범위 내의 대기압 끓는 점을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 트랙션 모터용 전력 인버터 냉각 방법.
- 제11항에 있어서,상기 냉각제 조성물 액체 혼합물은 본질적으로 약 95℃ 내지 약 100℃의 범위 내의 대기압 끓는 점을 갖는 헥사메틸디실록산 및 1-메톡시-2-프로판올의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 트랙션 모터용 전력 인버터 냉각 방법.
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