KR20190089153A

KR20190089153A - 전기 캐비닛에 대한 콜드 플레이트 어셈블리

Info

Publication number: KR20190089153A
Application number: KR1020197005183A
Authority: KR
Inventors: 주오치 우
Original assignee: 존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니; 요크 (우씨) 에어 컨디셔닝 앤드 리프리져레이션 씨오., 엘티디; 존슨 컨트롤스 에어 컨디셔닝 앤드 리프리져레이션 (우씨) 씨오., 엘티디
Priority date: 2016-07-22
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2019-07-30
Also published as: TWI744363B; JP2019523568A; US10426058B2; WO2018017881A1; CN205921880U; TW201813491A; JP6821803B2; EP3488671A1; US20180027697A1; KR102256906B1

Abstract

본 발명의 실시예들은 주본체부, 시일링부 및 장착부를 포함하는 전기 캐비닛에 대한 콜드 플레이트 어셈블리에 관한 것이다. 주본체부는 액체 냉각 매체의 순환을 위한 채널 및 주본체부의 제1 상부면 상에 위치되는 수용 그루브가 구비된다. 시일링부는 수용 그루브에 배치되고 장착부는 시일링부 위에 위치된다. 장착부의 하부면은 주본체부를 향하고, 장착부의 제2 상부면은 냉각될 전자 디바이스를 장착하도록 구성된다.

Description

전기 캐비닛에 대한 콜드 플레이트 어셈블리

본 출원은 “전기 캐비닛에 대한 콜드 플레이트 어셈블리”라는 명칭으로 2016년 7월 22일자로 출원된 중국 실용 신안 출원 제 201620778766.7호의 우선권 및 이익을 주장하며, 모든 목적으로 그 전체가 참조로 본원에 포함된다.

본 발명은 냉각 디바이스의 분야에 관한 것으로, 특히 전기 캐비닛에 대한 콜드 플레이트 어셈블리에 관한 것이다.

전력 전자 기술의 발전으로, 전자 디바이스의 전력은 점점 더 높아지고, 전자 디바이스의 용적은 점점 더 작아지고 있다. 전기 캐비닛에서의 전력 전자 디바이스를 효율적으로 냉각시키기 위해, 액체 냉각 매체 및 콜드 플레이트를 활용하는 열 방산 모드의 적용이 더 통상적으로 되고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 기존 전력 전자 디바이스는 전형적으로 구리로 만들어진 콜드 플레이트(13) 상에 장착된다. 액체 냉각 모드에서, 전력 전자 디바이스에 의해 생성되는 열은 기판의 하단으로부터, 콜드 플레이트(13)를 통해, 그리고 콜드 플레이트(13)에서의 채널을 통해 흐르는 액체 냉각 매체로 전달된다. 액체 냉각 매체는 콜드 플레이트(13)의 외부의 열 교환기 등에 의해 다시 냉각된다. 공교롭게도, 콜드 플레이트(13)는 구리로 만들어지고, 따라서, 비용이 비교적 높다. 게다가, 대부분의 기존 전력 전자 디바이스는 크기 요건을 가지며, 이는 콜드 플레이트(13)의 비용을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 전력 전자 디바이스는 파스너(12)에 의해 콜드 플레이트(13)에 장착되는 IGBT(11)(예를 들어, 절연 게이트 이극식 트랜지스터) 그리고 파스너(15)에 의해 콜드 플레이트(13) 상에 장착되는 실리콘 제어 정류기 요소(14)를 포함할 수 있다. 설치될 전력 전자 디바이스의 수가 비교적 많은 경우에, 콜드 플레이트(13)의 장착면은 또한 비교적 커서, 전자 디바이스들의 전체 높이는 비교적 작다. 콜드 플레이트(13)가 구리로 만들어지므로, 전자 디바이스들의 높이를 감소시키는 것이 비교적 어렵고 완성된 제품이 감소된 효율을 갖는 것을 야기할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 다른 기존 냉각 시스템은 액체 냉각 매체의 유입, 순환 및 유출을 위한 채널을 포함한다. 예를 들어, 액체 입구 및 액체 출구가 콜드 플레이트(21) 상에 위치되며, 콜드 플레이트(21)에서 전력 전자 디바이스(24)의 기판이 장착된다. 시일링 링(22)은 콜드 플레이트(21)와 전력 전자 디바이스(24) 사이에 시일을 형성하는데 활용된다. 액체 냉각 매체는 콜드 플레이트(21)의 채널, 액체 출구 및 액체 입구를 통해 전력 전자 디바이스(24)의 기판의 하단에 근접하게 흘러, 기판의 하단에 직접 접촉하여 전력 전자 디바이스(24)에 의해 생성되는 열을 제거한다. 일부 실시예들에서, 전력 전자 디바이스(24)는 볼트(23)를 통해 콜드 플레이트(21)에 장착된다. 게다가, 액체 냉각 매체는 열 교환기 또는 콜드 플레이트(21)의 외부와 유사한 것에 의해 냉각될 수 있다. 도 2의 도시된 실시예는 콜드 플레이트(21)가 비교적 저렴한 재료로 만들어져, 콜드 플레이트(21)의 비용을 감소시킬 수 있으므로, 도 1의 실시예와 비교할 때, 증가된 열 교환 성능을 포함한다. 그러나, 도 2의 구조를 갖는 콜드 플레이트(21)는 기판의 하단이 시일링된 구조가 아닌 전력 전자 디바이스(24)에 적절하지 않다.

따라서, 상기 문제들을 적어도 부분적으로 해결하기 위한 전기 캐비닛에 대한 콜드 플레이트 어셈블리를 제공하는 것이 바람직하다.

일련의 단순화된 개념들이 본 발명의 요약에 도입되고, 이는 특정 실시예들에서 추가로 상세히 예시될 것이다. 본 발명의 요약은 청구된 기술적 해결법들의 특징들을 제한하는 것으로 의도되지 않고, 청구된 기술적 해결법들의 보호의 범위를 정하는 것으로 의도되지 않는다.

상기 문제들을 적어도 부분적으로 해결하기 위해, 본 발명은 전기 캐비닛에 대한 콜드 플레이트 어셈블리에 관한 것으로, 콜드 플레이트 어셈블리는 주본체부로서, 액체 냉각 매체의 순환을 위한 채널 및 주본체부의 상부면 상에 위치되는 수용 그루브가 구비되는 주본체부; 시일링부로서, 수용 그루브에 수용되는 시일링부; 및 장착부로서, 시일링부 위에 위치되며, 장착부의 하부면은 주본체부로 향하고, 장착부의 상부면은 냉각될 전자 디바이스를 장착하는데 사용되는 장착부를 포함한다.

본 발명에 따른 전기 캐비닛에 대한 콜드 플레이트 어셈블리는 주본체부, 시일링부 및 장착부가 구비되며, 주본체부는 액체 냉각 매체의 유입, 순환 및 유출을 위한 채널 및 시일링부를 배치하기 위한 채널이 구비된다. 장착부는 전력 전자 디바이스를 장착하는데 사용되어, 주본체부의 비용이 감소될 수 있고, 콜드 플레이트 어셈블리가 하단들 상에 시일링되지 않은 구조들을 갖는 전력 전자 디바이스들에 적용될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 주본체부는 적어도 하나의 플레이트형 구성 요소를 포함한다.

일부 실시예들에서, 장착부는 적어도 하나의 플레이트형 구성 요소를 포함한다.

일부 실시예들에서, 시일링부는 적어도 하나의 시일링 링을 포함한다.

일부 실시예들에서, 주본체부는 알루미늄 및/또는 플라스틱을 포함하는 재료로 만들어진다.

일부 실시예들에서, 흐름 채널이 주본체부의 상부면에 형성되고, 흐름 채널은 액체 출구 및 액체 입구를 통해 채널과 연통한다.

일부 실시예들에서, 장착부는 구리로 만들어진다.

이하의 도면들은 본 발명의 실시예들을 도시하고 본 발명을 이해하기 위해 본원에 사용된다. 도면들에서, 본 발명의 실시예들 및 본 발명의 실시예들의 설명은 본 발명의 원리를 설명하기 위해 주어진다. 도면들에서,
도 1은 종래 기술에서의 콜드 플레이트의 분해도이다.
도 2는 종래 기술에서의 다른 콜드 플레이트의 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일 양태에 따른 본 실용 신안의 제1 실시예에 따른 전기 캐비닛에 대한 콜드 플레이트 어셈블리의 분해도이다.
도 4는 본 발명의 일 양태에 따른 본 실용 신안의 제2 실시예에 따른 전기 캐비닛에 대한 콜드 플레이트 어셈블리의 분해도이다.
도 5는 본 발명의 일 양태에 따른 도 3에 도시된 콜드 플레이트 어셈블리 및 전력 전자 디바이스의 분해도이다.
도 6은 본 발명의 일 양태에 따른 도 4에 도시된 콜드 플레이트 어셈블리 및 전력 전자 디바이스의 분해도이다.
도 7은 본 발명의 일 양태에 따른 콜드 플레이트 어셈블리 상에 장착되는 전력 전자 디바이스를 갖는 콜드 플레이트 어셈블리의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 양태에 따른 콜드 플레이트 어셈블리 상에 장착되는 전력 전자 디바이스를 갖는 콜드 플레이트 어셈블리의 사시도이다.

이하의 논의에서, 본 발명의 보다 철저한 이해를 제공하도록 상세들이 주어진다. 그러나, 본 발명의 실시예들이 이러한 상세들 중 하나 이상 없이 구현될 수 있다는 점이 당업자에 의해 이해될 것이다. 특정 예에서, 본 발명의 실시예들을 모호하게 하지 않기 위해 관련 분야에 알려진 일부 기술적 특징을 상세히 설명하지 않는다. “상측”, “하측”, “전단”, “후단”, “좌측”, “우측”이란 용어들 및 본원에 사용되는 유사한 표현들이 제한보다는 오히려, 예시적인 목적만을 위한 것이라는 점이 주목되어야 한다.

본 발명에 인용되는 “제1” 및 “제2”와 같은 단어들은 단지 식별자들이고 특정 순서와 같은 어떤 다른 의미도 갖지 않는다. 더욱이 예를 들어, “제1 구성 요소”란 용어 그 자체는 “제2 구성 요소”의 존재를 암시하지 않고 “제2 구성 요소”란 용어 그 자체는 “제1 구성 요소”의 존재를 암시하지 않는다.

본 발명은 전기 캐비닛에 대한 콜드 플레이트 어셈블리에 관한 것이며, 콜드 플레이트 어셈블리는 주본체부(100), 시일링부 및 장착부(300)를 포함한다. 상세하게는, 주본체부(100)는 액체 냉각 매체의 순환을 위한 채널(미도시) 및 주본체부(100)의 상부면 상에 위치되는 수용 그루브(미도시)가 구비된다. 시일링부는 수용 그루브에 수용된다. 장착부(300)는 시일링부 위에 위치되고, 장착부(300)의 하부면은 주본체부(100)를 향하고, 장착부(300)의 상부면은 냉각될 전자 디바이스(예를 들어, 전력 전자 디바이스(500))를 장착하는데 사용된다.

본 발명에 따른 전기 캐비닛에 대한 콜드 플레이트 어셈블리는 주본체부(100), 시일링부 및 장착부(300)가 구비된다. 주본체부(100)는 액체 냉각 매체의 유입, 순환 및 유출을 위한 채널 그리고 시일링부를 배치하기 위한 채널이 구비된다. 장착부(300)는 전력 전자 디바이스(500)를 장착하는데 사용된다. 주본체부(100)는 알루미늄, 플라스틱 및 다른 적절한 재료들을 포함하는 하나 이상의 비교적 저렴한 재료로 만들어질 수 있어, 주본체부(100)의 비용이 기존 콜드 플레이트들과 비교할 때, 감소된다.

더욱이, 액체 냉각 매체의 순환을 위한 채널이 주본체부(100)에 제공될 수 있고, 당업자는 액체 냉각 매체가 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 탈염수, 알코올-타입 냉각수, 냉매, 기름, 다른 적절한 액체 또는 이들의 임의이 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다는 점을 이해해야 한다. 게다가, 흐름 채널(미도시)이 주본체부(100)의 표면에 형성될 수 있고, 흐름 채널은 액체 출구 및 액체 입구를 통하여 채널과 연통할 수 있다.

도 3 및 도 4의 도시된 실시예들에 나타내어진 바와 같이, 주본체부(100)는 단일 부품의 재료, 예를 들어 플레이트형 부재로 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 주본체부(100)는 하나 이상의 부품의 재료에 의해 형성되고 시일링될 수도 있다.

게다가, 액체 출구, 흐름 채널, 액체 입구, 및 시일링 링(200)을 배치하기 위한 채널은 전력 전자 디바이스(500) 및/또는 다른 요인들(예를 들어, 냉각 유체의 타입 등)에 따라 상이한 크기들로 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 시일링부는 적어도 하나의 시일링 링(200)을 포함하며, 시일링 링들의 수 및 크기는 전력 전자 디바이스(500) 및/또는 다른 요인들(예를 들어, 냉각 유체의 타입 등)에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 하나의 시일링 링(200) 또는 3개의 시일링 링들(200)이 전력 전자 디바이스(500)에 따라 제공될 수 있다.

장착부(300)는 비교적 높은 열 전도성을 갖는 구리 또는 다른 재료들에 의해 형성될 수 있다. 더욱이, 장착부(300)는 전력 전자 디바이스(500)의 하단 기판의 크기에 따라 적어도 하나의 플레이트형 부재로서 설정될 수 있다. 예를 들어, 도 5의 도시된 실시예에 나타내어진 바와 같이, 장착부(300)는 3개의 플레이트형 부재들을 포함하는 반면에, 다른 실시예들(예를 들어, 도 4 및 도 6 참조)에서, 장착부(300’)는 하나의 플레이트형 부재를 포함한다.

전력 전자 디바이스(500)가 시일링되지 않은 구조인 하단 기판을 포함하는 실시예들에서, 장착부(300)는 액체 냉각 매체에서 전력 전자 디바이스(500)의 하단 기판을 격리시킬 수 있어, 본 발명의 콜드 플레이트 어셈블리의 실시예들은 시일링되지 않은 구조인 하단 기판을 갖는 전력 전자 디바이스(500)에 적절할 수 있다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 장착부(300)는 시일링 링(200)과 공동으로 볼트(400) 또는 다른 체결 수단과 같은 파스너를 사용하여 주본체부(100) 상에 장착될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 전력 전자 디바이스(500) 및 시일링 링(200)은 하나의 공통 파스너를 통해 주본체부(100) 상에 장착될 수도 있다.

사용 중일 때, 액체 냉각 매체는 주본체부(100)로 흐르고, 채널을 통해 흐르고, 주본체부(100)의 표면에서의 액체 출구로부터 흘러나오고, 흐름 채널을 통하여 장착부(300)의 하부면에 접촉하고, 액체 입구로부터 주본체부(100)의 채널로 되돌아오고, (예를 들어, 열 교환기에 의해) 외부에서 냉각되도록 채널을 따라 주본체부(100)로부터 흘러나온다. 그러므로, 액체 냉각 매체가 장착부(300)의 하부면에 접촉할 때, 액체 냉각 매체는 장착부(300) 상에 장착되는 전력 전자 디바이스(500)에 의해 생성되는 열을 제거하여 전력 전자 디바이스(500)를 냉각시킬 수 있다.

달리 정의되지 않는다면, 본원에 사용되는 기술적이고 과학적인 용어들은 본 발명의 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본원에 사용되는 용어들은 특정 구현을 설명하기 위한 것이고 본 발명의 실시예들을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. “배열” 등과 같은 용어들은 구성 요소가 다른 구성 요소에 직접 부착되거나 구성 요소가 중간 제품을 통해 다른 구성 요소에 부착되는 것을 표현할 수 있다. 일 실시예에서의 본원에 설명하는 특징들은 특징이 적용 가능하지 않거나 다른 실시예에 설명되는 경우 외에는, 별도로 또는 다른 특징들과의 조합으로 다른 실시예에 적용될 수 있다.

본 발명을 상기 실시예들을 통하여 설명하였지만, 앞서 언급된 실시예들이 예시적이고 설명적인 목적만을 위한 것이고 설명하는 실시예들의 범위에 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 다양한 변형 및 변경이 본 발명의 교시들에 따라 행해질 수 있고, 이러한 변형들 및 변경들이 모두 본 발명의 보호 범위에 포함될 것이라는 점이 당업자에 의해 이해될 것이다.

Claims

전기 캐비닛에 대한 콜드 플레이트 어셈블리로서:
채널 및 수용 그루브를 포함하는 주본체부로서, 상기 채널은 액체 냉각 매체를 순환시키도록 구성되고, 상기 수용 그루브는 상기 주본체부의 제1 상부면 상에 위치되는 주본체부;
상기 수용 그루브에 배치되는 시일링부; 및
상기 시일링부 위에 위치되는 장착부로서, 상기 장착부의 하부면은 상기 주본체부를 향하고, 상기 장착부의 제2 상부면은 상기 액체 냉각 매체에 의해 냉각될 전자 디바이스를 장착하도록 구성되는 장착부를 포함하는, 콜드 플레이트 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 주본체부는 적어도 하나의 플레이트형 구성 요소를 포함하는, 콜드 플레이트 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 장착부는 적어도 하나의 플레이트형 구성 요소를 포함하는, 콜드 플레이트 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 시일링부는 적어도 하나의 시일링 링을 포함하는, 콜드 플레이트 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 주본체부는 알루미늄 또는 플라스틱, 또는 둘 다를 포함하는 재료로 이루어진, 콜드 플레이트 어셈블리.
제1항에 있어서,
흐름 채널이 상기 주본체부의 상기 제1 상부면에 형성되고, 상기 흐름 채널은 액체 출구 및 액체 입구를 통해 상기 채널과 연통하는, 콜드 플레이트 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 장착부는 구리로 이루어지는, 콜드 플레이트 어셈블리.