KR20230015168A - 인버터 쿨링 모듈 및 이의 제조 방법 - Google Patents

인버터 쿨링 모듈 및 이의 제조 방법 Download PDF

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이신동
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케이비오토텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 인버터 쿨링 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 소자 냉각방식으로 전기 소자를 냉각하되, 열교환기를 구성하는 부품의 개수를 줄여서 제조 공정의 단순화가 가능하고, 제조 원가를 절감할 수 있으며, 냉각 유체의 누설을 효과적으로 방지할 수 있는 인버터 쿨링 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

인버터 쿨링 모듈 및 이의 제조 방법{INVERTER COOLING MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 인버터 쿨링 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 소자 냉각방식으로 전기 소자를 냉각하되, 열교환기를 구성하는 부품의 개수를 줄여서 제조 공정의 단순화가 가능하고, 제조 원가를 절감할 수 있으며, 냉각 유체의 누설을 효과적으로 방지할 수 있는 인버터 쿨링 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차는 가솔린 또는 디젤을 연료로 사용하고, 이러한 연료를 연소시켜 도로를 주행하게 된다.
한편, 최근에는 대기오염에 대한 관심이 급증하면서, 이산화탄소에 대한 배출 규제 및 강화에 의해 이산화탄소의 배출을 줄이고, 청정 연료를 사용하는 차량 개발을 위해 세계 각국의 자동차 회사들이 노력하고 있다. 일 예로 하이브리드 자동차는 가솔린 또는 디젤 연료와 함께 배터리에서 발생된 전기를 전원으로 이용하기도 하고, 이러한 전원으로 모터를 구동시켜서 주행하게 된다.
이러한 하이브리드 자동차나 전기자동차의 모터는 직류(DC)를 교류(AC)로 바꾸기 위한 인버터(Inverter) 혹은 PCU(Power Control Unit)에 의해서 원하는 전압과 주파수를 얻고, 인버터는 핵심 부품인 전력반도체 소자와 제어 회로를 통해 전압과 주파수를 적절하게 변환해주는 역할을 한다.
상기와 같은 전력반도체 소자는 인버터의 정격출력(연속) 시는 물론, 단시간 과부하 출력 등의 이상 시에도 고온의 열이 발생하므로 전력반도체 소자를 안전하게 동작시키기 위해선 접합부의 온도가 125
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를 초과할 수 없도록 방열량을 고려하여 설계해야 하며, 고온일수록 정상손실이나 스위칭 손실이 커지기 때문에 가장 높은 효율을 낼 수 있는 온도로 유지시켜 줄 필요가 있다.
따라서, 인버터의 성능을 유지 및 향상시키기 위하여 냉각장치가 필요하고, 현재 사용되고 있는 인버터의 냉각 방식은 공냉식과 수냉식으로 나뉘며, 특히 인버터의 형태에 따라서는 케이스 냉각방식과 소자 냉각방식으로 나뉜다.
한편, 외부의 습기가 유입되지 않아야 하는 인버터의 특성상 방열 핀의 자연대류를 이용한 공냉식 냉각방식은 열전달 효율이 낮아서 냉각 성능이 떨어지므로 상대적으로 열전달 효율이 높은 강제대류를 이용한 수냉식 냉각방식이 통상적으로 적용되고 있는 실정이다.
이러한 수냉식 냉각방식은 친환경 차량용 배터리 냉각장치, 모터 냉각장치 등으로 구성된 별도의 전기장치용 냉각 라인을 사용하여 펌프로 순환시키고, 뜨거워진 냉각수는 전기장치용 라디에이터를 통해서 냉각된다.
케이스 냉각방식은 인버터 케이스 자체에 전력반도체 소자를 냉각시키는 수냉식 유로가 주조물로 형성되어 있어서 상호 접촉 결합하는 방식으로 냉각하기 때문에 일체형으로 제작할 수 있는 장점이 있지만, 소자의 한쪽 면만 냉각시켜서 냉각 성능이 떨어지고, 케이스의 제작이 어려우며, 비용이 많이 드는 단점이 있다.
소자 냉각방식은 인버터 케이스 안에 열교환기를 삽입하여 소자의 양쪽 면을 수냉식으로 냉각시키도록 구성되어 있어서 비교적 냉각 성능이 좋고, 소자의 형상에 맞춰서 제작하기 용이하고, 비용이 적게 드는 장점이 있다.
다만, 종래의 소자 냉각방식은 소자의 상면과 하면에 수냉식 유로를 각각 형성하기 위해 소자의 상면에 한 쌍의 플레이트를 배치하고, 소자의 하면에도 한 쌍의 플레이트를 배치하며, 이들 플레이트 사이에 별도의 연결부를 배치하여 수냉식 유로가 상호 연통되도록 구성하나, 이와 같이 구성할 경우 열교환기를 구성하는 부품의 개수가 증가하게 되어 제조 공정이 복잡하게 되고, 제조 원가가 상승하게 되며, 한 쌍의 플레이트와 연결부 사이로 냉각수가 누설되는 문제가 있을 수 있다.
따라서 이러한 부분에 대한 개선이 필요한 실정이다.
한국 공개특허공보 제10-2015-0034918호(2015.04.06 공개)
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 소자 냉각방식으로 전기 소자를 냉각하되, 열교환기를 구성하는 부품의 개수를 줄여서 제조 공정의 단순화가 가능하고, 제조 원가를 절감할 수 있으며, 냉각 유체의 누설을 효과적으로 방지할 수 있는 인버터 쿨링 모듈 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 인버터 쿨링 모듈은 내부에 수용 공간이 형성된 하우징, 및 전기 소자를 냉각시키기 위해 상기 수용 공간에 배치되는 열교환기를 포함하며, 상기 열교환기는 냉각 유체가 유입되도록 상기 하우징에 형성된 유입구와 연통 배치되는 유입 파이프와, 상기 냉각 유체가 유출되도록 상기 하우징에 형성된 유출구와 연통 배치되는 유출 파이프와, 상기 전기 소자를 냉각시키기 위해 상기 냉각 유체가 흐르는 내부 유로가 형성된 전열 플레이트를 포함하고, 상기 전열 플레이트는 상기 전기 소자의 일면에 열적으로 접촉 배치되는 제1 전열부와, 상기 전기 소자의 타면에 열적으로 접촉 배치되는 제2 전열부와, 상기 제1 전열부와 상기 제2 전열부가 일체로 연결되도록 굽힘 가공된 밴딩부를 포함하되, 상기 밴딩부에는 일정 곡률을 갖는 밴딩면이 구비될 수 있다.
이때, 상기 제1 전열부와 상기 제2 전열부의 내부에는 이너핀이 삽입 배치될 수 있다.
이때, 상기 전열 플레이트는 상기 전기 소자와 열적으로 접촉 배치된 제1 플레이트와, 상기 제1 플레이트와 대향 배치되는 제2 플레이트를 포함하며, 상기 제1 플레이트는 상기 전기 소자의 일면과 열적으로 접촉 배치되는 제1 전열면과, 상기 전기 소자의 타면과 열적으로 접촉 배치되는 제2 전열면과, 상기 제1 전열면과 상기 제2 전열면이 일체로 연결되도록 제1 곡률을 갖는 제1 단위 밴딩면을 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 전열면과 상기 제2 전열면은 제1 거리만큼 상호 이격 배치되고, 상기 제1 단위 밴딩면은 상기 제1 거리의 1/2보다 큰 제1 반경을 갖도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 제2 플레이트는 상기 제1 전열면과 대향 배치되는 제1 외부면과, 상기 제2 전열면과 대향 배치되는 제2 외부면과, 상기 제1 외부면과 상기 제2 외부면이 일체로 연결되도록 제2 곡률을 갖는 제2 단위 밴딩면을 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 외부면과 상기 제2 외부면은 제2 거리만큼 상호 이격 배치되고, 상기 제2 단위 밴딩면은 상기 제2 거리의 1/2보다 큰 제2 반경을 갖도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 제2 플레이트에는 상기 내부 유로가 형성되도록 제1 플레이트를 향해 연장되는 지지 레그가 둘레를 따라 구비될 수 있다.
이때, 상기 제2 플레이트에는 상기 제1 플레이트와 면접촉하도록 상기 지지 레그로부터 연장되는 접촉 레그가 구비될 수 있다.
이때, 상기 제1 외부면과 상기 제2 외부면에는 상기 제1 플레이트와 인접하는 방향으로 함몰된 딤플이 구비될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 인버터 쿨링 모듈의 제조 방법은 내부에 수용 공간이 형성된 하우징, 및 전기 소자를 냉각시키기 위해 상기 수용 공간에 배치되며, 냉각 유체가 유입되도록 상기 하우징에 형성된 유입구와 연통 배치되는 유입 파이프와, 상기 냉각 유체가 유출되도록 상기 하우징에 형성된 유출구와 연통 배치되는 유출 파이프와, 상기 전기 소자를 냉각시키기 위해 상기 냉각 유체가 흐르는 내부 유로가 형성된 전열 플레이트가 구비된 열교환기를 포함하는 인버터 쿨링 모듈의 제조 방법에 있어서, 상호 대향 배치되는 제1 플레이트와 제2 플레이트를 접합해서 상기 전열 플레이트를 형성하는 단계와, 상기 전열 플레이트에 구비된 제1 전열부와 제2 전열부의 사이에 제1 방향을 따라 밴딩부가 형성되도록 굽힘 가공하는 단계, 및 상기 제1 전열부와 상기 제2 전열부가 상호 마주보도록 상기 밴딩부를 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 굽힘 가공하되, 상기 제1 전열부와 상기 밴딩부 사이의 각도 및 상기 제2 전열부와 상기 밴딩부 사이의 각도가 유지되도록 상기 밴딩부를 굽힘 가공하는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 구성을 갖는 본 발명의 인버터 쿨링 모듈 및 이의 제조 방법은 소자 냉각방식으로 전기 소자를 냉각하되, 열교환기를 구성하는 전열 플레이트가 전기 소자의 일면에 열적으로 접촉되는 제1 전열부와 전기 소자의 타면에 열적으로 접촉하는 제2 전열부가 밴딩부를 통해 일체로 연결되도록 구성되는 방식으로 부품의 개수를 줄여서 제조 공정의 단순화가 가능하고, 제조 원가를 절감할 수 있으며, 냉각 유체의 누설을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 인버터 쿨링 모듈을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ 부분의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전열 플레이트를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 플레이트를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 플레이트를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7의 Ⅱ-Ⅱ 부분의 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 인버터 쿨링 모듈의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전열 플레이트가 형성된 상태를 도시한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전열 플레이트에 밴딩부가 형성된 상태를 도시한 평면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전열부와 제2 전열부가 상호 마주보도록 밴딩부를 굽힘 가공한 상태를 도시한 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참고부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 인버터 쿨링 모듈을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ 부분의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전열 플레이트를 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 플레이트를 도시한 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 플레이트를 도시한 평면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기를 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 Ⅱ-Ⅱ 부분의 단면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 인버터 쿨링 모듈의 제조 방법을 도시한 순서도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전열 플레이트가 형성된 상태를 도시한 평면도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전열 플레이트에 밴딩부가 형성된 상태를 도시한 평면도이며, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전열부와 제2 전열부가 상호 마주보도록 밴딩부를 굽힘 가공한 상태를 도시한 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인버터 쿨링 모듈은 내부에 수용 공간(11)이 형성된 하우징(10), 및 전기 소자(30)를 냉각시키기 위해 수용 공간(11)에 배치되는 열교환기(20)를 포함하며, 열교환기(20)는 냉각 유체가 유입되도록 하우징(10)에 형성된 유입구(12)와 연통 배치되는 유입 파이프(100)와, 냉각 유체가 유출되도록 하우징(10)에 형성된 유출구(13)와 연통 배치되는 유출 파이프(200)와, 전기 소자(30)를 냉각시키기 위해 냉각 유체가 흐르는 내부 유로(300a)가 형성된 전열 플레이트(300)를 포함한다. 하우징(10)의 내부에는 전기 소자(30)와 이를 냉각시키기 위한 열교환기(20)가 배치되도록 수용 공간(11)이 형성된다. 하우징(10)에는 저온의 냉각 유체 유입을 위한 유입구(12)와 전기 소자(30)와 열교하면서 고온으로 상승한 냉각 유체 유출을 위한 유출구(13)가 형성된다. 열교환기(20)에는 유입구(12)와 연통 배치되어 냉각 유체가 열교환기(20) 내부로 이동하도록 유로를 제공하는 유입 파이프(100)와, 유출구(13)와 연통 배치되어 고온으로 상승한 냉각 유체가 열교환기(20) 외부로 이동하도록 유로를 제공하는 유출 파이프(200)가 구비된다. 유입 파이프(100)를 통해 유입된 냉각 유체는 전열 플레이트(300)의 내부를 흐르면서 전기 소자(30)와 열교환하게 된다. 이를 위해 전술한 바와 같이, 전열 플레이트(300)의 내부에는 냉각 유체가 흐르는 내부 유로(300a)가 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전술한 전열 플레이트(300)는 전기 소자(30)의 일면에 열적으로 접촉 배치되는 제1 전열부(301)와, 전기 소자(30)의 타면에 열적으로 접촉 배치되는 제2 전열부(302)와, 제1 전열부(301)와 제2 전열부(302)가 일체로 연결되도록 굽힘 가공된 밴딩부(303)를 포함하되, 밴딩부(303)에는 일정 곡률을 갖는 밴딩면(303a)이 구비될 수 있다. 즉, 열교환기(20) 내부로 유입된 냉각 유체는 제1 전열부(301)의 내부를 흐르면서 전기 소자(30)의 일면을 냉각시킨 후에 밴딩부(303)를 통해 제2 전열부(302)로 이동하게 되며, 제2 전열부(302)의 내부를 흐르는 냉각 유체는 전기 소자(30)의 타면을 냉각시키게 됨으로써 냉각 유체를 통한 전기 소자(30)의 양면 냉각이 가능하게 된다.
즉, 소자 냉각방식으로 전기 소자(30)를 냉각하되, 열교환기(20)를 구성하는 전열 플레이트(300)가 전기 소자(30)의 일면에 열적으로 접촉되는 제1 전열부(301)와 전기 소자(30)의 타면에 열적으로 접촉하는 제2 전열부(302)가 밴딩부(303)를 통해 일체로 연결되도록 구성되는 방식으로 부품의 개수를 줄여서 제조 공정의 단순화가 가능하고, 제조 원가를 절감할 수 있으며, 냉각 유체의 누설을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 전열부(301)와 상기 제2 전열부(302)의 내부에는 이너핀(40)이 삽입 배치될 수 있다. 이러한 이너핀(40)은 전열 플레이트(300)와 별개의 구성이나, 전열 플레이트(300) 제조 과정에서 내부로 삽입 배치될 수 있다. 이너핀(40)은 냉각 유체와 전기 소자(30)의 열교환 성능을 향상시키게 된다. 즉, 이너핀(40)이 없을 경우 냉각 유체는 전열 플레이트(300) 내측의 벽면과 대류 열교환만 하게 되나, 이너핀(40)이 전열 플레이트(300)의 내측에 배치되면 냉각 유체는 이너핀(40)과도 열교환하게 되고, 이너핀(40)이 전열 플레이트(300)의 내측에 접촉되어 있으므로 이러한 접촉 부분을 통해 전도 열교환도 가능하게 되어 전체적인 열교환 성능이 향상되는 것이다. 전열 플레이트(300)와 이너핀(40)의 접촉 면적이 증가할수록 열교환이 원활하게 이루어지면서 전체적인 냉각 성능이 향상되므로 이너핀(40)과 전열 플레이트(300)의 내면은 면접촉하도록 구성되는 것이 바람직하다. 다만, 제1 전열부(301)와 제2 전열부(302)를 일체로 연결하는 밴딩부(303)에는 이너핀(40)이 배치되지 않도록 구성할 수 있다. 이와 같이 밴딩부(303)에 이너핀(40)이 배치되지 않으면 밴딩부(303)의 굽힘 과정에서 밴딩부(303)의 단면적이 일부 감소하더라도 냉각 유체가 원활하게 흐를 수 있게 된다.
상기한 전열 플레이트(300)는 도 4에 도시된 바와 같이, 전기 소자(30)와 열적으로 접촉 배치된 제1 플레이트(310)와, 제1 플레이트(310)와 대향 배치되는 제2 플레이트(320)를 포함하며, 제1 플레이트(310)는 전기 소자(30)의 일면과 열적으로 접촉 배치되는 제1 전열면(311)과, 전기 소자(30)의 타면과 열적으로 접촉 배치되는 제2 전열면(312)과, 제1 전열면(311)과 제2 전열면(312)이 일체로 연결되도록 제1 곡률을 갖는 제1 단위 밴딩면(313)을 포함할 수 있다. 즉, 냉각 유체는 제1 플레이트(310)와 제2 플레이트(320)에 의해 둘러싸인 내부 유로(300a)를 흐르면서 전기 소자(30)와 열교환하게 된다. 이러한 제1 플레이트(310)에는 제1 전열면(311)이 구비되어 전기 소자(30)의 일면과 열적으로 접촉함과 동시에 제2 전열면(312)이 구비되어 전기 소자(30)의 타면과 열적으로 접촉함으로써 전기 소자(30)의 양면을 모두 냉각시키게 되는 것이다. 특히, 이러한 제1 전열면(311)과 제2 전열면(312)은 제1 단위 밴딩면(313)을 통해 일체로 연결되되, 제1 전열면(311)과 제2 전열면(312)이 상호 대향 배치된 상태로 연결되어야 하므로 제1 단위 밴딩면(313)은 제1 곡률을 갖게 된다. 이러한 제1 곡률은 후술하는 제1 단위 밴딩면(313)의 반경인 제1 반경(R1)의 역수로 계산될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 전열면(311)과 제2 전열면(312)은 제1 거리(D1)만큼 상호 이격 배치된다. 즉, 전술한 바와 같이, 제1 전열면(311)과 제2 전열면(312)의 사이에는 전기 소자(30)가 배치되므로 제1 거리(D1)는 배치되는 전기 소자(30)의 두께에 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 이때, 제1 단위 밴딩면(313)은 제1 거리(D1)의 1/2보다 큰 제1 반경(R1)을 갖도록 구성될 수 있다. 즉, 제1 전열면(311)과 제2 전열면(312)의 사이에 배치되는 전기 소자(30)의 두께가 얇은 경우 제1 단위 밴딩면(313)의 반경도 작게 형성될 수 있는데, 이와 같이 제1 단위 밴딩면(313)의 반경이 작게 형성되면 굽힘 가공 과정에서 제1 단위 밴딩면(313)에 응력이 집중되어 쉽게 파손되는 문제가 있을 수 있나, 제1 단위 밴딩면(313)의 제1 반경(R1)이 제1 거리(D1)의 1/2보다 크게 형성되면 배치되는 전기 소자(30)의 두께가 얇은 경우에도 제1 단위 밴딩면(313)의 반경을 충분히 크게 형성할 수 있으며, 제1 단위 밴딩면(313)의 굽힘 가공 과정에서 발생할 수 있는 응력 집중을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 플레이트(320)는 제1 전열면(311)과 대향 배치되는 제1 외부면(321)과, 제2 전열면(312)과 대향 배치되는 제2 외부면(322)과, 제1 외부면(321)과 제2 외부면(322)이 일체로 연결되도록 제2 곡률을 갖는 제2 단위 밴딩면(323)을 포함할 수 있다. 즉, 열교환기(20) 내부로 유입된 냉각 유체는 제1 전열면(311)과 제1 외부면(321) 사이의 내부 유로(300a)를 통해 흐르면서 전기 소자(30)와 열교환하게 되고, 이후 제2 전열면(312)과 제2 외부면(322) 사이의 내부 유로(300a)를 통해 흐르면서 전기 소자(30)와 열교환한 후 열교환기(20) 외부로 유출된다. 특히, 이러한 제1 외부면(321)과 제2 외부면(322)은 제2 단위 밴딩면(323)을 통해 일체로 연결되되, 제1 외부면(321)과 제2 외부면(322)이 상호 대향 배치된 상태로 연결되어야 하므로 제2 단위 밴딩면(323)은 제2 곡률을 갖게 된다. 이러한 제2 곡률은 후술하는 제2 단위 밴딩면(323)의 반경인 제1 반경(R1)의 역수로 계산될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 외부면(321)과 제2 외부면(322)은 제2 거리(D2)만큼 상호 이격 배치되고, 제2 단위 밴딩면(323)은 제2 거리(D2)의 1/2보다 큰 제2 반경(R2)을 갖도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 전열면(311)과 제2 전열면(312) 사이의 제1 거리(D1)는 배치되는 전기 소자(30)의 두께에 대응되므로 이러한 제1 전열면(311) 및 제2 전열면(312)에 각각 대향 배치되는 제1 외부면(321)과 제2 외부면(322) 사이의 거리인 제2 거리(D2)는 전기 소자(30)의 두께인 제1 거리(D1) 및 냉각 유체가 흐르는 내부 유로(300a)의 두께를 고려하여 설정하는 것이 바람직하다. 더 나아가 제2 단위 밴딩면(323)의 제2 반경(R2)이 제2 거리(D2)의 1/2보다 크게 형성되면 제2 단위 밴딩면(323)의 굽힘 가공 과정에서 발생할 수 있는 응력 집중을 최소화할 수 있게 된다.
이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 플레이트(320)에는 내부 유로(300a)가 형성되도록 제1 플레이트(310)를 향해 연장되는 지지 레그(324)가 둘레를 따라 구비될 수 있다. 즉, 지지 레그(324)가 연장된 길이 만큼 제1 플레이트(310)의 내면과 제2 플레이트(320)의 내면이 상호 간에 이격 배치되면서 내부 유로(300a)가 형성된다. 또한, 이러한 지지 레그(324)는 밴딩부(303)의 굽힘 가공 과정에서 내부 유로(300a)의 단면적이 변하는 것을 방지하게 되어 구조적 안정성이 향상될 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 플레이트(320)에는 제1 플레이트(310)와 면접촉하도록 지지 레그(324)로부터 연장되는 접촉 레그(325)가 구비될 수 있다. 즉, 제1 플레이트(310)는 평판 형상으로 형성되고, 접촉 레그(325)가 이러한 제1 플레이트(310)의 폭 방향을 따라 연장되면서 제1 플레이트(310)와 면접촉하게 된다. 이와 같이 접촉 레그(325)와 제1 플레이트(310)의 면접촉 부분에는 클래드 시트와 같은 접착 부재가 배치되어 브레이징 과정을 통해 일체로 형성될 수 있게 된다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 외부면(321)과 제2 외부면(322)에는 제1 플레이트(310)와 인접하는 방향으로 함몰된 딤플(50)이 구비될 수도 있다. 이러한 딤플(50)은 제2 플레이트(320)에 직접 형성될 수 있다. 딤플(50)이 형성됨에 따라 냉각 유체와 열교환하는 면적이 증가하게 되어 전기 소자(30)의 열교환 성능을 향상시키게 된다. 다만, 제1 외부면(321)과 제2 외부면(322)을 일체로 연결하는 제2 단위 밴딩면(323)에는 딤플(50)이 형성되지 않도록 구성할 수 있다. 이와 같이 제2 단위 밴딩면(323)에 딤플(50)이 형성되지 않으면 밴딩부(303)의 굽힘 과정에서 밴딩부(303)의 단면적이 일부 감소하더라도 냉각 유체가 원활하게 흐를 수 있게 된다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인버터 쿨링 모듈의 제조 방법은 내부에 수용 공간(11)이 형성된 하우징(10), 및 전기 소자(30)를 냉각시키기 위해 수용 공간(11)에 배치되며, 냉각 유체가 유입되도록 하우징(10)에 형성된 유입구(12)와 연통 배치되는 유입 파이프(100)와, 냉각 유체가 유출되도록 하우징(10)에 형성된 유출구(13)와 연통 배치되는 유출 파이프(200)와, 전기 소자(30)를 냉각시키기 위해 냉각 유체가 흐르는 내부 유로(300a)가 형성된 전열 플레이트(300)가 구비된 열교환기(20)를 포함하는 인버터 쿨링 모듈의 제조 방법에 있어서, 상호 대향 배치되는 제1 플레이트(310)와 제2 플레이트(320)를 접합해서 전열 플레이트(300)를 형성하는 단계(S100)와, 전열 플레이트(300)에 구비된 제1 전열부(301)와 제2 전열부(302)의 사이에 제1 방향(A1)을 따라 밴딩부(303)가 형성되도록 굽힘 가공하는 단계(S200), 및 제1 전열부(301)와 제2 전열부(302)가 상호 마주보도록 밴딩부(303)를 제1 방향(A1)과 반대 방향인 제2 방향(A2)으로 굽힘 가공하되, 제1 전열부(301)와 밴딩부(303) 사이의 각도(α1) 및 제2 전열부(302)와 밴딩부(303) 사이의 각도(α2)가 유지되도록 밴딩부(303)를 굽힘 가공하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 상호 대향 배치되는 제1 플레이트(310)와 제2 플레이트(320)를 접합해서 전열 플레이트(300)를 형성하게 되며, 이후 도 11에 도시된 바와 같이, 전열 플레이트(300)에 구비된 제1 전열부(301)와 제2 전열부(302)의 사이에 제1 방향(A1)을 따라 밴딩부(303)가 형성되도록 굽힘 가공하게 된다. 이러한 제1 방향(A1)은 제1 전열부(301)와 제2 전열부(302)가 상호 마주보도록 밴딩부(303)를 굽힘 가공하는 제2 방향(A2)과 반대 방향이며, 이와 같은 과정을 통해 제1 단위 밴딩면(313)의 제1 반경(R1)이 제1 거리(D1)의 1/2보다 크게 형성될 수 있고, 제2 단위 밴딩면(323)의 제2 반경(R2)이 제2 거리(D2)의 1/2보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 배치되는 전기 소자(30)의 두께가 얇은 경우에도 제1 단위 밴딩면(313)과 제2 단위 밴딩면(323)의 반경을 충분히 크게 형성할 수 있으며, 밴딩부(303)의 굽힘 가공 과정에서 발생할 수 있는 응력 집중을 최소화할 수 있게 된다. 이후 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 전열부(301)와 제2 전열부(302)가 상호 마주보도록 밴딩부(303)를 제1 방향(A1)과 반대 방향인 제2 방향(A2)으로 굽힘 가공하되, 제1 전열부(301)와 밴딩부(303) 사이의 각도(α1) 및 제2 전열부(302)와 밴딩부(303) 사이의 각도(α2)가 유지되도록 밴딩부(303)를 굽힘 가공하게 된다. 이와 같이 제1 전열부(301)와 제2 전열부(302)가 상호 마주보도록 밴딩부(303)를 제2 방향(A2)으로 굽힘 가공하되, 제1 전열부(301)와 밴딩부(303) 사이의 각도(α1) 및 제2 전열부(302)와 밴딩부(303) 사이의 각도(α2)가 유지되도록 밴딩부(303)를 굽힘 가공함으로써 제1 전열부(301)를 통해 밴딩부(303)로 흐르는 냉각 유체의 압력 강하량과, 밴딩부(303)를 통해 제2 전열부(302)로 흐르는 냉각 유체의 압력 강하량을 최소화할 수 있으며, 열교환기(20)의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10 : 하우징 11 : 수용 공간
12 : 유입구 13 : 유출구
20 : 열교환기 30 : 전기 소자
40 : 이너핀 50 : 딤플
100 : 유입 파이프 200 : 유출 파이프
300 : 전열 플레이트 300a : 내부 유로
301 : 제1 전열부 302 : 제2 전열부
303 : 밴딩부 303a : 밴딩면
310 : 제1 플레이트 311 : 제1 전열면
312 : 제2 전열면 313 : 제1 단위 밴딩면
320 : 제2 플레이트 321 : 제1 외부면
322 : 제2 외부면 323 : 제2 단위 밴딩면
324 : 지지 레그 325 : 접촉 레그
A1 : 제1 방향 A2 : 제2 방향
D1 : 제1 거리 D2 : 제2 거리
R1 : 제1 반경 R2 : 제2 반경
α1 : 제1 전열부와 밴딩부 사이의 각도
α2 : 제2 전열부와 밴딩부 사이의 각도

Claims (10)

  1. 내부에 수용 공간이 형성된 하우징; 및
    전기 소자를 냉각시키기 위해 상기 수용 공간에 배치되는 열교환기;
    를 포함하며,
    상기 열교환기는 냉각 유체가 유입되도록 상기 하우징에 형성된 유입구와 연통 배치되는 유입 파이프와, 상기 냉각 유체가 유출되도록 상기 하우징에 형성된 유출구와 연통 배치되는 유출 파이프와, 상기 전기 소자를 냉각시키기 위해 상기 냉각 유체가 흐르는 내부 유로가 형성된 전열 플레이트를 포함하고,
    상기 전열 플레이트는 상기 전기 소자의 일면에 열적으로 접촉 배치되는 제1 전열부와, 상기 전기 소자의 타면에 열적으로 접촉 배치되는 제2 전열부와, 상기 제1 전열부와 상기 제2 전열부가 일체로 연결되도록 굽힘 가공된 밴딩부를 포함하되,
    상기 밴딩부에는 일정 곡률을 갖는 밴딩면이 구비되는 인버터 쿨링 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전열부와 상기 제2 전열부의 내부에는 이너핀이 삽입 배치되는 인버터 쿨링 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전열 플레이트는 상기 전기 소자와 열적으로 접촉 배치된 제1 플레이트와, 상기 제1 플레이트와 대향 배치되는 제2 플레이트를 포함하며,
    상기 제1 플레이트는 상기 전기 소자의 일면과 열적으로 접촉 배치되는 제1 전열면과, 상기 전기 소자의 타면과 열적으로 접촉 배치되는 제2 전열면과, 상기 제1 전열면과 상기 제2 전열면이 일체로 연결되도록 제1 곡률을 갖는 제1 단위 밴딩면을 포함하는 인버터 쿨링 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전열면과 상기 제2 전열면은 제1 거리만큼 상호 이격 배치되고,
    상기 제1 단위 밴딩면은 상기 제1 거리의 1/2보다 큰 제1 반경을 갖는 인버터 쿨링 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 플레이트는 상기 제1 전열면과 대향 배치되는 제1 외부면과, 상기 제2 전열면과 대향 배치되는 제2 외부면과, 상기 제1 외부면과 상기 제2 외부면이 일체로 연결되도록 제2 곡률을 갖는 제2 단위 밴딩면을 포함하는 인버터 쿨링 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 외부면과 상기 제2 외부면은 제2 거리만큼 상호 이격 배치되고,
    상기 제2 단위 밴딩면은 상기 제2 거리의 1/2보다 큰 제2 반경을 갖는 인버터 쿨링 모듈.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 플레이트에는 상기 내부 유로가 형성되도록 제1 플레이트를 향해 연장되는 지지 레그가 둘레를 따라 구비되는 인버터 쿨링 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 플레이트에는 상기 제1 플레이트와 면접촉하도록 상기 지지 레그로부터 연장되는 접촉 레그가 구비되는 인버터 쿨링 모듈.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1 외부면과 상기 제2 외부면에는 상기 제1 플레이트와 인접하는 방향으로 함몰된 딤플이 구비되는 인버터 쿨링 모듈.
  10. 내부에 수용 공간이 형성된 하우징, 및 전기 소자를 냉각시키기 위해 상기 수용 공간에 배치되며, 냉각 유체가 유입되도록 상기 하우징에 형성된 유입구와 연통 배치되는 유입 파이프와, 상기 냉각 유체가 유출되도록 상기 하우징에 형성된 유출구와 연통 배치되는 유출 파이프와, 상기 전기 소자를 냉각시키기 위해 상기 냉각 유체가 흐르는 내부 유로가 형성된 전열 플레이트가 구비된 열교환기를 포함하는 인버터 쿨링 모듈의 제조 방법에 있어서,
    상호 대향 배치되는 제1 플레이트와 제2 플레이트를 접합해서 상기 전열 플레이트를 형성하는 단계;
    상기 전열 플레이트에 구비된 제1 전열부와 제2 전열부의 사이에 제1 방향을 따라 밴딩부가 형성되도록 굽힘 가공하는 단계; 및
    상기 제1 전열부와 상기 제2 전열부가 상호 마주보도록 상기 밴딩부를 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 굽힘 가공하되, 상기 제1 전열부와 상기 밴딩부 사이의 각도 및 상기 제2 전열부와 상기 밴딩부 사이의 각도가 유지되도록 상기 밴딩부를 굽힘 가공하는 단계;
    를 포함하는 인버터 쿨링 모듈의 제조 방법.
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