KR101167358B1 - 인버터용 냉각블록 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터용 냉각블록 이상 검출 장치에 관한 것으로, 특히 인버터용 냉각블록 내부에 구성된 냉각수로의 막힘을 체크할 수 있도록 구성된 인버터용 냉각블록 이상 검출 장치에 관한 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 인버터용 냉각블록의 이상 감지 장치는, 인버터용 냉각블록 내부에 형성된 냉각수로의 배출구측에 설치되어 배출되는 냉각수의 유량을 측정하는 유량 검출부; 및 검출부에서 검출된 냉각수의 유량값이 기설정된 기준값 이하이면 인버터용 냉각블록의 내각수로의 막힘 또는 누수 상태인 것으로 판단하여 외부로 알람을 발생시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

인버터, 냉각블록, 이상 검출

Description

인버터용 냉각블록{COOLING BLOCK FOR INVERTER POWER DEVICE}

본 발명은 인버터용 냉각블록에 관한 것으로, 특히 인버터용 냉각블록 내부에 구성된 냉각수로의 막힘을 체크할 수 있도록 구성된 인버터용 냉각블록 이상 검출 장치 및 인버터용 냉각블록에 관한 것이다.

일반적으로 직류전력을 가변주파수를 가지는 교류전력으로 변환하기 위한 수단(3상 AC를 2상 DC로 변환 및 주파수 변조)으로 인버터(inverter), 예를 들면 절연 케이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor)가 일반적으로 널리 사용된다.

이러한 인버터는 스위칭 동작시에 다량의 열을 발생하는데, 그 구성재료가 반도체 소자이기 때문에 열에 의한 오동작 가능성이 있다. 따라서 인버터를 작동중에 지속적으로 냉각시켜야 한다.

도 1은 종래의 인버터용 냉각블록을 도시한 것으로, 인버터용 냉각블록은 상 부에 인버터와 같은 전력 스위칭 소자 등이 장착되고, 내부를 관통하여 다수의 냉각수로를 형성하고, 냉각수로와 연통되어 냉각수가 유입되는 급수관 및 냉각수로를 통과한 냉각수를 순환되도록 배출하는 배수관을 포함하여 구성된다. 인버터용 냉각블록은 방열효과를 높이기 위해 열전도성이 좋은 알루미늄 재질로 구성된다.

그러나, 종래의 인버터용 냉각블록은 이물질에 의해서 내부의 냉각수로의 막힘 또는 부식에 의한 누수가 발생되게 되면 열의 전도 능력이 저하되어 인버터의 온도 상승으로 인한 소손이 자주 발생하는 문제점이 많았다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 인버터용 냉각블록의 내부 냉각수로를 교호적으로 구성하고, 냉각수로의 배출구에 설치된 유량검출 수단의 유량 검출량을 근거로 냉각수로의 막힘 또는 누수 현상을 검출하는 인버터용 냉각블록 이상 검출 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 인버터용 냉각블록의 내부 냉각수로를 교호적으로 구비하고 인버터 소자를 직접 냉각하도록 구성된 전원반의 인버터용 냉각블록을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 인버터용 냉각블록의 이상 감지 장치는, 인버터용 냉각블록 내부에 형성된 냉각수로의 배출구측에 설치되어 배출되는 냉각수의 유량을 측정하는 유량 검출부; 및 검출부에서 검출된 냉각 수의 유량값이 기설정된 기준값 이하이면 인버터용 냉각블록의 내각수로의 막힘 또는 누수 상태인 것으로 판단하여 외부로 알람을 발생시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 기설정된 기준값을 저장하는 메모리를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

또, 제어부의 제어신호에 따라 외부로 알람을 발생시키는 알람부를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인버터용 냉각블록의 이상 감지 장치는 상부에 인버터가 장착되고, 내부에 양단부가 외부와 연통되어 교호적으로 배설된 냉각수로의 일단부에 연결되어 냉각수를 공급받는 급수관 및 상기 냉각수로를 통과한 냉각수를 배출하는 배수관을 구비한 인버터용 냉각블록 내부에 형성된 냉각수로의 배출관측에 설치되어 배출되는 냉각수의 유량을 측정하는 유량 검출부; 및

상기 검출부에서 검출된 냉각수의 유량값이 기설정된 기준값 이하이면 상기 인버터용 냉각블록의 내각수로의 막힘 또는 누수 상태인 것으로 판단하여 외부로 알람을 발생시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 인버터용 냉각블록은 상부에 인버터가 장착되고, 내부에 양단부가 외부와 연통되어 교호적으로 배설된 냉각수로; 상기 냉각수로의 일단부에 연결되어 냉각수를 공급받는 급수관; 및 상기 냉각수로를 통과한 냉각수를 배출하는 배수관을 구비한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 냉각수로는 방열 수지 재질로 구성된 것이 바람직하다.

또, 상기 인버터와 내부로 유동되는 냉각수가 직접 접촉되도록 대응되는 상부면에 개구를 구비하는 것이 바람직하다.

또, 상기 인버터와 체결되는 위치에 누수 방지를 위한 패킹부재를 추가로 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 인버터용 냉각블록의 내부 냉각수로를 교호적으로 구성하고, 냉각수로의 배출구에 설치된 유량검출 수단의 유량 검출량을 근거로 냉각수로의 막힘 또는 누수 현상을 검출함으로써 인버터 소자의 소손을 사전에 막을 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 인버터용 냉각블록의 내부 냉각수로를 교호적으로 구비하고 인버터 소자를 직접 냉각하도록 구성된 전원반의 인버터용 냉각블록을 제공함으로써 냉각효율을 향상시키는 효과가 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 인버터용 냉각블록을 간략하게 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인버터용 냉각블록 이상 검출 장치의 구성예를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인버터용 냉각블록 이상 검출 장치의 동작 순서를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 인버터용 냉각블록(10)은 상부에 인버터가 장착되고, 내부에 양단부가 외부와 연통되어 교호적으로 배설된 냉각수로(13)를 형성하고, 냉각수로(13)와 연통되어 냉각수가 유입되는 급수관(11) 및 냉각수로(13)를 통과한 냉각수를 배출하는 배수관(12)을 포함하여 구성된다.

여기서, 인버터(inverter; 예컨대, 절연 케이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT;Insulated Gate Bipolar Transistor)가 일반적으로 널리 사용된다.)는 직류전력을 가변주파수를 가지는 교류전력으로 변환하기 위한 수단(3상 AC를 2상 DC로 변환 및 주파수 변조)으로 이러한 전력 변환 및 스위칭 동작시에 다량의 열을 발생하게 된다. 그래서 인버터에 과도한 열 발생시 열에 의한 오동작 가능성이 있기 때문에 인버터용 냉각블록(10) 내부에 구성된 냉각수로(13)를 통해 지속적으로 냉각수를 유동시켜 냉각 시키게 된다.

또, 인버터용 냉각블록(10)의 재질은 방열효과를 높이기 위해 열전도성이 좋은 알루미늄 재질을 채용하나, 냉각 효율을 높이기 위하여 열전도성이 좋은 소재라면 어떠한 것이라도 적용 가능할 것이다.

또한, 인버터용 냉각블록(10) 내부에 연통되는 냉각수로(13)는 방열 수지(예컨대, 실리콘, 규소 등의 합성 수지 등) 재질로 구성하는 것이 바람직하다. 이는 인버터용 냉각블록(10) 내부의 냉각수로(13)를 파이프 또는 인버터용 냉각블록(10) 자체를 가공하여 형성할 경우 표면 부식에 의해서 냉각수로(13)를 막거나 누수될 가능성이 커지기 때문이다. 그래서 냉각수로(13)는 도 2에 예시된 것처럼 교호적으로 격벽(14)을 설치하여 형성하게 된다. 본 발명에서는 급수관(11) 및 배수관(12) 사이에 형성된 냉각수로(13)를 하나의 유로로 형성하였다.

또, 인버터용 냉각블록(10)은 인버터와 내부로 유동되는 냉각수가 직접 접촉되도록 대응되는 상부면에 개구(16)를 형성하는 것이 바람직하다. 이는 인버터용 냉각블록(10) 내부로 유동되는 냉각수에 의해서 인버터용 냉각블록(10) 표면이 냉각되고 그에 따라 인버터용 냉각블록(10) 표면에 결합된 인버터를 냉각할 경우 냉각 효율이 저하되기 때문에 냉각수를 직접적으로 인버터에 접촉하여 냉각하도록 구성하게 된다.

또한, 인버터용 냉각블록(10)은 인버터와 체결되는 위치에 누수 방지를 위한 패킹부재(15)를 추가로 구비하는 것이 바람직하다. 패킹부재(15)는 상술한 인버터용 냉각블록(10)의 개구(16)와 인버터(2) 사이의 틈으로 냉각수가 누수되는 것을 방지하게 된다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인버터용 냉각블록(10)의 이상 검출 장치는 인버터용 냉각블록(10) 내부에 형성된 냉각수로(13)의 배출구측에 설 치되어 배출되는 냉각수의 유량을 측정하는 유량 검출부(40), 검출부에서 검출된 냉각수의 유량값이 기설정된 기준값 이하이면 인버터용 냉각블록(10)의 냉각수로(13)의 막힘 또는 누수 상태인 것으로 판단하여 외부로 알람을 발생시키는 제어부(50)를 포함하여 구성된다. 이하 설명에 있어서, 상술한 인버터용 냉각블록에 구성된 예를 기본으로 설명하나 이에 한정되지는 않는다.

여기서, 인버터는 인버터용 냉각블록(10)의 상부에 장착된다. 일반적으로 인버터를 구성하는 다수의 전력 스위칭 소자 등이 단일의 케이스 내에 함께 설치되게 된다. 그리고 인버터용 냉각블록(10)의 냉각수로(13)와 연결된 급수관(11)은 냉각수를 공급하는 펌프와 연결되고, 냉각수로(13)의 타단에 연결된 배수관(12)은 방열기(30)에 연결된다. 그리고 방열기(30)와 펌프도 서로 배관으로 연결되어 폐회로를 구성하게 된다. 발열기에는 열교환효율을 향상시키기 위해 방열팬(미도시)이 설치되어 있다. 따라서, 펌프를 작동하여 유로를 형성하는 냉각수로(13)를 통해 물을 순환시킴으로써 인버터(2) 등을 냉각시키게 된다. 이러한 냉각회로에 대한 구성은 공지된 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.

유량 검출부(40)는 상술한 인버터용 냉각블록(10)의 배출관측에 설치되어 인버터용 냉각블록(10)의 급수관(11)으로 공급된 냉각수가 냉각수로(13)를 통과하여 배출될 때 냉각수의 유량(예컨대, 일정시간동안 배출되는 냉각수의 유량 등)을 검출하여 제어부(50)로 송신하게 된다.

그러면 제어부(50)는 유량 검출부(40)로부터 수신되는 냉각수의 유량과 메모리에 저장된 기설정된 기준값을 비교하여 기설정된 기준값 이하이면 인버터용 냉각 블록(10)의 냉각수로(13)의 막힘 또는 누수인 것으로 판단하게 된다.

여기서, 메모리에 저장된 기설정된 기준값은 인버터용 냉각블록(10)의 정상상태일 때 일정시간동안 배출관을 통해 배출되는 냉각수의 유량을 측정하고, 그 측정된 냉각수의 유량의 30~ 50%로 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 1분동안 배출관을 통해 배출되는 냉각수량이 1L일 경우 0.3~ 0.5L를 기설정된 기준값으로 설정하게 된다. 이러한 기설정된 기준값은 인버터용 냉각블록(10)의 크기에 따라 변동될 수 있으므로 이에 한정되지는 않는다.

본 발명에서는 상술한 제어부(50)의 제어신호에 따라 외부로 알람을 발생시키는 알람부(60)를 추가로 구성하는 것이 바람직하다. 알람부(60)는 제어부(50)와 전기적으로 결선되고, 인버터용 냉각블록(10)이 구성된 전원반에 배치되거나 운전실 등에 배치되어 이상 발생시 작업자에게 빠르게 알리도록 구성되게 된다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 인버터용 냉각블록의 이상 감지 장치의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 설명에 있어서, 도 2 및 도 3에 도시된 동일한 도면 부호는 동일한 기능을 수행하는 것으로 한다.

우선, 도 4를 참조하면, 인버터용 냉각블럭 내부 냉각수로(13)로 공급되는 냉각수는 인버터가 동작되는 지속적으로 공급된다. 즉, 인버터용 냉각블록(10)의 냉각수로(13)와 연결된 급수관(11)으로 펌프를 통해 냉각수를 공급하게 된다. 이때, 냉각수는 방열기(30)에 의해서 냉각되어 펌프로 공급된다. 급수관(11)으로 공 급된 냉각수는 인버터용 냉각블록(10) 내부의 냉각수로(13)를 따라 유동되면서 인버터에서 발생되는 열을 흡수하게 된다. 그리고 냉각수로(13)를 통과한 냉각수는 배수관(12)을 통해 배출되어 재차 방열기(30)로 순환하는 일련을 과정을 반복하게 된다.

이때, 유량 검출부(40)는 인버터용 냉각블록(10)의 배수관(12)으로 배출되는 냉각수의 유량을 검출하여 실시간으로 제어부(50)로 송신하게 된다(S10). 그러면 제어부(50)는 유량 검출부(40)로부터 수신되는 냉각수의 유량과 메모리에 저장된 기설정된 기준값을 비교하여 기설정된 기준값 이하이면 인버터용 냉각블록(10)의 냉각수로(13)의 막힘 또는 누수인 것으로 판단하게 된다(S20). 예를 들어, 기설정된 기준값이 1분동안 배출관을 통해 배출되는 냉각수량을 근거로 0.5L로 설정된 경우, 측정된 냉각수의 유량이 0.5L보다 작은 0.4L이면 인버터용 냉각블록(10)의 냉각수로(13)의 일부분이 막힘 상태 또는 누수 상태인 것으로 판단한다.

이어, 제어부(50)는 인버터용 냉각블록(10)에 이상이 발생한 것으로 판단되면(S20, Y), 알람부(60)를 통해 외부로 알람을 발생시켜 작업자에게 알리게 된다(S30). 그에 따라 작업자는 인버터(2)의 전원을 오프한 후 인버터용 냉각블록(10)을 수리 또는 교체함으로써 신속하게 고장을 처리하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 인버터용 냉각블록(10)의 내부 냉각수로(13)를 교호적으로 구성하고, 냉각수로(13)의 배출구에 설치된 유량검출 수단의 유량 검출량을 근거로 냉각수로(13)의 막힘 또는 누수 현상을 검출함으로써 인버터(2) 소자의 소손을 사전에 막을 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 인버터용 냉각블록(10)의 내부 냉각수로(13)를 교호적으로 구비하고 인버터(2) 소자를 직접 냉각하도록 구성된 전원반의 인버터용 냉각블록(10)을 제공함으로써 냉각효율을 향상시키는 효과가 있다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

도 1은 종래의 인버터용 냉각블록을 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 인버터용 냉각블록을 간략하게 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인버터용 냉각블록 이상 검출 장치의 구성예를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인버터용 냉각블록 이상 검출 장치의 동작 순서를 도시한 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2 : 인버터 10 : 인버터용 냉각블록

11 : 급수관 12 : 배수관

13 : 냉각수로 14 : 격벽

15 : 패킹부재 16 : 개구

20 : 펌프 30 : 방열기

40 : 유량 검출부 50 : 제어부

60 : 알람부

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 상부에 인버터가 장착되고, 내부에 양단부가 외부와 연통되어 교호적으로 배설된 냉각수로;

   상기 냉각수로의 일단부에 연결되어 냉각수를 공급받는 급수관; 및

   상기 냉각수로를 통과한 냉각수를 배출하는 배수관을 구비하되,

   상기 인버터가 장착되는 상부면에는 상기 인버터와 내부로 유동되는 냉각수가 직접 접촉되도록 개구를 구비되고, 상기 개구와 상기 인버터 사이의 틈으로 냉각수가 누수되는 것을 방지하기 위한 패킹부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터용 냉각블록.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 냉각수로는 방열 수지 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 인버터용 냉각블록.
7. 삭제
8. 삭제

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