(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-03-22
(54)【発明の名称】冷却プレート及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H05K 7/20 20060101AFI20230314BHJP
B23K 20/12 20060101ALI20230314BHJP
B23K 1/00 20060101ALI20230314BHJP
【ＦＩ】
H05K7/20 N
B23K20/12 360
B23K1/00 330H
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022546618
(86)(22)【出願日】2021-01-05
(85)【翻訳文提出日】2022-08-01
(86)【国際出願番号】 KR2021000047
(87)【国際公開番号】W WO2021157873
(87)【国際公開日】2021-08-12
(31)【優先権主張番号】10-2020-0012771
(32)【優先日】2020-02-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】593121379
【氏名又は名称】エルエス、エレクトリック、カンパニー、リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＬＳ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】１２７，ＬＳ－ｒｏ，Ｄｏｎｇａｎ－ｇｕ，Ａｎｙａｎｇ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】100140822
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 光広
(72)【発明者】
【氏名】キム，ソンゴン
【テーマコード（参考）】
4E167
5E322
【Ｆターム（参考）】
4E167AA06
4E167BG22
4E167BG34
4E167CC01
4E167CC04
4E167CC10
4E167DA05
4E167DB01
4E167DC01
5E322AA01
5E322AA05
5E322AA11
5E322AB01
5E322AB03
5E322AB11
5E322BA01
5E322DA04
5E322FA01
(57)【要約】
冷却プレート及びその製造方法が開示される。本発明の実施形態による冷却プレートは、冷却カバーと、冷却カバーが結合されて内部に冷却流体収容部が形成される冷却本体とを含む。冷却カバーは、冷却流体収容部を密閉するように、冷却本体に結合される。冷却カバーと冷却本体は、摩擦攪拌接合方法で結合される。よって、冷却流体収容部が高い信頼性を有して密閉される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部に空間が形成される冷却本体と、前記空間を密閉するように、前記冷却本体に結合される冷却カバーと、
前記冷却カバーと前記冷却本体が対向する各面のいずれか一面に備えられ、前記空間において冷却流体が流動する流路を形成する冷却流路部とを含み、
前記冷却本体と前記冷却カバーは、摩擦攪拌接合（friction stir welding）により結合される、
冷却プレート。
【請求項2】
前記冷却本体は、前記冷却カバーに面した一面から陥没し、前記空間を形成する冷却流体収容部と、
前記冷却流体収容部と前記冷却本体の外部を連通させるように、前記冷却本体に貫設される流入口及び流出口とを含み、
前記流入口及び前記流出口は、前記冷却流体収容部に連通する、
請求項１に記載の冷却プレート。
【請求項3】
前記冷却流路部は、前記冷却カバーに備えられ、前記冷却流体収容部の内部には、前記冷却カバーに向かって突設される挿入突出部が備えられ、
前記冷却カバーの内部には、貫設されて前記挿入突出部が挿入結合されるように構成される結合貫通部が備えられ、
前記挿入突出部及び前記結合貫通部は、同じ一方向に延設される、
請求項２に記載の冷却プレート。
【請求項4】
前記冷却流路部は、前記冷却本体に備えられ、前記冷却流体収容部の内部には、前記冷却カバーに向かって突設される支持突出部が備えられ、
前記冷却カバーが前記冷却流体収容部に結合されると、前記冷却流体収容部に面した前記冷却カバーの一面は、前記支持突出部に接触する、
請求項２に記載の冷却プレート。
【請求項5】
前記冷却本体は、前記冷却カバーに面した前記支持突出部の一面から突設される結合突出部を含み、
前記冷却カバーの内部には、結合貫通孔が貫設され、
前記冷却カバーが前記冷却本体に結合されると、前記結合突出部が前記結合貫通孔に挿入結合される、
請求項４に記載の冷却プレート。
【請求項6】
前記冷却本体は、前記空間を囲み、結合される前記冷却カバーが接触するカバー結合部を含み、
前記冷却カバーは、
前記冷却カバーの外側縁部を形成し、前記カバー結合部に接触する本体結合部を含み、
前記カバー結合部と前記本体結合部は、同時に加熱及び接合される、
請求項１に記載の冷却プレート。
【請求項7】
前記冷却流路部は、前記冷却カバーと前記冷却本体が対向する各面の他の一面に向かって突設され、一方向に延設される流路突出部を含み、
前記流路突出部は、複数備えられ、複数の流路突出部は、互いに離隔して配置され、
前記流路突出部が離隔される空間には、前記冷却流体が流動する流路陥没部が形成され、
前記冷却カバーと前記冷却本体が対向する各面の他の一面に面した前記流路突出部の端部は、前記冷却カバーと前記冷却本体が対向する各面の他の一面に接触する、
請求項１に記載の冷却プレート。
【請求項8】
前記冷却カバーと前記冷却本体が対向する各面の他の一面に面した前記流路突出部の端部は、前記冷却カバーと前記冷却本体が対向する各面の他の一面から所定距離離隔され、前記流路突出部の端部が離隔することにより形成される空間には、前記流路突出部の端部、及び前記冷却カバーと前記冷却本体が対向する各面の他の一面にそれぞれ接触するシート部材が備えられる、
請求項７に記載の冷却プレート。
【請求項9】
冷却本体及び前記冷却本体に結合される冷却カバーのいずれかに冷却流路部が形成されるステップと、前記冷却カバーが前記冷却本体に被せられるように配置されるステップと、
前記冷却本体と前記冷却カバーが接触した部分が結合されるステップとを含み、
前記冷却本体と前記冷却カバーは、摩擦攪拌接合により結合される、
冷却プレートの製造方法。
【請求項10】
前記冷却本体及び前記冷却本体に結合される冷却カバーのいずれかに冷却流路部が形成されるステップは、前記冷却本体の一面に冷却流体収容部が凹設されるステップと、
前記冷却流体収容部が凹設された面に複数の流路陥没部が互いに離隔して凹設されるステップとを含み、
前記冷却カバーが前記冷却本体に被せられるように配置されるステップは、
シート部材が複数の前記流路陥没部間に形成される複数の流路突出部の端部に被せられるように配置されるステップと、
前記冷却本体の冷却流体収容部に位置する支持突出部から突設される結合突出部が、前記冷却カバーに貫設される結合貫通孔に挿入結合されるステップと、
前記シート部材と複数の前記流路突出部の前記端部がガスシールドろう付け（gas shielded brazing）処理されるステップとを含む、
請求項９に記載の冷却プレートの製造方法。
【請求項11】
前記冷却本体及び前記冷却本体に結合される冷却カバーのいずれかに冷却流路部が形成されるステップは、前記冷却カバーの一面に複数の流路陥没部が互いに離隔して凹設されるステップと、
前記冷却本体の一面に冷却流体収容部が凹設されるステップとを含み、
前記冷却カバーが前記冷却本体に被せられるように配置されるステップは、
シート部材が前記冷却流体収容部に被せられるように配置されるステップと、
前記冷却本体の冷却流体収容部に位置する挿入突出部が、前記冷却カバーに貫設される結合貫通部に挿入結合されるステップと、
前記シート部材と複数の前記流路陥没部間に形成される複数の流路突出部の端部がガスシールドろう付け処理されるステップとを含む、
請求項９に記載の冷却プレートの製造方法。
【請求項12】
前記冷却本体と前記冷却カバーが接触した部分が結合されるステップは、前記冷却本体に凹設された冷却流体収容部を囲むカバー結合部と、前記冷却カバーの外周を形成する本体結合部が接触するステップと、
前記カバー結合部と前記本体結合部が同時に加熱及び接合されるステップとを含み、
前記冷却本体と前記冷却カバーが接触した部分が結合されるステップの後に、
前記冷却本体と前記冷却カバーが接触した部分に形成されるビーズ（bead）が除去されるステップと、
前記冷却カバー及び前記冷却本体が応力除去熱処理（stress relief heat treatment）されるステップとをさらに含み、
前記ビーズは、ミリング（milling）処理されて除去される、
請求項９に記載の冷却プレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、冷却プレート及びその製造方法に関し、より具体的には、冷却プレートを構成する本体とカバーの形状変形を最小限に抑えることのできる冷却プレート及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
フレキシブル交流送電システム又はフレキシブルＡＣ伝送システム（FACTS, Flexible AC Transmission System）は、交流電力系統に電力電子制御技術を導入し、電力系統の柔軟性を増大させる運営技術である。
【0003】
具体的には、フレキシブル交流送電システムは、電力用半導体スイッチング素子を用いて送電電力を制御する。このようなフレキシブル交流送電システムは、送電線路の設備利用率を最大化し、送電容量を増大させ、電圧変動を最小限に抑えることができる。
【0004】
フレキシブル交流送電システムにおいて、電力の保存及び入出力は、コンデンサ素子により達成される。前記コンデンサ素子は、スイッチング素子により制御される。具体的には、スイッチング素子は、コンデンサ素子への電流の入出力などを制御する。
【0005】
一般に、スイッチング素子は、半導体電力電子素子であるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）で形成される。フレキシブル交流送電システムが作動すると、ＩＧＢＴは、多量の制御情報を演算し、演算した制御情報に基づいてコンデンサ素子を制御する。
【0006】
よって、フレキシブル交流送電システムの作動が持続すればするほど、ＩＧＢＴは多量の熱を発生するようになる。よって、過熱によるＩＧＢＴの爆発を防止するために、適切な放熱作業が行われなければならない。
【0007】
ここで、ＩＧＢＴを冷却するための構成において、冷却水の流動又はサブモジュールの作動に応じて発生する振動により連通状態が解除されると、冷却のための流体によりサブモジュールが破損する恐れがある。さらに、前記流体により感電事故などが発生する恐れもある。
【0008】
特許文献１は、超高圧直流送電システムのモジュール冷却装置を開示している。具体的には、前記送電システムを構成する各モジュールに備えられるヒートシンクの周辺に貫通部及びルーバープレートを形成することにより、ヒートシンクの内部空間と外部の空気流動を可能にしたモジュール冷却装置を開示している。
【0009】
しかし、上記先行技術文献は、各モジュールに供給された冷却水が流出することを防止する方法を提示するに止まっているという限界がある。すなわち、各モジュールに供給される冷却水が流動する全経路において、冷却水が任意に流出することを防止する方法を提示していない。
【0010】
特許文献２は、高電圧バッテリサブモジュールを開示している。具体的には、複数の高電圧バッテリセルの枠に備えられるフレーム同士が接触し、高電圧バッテリセルの表面が空気に直接露出することにより冷却される構造のバッテリサブモジュールを開示している。
【0011】
しかし、上記先行技術文献は、冷却水などを用いる水冷（water cooling）方式ではなく、空冷（air cooling）方式であるという点で、サブモジュールに適用することは困難である。すなわち、上記先行技術文献においては、冷却のための冷却流体の任意流出に関する問題が生じない。
【0012】
また、これらの先行技術文献は、冷却流体を供給するための構成を安定して支持する方法を提示していないという限界が共通している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】国際公開第２０１５／０９９４６９号
【特許文献2】韓国公開特許第１０－２０１７－００２２７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
本発明は、上記問題を解決できる構造のサブモジュールを提供することを目的とする。
【0015】
まず、冷却プレートを構成する本体とカバーを漏水の心配がないように密閉結合する構造の冷却プレート及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0016】
また、冷却プレートを構成する本体とカバーを結合するための追加部材を必要としない構造の冷却プレート及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0017】
さらに、本体とカバーが結合された後に、冷却プレートを密閉するための追加部材を必要としない構造の冷却プレート及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0018】
さらに、本体とカバーが結合される際に、異なる熱膨張係数により歪みなどが発生しない構造の冷却プレート及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0019】
さらに、本体とカバーが結合された後に、内部の空間を流動する流体による渦流の発生を最小限に抑えることのできる構造の冷却プレート及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0020】
さらに、本体とカバーが結合された後に、残留する応力を最小限に抑えることのできる構造の冷却プレート及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0021】
上記目的を達成するために、本発明は、内部に空間が形成される冷却本体と、前記空間を密閉するように、前記冷却本体に結合される冷却カバーと、前記冷却カバーと前記冷却本体が対向する各面のいずれか一面に備えられ、前記空間において冷却流体が流動する流路を形成する冷却流路部とを含み、前記冷却本体と前記冷却カバーは、摩擦攪拌接合（FSW, Friction Stir Welding）により結合される冷却プレートを提供する。
【0022】
また、前記冷却プレートの前記冷却本体は、前記冷却カバーに面した一面から陥没し、前記空間を形成する冷却流体収容部と、前記冷却流体収容部と前記冷却本体の外部を連通させるように、前記冷却本体に貫設される流入口及び流出口とを含み、前記流入口及び前記流出口は、前記冷却流体収容部に連通するようにしてもよい。
【0023】
さらに、前記冷却プレートの前記冷却流路部は、前記冷却カバーに備えられ、前記冷却流体収容部の内部には、前記冷却カバーに向かって突設される挿入突出部が備えられ、前記冷却カバーの内部には、貫設されて前記挿入突出部が挿入結合されるように構成される結合貫通部が備えられるようにしてもよい。
【0024】
さらに、前記冷却プレートの前記挿入突出部は、一方向に延設され、前記結合貫通部は、前記一方向に延設されるようにしてもよい。
【0025】
さらに、前記冷却プレートの前記冷却流路部は、前記冷却本体に備えられ、前記冷却流体収容部の内部には、前記冷却カバーに向かって突設される支持突出部が備えられ、前記冷却カバーが前記冷却流体収容部に結合されると、前記冷却流体収容部に面した前記冷却カバーの一面は、前記支持突出部に接触するようにしてもよい。
【0026】
さらに、前記冷却プレートの前記冷却本体は、前記冷却カバーに面した前記支持突出部の一面から突設される結合突出部を含み、前記冷却カバーの内部には、結合貫通孔が貫設され、前記冷却カバーが前記冷却本体に結合されると、前記結合突出部が前記結合貫通孔に挿入結合されるようにしてもよい。
【0027】
さらに、前記冷却プレートの前記冷却本体は、前記空間を囲み、結合される前記冷却カバーが接触するカバー結合部を含み、前記冷却カバーは、前記冷却カバーの外側縁部を形成し、前記カバー結合部に接触する本体結合部を含み、前記カバー結合部と前記本体結合部は、同時に加熱及び接合されるようにしてもよい。
【0028】
さらに、前記冷却プレートの前記冷却流路部は、前記冷却カバーと前記冷却本体が対向する各面の他の一面に向かって突設され、一方向に延設される流路突出部を含み、前記流路突出部は、複数備えられ、複数の流路突出部は、互いに離隔して配置され、前記流路突出部が離隔される空間には、前記冷却流体が流動する流路陥没部が形成されるようにしてもよい。
【0029】
さらに、前記冷却プレートの前記冷却カバーと前記冷却本体が対向する各面の他の一面に面した前記流路突出部の端部は、前記冷却カバーと前記冷却本体が対向する各面の他の一面に接触するようにしてもよい。
【0030】
さらに、前記冷却プレートの前記冷却カバーと前記冷却本体が対向する各面の他の一面に面した前記流路突出部の端部は、前記冷却カバーと前記冷却本体が対向する各面の他の一面から所定距離離隔され、前記流路突出部の端部が離隔することにより形成される空間には、前記流路突出部の端部、及び前記冷却カバーと前記冷却本体が対向する各面の他の一面にそれぞれ接触するシート部材が備えられるようにしてもよい。
【0031】
また、本発明は、冷却本体及び前記冷却本体に結合される冷却カバーのいずれかに冷却流路部が形成されるステップと、前記冷却カバーが前記冷却本体に被せられるように配置されるステップと、前記冷却本体と前記冷却カバーが接触した部分が結合されるステップとを含み、前記冷却本体と前記冷却カバーは、摩擦攪拌接合により結合される、冷却プレートの製造方法を提供する。
【0032】
さらに、前記冷却プレートの製造方法の前記冷却本体及び前記冷却本体に結合される冷却カバーのいずれかに冷却流路部が形成されるステップは、前記冷却本体の一面に冷却流体収容部が凹設されるステップと、前記冷却流体収容部が凹設された面に複数の流路陥没部が互いに離隔して凹設されるステップとを含むようにしてもよい。
【0033】
さらに、前記冷却プレートの製造方法の前記冷却カバーが前記冷却本体に被せられるように配置されるステップは、シート部材が複数の前記流路陥没部間に形成される複数の流路突出部の端部に被せられるように配置されるステップと、前記冷却本体の冷却流体収容部に位置する支持突出部から突設される結合突出部が、前記冷却カバーに貫設される結合貫通孔に挿入結合されるステップと、前記シート部材と複数の前記流路突出部の前記端部がガスシールドろう付け（gas shielded brazing）処理されるステップとを含むようにしてもよい。
【0034】
さらに、前記冷却プレートの製造方法の前記冷却本体及び前記冷却本体に結合される冷却カバーのいずれかに冷却流路部が形成されるステップは、前記冷却カバーの一面に複数の流路陥没部が互いに離隔して凹設されるステップと、前記冷却本体の一面に冷却流体収容部が凹設されるステップとを含むようにしてもよい。
【0035】
さらに、前記冷却プレートの製造方法の前記冷却カバーが前記冷却本体に被せられるように配置されるステップは、シート部材が前記冷却流体収容部に被せられるように配置されるステップと、前記冷却本体の冷却流体収容部に位置する挿入突出部が、前記冷却カバーに貫設される結合貫通部に挿入結合されるステップと、前記シート部材と複数の前記流路突出部の前記端部がガスシールドろう付け処理されるステップとを含むようにしてもよい。
【0036】
さらに、前記冷却プレートの製造方法の前記冷却本体と前記冷却カバーが接触した部分が結合されるステップは、前記冷却本体に凹設された冷却流体収容部を囲むカバー結合部と、前記冷却カバーの外周を形成する本体結合部が接触するステップと、前記カバー結合部と前記本体結合部が同時に加熱及び接合されるステップとを含むようにしてもよい。
【0037】
さらに、前記冷却プレートの製造方法は、前記冷却本体と前記冷却カバーが接触した部分が結合されるステップの後に、前記冷却本体と前記冷却カバーが接触した部分に形成されるビーズ（bead）が除去されるステップをさらに含み、前記ビーズは、ミリング（milling）処理されて除去されるようにしてもよい。
【0038】
さらに、前記冷却プレートの製造方法は、前記冷却本体と前記冷却カバーが接触した部分が結合されるステップの後に、前記冷却カバー及び前記冷却本体が応力除去熱処理（stress relief heat treatment）されるステップをさらに含むようにしてもよい。
【発明の効果】
【0039】
本発明によれば、次のような効果が得られる。
【0040】
まず、冷却本体の内部には、冷却流体が流動する空間である冷却流体収容部が形成される。冷却カバーは、冷却流体収容部に被せられ、冷却流体収容部を密閉するように冷却本体に結合される。
【0041】
冷却本体と冷却カバーが接触する縁部は、摩擦攪拌接合方法で結合される。すなわち、前記縁部は、同時に溶融及び接合されて冷却本体と冷却カバーが結合される。
【0042】
よって、冷却流体収容部は、流入口及び流出口のみに連通する。よって、冷却流体収容部を流動する冷却流体が任意に流出することが防止される。
【0043】
また、前述したように、冷却本体と冷却カバーは、摩擦攪拌接合方法で結合される。前記方法により、冷却本体のカバー結合部と冷却カバーの本体結合部は、同時に溶融及び接合されて結合される。
【0044】
よって、冷却本体と冷却カバーを結合させるために別途の金属部材などを必要としない。
【0045】
さらに、前述したように、冷却本体と冷却カバーは、摩擦攪拌接合方法で結合される。カバー結合部と本体結合部は、それら自体が溶融及び接合され、冷却本体と冷却カバーが結合される。
【0046】
よって、冷却本体と冷却カバー間の隙間を密閉するためのＯリング（O-ring）などの別途部材を必要としない。
【0047】
さらに、前述したように、冷却本体と冷却カバーは、摩擦攪拌接合方法で結合される。冷却本体と冷却カバーは、接触する縁部が同時に溶融及び接合されて結合される。冷却本体と冷却カバーは、同じ素材で形成され、同じ熱膨張係数を有する。
【0048】
よって、冷却本体と冷却カバーを結合する際に、冷却本体又は冷却カバーと熱膨張係数が異なる追加部材を必要としない。よって、冷却本体と冷却カバーが結合されても、歪みなどが発生しない。
【0049】
さらに、冷却流路部を形成する流路突出部の端部と冷却本体又は冷却流体間には、シート部材が備えられる。シート部材は、ガスシールドろう付け方法で溶融されるので、流路突出部の前記端部と冷却本体又は冷却流体を結合させることができる。
【0050】
よって、流路突出部の前記端部と冷却本体又は冷却流体が接触した状態が維持される。よって、余剰空間において発生する渦流による圧力損失を最小限に抑えることができる。
【0051】
さらに、前述したように、冷却本体と冷却カバーは、同じ素材で形成され、摩擦攪拌接合方法で結合される。よって、冷却本体と冷却カバーが同じ熱膨張係数を有するので、溶接作業により発生する熱応力を最小限に抑えることができる。
【0052】
さらに、冷却本体と冷却カバーが結合された後に、冷却プレートは、応力除去熱処理される。
【0053】
よって、冷却本体と冷却カバーが結合された後に、冷却プレートに残留する応力を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】本発明の実施形態によるサブモジュールを含むモジュール型マルチレベルコンバータを示す斜視図である。
【図2】本発明の実施形態によるサブモジュールを示す斜視図である。
【図10】本発明の実施形態による冷却プレートに備えられるシート部材を示す概念図である。
【図13】本発明の実施形態による冷却プレートを製造する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0055】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるサブモジュールについて詳細に説明する。
【0056】
以下の説明においては、本発明の特徴を明確にするために、一部の構成要素についての説明を省略することもある。
【0057】
１．用語の定義
以下の説明における「通電」とは、少なくとも１つの部材間で電流などの電気的信号が伝達される状態を意味する。一実施形態において、前記通電状態は、導線などにより形成される。
以下の説明における「通電」とは、少なくとも１つの部材間で電流などの電気的信号が伝達される状態を意味する。一実施形態において、前記通電状態は、導線などにより形成される。
【0058】
以下の説明における「連通」とは、少なくとも１つの部材が流体疎通可能に連結された状態を意味する。一実施形態において、前記連通状態は、配管などにより達成される。
【0059】
以下の説明における「冷却流体」とは、他の部材と熱交換することのできる任意の流体を意味する。一実施形態において、冷却流体として水（water）が備えられる。
【0060】
以下の説明における「前」、「後」、「左」、「右」、「上」及び「下」については、図１及び図３に示す座標系を参照されたい。よって、以下の説明においては、バルブ組立体２００がコンデンサ組立体１００の前方に位置するものと前提して説明する。
【0061】
２．本発明の実施形態によるモジュール型マルチレベルコンバータ（Modular Multilevel Converter）１の構成についての説明
図１に、本発明の実施形態によるモジュール型マルチレベルコンバータ１を示す。モジュール型マルチレベルコンバータ１は、ＳＴＡＣＯＭ（Static Synchronous Compensator）として機能する。
図１に、本発明の実施形態によるモジュール型マルチレベルコンバータ１を示す。モジュール型マルチレベルコンバータ１は、ＳＴＡＣＯＭ（Static Synchronous Compensator）として機能する。
【0062】
すなわち、モジュール型マルチレベルコンバータ１は、一種の静止型無効電力補償装置であり、電気又は電力の送配電時に損失電圧を補充して安定性を向上させる機能を果たす。
【0063】
本発明の実施形態によるマルチレベルコンバータ１は、複数のサブモジュール（Sub Module）１０と、フレーム２０とを含む。
【0064】
サブモジュール１０は、前述したモジュール型マルチレベルコンバータ１の機能を実質的に行う。サブモジュール１０は、複数備えられる。サブモジュール１０が備えられる数に応じて、モジュール型マルチレベルコンバータ１の容量が増加する。
【0065】
各サブモジュール１０は、通電可能に接続される。一実施形態において、各サブモジュール１０は、直列に接続される。
【0066】
同図に示す実施形態において、サブモジュール１０は、計６つ備えられ、左右方向に互いに所定距離離隔して配置される。備えられるサブモジュール１０の数は変更してもよい。
【0067】
サブモジュール１０は、フレーム２０により支持される。同図に示す実施形態において、サブモジュール１０は、１つの層を形成するフレーム２０により支持される。
【0068】
フレーム２０は、モジュール型マルチレベルコンバータ１の骨格を形成する。フレーム２０は、サブモジュール１０を上側又は下側から支持する。
【0069】
サブモジュール１０についての詳細な説明は後述する。
【0070】
フレーム２０は、剛性が高い素材で形成される。一実施形態において、フレーム２０は、鋼鉄素材で形成される。また、フレーム２０の形状がＨ－Ｂｅａｍの形態に形成されることにより、フレーム２０の軸方向の剛性がさらに補強される。
【0071】
フレーム２０は、複数備えられる。複数のフレーム２０は、互いに積層される。フレーム２０により支持されるサブモジュール１０も、複数の層となるように配置される。よって、モジュール型マルチレベルコンバータ１の容量が増加する。
【0072】
同図に示す実施形態において、フレーム２０は、垂直フレーム２１と、水平フレーム２２と、支持部２３と、固定フレーム２４とを含む。
【0073】
垂直フレーム２１は、フレーム２０の上下方向の骨格を形成する。垂直フレーム２１は、上下方向に延設される。垂直フレーム２１の上端部及び下端部には、結合板が備えられる。前記結合板は、四角形の板状に形成される。前記結合板は、地面に結合されるか、垂直積層された他のフレーム２０の結合板に結合される。
【0074】
同図に示す実施形態において、垂直フレーム２１は、前側の左側及び右側、並びに後側の左側及び右側にそれぞれ備えられる。よって、垂直フレーム２１は、計４つ備えられる。垂直フレーム２１の数は変更してもよい。
【0075】
垂直フレーム２１は、水平フレーム２２に結合される。水平フレーム２２により、垂直フレーム２１は、所定の角度を維持することができる。
【0076】
水平フレーム２２は、フレーム２０の前後方向の骨格を形成する。水平フレーム２２は、前後方向に延設される。水平フレーム２２の前端部は、前方に配置される垂直フレーム２１に結合される。水平フレーム２２の後端部は、後方に配置される垂直フレーム２１に結合される。
【0077】
よって、垂直フレーム２１の前後方向の変形、及び水平フレーム２２の上下方向の変形を最小限に抑えることができる。
【0078】
同図に示す実施形態において、水平フレーム２２は、左側及び右側にそれぞれ備えられる。よって、水平フレーム２２は、計２つ備えられるが、その数は変更してもよい。
【0079】
水平フレーム２２には、支持部２３が結合される。水平フレーム２２は、支持部２３の左端部及び右端部を支持する。
【0080】
支持部２３は、サブモジュール１０を下側から支持する。支持部２３は、水平フレーム２２に結合される。具体的には、支持部２３の左端部は、左側に備えられる水平フレーム２２に結合される。支持部２３の右端部は、右側に備えられる水平フレーム２２に結合される。
【0081】
支持部２３は、複数のビーム（beam）部材を含む。各ビーム部材は、Ｈ－Ｂｅａｍの形態に形成される。複数のビーム部材は、互いに所定距離だけ離隔され、前後方向に連続して配置される。
【0082】
支持部２３の上側には、サブモジュール１０が装着される。後述するように、支持部２３の上側には、レール組立体４００のレールユニット４２０が固定結合される。また、レールユニット４２０には、サブモジュール１０のカートユニット４１０が摺動可能に結合される。
【0083】
固定フレーム２４は、水平フレーム２２と所定の角度をなして延びる。
【0084】
一実施形態において、固定フレーム２４は、左側の水平フレーム２２から右側の水平フレーム２２まで延びる。また、一実施形態において、固定フレーム２４は、水平フレーム２２に対して垂直に延びる。
【0085】
３．本発明の実施形態によるサブモジュール１０の構成についての説明
図１に示すように、本発明の実施形態によるモジュール型マルチレベルコンバータ１は、サブモジュール１０を含む。サブモジュール１０は、モジュール型に形成され、モジュール型マルチレベルコンバータ１に追加することもでき、除外することもできる。
図１に示すように、本発明の実施形態によるモジュール型マルチレベルコンバータ１は、サブモジュール１０を含む。サブモジュール１０は、モジュール型に形成され、モジュール型マルチレベルコンバータ１に追加することもでき、除外することもできる。
【0086】
すなわち、モジュール型マルチレベルコンバータ１に備えられるサブモジュール１０の数は変更してもよい。このようにして、モジュール型マルチレベルコンバータ１の容量を変化させる。
【0087】
図２～図５に示すように、同図に示す実施形態によるサブモジュール１０は、コンデンサ組立体１００と、バルブ組立体２００と、防爆フレーム部３００と、レール組立体４００と、離脱防止部５００と、冷却プレート６００とを含む。
【0088】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるサブモジュール１０の各構成について詳細に説明するが、冷却プレート６００については別項で説明する。
【0089】
（１）コンデンサ（capacitor）組立体１００についての説明
コンデンサ組立体１００は、内部にコンデンサ素子（図示せず）を含む。コンデンサ組立体１００は、バルブ組立体２００に通電可能に接続される。コンデンサ組立体１００の内部のコンデンサ素子（図示せず）は、バルブ組立体２００のスイッチング（switching）動作により充電又は放電される。
コンデンサ組立体１００は、内部にコンデンサ素子（図示せず）を含む。コンデンサ組立体１００は、バルブ組立体２００に通電可能に接続される。コンデンサ組立体１００の内部のコンデンサ素子（図示せず）は、バルブ組立体２００のスイッチング（switching）動作により充電又は放電される。
【0090】
よって、コンデンサ素子（図示せず）は、サブモジュール１０に入力される電力エネルギーを蓄積することができる。コンデンサ素子（図示せず）に蓄積された電力エネルギーは、サブモジュール１０の各構成を駆動するための電源として用いられる。
【0091】
また、前記電力エネルギーは、サブモジュール１０が通電可能に接続される外部の電力系統に無効電力として供給される。
【0092】
同図に示す実施形態において、コンデンサ組立体１００は、バルブ組立体２００の後方に連結される。これは、コンデンサ組立体１００よりも、バルブ組立体２００をメンテナンスしなければならない状況が頻繁に発生することに起因する。すなわち、後述するように、バルブ組立体２００のみ前方に容易に分離されるようにするためである。
【0093】
コンデンサ組立体１００は、レール組立体４００により支持される。具体的には、コンデンサ組立体１００は、レール組立体４００のカートユニット４１０に装着される。一実施形態において、コンデンサ組立体１００は、カートユニット４１０に固定結合される。
【0094】
後述するように、カートユニット４１０は、レールユニット４２０に沿って前方又は後方に摺動する。よって、コンデンサ組立体１００も、カートユニット４１０と共に前方又は後方に摺動する。
【0095】
同図に示す実施形態において、コンデンサ組立体１００は、バルブ組立体２００より大きいサイズを有するように形成される。これは、コンデンサ組立体１００の内部に実装されるコンデンサ素子（図示せず）の大きさに起因する。すなわち、コンデンサ組立体１００の大きさは、コンデンサ素子（図示せず）の大きさに応じて変更される。
【0096】
コンデンサ組立体１００は、コンデンサハウジング１１０と、コンデンサコネクタ１２０とを含む。
【0097】
コンデンサハウジング１１０は、コンデンサ組立体１００の外形を形成する。コンデンサハウジング１１０の内部には、所定の空間が形成される。前記空間には、コンデンサ素子（図示せず）が実装される。実装されるコンデンサ素子（図示せず）は、コンデンサコネクタ１２０によりバルブ組立体２００に通電可能に接続される。
【0098】
コンデンサハウジング１１０は、剛性を有する素材で形成される。不測の原因で内部に収容されるコンデンサ素子（図示せず）が爆発しても、隣接するサブモジュール１０やバルブ組立体２００などに影響を与えないようにするためである。
【0099】
コンデンサハウジング１１０の下側は、カートユニット４１０に結合される。
【0100】
コンデンサハウジング１１０の前側は、コンデンサコネクタ１２０によりバルブ組立体２００に通電可能に連結される。
【0101】
コンデンサコネクタ１２０は、コンデンサ組立体１００とバルブ組立体２００を通電可能に接続する。コンデンサコネクタ１２０は、コンデンサ素子（図示せず）及びバルブ組立体２００のバルブコネクタ２２０に通電可能に接続される。
【0102】
コンデンサ組立体１００又はバルブ組立体２００が互いに向かって摺動すると、コンデンサコネクタ１２０は、バルブコネクタ２２０にスライドして挿入結合される。このようにして、コンデンサコネクタ１２０とバルブコネクタ２２０の通電状態が形成される。
【0103】
前述した結合方法により、コンデンサ組立体１００とバルブ組立体２００の通電状態が容易に形成又は解除される。
【0104】
同図に示す実施形態において、コンデンサコネクタ１２０は、バルブ組立体２００に面したコンデンサ組立体１００の一側、すなわち前側に形成される。コンデンサコネクタ１２０は、コンデンサハウジング１１０の前側から所定距離だけ突設される板状に形成される。
【0105】
コンデンサコネクタ１２０の形状は、バルブコネクタ２２０に通電可能に結合されるものであれば、いかなる形状であってもよい。
【0106】
コンデンサコネクタ１２０は、複数備えられる。同図に示す実施形態において、コンデンサコネクタ１２０は、左側に備えられる第１コンデンサコネクタ１２１と、右側に備えられる第２コンデンサコネクタ１２２とを含む。
【0107】
第１コンデンサコネクタ１２１は、左側に備えられるバルブコネクタ２２０にスライドして通電可能に結合される。また、第２コンデンサコネクタ１２２は、右側に備えられるバルブコネクタ２２０にスライドして通電可能に結合される。
【0108】
（２）バルブ（valve）組立体２００についての説明
バルブ組立体２００は、サブモジュール１０が外部の電源又は負荷に通電可能に接続される部分である。また、バルブ組立体２００は、コンデンサ組立体１００に通電可能に接続され、電力エネルギーが入力又は出力される。
バルブ組立体２００は、サブモジュール１０が外部の電源又は負荷に通電可能に接続される部分である。また、バルブ組立体２００は、コンデンサ組立体１００に通電可能に接続され、電力エネルギーが入力又は出力される。
【0109】
バルブ組立体２００は、内部に複数のスイッチングモジュール（switching module）を備える。一実施形態において、前記スイッチングモジュールは、ＩＧＢＴ３３０で形成される。
【0110】
また、バルブ組立体２００は、内部に前記スイッチングモジュールを制御するための制御ボード（Control Board）を備える。一実施形態において、前記制御ボードは、プリント基板（PCB, Printed Circuit Board）で形成される。
【0111】
同図に示す実施形態において、バルブ組立体２００は、コンデンサ組立体１００の前方に位置する。これは、バルブ組立体２００のメンテナンスが、コンデンサ組立体１００のメンテナンスに比べて、より頻繁に行われることに起因する。
【0112】
バルブ組立体２００は、レール組立体４００により支持される。具体的には、バルブ組立体２００は、レール組立体４００のカートユニット４１０に装着される。一実施形態において、バルブ組立体２００は、カートユニット４１０に固定結合される。
【0113】
後述するように、カートユニット４１０は、レールユニット４２０に沿って前方又は後方に摺動する。よって、バルブ組立体２００も、カートユニット４１０と共に前方又は後方に摺動する。
【0114】
同図に示す実施形態において、バルブ組立体２００は、バルブカバー部２１０と、バルブコネクタ２２０と、入力バスバー２３０と、バイパススイッチ２４０と、出力バスバー２５０と、絶縁ハウジング２６０とを含む。
【0115】
バルブカバー部２１０は、バルブ組立体２００の外形の一部を形成する。具体的には、バルブカバー部２１０は、バルブ組立体２００の左側及び右側の外面を形成する。
【0116】
バルブカバー部２１０は、絶縁ハウジング２６０に被せられるように構成される。バルブカバー部２１０により、絶縁ハウジング２６０の内部に実装されるプリント基板などが外部に任意に露出しなくなる。
【0117】
バルブカバー部２１０は、ネジ部材などの締結部材により絶縁ハウジング２６０に固定結合される。
【0118】
バルブカバー部２１０は、プリント基板又はＩＧＢＴ３３０から発生する電磁ノイズ（noise）成分を遮蔽するように構成される。一実施形態において、バルブカバー部２１０は、アルミニウム（Ａｌ）素材で形成される。
【0119】
バルブカバー部２１０には、複数の貫通孔が形成される。前記貫通孔は、絶縁ハウジング２６０の内部空間と外部を連通させる。前記貫通孔から空気が流入し、プリント基板又はＩＧＢＴ３３０を冷却する。
【0120】
バルブカバー部２１０は、レール組立体４００のカートユニット４１０に通電可能に接続される。このようにして、バルブカバー部２１０が接地（grounding）され、不要な通電が発生しなくなる。
【0121】
バルブカバー部２１０において、防爆フレーム部３００に面する方向を「内側」と定義する。また、防爆フレーム部３００において、バルブカバー部２１０に面する方向を「外側」と定義する。
【0122】
バルブカバー部２１０の内側には、絶縁ハウジング２６０が位置する。
【0123】
バルブコネクタ２２０は、バルブ組立体２００とコンデンサ組立体１００を通電可能に接続する。バルブコネクタ２２０は、コンデンサ組立体１００に面したバルブ組立体２００の一側、すなわち同図に示す実施形態における後側に位置する。
【0124】
バルブコネクタ２２０は一方向、すなわち同図に示す実施形態における前後方向に延設される。
【0125】
バルブコネクタ２２０の一側、すなわち同図に示す実施形態における前側は、出力バスバー２５０に通電可能に連結される。同図に示す実施形態において、バルブコネクタ２２０の前記一側は、出力バスバー２５０に螺合される。
【0126】
バルブコネクタ２２０の他側、すなわち同図に示す実施形態における後側は、コンデンサコネクタ１２０に通電可能に連結される。
【0127】
バルブコネクタ２２０は、互いに所定距離だけ離隔して配置される１対の板部材で構成される。すなわち、同図に示す実施形態において、各バルブコネクタ２２０は、外側及び内側にそれぞれ備えられ、対向して配置される。
【0128】
１対の板部材が前記所定距離だけ互いに離隔して配置されることにより形成される空間には、コンデンサコネクタ１２０がスライドして挿入又は排出される。
【0129】
コンデンサ組立体１００に面した１対の板部材の一端部、すなわち同図に示す実施形態における後端部は、外側に丸く形成される。このようにして、前記スライド結合及び排出を容易に行うことができる。
【0130】
１対の板部材は、それぞれ複数のバー（bar）部材を含む。同図に示す実施形態において、１対の板部材は、上下方向に積層形成される４つのバー部材を含む。その数は変更してもよい。
【0131】
バルブコネクタ２２０は、複数備えられる。同図に示す実施形態において、バルブコネクタ２２０は、上下方向に互いに所定距離だけ離隔して２つ配置される。また、バルブコネクタ２２０は、２つ備えられる各出力バスバー２５０にそれぞれ備えられ、計４つ備えられる。
【0132】
バルブコネクタ２２０の数は、バルブ組立体２００とコンデンサ組立体１００の通電状態を形成することができるものであれば、いかなる数に変更してもよい。
【0133】
入力バスバー（busbar）２３０は、サブモジュール１０を外部の電源又は負荷に通電可能に接続する。
【0134】
同図に示す実施形態において、入力バスバー２３０は、防爆フレーム部３００の前方に所定距離だけ突設される。入力バスバー２３０の前側は、外部の電源又は負荷に通電可能に連結される。入力バスバー２３０の前記前側は、バイパススイッチ（bypass switch）２４０に通電可能に連結される。
【0135】
また、入力バスバー２３０の後側は、通電バスバー３２０に通電可能に連結される。
【0136】
入力バスバー２３０は、複数備えられる。同図に示す実施形態において、入力バスバー２３０は、上方に位置する第１入力バスバー２３１と、下方に位置する第２入力バスバー２３２とを含む。
【0137】
第１入力バスバー２３１は、第１通電バスバー３２１に通電可能に接続される。よって、第１入力バスバー２３１は、第１ＩＧＢＴ３３１に通電可能に接続される。
【0138】
第２入力バスバー２３２は、第２通電バスバー３２２に通電可能に接続される。よって、第２入力バスバー２３２は、第２ＩＧＢＴ３３２に通電可能に接続される。
【0139】
第１入力バスバー２３１及び第２入力バスバー２３２は、それぞれ外部の電源又は負荷に通電可能に接続される。また、第１入力バスバー２３１及び第２入力バスバー２３２は、バイパススイッチ２４０に通電可能に接続される。
【0140】
バイパススイッチ２４０は、サブモジュール１０の構成要素のいずれかに問題が生じた場合に、モジュール型マルチレベルコンバータ１から当該サブモジュール１０を除外するように構成される。
【0141】
具体的には、バイパススイッチ２４０は、当該サブモジュール１０の第１入力バスバー２３１と第２入力バスバー２３２を電気的に短絡させることができる。よって、当該サブモジュール１０の第１入力バスバー２３１及び第２入力バスバー２３２のいずれか一方に流入する電流は、他方を介して流出する。
【0142】
よって、当該サブモジュール１０は、導線（wire）として機能し、モジュール型マルチレベルコンバータ１から電気的に除外される。
【0143】
バイパススイッチ２４０は、防爆フレーム部３００の前方において、第１入力バスバー２３１と第２入力バスバー２３２間に位置する。バイパススイッチ２４０は、第１入力バスバー２３１及び第２入力バスバー２３２に通電可能に接続される。
【0144】
出力バスバー２５０は、ＩＧＢＴ３３０とコンデンサ組立体１００を通電可能に接続する。
【0145】
同図に示す実施形態において、出力バスバー２５０は、コンデンサ組立体１００に向かう方向、すなわち後方に所定距離だけ突設される。出力バスバー２５０の後側には、バルブコネクタ２２０が通電可能に結合される。一実施形態において、バルブコネクタ２２０は、出力バスバー２５０に螺合される。
【0146】
出力バスバー２５０の後側は、ＩＧＢＴ３３０に通電可能に連結される通電バスバー３２０に通電可能に連結される。
【0147】
出力バスバー２５０は、複数備えられる。同図に示す実施形態において、出力バスバー２５０は、２つ備えられ、互いに所定距離だけ離隔して配置される。前記所定距離は、第１コンデンサコネクタ１２１と第２コンデンサコネクタ１２２が離隔した距離と同じである。
【0148】
絶縁ハウジング２６０は、内部にプリント基板を収容する。また、絶縁ハウジング２６０は、通電バスバー３２０に通電可能に接触し、プリント基板とＩＧＢＴ３３０を通電可能に接続する。よって、プリント基板で演算された制御信号に応じてＩＧＢＴ３３０が作動する。
【0149】
絶縁ハウジング２６０は、複数備えられる。同図に示す実施形態において、絶縁ハウジング２６０は、２つ備えられ、防爆フレーム部３００の左側及び右側にそれぞれ備えられる。
【0150】
絶縁ハウジング２６０の外側、すなわち防爆フレーム部３００から遠い側の一側は、バルブカバー部２１０により遮蔽される。同図に示す実施形態において、バルブカバー部２１０は、左側に位置する絶縁ハウジング２６０の左側、及び右側に位置する絶縁ハウジング２６０の右側にそれぞれ備えられる。
【0151】
絶縁ハウジング２６０は、プリント基板又はＩＧＢＴ３３０から発生する電磁ノイズを遮蔽する。絶縁ハウジング２６０は、アルミニウム素材で形成される。
【0152】
よって、バルブカバー部２１０及び絶縁ハウジング２６０により、プリント基板又はＩＧＢＴ３３０から発生する電磁ノイズが外部に任意に流出しなくなる。
【0153】
絶縁ハウジング２６０の内部には、所定の空間が形成される。前記空間には、絶縁レイヤ２７０及びプリント基板が位置する。
【0154】
絶縁ハウジング２６０は、導電性素材で形成される。よって、絶縁ハウジング２６０の内部に収容されるプリント基板から発生する電磁ノイズは、絶縁ハウジング２６０を介して外部の抵抗に接地される。同様に、絶縁ハウジング２６０に隣接して備えられるＩＧＢＴ３３０から発生する電磁ノイズも、絶縁ハウジング２６０を介して外部の抵抗に接地される。
【0155】
（３）防爆フレーム部３００についての説明
本発明の実施形態によるサブモジュール１０は、防爆フレーム部３００を含む。防爆フレーム部３００は、内部にＩＧＢＴ３３０などのスイッチング素子を収容する。
本発明の実施形態によるサブモジュール１０は、防爆フレーム部３００を含む。防爆フレーム部３００は、内部にＩＧＢＴ３３０などのスイッチング素子を収容する。
【0156】
また、本発明の実施形態による防爆フレーム部３００は、収容されたＩＧＢＴ３３０が爆発した場合に、隣接するＩＧＢＴ３３０が損傷することを防止する。さらに、本発明の実施形態による防爆フレーム部３００は、前記爆発により発生するガスなどが容易に排出されるように形成される。
【0157】
【0158】
よって、防爆フレーム部３００は、バルブ組立体２００に含まれるとも言える。
【0159】
【0160】
同図に示す実施形態において、防爆フレーム部３００は、ケースユニット３１０と、通電バスバー３２０と、ＩＧＢＴ３３０とを含む。
【0161】
ケースユニット３１０は、防爆フレーム部３００の外形を形成する。ケースユニット３１０には、通電バスバー３２０及び冷却プレート６００が結合される。
【0162】
ケースユニット３１０の内部には、所定の空間が形成される。前記空間には、ＩＧＢＴ３３０が収容される。
【0163】
ケースユニット３１０の外側、すなわち冷却プレート６００から遠い側の一側には、絶縁ハウジング２６０が結合される。
【0164】
ケースユニット３１０は、複数備えられる。同図に示す実施形態において、ケースユニット３１０は、２つ備えられる。各ケースユニット３１０は、対称となる形状に形成される。以下、一方のケースユニット３１０について説明するが、他方のケースユニット３１０も同じ構造であることが理解されるであろう。
【0165】
各ケースユニット３１０は、それらの間に所定の空間を形成するように結合される。前記所定の空間には、ＩＧＢＴ３３０及び冷却プレート６００が位置する。
【0166】
ケースユニット３１０の外側、すなわちバルブカバー部２１０に近い側には、通電バスバー３２０が結合される。通電バスバー３２０は、ケースユニット３１０と絶縁ハウジング２６０間に位置する。
【0167】
ケースユニット３１０の内側、すなわち各ケースユニット３１０が対向する側には、冷却プレート６００が結合される。すなわち、冷却プレート６００は、各ケースユニット３１０間に位置する。
【0168】
ケースユニット３１０の内側、すなわち冷却プレート６００に近い側には、ＩＧＢＴ３３０が位置する。すなわち、ＩＧＢＴ３３０は、ケースユニット３１０と冷却プレート６００間に位置する。
【0169】
ケースユニット３１０と、通電バスバー３２０、ＩＧＢＴ３３０及び冷却プレート６００との結合のために、締結部材（図示せず）が備えられる。
【0170】
また、ケースユニット３１０と、絶縁ハウジング２６０及びバルブカバー部２１０も、締結部材（図示せず）により結合される。
【0171】
一実施形態において、締結部材（図示せず）は、ネジ部材で形成される。
【0172】
ケースユニット３１０は、絶縁性素材で形成される。また、ケースユニット３１０は、耐熱性、耐圧性及び耐摩耗性を有する素材で形成される。一実施形態において、ケースユニット３１０は、合成樹脂素材で形成される。
【0173】
同図に示す実施形態において、ケースユニット３１０は、上下方向に延設される。これは、後述するように、ＩＧＢＴ３３０が複数備えられ、上下方向に配置されることに起因する。
【0174】
ケースユニット３１０は、突出部３１１と、接地棒貫通孔３１２とを含む。また、ケースユニット３１０の内部には、ＩＧＢＴ収容部（図示せず）が形成され、ＩＧＢＴ３３０が収容される。
【0175】
突出部３１１は、ケースフレーム３１０ａの上側から突設される。突出部３１１は、複数形成される。複数の突出部３１１は、互いに所定距離離隔して形成される。
【0176】
同図に示す実施形態において、突出部３１１は、ケースフレーム３１０ａの上側の前側及び後側から上方に突設される。各突出部３１１は、前後方向の同一線上に位置する。
【0177】
突出部３１１には、接地棒貫通孔３１２が貫設される。
【0178】
接地棒貫通孔３１２には、接地棒ユニット（図示せず）が貫通結合される。接地棒貫通孔３１２は、突出部３１１に貫設される。同図に示す実施形態において、接地棒貫通孔３１２は、前後方向に貫設される。
【0179】
接地棒貫通孔３１２は、接地棒ユニット（図示せず）の形状に応じて形成される。同図に示す実施形態において、接地棒ユニット（図示せず）が円筒状であるので、接地棒貫通孔３１２は、円形の断面を有するように形成される。
【0180】
前述したように、突出部３１１は、前側及び後側にそれぞれ形成される。接地棒貫通孔３１２は、複数の突出部３１１のそれぞれに貫設される。
【0181】
各突出部３１１に形成される接地棒貫通孔３１２は、同じ中心軸を有するように形成される。また、接地棒貫通孔３１２は、接地突出部（図示せず）と同じ中心軸を有するように形成される。
【0182】
ＩＧＢＴ収容部（図示せず）は、ＩＧＢＴ３３０を収容する。ＩＧＢＴ収容部（図示せず）は、ケースユニット３１０の内部に形成される所定の空間により規定される。ＩＧＢＴ収容部（図示せず）は、冷却プレート６００に面したケースユニット３１０の一側から所定距離だけ凹設される。
【0183】
ＩＧＢＴ収容部（図示せず）は、複数形成される。同図に示す実施形態において、ＩＧＢＴ収容部（図示せず）は、突出部３１１に近い側の一側に形成される第１ＩＧＢＴ収容部と、突出部３１１から遠い側の他側に形成される第２ＩＧＢＴ収容部とを含む。
【0184】
これは、ＩＧＢＴ３３０が、第１ＩＧＢＴ３３１と、第２ＩＧＢＴ３３２とを含むように、２つ備えられることに起因する。すなわち、第１ＩＧＢＴ収容部には、第１ＩＧＢＴ３３１が収容され、第２ＩＧＢＴ収容部には、第２ＩＧＢＴ３３２が収容される。
【0185】
前述したように、ケースユニット３１０は、２つ備えられ、互いに結合される。１つのケースユニット３１０に２つのＩＧＢＴ収容部（図示せず）が形成されるので、各防爆フレーム部３００には、計４つのＩＧＢＴ３３０が収容されることが理解されるであろう。
【0186】
各ＩＧＢＴ収容部の形状は、それに収容される各ＩＧＢＴ３３１、３３２の形状に応じて決定される。また、第１ＩＧＢＴ収容部及び第２ＩＧＢＴ収容部は、互いに対応する形状に形成される。
【0187】
第１ＩＧＢＴ収容部と第２ＩＧＢＴ収容部間には、隔壁部が形成される。ケースユニット３１０と冷却プレート６００が結合されると、冷却プレート６００に面した隔壁部の一面は、冷却プレート６００に接触する。
【0188】
通電バスバー３２０は、バルブ組立体２００に供給された電流をコンデンサ組立体１００に供給する。また、通電バスバー３２０は、プリント基板とＩＧＢＴ３３０を通電可能に接続する。
【0189】
通電バスバー３２０は、入力バスバー２３０に通電可能に接続される。入力バスバー２３０に供給された電力エネルギーは、通電バスバー３２０に供給される。
【0190】
通電バスバー３２０は、出力バスバー２５０に通電可能に接続される。通電バスバー３２０に供給された電力エネルギーは、出力バスバー２５０に供給される。
【0191】
通電バスバー３２０は、プリント基板及びＩＧＢＴ３３０とそれぞれ通電可能に接続される。プリント基板又はＩＧＢＴ３３０で演算された制御信号は、他の構成要素に伝達される。
【0192】
通電バスバー３２０は、第１通電バスバー３２１と、第２通電バスバー３２２とを含む。
【0193】
第１通電バスバー３２１は、第２通電バスバー３２２の上方に位置し、第１入力バスバー２３１及び出力バスバー２５０に通電可能に接続される。第２通電バスバー３２２は、第１通電バスバー３２１の下方に位置し、第２入力バスバー２３２及び出力バスバー２５０に通電可能に接続される。
【0194】
同図に示す実施形態において、通電バスバー３２０は、ケースユニット３１０と絶縁ハウジング２６０間に位置する。
【0195】
通電バスバー３２０は、一方向、すなわち同図に示す実施形態における前後方向に延設される。通電バスバー３２０の前記一方向の両端部、すなわち前端部及び後端部は、ケースユニット３１０に対して所定の角度で折り曲げられて形成される。一実施形態において、前記所定の角度は直角である。
【0196】
よって、通電バスバー３２０がケースユニット３１０に結合されると、通電バスバー３２０は、ケースユニット３１０の前側、左側又は右側、及び後側を覆う。
【0197】
通電バスバー３２０は、通電可能な素材で形成される。また、通電バスバー３２０は、剛性の高い素材で形成される。一実施形態において、通電バスバー３２０は、鉄を含む素材で形成される。
【0198】
よって、ＩＧＢＴ収容部（図示せず）に収容されるＩＧＢＴ３３０が爆発しても、ケースユニット３１０を覆う通電バスバー３２０により、ケースユニット３１０の損傷又は形状変形を最小限に抑えることができる。
【0199】
一実施形態において、ケースユニット３１０、通電バスバー３２０、絶縁ハウジング２６０及び冷却プレート６００は螺合される。
【0200】
ＩＧＢＴ３３０は、サブモジュール１０に流入又は流出する電流を制御する。一実施形態において、ＩＧＢＴ３３０は、スイッチング素子として機能する。
【0201】
ＩＧＢＴ３３０は、ＩＧＢＴ収容部（図示せず）に収容される。ＩＧＢＴ３３０は、冷却プレート６００に面接触する。
【0202】
具体的には、冷却プレート６００とＩＧＢＴ３３０が対向する各面が接触する。よって、ＩＧＢＴ３３０から発生する熱が冷却プレート６００に伝達されるので、ＩＧＢＴ３３０が冷却される。
【0203】
ＩＧＢＴ３３０は、通電バスバー３２０に通電可能に接続される。通電バスバー３２０を介して、ＩＧＢＴ３３０が作動するための電力エネルギーが供給される。
【0204】
また、ＩＧＢＴ３３０で演算された制御信号は、通電バスバー３２０を介して他の構成要素、例えばプリント基板、コンデンサ素子（図示せず）などに伝達される。
【0205】
ＩＧＢＴ３３０は、複数備えられる。同図に示す実施形態において、ＩＧＢＴ３３０は、突出部３１１に近い側である上側に配置される第１ＩＧＢＴ３３１と、突出部３１１から遠い側である下側に配置される第２ＩＧＢＴ３３２とを含む。
【0206】
前述したように、ケースユニット３１０は、２つ備えられる。よって、同図に示す実施形態において、ＩＧＢＴ３３０は、左側及び右側の各ケースユニット３１０にそれぞれ２つずつ備えられ、計４つ備えられる。
【0207】
（４）本発明の実施形態によるレール組立体４００についての説明
本発明の実施形態によるサブモジュール１０は、レール組立体４００を含む。レール組立体４００は、バルブ組立体２００及びコンデンサ組立体１００を摺動可能に支持する。
本発明の実施形態によるサブモジュール１０は、レール組立体４００を含む。レール組立体４００は、バルブ組立体２００及びコンデンサ組立体１００を摺動可能に支持する。
【0208】
また、本発明の実施形態によるレール組立体４００は、バルブ組立体２００及びコンデンサ組立体１００が任意に離脱することを防止するように構成される。
【0209】
【0210】
同図に示す実施形態において、レール組立体４００は、カートユニット４１０と、レールユニット４２０とを含む。
【0211】
カートユニット４１０は、コンデンサ組立体１００及びバルブ組立体２００を摺動可能に支持する。カートユニット４１０は、コンデンサ組立体１００及びバルブ組立体２００を下側から支持する。
【0212】
コンデンサ組立体１００及びバルブ組立体２００は、カートユニット４１０に装着された状態で、カートユニット４１０と共に前方又は後方に摺動する。
【0213】
コンデンサ組立体１００及びバルブ組立体２００は、別途の締結部材（図示せず）により、カートユニット４１０にそれぞれ結合される。
【0214】
カートユニット４１０は、複数備えられる。複数のカートユニット４１０は、コンデンサ組立体１００とバルブ組立体２００をそれぞれ支持する。
【0215】
カートユニット４１０は、レールユニット４２０に摺動可能に結合される。カートユニット４１０は、レールユニット４２０に沿って前方又は後方に摺動する。
【0216】
カートユニット４１０は、コンデンサ組立体１００とバルブ組立体２００が連結される方向、すなわち同図に示す実施形態における前後方向に延設される。
【0217】
カートユニット４１０の延設長さは、コンデンサ組立体１００及びバルブ組立体２００の前後方向の長さに応じてそれぞれ決定される。よって、カートユニット４１０とカートユニット４１０の延設長さは、互いに異なる。
【0218】
（５）本発明の実施形態による離脱防止部５００についての説明
本発明の実施形態によるサブモジュール１０は、離脱防止部５００を含む。離脱防止部５００は、コンデンサ組立体１００又はバルブ組立体２００が装着されたカートユニット４１０がレールユニット４２０から任意に離脱することを防止する。
本発明の実施形態によるサブモジュール１０は、離脱防止部５００を含む。離脱防止部５００は、コンデンサ組立体１００又はバルブ組立体２００が装着されたカートユニット４１０がレールユニット４２０から任意に離脱することを防止する。
【0219】
同図に示す実施形態において、離脱防止部５００は、カートユニット４１０に回転可能に結合される。離脱防止部５００は、レールユニット４２０に接触した状態で、カートユニット４１０と共に摺動する。
【0220】
また、離脱防止部５００は、レールユニット４２０にも備えられる。上記例において、離脱防止部５００は、カートユニット４１０に面したレールユニット４２０の一面から所定距離だけ陥没した溝で形成される。
【0221】
カートユニット４１０が摺動することにより、カートユニット４１０に回転可能に結合される離脱防止部５００も移動する。カートユニット４１０がレールユニット４２０に備えられる離脱防止部５００に隣接するように移動すると、カートユニット４１０に備えられる離脱防止部５００は、レールユニット４２０に備えられる離脱防止部５００に挿入される。
【0222】
よって、カートユニット４１０は、レールユニット４２０の端部に向かって移動しなくなる。上記構造により、カートユニット４１０がレールユニット４２０から任意に離脱しなくなる。
【0223】
４．本発明の実施形態による冷却プレート６００についての説明
本発明の実施形態によるサブモジュール１０は、冷却プレート６００を含む。冷却プレート６００は、ＩＧＢＴ３３０と熱交換してＩＧＢＴ３３０を冷却するように構成される。一実施形態において、冷却プレート６００は、ＩＧＢＴ３３０に面接触する。
本発明の実施形態によるサブモジュール１０は、冷却プレート６００を含む。冷却プレート６００は、ＩＧＢＴ３３０と熱交換してＩＧＢＴ３３０を冷却するように構成される。一実施形態において、冷却プレート６００は、ＩＧＢＴ３３０に面接触する。
【0224】
【0225】
冷却プレート６００は、防爆フレーム部３００に結合される。具体的には、冷却プレート６００は、複数のケースユニット３１０間に位置し、複数のケースユニット３１０にそれぞれ結合される。
【0226】
同図に示す実施形態において、冷却プレート６００は、上下方向の長さが前後方向の長さより長く形成される。これは、冷却プレート６００が上下方向に配置される第１ＩＧＢＴ３３１及び第２ＩＧＢＴ３３２を同時に冷却できるようにするためである。
【0227】
同図に示す実施形態において、冷却プレート６００は、直方体の板状に形成される。冷却プレート６００の形状は、ＩＧＢＴ３３０に接触してＩＧＢＴ３３０を冷却することのできるものであれば、いかなる形態に形成されてもよい。
【0228】
冷却プレート６００は、熱伝導性の高い素材で形成される。一実施形態において、冷却プレート６００は、アルミニウム（Ａｌ）素材で形成される。
【0229】
同図に示す実施形態において、冷却プレート６００は、冷却本体６１０と、冷却カバー６２０と、冷却流路部６３０と、離隔空間部６４０と、シート部材６５０とを含む。
【0230】
冷却本体６１０は、冷却プレート６００の外形を形成する。同図に示す実施形態において、冷却本体６１０は、上下方向の長さが前後方向の長さより長い長方形の板状に形成される。冷却本体６１０の形状は変更してもよい。
【0231】
冷却本体６１０の内部には、所定の空間が形成される。前記所定の空間は、外部に連通する。外部から流入する冷却流体は、冷却本体６１０の内部の前記所定の空間を流動し、その後冷却本体６１０の外部に流出する。
【0232】
冷却本体６１０は、ＩＧＢＴ３３０に接触して熱交換する。冷却本体６１０の内部を流動する冷却流体は、ＩＧＢＴ３３０から熱が伝達され、その後冷却本体６１０の外部に排出される。
【0233】
冷却本体６１０は、外部に連通する。この連通は、流入口６１１及び流出口６１２により達成される。
【0234】
冷却本体６１０は、流入口６１１と、流出口６１２と、冷却流体収容部６１３と、挿入突出部６１４と、支持突出部６１５と、結合突出部６１６と、カバー結合部６１７とを含む。
【0235】
流入口６１１は、冷却本体６１０の内部と外部を連通させる。流入口６１１を介して、外部から供給される冷却流体が冷却本体６１０の内部に流入する。一実施形態において、流入口６１１は、冷却本体６１０に貫設される。
【0236】
流入口６１１は、冷却流体収容部６１３に連通する。流入口６１１を通過した冷却流体は、冷却流体収容部６１３に流入する。
【0237】
同図に示す実施形態において、流入口６１１は、冷却本体６１０の上側に位置する。また、流入口６１１は、流出口６１２の前方に位置する。流入口６１１の位置は、冷却本体６１０の内部と外部を連通させることのできるものであれば、いかなる位置に変更してもよい。
【0238】
流出口６１２は、冷却本体６１０の内部と外部を連通させる。流出口６１２を介して、冷却本体６１０の内部空間を循環してＩＧＢＴ３３０と熱交換した冷却流体が冷却本体６１０の外部に流出する。一実施形態において、流出口６１２は、冷却本体６１０に貫設される。
【0239】
流出口６１２は、冷却流体収容部６１３に連通する。冷却流体収容部６１３を流動する冷却流体は、流出口６１２から外部に流出する。
【0240】
同図に示す実施形態において、流出口６１２は、冷却本体６１０の上側に位置する。また、流出口６１２は、流入口６１１の後方に位置する。流出口６１２の位置は、冷却本体６１０の内部と外部を連通させることのできるものであれば、いかなる位置に変更してもよい。
【0241】
冷却流体収容部６１３は、流入口６１１から冷却本体６１０の内部に流入する冷却流体が流動する空間である。冷却流体収容部６１３は、流入口６１１に連通する。流入する冷却流体は、冷却流体収容部６１３を流動してＩＧＢＴ３３０と熱交換する。
【0242】
冷却流体収容部６１３は、冷却本体６１０の一面から所定距離だけ凹設される。具体的には、冷却流体収容部６１３は、冷却カバー６２０に面した一面から所定距離だけ凹設される。
【0243】
冷却流体収容部６１３を流動して熱交換した冷却流体は、流出口６１２から冷却本体６１０の外部に流出する。冷却流体収容部６１３は、流出口６１２に連通する。
【0244】
図６に示す実施形態において、冷却流体収容部６１３には、冷却流路部６３０が形成される。冷却流体収容部６１３の内部に流入する冷却流体は、冷却流路部６３０に沿って流動し、その後流出口６１２から冷却本体６１０の外部に流出する。冷却流体が上記流動過程中にＩＧＢＴ３３０と熱交換することについては前述した通りである。
【0245】
上記実施形態において、冷却流体収容部６１３には、支持突出部６１５が形成される。支持突出部６１５は、冷却本体６１０に結合される冷却カバー６２０を支持するように構成される。
【0246】
支持突出部６１５は、冷却本体６１０が延びる方向、すなわち同図に示す実施形態における上下方向に延設される。支持突出部６１５は、冷却流体収容部６１３の左右方向の中心を通るように配置される。
【0247】
冷却本体６１０に冷却カバー６２０が結合されると、支持突出部６１５は、冷却本体６１０に面した冷却カバー６２０の一面に接触する。よって、冷却カバー６２０が予め設定された位置を逸脱して冷却流体収容部６１３の内部に挿入されることが防止される。
【0248】
上記実施形態において、支持突出部６１５には、結合突出部６１６が突設される。結合突出部６１６は、冷却カバー６２０に形成される結合貫通部６２１に挿入結合される。このようにして、冷却カバー６２０が冷却流体収容部６１３に被せられる位置に正確に配置される。
【0249】
同図に示す実施形態において、結合突出部６１６は、支持突出部６１５の中心部分に位置する。一実施形態において、結合突出部６１６と支持突出部６１５は、同じ中心軸を有するように配置される。また、同図に示す実施形態において、結合突出部６１６は、円形の断面を有する円筒形に形成される。
【0250】
結合突出部６１６の位置及び形状は、結合貫通孔６２２の位置及び形状に応じて変更される。
【0251】
カバー結合部６１７は、冷却本体６１０に結合される冷却カバー６２０が接触する部分である。具体的には、冷却カバー６２０が冷却本体６１０に結合されると、カバー結合部６１７は、本体結合部６２３に接触する。
【0252】
カバー結合部６１７は、冷却流体収容部６１３を囲む面と定義される。すなわち、カバー結合部６１７は、冷却流体収容部６１３を挟んで対向する２対の面である。言い換えれば、カバー結合部６１７は、冷却本体６１０の内周面と定義される。
【0253】
同図に示す実施形態において、カバー結合部６１７は、冷却流体収容部６１３を上側、下側、前側及び右側から囲むように形成される。カバー結合部６１７の形状は、冷却流体収容部６１３及び本体結合部６２３の形状に応じて変更される。
【0254】
本発明の実施形態による冷却プレート６００は、カバー結合部６１７と本体結合部６２３が接触し、その後摩擦攪拌接合方法で冷却本体６１０と冷却カバー６２０が結合される。その詳細については後述する。
【0255】
カバー結合部６１７の各角部は、面取りされる。すなわち、各カバー結合部６１７が互いに連結される角部は、丸く形成される。このようにして、冷却流体が冷却流体収容部６１３の内部で円滑に流動することができる。
【0256】
図７に示す実施形態において、冷却流路部６３０は、冷却カバー６２０に形成される。よって、本実施形態による冷却本体６１０は、前述した実施形態による冷却本体６１０とは差異がある。
【0257】
具体的には、本実施形態による冷却本体６１０は、支持突出部６１５及び結合突出部６１６の代わりに挿入突出部６１４を含む。
【0258】
流入口６１１、流出口６１２及びカバー結合部６１７の構造及び機能は前述した実施形態と同一であるので、以下では挿入突出部６１４を中心に説明する。
【0259】
挿入突出部６１４は、冷却流体収容部６１３に被せられるように冷却本体６１０に結合される冷却カバー６２０に結合される。よって、冷却本体６１０と冷却カバー６２０が安定して結合される。
【0260】
冷却本体６１０に冷却カバー６２０が結合されると、挿入突出部６１４は、冷却本体６１０に面した冷却カバー６２０の一面に接触する。冷却カバー６２０の前記一面には、冷却流路部６３０の中心部分に結合貫通部６２１が貫設される。挿入突出部６１４は、結合貫通部６２１に貫挿される。
【0261】
よって、冷却カバー６２０は、冷却流体収容部６１３を密閉するように、冷却本体６１０に結合される。
【0262】
挿入突出部６１４は、冷却本体６１０が延びる方向、すなわち同図に示す実施形態における上下方向に延設される。挿入突出部６１４は、冷却流体収容部６１３の左右方向の中心を通るように配置される。
【0263】
挿入突出部６１４の位置及び形状は、結合貫通部６２１の位置及び形状に応じて変更される。
【0264】
冷却カバー６２０は、冷却流体収容部６１３に被せられるように、冷却本体６１０に結合される。冷却カバー６２０は、冷却カバー６２０に面した冷却流体収容部６１３の一側を密閉するように構成される。
【0265】
冷却カバー６２０は、冷却本体６１０に固定結合される。本発明の実施形態による冷却プレート６００において、冷却カバー６２０は、摩擦攪拌接合方法で冷却本体６１０に結合される。その詳細については後述する。
【0266】
冷却カバー６２０は、冷却流体収容部６１３に対応する形状の断面を有するように形成される。同図に示す実施形態において、冷却流体収容部６１３は、上下方向の長さが前後方向の長さより長く形成される。よって、冷却カバー６２０の形状も、上下方向の長さが前後方向の長さより長く形成される。
【0267】
冷却カバー６２０は、板状に形成される。冷却カバー６２０が冷却流体収容部６１３に被せられるように冷却本体６１０に結合されると、冷却カバー６２０の外面と冷却本体６１０の外面は同一平面上に位置する。
【0268】
冷却カバー６２０は、結合貫通部６２１と、結合貫通孔６２２と、本体結合部６２３とを含む。
【0269】
図６に示す実施形態において、冷却流路部６３０は、冷却本体６１０に形成される。本実施形態において、冷却カバー６２０は、結合貫通孔６２２と、本体結合部６２３とを含む。
【0270】
結合貫通孔６２２は、冷却カバー６２０に貫設される。冷却カバー６２０が冷却本体６１０に結合されると、結合貫通孔６２２に結合突出部６１６が貫挿される。よって、冷却カバー６２０と冷却本体６１０の結合方向が正確に合致する。
【0271】
結合貫通孔６２２は、結合突出部６１６により密閉される。よって、冷却流体収容部６１３を流動する冷却流体が任意に流出することが防止される。
【0272】
同図に示す実施形態において、結合貫通孔６２２は、冷却カバー６２０の中心部分に位置する。また、結合貫通孔６２２は、円形の断面を有するように形成される。結合貫通孔６２２の位置及び形状は、結合突出部６１６の位置及び形状に応じて変更される。
【0273】
本体結合部６２３は、冷却カバー６２０が冷却本体６１０に接触する部分である。具体的には、冷却カバー６２０が冷却本体６１０に結合されると、本体結合部６２３は、カバー結合部６１７に接触する。
【0274】
本体結合部６２３は、冷却カバー６２０の外周面と定義される。すなわち、本体結合部６２３は、冷却カバー６２０の外側において各方向に対向する２対の面である。
【0275】
同図に示す実施形態において、本体結合部６２３は、冷却カバー６２０の上側、下側、前側及び右側に位置する各面と定義される。
【0276】
本発明の実施形態による冷却プレート６００は、カバー結合部６１７と本体結合部６２３が接触し、その後摩擦攪拌接合方法で冷却本体６１０と冷却カバー６２０が結合される。その詳細については後述する。
【0277】
本体結合部６２３の各角部は、面取りされる。すなわち、各本体結合部６２３が互いに連結される角部は、丸く形成される。上記形状は、カバー結合部６１７の形状に応じて変更される。
【0278】
図７に示す実施形態において、冷却流路部６３０は、冷却カバー６２０に形成される。よって、本実施形態による冷却カバー６２０は、前述した実施形態による冷却本体６１０とは差異がある。
【0279】
具体的には、本実施形態による冷却カバー６２０は、結合貫通孔６２２の代わりに結合貫通部６２１を含む。
【0280】
本体結合部６２３の構造及び機能は前述した実施形態と同一であるので、以下では結合貫通部６２１を中心に説明する。
【0281】
結合貫通部６２１は、冷却カバー６２０に貫設される。冷却カバー６２０が冷却本体６１０に結合されると、結合貫通部６２１には、挿入突出部６１４が挿入結合される。
【0282】
挿入突出部６１４は、結合貫通部６２１を密閉するように挿入結合される。よって、冷却流体収容部６１３が密閉されるので、冷却流体収容部６１３を流動する冷却流体が任意に流出することが防止される。
【0283】
同図に示す実施形態において、結合貫通部６２１は、冷却カバー６２０の延設方向、すなわち上下方向に延設される。また、結合貫通部６２１は、冷却カバー６２０の前後方向の中心部分を通るように位置する。結合貫通部６２１の位置及び形状は、挿入突出部６１４の位置及び形状に応じて変更される。
【0284】
冷却流路部６３０は、冷却流体収容部６１３に流入する冷却流体が流動する流路である。流入口６１１から流入する冷却流体は、冷却流路部６３０に沿って冷却流体収容部６１３の内部を流動し、その後流出口６１２から外部に流出する。
【0285】
冷却流路部６３０は、流入口６１１に連通する。流入口６１１から流入する冷却流体は、冷却流路部６３０に沿って流動する。
【0286】
冷却流路部６３０は、流出口６１２に連通する。冷却流路部６３０に沿って流動する冷却流体は、流出口６１２から流出する。
【0287】
冷却流路部６３０は、冷却本体６１０又は冷却カバー６２０に形成される。その詳細については後述する。
【0288】
冷却流路部６３０は、流路突出部６３１と、流路陥没部６３２とを含む。
【0289】
流路突出部６３１は、冷却流路を形成するための壁体として機能する。流路突出部６３１は、複数形成される。複数の流路突出部６３１は、互いに離隔して配置される。
【0290】
複数の流路突出部６３１が離隔することにより形成される空間は、流路陥没部６３２と定義される。冷却流体収容部６１３に流入する冷却流体は、流路突出部６３１によりガイドされ、流路陥没部６３２に沿って流動する。
【0291】
複数の流路突出部６３１はつながっている。すなわち、複数の流路突出部６３１は、単一の流路突出部６３１が冷却流体収容部６１３の上下方向及び前後方向に往復することにより形成されるものと解される。
【0292】
流路突出部６３１の一端部は、流入口６１１に隣接するように位置する。流入口６１１から流入する冷却流体は、流路突出部６３１に沿って流路陥没部６３２によりガイドされる。
【0293】
流路突出部６３１の他端部は、流出口６１２に隣接するように位置する。流路陥没部６３２に沿って冷却流体収容部６１３を流動する冷却流体は、流出口６１２にガイドされる。
【0294】
流路突出部６３１が互いに離隔することにより形成される空間は、流路陥没部６３２と定義される。流路陥没部６３２は、流入する冷却流体が流動する空間である。流路陥没部６３２は、流路突出部６３１に囲まれるように形成され、流路陥没部６３２を流動する冷却流体は、流路突出部６３１によりガイドされる。
【0295】
流路陥没部６３２は、流入口６１１に連通する。流入口６１１から流入する冷却流体は、流路陥没部６３２を流動し、冷却流体収容部６１３の内部を流動する。
【0296】
流路陥没部６３２は、流出口６１２に連通する。流路陥没部６３２を流動する冷却流体は、流出口６１２から冷却プレート６００の外部に流出する。
【0297】
流路陥没部６３２は、つながって形成される。すなわち、流路陥没部６３２は、冷却流体収容部６１３の内部で流入口６１１と流出口６１２を連通させる。
【0298】
同図に示す実施形態において、流路突出部６３１は、冷却流体収容部６１３の上下方向に往復するジグザグ（zigzag）状に形成される。よって、流路突出部６３１間に形成される流路陥没部６３２も、冷却流体収容部６１３の上下方向に往復するジグザグ状に形成される。
【0299】
流路突出部６３１及び流路陥没部６３２の形状は、冷却流体が流動してＩＧＢＴ３３０と熱交換することのできるものであれば、いかなる形状に形成されてもよい。
【0300】
図６に示す実施形態において、冷却流路部６３０は、冷却本体６１０に形成される。上記実施形態において、流路突出部６３１は、冷却流体収容部６１３が陥没することにより形成される面から所定距離だけ突設される。
【0301】
すなわち、流路突出部６３１は、冷却カバー６２０に対向して冷却流体収容部６１３を覆う冷却本体６１０の一面から突設される。流路陥没部６３２は、流路突出部６３１間に形成される空間により形成される。
【0302】
他の実施形態において、流路陥没部６３２は、冷却カバー６２０に対向して冷却流体収容部６１３を覆う冷却本体６１０の一面から凹設される。上記実施形態において、流路突出部６３１は、流路陥没部６３２間に形成される突出部と定義される。
【0303】
ここで、支持突出部６１５及び結合突出部６１６は、冷却流路部６３０の内側、すなわち冷却本体６１０の中心部分に位置する。また、冷却カバー６２０に面した流路突出部６３１の端部は、冷却流体収容部６１３に面した冷却カバー６２０の一面に接触する。
【0304】
図７に示す実施形態において、冷却流路部６３０は、冷却カバー６２０に形成される。上記実施形態において、流路突出部６３１は、冷却本体６１０に面した冷却カバー６２０の一面から突設される。流路陥没部６３２は、流路突出部６３１間に形成される空間により形成される。
【0305】
他の実施形態において、流路陥没部６３２は、冷却本体６１０に面した冷却カバー６２０の一面から凹設される。上記実施形態において、流路突出部６３１は、流路陥没部６３２間に形成される突出部と定義される。
【0306】
ここで、結合貫通部６２１は、冷却流路部６３０の内側、すなわち冷却カバー６２０の中心部分に位置する。また、冷却本体６１０に面した流路突出部６３１の端部は、冷却カバー６２０に対向して冷却流体収容部６１３を覆う冷却本体６１０の一面に接触する。
【0307】
離隔空間部６４０は、冷却本体６１０と冷却カバー６２０が結合されたときに、冷却本体６１０又は冷却カバー６２０の一面と流路突出部６３１の端部間に形成される空間である。
【0308】
図８に示す実施形態において、冷却流路部６３０は、冷却本体６１０に形成される。上記実施形態において、離隔空間部６４０は、冷却カバー６２０に面した流路突出部６３１の端部と、冷却流体収容部６１３に面した冷却カバー６２０の一面間の空間と定義される。
【0309】
図９に示す実施形態において、冷却流路部６３０は、冷却カバー６２０に形成される。上記実施形態において、離隔空間部６４０は、冷却本体６１０に面した流路突出部６３１の端部と、冷却カバー６２０に面した冷却本体６１０の一面間の空間と定義される。
【0310】
理解を助けるために、離隔空間部６４０も冷却プレート６００が含むものとして説明した。しかし、離隔空間部６４０が形成されると、冷却流体収容部６１３に流入する冷却流体が冷却流路部６３０に沿って流動できなくなる恐れがある。
【0311】
すなわち、冷却流体が流入口６１１と、冷却流路部６３０と、流出口６１２とを含む流路を円滑に流動することができず、一部の冷却流体が離隔空間部６４０に残留する状況が発生する。
【0312】
よって、冷却プレート６００の内部を冷却流体が円滑に流動するためには、離隔空間部６４０が生成されないことが好ましい。
【0313】
【0314】
シート部材６５０は、離隔空間部６４０に位置し、離隔空間部６４０を埋めるように構成される。流路突出部６３１の端部が冷却本体６１０又は冷却カバー６２０に接触した状態を維持し、冷却流体が任意に残留することを防止する。
【0315】
シート部材６５０は、冷却流体収容部６１３に収容される。冷却流体収容部６１３に収容されるシート部材６５０は、その外周面がカバー結合部６１７に接触する。
【0316】
【0317】
すなわち、冷却カバー６２０が冷却流体収容部６１３に被せられるように冷却本体６１０に結合される前に、シート部材６５０が流路突出部６３１に被せられるように冷却流体収容部６１３に収容される。
【0318】
【0319】
すなわち、冷却カバー６２０が冷却流体収容部６１３に被せられるように冷却本体６１０に結合される前に、シート部材６５０が冷却カバー６２０に対向して冷却流体収容部６１３を覆う一面に被せられるように冷却流体収容部６１３に収容される。
【0320】
冷却流体収容部６１３に収容されるシート部材６５０は、溶融されて流路突出部６３１の前記端部に結合される。一実施形態において、シート部材６５０は、ガスシールドろう付け方法で溶融される。このようにして、離隔空間部６４０が埋められる。
【0321】
シート部材６５０は、ガスシールドろう付け方法で溶融されるので、異なる部材を接合することのできるものであれば、いかなる素材で形成されてもよい。
【0322】
シート部材６５０は、冷却流体収容部６１３の形状に対応する形状に形成される。同図に示す実施形態において、冷却流体収容部６１３は、上下方向の長さが前後方向の長さより長く形成される。
【0323】
よって、シート部材６５０は、上下方向の長さが前後方向の長さより長く形成される。
【0324】
シート部材６５０は、複数備えられる。図１０に示す実施形態において、シート部材６５０は、第１シート部材６５０ａと、第２シート部材６５０ｂとを含む。複数のシート部材６５０が備えられると、離隔空間部６４０がより効果的に埋められる。
【0325】
複数のシート部材６５０は、異なる厚さを有するように形成される。図１０に示す実施形態において、第１シート部材６５０ａは、第２シート部材６５０ｂより厚く形成される。
【0326】
シート部材６５０の内部には、シート貫通孔６５１が形成される。シート貫通孔６５１には、冷却本体６１０の結合突出部６１６が貫挿される。
【0327】
同図に示す実施形態において、シート貫通孔６５１は、円形の断面を有し、シート部材６５０の中心部分に位置する。シート貫通孔６５１の位置及び形状は、結合突出部６１６の位置及び形状に応じて変更される。
【0328】
シート部材６５０が溶融され、その後冷却カバー６２０が冷却流体収容部６１３に被せられるように冷却本体６１０に結合される。カバー結合部６１７と本体結合部６２３が接触する各縁部は、摩擦攪拌接合方法で結合される。
【0329】
よって、図１２に示すように、カバー結合部６１７と本体結合部６２３が接触する各縁部には、ビーズが生成される。前記ビーズは、ミリング作業などにより除去される。
【0330】
５．本発明の実施形態による冷却プレート６００の製造方法についての説明
本発明の実施形態による冷却プレート６００は、摩擦攪拌接合方法で形成される。
本発明の実施形態による冷却プレート６００は、摩擦攪拌接合方法で形成される。
【0331】
摩擦攪拌接合は、母材（basic material）である冷却本体６１０及び冷却カバー６２０自体を溶融させて結合させる。よって、摩擦攪拌接合は、冷却本体６１０や冷却カバー６２０の素材とは異なる、溶接のための他の素材の材料を用いなくても、冷却本体６１０と冷却カバー６２０を結合させることができる。
【0332】
また、摩擦攪拌接合は、Ｏリングなどの密閉のための部材を用いなくても、冷却本体６１０と冷却カバー６２０を密閉結合することができる。よって、密閉のための部材により冷却流路部６３０が塞がることや、密閉のための部材が破損、摩耗して冷却流体が流出することが防止される。
【0333】
【0334】
図１３に示す実施形態において、冷却プレート６００の製造方法は、冷却本体６１０及び冷却本体６１０に結合される冷却カバー６２０のいずれかに冷却流路部６３０が形成されるステップＳ１００と、冷却カバー６２０が冷却本体６１０に被せられるように配置されるステップＳ２００と、冷却本体６１０と冷却カバー６２０が接触した部分が結合されるステップＳ３００と、冷却本体６１０と冷却カバー６２０が接触した部分に形成されるビーズが除去されるステップＳ４００と、冷却カバー６２０及び冷却本体６１０が応力除去熱処理されるステップＳ５００とを含む。
【0335】
（１）冷却本体６１０及び冷却本体６１０に結合される冷却カバー６２０のいずれかに冷却流路部６３０が形成されるステップＳ１００についての説明
冷却本体６１０と冷却カバー６２０が対向する面のいずれかに冷却流路部６３０が形成されるステップＳ１００である。
冷却本体６１０と冷却カバー６２０が対向する面のいずれかに冷却流路部６３０が形成されるステップＳ１００である。
【0336】
以下、図１４を参照して、本ステップについて詳細に説明する。
【0337】
前述したように、本発明の実施形態による冷却プレート６００は、冷却本体６１０及び冷却カバー６２０のいずれかに冷却流路部６３０が形成される。
【0338】
まず、冷却本体６１０に冷却流路部６３０が形成されるステップＳ１１０について説明する。
【0339】
冷却カバー６２０に面した冷却本体６１０の一面に、冷却流体収容部６１３が所定距離だけ凹設される（Ｓ１１１）。冷却流体収容部６１３が凹設される前記所定距離は、冷却流路部６３０の流路突出部６３１が突出する長さより長く形成される。
【0340】
よって、冷却カバー６２０が冷却流体収容部６１３に被せられるように冷却本体６１０に結合されると、冷却本体６１０の外面と冷却カバー６２０の外面が同一平面上に位置する。
【0341】
また、複数の流路陥没部６３２は、冷却流体収容部６１３が凹設された冷却本体６１０の面から所定距離だけ凹設される（Ｓ１１２）。複数の流路陥没部６３２は互いに連通する。
【0342】
複数の流路陥没部６３２は、互いに離隔して配置される。複数の流路陥没部６３２が互いに離隔して形成される隔壁により、複数の流路突出部６３１が規定される。
【0343】
言い換えれば、複数の流路突出部６３１は、冷却流体収容部６１３が凹設された冷却本体６１０の面から所定距離だけ突設される。複数の流路突出部６３１は、互いにつながっている。
【0344】
複数の流路突出部６３１は、互いに離隔して配置される。複数の流路突出部６３１が互いに離隔することにより形成される空間により、複数の流路突出部６３１が規定される。
【0345】
次に、冷却カバー６２０に冷却流路部６３０が形成されるステップＳ１２０について説明する。
【0346】
冷却本体６１０に面した冷却カバー６２０の一面に、複数の流路陥没部６３２が所定距離だけ凹設される（Ｓ１２１）。複数の流路陥没部６３２は互いに連通する。
【0347】
複数の流路陥没部６３２は、互いに離隔して配置される。複数の流路陥没部６３２が互いに離隔して形成される隔壁により、複数の流路突出部６３１が規定される。
【0348】
言い換えれば、複数の流路突出部６３１は、冷却本体６１０に面した冷却カバー６２０の一面から所定距離だけ突設される。複数の流路突出部６３１は、互いにつながっている。
【0349】
複数の流路突出部６３１は、互いに離隔して配置される。複数の流路突出部６３１が互いに離隔することにより形成される空間により、複数の流路突出部６３１が規定される。
【0350】
また、冷却カバー６２０に面した冷却本体６１０の一面に、冷却流体収容部６１３が所定距離だけ凹設される（Ｓ１２２）。冷却流体収容部６１３が凹設される前記所定距離は、冷却流路部６３０の流路突出部６３１が突出する長さより長く形成される。
【0351】
よって、冷却カバー６２０が冷却流体収容部６１３に被せられるように冷却本体６１０に結合されると、冷却本体６１０の外面と冷却カバー６２０の外面が同一平面上に位置する。
【0352】
前述した複数の流路陥没部６３２が所定距離だけ凹設されるステップＳ１２１と、冷却流体収容部６１３が所定距離だけ凹設されるステップＳ１２２の順序は変更してもよい。
【0353】
（２）冷却カバー６２０が冷却本体６１０に被せられるように配置されるステップＳ２００についての説明
冷却カバー６２０が冷却本体６１０に形成される冷却流体収容部６１３に被せられるように、冷却本体６１０に配置されるステップＳ２００である。
冷却カバー６２０が冷却本体６１０に形成される冷却流体収容部６１３に被せられるように、冷却本体６１０に配置されるステップＳ２００である。
【0354】
以下、図１５を参照して、本ステップについて詳細に説明する。
【0355】
前述したように、流路突出部６３１の端部と冷却本体６１０間、又は流路突出部６３１の端部と冷却カバー６２０間には、離隔空間部６４０が形成される。
【0356】
よって、冷却流体の円滑な流動のために、離隔空間部６４０を埋めるための作業が先行することが好ましい。
【0357】
まず、冷却本体６１０に冷却流路部６３０が形成される場合に、冷却カバー６２０が冷却本体６１０に被せられるように配置されるステップＳ２１０について説明する。
【0358】
シート部材６５０が複数の流路突出部６３１の端部に被せられるように配置される（Ｓ２１１）。複数の流路突出部６３１は、凹設された複数の流路陥没部６３２間に形成される隔壁により規定されることについては前述した通りである。
【0359】
複数の流路突出部６３１は、冷却カバー６２０に向かって突設されるので、シート部材６５０は、冷却カバー６２０に面した複数の流路突出部６３１の端部に被せられるように配置される。
【0360】
ここで、シート部材６５０は、冷却流体収容部６１３に対応する形状を有するように形成される。よって、シート部材６５０が冷却流体収容部６１３に収容されると、シート部材６５０の外周面は、カバー結合部６１７に接触する。
【0361】
シート部材６５０が配置され、その後冷却カバー６２０が冷却流体収容部６１３及びシート部材６５０に被せられるように冷却本体６１０に配置される（Ｓ２１２）。ここで、冷却本体６１０の支持突出部６１５から冷却カバー６２０に向かって突設される結合突出部６１６は、冷却カバー６２０に貫設される結合貫通孔６２２に貫通結合される。
【0362】
また、冷却流体収容部６１３に収容される冷却カバー６２０の本体結合部６２３は、冷却本体６１０のカバー結合部６１７に接触する。冷却流体収容部６１３に面した冷却カバー６２０の一面は、シート部材６５０に接触する。
【0363】
流路突出部６３１の端部に接触するシート部材６５０が溶融され、シート部材６５０と流路突出部６３１の端部が結合される（Ｓ２１３）。この溶融は、ガスシールドろう付け方法で行われる。
【0364】
よって、流路突出部６３１の端部と冷却カバー６２０間に形成される離隔空間部６４０が埋められる。
【0365】
図示していないが、シート部材６５０は、冷却流体収容部６１３に面した冷却カバー６２０の一面にも結合される。この結合も、ガスシールドろう付け処理により達成される。
【0366】
次に、冷却カバー６２０に冷却流路部６３０が形成される場合に、冷却カバー６２０が冷却本体６１０に被せられるように配置されるステップＳ２２０について説明する。
【0367】
シート部材６５０が冷却流体収容部６１３に被せられるように配置される（Ｓ２２１）。具体的には、シート部材６５０は、冷却カバー６２０に面して冷却流体収容部６１３を覆う一面に被せられるように配置される。
【0368】
シート部材６５０が冷却流体収容部６１３に被せられるように配置されると、シート部材６５０の外周面は、カバー結合部６１７に接触する。
【0369】
シート部材６５０が配置され、その後冷却カバー６２０が冷却流体収容部６１３及びシート部材６５０に被せられるように冷却本体６１０に配置される（Ｓ２２２）。ここで、冷却本体６１０の冷却流体収容部６１３に位置する挿入突出部６１４は、冷却カバー６２０に貫設される結合貫通部６２１に挿入結合される。このようにして、結合貫通部６２１が密閉される。
【0370】
また、冷却流体収容部６１３に収容される冷却カバー６２０の本体結合部６２３は、冷却本体６１０のカバー結合部６１７に接触する。冷却流体収容部６１３に面した流路突出部６３１の端部は、シート部材６５０に接触する。
【0371】
流路突出部６３１の前記端部に接触するシート部材６５０が溶融され、シート部材６５０と流路突出部６３１の端部が結合される（Ｓ２２３）。この溶融は、ガスシールドろう付け方法で行われる。
【0372】
よって、流路突出部６３１の端部と冷却本体６１０間に形成される離隔空間部６４０が埋められる。
【0373】
図示していないが、シート部材６５０は、冷却カバー６２０に面した冷却流体収容部６１３を覆う一面にも結合される。この結合も、ガスシールドろう付け処理により達成される。
【0374】
（３）冷却本体６１０と冷却カバー６２０が接触した部分が結合されるステップＳ３００についての説明
冷却本体６１０と冷却カバー６２０が摩擦攪拌接合方法で結合されるステップＳ３００である。前述したように、摩擦攪拌接合は、冷却本体６１０と冷却カバー６２０を結合するための別途の金属材料を必要としない。
冷却本体６１０と冷却カバー６２０が摩擦攪拌接合方法で結合されるステップＳ３００である。前述したように、摩擦攪拌接合は、冷却本体６１０と冷却カバー６２０を結合するための別途の金属材料を必要としない。
【0375】
すなわち、摩擦攪拌接合は、冷却本体６１０及び冷却カバー６２０自体を溶融させて冷却本体６１０と冷却カバー６２０を結合させる。
【0376】
以下、図１６を参照して、本ステップについて詳細に説明する。
【0377】
前述した過程により、冷却カバー６２０は、冷却流体収容部６１３及びシート部材６５０に被せられるように配置される。
【0378】
よって、冷却カバー６２０の本体結合部６２３と、冷却本体６１０のカバー結合部６１７が接触する（Ｓ３１０）。前述したように、冷却カバー６２０は、冷却流体収容部６１３と同じ形状に形成される。
【0379】
よって、冷却カバー６２０は、冷却流体収容部６１３に嵌合され、本体結合部６２３とカバー結合部６１７の接触状態が安定して維持される。
【0380】
ここで、冷却本体６１０の外面と冷却カバー６２０の外面は、同一平面上に位置するように配置される。
【0381】
次に、カバー結合部６１７と本体結合部６２３が同時に加熱されて接合される（Ｓ３２０）。具体的には、カバー結合部６１７と本体結合部６２３が接触する縁部は、摩擦攪拌接合方法で同時に溶融されて接合される。このようにして、冷却カバー６２０により冷却流体収容部６１３が密閉される。
【0382】
上記過程は、カバー結合部６１７と本体結合部６２３が接触する各縁部に連続して行われる。
【0383】
また、図示していないが、結合突出部６１６と結合突出部６１６が挿入結合される結合貫通孔６２２も、摩擦攪拌接合方法で同時に溶融及び接合される。
【0384】
同様に、挿入突出部６１４と挿入突出部６１４が挿入結合される結合貫通部６２１も、摩擦攪拌接合方法で同時に溶融及び接合される。
【0385】
（４）冷却本体６１０と冷却カバー６２０が接触した部分に形成されるビーズが除去されるステップＳ４００についての説明
冷却本体６１０のカバー結合部６１７と冷却カバー６２０の本体結合部６２３が摩擦攪拌接合方法で接合されることにより発生するビーズが除去されるステップＳ４００である。
冷却本体６１０のカバー結合部６１７と冷却カバー６２０の本体結合部６２３が摩擦攪拌接合方法で接合されることにより発生するビーズが除去されるステップＳ４００である。
【0386】
また、図１２に示すように、摩擦攪拌接合により溶融及び接合されたカバー結合部６１７と本体結合部６２３の境界にはビーズが形成される。前記ビーズにより、カバー結合部６１７と本体結合部６２３の境界周辺は、他の部分より突出する。
【0387】
よって、本ステップにおいては、前記ビーズを除去するための作業が行われる。一実施形態において、前記ビーズは、ミリング加工処理されて除去される。
【0388】
前述したように、結合突出部６１６と結合貫通孔６２２も、摩擦攪拌接合方法で溶融及び接合される。よって、結合突出部６１６の外周、及び結合貫通孔６２２の内周の周辺も、ミリング加工処理され、形成されるビーズが除去される。
【0389】
また、前述したように、挿入突出部６１４と結合貫通部６２１も、摩擦攪拌接合方法で溶融及び接合される。よって、挿入突出部６１４の外周、及び結合貫通部６２１の内周の周辺も、ミリング加工処理され、形成されるビーズが除去される。
【0390】
（５）冷却カバー６２０及び冷却本体６１０が応力除去熱処理されるステップＳ５００についての説明
摩擦攪拌接合方法で結合される冷却本体６１０及び冷却カバー６２０を熱処理し、結合により発生する応力を除去するステップＳ５００である。
摩擦攪拌接合方法で結合される冷却本体６１０及び冷却カバー６２０を熱処理し、結合により発生する応力を除去するステップＳ５００である。
【0391】
摩擦攪拌接合方法で溶融及び接合されたカバー結合部６１７及び本体結合部６２３には、高温の熱による熱応力が残留する。
【0392】
また、前述したように、結合突出部６１６及び結合貫通孔６２２や、挿入突出部６１４及び結合貫通部６２１も、摩擦攪拌接合方法で溶融及び接合されるので、高温の熱による熱応力が残留する。
【0393】
よって、本ステップにおいては、各結合部位に残留する熱応力を除去するための処理が行われる。
【0394】
応力除去熱処理は、金属材料などの内部に残留する熱応力を除去するものであれば、いかなる形態で行われてもよい。一実施形態において、応力除去熱処理は、アニーリング（annealing）の形態で行われる。
【0395】
以上、本発明の好ましい実施形態を挙げて説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載される本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲で本発明の様々な修正及び変更が可能であることを理解するであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【国際調査報告】