KR101482102B1 - 공기조화장치의 제어장치의 방열 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명의 공기조화장치의 제어장치의 방열 구조에서, 발열 모듈에서 발생된 열이 열전달 모듈에 의하여 방열 모듈로 전달되고, 전달된 열이 방열 모듈에서 외부로 방열된다. 따라서, 발열 모듈의 방열이 효과적으로 수행될 수 있어서, 발열 모듈의 작동 불량 및 파손 가능성이 크게 경감된다.

Description

공기조화장치의 제어장치의 방열 구조 {Heat dissipation structure of a controller of an air conditioner}

본 발명은 공기조화장치의 제어장치의 방열 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발열 모듈의 방열 효과가 우수한 공기조화장치의 제어장치의 방열 구조에 관한 것이다.

공기조화장치를 제어하는 제어장치는, 다양한 전기 소자 및 전자 소자를 포함한다. 상기 전기 소자 및 상기 전자 소자는 일반적으로 많을 열을 방출한다. 만일, 상기 전기 소자 및 상기 전자 소자가 적절하게 방열되지 않을 경우, 상기 전기 소자 및 상기 전자 소자의 작동에 오류가 발생될 뿐만 아니라, 상기 전기 소자 및 상기 전자 소자가 파손되는 문제점도 발생하는 문제점이 있다.

특히, 주위의 온도가 증가하거나, 상기 전기 소자 및 상기 전자 소자의 운전 부하가 증가할 경우, 상기 전기 소자 및 상기 전자 소자를 방열하는 방열장치의 냉각성능이 크게 감소되어, 상기 전기 소자 및 상기 전자 소자의 과열로 인한 작동 오류 가능성이 크게 증가한다.

본 발명은 발열 모듈의 방열 효과가 우수한 공기조화장치의 제어장치의 방열 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 공기조화장치의 작동을 제어하는 제어장치의 방열 구조에 있어서, 열을 발생시키는 발열 모듈과, 전달받은 열을 외부로 방열시키는 방열 모듈과, 상기 발열 모듈에서 발생된 열을 상기 방열 모듈로 전달하는 열전달 모듈을 포함하는 공기조화장치의 제어장치의 방열 구조를 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 열전달 모듈은 히트 파이프를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방열 모듈은 상기 발열 모듈 상에 배치될 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 열전달 모듈의 일 측은 상기 발열 모듈과 접촉하고, 타 측은 상기 방열 모듈에 접촉할 수 있다. 상기 방열 모듈은, 베이스부 및 상기 베이스부 상에 배치되는 복수 개의 핀부들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 열전달 모듈은, 상기 베이스부 내에 삽입되고, 서로 이격되어 배치되는 복수 개의 히트 파이프들을 포함할 수 있다. 상기 각 히프 파이프들의 적어도 일부는 상기 발열 모듈에 접촉할 수 있다. 이 때, 상기 복수 개의 히트 파이프들은 서로 평행하게 배치될 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 방열 모듈 상에 배치되어 상기 방열 모듈 내로 공기를 유입시키는 송풍 모듈을 더 포함할 수 있다. 상기 발열 모듈은 아이피엠(IPM, Intelligent Power Module)일 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 공기조화장치는 멀티 에어컨일 수 있다.

본 발명의 공기조화장치의 제어장치의 방열 구조에서, 발열 모듈에서 발생된 열이 열전달 모듈에 의하여 방열 모듈로 전달되고, 전달된 열이 방열 모듈에서 외부로 방열된다. 따라서, 발열 모듈의 방열이 효과적으로 수행될 수 있어서, 발열 모듈의 작동 불량 및 파손 가능성이 크게 경감된다.

본 발명에서 공기조화장치는, 일반 가정용 에어컨, 멀티 에어컨 등과 같이 공기의 상태를 조절할 수 있는 기기를 모두 포함한다. 또한, 제어장치는 공기조화장치를 제어할 수 있는 기기를 모두 포함한다. 즉, 제어 장치는 공기조화장치 전체를 제어하는 기기뿐만 아니라, 공기조화장치의 일 구성요소를 제어하는 기기도 포함한다. 이하에서는, 공기조화장치의 일 실시예로서 멀티 에어컨에 대하여 상세하게 설명하고, 제어장치의 일 실시예로서 멀티 에어컨의 인버터 압축기를 제어하는 제어박스에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 압축기의 제어박스의 방열 구조(100, 이하 방열 구조'라고 한다)가 도시되어 있다. 방열 구조(100)는, 베이스 기판(150), 발열 모듈(110), 열전달 모듈(130) 및 방열 모듈(120)을 포함한다. 발열 모듈(110)은 다리부(111)들에 의하여 베이스 기판(150)에 실장되어 있고, 구동 시 열을 발생한다. 발열 모듈(110)은 크게 발열 전기 모듈, 발열 전자 모듈 등이 있으며, 구체적으로 아이피엠이 있다. 아이피엠은 베이 스 기판에 장착되어, 멀티 에어컨의 인버터 및 PFC 구동을 위한 전류 파형을 만들어 준다.

방열 모듈(120)은 전달된 열을 외부 공기와 열교환하여, 외부로 방출하는 기능을 수행한다. 방열 모듈(120)은 발열 모듈(110) 상에 배치되어 있다. 방열 모듈(120)은, 실질적으로 직육면체 형상을 가지는 베이스부(121), 및 베이스부(121) 상에 배치되는 핀부(122)들을 포함한다. 핀부들은 플레이트 형상을 가지며, 베이스부(121)에 수직 방향으로 서로 평행하게 이격되어 배치되어 있다. 베이스부(121)와 핀부(122)들은 서로 별도로 제조된 후 결합될 수 있으나, 본 실시예에서는 베이스부(121)와 핀부(122)들은 알루미늄을 이용하여 일체로 형성되어 있다.

열전달 모듈(130)은 발열 모듈(110)에서 발생된 열을 방열 모듈(130)로 전달한다. 열전달 모듈(130)은 다양한 장치가 이용될 수 있으며, 본 실시예에서는 히트 파이프(130)들이 이용된다. 히프 파이프(130)들은 베이스부(121) 내에 서로 평행하게 이격되어 배치되어 있다. 히트 파이프(130)들의 하부는 발열 모듈(110)에 접촉하고, 나머지 부분은 방열 모듈(120)에 접촉하고 있다. 히트 파이프(130)의 열전달율이 크기 때문에, 발열 모듈(110)에 접촉하는 단위 면적에 대한 히트 파이프(130)의 열전달율은, 발열 모듈(110)에 접촉하는 단위 면적에 대한 방열 모듈(120)의 열전달율보다 크다. 따라서, 발열 모듈(110)에서 생성된 열이 방열 모듈(120)로 직접 전달될 수 있을 뿐만 아니라, 히트 파이프(130)에 의하여 발열 모듈(110)로부터 생성된 열이 더욱 신속하게 방열 모듈(120)로 전달된다.

도 3을 참조하면, 원형의 횡단면을 가지는 히트 파이프(130)들이 도시되어 있다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 히프 파이프(130)들의 횡단면은 다양한 형상을 가질 수 있다. 도 4를 참조하면, 히프 파이프(131)들과 발열 모듈(110) 사이의 접촉 면적을 증가시키기 위하여, 히트 파이프(131)들이 직사각형의 횡단면을 가진다.

도 2를 참조하면, 히프 파이프(130)들은 베이스부(121)에 수평하게 연장되도록 배치되어 있다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 도 5를 참조하면, 도 2에 도시된 히트 파이프(130)들의 변형예가 도시되어 있고, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 취한 단면도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 히트 파이프(132)들은 베이스부(121)에 수직 방향으로 연장되며, 서로 이격되어 배치되어 있다. 이 경우, 발열 모듈(110)의 영역에 따른 발열량을 고려하여, 히프 파이프(132)들의 배치 집적도를 변화시킬 수 있다. 도 7을 참조하면, 발열 모듈(110)의 가운데 부분에 발열량이 클 경우, 발열 모듈(110)의 가운데 부분에 대응하는 베이스부(121) 부분에 집적도가 크도록 히트 파이프(132)들이 배치된 상태가 도시되어 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 에어컨의 제어박스의 방열 구조(200, 이하 방열 구조'라고 한다)가 도시되어 있다. 이하에서는 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명한다.

방열 구조(200)는, 발열 모듈(210), 방열 모듈(220), 열전달 모듈(230) 및 송풍 모듈(260)을 포함한다. 발열 모듈(210)은 베이스 기판(미도시) 상에 실장된다. 방열 모듈(220)은 베이스부(221) 및 핀부(222)들을 포함한다. 또한, 열전달 모듈(230)은 베이스부(221) 내에 배치되는 히트 파이프(230)들로서, 발열 모듈(210)에서 발생된 열을 방열 모듈(220)로 전달한다. 발열 모듈(210), 방열 모듈(220) 및 열전달 모듈(230)의 구조 및 작용에 대한 상세한 사항은, 전술한 실시예를 참조하면 된다.

송풍 모듈(270)은 핀부(222)들 상에 배치되어, 베이스부(221)에 볼트(270)들에 의하여 고정되어 있다. 핀부(222)들이 베이스부(221)들 상에 실질적으로 수직 방향으로 서로 이격되어 배치되어 있다. 발열 모듈(210)로부터 전달된 열이 방열 모듈에서 방열될 때, 핀부(222)들의 측면을 따라 상부 방향으로 기류가 자연적으로 형성된다. 따라서, 상기 기류를 촉진시킬 경우, 방열 모듈(220)의 방열 효과가 촉진될 수 있다. 본 실시예에서는, 송풍 모듈(270)이 베이스부(221)의 측면으로부터 공기를 유입하여 베이스부(221)의 상부 방향으로 토출시킨다. 토출되는 공기는 핀부(222)들의 측면으로 흐르면서, 핀부(222)들과의 사이에 열전달이 촉진된다.

도 9를 참조하면, 도 8에 도시된 방열 구조(200)와 비교예에 따른 방열 구조의 효과를 비교한 실험 그래프이다. 비교예에 따른 방열 구조에서는, 열전달 모듈이 배치되지 않고, 송풍 모듈도 핀부들의 상부가 아닌 핀부들의 측면에 배치되어 송풍 공기가 베이스부에 평행하게 유입된다. 본 실시예가 히트 파이프(230)들에 의하여 발열 모듈(210)의 열전달이 촉진되고, 송풍 방향에 의하여 방열 모듈(220)의 방열이 향상된다. 따라서, 본 실시예에서 발열 모듈(210)과 방열 모듈(220)의 접촉부분에서의 온도가, 비교예보다 약 6℃ 감소된 것을 확인할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치의 제어장치의 방열 구조의 개략적인 부분 사시도이다.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 단면도로서, 기판이 제거된 상태가 도시된 단면도이다.

도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 단면도로서, 기판이 제거된 상태가 도시된 단면도이다

도 4는 도 3에 도시된 히프 파이프와는 상이한 횡단면의 형상을 가지는 히프 파이프가 도시된 단면도이다.

도 5는 도 2에 도시된 히프 파이프와는 상이한 구조를 가지는 히프 파이프가 도시된 단면도이다.

도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 취한 단면도이다.

도 7은 도 6에 도시된 히트 파이프들의 배치 구조와 상이한 배치 구조를 가지는 히트 파이프들의 배치 구조를 보여주는 단면도이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화장치의 제어장치의 방열 구조의 개략적인 부분 단면도로서, 기판이 제거된 상태가 도시된 단면도이다.

도 9는 도 8에 도시된 방열 구조와 비교예에 따른 방열 구조의 효과를 비교하는 그래프이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 >

100, 200: 공기조화장치의 제어장치의 방열 구조

110, 210: 발열 모듈 120, 220: 방열 모듈

121, 221: 베이스부 122, 222: 핀부

130, 131, 132, 230: 히프 파이프

150: 베이스 기판 270: 송풍 모듈

Claims (13)

1. 공기조화장치의 작동을 제어하는 제어장치의 방열 구조에 있어서,

   열을 발생시키는 발열 모듈;

   상기 발열 모듈 상에 배치되어 전달받은 열을 외부로 방열시키는 방열 모듈; 및

   상기 발열 모듈에서 발생된 열을 상기 방열 모듈로 전달하는 열전달 모듈을 포함하고,

   상기 방열 모듈은, 베이스부 및 상기 베이스부 상에 배치되는 복수 개의 핀부들을 포함하고,

   상기 열전달 모듈은, 상기 베이스부에 위치되고, 서로 이격되어 배치되는 복수 개의 히트 파이프들을 포함하며,

   상기 베이스부의 하면과 상기 발열 모듈의 상면은 서로 접촉되고,

   상기 히트 파이프들의 횡단면 중 상부는 상기 베이스와 접촉되고, 하부는 상기 발열 모듈과 접촉되는 공기조화장치의 제어장치의 방열 구조.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 복수 개의 히트 파이프들은 상기 베이스부에 대하여 평행하게 연장되도록 배치되어 있는 공기조화장치의 제어장치의 방열 구조.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 히트 파이프들의 폭방향의 일단에는 상기 베이스부가 접촉되고, 타단에는 상기 발열 모듈이 접촉되는 공기조화장치의 제어장치의 방열 구조.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 청구항 3에 있어서,

   상기 발열 모듈의 위치에 따른 발열량에 근거하여, 상기 복수 개의 히트 파이프들의 배치 집적도가 결정되는 공기조화장치의 제어장치의 방열 구조.
10. 청구항 3에 있어서,

    상기 방열 모듈은, 베이스부 및 상기 베이스부 상에 배치되는 복수 개의 핀부들을 포함하고,

    상기 공기조화장치의 제어장치의 방열 구조는, 상기 복수 개의 핀들 상에 배치되어 상기 방열 모듈 내로 공기를 유입시키는 송풍 모듈을 더 포함하는 공기조화장치의 제어장치의 방열 구조.
11. 청구항 10에 있어서,

    상기 송풍 모듈은 상기 베이스부의 상부 방향으로 공기를 유동시키는 공기조화장치의 제어장치의 방열 구조.
12. 청구항 3에 있어서,

    상기 발열 모듈은 아이피엠(IPM, Intelligent Power Module)인 공기조화장치의 제어장치의 방열 구조.
13. 청구항 1 내지 3 및 청구항 9 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 공기조화장치는 멀티 에어컨인 공기조화장치의 제어장치의 방열 구조.

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