WO2015037824A1 - 전기소자 냉각용 열교환기 - Google Patents

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WO2015037824A1
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임홍영
송준영
임연우
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한라비스테온공조 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger assembly for cooling an electric element and a heat exchanger assembly for cooling an electric element.
  • the insertion of the electric element is facilitated in more detail, and both sides of the electric element and the tube through which the coolant flows are formed to contact each other.
  • An electric element cooling heat exchanger and an electric element cooling heat exchanger assembly capable of improving cooling performance.
  • a vehicle as described above is generally equipped with a PCU (power control unit) which regulates the power supplied from the driving battery (for example, a voltage of 300 V) to be supplied to the motor in a desired state.
  • PCU power control unit
  • PCU includes electrical components such as inverters, smoothing capacitors and converters. Since the electric elements generate heat while supplying electric power, separate cooling means are required.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-245478 discloses an inverter using a semiconductor module including a semiconductor device such as IGBT and a diode.
  • Publication No. 2008-294283 published on Dec. 4, 2008, entitled “Semiconductor Device" has been disclosed in which a heat sink is installed to be in contact with a lower side of a semiconductor element and is formed to exchange heat with a fluid flowing therein.
  • the two-sided cooling method is designed to improve this. It must be higher than the height, and in order to increase the heat transfer performance of the heat exchanger, it is good to satisfy both the conditions that the element and the heat exchanger are well compressed.
  • Heat exchanger of the double-sided cooling type as shown in Figure 1 is located on both sides of the electric element 10 and the tube 20 is formed so that the heat exchange medium flows therein, is coupled to both ends of the tube and the heat exchange medium is introduced or It may be formed including a discharged tank 30, the heat exchanger has a disadvantage in that it is difficult to insert the electrical element since the electrical element must be inserted after the insertion space of the electrical element is fixed by brazing.
  • the heat exchanger has a problem in that if the interval between the tubes is widened to facilitate the insertion of the electric element, the element and the tube are not compressed and the heat exchange efficiency is lowered.
  • the object of the present invention is to include a tube bent in some areas to be in contact with both sides in the height direction of the electrical device, it is easy to insert the electrical device In addition, it can be easily compressed with the electric element, both sides of the electric element and the tube through which the coolant flows can be in contact with each other to provide a heat exchanger for cooling the electric element improved cooling performance and assembly.
  • an object of the present invention is arranged in two rows extending in the longitudinal direction, bent in at least two points in the opposite direction from each other to form a multi-stacked, formed by including a tube in which a heat exchange medium flows therein, Both sides of the stacked electrical elements and the tube in which the coolant flows can be in contact with each other to provide a heat exchanger for cooling the electrical element with improved cooling capacity and performance.
  • the heat exchanger for cooling an electric element of the present invention is a heat exchanger for cooling an electric element, is formed extending in the longitudinal direction, bent (bending) around a predetermined point so as to contact both sides in the height direction of the electric element, heat exchange therein A tube 100 through which the medium flows; A first header tank 210 fixedly coupled to one end of the tube 100 in a longitudinal direction and into which a heat exchange medium is introduced; And a second header tank 220 fixedly coupled to the other end in the longitudinal direction of the tube 100, through which a heat exchange medium is discharged.
  • the heat exchanger 1 for electric element cooling is bent once about a predetermined point so that the tube 100 is in contact with both sides in the height direction of the electric element disposed in a portion of the upper side of the tube 100. (bending) to be fixed.
  • the heat exchanger 1 for cooling the electric element is bent in a state in which the first header tank 210 and the second header tank 220 are brazed and coupled to both ends of the tube 100.
  • 210 and the second header tank 220 may be disposed at the same position in the height direction.
  • the inlet pipe 310 is formed in the first header tank 210
  • the outlet pipe 320 is formed in the second header tank 220.
  • the inlet pipe 310 and the outlet pipe 320 may be formed to be spaced apart from each other in a direction opposite to each other based on the width center line of the first header tank 210 and the second header tank 220. .
  • the heat exchanger (1) for cooling the electric element is the tube (100) having both ends coupled to the first header tank (210) and the second header tank (220), the first header tank in the height direction ( 210 and an eccentric from the center of the second header tank 220 may be combined.
  • the heat exchanger (1) for cooling the electric element may be formed a plurality of tubes 100 are spaced apart a predetermined distance in the width direction.
  • the heat exchanger (1) for cooling the electric element includes a gap (gap) formed by a predetermined distance spaced apart in the width direction between the tube 100, the gap is protruded in one side in the width direction of the electric element It may be formed at least two times longer than the length of the formed element fixing portion 21.
  • the heat exchanger (1) for cooling the electric element is formed in two rows of the tube 100 is extended in the longitudinal direction, bent (bending) in the opposite direction at least at least two points are laminated in multiple stages,
  • the heat exchange medium may flow therein.
  • the heat exchanger 1 for cooling the electric element 1 has an electric element 2 inserted between the tubes 100 stacked in multiple stages, so that both sides of the electric element 2 and the tube 100 are in contact with each other. Is formed to be, at least one of the tube 100 of the multi-stage at least one tube 100, both upper and lower sides can be in contact with the electric element (2).
  • inlet pipe 310 and the outlet pipe 320 may be formed in the first header tank 210 of the heat exchanger 1 for cooling the electric element.
  • first header tank 210 is the first-first header tank 211 which is a part connected to the tube 100 of the first row and the first-second header tank which is the part to which the tube 100 of the second row is connected.
  • 212 is formed to be separated from each other, the inlet pipe 310 is formed in any one of the 1-1 header tank 211 and the 1-2 header tank 212, the outlet pipe 320 in the other one ) May be formed.
  • first header tank 210 is formed to be separated from each other by being provided with a baffle 400 between the portion connected to the tube 100 of the first row and the portion of the tube 100 connected to the second row.
  • An inlet pipe 310 may be formed in one of the regions, and an outlet pipe 320 may be formed in the other.
  • the tube 100 has a rounded portion 110 which protrudes outward from the point where the bending point is formed so that the height of the bending point is higher than the interval between the tubes 100 at the point where the electric element 2 is seated. It may include.
  • the heat exchanger 1 for electric element cooling may be formed to include a clip coupling part 120 formed by pressing a portion of the tube 100 positioned at both ends in the longitudinal direction of the electric element toward the electric element. Can be.
  • the width Tw of the tube 100 may be smaller than or equal to the width Cw of the electric element.
  • the electric element is characterized in that both sides in the height direction is assembled so as to contact the tube 100.
  • the connector 22 of the electric element is disposed at one side in the width direction of the tube 100, and the tube ( The electrical device may be inserted and assembled between the tubes 100 so that the device fixing part 21 of the electrical device is disposed at the other side in the width direction of the 100.
  • the heat exchanger assembly 3 for cooling the electric element may have the element fixing part 21 of the electric element in an inner space formed by spaced apart from the adjacent tube 100.
  • the connector 22 of the electric element may be disposed in the outer space.
  • the heat exchanger assembly 3 for cooling the electric element is bent at an angle such that both ends of the tube 100 coupled to the first header tank 210 and the second header tank 220 are spaced apart from each other. After the electrical device is inserted, the tube 100 may be compressed.
  • the electric element 2 when the tube 100 is bent at two points, the electric element 2 may be arranged in two rows and two stages.
  • the heat exchanger for cooling an electric device of the present invention has a great advantage that the both sides of the electric device and the tube through which the coolant flows can contact each other, thereby effectively cooling the heat generated in the integrated circuit device.
  • the heat exchanger for cooling an electric element of the present invention is formed by including a tube in which a portion of the area is bent to contact both sides in the height direction of the electric element, it is easy to insert the electric element, it can be easily pressed with the electric element. There is an advantage that the cooling performance and assembly can be improved.
  • the heat exchanger for electric element cooling of the present invention is formed by including a tube bent in at least two points in the opposite direction to be laminated in multiple stages so as to contact both sides in the height direction of the electrical element, thereby being laminated in multiple stages Both sides of the tube and the tube in which the coolant flows may be in contact with each other, thereby improving cooling capacity and performance.
  • the present invention allows the electric element is arranged in the space between the tube bent at a certain angle without the process of inserting the electric element into a narrow gap, then the tube and the electric element By pressing each other, it is possible to improve the cooling performance and the assembly performance at the same time.
  • the present invention is formed by including a rounded portion protruding outward to the point to be bent, it is possible to prevent damage to the tube in the process of bending the tube to contact both sides of the thin electric device having a thickness of about 4 ⁇ 5mm. .
  • the present invention is formed by including a clip coupling portion formed by pressing a portion of the tube located at both ends in the longitudinal direction of the electric element toward the electric element, the electric element can be stably compressed.
  • the present invention has the advantage that the inlet and outlet pipes can be configured in the same direction, the flow path configuration is simplified, the space occupied in the vehicle can be reduced, and the arrangement of peripheral parts can be facilitated.
  • one of the header tanks fixedly coupled to both ends of the tube may be separately formed, or a baffle may be provided in the space between the two rows of tubes, and the remaining header tanks may be integrally formed.
  • the inlet and outlet pipes can be configured in the same direction, so that the flow path is simplified, and the space occupied in the vehicle can be reduced, thereby making it easy to arrange peripheral parts.
  • the elements can be assembled one by one, thereby reducing the possibility of deformation of the heat exchanger, and thus, the assembly is more convenient.
  • FIG. 1 is a side view showing an example of a conventional electric device cooling device.
  • Figure 2 is a perspective view showing a heat exchanger for cooling the electric element according to the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view showing another heat exchanger for cooling the electric element according to the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state before the tube of the heat exchanger for cooling the electric element of FIG. 3 is bent;
  • Figure 5 is a side view showing a heat exchanger for cooling the electric element according to the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the inlet pipe in the aa 'direction in the heat exchanger for cooling the electric element of FIG.
  • FIG. 7 is a flow chart of the heat exchange medium of the heat exchanger for cooling the electric element shown in FIG.
  • Figure 8 is a perspective view of the heat exchanger assembly for cooling the electric element according to the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a heat exchanger assembly for cooling another electric element according to the present invention.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view showing the heat exchanger assembly for cooling an electric element of FIG. 9.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view showing the heat exchanger assembly for cooling an electric element of FIG. 9.
  • Figure 11 is a side view showing a heat exchanger assembly for cooling the electric element according to the present invention.
  • FIG. 12 is a side view showing another heat exchanger assembly for cooling the electric device according to the present invention.
  • Figure 13 is a perspective view showing a heat exchanger for cooling another electric element according to the present invention.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a state before the tube of the heat exchanger for cooling the electric element of FIG. 13 is bent;
  • FIG. 15 is a flow chart of a heat exchange medium in the heat exchanger for cooling an electric element of FIG. 13.
  • 16 is a perspective view showing a heat exchanger for cooling another electric element according to the present invention.
  • 17 to 19 is a perspective view, an exploded perspective view and a side view showing an electric element cooling heat exchanger assembly of the electric element cooling heat exchanger and the electric element of Figure 13 assembled.
  • 20 is a side view showing another heat exchanger assembly for cooling the electric device according to the present invention.
  • the present invention relates to a heat exchanger (1) for cooling an electric element of a double-sided cooling type formed in contact with both sides of the electric element, and largely, the tube 100, the first header tank 210 and the second header tank 220 It is formed to include.
  • the electric device may be any one of an automobile inverter, a motor driving inverter, and an air conditioner inverter using a semiconductor module including a semiconductor device such as an IGBT and a diode.
  • the present invention relates to a heat exchanger (1) for cooling an electric element for cooling it.
  • the tube 100 is formed extending in the longitudinal direction, bent (bending) around a predetermined point to contact both sides in the height direction of the electrical device, and the heat exchange medium flows inside the heat exchange medium flows therein 2 to 4 or 13 to 14 may be formed.
  • the heat exchange medium flowing inside the tube 100 includes water in which an ethylene glycol-based antifreeze is mixed, natural refrigerant such as water and ammonia, or a Fron refrigerant such as R134a, an alcohol refrigerant, and a ketone refrigerant such as acetone. Can be.
  • the tube 100 may be a tube 100 manufactured in a manner in which a plurality of partition walls are extruded in a longitudinal direction therein, or may be a tube 100 manufactured by being folded or manufactured in a welded manner.
  • the first header tank 210 is fixedly coupled to one end in the longitudinal direction of the tube 100, and the inlet of The pipe 310 may be formed to introduce a heat exchange medium.
  • the second header tank 220 is fixedly coupled to the other end in the longitudinal direction of the tube 100, the outlet pipe 320 is formed can be discharged heat exchange medium.
  • the first header tank 210 and the second header tank 220 are fixedly coupled to both ends of the tube 100 before bending as shown in FIG. 4.
  • the first header tank 210 and the second header tank 220 are in a state spaced apart by a predetermined distance in parallel to the longitudinal direction.
  • the heat exchanger 1 for cooling the electric element of the present invention is the both sides and the tube in the height direction of the electric element disposed in the partial region of the upper side of the tube (100).
  • the tube 100 is formed to be bent around a certain point so that the 100 is in contact.
  • the heat exchanger 1 for cooling an electric element of the present invention is bent in a state in which the first header tank 210 and the second header tank 220 are brazed and coupled to both ends of the tube 100, thereby providing the first header.
  • the tank 210 and the second header tank 220 are arranged at the same position in the height direction.
  • the heat exchanger 1 for cooling an electric element of the present invention is bent relative to the center in the longitudinal direction of the tube 100 so that the first header tank 210 and the second header tank 220 are higher than each other.
  • the inlet pipe 310 and the outlet pipe 320 may be formed in the same direction.
  • the heat exchanger (1) for cooling the electric element of the present invention has a form in which an electric element is inserted between the bent tube (100) when assembled with the electric element, both sides of the electric element and the tube (100)
  • the distance between the tubes 100 in a fully bent state to ensure close contact is about 4-5 mm.
  • the tube 100 is located at the point where the electric element is seated.
  • the bending point may include a rounded portion 110 protruding outward so that the height of the bending point may be higher than the gap between the tubes 100.
  • the round part 110 may be formed at a bending point, and may be formed in a circular shape in which a partial region of one side is opened.
  • the diameters of the inlet pipe 310 and the outlet pipe 320 may be greater than the height of the first header tank 210 and the second header tank 220.
  • the tube 100 is bent Therefore, when the first header tank 210 and the second header tank 220 are positioned side by side in the height direction, interference between the two may be generated.
  • the heat exchanger 1 for cooling the electric element of the present invention is an inlet pipe (formed in the first header tank 210) 310 and the outlet pipe 320 formed in the second header tank 220 is preferably disposed to be offset from each other in the width direction.
  • the inlet pipe 310 and the outlet pipe 320 are spaced apart by a predetermined distance from the center line in the width direction of the tube (100).
  • the heat exchanger 1 for cooling an electric element of the present invention has a gap between the tube 100 in the final shape in a fully bent state so that both sides of the electric element and the tube 100 are in contact with each other. This corresponds to the height of the electric element, which also corresponds to the height of the junction where the tube 100 is brazed to the first header tank 210 and the second header tank 220.
  • the tube 100 having both ends coupled to the first header tank 210 and the second header tank 220 has the first header tank in a height direction. 210 and an eccentric inward from the center of the second header tank 220 is coupled. That is, the center line and the center line of the tube 100 do not coincide with each other in the height direction of the inlet pipe 310 and the outlet pipe 320.
  • FIGS. 3 and 4 illustrate a heat exchanger for cooling a battery element having a two-row tube 100.
  • the inlet pipe 310 and the outlet pipe 320 are formed of the first header tank 210 and the first heat tank. While spaced apart by a predetermined distance from the center line in the width direction of the two header tank 220, in the case of asymmetry, due to the position of the inlet pipe 310 and the outlet pipe 320, passes between the first and second row tube 100 Since the difference in the pressure drop of the inner fluid may occur, the flow rate distribution between the tubes 100 may not be uniform, so that the inlet pipe 310 and the outlet pipe 320 may be formed of the first header tank 210 and the first header tank 210. It is preferable that the two header tanks 220 are symmetrical with respect to the center line in the width direction and spaced apart from each other by a predetermined interval.
  • the tube 100 in which a heat exchange medium introduced through an inlet pipe 310 communicating with the first header tank 210 passes through the first header tank 210 and is in close contact with an upper surface of the electric element. Flows along).
  • the heat exchange medium flows along the tube 100 formed in close contact with the lower side of the electric element, and then is discharged to the outlet pipe 320 through the second header tank 220.
  • the heat exchanger for electric element cooling of the present invention is arranged in two rows, the tube 100 is spaced apart from each other by a predetermined interval, as shown in Figure 13, bent in at least two points in opposite directions to each other stacked in multiple stages By doing so, it may be formed to have a zigzag shape.
  • the bending point is approximately 1/3, 2/3 of the total length, and the total length of each stage is preferably equal to each other.
  • the bending point is 1 / (N-1), 2 / (N-1) ... N / (N-) of the total tube 100 length 1) can be a point.
  • an electric element 2 is inserted between the tubes 100 stacked in multiple stages, so that both sides of the electric element 2 and the tube 100 are inserted.
  • the upper and lower surfaces of at least one tube 100 of the plurality of tubes 100 are in contact with the electric element 2.
  • the heat exchanger 1 for cooling the electric element of the present invention shown in FIG. 13 is in contact with the electric element 2 in which the tube 100 located in the middle in the height direction is positioned up and down.
  • the heat exchanger 1 for cooling the electric element of the present invention like the heat exchanger 1 for cooling the electric element of FIGS. 2 and 3, to make the distance between the bent tube 100 to about 4 ⁇ 5mm
  • the tube 100 has a higher height of the bending point than the gap between the tube 100 at the point where the electric element 2 is seated.
  • the bending point may include a round part 110 protruding outward so as to be formed high.
  • the first header tank 210 is fixedly coupled to one end portion in the longitudinal direction of the tube 100 and the first header tank.
  • An inlet pipe 310 and an outlet pipe 320 are formed at 210 to allow the heat exchange medium to flow in and out.
  • the first header tank 210 is shown in Figure 13, the first header tank 210 is the first-first header tank 211 which is a part connected to the tube 100 in a row,
  • the first and second header tanks 212 which are the portions in which the two rows of tubes 100 are connected, are separated from each other, and any one of the first-first header tank 211 and the second header tank 212 is provided.
  • An inlet pipe 310 may be formed, and an outlet pipe 320 may be formed in the other one.
  • the heat exchanger 1 for cooling the electric element of the present invention can assemble the elements one by one, thereby reducing the possibility of deforming the heat exchanger, and there is an advantage that the assembly is more convenient.
  • the first header tank 210 is integrally formed as shown in FIG. 16, between a portion connected to the tube 100 in one row and a portion connected to the tube 100 in two rows.
  • the baffle 400 is provided to be separated from each other, the inlet pipe 310 is formed in one of the separated region, the outlet pipe 320 may be formed in the other one.
  • the heat exchanger 1 for cooling the electric elements illustrated in FIGS. 13 and 16 has the same heat exchange medium flow, and the heat exchange medium introduced through the inlet pipe 310 formed on the first row tube 100 is a single row tube. After passing through 100 to reach the second header tank 220, it is discharged through the outlet pipe 320 along the second row tube 100.
  • the present invention has the advantage that the inlet and outlet pipe 320 can be configured in the same direction, the flow path is simplified, and the space occupied in the vehicle can be reduced, so that the peripheral parts can be easily disposed.
  • the heat exchanger 1 for cooling the electric element of the present invention as shown in Figure 3 and 13 when the tube 100 is formed a plurality of spaced apart a predetermined distance in the width direction, the width between the tube 100 is wide A gap spaced apart by a predetermined distance in a direction, wherein the gap is formed to be at least two times longer than the length of the element fixing part 21 protruding to one side in the width direction of the electric element, and thus disposed next to each other. It is desirable to prevent interference between the element fixing portions 21 of the used electric elements.
  • the heat exchanger 1 for cooling an electric element of the present invention has a width Tw of the tube 100 such that the tube 100 does not cover fins protruding from both sides in the width direction of the electric element. It is preferably formed smaller than or equal to the width (Cw) of.
  • the heat exchanger 1 for cooling an electric element of the present invention has a partial region of the tube 100 positioned at both ends in the longitudinal direction of the electric element 2 as shown in FIGS. 12 and 20. 2) it may be formed by further comprising a clip engaging portion 120 formed by being pressed to the side.
  • the heat exchanger 1 for cooling an electric element of the present invention is the tube 100 is bent completely so that the electric element 2 can be stably fixed between the tube 100, the electric element ( 2) and may be formed by further comprising a separate coupling member for pressing to be compressed, the means and method can be variously changed.
  • the heat exchanger assembly 3 for cooling the electric element of the present invention is in the height direction of the tube 100 and the electric element of the heat exchanger 1 for cooling the electric element as described above. Both sides are assembled to be in contact with each other.
  • the connector 22 of the electric element is disposed at one side in the width direction of the tube 100.
  • the electrical device is inserted into and assembled between the tubes 100 so that the device fixing part 21 of the electrical device is disposed on the other side in the width direction of the tube 100, so that the assembly with the power supply unit or the substrate is easily formed. Can be.
  • 17 to 19 illustrate an electric element cooling heat exchanger assembly of an electric element cooling heat exchanger and an electric element of FIG. 13, wherein an electric element is disposed between the tubes 100 of the electric element cooling heat exchanger 1. It is formed by inserting and assembling (2).
  • the heat exchanger assembly 3 for cooling an electric element of the present invention is disposed in two rows and two stages, and the number of times the electric element 2 is bent. According to the necessity, the number of stages of the stacked electrical elements 2, such as two columns, three stages, and four rows, can be adjusted and formed as necessary.
  • the element fixing part 21 of the electric element is formed in an inner space formed by the adjacent tube 100 being spaced apart from each other.
  • the connector 22 of the electric element is disposed in the outer space, and thus, the power supply unit may be easily connected to the entire module assembly.
  • the heat exchanger 1 for cooling the electric element of the present invention has an angle of about 5 to 10 degrees of the bent tube 100.
  • the pressing may be spaced apart, and the upper surface of the electrical device and the tube 100 may be assembled in such a manner as to be compressed.
  • the upper and lower side surfaces of the electric element may be in close contact with the tube 100, and the electric element may be assembled to the heat exchanger without a process of hardly inserting the electric element between narrow gaps.
  • the heat exchanger 1 for cooling an electric element of the present invention has a great advantage that the both sides of the electric element and the tube 100 through which the coolant flows can contact each other, thereby effectively cooling the heat generated in the integrated circuit element. have.

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Abstract

본 발명은 전기소자 냉각용 열교환기 및 전기소자 냉각용 열교환기 조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 전기소자의 삽입이 용이할 뿐만 아니라, 전기소자의 양측면과 냉각수가 유동되는 튜브가 서로 접촉하도록 형성되어 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 전기소자 냉각용 열교환기 및 전기소자 냉각용 열교환기 조립체에 관한 것이다.

Description

전기소자 냉각용 열교환기
본 발명은 전기소자 냉각용 열교환기 및 전기소자 냉각용 열교환기 조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 전기소자의 삽입이 용이할 뿐만 아니라, 전기소자의 양측면과 냉각수가 유동되는 튜브가 서로 접촉하도록 형성되어 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 전기소자 냉각용 열교환기 및 전기소자 냉각용 열교환기 조립체에 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 하측면에 접하도록 설치되며, 내부에 유체가 흐르면서 열교환하도록 형성되는 히트싱크가 개시된 바 있다.
이러한 단면 냉각방식의 경우, 냉각성능에 한계가 있어 이를 개선하기 위해 고안된 것이 양면 냉각방식인데, 양면 냉각방식은 열교환기 사이 공간에 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 양측면에 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.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전기소자의 높이방향으로 양측면과 접하도록 일부 영역이 벤딩되는 튜브를 포함하여 형성됨으로써, 전기소자의 삽입이 용이할 뿐만 아니라, 전기소자와 쉽게 압착될 수 있고, 전기소자의 양측면과 냉각수가 유동되는 튜브가 서로 접촉할 수 있어 냉각성능 및 조립성이 향상된 전기소자 냉각용 열교환기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 2열로 배치되어 길이방향으로 연장 형성되며, 적어도 두 지점 이상에서 서로 반대 방향으로 벤딩되어 다단으로 적층 형성되고, 내부에 열교환매체가 유동되는 튜브를 포함하여 형성됨으로써, 다단으로 적층된 전기소자의 양측면과 냉각수가 유동되는 튜브가 서로 접촉할 수 있어 냉각용량 및 성능이 향상된 전기소자 냉각용 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기는 전기소자를 냉각하기 위한 열교환기에 있어서, 길이방향으로 연장 형성되며, 전기소자의 높이방향으로 양측면과 접하도록 일정 지점을 중심으로 벤딩(bending)되고, 내부에 열교환매체가 유동되는 튜브(100); 상기 튜브(100)의 길이방향으로 일측 단부에 결합 고정되며, 열교환매체가 유입되는 제1헤더탱크(210); 및 상기 튜브(100)의 길이방향으로 타측 단부에 결합 고정되며, 열교환매체가 배출되는 제2헤더탱크(220); 상기 제1헤더탱크(210) 또는 제2헤더탱크(220)에 형성되어 열교환매체가 유입되는 입구파이프(310) 및 배출되는 출구파이프(320); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 튜브(100)의 상측면 일부 영역에 배치된 전기소자의 높이방향으로 양측면과 접하도록 상기 튜브(100)가 일정 지점을 중심으로 1회 벤딩(bending)되어 결합 고정될 수 있다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 튜브(100)의 양단에 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)가 브레이징 결합된 상태에서 벤딩되어 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)가 높이방향으로 동일 위치에 배치될 수 있다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 제1헤더탱크(210)에 상기 입구파이프(310)가 형성되고, 상기 제2헤더탱크(220)에 상기 출구파이프(320)가 형성되되, 상기 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)가 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)의 너비방향 중심선을 기준으로, 서로 반대방향으로 일정거리 이격되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)에 양단이 결합되는 상기 튜브(100)가, 높이방향으로 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)의 중심으로부터 편심되어 결합될 수 있다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 튜브(100)가 너비방향으로 일정거리 이격되어 다수개 형성될 수 있다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 튜브(100) 사이가 너비방향으로 일정거리 이격되어 형성된 갭(gap)을 포함하되, 상기 갭이 상기 전기소자의 너비방향으로 일측에 돌출되어 형성된 소자고정부(21)의 길이보다 적어도 2배 이상 길게 형성될 수 있다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 튜브(100)가 2열로 배치되어 길이방향으로 연장 형성되며, 적어도 두 지점 이상에서 서로 반대 방향으로 벤딩(bending)되어 다단으로 적층 형성되고, 내부에 열교환매체가 유동될 수 있다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 다단으로 적층 형성되는 상기 튜브(100) 사이에 전기소자(2)가 삽입되어, 상기 전기소자(2)의 양측면과 상기 튜브(100)가 접하도록 형성되되, 다단의 상기 튜브(100) 중 적어도 어느 하나 이상의 튜브(100) 상ㆍ하측면이 모두 상기 전기소자(2)와 접할 수 있다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 제1헤더탱크(210)에 상기 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1헤더탱크(210)는 1열의 튜브(100)와 연결되는 부분인 제1-1헤더탱크(211)와, 2열의 튜브(100)가 연결되는 부분인 제1-2헤더탱크(212)가 서로 분리되어 형성되며, 상기 제1-1헤더탱크(211) 및 제1-2헤더탱크(212) 중 어느 하나에는 입구파이프(310)가 형성되고, 나머지 하나에 출구파이프(320)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1헤더탱크(210)는 1열의 튜브(100)와 연결되는 부분과, 2열의 튜브(100)가 연결되는 부분 사이에 배플(400)이 구비되어 서로 분리되어 형성되며, 분리된 영역 중 하나에는 입구파이프(310)가 형성되고, 나머지 하나에 출구파이프(320)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 튜브(100)는 상기 전기소자(2)가 안착되는 지점의 상기 튜브(100) 사이 간격보다 벤딩되는 지점의 높이가 더 높게 형성되도록 벤딩되는 지점이 외측으로 돌출형성된 라운드부(110)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 전기소자의 길이방향으로 양단에 위치한 상기 튜브(100) 일부영역이 상기 전기소자 측으로 가압되어 함입 형성된 클립결합부(120)를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 튜브(100)의 너비(Tw)는 상기 전기소자의 너비(Cw)보다 작거나 같게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1) 및 전기소자(2)의 조립체에 있어서, 상기 전기소자는 높이방향으로 양측면이 상기 튜브(100)와 접하도록 조립되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기 조립체(3)는 상기 튜브(100)가 1열인 경우, 상기 튜브(100)의 너비방향으로 일측에 상기 전기소자의 커넥터(22)가 배치되고, 상기 튜브(100)의 너비방향으로 타측에 상기 전기소자의 소자고정부(21)가 배치되도록 상기 튜브(100) 사이에 상기 전기소자가 삽입되어 조립될 수 있다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기 조립체(3)는 상기 튜브(100)가 2열인 경우, 이웃한 상기 튜브(100)가 서로 이격되어 형성된 내측 공간에 상기 전기소자의 소자고정부(21)가 배치되며, 외측 공간에 상기 전기소자의 커넥터(22)가 배치될 수 있다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기 조립체(3)는 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)에 결합되는 상기 튜브(100)의 양단부가 서로 이격되도록 일정각도 벤딩된 상태에서, 상기 전기소자가 삽입된 다음, 상기 튜브(100)와 압착될 수 있다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기 조립체(3)는 상기 튜브(100)가 두 지점에서 벤딩될 경우, 상기 전기소자(2)가 2열 2단으로 배치될 수 있다.
본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기는 전기소자의 양측면과 냉각수가 유동되는 튜브가 서로 접촉할 수 있어 집적회로 소자에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있다는 큰 장점이 있다.
아울러, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기는 전기소자의 높이방향으로 양측면과 접하도록 일부 영역이 벤딩되는 튜브를 포함하여 형성됨으로써, 전기소자의 삽입이 용이할 뿐만 아니라, 전기소자와 쉽게 압착될 수 있어 냉각성능 및 조립성이 향상될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기는 전기소자의 높이방향으로 양측면과 접하도록 적어도 두 지점 이상에서 서로 반대 방향으로 벤딩되어 다단으로 적층 형성되는 튜브를 포함하여 형성됨으로써, 다단으로 적층된 전기소자의 양측면과 냉각수가 유동되는 튜브가 서로 접촉할 수 있어 냉각용량 및 성능이 향상될 수 있다.
다시 말해, 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 전기소자를 좁은 틈새로 끼워 넣는 공정 없이 일정 각도로 벤딩된 튜브 사이 공간에 전기소자가 배치되도록 한 다음, 튜브 및 전기소자가 서로 압착되도록 함으로써, 냉각성능과 조립성을 동시에 향상시킬 수 있다.
이때, 본 발명은 벤딩되는 지점이 외측으로 돌출형성된 라운드부를 포함하여 형성됨으로써, 두께가 약 4~5mm정도인 얇은 전기소자의 양면에 접하도록 튜브를 벤딩하는 과정에서 튜브의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 전기소자의 길이방향으로 양단에 위치한 튜브 일부영역이 전기소자 측으로 가압되어 함입 형성된 클립결합부를 포함하여 형성됨으로써, 전기소자가 안정적으로 압착될 수 있다.
또, 본 발명은 입ㆍ출구파이프를 동일 방향으로 구성할 수 있어, 유로구성이 간단해지며, 차량 내 차지하는 공간이 축소될 수 있어 주변 부품 배치가 용이하도록 할 수 있다는 장점이 있다.
특히, 본 발명은 2열 다단으로 튜브가 벤딩되어 형성될 경우, 튜브 양단에 결합 고정되는 헤더탱크 중 하나를 분리형으로 형성하거나, 2열의 튜브 사이 공간에 배플이 구비되도록 하고, 나머지 헤더탱크를 일체형으로 형성하게 되면, 입ㆍ출구파이프를 동일 방향으로 구성할 수 있어 유로구성이 간단해지며, 차량 내 차지하는 공간이 축소될 수 있어 주변 부품 배치가 용이하도록 할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 헤더탱크를 분리형으로 형성하는 경우에는 1열씩 소자를 조립할 수 있어 열교환기 변형가능성이 낮아지고, 조립이 더욱 편리하다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 전기소자 냉각장치의 일예를 나타낸 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 또 다른 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 사시도.
도 4는 도 3의 전기소자 냉각용 열교환기의 튜브가 벤딩되기 전 상태를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 측면도.
도 6은 도 2의 전기소자 냉각용 열교환기에서 입구파이프를 aa' 방향에서 나타낸 단면도.
도 7은 도 3에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기의 열교환매체 흐름도.
도 8은 본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기 조립체를 나타낸 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 또 다른 전기소자 냉각용 열교환기 조립체를 나타낸 사시도.
도 10은 도 9의 전기소자 냉각용 열교환기 조립체를 나타낸 분해사시도.
도 11은 본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기 조립체를 나타낸 측면도.
도 12는 본 발명에 따른 또 다른 전기소자 냉각용 열교환기 조립체를 나타낸 측면도.
도 13은 본 발명에 따른 또 다른 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 사시도.
도 14는 도 13의 전기소자 냉각용 열교환기의 튜브가 벤딩되기 전 상태를 나타낸 사시도.
도 15는 도 13의 전기소자 냉각용 열교환기에서의 열교환매체 흐름도.
도 16은 본 발명에 따른 또 다른 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 사시도.
도 17 내지 도 19는 도 13의 전기소자 냉각용 열교환기와 전기소자가 조립된 전기소자 냉각용 열교환기 조립체를 나타낸 사시도, 분해사시도 및 측면도.
도 20은 본 발명에 따른 또 다른 전기소자 냉각용 열교환기 조립체를 나타낸 측면도.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기 및 전기소자 냉각용 열교환기 조립체를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명은 전기소자의 양측면과 접하여 형성되는 양면 냉각 방식의 전기소자 냉각용 열교환기(1)에 관한 것으로, 크게, 튜브(100), 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)를 포함하여 형성된다.
여기서, 전기소자는 IGBT 등의 반도체 소자와 다이오드를 내장한 반도체 모듈이 사용되는 자동차용 인버터, 모터구동 인버터, 에어컨 인버터 중 어느 하나일 수 있으며. 본 발명은 이를 냉각하기 위한 전기소자 냉각용 열교환기(1)에 관한 것이다.
상기 튜브(100)는 길이방향으로 연장 형성되며, 전기소자의 높이방향으로 양측면과 접하도록 일정 지점을 중심으로 벤딩(bending)되고, 내부에 열교환매체가 유동되는 내부에 열교환매체가 유동되는 것으로 도 2 내지 도 4, 또는 도 13 내지 14와 같이 형성될 수 있다.
상기 튜브(100) 내부에 유동되는 열교환매체는 에틸렌 글리콜계의 부동액이 혼입되는 물이나, 물, 암모니아 등의 자연냉매 또는 R134a 등의 Fron계 냉매, 알코올계 냉매, 아세톤 등의 케톤계 등의 냉매일 수 있다.
상기 튜브(100)는 내부에 길이방향으로 다수개의 격벽이 압출된 방식으로 제조된 튜브(100)일 수도 있고, 접어서 제조되거나, welded 방식으로 제조된 튜브(100)일 수도 있다.
먼저, 도 2 내지 4에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1)를 기준으로 설명하면, 상기 제1헤더탱크(210)는 상기 튜브(100)의 길이방향으로 일측 단부에 결합 고정되며, 입구파이프(310)가 형성되어 열교환매체가 유입될 수 있다.
상기 제2헤더탱크(220)는 상기 튜브(100)의 길이방향으로 타측 단부에 결합 고정되며, 출구파이프(320)가 형성되어 열교환매체가 배출될 수 있다.
즉, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 도 4와 같이 벤딩되기 전의 상기 튜브(100) 양단에 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)가 결합 고정되어, 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)가 길이방향으로 나란하게 일정거리 이격된 상태가 된다.
이후, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 튜브(100)의 상측면 일부 영역에 배치된 전기소자의 높이방향으로 양측면과 상기 튜브(100)가 접하도록, 상기 튜브(100)가 일정 지점을 중심으로 벤딩되어 형성된다.
본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 튜브(100)의 양단에 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)가 브레이징 결합된 상태에서 벤딩되어, 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)가 높이방향으로 동일 위치에 배치되도록 한다.
다시 말해, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 튜브(100)의 길이방향으로 중심부를 기준으로 벤딩되어 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)가 서로 높이방향으로 나란하게 위치됨으로써, 일측면이 서로 접하는 형태가 되며, 상기 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)가 동일 방향으로 형성될 수 있다.
이때, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 전기소자와 조립 시, 벤딩된 상기 튜브(100) 사이에 전기소자가 삽입된 형태를 갖는데, 상기 전기소자의 양측면과 상기 튜브(100)가 밀착되도록 하기 위해 완전히 벤딩된 상태에서 상기 튜브(100) 사이 거리는 불과 4~5mm정도이다.
벤딩된 상기 튜브(100) 사이 거리를 4~5mm정도가 되도록 하기 위해서는 벤딩되는 지점에 가해지는 피로도가 상당할 수밖에 없는데, 이를 최소화하기 위해 상기 튜브(100)는 상기 전기소자가 안착되는 지점의 상기 튜브(100) 사이 간격보다 벤딩되는 지점의 높이가 더 높게 형성될 수 있도록 벤딩되는 지점이 외측으로 돌출형성된 라운드부(110)를 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 라운드부(110)는 벤딩되는 지점에 형성되며, 단면이 일측 일부영역이 개구된 원 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)의 높이보다 상기 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)의 직경이 크게 형성될 수 있는데, 이 경우, 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)의 중심부에 상기 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)가 배치되도록 형성되면, 상기 튜브(100)가 벤딩되어 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)가 높이방향으로 나란하게 위치할 때, 서로 간섭이 발생될 수밖에 없다.
따라서 도 2에 도시된 실시예와 같이, 상기 튜브(100)가 1열로 형성될 경우, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 제1헤더탱크(210)에 형성되는 입구파이프(310)와, 상기 제2헤더탱크(220)에 형성되는 출구파이프(320)가 너비방향으로 서로 어긋나도록 배치되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)는 상기 튜브(100)의 너비방향으로 중심선을 기준으로 일정간격 이격되어 설치된다.
또한, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 전기소자의 양측면과 상기 튜브(100)가 서로 접하도록 하기 위해서, 완전히 벤딩된 상태인 최종 형상에서 상기 튜브(100) 사이의 간격이 전기소자의 높이와 일치하게 되는데, 이는 상기 튜브(100)가 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)에 브레이징 접합되는 접합부의 높이와도 일치하게 된다.
따라서 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)에 양단이 결합되는 상기 튜브(100)가, 높이방향으로 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)의 중심으로부터 내측으로 편심되어 결합된다. 즉, 상기 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)의 높이방향으로 중심선과 상기 튜브(100)의 중심선은 서로 일치하지 않는다.
한편, 도 3 및 도 4에는 2열 튜브(100)를 갖는 전지소자 냉각용 열교환기가 도시되었는데, 이 경우, 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)가 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)의 너비방향으로 중심선 기준으로 일정간격 이격되어 있으면서, 비대칭일 경우에는 입구파이프(310) 및 출구파이프(320) 위치로 인해, 1열 및 2열 튜브(100)사이를 통과하는 내부유체의 압력강하량 차이가 발생되어, 튜브(100) 간 유량 분배가 균일하게 이루어지지 않을 수 있으므로, 상기 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)는 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)의 너비방향으로 중심선 기준으로 대칭되어 일정간격 이격되어 설치되는 것이 바람직하다.
도 7을 기준으로, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)에서 열교환매체의 흐름을 설명하면,
먼저, 상기 제1헤더탱크(210)와 연통 형성되는 입구파이프(310)를 통해 유입된 열교환매체가 상기 제1헤더탱크(210)를 지나 상기 전기소자의 상측면에 밀착되어 형성된 상기 튜브(100)를 따라 유동된다.
다음, 열교환매체는 상기 전기소자의 하측면에 밀착되어 형성된 상기 튜브(100)를 따라 유동된 후, 상기 제2헤더탱크(220)를 거쳐 출구파이프(320)로 배출된다.
또 다른 실시예로, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기는 도 13과 같이, 상기 튜브(100)가 서로 일정 간격 이격되어 2열로 배치되며, 적어도 두 지점 이상에서 서로 반대 방향으로 벤딩되어 다단으로 적층됨으로써, 지그재그 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
이때, 상기 튜브(100)는 두 지점에서 벤딩될 경우, 벤딩되는 지점은 대략 총 길이의 1/3, 2/3 지점이 되어, 각 단의 총 길이가 서로 동일한 것이 바람직하다.
즉, 상기 튜브(100)는 벤딩되는 지점이 N개라면, 벤딩되는 지점은 총 튜브(100) 길이의 1/(N-1), 2/(N-1)...N/(N-1)인 지점이 될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 다단으로 적층 형성되는 상기 튜브(100) 사이에 전기소자(2)가 삽입되어, 상기 전기소자(2)의 양측면과 상기 튜브(100)가 접하도록 형성되며, 다단의 상기 튜브(100) 중 적어도 어느 하나 이상의 튜브(100) 상ㆍ하측면이 모두 상기 전기소자(2)와 접하게 된다.
도 13에 도시된 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 높이방향으로 가운데 위치한 튜브(100)가 위ㆍ아래 위치하게 될 전기소자(2)와 접하게 된다.
이때, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 도 2 및 도 3의 전기소자 냉각용 열교환기(1)와 마찬가지로, 벤딩된 상기 튜브(100) 사이 거리를 4~5mm정도가 되도록 하기 위해서는 벤딩되는 지점에 가해지는 피로도가 상당할 수밖에 없는데, 이를 최소화하기 위해 상기 튜브(100)는 상기 전기소자(2)가 안착되는 지점의 상기 튜브(100) 사이 간격보다 벤딩되는 지점의 높이가 더 높게 형성될 수 있도록 벤딩되는 지점이 외측으로 돌출형성된 라운드부(110)를 포함할 수 있다.
또한, 도 13에 도시된 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 제1헤더탱크(210)가 상기 튜브(100)의 길이방향으로 일측 단부에 결합 고정되며, 상기 제1헤더탱크(210)에 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)가 형성되어 열교환매체가 유입 및 배출될 수 있다.
이때, 상기 제1헤더탱크(210)는 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 제1헤더탱크(210)는 1열의 튜브(100)와 연결되는 부분인 제1-1헤더탱크(211)와, 2열의 튜브(100)가 연결되는 부분인 제1-2헤더탱크(212)가 서로 분리되어 형성되며, 상기 제1-1헤더탱크(211) 및 제1-2헤더탱크(212) 중 어느 하나에는 입구파이프(310)가 형성되고, 나머지 하나에 출구파이프(320)가 형성될 수 있다.
이 경우, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 1열씩 소자를 조립할 수 있어 열교환기 변형가능성이 낮아지고, 조립이 더욱 편리하다는 장점이 있다.
또 다른 실시예로, 상기 제1헤더탱크(210)는 도 16에 도시된 바와 같이 일체형으로 형성되되, 1열의 튜브(100)와 연결되는 부분과, 2열의 튜브(100)가 연결되는 부분 사이에 배플(400)이 구비되어 서로 분리되어 형성되며, 분리된 영역 중 하나에는 입구파이프(310)가 형성되고, 나머지 하나에 출구파이프(320)가 형성되는 형태일 수도 있다.
도 13 및 도 16에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 동일한 열교환매체 흐름을 가지며, 1열 튜브(100) 측에 형성된 상기 입구파이프(310)를 통해 유입된 열교환매체가 1열 튜브(100)를 통과하여 상기 제2헤더탱크(220)에 도달한 후, 2열 튜브(100)를 따라 상기 출구파이프(320)를 통해 배출된다.
이에 따라, 본 발명은 입ㆍ출구파이프(320)를 동일 방향으로 구성할 수 있어 유로구성이 간단해지며, 차량 내 차지하는 공간이 축소될 수 있어 주변 부품 배치가 용이하도록 할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 도 3 및 도 13과 같이 상기 튜브(100)가 너비방향으로 일정거리 이격되어 다수개 형성되는 경우, 상기 튜브(100) 사이가 너비방향으로 일정거리 이격되어 형성된 갭(gap)을 포함하되, 상기 갭이 상기 전기소자의 너비방향으로 일측에 돌출되어 형성된 소자고정부(21)의 길이보다 적어도 2배 이상 길게 형성됨으로써, 이웃하여 배치된 전기소자의 소자고정부(21)끼리 간섭이 발생되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 튜브(100)가 상기 전기소자의 너비방향으로 양측면에 돌출형성된 핀을 덮지 않도록 상기 튜브(100)의 너비(Tw)는 상기 전기소자의 너비(Cw)보다 작거나 같게 형성되는 것이 바람직하다.
또 다른 실시예로, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 도 12 및 도 20처럼 상기 전기소자(2)의 길이방향으로 양단에 위치한 상기 튜브(100) 일부영역이 상기 전기소자(2) 측으로 가압되어 함입 형성된 클립결합부(120)를 더 포함하여 형성될 수도 있다.
이는 상기 전기소자(2)는 압착시키기 위한 구조로, 상기 전기소자(2)가 상기 튜브(100) 사이에 안정적으로 고정되도록 할 수 있다.
이외에도, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 상기 전기소자(2)가 상기 튜브(100) 사이에 안정적으로 고정될 수 있도록 상기 튜브(100)가 완전히 벤딩된 다음, 상기 전기소자(2)와 압착되도록 가압하는 별도의 결합부재를 더 포함하여 형성될 수도 있으며, 그 수단과 방법은 얼마든지 다양하게 변경실시가 가능하다.
이하에서는, 전기소자 냉각용 열교환기 조립체(3)에 대해 설명하기로 한다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기 조립체(3)는 상술한 바와 같은 전기소자 냉각용 열교환기(1)의 튜브(100)와 전기소자의 높이방향으로 양측면이 접하도록 조립되어 형성된다.
이때, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기 조립체(3)는 상기 튜브(100)가 1열인 경우, 상기 튜브(100)의 너비방향으로 일측에 상기 전기소자의 커넥터(22)가 배치되고, 상기 튜브(100)의 너비방향으로 타측에 상기 전기소자의 소자고정부(21)가 배치되도록 상기 튜브(100) 사이에 상기 전기소자가 삽입되어 조립되도록 함으로써, 전원부 또는 기판과의 조립이 용이하도록 형성될 수 있다.
도 17 내지 도 19는 도 13의 전기소자 냉각용 열교환기와 전기소자가 조립된 전기소자 냉각용 열교환기 조립체를 나타낸 것으로, 전기소자 냉각용 열교환기(1)의 상기 튜브(100) 사이에 전기소자(2)가 삽입되어 조립됨으로써 형성된다.
도 6과 같이, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기 조립체(3)는 상기 튜브(100)가 두 지점에서 벤딩될 경우, 상기 전기소자(2)가 2열 2단으로 배치되며, 벤딩되는 횟수에 따라 2열 3단, 2열 4단 등 적층되는 전기소자(2)의 단수를 필요에 따라 조절하여 형성할 수 있다.
본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기 조립체(3)는 상기 튜브(100)가 2열인 경우, 이웃한 상기 튜브(100)가 서로 이격되어 형성된 내측 공간에 상기 전기소자의 소자고정부(21)가 배치되며, 외측 공간에 상기 전기소자의 커넥터(22)가 배치됨으로써, 전체적인 모듈 조립 시 전원부 연결이 용이하도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)가 조립되는 과정을 간략히 설명하면, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 벤딩된 상기 튜브(100)가 대략 5~10도 정도 각도를 이루도록 벤딩된 상태에서 상기 전기소자가 상기 튜브(100) 사이에 삽입 고정되도록 한 후, 이격된 간격을 눌러, 상기 전기소자 윗면과 상기 튜브(100)가 압착되도록 하는 방식으로 조립될 수 있다.
이에 따라, 상기 전기소자는 상ㆍ하측면이 모두 상기 튜브(100)와 밀착될 수 있으며, 좁은 틈사이로 전기소자를 어렵게 끼워 넣는 공정 없이도, 상기 열교환기에 조립이 가능하다.
또한, 본 발명의 전기소자 냉각용 열교환기(1)는 전기소자의 양측면과 냉각수가 유동되는 튜브(100)가 서로 접촉할 수 있어 집적회로 소자에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있다는 큰 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 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.

Claims (20)

  1. 전기소자를 냉각하기 위한 열교환기에 있어서,
    길이방향으로 연장 형성되며, 전기소자의 높이방향으로 양측면과 접하도록 일정 지점을 중심으로 벤딩(bending)되고, 내부에 열교환매체가 유동되는 튜브(100);
    상기 튜브(100)의 길이방향으로 일측 단부에 결합 고정되며, 열교환매체가 유입되는 제1헤더탱크(210); 및
    상기 튜브(100)의 길이방향으로 타측 단부에 결합 고정되며, 열교환매체가 배출되는 제2헤더탱크(220);
    상기 제1헤더탱크(210) 또는 제2헤더탱크(220)에 형성되어 열교환매체가 유입되는 입구파이프(310) 및 배출되는 출구파이프(320); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는
    상기 튜브(100)의 상측면 일부 영역에 배치된 전기소자의 높이방향으로 양측면과 접하도록 상기 튜브(100)가 일정 지점을 중심으로 1회 벤딩(bending)되어 결합 고정되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는
    상기 튜브(100)의 양단에 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)가 브레이징 결합된 상태에서 벤딩되어
    상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)가 높이방향으로 동일 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는
    상기 제1헤더탱크(210)에 상기 입구파이프(310)가 형성되고,
    상기 제2헤더탱크(220)에 상기 출구파이프(320)가 형성되되,
    상기 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)가 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)의 너비방향 중심선을 기준으로, 서로 반대방향으로 일정거리 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는
    상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)에 양단이 결합되는 상기 튜브(100)가, 높이방향으로 상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)의 중심으로부터 편심되어 결합되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는
    상기 튜브(100)가 너비방향으로 일정거리 이격되어 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는
    상기 튜브(100) 사이가 너비방향으로 일정거리 이격되어 형성된 갭(gap)을 포함하되, 상기 갭이 상기 전기소자의 너비방향으로 일측에 돌출되어 형성된 소자고정부(21)의 길이보다 적어도 2배 이상 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는
    상기 튜브(100)가 2열로 배치되어 길이방향으로 연장 형성되며, 적어도 두 지점 이상에서 서로 반대 방향으로 벤딩(bending)되어 다단으로 적층 형성되고, 내부에 열교환매체가 유동되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는
    다단으로 적층 형성되는 상기 튜브(100) 사이에 전기소자(2)가 삽입되어, 상기 전기소자(2)의 양측면과 상기 튜브(100)가 접하도록 형성되되,
    다단의 상기 튜브(100) 중 적어도 어느 하나 이상의 튜브(100) 상ㆍ하측면이 모두 상기 전기소자(2)와 접하는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는
    상기 제1헤더탱크(210)에 상기 입구파이프(310) 및 출구파이프(320)가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제1헤더탱크(210)는
    1열의 튜브(100)와 연결되는 부분인 제1-1헤더탱크(211)와, 2열의 튜브(100)가 연결되는 부분인 제1-2헤더탱크(212)가 서로 분리되어 형성되며,
    상기 제1-1헤더탱크(211) 및 제1-2헤더탱크(212) 중 어느 하나에는 입구파이프(310)가 형성되고, 나머지 하나에 출구파이프(320)가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 제1헤더탱크(210)는
    1열의 튜브(100)와 연결되는 부분과, 2열의 튜브(100)가 연결되는 부분 사이에 배플(400)이 구비되어 서로 분리되어 형성되며,
    분리된 영역 중 하나에는 입구파이프(310)가 형성되고, 나머지 하나에 출구파이프(320)가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 튜브(100)는
    상기 전기소자(2)가 안착되는 지점의 상기 튜브(100) 사이 간격보다 벤딩되는 지점의 높이가 더 높게 형성되도록
    벤딩되는 지점이 외측으로 돌출형성된 라운드부(110)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1)는
    상기 전기소자의 길이방향으로 양단에 위치한 상기 튜브(100) 일부영역이 상기 전기소자 측으로 가압되어 함입 형성된 클립결합부(120)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 튜브(100)의 너비(Tw)는
    상기 전기소자의 너비(Cw)보다 작거나 같게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 의한 전기소자 냉각용 열교환기(1) 및 전기소자(2)의 조립체에 있어서,
    상기 전기소자는
    높이방향으로 양측면이 상기 튜브(100)와 접하도록 조립되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기 조립체.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기 조립체(3)는
    상기 튜브(100)가 1열인 경우,
    상기 튜브(100)의 너비방향으로 일측에 상기 전기소자의 커넥터(22)가 배치되고,
    상기 튜브(100)의 너비방향으로 타측에 상기 전기소자의 소자고정부(21)가 배치되도록 상기 튜브(100) 사이에 상기 전기소자가 삽입되어 조립되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기 조립체.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기 조립체(3)는
    상기 튜브(100)가 2열인 경우,
    이웃한 상기 튜브(100)가 서로 이격되어 형성된 내측 공간에 상기 전기소자의 소자고정부(21)가 배치되며, 외측 공간에 상기 전기소자의 커넥터(22)가 배치되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기 조립체.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기 조립체(3)는
    상기 제1헤더탱크(210) 및 제2헤더탱크(220)에 결합되는 상기 튜브(100)의 양단부가 서로 이격되도록 일정각도 벤딩된 상태에서, 상기 전기소자가 삽입된 다음, 상기 튜브(100)와 압착되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기 조립체.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기 조립체(3)는
    상기 튜브(100)가 두 지점에서 벤딩될 경우, 상기 전기소자(2)가 2열 2단으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기 조립체.
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