WO2018221959A1 - 전기소자 냉각용 열교환기 - Google Patents

전기소자 냉각용 열교환기 Download PDF

Info

Publication number
WO2018221959A1
WO2018221959A1 PCT/KR2018/006158 KR2018006158W WO2018221959A1 WO 2018221959 A1 WO2018221959 A1 WO 2018221959A1 KR 2018006158 W KR2018006158 W KR 2018006158W WO 2018221959 A1 WO2018221959 A1 WO 2018221959A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cooling
heat exchanger
electric element
flow path
plate
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/006158
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
조위삼
송준영
이선미
임홍영
Original Assignee
한온시스템 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한온시스템 주식회사 filed Critical 한온시스템 주식회사
Priority to JP2019566153A priority Critical patent/JP6979468B2/ja
Priority to US16/617,732 priority patent/US11439040B2/en
Priority to CN201880048929.8A priority patent/CN110945977B/zh
Priority to DE112018002794.5T priority patent/DE112018002794T5/de
Publication of WO2018221959A1 publication Critical patent/WO2018221959A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20254—Cold plates transferring heat from heat source to coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20272—Accessories for moving fluid, for expanding fluid, for connecting fluid conduits, for distributing fluid, for removing gas or for preventing leakage, e.g. pumps, tanks or manifolds

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger for cooling an electric element, and more particularly, a multi-stage coupling of a tube-type cooling flow path part is possible, and in the multi-stage coupling, not only the assembly of the electric device and the cooling flow path part is easy,
  • the present invention relates to a heat exchanger for cooling an electric device capable of cooling both sides of an electric device by a tight coupling.
  • Vehicles such as hybrid vehicles, fuel cell vehicles, and electric vehicles, which use the driving force of a motor, are generally equipped with a PCU (power control unit) that adjusts power supplied from a driving battery to a desired state.
  • PCU power control unit
  • the PCU includes an electric device such as an inverter, a smoothing condenser, and a converter, and since the electric device generates heat while power is supplied, a separate cooling device for cooling thereof is required.
  • an electric device such as an inverter, a smoothing condenser, and a converter
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-245478 (“Inverter Cooling Device”, 2001.09.07.) Discloses an inverter using a semiconductor module incorporating a semiconductor element such as IGBT and a diode.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2008- No. 294283 (“Semiconductor Device”, 2008.12.04) discloses a heat sink installed in contact with a lower surface of a semiconductor device and formed to exchange heat as a fluid flows therein.
  • the double-sided cooling method is a structure in which an element is inserted between heat exchangers. At the same time, the condition that the element and the heat exchanger must be well compressed must be satisfied to increase the heat transfer performance of the heat exchanger.
  • the heat exchanger of the double-sided cooling method shown in FIG. 1 is located at both sides of the transfer element 10 and is coupled to both ends of the tube 20 and the tube 20 formed therein so as to flow the heat exchange medium therein, and the heat exchange medium is introduced or It may be formed including a discharged tank (30).
  • the heat exchanger of the double-sided cooling method shown in FIG. 2 is formed through bending of the tube 50, and is a heat exchanger capable of pressing the electric element 40 between the bent tubes 40.
  • the stacked tank 60 may be configured to cross each other in the zigzag direction, but when also stacked in a multi-layer, as shown in Figure 3, the connecting portion for connecting the tank 60 provided therein Since it is not possible to configure the heat exchanger of the double-sided cooling method shown in Figs.
  • an object of the present invention is to enable the multi-stage coupling of the tube-type cooling flow path, it is easy to assemble the electric element and the cooling flow path when the multi-stage coupling, It is to provide a heat exchanger for cooling the electric element capable of cooling both sides of the electric element by the close coupling of the element and the cooling flow path.
  • the heat exchanger for cooling an electric element includes a cooling flow path part 110 including a cooling flow path 111 through which a cooling fluid flows, and both ends of longitudinal direction of the cooling flow path part 110 are inserted into the cooling flow path.
  • a cooling assembly 100 including a connection plate 120 coupled to contact both ends in a height direction of the unit 110;
  • An inlet 210 connected to any one of the connection plates 120 positioned at the uppermost or lowermost side of the cooling assembly 100 stacked in the height direction, and the remaining connection plates 120.
  • An outlet inlet 200 connected to any one of the outlets including an outlet 220 for discharging the cooling fluid;
  • a connection block 300 connected between the connection plates 120 to form a flow path in a stacking direction.
  • the cooling flow path part 110 is formed so that both ends in the longitudinal direction are opened, the incision portion 112 is formed by cutting the inner side at both ends in the longitudinal direction, and are formed at both ends in the width direction of the cut portion 112 It characterized in that it further comprises a fixing portion (113).
  • the heat exchanger 1000 for cooling the electric element is characterized in that at least two or more cooling assemblies 100 are stacked, and at least one electric element 1 is inserted between the cooling flow path part 110. .
  • the heat exchanger 1000 for cooling the electric element is characterized in that the distance between the neighboring cooling flow path 110 according to the height of the electric element (1) inserted between the cooling flow path portion 110.
  • connection plate 120 has an upper plate 121 coupled to overlap a predetermined area of the upper surface of both ends of the longitudinal direction of the cooling flow path part 110, and the lower surface of both ends of the longitudinal direction of the cooling flow path part 110. It characterized in that it comprises a lower plate 122 and the upper plate 121 and the central plate 113 for connecting the upper plate 121 and the lower plate 122 in the height direction to be overlapped in a predetermined region of the.
  • connection plate 120 is located at the position of the cutout 112 in the upper plate 121 or the lower plate 122 is located on the side connected to any one of the inlet and outlet 200 and the connection block 300. It characterized in that it comprises an upper plate through hole 121-1 and a lower plate through hole 122-1 correspondingly formed therethrough.
  • connection block 300 is in contact with the lower surface of the lower plate 122
  • the upper connection block 310 is formed with a communication hole 330 in communication with the lower plate through hole 122-1
  • the lower connection block 320 and the upper portion which is in contact with the upper surface of the upper plate 121 and coupled with the upper connection block 310, the communication hole 330 is formed in communication with the upper plate through hole 121-1 is formed. It is characterized in that it comprises a sealing member 340 is provided in the connection block 310 and the lower connection block 320 is coupled to prevent the leakage of the heat exchange medium.
  • sealing member 340 is characterized in that any one or more selected from a rubber gasket or a liquid gasket.
  • connection block 300 protrudes upward from the upper edge of the communication hole 330 of the upper connection block 310, the first through-hole inserting portion inserted into the lower plate through hole (122-1) ( 330-1) and a second through hole inserting portion 330-2 protruding downward from a lower edge of the communication hole 330 of the lower connection block 320 and inserted into the upper plate through hole 121-1.
  • cooling passage 110 is characterized in that the partition 111-1 is formed extending in the longitudinal direction in the cooling passage 111 is formed.
  • cooling channel 110 is characterized in that the width in the width direction of the fixing portion 113 is formed larger than the partition (111-1).
  • connection plate 120 is characterized in that it comprises an insertion limiting portion 124 formed in the height direction on at least one of the upper plate 121, the lower plate 122.
  • the heat exchanger 1000 for cooling the electric element is characterized in that the flow path of the heat exchange medium is different according to the arrangement of the inlet and outlet 200 and the connection block 300.
  • the heat exchanger 1000 for cooling the electric element is characterized in that at least one connection block 300 is provided between the connection plate 120 of the cooling assembly 100 stacked in multiple stages.
  • the heat exchanger for cooling the electric element 1000 is characterized in that the support block 400 is provided so that a predetermined interval is maintained between the cooling flow path unit 110.
  • connection block 300 and the support block 400 is characterized in that the same as the height of the electric element (1).
  • the heat exchanger for electric element cooling according to the present invention is capable of multi-stage coupling of the tube-type cooling flow path part, and is easy to assemble the electric element and the cooling flow path part in the multi-stage coupling, and also has the advantage of cooling both sides of the electric device.
  • the heat exchanger for electric element cooling forms a cooling assembly through the cooling flow path unit and the connection plate, and can be mechanically assembled in multiple stages through the connection block, thereby easily inserting the electric element, There is an advantage to improve the cooling performance by increasing the compression force between the cooling flow path and the electric element.
  • the heat exchanger for electric element cooling forms a cooling assembly through the brazing of the cooling channel portion and the connecting plate, and by applying force in the stacking direction while assembling the electrical element and the cooling channel portion through the connecting block, thereby cooling
  • the assembly is greatly improved.
  • the heat exchanger for electric element cooling according to the present invention can increase the number of stacking of the cooling flow path according to the number of electric elements required, not only advantageous for cooling a plurality of electric elements, but also can extend the cooling application range as selected. There is an advantage.
  • the heat exchanger for electric element cooling according to the present invention can be variously implemented in a series type, a parallel type, as well as a series and a parallel type, in which a cooling fluid flows in response to the heat generation amount according to the function of the electric element.
  • FIG. 1 is a view showing a conventional electric device cooling apparatus.
  • FIG. 2 is a view showing a heat exchanger for cooling a conventional electric element.
  • Figure 3 is another view showing a heat exchanger for cooling the conventional electric element.
  • Figure 4 is a perspective view of the heat exchanger for cooling the electric element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is another view showing a perspective view of a heat exchanger for cooling an electric element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cooling flow path of the heat exchanger for cooling an electric element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a cooling flow path constituting a heat exchanger for cooling an electric element according to an embodiment of the present invention in a plan view.
  • Figure 9 is a cross-sectional view of the heat exchanger for cooling the electric element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing an embodiment of a cooling channel unit constituting a heat exchanger for cooling an electric element according to an embodiment of the present invention
  • connection plate constituting a heat exchanger for cooling an electric element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is yet another view showing an embodiment of a connecting plate constituting a heat exchanger for cooling an electric element according to an embodiment of the present invention.
  • 13 to 15 is a view showing an embodiment of the flow path in which the cooling fluid of the heat exchanger for cooling the electric element according to an embodiment of the present invention.
  • the heat exchanger 1000 for cooling an electric element includes a cooling assembly 100, an outlet 200, and a connection block 300. Is formed.
  • the cooling assembly 100 may be formed to include the cooling flow path part 110 and the connection plate 120, and may be formed by stacking a plurality of the cooling assemblies in the height direction.
  • the cooling flow path part 110 may be manufactured through an extrusion process in a tube type, and the cooling flow path part 100 may have a cooling flow path 111 through which a cooling fluid flows. It includes, and is formed so that both ends in the longitudinal direction open.
  • the cooling flow path part 110 includes a cutout portion 112 formed by cutting the inner side at both ends in the longitudinal direction, and the fixing portion 113 is formed at both ends of the inner cut portion to form the cutout 112. Is formed.
  • the cooling channel 110 may further include an inner pin (not shown) in the cooling channel 111 to improve the cooling efficiency, if necessary, during the extrusion process of the cooling channel 110, the cooling channel ( A partition 111-1 separating the space in the width direction of the 111 may be formed to extend in the length direction.
  • the connecting plates 120 are inserted at both ends of the cooling passage part 110 in the length direction, and are coupled to contact both ends of the cooling passage part 110 in the height direction.
  • connection plate 120 may be formed to include an upper plate 121, a lower plate 122 and the center plate 123, the upper plate 121 is the upper surface of the fixing portion 113
  • a predetermined region is coupled to the upper surface of both ends in the longitudinal direction of the cooling flow path part 110 including the lower surface 122, and the lower plate 122 extends in the length direction of the cooling flow path part 110 including the lower surface of the fixing part 113.
  • a predetermined region is coupled to overlap the lower side of both ends, and the central plate 123 is formed to correspond to the height of the cooling flow path 110 so as to connect the upper plate 121 and the lower plate 122.
  • connection plate 120 is formed to have a cross-section of the 'C' shape including the upper plate 121, the lower plate 122 and the center plate 123, the upper plate 121, the lower plate Since the 122 and the central plate 123 are integrally formed, the cooling channel 110 may be fitted and then coupled through brazing.
  • the outlet 200 is formed to include an inlet 210 and an outlet 220.
  • the inlet 210 is connected to any one of the connection plate 120 located at the top or the bottom of the inlet 210 is formed so that the cooling fluid is introduced, the outlet 220 is connected to the top or bottom
  • the inlet part 121 of the plate 120 is connected to any one of the connection plates 120 which are not connected to each other so that the cooling fluid is discharged.
  • the inlet 210 and the outlet 220 may be further coupled to the pipe-shaped pressure pipe and the outlet pipe, in addition to the other inlet and outlet passages may be connected.
  • connection block 300 communicates with the inflow and outflow part 200, and may form a connection flow path in which a cooling fluid flows in a stacking direction between a plurality of connection plates 200 that are stacked. .
  • connection flow path for allowing the cooling fluid to flow between the cooling flow path parts 110, the connection plate 120, the outlet flow part 200, and the connection block 300 are formed to communicate with each other.
  • the upper plate through-holes formed to pass through correspond to the position of the cutout 112. 121-1) may be formed, and the bottom plate 122 may have a bottom plate through-hole 122-1.
  • connection block 300 may be formed of an upper connection block 310 and a lower connection block 320, the upper connection block 310 is in contact with the lower surface of the lower plate 122, the lower plate And a communication hole 330 communicating with a lower plate through hole 122-1 formed in the 122.
  • the lower connection block 320 is in contact with an upper surface of the upper plate 121, and an upper plate 121. It includes a communication hole 330 is in communication with the upper plate through hole (121-1) formed in the).
  • connection block 300 may further include a sealing member 340 provided in a region where the upper connection block 310 and the lower connection block 320 are coupled to prevent leakage of the cooling fluid.
  • the sealing member 340 may be a rubber gasket and may be a hardening member such as a liquid gasket.
  • connection block 300 is formed to be the same as the height of the electric element 1, so that both sides of the electric element 1 and the cooling flow path 110 may be in surface contact with each other.
  • the cooling fluid flowing into the inlet 210 passes through the cutout 112 through the connection plate 120 to be cooled.
  • the upper plate through hole 121-1 or the lower plate through hole 122-1 flows into the cooling flow path 111 inside the flow path part 110 and moves to the adjacent cooling flow path 110 in the stacking direction.
  • the cooling flow path 111 inside the 110 is moved.
  • the heat exchanger 1000 for cooling an electric element forms a flow path in which cooling fluid flows in a stacking direction by connecting the connection plate 120 and the connection block 300
  • the connection block 300 may include a first through hole inserting portion 330-1 and a second through hole inserting portion 330-2. .
  • the first through hole inserting portion 330-1 protrudes upward from the upper edge of the communication hole 330 of the upper connection block 30 to be inserted into the lower plate through hole 122-1, and coupled to the second through hole.
  • the hole insertion portion 330-2 protrudes downward from the lower edge of the communication hole 330 of the lower connection block 320 to be inserted into the upper plate through hole 121-1.
  • the heat exchanger 1000 for cooling the electric element raises the cooling flow path 110 in multiple stages through the coupling of the connection block 300 and the connection plate 120. It can be stacked in the direction, and the electric element 1 may be arranged between the cooling flow path portion (110).
  • cooling assembly 100 and the electric device 1 including the cooling flow path 110 and the plate 120 are stacked in multiple stages, by mechanically assembling through the connection plate 120 and the connection block 300.
  • the electric element 1 may be easily inserted, and the compression force of the cooling flow path 110 and the electric element 1 may be increased, thereby improving cooling performance.
  • the electric element 1 is inserted into a space formed by the multi-stage stacking of the cooling channel part 110, and the neighboring cooling channel part 110 according to the height of the electric element 1 inserted into each layer.
  • the spacing may vary.
  • the electric device 1 when the height of the electric device 1 interposed in each layer is different, by forming the separation distance between the cooling flow path 110 stacked in multiple stages to correspond to the height of the electric device 1, the electric device 1 May be in close contact with the cooling flow path unit 110.
  • both ends of the cooling flow path unit 110 are inserted into and coupled to the connection plate 120 to form a cooling assembly.
  • Connection plate 120 is coupled to the upper and lower sides of the fixing portion 113 formed at both ends of the contact.
  • the fixing part 112 is formed to have a thickness greater than that of the partition wall 111-1 formed in the cooling flow path 111 in order to increase the bonding property with the cooling plate 120. It is preferable.
  • both ends of the cooling channel 110 in the longitudinal direction are cut to form the cutout 112, and thereby the connection plate 120. It is formed to communicate with the upper plate through hole 121-1 of the upper plate 121 and the lower plate through hole 122-1 of the lower plate 122 formed in.
  • the cross-sectional shape of the cooling channel 110 has a variety of shapes such as squares, triangles, etc., in addition to the cooling channel that is formed in a round shape when both sides of the fixing portion 113 and the plate 120 have improved adhesion. Of course, it can be formed.
  • the heat exchanger 1000 for cooling the electric element according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 11, 12, at least of the upper plate 121 and the lower plate 122 of the plate 120.
  • the insertion limiting portion 124 having a shape protruding through the forming operation in the direction in which the fixing portion 113 is bonded to one or more may be formed.
  • the insertion limiting portion 124 is preferably formed to exclude the position where the fixing portion 113 is inserted and coupled, by limiting the insertion position of the cooling flow path 110 through the insertion limiting portion 124, It is possible to improve the assemblability between the cooling passage 110 and the connection plate 120.
  • the shape of the insertion limiting part 124 is not limited, and if both sides of the predetermined region of the cooling flow path part 110 in which the cutout 112 is formed can be limited to a position where the insertion part is inserted into the plate 120, various shapes may be implemented. Yes, of course.
  • the insertion limiting portion 124 may not only be formed on the one or more of the upper plate 121 and the lower plate 122 through a forming operation, but also to form a separate insertion limiting portion 124 to the upper plate ( 121), embodiments of various forming methods are possible, such as being formed by bonding to any one or more selected from the lower plate 122.
  • the heat exchanger 1000 for cooling an electric element may be variously cooled according to the arrangement of the inlet and outlet parts 200 and the connection block 300 including the inlet part 210 and the outlet part 220.
  • the flow path of the fluid can be configured.
  • connection block 300 may be provided between the connection plates 120 of the cooling assembly 100.
  • the cooling fluid forms a flow path in a parallel manner.
  • connection block 300 when the connection block 300 is provided on only one side selected from both ends in the longitudinal direction, the cooling fluid forms a flow path in a series manner.
  • an inlet 210 is connected to a connection plate 120 on the left side of the connection plate 120 positioned on the lower side, and the connection plate 120 on the right side is connected to the connection plate 120 on the right side.
  • the outlet 220 is connected.
  • connection block 300 is coupled between each connection plate (120).
  • the heat exchanger 1000 for cooling the electric element illustrated in FIG. 13 is distributed to the respective cooling flow paths 110 while the cooling fluid flows into the inlet portion 210 and moves upward from the lower side. After moving in the longitudinal direction of the part 110, it is discharged to the outlet portion 220 located in the lower side along the flow path formed through the coupling of the cutout 112, the connection plate 120 and the connection block 300.
  • the heat exchanger 1000 for cooling the electric elements illustrated in FIG. 13 is configured in a parallel manner, and the cooling fluid moves in the same direction in all the cooling flow path parts 110.
  • an inlet 210 is connected to a connection plate 120 on the left side of the connection plate 120 positioned at the lower side, and the plate 120 positioned at the uppermost side.
  • Outlet portion 220 is connected to the connection plate 120 on the right side.
  • connection block 300 is coupled to the connection plate 120 to be alternated for each floor.
  • the cooling fluid is introduced into the inlet 210 and moved to the right side, and the next layer is repeatedly moved to the left side, and then the It is discharged to the outlet 220 is located.
  • the heat exchanger 1000 for cooling the electric element illustrated in FIG. 14 is configured in a series manner, and the cooling fluid moves in a direction opposite to the neighboring cooling flow path 110.
  • a separate support block 400 is further provided in the space where the connection block 300 is not provided, and the support block 400 has a constant interval between the cooling flow paths 110 even if the connection block 300 is not provided. Can be maintained.
  • the heat exchanger 1000 for cooling the electric element illustrated in FIG. 15 has an inlet 210 connected to the connection plate 120 on the left side of the connection plate 120 positioned at the lowermost side.
  • the outlet plate 220 is connected to the connection plate 120.
  • the cooling fluid is moved from the left side to the right axis through the cooling flow path part 100 at the lowermost side, and the cooling fluid flows from the right side to the left side in the next two layers, and the cooling fluid is distributed in the third and fourth layers. It moves to the right again, and to the left in the last floor is discharged to the outlet 220.
  • the heat exchanger 1000 for cooling the electric element illustrated in FIG. 15 is configured by mixing a series and a parallel method.
  • the user can perform cooling of the electric element 1 while moving the cooling fluid in a desired direction.

Abstract

본 발명은 전기소자 냉각용 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 튜브 타입의 냉각유로부의 다단 결합이 가능하고, 다단 결합 시 전기소자와 냉각유로부의 조립이 용이할 뿐만 아니라, 전기소자와 냉각유로부의 밀착 결합으로 전기소자의 양면 냉각이 가능한 전기소자 냉각용 열교환기에 관한 것이다.

Description

전기소자 냉각용 열교환기
본 발명은 전기소자 냉각용 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 튜브 타입의 냉각유로부의 다단 결합이 가능하고, 다단 결합 시 전기소자와 냉각유로부의 조립이 용이할 뿐만 아니라, 전기소자와 냉각유로부의 밀착 결합으로 전기소자의 양면 냉각이 가능한 전기소자 냉각용 열교환기에 관한 것이다.
모터의 구동력을 이용하는 하이브리드 차량, 연료전지 차량, 전기 차량 등의 차량은 일반적으로 구동용 배터리로부터 공급되는 전력을 모터에 원하는 상태로 공급되도록 조절하는 PCU(파워제어유닛)가 함께 장착된다.
PCU는 인버터, 평활 콘덴서 및 컨버터 등의 전기소자를 포함하며, 전기소자들은 전력이 공급되면서 열이 발생되기 때문에, 이의 냉각을 위한 별도의 냉각장치가 필요하다.
일본공개특허공보 제2001-245478호(“인버터 냉각 장치”, 2001.09.07.)에는 IGBT 등의 반도체 소자와 다이오드를 내장한 반도체 모듈이 사용되는 인버터가 개시된 바 있으며, 일본공개특허공보 제2008-294283호(“반도체 장치”, 2008.12.04)에는 반도체 소자의 하측 면에 접하도록 설치되고, 내부에 유체가 흐르면서 열 교환되도록 형성되는 히트싱크가 개시된 바 있다.
상술된 단면 냉각방식의 경우, 냉각성능에 한계가 있어 이를 개선하기 위해 고안된 것이 양면 냉각방식이며, 양면 냉각방식은 열교환기 사이에 소자가 삽입되는 구조로서, 열교환기의 전기소자 삽입 간격이 전기소자 높이보다 높아야 하는 동시에, 열교환기의 열전달 성능 증대를 위해서는 소자와 열교환기가 잘 압착되어야 한다는 조건이 모두 만족되어야 한다.
도 1에 도시된 양면 냉각방식의 열교환기는 전가소자(10)의 양측면에 위치하며 내부에 열교환매체가 유동되도록 형성되는 튜브(20), 상기 튜브(20)의 양단에 결합되며 열교환매체가 유입 또는 배출되는 탱크(30)를 포함하여 형성될 수 있다.
이때, 도 1에 도시된 양면 냉각방식의 열교환기는 브레이징 결합되어 전기소자(10)의 삽입 공간이 고정된 후, 전기소자(10)를 삽입해야 하므로, 전기소자(10)의 삽입 작업이 어려운 문제점이 있다.
또한, 전기소자의 삽입이 용이하도록 튜브(20) 사이의 간격을 넓게 할 경우에는 전기소자(10)와 튜브(20)간의 압착이 잘 이루어지지 않아, 열 교환 효율이 저하되는 문제점이 있다.
도 2에 도시된 양면 냉각방식의 열교환기는 튜브(50)의 벤딩(bending)을 통해 형성하고, 벤딩된 튜브(40) 사이에 전기소자(40)를 삽입하여 압착할 수 있는 열교환기이다.
이때, 도 2에 도시된 양면 냉각방식의 열교환기는 튜브(40) 사이에 전기소자(40)를 삽입해야 하므로 다수의 전기소자를 냉각하지 못할 뿐만 아니라, 소자(40)의 압착을 위한 부가적인 플레이트가 구비되어야 한다.
또한, 다층으로 적층할 경우, 전기소자(40)의 낮은 높이로 인해 각각의 튜브(40)간 연결을 위한 탱크(60)를 구비하기 어렵다.
이를 위해, 적층되는 탱크(60)를 지그재그 방향으로 서로 엇갈리도록 구성할 수 있으나, 이 또한 다층으로 적층될 시, 도 3에 도시된 바와 같이, 내부에 구비되는 탱크(60)들을 연결하기 위한 연결부를 구성할 수 없으므로, 도 2 내지 도 3에 도시된 양면 냉각방식의 열교환기는 다수 적층되어 다단으로 형성하기 어렵다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 튜브 타입의 냉각유로부의 다단 결합이 가능하고, 다단 결합 시 전기소자와 냉각유로부의 조립이 용이할 뿐만 아니라, 전기소자와 냉각유로부의 밀착 결합으로 전기소자의 양면 냉각이 가능한 전기소자 냉각용 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기는 내부에 냉각유체가 유동되는 냉각유로(111)를 포함하는 냉각유로부(110)와, 상기 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단이 삽입되며 상기 냉각유로부(110)의 높이 방향 양단과 접하여 결합되는 연결플레이트(120)를 포함하는 냉각조립체(100); 높이 방향으로 다수 적층되는 상기 냉각조립체(100)의 최상측 또는 최하측에 위치하는 상기 연결플레이트(120) 중 어느 하나에 연결되어 냉각유체가 유입되는 유입부(210)와, 나머지 연결플레이트(120) 중 어느 하나에 연결되어 냉각유체가 배출되는 유출부(220)를 포함하는 유출입부(200); 및 상기 연결플레이트(120) 사이에 연결되어 적층 방향으로 유로를 형성하는 연결블록(300);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각유로부(110)는 길이 방향 양측 단부가 개방되도록 형성되되, 길이 방향 양단에는 내측이 절개되어 형성되는 절개부(112)와, 상기 절개부(112)의 폭 방향 양단에 형성되는 고정부(113)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 상기 냉각조립체(100)가 적어도 둘 이상 적층되며, 상기 냉각유로부(110) 사이에 적어도 하나 이상의 전기소자(1)가 삽입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 상기 냉각유로부(110) 사이에 삽입되는 전기소자(1)의 높이에 따라 이웃하는 냉각유로부(110)와의 간격이 달라지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결플레이트(120)는 상기 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단 상측 면의 일정 영역에 겹쳐지게 결합되는 상부플레이트(121)와, 상기 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단 하측 면의 일정 영역에 겹쳐지게 결합되는 하부플레이트(122) 및 상기 상부플레이트(121)와 하부플레이트(122)를 높이 방향으로 연결하는 중앙플레이트(113)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결플레이트(120)는 상기 유출입부(200) 및 연결블록(300) 중 어느 하나와 연결된 측면에 위치한 상부플레이트(121) 또는 하부플레이트(122)에 상기 절개부(112)의 위치에 대응하여 관통되어 형성되는 상부플레이트관통홀(121-1) 및 하부플레이트관통홀(122-1)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결블록(300)은 상기 하부플레이트(122) 하측 면에 접하며, 상기 하부플레이트관통홀(122-1)과 연통되는 연통홀(330)이 형성되는 상부연결블록(310)과, 상기 상부플레이트(121) 상측 면에 접하며 상기 상부연결블록(310)과 결합되고, 상기 상부플레이트관통홀(121-1)과 연통되는 연통홀(330)이 형성되는 하부연결블록(320) 및 상기 상부연결블록(310) 및 하부연결블록(320)이 결합되는 영역에 구비되어 열교환매체의 누설을 방지하는 실링부재(340)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실링부재(340)는 고무 가스켓 또는 액상 가스켓 중 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결블록(300)은 상기 상부연결블록(310)의 연통홀(330) 상측 가장자리에 상측으로 돌출되며, 상기 하부플레이트관통홀(122-1)에 삽입되는 제1관통홀삽입부(330-1) 및 상기 하부연결블록(320)의 연통홀(330) 하측 가장자리에 하측으로 돌출되며, 상기 상부플레이트관통홀(121-1)에 삽입되는 제2관통홀삽입부(330-2)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각유로부(110)는 상기 냉각유로(111)에 길이 방향으로 연장되어 형성되는 격벽(111-1)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각유로부(110)는 상기 고정부(113)의 폭 방향 두께가 상기 격벽(111-1)보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결플레이트(120)는 상기 상부플레이트(121), 하부플레이트(122) 중 적어도 어느 하나 이상에 높이 방향 내측으로 형성되는 삽입제한부(124)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 상기 유출입부(200) 및 연결블록(300)의 배치에 따라 열교환매체의 유로가 달라지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 다단으로 적층된 냉각조립체(100)의 연결플레이트(120) 사이에 적어도 하나의 연결블록(300)이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 상기 냉각유로부(110) 사이에 일정 간격이 유지되도록 지지블록(400)이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결블록(300) 및 지지블록(400)의 높이는 전기소자(1)의 높이와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기는 튜브 타입의 냉각유로부의 다단 결합이 가능하고, 다단 결합 시에 전기소자와 냉각유로부의 조립이 용이할 뿐만 아니라, 전기소자의 양면 냉각이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기는 냉각유로부와 연결플레이트를 통해 냉각조립체를 형성하고, 이에 연결블록을 통해 기계적으로 다단으로 조립할 수 있음으로써, 전기소자의 삽입이 용이할 뿐만 아니라, 냉각유로부와 전기소자와의 압착력을 높여 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기는 냉각유로부와 연결플레이트의 브레이징을 통해 냉각조립체를 형성하고, 연결블록을 통해 전기소자와 냉각유로부를 조립하면서 적층 방향으로 힘이 가해져 밀착됨으로써, 냉각 성능의 향상 뿐만 아니라, 조립성이 크게 개선되는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기는 필요한 전기소자의 개수에 따라 냉각유로부의 적층 수를 증가시킬 수 있으므로, 다수의 전기소자 냉각에 유리할 뿐만 아니라, 냉각 적용 범위를 선택되는 만큼 확장시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기소자 냉각용 열교환기는 전기소자의 기능에 따른 발열량에 대응하여, 냉각유체가 유동하는 유로를 직렬타입, 병렬타입 뿐만 아니라, 직렬과 병렬이 혼합된 타입으로 다양하게 실시 가능한 장점이 있다.
도 1은 종래의 전기소자 냉각장치를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 도면.
도 3은 종래의 전기소자 냉각용 열교환기를 나타낸 또 다른 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 사시도로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 사시도로 나타낸 또 다른 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기의 냉각유로부를 단면도로 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 구성하는 냉각유로부를 평면도로 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 구성하는 냉각조립체를 나타낸 도면.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 단면도로 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 구성하는 냉각유로부의 실시예를 나타낸 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 구성하는 연결플레이트의 실시예를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 구성하는 연결플레이트의 실시예를 나타낸 또 다른 도면.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기의 냉각유체가 유동하는 유로 실시예로 나타낸 도면.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 크게 냉각조립체(100), 유출입부(200) 및 연결블록(300)을 포함하여 형성된다.
상기 냉각조립체(100)는 냉각유로부(110)와 연결플레이트(120)를 포함하여 형성되며, 높이 방향으로 다수 적층되어 형성될 수 있다.
도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 냉각유로부(110)는 튜브 타입으로 압출공정을 통해 제조될 수 있으며, 냉각유로부(100)는 내부에 냉각유체가 유동되는 냉각유로(111)를 포함하고, 길이 방향 양측 단부가 개방되도록 형성된다.
이때, 상기 냉각유로부(110)는 길이 방향 양단에 내측이 절개되어 형성되는 절개부(112)를 포함하고, 절개부(112)를 형성하기 위해 내측이 절개된 양단에는 고정부(113)가 형성된다.
상기 냉각유로부(110)는 필요에 따라 냉각 효율을 향상시키기 위해 냉각유로(111)에 이너핀(미도시)을 더 구비할 수 있으며, 냉각유로부(110)의 압출공정 시, 냉각유로(111)의 폭 방향으로의 공간을 분리하는 격벽(111-1)이 길이 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 연결플레이트(120)는 상기 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단이 삽입되되, 상기 냉각유로부(110)의 높이 방향 양단과 접하여 결합된다.
이때, 상기 연결플레이트(120)는 상부플레이트(121), 하부플레이트(122) 및 중앙플레이트(123)를 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 상부플레이트(121)는 고정부(113)의 상측 면을 포함하는 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단 상측 면에 일정 영역이 겹쳐지게 결합되고, 상기 하부플레이트(122)는 고정부(113)의 하측 면을 포함하는 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단 하측 면에 일정 영역이 겹쳐지게 결합되며, 상기 중앙플레이트(123)는 냉각유로부(110)의 높이와 대응되게 형성되어 상부플레이트(121)와 하부플레이트(122)를 연결하도록 형성된다.
즉, 상기 연결플레이트(120)는 상부플레이트(121), 하부플레이트(122) 및 중앙플레이트(123)를 포함하는 ‘ㄷ’자 형상의 단면을 가지도록 형성되며, 상부플레이트(121), 하부플레이트(122) 및 중앙플레이트(123)가 일체로 형성되므로, 냉각유로부(110)가 끼워진 다음, 브레이징을 통해 결합될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 유출입부(200)는 유입부(210)와 유출부(220)를 포함하여 형성된다.
상기 유입부(210)는 최상측 또는 최하측에 위치하는 연결플레이트(120) 중 어느 하나에 연결되어 냉각유체가 유입되도록 형성되고, 상기 유출부(220)는 최상측 또는 최하측에 위치하는 연결플레이트(120) 중 유입부(121)가 연결되지 않은 연결플레이트(120) 중 어느 하나에 연결되어 냉각유체가 배출되도록 형성된다.
이때, 상기 유입부(210) 및 유출부(220)에는 파이프 형태의 압구파이프 및 출구파이프가 더 결합될 수 있으며, 이 외에도 다른 형태의 유출입 통로가 연결될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 연결블록(300)은 상기 유출입부(200)와 연통되며, 다수 적층되는 연결플레이트(200) 사이에 적층 방향으로 냉각유체가 유동하는 연결유로를 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 냉각유로부(110) 간에 냉각유체가 유동되도록 하기 위한 연결유로 형성을 위해, 연결플레이트(120), 유출입부(200) 및 연결블록(300)은 서로 연통되도록 형성된다.
좀 더 상세하게 설명하자면, 상부플레이트(121)에 결합된 냉각유로부(110)로 냉각유체가 유동되도록 하기 위해, 상기 절개부(112)의 위치에 대응되도록 관통되어 형성되는 상부플레이트관통홀(121-1)이 형성될 수 있고, 하부플레이트(122)에는 하부플레이트관통홀(122-1)이 형성될 수 있다.
아울러, 상기 연결블록(300)은 상부연결블록(310)과 하부연결블록(320)으로 형성될 수 있으며, 상기 상부연결블록(310)은 하부플레이트(122)의 하측 면에 접하되, 하부플레이트(122)에 형성되는 하부플레이트관통홀(122-1)과 연통되는 연통홀(330)을 포함하며, 상기 하부연결블록(320)은 상부플레이트(121) 상측 면에 접하되, 상부플레이트(121)에 형성되는 상부플레이트관통홀(121-1)과 연통되는 연통홀(330)을 포함한다.
이때, 상기 연결블록(300)은 상부연결블록(310) 및 하부연결블록(320)이 결합되는 영역에 구비되어 냉각유체의 누설을 방지하는 실링부재(340)를 더 포함할 수 있다.
상기 실링부재(340)는 고무 가스켓일 수 있고, 액상 가스켓과 같이 경화되는 부재일 수 있다.
상기 연결블록(300)은 전기소자(1)의 높이와 동일하게 형성됨으로써, 전기소자(1)의 양측 면과 냉각유로부(110)가 서로 면 접촉될 수 있도록 한다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 유입부(210)로 유입되는 냉각유체가 연결플레이트(120)를 통해 절개부(112)를 통과하여 냉각유로부(110) 내부의 냉각유로(111)로 유동되며, 적층 방향으로 이웃하는 냉각유로부(110)로의 이동을 위해, 상부플레이트관통홀(121-1) 또는 하부플레이트관통홀(122-1)과 연결된 연결블록(300)의 연통홀(330)을 통과하고, 이웃하는 상부플레이트관통홀(121-1) 또는 하부플레이트관통홀(122-1) 및 절개부(112)를 지나 냉각유로부(110) 내부의 냉각유로(111)로 이동된다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 연결플레이트(120)와 연결블록(300)의 연결로 적층 방향으로의 냉각유체가 유동하는 유로를 형성하게 되되, 연결플레이트(120) 및 연결블록(300)의 결합 용이성을 위해, 연결블록(300)은 제1관통홀삽입부(330-1) 및 제2관통홀삽입부(330-2)를 포함할 수 있다.
상기 제1관통홀삽입부(330-1)는 상부연결블록(30)의 연통홀(330) 상측 가장자리에 상측으로 돌출되어 하부플레이트관통홀(122-1)에 삽입 결합되고, 상기 제2관통홀삽입부(330-2)는 하부연결블록(320)의 연통홀(330) 하측 가장자리에 하측으로 돌출되어 상부플레이트관통홀(121-1)에 삽입 결합된다.
상술된 방식을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 연결블록(300) 및 연결플레이트(120)의 결합을 통해, 다단으로 냉각유로부(110)를 높이 방향으로 적층할 수 있고, 냉각유로부(110) 사이에는 전기소자(1)가 배치되도록 할 수 있다.
즉, 냉각유로부(110) 및 플레이트(120)를 포함하는 냉각조립체(100) 및 전기소자(1)를 다단으로 적층 시, 연결플레이트(120) 및 연결블록(300)을 통해 기계적으로 조립함으로써, 전기소자(1)의 삽입이 용이할 뿐만 아니라, 냉각유로부(110) 및 전기소자(1)의 압착력을 높일 수 있어 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
아울러, 실시예로서 냉각유로부(110)의 다단 적층에 의해 형성된 공간에 전기소자(1)가 삽입되되, 각 층에 삽입되는 전기소자(1)의 높이에 따라 이웃하는 냉각유로부(110)의 간격이 달라질 수 있다.
즉, 각 층별로 개재되는 전기소자(1)의 높이가 상이한 경우, 다단으로 적층되는 냉각유로부(110)간 이격거리를 전기소자(1)의 높이에 대응되도록 형성함으로써, 전기소자(1)가 냉각유로부(110)와 밀착되어 결합될 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 냉각유로부(110)의 양단이 연결플레이트(120)에 삽입되어 결합됨으로써, 냉각조립체를 형성하게 되되, 냉각유로부(110)의 양단에 형성되는 고정부(113)의 상하측 면에 연결플레이트(120)가 접하여 결합된다.
이때, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 고정부(112)는 냉각플레이트(120)와의 접합성을 증대시키기 위해, 냉각유로(111)에 형성되는 격벽(111-1)보다 두께가 크도록 형성하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단 내측이 절개되어 절개부(112)를 형성하고, 이를 통해 연결플레이트(120)에 형성되는 상부플레이트(121)의 상부플레이트관통홀(121-1) 및 하부플레이트(122)의 하부플레이트관통홀(122-1)과 연통되도록 형성된다.
이는 절개부(112)의 형성을 통해 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단의 일부와 고정부(113)가 플레이트(120)와 결합됨으로써, 두께가 얇은 고정부(113)와 플레이트(120)와의 접합성이 떨어질 수 있으므로, 고정부(112)의 두께는 격벽(111-1)보다 두껍게 형성함으로써, 접합성을 증대시키는 것이 바람직하다.
다만, 냉각유로부(110)의 단면 형상은 고정부(113)와 플레이트(120)와의 접합성이 개선된다면, 양측 면의 형태가 라운드 형태로 형성되는 냉각유로부 이외에, 사각형, 삼각형 등 다양한 형상으로 형성 가능함은 물론이다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 도 11, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 플레이트(120)의 상부플레이트(121) 및 하부플레이트(122) 중 적어도 하나 이상에 고정부(113)와 접합되는 방향으로 포밍 작업을 통해 돌출되는 형상을 가지는 삽입제한부(124)를 형성할 수 있다.
상기 삽입제한부(124)는 고정부(113)가 삽입되어 결합되는 위치를 제외하여 형성하는 것이 바람직하며, 삽입제한부(124)를 통해 냉각유로부(110)의 삽입 위치를 제한하도록 함으로써, 냉각유로부(110)와 연결플레이트(120)간의 조립성을 향상시킬 수 있다.
상기 삽입제한부(124)의 형상은 한정하지 않으며, 절개부(112)가 형성된 냉각유로부(110)의 양측 일정 영역이 플레이트(120)로 삽입되는 위치를 제한할 수 있다면, 다양한 형상의 실시예가 가능함은 물론이다.
아울러, 삽입제한부(124)는 상부플레이트(121)와 하부플레이트(122) 중 어느 하나 이상에 포밍 작업을 통해 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 별도의 삽입제한부(124)를 형성하여 상부플레이트(121), 하부플레이트(122) 중 선택되는 어느 하나 이상에 결합시켜 형성할 수 있는 등, 다양한 형성 방법의 실시예가 가능함은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 상기 유입부(210) 및 유출부(220)를 포함하는 유출입부(200) 및 연결블록(300)의 배치에 따라 다양한 냉각유체의 유로를 구성할 수 있다.
이때, 상기 연결블록(300)을 냉각조립체(100)의 연결플레이트(120) 사이에 적어도 하나 구비할 수 있다.
다시 말해, 냉각조립체(100) 사이에 길이 방향으로 양단 각각에 연결블록(300)이 구비되는 경우에는 냉각유체가 병렬 방식으로 유로를 형성하게 된다
이에, 길이 방향 양단 중 선택되는 어느 한 측에만 연결블록(300)을 구비할 경우, 냉각유체는 직렬 방식으로 유로를 형성하게 된다.
이에 대한 실시예를 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.
도 13에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 최하측에 위치한 연결플레이트(120) 중 좌측의 연결플레이트(120)에는 유입부(210)가 연결되고, 우측의 연결플레이트(120)에는 유출부(220)가 연결된다.
이때, 연결블록(300)은 연결플레이트(120) 사이마다 결합된다.
이에 따라, 도 13에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 유입부(210)로 냉각유체가 유입되어 하측에서 상측 방향으로 이동되면서 각각의 냉각유로부(110)로 분배되며, 냉각유로부(110)의 길이 방향으로 이동한 후, 절개부(112), 연결플레이트(120) 및 연결블록(300)의 결합을 통해 형성된 유로를 따라 하측에 위치한 유출부(220)로 배출된다.
다시 말해, 도 13에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 병렬 방식으로 구성된 것으로서, 냉각유체가 모든 냉각유로부(110) 내에서 동일한 방향으로 이동하게 된다.
도 14에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 최하측에 위치한 연결플레이트(120) 중 좌측의 연결플레이트(120)에는 유입부(210)가 연결되고, 최상측에 위치하는 플레이트(120) 중 우측의 연결플레이트(120)에는 유출부(220)가 연결된다.
이때, 연결블록(300)은 각 층별로 교번되도록 연결플레이트(120) 결합된다.
이에 따라, 도 14에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 유입부(210)로 냉각유체가 유입되어 우측으로 이동하고, 그 다음 층에서는 좌측으로 이동되는 동작을 반복한 후, 최상층에 위치하는 유출부(220)로 배출된다.
다시 말해, 도 14에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 직렬 방식으로 구성된 것으로서, 냉각유체가 이웃하는 냉각유로부(110)와는 반대 방향으로 이동하게 된다.
이때, 연결블록(300)이 구비되지 않은 공간에는 별도의 지지블록(400)이 더 구비되며, 지지블록(400)은 연결블록(300)이 구비되지 않더라도 냉각유로부(110)간 간격이 일정하게 유지될 수 있도록 할 수 있다.
다른 실시예로서, 도 15에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 최하측에 위치한 연결플레이트(120) 중 좌측의 연결플레이트(120)에는 유입부(210)가 연결되고, 최상측의 연결플레이트(120)에는 유출부(220)가 연결된다.
상기 실시예는 최하측에 냉각유로부(100)를 통해 좌측에서 우축으로 냉각유체가 이동되고, 다음 2층에서는 냉각유로가 우측에서 좌측으로 이동한 후, 3층과 4층에서는 냉각유체가 분배되어 다시 우측으로 이동하고, 마지막 층에서는 좌측으로 이동되어 유출부(220)로 배출된다.
다시 말해, 도 15에 도시된 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는 직렬과 병렬 방식이 혼합된 구성된 것이다.
이 외에도 다양한 직렬과 병렬 방식이 혼합된 구성을 이용하여 사용자가 원하는 방향으로 냉각유체를 이동시키면서 전기소자(1)의 냉각을 수행할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
[부호의 설명]
1000 : 본 발명의 일 실시예에 따른 전기소자 냉각용 열교환기
100 : 냉각조립체
110 : 냉각유로부
111 : 냉각유로
111-1 : 격벽
112 : 절개부
113 : 고정부
120 : 연결플레이트
121 : 상부플레이트
121-1 : 상부플레이트관통홀
122 : 하부플레이트
122-1 : 하부플레이트관통홀
123 : 중앙플레이트
124 : 제한부
200 : 유출입부
210 : 유입부
220 : 유출부
300 : 연결블록
310 : 상부연결블록
320 : 하부연결블록
330 : 연통홀
330-1 : 제1관통홀삽입부
330-2 : 제2관통홀삽입부
340 : 실링부재
400 : 지지블록
1 : 전기소자

Claims (16)

  1. 내부에 냉각유체가 유동되는 냉각유로(111)를 포함하는 냉각유로부(110)와, 상기 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단이 삽입되며 상기 냉각유로부(110)의 높이 방향 양단과 접하여 결합되는 연결플레이트(120)를 포함하는 냉각조립체(100);
    높이 방향으로 다수 적층되는 상기 냉각조립체(100)의 최상측 또는 최하측에 위치하는 상기 연결플레이트(120) 중 어느 하나에 연결되어 냉각유체가 유입되는 유입부(210)와, 나머지 연결플레이트(120) 중 어느 하나에 연결되어 냉각유체가 배출되는 유출부(220)를 포함하는 유출입부(200); 및
    상기 연결플레이트(120) 사이에 연결되어 적층 방향으로 유로를 형성하는 연결블록(300);을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각유로부(110)는
    길이 방향 양측 단부가 개방되도록 형성되되, 길이 방향 양단에는 내측이 절개되어 형성되는 절개부(112)와, 상기 절개부(112)의 폭 방향 양단에 형성되는 고정부(113)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는
    상기 냉각조립체(100)가 적어도 둘 이상 적층되며, 상기 냉각유로부(110) 사이에 적어도 하나 이상의 전기소자(1)가 삽입되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는
    상기 냉각유로부(110) 사이에 삽입되는 전기소자(1)의 높이에 따라 이웃하는 냉각유로부(110)와의 간격이 달라지는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 연결플레이트(120)는
    상기 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단 상측 면의 일정 영역에 겹쳐지게 결합되는 상부플레이트(121)와,
    상기 냉각유로부(110)의 길이 방향 양단 하측 면의 일정 영역에 겹쳐지게 결합되는 하부플레이트(122) 및
    상기 상부플레이트(121)와 하부플레이트(122)를 높이 방향으로 연결하는 중앙플레이트(123)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 연결플레이트(120)는
    상기 유출입부(200) 및 연결블록(300) 중 어느 하나와 연결된 측면에 위치한 상부플레이트(121) 또는 하부플레이트(122)에 상기 절개부(112)의 위치에 대응하여 관통되어 형성되는 상부플레이트관통홀(121-1) 및 하부플레이트관통홀(122-1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 연결블록(300)은
    상기 하부플레이트(122) 하측 면에 접하며, 상기 하부플레이트관통홀(122-1)과 연통되는 연통홀(330)이 형성되는 상부연결블록(310)과,
    상기 상부플레이트(121) 상측 면에 접하며 상기 상부연결블록(310)과 결합되고, 상기 상부플레이트관통홀(121-1)과 연통되는 연통홀(330)이 형성되는 하부연결블록(320) 및
    상기 상부연결블록(310) 및 하부연결블록(320)이 결합되는 영역에 구비되어 열교환매체의 누설을 방지하는 실링부재(340)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 실링부재(340)는
    고무 가스켓 또는 액상 가스켓 중 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 연결블록(300)은
    상기 상부연결블록(310)의 연통홀(330) 상측 가장자리에 상측으로 돌출되며, 상기 하부플레이트관통홀(122-1)에 삽입되는 제1관통홀삽입부(330-1) 및
    상기 하부연결블록(320)의 연통홀(330) 하측 가장자리에 하측으로 돌출되며, 상기 상부플레이트관통홀(121-1)에 삽입되는 제2관통홀삽입부(330-2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각유로부(110)는
    상기 냉각유로(111)에 길이 방향으로 연장되어 형성되는 격벽(111-1)이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 냉각유로부(110)는
    상기 고정부(113)의 폭 방향 두께가 상기 격벽(111-1)보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  12. 제 5항에 있어서,
    상기 연결플레이트(120)는
    상기 상부플레이트(121), 하부플레이트(122) 중 적어도 어느 하나 이상에 높이 방향 내측으로 형성되는 삽입제한부(124)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는
    상기 유출입부(200) 및 연결블록(300)의 배치에 따라 열교환매체의 유로가 달라지는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는
    다단으로 적층된 냉각조립체(100)의 연결플레이트(120) 사이에 적어도 하나의 연결블록(300)이 구비되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 전기소자 냉각용 열교환기(1000)는
    상기 냉각유로부(110) 사이에 일정 간격이 유지되도록 지지블록(400)이 구비되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 연결블록(300) 및 지지블록(400)의 높이는
    전기소자(1)의 높이와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기소자 냉각용 열교환기.
PCT/KR2018/006158 2017-05-31 2018-05-30 전기소자 냉각용 열교환기 WO2018221959A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019566153A JP6979468B2 (ja) 2017-05-31 2018-05-30 電気素子冷却用熱交換器
US16/617,732 US11439040B2 (en) 2017-05-31 2018-05-30 Heat exchanger for cooling electrical device
CN201880048929.8A CN110945977B (zh) 2017-05-31 2018-05-30 用于冷却电气装置的热交换器
DE112018002794.5T DE112018002794T5 (de) 2017-05-31 2018-05-30 Wärmetauscher zum Kühlen einer elektrischen Vorrichtung

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2017-0067753 2017-05-31
KR1020170067753A KR102325110B1 (ko) 2017-05-31 2017-05-31 전기소자 냉각용 열교환기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018221959A1 true WO2018221959A1 (ko) 2018-12-06

Family

ID=64456139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2018/006158 WO2018221959A1 (ko) 2017-05-31 2018-05-30 전기소자 냉각용 열교환기

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11439040B2 (ko)
JP (1) JP6979468B2 (ko)
KR (1) KR102325110B1 (ko)
CN (1) CN110945977B (ko)
DE (1) DE112018002794T5 (ko)
WO (1) WO2018221959A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102030143B1 (ko) 2017-09-18 2019-10-08 현대자동차(주) 수랭식 양면 냉각기
KR102652041B1 (ko) 2019-04-29 2024-03-29 한온시스템 주식회사 전기소자 냉각용 열교환기, 전기소자 냉각용 열교환기 제조방법
WO2023043163A1 (ko) * 2021-09-14 2023-03-23 파워마스터반도체 주식회사 양면 냉각 반도체 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011228566A (ja) * 2010-04-22 2011-11-10 Denso Corp 冷却器
JP2012009532A (ja) * 2010-06-23 2012-01-12 Denso Corp 積層型冷却器
JP2014187118A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Toyota Motor Corp 積層型冷却器
KR20150033259A (ko) * 2013-09-24 2015-04-01 한라비스테온공조 주식회사 전기소자 냉각용 열교환기
JP2016029693A (ja) * 2014-07-25 2016-03-03 株式会社デンソー 積層型冷却器

Family Cites Families (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001245478A (ja) 1999-09-21 2001-09-07 Toyota Motor Corp インバータの冷却装置
EP1148547B8 (en) * 2000-04-19 2016-01-06 Denso Corporation Coolant cooled type semiconductor device
JP4089595B2 (ja) 2002-12-16 2008-05-28 株式会社デンソー 冷媒冷却型両面冷却半導体装置
US7245493B2 (en) * 2003-08-06 2007-07-17 Denso Corporation Cooler for cooling electric part
EP1657806B1 (en) * 2003-08-21 2011-11-30 Denso Corporation Power converter and semiconductor device mounting structure
DE102004057526B4 (de) * 2003-12-03 2020-08-20 Denso Corporation Stapelkühler
DE102004059963A1 (de) * 2003-12-18 2005-08-11 Denso Corp., Kariya Einfach zusammengesetzter Kühler
JP2005191082A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Toyota Motor Corp 電気機器の冷却装置
JP2005332863A (ja) * 2004-05-18 2005-12-02 Denso Corp パワースタック
JP4265510B2 (ja) 2004-09-22 2009-05-20 株式会社デンソー 冷却器
JP2006190972A (ja) * 2004-12-08 2006-07-20 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置
JP2006332597A (ja) * 2005-04-28 2006-12-07 Denso Corp 半導体冷却ユニット
DE102005048492B4 (de) * 2005-10-07 2009-06-04 Curamik Electronics Gmbh Elektrisches Modul
JP2008124430A (ja) * 2006-10-18 2008-05-29 Hitachi Ltd パワー半導体モジュール
US20080269086A1 (en) 2007-04-30 2008-10-30 Atanu Adhvaryu Functionalized nanosphere lubricants
JP4945319B2 (ja) 2007-05-25 2012-06-06 昭和電工株式会社 半導体装置
JP5557441B2 (ja) * 2008-10-31 2014-07-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置および電動車両
JP5492447B2 (ja) * 2009-04-28 2014-05-14 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワーモジュール
FR2949554B1 (fr) * 2009-08-31 2012-08-31 Valeo Systemes Thermiques Echangeur thermique
WO2011083578A1 (ja) * 2010-01-08 2011-07-14 トヨタ自動車株式会社 半導体モジュール
JP5273101B2 (ja) * 2010-06-23 2013-08-28 株式会社デンソー 半導体モジュールおよびその製造方法
JP5115632B2 (ja) * 2010-06-30 2013-01-09 株式会社デンソー 半導体装置
JP5251991B2 (ja) * 2011-01-14 2013-07-31 トヨタ自動車株式会社 半導体モジュール
US8391008B2 (en) * 2011-02-17 2013-03-05 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Power electronics modules and power electronics module assemblies
US8730673B2 (en) * 2011-05-27 2014-05-20 Lockheed Martin Corporation Fluid-cooled module for integrated circuit devices
DE102012222635A1 (de) * 2012-12-10 2014-06-12 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmeübertrager, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
US20140291832A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 Infineon Technologies Ag Integrated cooling modules of power semiconductor device
JP6201458B2 (ja) * 2013-06-28 2017-09-27 富士通株式会社 電子装置及び電子装置の製造方法
KR101653453B1 (ko) * 2014-11-03 2016-09-09 현대모비스 주식회사 전력반도체 양면 냉각방식 냉각장치
JP6409690B2 (ja) * 2014-11-20 2018-10-24 株式会社デンソー 冷却モジュール
CN106716044B (zh) * 2015-03-10 2019-02-22 翰昂汽车零部件有限公司 用于冷却电气元件的热交换器
JP6925279B2 (ja) * 2015-04-13 2021-08-25 アーベーベー・シュバイツ・アーゲーＡＢＢ Ｓｃｈｗｅｉｚ ＡＧ パワーエレクトロニクスモジュール
KR102413829B1 (ko) * 2015-12-30 2022-06-29 한온시스템 주식회사 전기소자 냉각용 열교환기
US9950628B2 (en) * 2016-03-09 2018-04-24 Ford Global Technologies, Llc Power-module assembly with dummy module
US9961808B2 (en) * 2016-03-09 2018-05-01 Ford Global Technologies, Llc Power electronics system
US10017073B2 (en) * 2016-03-09 2018-07-10 Ford Global Technologies, Llc Coolant channels for power module assemblies
US10136564B2 (en) * 2016-09-30 2018-11-20 Denso Corporation Power converter
US10483237B2 (en) * 2016-11-11 2019-11-19 Semiconductor Components Industries, Llc Vertically stacked multichip modules
JP6784197B2 (ja) * 2017-03-09 2020-11-11 株式会社デンソー 電力変換装置
US10607919B2 (en) * 2017-04-28 2020-03-31 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor package having junction cooling pipes embedded in substrates
JP6972645B2 (ja) * 2017-05-10 2021-11-24 株式会社デンソー 電力変換装置
DE102018112601A1 (de) * 2017-05-31 2018-12-06 Hanon Systems Elektroelement-Kühlungsmodul
KR102400223B1 (ko) * 2017-12-21 2022-05-23 한온시스템 주식회사 열교환기
IT201800000950A1 (it) * 2018-01-15 2019-07-15 St Microelectronics Srl Dispositivo incapsulato di potenza con migliorate capacita' di dissipazione del calore e migliori prestazioni termiche
US10314207B1 (en) * 2018-01-15 2019-06-04 Ford Global Technologies, Llc Power module assembly for a vehicle power inverter
KR102512004B1 (ko) * 2018-02-01 2023-03-21 한온시스템 주식회사 전장부품 냉각기 및 그 제조 방법
JP6973256B2 (ja) * 2018-04-12 2021-11-24 トヨタ自動車株式会社 半導体装置
JP7159620B2 (ja) * 2018-05-30 2022-10-25 富士電機株式会社 半導体装置、冷却モジュール、電力変換装置及び電動車両
US10874037B1 (en) * 2019-09-23 2020-12-22 Ford Global Technologies, Llc Power-module assembly with cooling arrangement

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011228566A (ja) * 2010-04-22 2011-11-10 Denso Corp 冷却器
JP2012009532A (ja) * 2010-06-23 2012-01-12 Denso Corp 積層型冷却器
JP2014187118A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Toyota Motor Corp 積層型冷却器
KR20150033259A (ko) * 2013-09-24 2015-04-01 한라비스테온공조 주식회사 전기소자 냉각용 열교환기
JP2016029693A (ja) * 2014-07-25 2016-03-03 株式会社デンソー 積層型冷却器

Also Published As

Publication number Publication date
JP6979468B2 (ja) 2021-12-15
US20200196484A1 (en) 2020-06-18
DE112018002794T5 (de) 2020-03-05
KR102325110B1 (ko) 2021-11-11
CN110945977B (zh) 2021-09-14
CN110945977A (zh) 2020-03-31
KR20180131130A (ko) 2018-12-10
JP2020522141A (ja) 2020-07-27
US11439040B2 (en) 2022-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017116128A1 (ko) 전기소자 냉각용 열교환기
WO2018221959A1 (ko) 전기소자 냉각용 열교환기
WO2019198952A1 (ko) 냉매 분배기
WO2010005179A2 (ko) 변속기 오일 쿨러
WO2016144007A1 (ko) 전기소자 냉각용 열교환기
WO2021080217A1 (en) High performance uniform temperature cold plate
WO2019221376A1 (ko) 일체형 냉매 회로 부재를 갖는 프레임 프로파일을 포함한 전지 팩
WO2010120125A2 (ko) 플레이트 열교환기
WO2018110948A1 (ko) 배터리 팩
KR20180077461A (ko) 전기소자 냉각용 열교환기
WO2018092999A1 (ko) 배터리 열교환기 및 그를 갖는 배터리 팩
WO2019132302A1 (ko) 친환경 차량의 전력반도체 냉각용 열교환기
WO2018038344A1 (ko) 일체형 라디에이터 및 이의 조립 방법
WO2021020749A1 (ko) 판형 열교환기
WO2020141686A1 (ko) 배터리 냉각용 열교환기
WO2015037824A1 (ko) 전기소자 냉각용 열교환기
WO2022097943A1 (ko) 전기 차량용 공냉식 배터리 팩
WO2021133040A1 (ko) 마이크로 채널 반응기 및 이의 제조방법
CN116937008B (zh) 电池冷却装置及电池模组
WO2023132561A1 (ko) 유체 가열 히터
WO2022216016A1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 ess
WO2019124853A1 (ko) 열교환기
WO2022255769A1 (ko) 통합 쿨링 모듈
WO2022059936A1 (ko) 냉각성능이 향상된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR20180131140A (ko) 전기소자 냉각용 열교환기

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18810115

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019566153

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18810115

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1