KR101116881B1 - 정션박스의 냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정션박스의 냉각 장치.에 관한 것이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 정션박스의 냉각 장치는 부하를 제어하는 전력 반도체부와; 상기 전력 반도체부의 하단에 배치되어 상기 전력 반도체부를 지지하는 동시에 전기적으로 연결되는 PCB 보드부와; 상기 PCB 보드부의 하단에 배치되어 상기 PCB 보드부를 고정하는 제1 케이스부와; 상기 제1 케이스부와 체결되어 상기 전력 반도체부와 중첩되어 위치하되 상기 전력 반도체부를 외부로부터 보호하는 제2 케이스부와; 상기 전력 반도체부와 상기 제2 케이스부 사이에 배치되어 상기 전력 반도체부에서 발생하는 열을 상기 제2 케이스부로 전달하여 외부로 방열하는 방열 제어 블록부와; 상기 방열 제어 블록부에 형성되어 상기 전력 반도체부에서 발생하는 열의 방열량을 제어하는 방열 코어부; 및 상기 방열 코어부는 상기 방열 제어 블록부에 형성되되 상기 전력 반도체부에서 발생하는 열의 방열량을 제어하기 위해 적어도 하나 이상의 방열 홈을 포함하는 것이다.

Description

정션박스의 냉각 장치{A Cooling Apparatus of Junction Box}
본 발명은 정션박스의 냉각 장치에 관한 것이다.
종래의 정션박스의 냉각 장치는 방열을 위해 방열부에 금속을 접촉시키는 구조를 채택하기 위해 부품 배치에 제약이 있을 뿐만 아니라 한 면만을 방열할 수 있기 때문에 상단부에는 자연 대류로 열방출이 이루어져 냉각 성능이 저하되는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 열을 외부로 전달하는 방열 효율을 향상시킬 수 있는 정션박스의 냉각 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 정션박스의 냉각 장치는, 부하를 제어하는 전력 반도체부와; 상기 전력 반도체부의 하단에 배치되어 상기 전력 반도체부를 지지하는 동시에 전기적으로 연결되는 PCB 보드부와; 상기 PCB 보드부의 하단에 배치되어 상기 PCB 보드부를 고정하는 제1 케이스부와; 상기 제1 케이스부와 체결되어 상기 전력 반도체부와 중첩되어 위치하되 상기 전력 반도체부를 외부로부터 보호하는 제2 케이스부와; 상기 전력 반도체부와 상기 제2 케이스부 사이에 배치되어 상기 전력 반도체부에서 발생하는 열을 상기 제2 케이스부로 전달하여 외부로 방열하는 방열 제어 블록부와; 상기 방열 제어 블록부에 형성되어 상기 전력 반도체부에서 발생하는 열의 방열량을 제어하는 방열 코어부; 및 상기 방열 코어부는 상기 방열 제어 블록부에 형성되되 상기 전력 반도체부에서 발생하는 열의 방열량을 제어하기 위해 적어도 하나 이상의 방열 홈을 포함하는 것이다.
또한, 방열 제어 블록부는 PCB 보드부의 상단에 배치되는 전력 반도체부의 위치에 대응되어 형성되는 것을 포함할 수 있다.
삭제
또한, 방열 코어부는 방열 제어 블록부에 형성되되 전력 반도체부에서 발생하는 열의 방열량을 제어하기 위해 적어도 하나 이상의 방열 홈으로 형성되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 방열 코어부는 방열 홀의 체적을 통하여 열의 방열량을 조절하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 제1 케이스부와 제2 케이스부는 금속물질을 포함하여 형성되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 전력 반도체부와 방열 제어 블록부 사이에 배치되어 전력 반도체부와 방열 제어 블록부를 절연하는 방열 시트부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 정션박스의 냉각 장치는 방열 제어 블록부와 방열 코어부를 형성함으로써, 열을 외부로 전달하는 방열 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 정션박스의 냉각 장치는 전력 반도체부에 대응하여 방열 제어 블록부를 변경함으로써, 제품의 변경을 최소화시키는 동시에 방열 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 정션박스의 냉각 장치는 전력 반도체부에 대응하여 방열 제어 블록부를 변경함으로써, 내부 형상을 단순화할 수 있어 제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 정션박스의 냉각 장치는 전력 반도체부에서 발생하는 열을 외부로 빠르게 방열함으로써, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 정션박스의 냉각 장치를 설명하기 위한 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따라 방열 제어 블록부와 방열코어의 다양한 실시 예를 설명하기 위한 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 정션박스의 냉각 장치의 동작을 설명하기 위한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 정션박스의 냉각 장치를 설명하기 위한 것이고, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따라 방열 제어 블록부와 방열코어의 다양한 실시 예를 설명하기 위한 것이고, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 정션박스의 냉각 장치의 동작을 설명하기 위한 것이다.
도 1 및 도 2를 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 정션박스의 냉각 장치는 전력 반도체부(160), PCB 보드부(120), 제1 케이스부(130a), 제2 케이스부(130b), 방열 제어 블록부(140), 방열 코어부(150) 및 방열시트부(110)를 포함하여 구성되는 것이다.
전력 반도체부(160)는 대용량 부하를 제어하는 것이다. 이러한 전력 반도체부(160)는 반도체 소자로 FET(Field Effect Transistor), MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor), IGBT(Insulated gate bipolar transistor), GTO(Gate Turn-Off) thyristor, MCT(MOS Controlled Thyristor) 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 반도체 소자를 통해 전력공급시에 스위칭 동작 전압을 효율적으로 공급할 수 있다.
PCB 보드부(120)는 전력 반도체부(160)의 하단에 배치되어 전력 반도체부(160)를 지지하는 동시에 전기적으로 연결되는 것이다. 이러한 PCB 보드부(120)는 적어도 하나 이상의 전력 반도체부(160)를 배치하며, 복수 개의 전자 부품을 배치할 수 있다. 또한, PCB 보드부(120)는 전력 반도체부(160) 및 전자 부품과 전기적으로 연결되되 움직이지 않도록 견고하게 지지하는 것이다.
제1 케이스부(130a)는 PCB 보드부(120)의 하단에 배치되어 PCB 보드부(120)를 고정하는 것이다.
제2 케이스부(130b)는 제1 케이스부(130a)와 체결되어 전력 반도체부(160)와 중첩되어 위치하되 전력 반도체부(160)를 외부로부터 보호하는 것이다. 이러한 제2 케이스부(130b)는 제1 케이스부(130a)와 체결되어 제1 케이스부(130a)와 제2 케이스부(130b) 내부에 배치되는 전력 반도체부(160), PCB 보드부(120), 방열 제어 블록부(140) 및 방열 코어부(150) 등을 외부에서 발생하는 이물질로부터 보호할 수 있다.
방열 제어 블록부(140)는 전력 반도체부(160)와 제2 케이스부(130b) 사이에 배치되어 전력 반도체부(160)에서 발생하는 열을 제2 케이스부(130b)로 전달하여 외부로 방열하는 것이다. 이러한 방열 제어 블록부(140)는 전력 반도체부(160)와 제2 케이스부(130b) 사이에 배치되되 전력 반도체부(160) 및 제2 케이스부(130b)와 접촉되어 위치함으로써, 전력 반도체부(160)에서 발생하는 열을 제2 케이스부(130b)로 빠르게 전달할 수 있다.
또한, 방열 제어 블록부(140)는 PCB 보드부(120)의 상단에 배치되는 전력 반도체부(160)의 위치에 대응되어 형성되는 것을 포함할 수 있다. 즉, 방열 제어 블록부(140)는 PCB 보드부(120)의 상단에 배치되는 전력 반도체부(160)의 위치와 실질적으로 동일하게 위치함으로써, 전력 반도체부(160)에서 발생하는 열을 더욱 효율적으로 제2 케이스부(130b)로 빠르게 전달할 수 있다.
또한, 방열 제어 블록부(140)는 전력 반도체부(160)의 상단의 형상과 대응되는 소정의 형상이 형성되어 접촉하는 것을 포함할 수 있다. 이때, 전력 반도체부(160)와 접하는 방열 제어 블록부(140)의 단면적은 방열 제어 블록부(140)와 접하는 전력 반도체부(160)의 단면적보다 넓게 형성되거나 작게 형성될 수 있다. 이와 같이 형성됨으로써, 방열 제어 블록부(140)는 전력 반도체부(160)의 특성에 따라 다르게 발생하는 열의 방열량을 실시간으로 효율적으로 방열시킬 수 있는 것이다.
여기서, 방열 제어 블록부(140)와 접하는 제2 케이스부(130b)는 금속 물질을 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라, 전력 반도체부(160)에서 발생하는 열은 방열 제어 블록부(140)를 통해 제2 케이스부(130b)로 빠르게 전달됨으로써, 외부로 빠르게 열을 방열시킬 수 있는 것이다. 이때, 제1 케이스부(130a)도 제2 케이스부(130b)와 실질적으로 동일한 금속 물질을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 제1 케이스부(130a) 및 제2 케이스부(130b)는 열을 빠르게 전달시킬 수 있는 알루미늄을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
방열 코어부(150)는 방열 제어 블록부(140)에 형성되어 전력 반도체부(160)에서 발생하는 열의 방열량을 제어하는 것이다. 이러한 방열 코어부(150)는 방열 제어 블록부(140)에 형성되되 전력 반도체부(160)에서 발생하는 열의 방열량을 제어하기 위해 적어도 하나 이상의 방열 홈으로 형성되는 것이다. 이와 같이, 방열 제어 블록부(140)에 방열 코어부(150)를 형성함으로써, 전력 반도체부(160)에서 발생하는 열을 제2 케이스부(130b)로 전달할 수 있는 부피를 제어할 수 있다. 이에 따라, 전력 반도체부(160)가 가지는 특성에 따라 전력 반도체부(160)에서 발생하는 열의 방열량을 빠르게 또는 느리게 외부로 방열시킬 수 있는 것이다.
방열 시트부(110)는 전력 반도체부(160)와 방열 제어 블록부(140) 사이에 배치되어 전력 반도체부(160)와 방열 제어 블록부(140)를 절연하는 것이다. 이러한 방열 시트부(110)는 방열 제어 블록부(140)와 접하는 전력 반도체부(160)의 단면적과 실질적으로 동일하게 형성되는 것이다. 즉, 방열 시트부(110)는 절연이 필요한 전력 반도체부(160)의 상단에 배치되어 전력 반도체부(160)와 방열 제어 블록부(140) 간을 용이하게 절연시킬 수 있는 것이다.
도 3을 살펴보면, 방열 제어 블록부(140)에 형성된 방열 코어부(150)를 다양하게 나타낸 것이다.
도 3의 (a)는 제2 케이스부(130b)와 접하는 방열 제어 블록부(140)에 형성된 방열 코어부(150)의 단면적이 원형인 것을 나타낸 것이고, 도 3의 (b)는 제2 케이스부(130b)와 접하는 방열 제어 블록부(140a)에 형성된 방열 코어부(150a)의 단면적이 사각형인 것을 나타낸 것이고, 도 3의 (c)는 제2 케이스부(130b)와 접하는 방열 제어 블록부(140b)에 형성된 방열 코어부(150b)의 단면적이 삼각형인 것을 나타낸 것이고, 도 3의 (d)는 제2 케이스부(130b)와 접하는 방열 제어 블록부(140c)에 형성된 방열 코어부(150c)의 단면적이 타원형인 것을 나타낸 것이다.
이와 같이, 방열 제어 블록부(140)에 형성된 방열 코어부(150)의 단면적은 전력 반도체부(160)의 열량 및 온도 특성에 따라 방열 코어부(150)인 방열 홀의 단면적 형상을 용이하게 조절함으로써, 방열량을 효율적으로 제어할 수 있는 것이다.
도 4를 살펴보면, 방열 제어 블록부(140)에 형성된 방열 코어부(150)에 따라 열의 방열량이 다르게 발산되는 것을 나타낸 것이다.
먼저, 도 4의 (a)는 방열 제어 블록부(140)에 형성된 방열 코어부(150)가 커질수록 즉, 방열 홈이 증가할수록 열의 방열량을 처리하는 속도가 느려지는 것이다. 방열 홈이 방열 제어 블록부(140)에 크게 형성될수록 전력 반도체부(160)에서 발생하는 열을 제2 케이스부(130b)로 전달할 수 있는 부피가 줄어드는 것이다. 이에 따라, 전력 반도체부(160)에서 발생하는 열의 방열량을 처리하는 속도가 느려지는 것이다.
또한, 도 4의 (b)는 방열 제어 블록부(140)에 형성된 방열 코어부(150)가 작아질수록 즉, 방열 홈이 감소할수록 열의 방열량을 처리하는 속도가 빨라지는 것이다. 방열 홈이 방열 제어 블록부(140)에 작게 형성될수록 전력 반도체부(160)에서 발생하는 열을 제2 케이스부(130b)로 전달할 수 있는 부피가 늘어나는 것이다. 이에 따라, 전력 반도체부(160)에서 발생하는 열의 방열량을 처리하는 속도가 빨라지는 것이다.
이와 같이, 방열 제어 블록부에 형성된 방열 코어부에 따라 열의 방열량을 용이하게 제어함으로써, 전력 반도체부의 특성에 따라 전력 반도체부에서 발생하는 열의 방열량을 다르게 방열시키는 것이다. 즉, 너무 많은 양의 열을 방열하면 반도체 기능 중 하나인 고온 차단 기능에 오차가 발생할 수 있으므로 이를 적절하게 제어하는 것이다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 정션박스의 냉각 장치는 전력 반도체부의 열량 및 온도 특성에 따라 방열 코어부인 방열 홀의 위치, 깊이, 크기 등을 용이하게 조절함으로써, 방열량을 효율적으로 제어할 수 있는 것이다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.
오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
110: 방열 시트부 120: PCB 보드부
130a: 제1 케이스부 130b: 제2 케이스부
140: 방열 제어 블록부 150: 방열 코어부
160: 전력 반도체부

Claims (7)

  1. 부하를 제어하는 하나 이상의 전력 반도체부;
    상기 전력 반도체부의 하단에 배치되어 상기 전력 반도체부를 지지하는 동시에 전기적으로 연결되는 PCB 보드부;
    상기 PCB 보드부의 하단에 배치되어 상기 PCB 보드부를 고정하는 제1 케이스부;
    상기 제1 케이스부와 체결되어 상기 전력 반도체부와 중첩되어 위치하되 상기 전력 반도체부를 외부로부터 보호하는 제2 케이스부;
    일단이 상기 하나 이상의 전력 반도체부에 밀착되고, 타단이 상기 제2 케이스부 사이에 밀착되어 상기 전력 반도체부에서 발생하는 열을 상기 제2 케이스부로 전달하여 외부로 방열하는 방열 제어 블록부; 및
    상기 방열 제어 블록부에 형성되되 적어도 하나 이상의 방열 홈이 형성되어 상기 전력 반도체부에서 발생하는 열의 방열량을 제어하는 방열 코어부;를 포함하는 정션박스의 냉각 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 방열 제어 블록부는 상기 PCB 보드부의 상단에 배치되는 상기 전력 반도체부의 위치에 대응되어 형성되는 정션박스의 냉각 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 방열 제어 블록부는 상기 전력 반도체부의 상단의 형상과 대응되는 소정의 형상이 형성되어 접촉하는 정션박스의 냉각 장치.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 방열 코어부는 상기 방열 홈의 체적을 통하여 상기 열의 방열량을 조절하는 것을 특징으로 하는 정션박스의 냉각 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 케이스부와 상기 제2 케이스부는 금속물질을 포함하여 형성되는 정션박스의 냉각 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 반도체부와 상기 방열 제어 블록부 사이에 배치되어 상기 전력 반도체부와 상기 방열 제어 블록부를 절연하는 방열 시트부를 포함하는 정션박스의 냉각 장치.

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