KR20180077461A - 전기소자 냉각용 열교환기 - Google Patents

전기소자 냉각용 열교환기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기소자 냉각용 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 튜브 타입 냉각유로부의 다단 결합이 가능하고, 다단 결합 시 전기소자와 냉각유로부의 조립이 용이하며, 전기소자 및 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 상세하게 튜브 타입 냉각유로부의 다단 결합이 가능하고, 다단 결합 시 전기소자와 냉각유로부의 조립이 용이하며, 전기소자 및 냉각유로부의 밀착 결합으로 전기소자의 양면 냉각이 가능한 전기소자 냉각용 열교환기에 관한 것이다.
최근 환경 문제 대책의 일환으로서, 모터의 구동력을 이용하는 하이브리드 차량, 연료전지 차량, 전기 차량 등의 발전이 더욱 더 주목받고 있다. 상술한 바와 같은 차량은 일반적으로, 구동용 배터리(예를 들면, 300V의 전압)로부터 공급되는 전력을 모터에 원하는 상태로 공급되도록 조절하는 PCU(파워제어유닛)가 함께 장착된다.
PCU는 인버터, 평활 콘덴서 및 컨버터 등의 전기소자들을 포함한다. 상기 전기소자들은 전력(electricity)의 공급 되면서 열을 발생하기 때문에, 반드시 별도의 냉각수단이 필요하다.
이와 관련된 기술로, 일본공개특허 제2001-245478호(공개일 2001.09.07, 명칭 : 인버터의 냉각 장치)에는 IGBT 등의 반도체 소자와 다이오드를 내장한 반도체 모듈이 사용되는 인버터가 개시된 바 있으며, 일본공개특허 제2008-294283호(공개일 2008.12.04, 명칭 : 반도체 장치)에는 반도체 소자의 하측 면에 접하도록 설치되며, 내부에 유체가 흐르면서 열교환 하도록 형성되는 히트싱크가 개시된 바 있다.
이러한 단면 냉각방식의 경우, 냉각성능에 한계가 있어 이를 개선하기 위해 고안된 것이 양면 냉각방식인데, 양면 냉각방식은 열교환기 사이에 소자가 삽입되는 구조이기 때문에 열교환기의 전기소자 삽입 간격이 전기소자 높이보다 높아야 하는 동시에, 열교환기의 열전달 성능 증대를 위해서는 소자와 열교환기가 잘 압착되어야 한다는 조건이 모두 만족되는 것이 좋다.
도 1에 도시된 바와 같은 양면 냉각 방식의 열교환기는 전기소자(10)의 양측 면에 위치하며 내부에 열교환매체가 유동되도록 형성되는 튜브(20)와, 상기 튜브의 양단에 결합되며 열교환매체가 유입 또는 배출되는 탱크(30)를 포함하여 형성될 수 있는데, 상기 열교환기는 브레이징 결합되어 전기소자의 삽입 공간이 고정된 이후, 전기소자를 삽입해야 하므로 전기소자의 삽입 작업이 어렵다는 단점이 있다.
또한, 상기 열교환기는 전기소자 삽입이 용이하도록 하기 위해 튜브 사이 간격을 넓게 하면, 소자와 튜브가 압착되지 않아 열교환 효율이 저하된다는 문제점이 있다.
따라서 전기소자의 삽입이 용이하며, 소자와 열교환기의 압착이 잘 이루어질 수 있는 전기소자 냉각용 열교환기의 개발이 필요하다.
선행특허 1 : 일본공개특허 제2001-245478호(공개일 2001.09.07, 명칭 : 인버터의 냉각 장치) 선행특허 2 : 일본공개특허 제2008-294283호(공개일 2008.12.04, 명칭 : 반도체 장치)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 튜브 타입 냉각 유로의 다단 결합이 가능하고, 다단 결합 시 전기소자와 냉각유로부의 조립이 용이하며, 전기소자 및 냉각유로부의 밀착 결합으로 전기소자의 양면 냉각이 가능한 전기소자 냉각용 열교환기에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기는 내부에 냉각유체가 유동되며, 다단으로 적층되는 냉각유로부(100) ; 상기 냉각유로부의 길이방향으로 양단 일정 영역에 결합되어 상기 냉각유로부와 연통되는 냉각유체 유동 공간 형성하며, 상부 플레이트(210) 및 하부 플레이트(220)로 이루어지는 연결 플레이트(200); 최상측 또는 최하측에 위치한 연결 플레이트(200) 중 어느 하나에 연결되어 냉각유체가 유입되는 유입부(410), 및 나머지 연결 플레이트(200) 중 어느 하나에 연결되어 냉각유체가 배출되는 유출부(420); 및 상기 유입부(410) 및 유출부(420)와 연통되며, 다수개 적층되는 상기 연결 플레이트(200) 사이에 연결되어 적층 방향으로 연결 유로를 형성하는 연결 블록(300); 을 포함하여 형성된다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 냉각유로부가 2개 이상 적층되어, 상기 냉각유로부 사이에 다수개의 전기소자(2)가 삽입될 수 있다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 각 층에 삽입되는 전기소자(2)의 높이에 따라 이웃한 냉각유로부 사이 간격이 달라질 수 있다.
또한, 상기 냉각유로부는 길이방향으로 양측 단부가 개방된 튜브(100) 타입일 수 있다.
또한, 상기 연결 플레이트(200)는 상기 상부 플레이트(210)가 상기 냉각유로부 양단의 상측 면에 일정 영역이 겹쳐지게 결합되고, 상기 하부 플레이트(220)가 상기 냉각유로부 양단의 하측 면에 일정 영역이 겹쳐지게 결합될 수 있다.
또한, 상기 연결 플레이트(200)는 상기 유입부(410), 유출부(420) 및 연결 블록(300) 중 어느 하나와 연결된 측면에 위치한 상부 플레이트(210) 또는 하부 플레이트(220)의 일정 영역이 관통 형성된 상부 플레이트 관통홀(211) 및 하부 플레이트 관통홀(221)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 연결 블록(300)은 상기 하부 플레이트(220)의 하측 면에 접하며, 상기 하부 플레이트 관통홀(221)과 연통되는 연통홀(330)이 형성된 상부 연결 블록(310); 상기 상부 플레이트(210)의 상측 면에 접하며 상기 상부 연결 블록(310)과 결합되고, 상기 상부 플레이트 관통홀(211)과 연통되는 연통홀(330)이 형성된 하부 연결 블록(320); 및 상기 상부 연결 블록(310) 및 하부 연결 블록(320)이 결합되는 영역에 장착되어 냉각유체 누설을 방지하는 실링부재(340); 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 실링부재(340)는 고무 가스켓 또는 액상 가스켓일 수 있다.
또한, 상기 연결 블록(300)은 상기 상부 연결 블록(310)의 연통홀(330) 상측 가장자리에 상측으로 돌출되며, 상기 하부 플레이트 관통홀(221)에 삽입되는 제1관통홀 삽입부; 및 상기 하부 연결 블록(320)의 연통홀(330) 하측 가장자리에 하측으로 돌출되며, 상기 상부 플레이트 관통홀(211)에 삽입되는 제2관통홀 삽입부; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 유입부(410), 유출부(420) 및 연결 블록(300)의 배치에 따라 냉각유체의 유로가 달라질 수 있다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 다단으로 적층된 냉각유로부가, 직렬, 병렬, 직렬 및 병렬 혼합 구조 중 어느 하나로 연결될 수 있다.
또한, 상기 연결 블록(300)의 높이는 전기소자(2)의 높이와 동일하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 냉각유로부에는 이너핀(inner fin)이 삽입될 수 있다.
또 다른 실시예로, 상기 연결 플레이트(200)는 일부 영역이 절곡된 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 연결 플레이트(200)는 어느 한 영역이 절곡되어 'U'자 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 제1냉각유로부(110) 및 제2냉각유로부(120)가 2열로 배치되되, 최상측에 위치한 제1냉각유로부(110) 및 제2냉각유로부(120) 사이에 상기 연결 플레이트(200)가 연결될 수 있다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 1열에 적층된 제1냉각유로부(110)와, 2열에 적층된 제2냉각유로부(120) 개수가 동일할 수 있다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 1열에 적층된 제1냉각유로부(110)와, 2열에 적층된 제2냉각유로부(120) 개수가 서로 상이할 수 있다.
또한, 상기 연결 플레이트(200)는 상기 제1냉각유로부(110) 및 제2냉각유로부(120)를 연결하는 연결부(230)가 기울어져 형성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기는 튜브 타입 냉각 유로의 다단 결합이 가능하고, 다단 결합 시 전기소자와 냉각유로부의 조립이 용이하며, 전기소자 및 냉각유로부의 밀착 결합으로 전기소자의 양면 냉각이 가능하다는 장점이 있다.
더욱 상세하게, 본 발명은 냉각유체의 유로를 구성하는 냉각유로부 및 전기소자를 다단으로 적층 시, 연결 플레이트 및 연결 블록을 통해 기계적으로 조립함으로써, 전기소자의 삽입이 용이할 뿐만 아니라, 냉각유로부 및 전기소자 사이의 압착력을 높여 냉각 성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
다시 설명하면, 기존의 양면 냉각 방식의 열교환기에서 전기소자가 쉽게 삽입될 수 있도록 하기 위해 튜브 사이 간격을 넓게 하면 전기소자와 튜브가 압착되기가 어렵고, 반대로 전기소자와 튜브가 압착되도록 하기 위해 튜브 사이 간격을 좁게 하면 전기소자가 삽입되기 어려웠던 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 먼저 냉각유로부 및 연결 플레이트를 각각 브레이징한 후, 연결 블록을 통해 전기소자와 냉각유로부를 조립하면서 적층 방향으로 힘이 가해져 서로 밀착됨으로써, 냉각 성능 향상은 물론, 조립성도 크게 개선될 수 있다.
또한, 본 발명은 냉각이 필요한 전기소자 개수가 많아지면 적층되는 냉각유로부의 수를 증가시키면 되므로, 다수의 전기소자 냉각에 용이하며, 적용 범위를 확장시킬 수 있다는 장점이 있다.
또, 본 발명은 다단으로 냉각유로부 적층 시, 전기소자의 기능에 따른 발열량 차이에 따라, 냉각유체 유로를 병렬 타입으로 형성하거나, 직렬 타입, 직렬/병렬 혼합 타입으로 다양하게 실시가 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 전기소자 냉각장치의 일예를 나타낸 측면도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기에서 연결 플레이트가 결합된 일부 영역을 나타낸 단면 사시도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전지소자 냉각용 열교환기의 정단면도.
도 5는 도 4에서 연결 플레이트가 결합된 영역을 확대한 단면도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기에서 냉각유로부 및 하부 플레이트가 결합된 상태를 나타낸 평면도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 정면도.
도 8은 또 다른 실시 예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 정면도.
도 9 내지 도 13은 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기에 유동되는 냉각유체 유로의 다양한 실시 예를 나타낸 흐름도.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 크게 냉각유로부(100), 연결 플레이트(200), 유입부(410), 유출부(420) 및 연결 블록(300)을 포함하여 형성된다.
상기 냉각유로부(100)는 내부에 냉각유체가 유동되며, 적어도 2개 이상 다단으로 적층된다. 상기 냉각유로부(100)는 길이방향으로 양측 단부가 개방된 튜브(100) 타입으로, 압출공정으로 제조될 수 있다.
또한, 상기 냉각유로부(100)는 필요에 따라 냉각 효율이 더 향상될 수 있도록 내부에 이너핀이 더 구비될 수 있다.
아울러, 상기 냉각유로부(100)는 압출공정 시, 상기 냉각유로부의 폭 방향으로 공간을 분리하는 격벽이 내부에 길이방향으로 연장되어 형성될 수도 있다.
도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연결 플레이트(200)는 상기 냉각유로부(100)의 길이방향으로 양단 일정 영역에 결합되어 상기 냉각유로부(100)와 연통되는 냉각유체 유동 공간을 형성한다.
상기 연결 플레이트(200)는 상부 플레이트(210) 및 하부 플레이트(220)로 이루어질 수 있는데, 상기 상부 플레이트(210)는 상기 냉각유로부(100) 양단의 상측 면에 일정 영역이 겹쳐지게 결합되고, 도 6과 같이, 상기 하부 플레이트(220)는 상기 냉각유로부(100) 양단의 하측 면에 일정 영역이 겹쳐지게 결합된다.
상기 상부 플레이트(210) 및 하부 플레이트(220)는 각각 가장자리에 편평하게 외측으로 돌출된 결합부가 형성되어, 상기 냉각유로부(100)의 양단에 조립된 상태에서, 브레이징을 통해 결합될 수 있다.
이때, 상부 플레이트(210) 및 하부 플레이트(220)는 일체로 형성되어 상기 냉각유로부(100) 양단에 끼워진 다음, 브레이징을 통해 결합될 수도 있다.
다음으로, 상기 유입부(410)는 최상측 또는 최하측에 위치한 연결 플레이트(200) 중 어느 하나에 연결되어 냉각유체가 유입되도록 형성되고, 상기 유출부(420)는 최상측 또는 최하측에 위치하고, 상기 유입부(410)가 연결되지 않은 연결 플레이트(200) 중 하나에 연결되어 냉각유체가 배출되도록 형성된다.
상기 유입부(410) 및 유출부(420)에는 파이프 형태의 입구파이프 및 출구파이프가 더 결합될 수도 있고, 이 외에도 다른 형태의 유출입 통로가 연결될 수도 있다.
상기 연결 블록(300)은 상기 유입부(410) 및 유출부(420)와 연통되며, 다수개 적층되는 상기 연결 플레이트(200) 사이에 연결되어, 적층 방향으로 냉각유체가 유동되는 연결 유로를 형성하게 된다.
상술한 바와 같이 적층 방향, 즉 이웃한 냉각유로부(100) 간에 냉각유체가 유동되도록 하기 위한 연결유로를 위해, 상기 연결 플레이트(200) 및 연결 블록(300)은 서로 연통되도록 형성된다.
더욱 상세하게, 상기 상부 플레이트(210)에는 이웃한 냉각유로부(100)로 냉각유체가 유동되도록 하기 위한 통로인 상부 플레이트 관통홀(211)이 형성되고, 상기 하부 플레이트(220)에는 하부 플레이트 관통홀(221)이 형성된다.
또한, 상기 연결 블록(300)은 상부 연결 블록(310) 및 하부 연결 블록(320)으로 이루어지는데, 상기 상부 연결 블록(310)은 상기 하부 플레이트(220)의 하측 면에 접하며, 상기 하부 플레이트 관통홀(221)과 연통되는 연통홀(330)을 포함하고, 상기 하부 연결 블록(320)은 상기 상부 플레이트(210)의 상측 면에 접하면서 상기 상부 연결 블록(310)과 결합되고, 상기 상부 플레이트 관통홀(211)과 연통되는 연통홀(330)을 포함한다.
이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연결 블록(300)은 상기 상부 연결 블록(310) 및 하부 연결 블록(320)이 결합되는 영역에 장착되어 냉각유체 누설을 방지하는 실링부재(340)를 더 포함할 수 있는데, 이는 고무 가스켓일 수도 있고, 액상 가스켓과 같이 경화되는 부재일 수 도 있다. 상기 연결 블록(300)은 전기소자(2)의 높이와 동일하게 형성됨으로써, 전기소자(2)의 양측면과 냉각유로부(100)가 서로 면접촉될 수 있도록 한다.
정리하자면, 본원 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 유입부(410)로 유입된 냉각유체가 연결 플레이트(200)를 지나 냉각유로부(100)에 유동되되, 적층 방향으로 이웃한 냉각유로부(100)로의 이동을 위해, 상부 플레이트 관통홀(211) 또는 하부 플레이트 관통홀(221)과 연결된 연결 블록(300)의 연통홀(330)을 통과한 후, 이웃한 냉각유로부(100)의 일측 또는 타측 단부에 연결된 상부 플레이트 관통홀(211) 또는 하부 플레이트 관통홀(221)을 지나, 이웃한 냉각유로부(100)로 이동하게 된다.
상술한 바와 같이, 본원 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 연결 플레이트(200) 및 연결 블록(300)의 연결로, 적층 방향으로의 냉각유체 유로를 형성하게 되는데, 연결 플레이트(200) 및 연결 블록(300)의 결합 용이성을 위해, 상기 연결 블록(300)은 제1관통홀 삽입부 및 제2관통홀 삽입부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1관통홀 삽입부는 상기 상부 연결 블록(310)의 연통홀(330) 상측 가장자리에 상측으로 돌출되며, 상기 하부 플레이트 관통홀(221)에 삽입 결합되고, 상기 제2관통홀 삽입부는 상기 하부 연결 블록(320)의 연통홀(330) 하측 가장자리에 하측으로 돌출되며, 상기 상부 플레이트 관통홀(211)에 삽입 결합된다.
상기와 같은 방식으로, 본원 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 연결 블록(300) 및 연결 플레이트(200)의 결합을 통해, 다단으로 냉각유로부(100)를 적층하고, 냉각유로부(100)의 사이에 전기소자(2)가 배치되도록 한다.
이에 따라, 본 발명은 냉각유체의 유로를 구성하는 냉각유로부(100) 및 전기소자(2)를 다단으로 적층 시, 연결 플레이트(200) 및 연결 블록(300)을 통해 기계적으로 조립함으로써, 전기소자(2)의 삽입이 용이할 뿐만 아니라, 냉각유로부(100) 및 전기소자(2) 사이의 압착력을 높여 냉각 성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
다른 실시 예로, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 냉각유로부(100)의 다단 적층에 의해 형성된 사이 공간에 각각 전기소자(2)가 삽입되되, 각 층에 삽입되는 전기소자(2)의 높이에 따라 이웃한 냉각유로부(100) 사이 간격이 달라질 수 있다.
다시 말해, 각 층별로 개재되는 전기소자(2)의 높이가 다른 경우, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 다단으로 적층되는 냉각유로부(100) 간에 이격 거리를 전기소자(2)의 높이에 맞추어, 상기 전기소자(2)가 냉각유로부(100)와 밀착 결합될 수 있도록 한다.
한편, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 도 9 내지 도13에 도시된 바와 같이, 상기 유입부(410), 유출부(420) 및 연결 블록(300)의 배치에 따라 다양한 냉각유체의 유로를 갖도록 구성할 있다.
이때, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 다단으로 적층된 냉각유로부(100) 사이에 적어도 하나의 연결 블록(300)이 구비될 수 있다.
다시 말해, 상기 전기소자 냉각용 열교환기는 상기 냉각유로부(100) 사이에 길이방향으로 양단 각각 연결 블록(300)이 구비되는 경우, 냉각유체가 병렬 방식의 유로를 형성하게 되고, 길이방향으로 양단 중 어느 한 쪽에만 연결 블록(300)이 구비되는 경우, 냉각유체가 직렬 방식의 유로가 형성될 수 있다.
먼저, 도 9에 도시된 실시 예에 대해 설명하면, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 최하측에 위치한 연결 플레이트(200) 중 좌측 연결 플레이트(200)에는 유입부(410)가 연결되고, 우측 연결 플레이트(200)에는 유출부(420)가 연결된다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 적층 방향으로 이웃한 연결 플레이트(200) 사이마다 연결 블록(300)이 결합된다.
이에 따라, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 유입부(410)로 냉각유체가 유입되어 하측에서 상측 방향으로 이동하고, 각각의 연결 플레이트(200)와 연결된 냉각유로부(100)에 냉각유체가 분배되며, 상기 냉각유로부(100) 내에서 길이방향으로 타측으로 이동한 후, 연결플레이트 및 연결 블록(300)의 결합을 통해 형성된 연결 유로를 따라 하측에 위치한 유출부(420)로 배출된다.
도 9에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1)의 유로는 5개의 냉각유로부(100)가 병렬 타입으로 구성된 것으로, 냉각유체가 모든 냉각유로부(100) 내에서 동일 방향으로 이동하게 된다.
다음으로, 도 10에 도시된 실시 예에 대해 설명하면, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 최하측에 위치한 연결 플레이트(200) 중 좌측 연결 플레이트(200)에 유입부(410)가 연결되고, 최상측에 위치한 연결 플레이트(200) 중 우측 연결 플레이트(200)에 유출부(420)가 연결된다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 각 층별로 어느 한 쪽에만 연결 블록(300)이 결합되되, 그 위치는 서로 교번되도록 배치된다.
다시 말해, 도 10의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는, 최하측에서부터 우측 연결 플레이트(200), 좌측 연결 플레이트(200), 우측 연결 플레이트(200)와 같은 순서로 연결 블록(300)이 배치된다.
이에 따라, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 유입부(410)로 냉각유체가 유입된 다음, 최하측 냉각유로부(100) 내에서 좌측으로 이동한 다음, 그 다음 단의 냉각유로부(100) 내에서는 우측으로, 그 다음 단의 냉각유로부(100) 내에서는 좌측으로 이동하며, 각각 한 번 씩 더 반복된 다음, 최상측의 유출부(420)로 배출된다.
도 10에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1)의 유로는 5개의 냉각유로부(100)가 직렬 타입으로 구성된 것으로, 냉각유체가 이웃한 냉각유로부(100) 내에서 모두 반대 방향으로 이동하게 된다.
도 10에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1)에는 연결 블록(300)이 구비되지 않은 공간에 별도의 지지 블록(500)이 더 구비되는데, 상기 지지 블록(500)은 연결 블록(300)이 양측에 구비되지 않더라도, 냉각유로부(100) 사이 간격이 일정하게 유지될 수 있도록 한다.
이때, 지지 블록(500)은 상기 연결 블록(300)과 마찬가지로, 전기소자(2)의 높이와 동일하게 형성됨으로써, 전기소자(2)의 양측면과 냉각유로부(100)가 서로 면접촉될 수 있도록 한다.
또 다른 실시예로, 11에 도시된 실시 예에 대해 설명하면, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 최하측에 위치한 연결 플레이트(200) 중 좌측 연결 플레이트(200)에 유입부(410)가 연결되고, 최상측에 위치한 연결 플레이트(200) 중 좌측 연결 플레이트(200)에 유출부(420)가 연결된다.
도 11의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 하측에서부터 1단은 좌측에서 우측으로 냉각유체가 유동되고, 그 다음 3단은 우측에서 좌측으로 냉각유체가 유동되며, 마지막 1단은 좌측에서 우측으로 냉각유체가 유동된다.
즉, 도 11의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 직렬 및 병렬 타입이 혼합되어 구성되며, 이는 도 12 및 도 13도 마찬가지이다.
또 다른 실시 예로, 상기 연결 플레이트(200)는 일부 영역이 절곡된 형태로 형성될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 상기 연결 플레이트(200)는 도 14 및 도 16에 도시된 바와 같이 어느 한 영역이 절곡되어 'U'자 형태로 형성될 수도 있고, 두 영역이 절곡되어 'N'자 형태로 형성될 수도 있으며, 이 외에도 절곡 횟수 및 형태를 얼마든지 다양하게 변경실시가 가능하다.
도 14 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 연결 플레이트(200)의 어느 한 영역만 절곡될 경우, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 제1냉각유로부(110) 및 제2냉각유로부(120)가 2열로 배치되되, 최상측에 위치한 제1냉각유로부(110) 및 제2냉각유로부(120) 사이에 상기 연결 플레이트(200)가 연결될 수 있다.
이때, 도 14 및 도 15와 같이, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 1열에 적층된 제1냉각유로부(110)와, 2열에 적층된 제2냉각유로부(120) 개수가 동일하게 형성될 수도 있고, 도 16 및 도 17과 같이, 1열에 적층된 제1냉각유로부(110)와, 2열에 적층된 제2냉각유로부(120) 개수가 서로 상이하게 형성될 수도 있다.
먼저 도 14 및 도 15에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1)를 설명하면, 1열에 적층된 제1냉각유로부(110)와, 2열에 적층된 제2냉각유로부(120)가 동일한 단으로 적층되며, 각 열에 위치한 제1냉각유로부(110) 및 제2냉각유로부(120) 사이에 전기소자가 배치된다.
이때, 최상측에 위치한 제1냉각유로부(110) 및 제2냉각유로부(120) 사이에는 상기 연결 플레이트(200)가 연결된다.
다단으로 이루어진 상기 제1냉각유로부(110) 및 제2냉각유로부(120) 사이에는 동일한 높이의 전기소자가 배치될 수도 있고, 각 단마다 서로 다른 높이의 전기소자가 배치될 수도 있다.
다음으로, 도 16 및 도 17에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1)는, 1열의 제1냉각유로부(110)가 3단으로 적층되고, 2열의 제2냉각유로부(120)가 2단으로 적층된다.
이 경우, 제1열 및 제2열의 높이는 달라질 수밖에 없으므로, 도 17과 같이, 최상측에 위치한 제1냉각유로부(110) 및 제2냉각유로부(120) 사이에 연결되는 상기 연결 플레이트(200)는 상기 제1냉각유로부(110) 및 제2냉각유로부(120)를 연결하는 브릿지(230)가 기울어져 형성된다.
이에 따라, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 유입부(410), 유출부(420) 및 연결 블록(300)의 위치를 다양하게 변경시켜 냉각유체의 유로를 다양하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 냉각유로부(100)의 열수도 변경실시가 가능하다.
또한, 본 발명은 냉각이 필요한 전기소자(2) 개수가 많아지면 적층되는 냉각유로부(100)의 단수를 증가시키면 되므로, 다수의 전기소자(2) 냉각에 용이하며, 적용 범위를 확장시킬 수 있다는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1: 전기소자 냉각용 열교환기 2: 전기소자
100: 냉각유로부
110: 제1열 120: 제2열
200: 연결 플레이트
210: 상부 플레이트 211: 상부 플레이트 관통홀
220: 하부 플레이트 221: 하부 플레이트 관통홀
230: 브릿지
300: 연결 블록
310: 상부 연결 블록 320: 하부 연결 블록
330: 연통홀 340: 실링부재
410: 유입부 420: 유출부

Claims (21)

  1. 내부에 냉각유체가 유동되며, 다단으로 적층되는 냉각유로부(100);
    상기 냉각유로부(100)의 길이방향으로 양단 일정 영역에 결합되어 상기 냉각유로부(100)와 연통되는 냉각유체 유동 공간 형성하는 연결 플레이트(200);
    최상측 또는 최하측에 위치한 연결 플레이트(200) 중 어느 하나에 연결되어 냉각유체가 유입되는 유입부(410), 및 나머지 연결 플레이트(200) 중 어느 하나에 연결되어 냉각유체가 배출되는 유출부(420);
    상기 유입부(410) 및 유출부(420)와 연통되며, 다수개 적층되는 상기 연결 플레이트(200) 사이에 연결되어 적층 방향으로 연결 유로를 형성하는 연결 블록(300); 을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는
    상기 냉각유로부(100)가 2개 이상 적층되어, 상기 냉각유로부(100) 사이에 다수개의 전기소자(2)가 삽입되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는
    각 층에 삽입되는 전기소자(2)의 높이에 따라 이웃한 냉각유로부(100) 사이 간격이 달라지는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각유로부(100)는
    길이방향으로 양측 단부가 개방된 튜브(100) 타입인 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 연결 플레이트(200)는
    상기 냉각유로부(100) 양단의 상측 면에 일정 영역이 겹쳐지게 결합되는 상부 플레이트(210)와,
    상기 냉각유로부(100) 양단의 하측 면에 일정 영역이 겹쳐지게 결합되는 하부 플레이트(220)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 연결 플레이트(200)는
    상기 유입부(410), 유출부(420) 및 연결 블록(300) 중 어느 하나와 연결된 측면에 위치한 상부 플레이트(210) 또는 하부 플레이트(220)의 일정 영역이 관통 형성된 상부 플레이트 관통홀(211) 및 하부 플레이트 관통홀(221)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 연결 블록(300)은
    상기 하부 플레이트(220)의 하측 면에 접하며, 상기 하부 플레이트 관통홀(221)과 연통되는 연통홀(330)이 형성된 상부 연결 블록(310);
    상기 상부 플레이트(210)의 상측 면에 접하며 상기 상부 연결 블록(310)과 결합되고, 상기 상부 플레이트 관통홀(211)과 연통되는 연통홀(330)이 형성된 하부 연결 블록(320); 및
    상기 상부 연결 블록(310) 및 하부 연결 블록(320)이 결합되는 영역에 장착되어 냉각유체 누설을 방지하는 실링부재(340); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 실링부재(340)는
    고무 가스켓 또는 액상 가스켓인 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 연결 블록(300)은
    상기 상부 연결 블록(310)의 연통홀(330) 상측 가장자리에 상측으로 돌출되며, 상기 하부 플레이트 관통홀(221)에 삽입되는 제1관통홀 삽입부; 및
    상기 하부 연결 블록(320)의 연통홀(330) 하측 가장자리에 하측으로 돌출되며, 상기 상부 플레이트 관통홀(211)에 삽입되는 제2관통홀 삽입부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는
    상기 유입부(410), 유출부(420) 및 연결 블록(300)의 배치에 따라 냉각유체의 유로가 달라지는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는
    다단으로 적층된 냉각유로부(100) 사이에 적어도 하나의 연결 블록(300)이 구비되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기는
    상기 냉각유로부(100) 사이에 일정 간격이 유지되도록 지지 블록(500)이 구비되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 연결 블록(300) 및 지지 블록(500)의 높이는
    전기소자(2)의 높이와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각유로부(100)에는
    길이방향으로 연장 형성되는 격벽 또는 이너핀(inner fin)이 구비되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기는
    상기 유입부(410) 및 유출부(420)에 파이프 형태의 입구파이프 및 출구파이프가 결합되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 연결 플레이트(200)는
    일부 영역이 절곡된 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 연결 플레이트(200)는
    어느 한 영역이 절곡되어 'U'자 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는
    제1냉각유로부(110) 및 제2냉각유로부(120)가 2열로 배치되되,
    최상측에 위치한 제1냉각유로부(110) 및 제2냉각유로부(120) 사이에 상기 연결 플레이트(200)가 연결되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는
    1열에 적층된 제1냉각유로부(110)와, 2열에 적층된 제2냉각유로부(120) 개수가 동일한 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는
    1열에 적층된 제1냉각유로부(110)와, 2열에 적층된 제2냉각유로부(120) 개수가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 연결 플레이트(200)는
    상기 제1냉각유로부(110) 및 제2냉각유로부(120)를 연결하는 브릿지(230)가 기울어져 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
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