KR101205093B1 - 태양 광 발전 마이크로 인버터 소자 방열장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 태양 광 발전 마이크로 인버터 소자 방열장치는, 인버터 소자를 삽입하기 위한 홀을 구비하고, 인버터 소자에 의해 발생하는 열을 외부에 방사 하기 위한 방열 핀을 구비하는 하부 방열 부재; 하부 방열 부재와 상부 방열 부재를 접착하여 고정하고, 하부 방열 부재로부터의 열을 상부 방열 부재에 전달함과 아울러 하부 방열 부재와 상부 방열 부재 사이를 절연하는 상부 열전도 테이프; 상부 열전도 테이프를 통해 전달되는 열을 방사 하기 위한 방열 핀을 구비하는 상부 방열 부재; 하부 방열 부재와 단열 부재를 접착하여 고정하고, 하부 방열 부재로부터의 열을 단열 부재에 전달함과 아울러 하부 방열 부재와 단열 부재 사이를 절연하는 하부 열전도 테이프; 및 하부 열전도 테이프를 통해 전도되는 열을 태양 광 모듈에 전달되지 않도록 차단함과 아울러 하부 열전도 테이프로부터 전도되는 열을 하부 열전도 테이프 측으로 반사하는 단열 부재를 포함하여 이루어지며; 상기 하부 방열 부재 및 상부 방열 부재는 표면을 크롬 산화 처리한 알루미늄으로 이루어지고, 상기 인버터 소자와 하부 방열 부재의 접합면 사이에 열전도를 위한 방열 패드를 삽입하고, 상기 단열 부재는 태양 광 모듈의 백 시트에 접착하기 위한 접착면을 구비한다.
본 발명에 의하면, 태양 광 모듈에 의해 생성된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 태양 광 모듈에 부착된 마이크로 인버터에서 발생하는 열을 태양 광 모듈에 전도되지 않게 차단하면서 냉각팬의 구동 없이 방열함으로써, 전력 소모 없이 마이크로 인버터를 냉각함과 아울러 인버터 소자 방열장치를 태양 광 모듈에 접촉하여 용이하게 일체로 설치 가능케 하여서 교류(AC) 태양 광 모듈을 콤팩트하게 제작할 수 있다.

Description

태양 광 발전 마이크로 인버터 소자 방열장치{Heat Radiation Device for Photovolatic Power Generation Micro-Inverter}
본 발명은 태양 광 모듈에 의해 생성된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 마이크로 인버터에서 발생하는 열을 태양 광 모듈에 전도되지 않게 차단하면서 냉각팬의 구동 없이 방열함으로써 전력 소모 없이 마이크로 인버터를 냉각함과 아울러 태양 광 모듈에 접촉하여 용이하게 일체로 설치 가능하도록 하는 태양 광 발전 마이크로 인버터 소자 방열장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양 광 발전은 태양 광 모듈(태양전지패널)을 이용하여 태양 광을 전기 에너지로 변환시키는 발전 기술이다.
태양 광 발전을 위한 시스템은 태양 광 모듈, 인버터, 축전지 등과 같은 전력변환장치를 구비하며, 태양 광 모듈이 태양 광을 전기 에너지로 변환하여 직류 전류를 생성한다.
이와 같이 태양 광 모듈에 의해 생성된 직류 전류를 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)로 이루어진 인버터에 의해 교류 전류로 변환하여 전력 계통에 출력한다.
이처럼 전력 변환의 기능을 수행하는 인버터는 고속 스위칭 동작을 수행함에 기인하여 많은 열이 발생하므로, 인버터를 정상적으로 구동하기 위해서는 인버터에 의해 발생한 열을 방열해야 할 필요성이 있다.
종래에는, 대한민국 특허출원 10-2010-0020341에 제안되어 있는 바와 같이, 태양 광 발전시스템에서 인버터에 의해 발생한 열을 냉각팬을 구동하여 방열하였다.
이와 같은 종래의 방열 기술은 전력을 이용하여 냉각팬을 구동하므로 방열에 전력을 소비해야 하는 문제점이 있으며, 인버터 방열을 위해서는 냉각팬 구동 장치를 함께 구비하여야 되어서 냉각 설비의 부피가 커져 태양 광 모듈에 인버터 소자 방열장치를 일체로 설치하기가 어려워서 태양 광 발전 시스템을 콤팩트하게 제작할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 태양 광 모듈에 의해 생성된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 마이크로 인버터에서 발생하는 열을 태양 광 모듈에 전도되지 않게 차단하면서 냉각팬의 구동 없이 방열함으로써, 전력 소모 없이 마이크로 인버터를 냉각함과 아울러 태양 광 모듈에 접촉하여 용이하게 일체로 설치 가능케 하여서 교류(AC) 태양 광 모듈을 콤팩트하게 제작하도록 하는 태양 광 발전 마이크로 인버터 소자 방열장치를 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양 광 발전 마이크로 인터버 소자 방열장치는, 인버터 소자를 삽입하기 위한 홀을 구비하고, 인버터 소자에 의해 발생하는 열을 외부에 방사 하기 위한 방열 핀을 구비하는 하부 방열 부재; 하부 방열 부재와 상부 방열 부재를 접착하여 고정하고, 하부 방열 부재로부터의 열을 상부 방열 부재에 전달함과 아울러 하부 방열 부재와 상부 방열 부재 사이를 절연하는 상부 열전도 테이프; 상부 열전도 테이프를 통해 전달되는 열을 방사 하기 위한 방열 핀을 구비하는 상부 방열 부재; 하부 방열 부재와 단열 부재를 접착하여 고정하고, 하부 방열 부재로부터의 열을 단열 부재에 전달함과 아울러 하부 방열 부재와 단열 부재 사이를 절연하는 하부 열전도 테이프; 및 하부 열전도 테이프를 통해 전도되는 열을 태양 광 모듈에 전달되지 않도록 차단함과 아울러 하부 열전도 테이프로부터 전도되는 열을 하부 열전도 테이프 측으로 반사하는 단열 부재를 포함하여 이루어지며; 상기 하부 방열 부재 및 상부 방열 부재는 표면을 크롬 산화 처리한 알루미늄으로 이루어지고, 상기 인버터 소자와 하부 방열 부재의 접합면 사이에 열전도를 위한 방열 패드를 삽입하고, 상기 단열 부재는 태양 광 모듈의 백 시트에 접착하기 위한 접착면을 구비한다.
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상술한 본 발명에 의하면, 태양 광 모듈에 의해 생성된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 태양 광 모듈에 부착된 마이크로 인버터에서 발생하는 열을 태양 광 모듈에 전도되지 않게 차단하면서 냉각팬의 구동 없이 방열함으로써, 전력 소모 없이 마이크로 인버터를 냉각함과 아울러 인버터 소자 방열장치를 태양 광 모듈에 접촉하여 용이하게 일체로 설치 가능케 하여서 교류(AC) 태양 광 모듈을 콤팩트하게 제작할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양 광 발전 마이크로 인버터 소자 방열장치의 사시도 이고,
도 2는 본 발명에 따른 태양 광 발전 마이크로 인버터 소자 방열장치의 분해 사시도 이다.
이하 첨부 도면 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 태양 광 발전 마이크로 인버터 소자 방열장치는, 도면에 도시된 바와 같이, 상부 방열 부재(110), 상부 열전도 테이프(120), 하부 방열 부재(130), 하부 열전도 테이프(140) 및 단열 부재(150)를 포함하여 이루어진다.
하부 방열 부재(130)는 알루미늄 등과 같이 열전도율이 좋고 무게가 가볍고 가공성이 양호한 금속 재료로 이루어지며, 인버터 소자로 이용되는 IGBT(200)의 구동에 의해 발생하는 열을 방열한다.
하부 방열 부재(130)는 IGBT(200)를 삽입하기 위한 홀(160)을 구비하고 있으며, IGBT(200)에 의해 발생하는 열을 외부에 방사 하기 위한 수평으로 배열되도록 형성된 방열 핀(fin)을 구비한다.
그리고, 하부 방열 부재(130)의 상면에는 상부 열전도 테이프(120)가 구비된다.
상부 열전도 테이프(120)는 상하면에 도포 되어 있는 접착제에 의해 하부 방열 부재(130)와 상부 방열 부재(110)를 접착하여 고정하며, 하부 방열 부재(130)로부터의 열을 상부 방열 부재(110)에 전달함과 아울러 하부 방열 부재(130)와 상부 방열 부재(110) 사이를 절연하는 역할을 한다.
상부 열전도 테이프(120)는 실리콘계 재료 등과 같이 열전도 특성 및 절연 특성을 구비하는 재료를 사용하여 구성할 수 있다.
또한, 상부 방열 부재(110)는 하부 방열 부재(130)로부터 상부 열전도 테이프(120)를 통해 전달되는 열을 외부로 방사 한다
상부 방열 부재(110)는 알루미늄 등과 같이 열전도율이 좋고 무게가 가볍고 가공성이 양호한 금속 재질로 이루어지며, 열을 외부에 방사 하기 위한 수직으로 배열되도록 형성된 방열 핀(fin)을 구비한다.
그리고, 하부 방열 부재(130)의 하면에는 하부 열전도 테이프(140)가 구비된다.
하부 열전도 테이프(140)는 상하면에 도포 되어 있는 접착제에 의해 하부 방열 부재(130)와 단열 부재(150)를 접착하여 고정하며, 하부 방열 부재(130)로부터의 열을 단열 부재(150)에 전달함과 아울러 하부 방열 부재(130)와 단열 부재(150) 사이를 절연하는 역할을 한다.
하부 열전도 테이프(140)는 실리콘계 재료 등과 같이 열전도 특성 및 절연 특성을 구비하는 재료를 사용하여 구성할 수 있다.
또한, 하부 열전도 테이프(140)의 일면에는 단열 부재(150)가 접착되는데, 단열 부재(150)는 하부 열전도 테이프(140)가 접착되어 있는 표면의 반대 표면을 태양 광 모듈의 백 시트(backsheet)에 접착함으로써 IGBT(200)를 삽입 내장하고 있는 방열 장치(100)를 태양 광 모듈에 접촉하여 일체로 설치 가능케 한다.
단열 부재(150)는 하부 방열 부재(130)로부터 하부 열전도 테이프(140)를 통해 전도되는 열이 태양 광 모듈에 전달되지 않도록 차단함으로써, IGBT(200)에 의해 발생한 열이 태양 광 모듈에 영향을 미치지 않게 한다.
단열 부재(150)는 하부 열전도 테이프(140)를 통해 전도되는 열을 태양 광 모듈에 전달되지 않도록 차단하되 하부 열전도 테이프(140)를 통해 전도되는 열을 하부 열전도 테이프(140) 측으로 반사하는 특성을 구비하는 재료로 구성할 수 있다. 일 예로, 단열 부재(150)는 열을 반사하는 열 반사 재료와, 열 전도를 차단하는 열 차단 재료로 이루어진 복합 재료를 이용하여 구성할 수 있다.
한편, 상부 방열 부재(110) 및 하부 방열 부재(130)의 표면 처리에 의해 열 방사율을 증가시킬 수 있다. 일 예로, 상부 방열 부재(110) 및 하부 방열 부재(130)를 구성하는 알루미늄의 표면을 크롬 산화함으로써 열 방사율을 5.5배 정도로 증가시킬 수 있다.
그리고, 상부 방열 부재(110) 및 하부 방열 부재(130)에 구비되어 있는 방열 핀은 자연 대류 효과에 의해 열을 외부에 방사 하는데, 방열량은 방열 핀의 표면 면적에 비례하므로 방열 핀의 표면 면적을 크게 함과 아울러 방열 핀의 간격을 최적화하여서 대류 열 방사량을 증가시킬 수 있다.
또한, IGBT(200)와 하부 방열 부재(130)의 접합면 사이에 열전도 특성을 구비하는 실리콘계 재료 등으로 이루어진 방열 패드를 삽입함으로써 IGBT(200)의 열전도 경로를 해당 IGBT(200)의 접촉 면적 전체로 확장하여서 IGBT(200)와 하부 방열 부재(130) 사이의 열 접촉 저항을 감소시킬 수 있으며, 그에 따라 IGBT(200)에 의해 발생한 열을 효율적으로 하부 방열 부재(130)에 전달하여 방열할 수 있다.
IGBT(200)로부터 하부 방열 부재(130)에 전달된 열은 하부 방열 부재(130)에 구비된 방열 핀에 의해 외부로 방사됨과 아울러 상부 열전도 테이프(120)를 통해 상부 방열 부재(110)에 전달됨과 아울러 하부 열전도 테이프(140)를 통해 단열 부재(150)에 전달된다.
상부 방열 부재(110)에 전달된 열은 해당 상부 방열 부재(110)에 구비되어 있는 방열 핀을 통해 자연 대류 방식으로 외부로 방사되며, 단열 부재(150)에 전달된 열은 단열 부재(150)에 의해 하부 방열 부재(130)로 반사시킴과 아울러 방열 부재(150)의 하부면에 접착되어 있는 태양 광 모듈로 전달되지 않도록 차단한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 방열 장치(100)는 태양 광 모듈에 접착하여 설치하되, 방열 장치(100)에 구비된 단열 부재(150)의 하부면을 태양 광 모듈의 백 시트에 접착함으로써 방열 장치(100)를 태양 광 모듈에 접촉하여 일체로 설치한다. 이와 같이, 방열 장치(100)를 태양 광 모듈에 접촉하여 용이하게 일체로 설치할 수 있으므로, 태양 광 발전 시스템을 콤팩트하게 제작할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명에 따른 방열 장치(100)는 상부 방열 부재(110)와 하부 방열 부재(130)를 구비하여, IGBT(200)에 의해 발생되는 열을 상부 방열 부재(110) 및 하부 방열 부재(130)에 마련되어 있는 방열 핀에 의해 자연 대류 방식으로 외부에 방사함으로써, 별도의 냉각팬을 구동하지 않고서 자연 대류 방식으로 방열한다. 이에, 본 발명의 방열 장치(100)는 전력 소모 없이 IGBT(200)를 냉각할 수 있다.
본 발명은 상술한 설명에 한정되는 것은 아니고, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 본 발명을 여러 가지 형태로 변경 실시할 수 있을 것이며, 그러한 변경 실시는 본 발명의 기술적 범위에 해당한다고 할 것이다.
본 발명은 태양 광 모듈에 의해 생성된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 마이크로 인버터에서 발생하는 열을 냉각하는 경우에 유용하게 적용할 수 있을 것이다. 본 발명에 의하면, 태양 광 모듈에 의해 생성된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 태양광 모듈에 부착된 마이크로 인버터에서 발생하는 열을 태양 광 모듈에 전도되지 않게 차단하면서 냉각팬의 구동 없이 방열함으로써, 전력 소모 없이 마이크로 인버터를 냉각함과 아울러 인버터 소자 방열장치를 태양 광 모듈에 접촉하여 용이하게 일체로 설치 가능케 하여서 교류(AC) 태양 광 모듈을 콤팩트하게 제작할 수 있다.
100; 방열 장치 110; 상부 방열 부재
120; 상부 열전도 테이프 130; 하부 방열 부재
140; 하부 열전도 테이프 150; 단열 부재
160; 홀 200; IGBT

Claims (4)

  1. 인버터 소자를 삽입하기 위한 홀을 구비하고, 인버터 소자에 의해 발생하는 열을 외부에 방사 하기 위한 방열 핀을 구비하는 하부 방열 부재;
    하부 방열 부재와 상부 방열 부재를 접착하여 고정하고, 하부 방열 부재로부터의 열을 상부 방열 부재에 전달함과 아울러 하부 방열 부재와 상부 방열 부재 사이를 절연하는 상부 열전도 테이프;
    상부 열전도 테이프를 통해 전달되는 열을 방사 하기 위한 방열 핀을 구비하는 상부 방열 부재;
    하부 방열 부재와 단열 부재를 접착하여 고정하고, 하부 방열 부재로부터의 열을 단열 부재에 전달함과 아울러 하부 방열 부재와 단열 부재 사이를 절연하는 하부 열전도 테이프; 및
    하부 열전도 테이프를 통해 전도되는 열을 태양 광 모듈에 전달되지 않도록 차단함과 아울러 하부 열전도 테이프로부터 전도되는 열을 하부 열전도 테이프 측으로 반사하는 단열 부재를 포함하여 이루어지며;
    상기 하부 방열 부재 및 상부 방열 부재는 표면을 크롬 산화 처리한 알루미늄으로 이루어지고,
    상기 인버터 소자와 하부 방열 부재의 접합면 사이에 열전도를 위한 방열 패드를 삽입하고,
    상기 단열 부재는 태양 광 모듈의 백 시트에 접착하기 위한 접착면을 구비하는 것을 특징으로 하는 태양 광 발전 마이크로 인버터 소자 방열장치.
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KR20160005586A (ko) 2014-07-07 2016-01-15 주식회사 케이디파워 공랭식 igbt 냉각 시스템

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