太阳城集团

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用于冷却电气元件的热交换器.pdf

摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201680002912.X

申请日:

2016.02.03

公开号:

太阳城集团CN106716044A

公开日:

2017.05.24

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F28F 3/12申请日:20160203|||公开
IPC分类号: F28F3/12; F28F9/013; F28F9/02; H05K7/20 主分类号: F28F3/12
申请人: 翰昂汽车零部件有限公司
发明人: 林弘永; 宋埈煐; 赵伟杉; 郑贤姬; 李仙美
地址: 韩国大田市
优先权: 2015.03.10 KR 10-2015-0033118; 2015.03.10 KR 10-2015-0033201; 2015.03.17 KR 10-2015-0036562
专利代理机构: 北京铭硕知识产权代理有限公司 11286 代理人: 孙昌浩;李盛泉
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法律状态
申请(专利)号:

CN201680002912.X

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

2019.02.22|||2017.06.16|||2017.05.24

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明涉及一种用于冷却电气元件的热交换器及用于冷却电气元件的热交换器组件,尤其涉及一种不仅使电气元件的插入容易,而且还形成为使电气元件的两侧面与流动有冷却水的管道彼此接触,从而能够提高冷却性能的用于冷却电气元件的热交换器及用于冷却电气元件的热交换器组件。

权利要求书

1.一种用于冷却电气元件的热交换器,用于冷却电气元件(2),其特征在于,包括:
管道(100),沿着长度方向延伸形成,在预定位置弯曲以与布置在上侧面局部区域的电
气元件(2)的高度方向的两侧面相接,并且在内部使热交换介质流动;
第一集水槽(210),结合固定于所述管道(100)的长度方向的一侧端部;
第二集水槽(220),结合固定于所述管道(100)的长度方向的另一侧端部,且被布置成
在所述管道弯曲的状态下沿长度方向与所述第一集水槽的中心相隔预定距离;
入口管(310),形成于所述第一集水槽(210),并使热交换介质流入;
出口管(320),形成于所述第二集水槽(220),并使热交换介质流出。
2.如权利要求1所述的用于冷却电气元件的热交换器,其特征在于,
所述用于冷却电气元件的热交换器(1)中,所述入口管(310)及出口管(320)被布置成
在宽度方向上以所述第一集水槽(210)的中心线为基准而非对称。
3.如权利要求2所述的用于冷却电气元件的热交换器,其特征在于,
所述入口管(310)和出口管(320)中,连接到所述第一集水槽(210)或第二集水槽(220)
的一侧截面的横向直径(W1)形成为大于纵向直径(W2),另一侧截面形成为具有比所述第一
集水槽(210)和第二集水槽(220)的高度更大的直径的圆形。
4.如权利要求1所述的用于冷却电气元件的热交换器,其特征在于,
所述用于冷却电气元件的热交换器(1)中,两端结合到所述第一集水槽(210)和第二集
水槽(220)的所述管道(100)在高度方向上从所述第一集水槽(210)和第二集水槽(220)的
中心偏心而结合。
5.如权利要求1所述的用于冷却电气元件的热交换器,其特征在于,
所述管道(100)包括弯曲的位置向外侧突出形成的弧形部(110),以使弯曲的位置的高
度形成为比放置所述电气元件(2)的位置的所述管道(100)之间的间距更高。
6.如权利要求1所述的用于冷却电气元件的热交换器,其特征在于,
所述用于冷却电气元件的热交换器(1)中,所述管道(100)沿宽度方向相隔预定距离而
形成多个。
7.如权利要求16所述的电气元件冷却模块,其特征在于,
所述管道(100)包括:
第一管道(101),沿着长度方向延伸形成,且与所述电气元件的高度方向的两侧面紧
贴,所述电气元件布置于所述第一管道(101)的在预定位置弯曲而彼此相向的面之间;
第二管道(102),与所述第一管道沿宽度方向相隔预定距离而并排布置,并且作为被弯
曲而与所述电气元件的两侧面相接的面之间的距离的元件插入间距与所述第一管道不同。
8.一种用于冷却电气元件的热交换器组件,其特征在于,
所述组件由如权利要求1至7中的任意一项所述的用于冷却电气元件的热交换器(1)以
及电气元件(2)形成,
所述电气元件(2)以使高度方向的两侧面与所述管道(100)相接的方式被组装。
9.如权利要求8所述的用于冷却电气元件的热交换器组件,其特征在于,
所述用于冷却电气元件的热交换器组件(3)在所述管道(100)为两列的情况下,在由相
邻的所述管道(100)彼此相隔而形成的内侧空间布置所述电气元件(2)的元件固定部(21),
在外侧空间布置所述电气元件(2)的电源部(22)。
10.如权利要求9所述的用于冷却电气元件的热交换器组件,其特征在于,
所述用于冷却电气元件的热交换器组件(3)包括与相邻的所述管道(100)沿宽度方向
相隔预定距离的间隙,所述间隙形成为突出形成于所述电气元件(2)的宽度方向的一侧的
元件固定部(21)的长度的至少2倍。
11.如权利要求8所述的用于冷却电气元件的热交换器组件,其特征在于,
所述管道(100)的宽度(Tw)形成为小于或等于所述电气元件(2)的宽度(Cw)。
12.如权利要求5所述的用于冷却电气元件的热交换器组件,其特征在于,
所述用于冷却电气元件的热交换器组件(3)中,在所述管道(100)沿着宽度方向相隔预
定距离而形成多个的情况下,插入到各列的所述管道(100)的电气元件(2)的高度彼此不
同。
13.一种电气元件冷却模块,其特征在于,
电气元件冷却模块(10)包括:
如权利要求1至7中的任意一项所述的用于冷却电气元件的热交换器(1);
下部板(30),布置在所述用于冷却电气元件的热交换器(1)的下侧面;
上部板(40),布置在所述用于冷却电气元件的热交换器(1)的上侧面,并与所述下部板
(30)结合而向所述用于冷却电气元件的热交换器(1)施加预定压力;
外部壳体(50),在内部收容所述用于冷却电气元件的热交换器(1)、下部板(30)及上部
板(40)。
14.如权利要求13所述的电气元件冷却模块,其特征在于,
所述电气元件冷却模块(10)还包括在所述上部板(40)和管道(100)之间的空间的沿高
度方向的具有弹性的弹性部件(60)。
15.如权利要求14所述的电气元件冷却模块,其特征在于,
所述弹性部件(60)与所述管道(100)对应地沿长度方向延伸,
所述弹性部件(60)以使两侧以沿宽度方向的中心线为基准而对称的方式从两侧端部
以锯齿形弯曲而形成。
16.如权利要求13所述的电气元件冷却模块,其特征在于,
所述电气元件冷却模块(10)通过所述入口管(310)及出口管(320)而与所述外部壳体
(50)的外侧连通,
所述外部壳体(50)上形成有使所述入口管(310)和出口管(320)插入而向外侧突出的
第一结合孔(51)及第二结合孔(52)。
17.如权利要求16所述的电气元件冷却模块,其特征在于,
所述电气元件冷却模块(10)中,在所述入口管(310)和第一结合孔(51)之间、所述出口
管(320)和第二结合孔(52)之间安装有密封部件(53)。
18.如权利要求16所述的电气元件冷却模块,其特征在于,
所述电气元件冷却模块(10)包括:
固定支架(400),用于连接所述用于冷却电气元件的热交换器(1)和外部壳体(50)。
19.如权利要求18所述的电气元件冷却模块,其特征在于,
所述固定支架(400)与所述第一集水槽(210)、第二集水槽(220)、管道(100)、入口管
(310)、出口管(320)中的至少一个结合。
20.如权利要求16所述的电气元件冷却模块,其特征在于,
所述电气元件冷却模块(10)在所述用于冷却电气元件的热交换器(1)的管道(100)为
两列的情况下,在相邻的所述管道(100)沿宽度方向彼此相隔而形成的内侧空间布置有所
述电气元件(2)的元件固定部(21),在外侧空间布置有所述电气元件(2)的电源部(22)。
21.如权利要求20所述的电气元件冷却模块,其特征在于,
所述电气元件冷却模块(10)中,所述上部板(40)在对应于所述管道(100)的位置布置
成两列,
在所述上部板(40)的彼此相邻的侧面形成有与所述元件固定部(21)结合的元件结合
部(42)。
22.如权利要求21所述的电气元件冷却模块,其特征在于,
所述上部板(40)包括第二板结合部(41),所述第二板结合部(41)形成在与形成于所述
下部板(30)的宽度方向的两侧面的第一板结合部(31)对应的位置,从而与所述第一板结合
部(31)结合。

说明书

用于冷却电气元件的热交换器

技术领域

本发明涉及一种用于冷却电气元件的热交换器以及用于冷却电气元件的热交换
器组件,尤其涉及一种容易插入电气元件,并且电气元件的两个侧面与流动有冷却水的管
道彼此接触而形成,从而可以提高冷却性能的用于冷却电气元件的热交换器以及用于冷却
电气元件的热交换器组件。

背景技术

作为环境问题对策的一环,最近利用电机的驱动力的混合动力车、燃料电池车、电
动车等的发展进一步备受瞩目。如上所述的车辆通常一同安装有电力控制装置(PCU),PCU
用于调节从驱动用电池(例如,300V的电压)供应的电力使其以所期望的状态供应至电机。

PCU包括逆变器(inverter)、平流电容器、变流器(converter)等电气元件。如果所
述电气元件得到电力供应,则会发热,所以所述电气元件必须包括专门的冷却单元。

作为相关技术,日本公开专利第2001-245478号(公开日:2001年9月07日,名称:逆
变器的冷却装置)中公开了一种使用内置有IGBT等半导体元件和二极管的半导体模块的逆
变器;日本公开专利第2008-294283号(公开日:2008年12月04日,名称:半导体装置)中公开
了如下的散热器:以与半导体元件的下侧面接触的方式设置,并且形成为使流体在内部流
动的同时进行热交换。

这种单侧冷却方式在冷却性能方面具有局限性。为了改善上述问题,设计出了双
侧冷却方式。双侧冷却方式是元件插入于热交换器之间的空间的结构。因此,双侧冷却方式
需要同时满足如下条件:热交换器的电气元件的插入间隔必须大于电气元件的高度,以及
元件和热交换器需要可靠地紧贴以提高热交换器的导热性能。

如图1所示的双侧冷却方式的热交换器可以被配置为包括:管道20,位于电气元件
10的两侧表面,并且形成为使热交换介质能够在内部流动;箱体30,结合于所述管道20的两
端,使热交换介质流入或流出。然而,所述热交换器的缺点在于,由于通过钎焊结合,从而需
要使电气元件的插入空间固定之后插入电气元件,所以难以进行电气元件的插入操作。

并且,对于所述热交换器而言,如果加宽管道之间的间隔以使电气元件的插入变
得容易,则元件和管道不能紧贴,从而存在热交换效率降低的问题。

因此,需要开发一种如下的用于冷却电气元件的热交换器:容易插入电气元件,并
且使元件和热交换器的紧贴能够良好地形成。

并且,需要一种能够将如上所述的用于冷却电气元件的热交换器稳定地安装在车
辆的电力控制装置(PCU:power controlunit)或混合动力控制单元(HPCU:hybrid power
controlunit)内的模块。

发明内容

技术问题

本发明是为了解决上述问题而提出的,本发明的目的在于提供如下的用于冷却电
气元件的热交换器,该热交换器包括局部区域弯曲以与电气元件的高度方向的两侧面相接
的管道而形成,从而使电气元件的插入变得容易,并且可以容易地与电气元件紧贴,并且电
气元件的两侧面能够与流动有冷却水的管道彼此接触,因此冷却性能和组装性得到了提
高。

本发明的又一目的在于,提供如下的电气元件冷却模块,该冷却模块包括:上部板
和下部板,沿着高度方向施加压力,以在弯曲的管道维持预定压力而能够与插入到它们之
间的元件紧贴;外部壳体,在内部收容上部板、下部板及用于冷却电气元件的热交换器,据
此可以实现电气元件的有效的冷却,并且可以实现模块化而使车辆内的安装简便。

技术方案

本发明的用于冷却电气元件的热交换器1的特征在于,包括:管道100,沿着长度方
向延伸形成,在预定位置弯曲(bending)以与布置在上侧面局部区域的电气元件2的高度方
向的两侧面相接,并且在内部使热交换介质流动;第一集水槽210,结合固定于所述管道100
的长度方向的一侧端部;第二集水槽220,结合固定于所述管道100的长度方向的另一侧端
部,且被布置成在所述管道弯曲的状态下与所述第一集水槽的中心沿长度方向隔预定距
离;入口管310,形成于所述第一集水槽210,并使热交换介质流入;出口管320,形成于所述
第二集水槽220,并使热交换介质流出。

并且,所述用于冷却电气元件的热交换器1中,所述入口管310及出口管320可以以
宽度方向的所述第一集水槽210的中心线为基准而非对称地布置。

并且,所述入口管310和出口管320中,连接到所述第一集水槽210或第二集水槽
220的一侧截面的横向直径W1可以形成为大于纵向直径W2,另一侧截面形成为具有比所述
第一集水槽210和第二集水槽220的高度更大的直径的圆形。

并且,所述用于冷却电气元件的热交换器1中,两端结合到所述第一集水槽210和
第二集水槽220的所述管道100从高度方向的所述第一集水槽210和第二集水槽220的中心
可以偏心而结合。

并且,所述管道100可以包括弯曲的位置向外侧突出形成的弧形部110,以使弯曲
的位置的高度形成为比放置所述电气元件2的位置的所述管道100之间的间距更高。

并且,所述用于冷却电气元件的热交换器1中,所述管道100可以沿宽度方向相隔
预定距离而形成多个。

并且,所述管道100可以包括:第一管道101,沿着长度方向延伸形成,且与所述电
气元件的高度方向的两侧面紧贴,所述电气元件布置于所述第一管道(101)的在预定位置
弯曲而彼此相向的面之间;第二管道102,与所述第一管道沿宽度方向相隔预定距离而平行
地布置,并且作为被弯曲而与所述电气元件的两侧面相接的面之间的距离的元件插入间距
与所述第一管道不同。

并且,用于冷却电气元件的热交换器1及电气元件2的组件的特征在于,所述电气
元件2以使高度方向的两侧面与所述管道100相接的方式组装。

并且,所述用于冷却电气元件的热交换器组件3在所述管道100为两列的情况下,
可以在由相邻的所述管道100彼此相隔而形成的内侧空间布置有所述电气元件2的元件固
定部21,在外侧空间布置有所述电气元件2的电源部22。

并且,所述用于冷却电气元件的热交换器组件3可以包括与相邻的所述管道100沿
宽度方向相隔预定距离的间隙,所述间隙可以形成为突出形成于在所述电气元件2的宽度
方向的一侧的元件固定部21的长度的至少2倍。

并且,所述管道100的宽度Tw可以形成为小于或等于所述电气元件2的宽度Cw。

并且,所述用于冷却电气元件的热交换器组件3在所述管道100沿着宽度方向相隔
预定距离而形成多个的情况下,插入到各列的所述管道100的电气元件2的高度可以彼此不
同。

并且,本发明的电气元件冷却模块10的特征在于,包括:所述用于冷却电气元件的
热交换器1;下部板30,布置在所述用于冷却电气元件的热交换器1的下侧面;上部板40,布
置在所述用于冷却电气元件的热交换器1的上侧面,并与所述下部板30结合而向所述用于
冷却电气元件的热交换器1施加预定压力;外部壳体50,在内部收容所述用于冷却电气元件
的热交换器1、下部板30及上部板40。

并且,所述电气元件冷却模块10可以在所述上部板40和管道100之间的空间还包
括沿高度方向具有弹性的弹性部件60。

并且,所述弹性部件60可以与所述管道100对应地沿长度方向延伸,所述弹性部件
60从两侧端部以锯齿形弯曲而形成,以使两侧以宽度方向的中心线为基准而对称。

并且,所述电气元件冷却模块10可以通过所述入口管310及出口管320而与所述外
部壳体50的外侧连通,在所述外部壳体50形成有使所述入口管310和出口管320插入而向外
侧突出的第一结合孔51及第二结合孔52。

并且,所述电气元件冷却模块10在所述入口管310和第一结合孔51之间、所述出口
管320和第二结合孔52之间可以安装有密封部件53。

并且,所述电气元件冷却模块10可以包括:固定支架400,用于连接所述用于冷却
电气元件的热交换器1和外部壳体50。

并且,所述固定支架400可以与所述第一集水槽210、第二集水槽220、管道100、入
口管310和出口管320中的至少一个结合。

并且,所述电气元件冷却模块10在所述用于冷却电气元件的热交换器1的管道100
为两列的情况下,在相邻的所述管道100沿宽度方向彼此相隔而形成的内侧空间可以布置
有所述电气元件2的元件固定部21,在外侧空间布置有所述电气元件2的电源部22。

并且,所述电气元件冷却模块10中,所述上部板40可以在对应于所述管道100的位
置以两列布置,在所述上部板40的彼此相邻的侧面形成有与所述元件固定部21结合的元件
结合部42。

并且,所述上部板40可以包括第二板结合部41,所述第二板结合部41形成在与形
成于所述下部板30的宽度方向的两侧面的第一板结合部31对应的位置,从而与所述第一板
结合部31结合。

有益效果

本发明的用于冷却电气元件的热交换器由于可以使电气元件的两侧面与流动有
冷却水的管道彼此接触,所以具有能够有效地冷却产生于集成电路元件的热量的大的优
点。

并且,本发明的用于冷却电气元件的热交换器包括在局部区域弯曲以与电气元件
的高度方向的两侧面相接的管道而形成,从而使电气元件的插入变得容易,并且可以容易
地与电气元件紧贴,因此具有可以提高冷却性能和组装性的优点。

换言之,在以往的两面冷却方式的热交换器中为了使电气元件能够容易地被插入
而增大管道之间的间距,则电气元件和管道难以紧贴,相反地,为了使电气元件和管道紧贴
而减少管道之间的间距,则难以插入电气元件,为了解决这样的问题,本发明不进行将电气
元件插入到窄的缝隙的工序,而是使电气元件布置在以预定角度弯曲的管道之间的空间之
后,使管道及电气元件彼此紧贴,从而可以同时提高冷却性能和组装性。

此时,本发明通过使在第一集水槽和第二集水槽在管道弯曲的状态下未布置在高
度方向的同一条线上,从而即使电气元件的高度较低,也可以以管道紧贴电气元件的方式
形成。

并且,本发明包括由弯曲的位置向外侧突出形成的弧形部而形成,从而可以在将
管道弯曲成与厚度大约为4~5mm左右的薄的电气元件的两面的过程中,防止管道的损伤。

并且,本发明可以沿相同方向构成入口管和出口管,从而流路构成变得简单,并且
可以减少车辆内所占据的空间,因此具有可以使周围部件的布置变得容易的优点。

并且,本发明的用于冷却电气元件的热交换器中,管道布置为多列,并且在分别弯
曲管道时,使弯曲高度不同,从而具有能够应用于具有彼此不同的高度的两种以上的电气
元件的优点。

并且,如上所述,本发明包括:上部板和下部板,用于沿高度方向施加压力,以使弯
曲的管道维持预定压力而能够与插入到管道之间的元件紧贴;外部壳体,在内部收容上部
板、下部板及用于冷却电气元件的热交换器。从而可以实现电气元件的有效的冷却,并且具
有可以实现模块化而使车辆内的安装简便的优点。

此时,本发明即使产生用于冷却电气元件的热交换器与电气元件的热膨胀,也可
以由于配备于管道和上部板之间的弹性部件而一直维持预定的压力。

并且,本发明在将元件组装到管道时,可以使元件固定部位于管道之间,并使元件
的电源部位于管道外侧,从而在组装整体模块时,具有电源部的连接容易的优点。

附图说明

图1是示出现有电气元件冷却装置的一个示例的侧视图。

图2是示出根据本发明的用于冷却电气元件的热交换器的立体图。

图3是示出根据本发明的另一种用于冷却电气元件的热交换器的立体图。

图4是示出根据本发明的用于冷却电气元件的热交换器的侧视图。

图5是示出图3的用于冷却电气元件的热交换器中的入口管和出口管的侧剖面图。

图6是示出本发明的入口管和出口管的立体图。

图7是在图3的用于冷却电气元件的热交换器中,从前端(b)和后端(a)观察入口管
的正视图。

图8是根据本发明的用于冷却电气元件的热交换器中的第一集水槽和第二集水槽
的正视图。

图9是图3中示出的用于冷却电气元件的热交换器的热交换介质流动图。

图10是示出根据本发明的用于冷却电气元件的热交换器组件的立体图。

图11是示出根据本发明的又一个用于冷却电气元件的热交换器组件的立体图。

图12是示出图11的用于冷却电气元件的热交换器组件的分解立体图。

图13是示出根据本发明的电气元件冷却模块的立体图。

图14是示出根据本发明的电气元件冷却模块的分解立体图。

图15是示出根据本发明的又一电气元件冷却模块的分解立体图。

图16是示出图15的电气元件冷却模块的侧视图。

图17是示出图15中的弹性部件的立体图。

图18是示出在根据本发明的电气元件冷却模块中,固定支架安装在第一集水槽和
第二集水槽的示例的立体图。

图19至图20是示出在根据本发明的电气元件冷却模块中,结合固定支架的多种实
施例的立体图。

符号说明

1:用于冷却电气元件的热交换器

2:电气元件

3:用于冷却电气元件的热交换器组件

10:电气元件冷却模块

21:元件固定部

22:电源部

30:下部板

31:第一板结合部

40:上部板

41:第二板结合部

42:元件结合部

50:外部壳体

51:第一结合孔

52:第二结合孔

53:密封部件

60:弹性部件

100:管道

101:第一管道

102:第二管道

101_h:第一管道插入孔

102_h:第二管道插入孔

110:弧形部

210:第一集水槽

220:第二集水槽

310:入口管

320:出口管

400:固定支架

具体实施方式

以下,参照附图对上述的本发明的用于冷却电气元件的热交换器以及用于冷却电
气元件的热交换器组件进行详细的说明。

本发明涉及一种与电气元件的两侧表面相接而形成的两侧冷却方式的用于冷却
电气元件的热交换器1,其大体包括:管道100、第一集水槽210、第二集水槽220、入口管310
及出口管320。

其中,电气元件可以是使用半导体模块的车辆用逆变器、电机驱动逆变器、空调变
频器中的某一个,其中所述半导体模块中内置有IGBT等半导体元件和二极管。本发明涉及
一种用于冷却上述元件的用于冷却电气元件的热交换器1。

所述管道100沿着长度方向延伸而形成,并且其内部流动有热交换介质,并且可以
图2至图3所示地形成。

在所述管道100内部流动的热交换介质可以是以下制冷剂:混合有乙二醇系的防
冻液的水、水或氨等自然制冷剂、R134a等Fron系制冷剂、醇系制冷剂、丙酮等酮系制冷剂。

所述管道100可以是在内部沿长度方向以挤出方式制造有多个隔壁的管道100,也
可以是以折叠方式制造或者通过焊接方式制造的管道100。

以图3为基准进行说明,所述第一集水槽210在所述管道100被弯曲之前,结合固定
于长度方向的一侧端部,并且形成有入口管310以使热交换介质能够流入。

所述第二集水槽220在所述管道100被弯曲之前,结合固定于长度方向的另一侧端
部,并且形成有出口管320以使热交换介质能够流出。

即,本发明的用于冷却电气元件的热交换器1在所述管道100被弯曲之前,在所述
管道100的两端结合固定有第一集水槽210及第二集水槽220,从而成为第一集水槽210及第
二集水槽220沿着长度方向平行地相隔预定距离的状态。

此后,如图2及图3所示,本发明的用于冷却电气元件的热交换器1中,所述管道100
以预定点为中心弯曲而形成,以使布置在所述管道100的上侧面局部区域的电气元件的高
度方向的两个侧面与所述管道100相接。

本发明的用于冷却电气元件的热交换器1在所述管道100的两端钎焊结合有所述
第一集水槽210和第二集水槽220的状态下弯曲,尤其,使所述第一集水槽210和第二集水槽
220避免在高度方向上布置于同一条线上,从而即使电子元件非常薄,也可以形成为能够被
所述管道100紧贴。

换言之,本发明即使所述管道100被弯曲,所述第一集水槽210和第二集水槽220也
不是在高度方向上层叠的形态,而是错开布置,因此可以与第一集水槽210和第二集水槽
220无关地,自由地调节所述管道100的元件插入间距。

并且,在本发明的用于冷却电气元件的热交换器1中,为了使所述电气元件的两侧
面与所述管道100紧贴,在完全弯曲的状态即最终形状下,所述管道100之间的间距变得与
电气元件的高度一致,如图3所示,即使处于第一集水槽和第二集水槽没有布置在同一条线
上的状态,在电子元件的高度非常低的情况下,两端结合于所述第一集水槽210和第二集水
槽220的所述管道100优选从高度方向的所述第一集水槽210和第二集水槽210的中心向内
侧偏心而结合。

另外,所述管道100可以包括:第一管道101,沿着长度方向延伸形成,并在预定位
置被弯曲,从而与布置在彼此相向的面之间的所述电气元件的高度方向的两侧面紧贴;第
二管道102,与所述第一管道沿宽度方向相隔预定距离而平行布置,并且作为被弯曲而与所
述电气元件的两侧面相接的面之间的距离的元件插入间距与所述第一管道不同。

据此,即使对于具有彼此不同高度的电气元件,本发明也可以在弯曲第一管道101
和第二管道102时,对应于电气元件的高度而弯曲,然后在第一管道101和第二管道102适当
地布置电气元件而插入,从而可以实现有效的两侧冷却。

此时,所述第一管道101和第二管道102为了提高电气元件之间的导热效率,需要
减少热阻抗,为此,需要在与电气元件相接的面没有沿宽度方向和长度方向的变形,并且最
大平面度(flatness)优选为0.15以下。

图8是示出在插入具有彼此不同的高度的电气元件的情况下,形成于第一集水槽
和第二集水槽的第一管道插入孔101_h和第二管道插入孔102_h的位置的图,并且是在第一
管道101布置有厚的电气元件,在第二管道102布置有薄的电气元件的示例。

如插入到第二管道102的电气元件,在电气元件的高度非常低的情况下,所述第一
管道101或者第二管道102可以在高度方向上从所述第一集水槽210和第二集水槽220的中
心线C_h向内侧偏心而结合。相反地,如插入到第一管道101的电气元件,在电气元件较厚的
情况下,所述第一管道101或者所述第二管道102可以在高度方向上从所述第二集水槽220
和第二集水槽220的中心线C_h向外侧偏心而结合。

所述第一管道101在预定位置弯曲而形成,以与布置在上侧面局部区域的电气元
件的高度方向的两侧面相接。

与此相同地,所述第二管道102也在预定位置弯曲,以与布置在上侧面局部区域的
电气元件的高度方向的两侧面相接。所述第二管道102的特征在于,作为被弯曲而与电气元
件的两侧面相接的面之间的距离的元件插入间距与第一管道101不同地形成。

据此,即使是具有彼此不同的高度的电气元件,本发明也可以在弯曲第一管道101
和第二管道102时,对应于电气元件的高度而弯曲,然后在第一管道101和第二管道102适当
地布置电气元件而插入,从而可以实现有效的两侧冷却。

此时,所述第一管道101和第二管道102为了提高电气元件之间的导热效率,需要
减少热阻抗,为此,需要在与电气元件相接的面没有沿宽度方向和长度方向的变形,并且最
大平面度优选为0.15以下。

图4是示出在插入具有彼此不同的高度的电气元件的情况下,形成于第一集水槽
和第二集水槽的第一管道插入孔101_h和第二管道插入孔102_h的位置的图,并且是在第一
管道101布置有厚的电气元件,在第二管道102布置有薄的电气元件的示例。

如插入到第二管道102的电气元件,在电气元件的高度非常低的情况下,所述第一
管道101或者第二管道102可以在高度方向上从所述第一集水槽210和第二集水槽220的中
心线C_h向内侧偏心而结合。相反地,如插入到第一管道101的电气元件,在电气元件较厚的
情况下,所述第一管道101或者所述第二管道102可以在高度方向上从所述第二集水槽220
和第二集水槽220的中心线C_h向外侧偏心而结合。

如上所述,本发明的用于冷却电气元件的热交换器1在与电气元件进行组装时,具
有在弯曲的所述管道100之间插入有电气元件的形态,为了使所述电气元件的两个侧面与
所述管道100紧贴,在完全弯曲的状态下所述管道100之间的距离只有4~5mm左右。

为了使弯曲的所述管道100之间的距离变成4~5mm左右,只能使施加于被弯曲的
部位的疲劳度相当的大,在此,为了最小化上述疲劳度,所述管道100可以包括在弯曲的位
置处向外侧突出形成的弧形部110,以使被弯曲的位置处的高度大于安置所述电气元件2的
位置处的所述管道100之间的间距。

如图4所示,所述弧形部110形成于弯曲的位置,并且其截面可以形成为一侧局部
区域开口的圆形态。

本发明的用于冷却电气元件的热交换器1中,所述入口管310以及出口管320的直
径可以形成为大于所述第一集水槽210以及第二集水槽220的高度,然而在此情况下,如果
形成为在所述第一集水槽210及第二集水槽220的中心部布置有所述入口管310及出口管
320,则所述第一集水槽210及第二集水槽220因所述管道100弯曲而在高度方向上平行布置
时,彼此之间必然会产生干扰。

因此,本发明的用于冷却电气元件的热交换器1中,所述入口管310及出口管320优
选以宽度方向的所述第一集水槽210的中心线为基准而非对称地布置。

此时,本发明的用于冷却电气元件的热交换器1可以为了热交换介质的适当的分
配而将入口管310和出口管320的形状和位置可变地改变,在如图3所示地形成为2列管道的
情况下,入口管310尽可能地布置在所述第一集水槽210的中心而使流入的热交换介质可以
均匀地分配到2个管道100。

如上所述,本发明的用于冷却电气元件的热交换器1中,所述入口管310及出口管
320的直径可以形成为大于所述第一集水槽210和第二集水槽220的高度,更为准确地说明
的话,如图6及图7所示,所述入口管310和出口管320的连接到所述第一集水槽210或第二集
水槽220的一侧的截面和另一侧的截面彼此不同地形成,且另一侧的截面的直径形成为大
于第一集水槽210和第二集水槽220的高度。

安装于PCU(power controlunit)或HPCU(hybrid power controlunit)内的用于
冷却电气元件的热交换器优选将集水槽的大小设计得尽可能小,以提高封装性(package)。
此时,由于用于冷却电气元件的热交换器的入口管和出口管利用汽车的冷却流体,因此具
有共用直径,且通常大于集水槽的大小,本发明的入口管和出口管中,连接到所述第一集水
槽210或第二集水槽220的一侧端部的直径形成为比另一侧端部的直径更小。

参考图7进行说明,所述入口管和出口管的前端形成为具有共用直径的圆形管形
态,后端形成为横向直径W1大于纵向直径W2,从而形成为连接到比前端的共用直径形成得
小的所述第一集水槽210和第二集水槽220。

以图9为基准,对本发明的用于冷却电气元件的热交换器1中的热交换介质的流动
进行说明。

首先,通过与所述第一集水槽210连通形成的入口管310而流入的热交换介质经过
所述第一集水槽210而沿着紧贴到所述电气元件的上侧面而形成的所述管道100而流动。

然后,热交换介质沿着紧贴到所述电气元件2的下侧面而形成的所述管道100而流
动之后,经过所述第二集水槽220而流出到出口管320。

另外,如图10至图12所示,本发明的用于冷却电气元件的热交换器组件3以使如上
所述的用于冷却电气元件的热交换器1的管道100与电气元件的高度方向的两侧面紧贴的
方式组装而形成。

本发明的用于冷却电气元件的热交换器组件3在所述管道100为一列的情况下,在
所述管道100的宽度方向的一侧布置有所述电气元件2的连接器22,并在所述管道100的宽
度方向的另一侧布置有所述电气元件2的元件固定部21。

并且,本发明的用于冷却电气元件的热交换器组件3在所述管道100为两列的情况
下,优选以如下方式构成:在相邻的所述管道100彼此相隔而形成的内侧空间布置有所述电
气元件的元件固定部21,在外侧空间布置有所述电气元件的连接器22,从而在组装整体模
块时,使电源部的连接变得容易。

此时,本发明的用于冷却电气元件的热交换器1包括所述管道100之间沿着宽度方
向相隔预定距离而形成的间隙(gap),所述间隙优选形成为突出形成于所述电气元件的宽
度方向的一侧的元件固定部21的长度的至少两倍,从而防止相邻地布置的电气元件2的元
件固定部21彼此产生干涉。

并且,本发明的用于冷却电气元件的热交换器1中,所述管道100的宽度Tw优选形
成为小于或等于所述电气元件的宽度Cw,以防止所述管道100将突出形成于所述电气元件
的宽度方向的两侧面的引脚覆盖,

并且,在本发明的用于冷却电气元件的热交换器组件为两列的情况下,以使所述
第一管道101和第二管道102的元件插入高度形成为不同的方式弯曲,从而可以使组装于所
述第一管道101侧的电气元件和组装于所述第二管道102侧的电气元件具有彼此不同的高
度。

另外,图13至图15中示出的本发明的电气元件冷却模块10包括如上所述的用于冷
却电气元件的热交换器1,并且是与上部板40、下部板30和外部壳体50一同组装而形成的模
块。

所述下部板30布置在所述用于冷却电气元件的热交换器1的下侧面,所述上部板
40布置在所述用于冷却电气元件的热交换器1的上侧面,所述上部板40和下部板30彼此结
合而向位于其之间的用于冷却电气元件的热交换器1施加预定压力,从而可以使弯曲的管
道100及插入到其之间的电气元件2稳定地紧贴。

所述外部壳体50用于使上述的构成被收容于内部,虽然在图2中只示出了下部壳
体,但是实际上还可以配备上部壳体,从而通过上部壳体和下部壳体的结合而形成在内部
收容用于冷却电气元件的热交换器1、上部板30、下部板40的封闭的空间。

如图4所示,在所述电气元件冷却模块10还可以在所述上部板40和管道100之间的
空间配备具有沿高度方向的弹性的弹性部件。

如图6所示,所述弹性部件与所述管道100对应地沿着长度方向延伸,并且可以从
两侧端部以锯齿形(zigzag)弯曲形成,以使两侧以宽度方向的中心线为基准而对称。

在所述用于冷却电气元件的热交换器1中的管道100形成为两列的情况下,所述弹
性部件与此对应地形成2个,并且其长度对应于所述管道100的长度。

此时,所述弹性部件可以如图4所示地以所述管道100的长度而形成为一个,也可
以形成得比所述管道100短而在所述管道100的上侧面布置多个。

因此,即使产生用于冷却电气元件的热交换器1和电气元件2的热膨胀,也可以由
于配备于管道100和上部板40之间的所述弹性部件而一直维持预定的压力。

如上所述,所述外部壳体50在内部空间收容所述用于冷却电气元件的热交换器1,
并通过所述入口管310和出口管320而与外侧连通。

为此,在所述外部壳体50形成有能够使所述入口管310和出口管320并向外侧突出
的第一结合孔51和第二结合孔52,在所述入口管310和第一结合孔51之间、所述出口管320
和第二结合孔52之间还安装有环(ring)形态的密封部件53,从而能够在所述外部壳体50与
入口管310、出口管320之间维持密封及固定。

并且,本发明的电气元件冷却模块10还可以包括用于连接所述用于冷却电气元件
的热交换器1和外部壳体50的固定支架400而形成。

所述固定支架400可以如图2所示地连接到所述第一集水槽210和第二集水槽220,
也可以如图11所示地连接到所述管道100,也可以如图12所示地连接到入口管310或出口管
320。

图2中示出的固定支架400由类似字形支架和字形支架结合而总共具
有3个结合面,其中两个分别连接到第一集水槽210和第二集水槽220,另一个连接到外部壳
体50侧。

据此,所述固定支架400可以通过将所述第一集水槽210和第二集水槽220固定于
预定位置,而有助于所述管道100紧贴所述电气元件2。

如上所述,所述用于冷却电气元件的热交换器在所述管道100为两列的情况下,优
选以如下方式构成,在相邻的所述管道100彼此相隔而形成的内侧空间布置有所述电气元
件2的元件固定部21,在外侧空间布置有所述电气元件2的电源部22,从而在组装整体模块
时,使电源部22的连接变得容易。

此时,本发明的电气元件冷却模块10可以在对应于所述管道100的位置布置有两
个所述上部板40,并且在所述上部板40的彼此相邻的侧面形成与所述元件固定部21结合的
元件结合部42。

所述上部板40可以包括如下的第二板结合部41而形成:所述第二板结合部41形成
在与形成于所述下部板30的宽度方向的两侧面的第一板结合部31对应的位置,从而与所述
第一板结合部31结合。

对组装本发明的电气元件冷却模块10的过程进行说明。

首先,所述用于冷却电气元件的热交换器1在弯曲的所述管道100以形成大约5~
10度左右的角度的方式弯曲的状态下,使所述电气元件2插入固定于所述管道100之间,然
后按压所述相隔的间距,从而以所述电气元件2的上表面和所述管道100紧贴的方式组装。

此时,布置于所述用于冷却电气元件的热交换器1的上表面及下表面的上部板40
和下部板30由于所述第一板结合部31及第二板结合部41的结合而帮助所述管道100的紧
贴。

此时,所述上部板40的元件结合部42结合到所述电气元件2的元件固定部21,从而
使电气元件2、上部板40、下部板30及管道100之间都直接或间接地连接,从而可以提高模块
的组装性。

理所当然地,本发明不限于上述实施例,且其应用范围多样。并且在不脱离权利要
求所请求的本发明的宗旨的情况下,在本发明的所属领域具有基本知识的人员可以进行多
种变形实施。

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用于 冷却 电气 元件 热交换器
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