KR101892817B1

KR101892817B1 - 전력변환장치

Info

Publication number: KR101892817B1
Application number: KR1020160143090A
Authority: KR
Inventors: 김재환
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2016-10-31
Publication date: 2018-08-28
Also published as: KR20180047221A

Abstract

본 실시예에 따른 전력변환장는, 전면케이스와 후면케이스의 결합에 의하여 내부 공간을 가지도록 형성되는 하우징과, 상기 내부 공간에 배치되며, 적어도 일부분이 상기 후면케이스에 접촉되는 제1전력변환부품과, 상기 후면케이스에서 돌출되며, 상기 제1전력변환부품에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 다수의 방열부를 포함하며, 상기 다수의 방열부 중 적어도 하나 이상의 방열부는, 자연대류에 의하여 열을 외부로 방출하고, 또 다른 하나 이상의 방열부는, 강제대류에 의하여 열을 외부로 방출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전력부품에서 발생되는 열을 보다 빠르게 외부로 방출할 수 있으므로, 제품의 성능 저하를 방지할 수 있다. 또한, 상대적으로 고온의 열을 발생시키는 전력부품을 강제대류로 냉각하고, 일반적인 전력부품을 자연대류로 냉각함으로써, 제품의 열 방출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상대적으로 고온의 열을 발생시키는 전력변환소자와 리액터를 서로 다른 공간으로 구분하여 배치함으로써, 고온의 전력부품 간에 의하여 내부 온도가 상승되는 것을 방지할 수 있다.

Description

전력변환장치{Power Conversion Device}

본 발명은 전력변환장치에 관한 것이다.

에너지 저장 시스템(Energy Storage System)은 발전소에서 발생되어 전력계통으로 공급되는 전력 또는 태양광, 풍력, 수력 등의 재생에너지로부터 발전되는 전력을 배터리 등을 포함하는 저장 시스템에 저장한 후, 전력이 필요한 시기에 선택적, 효율적으로 사용하여 에너지 효율을 높이는 시스템이다.

에너지 저장 시스템을 이용하면 시간대 및 계절별 변동이 큰 전기부하를 평준화시킬 수 있다. 이를 통하여 전반적인 부하율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 발전 단가를 낮출 수 있다. 또한, 전력설비증설에 필요한 투자비와 운전비 등을 절감할 수 있다. 또한, 전기요금을 인하하고, 에너지를 절약할 수 있다.

이러한 에너지 저장 시스템은 전력계통, 발전장치, 송배전, 수용가 등과 연계되어 설치되고, 주파수 조정(Frequency Regulation), 재생에너지를 이용한 발전기 출력 안정화, 첨두부하 저감(Peak Shaving), 부하 평준화(Load Leveling), 및 비상 전원 등의 기능으로 사용되고 있다.

에너지 저장 시스템은 저장방식에 따라 크게 물리적 에너지 저장과 화학적 에너지 저장으로 구분된다. 물리적 에너지 저장으로는 양수발전, 압축 공기 저장, 플라이휠 등을 이용한 방법이 있고, 화학적 에너지 저장으로는 리튬 이온 배터리, 납축전지, Nas 전지 등을 이용한 방법이 있다.

따라서, 에너지 저장 시스템은 전력이 필요한 경우 충전된 전력을 방전하여 전력을 공급한다. 이를 통해, 에너지 저장 시스템은 전력을 유동적으로 공급할 수 있도록 한다.

한편, 에너지 저장 시스템은 전기 에너지를 저장할 수 있는 배터리모듈과, 외부로부터 공급되는 전기 에너지를 상기 배터리모듈에 충전할 수 있도록 충전에 적합한 전기 에너지로 변환하거나, 상기 배터리모듈에 저장된 전기 에너지를 수요처에서 요구되는 전기 에너지로 변환할 수 있는 전력변환장치(Power Conversion Device)를 포함할 수 있다.

전력변환장치는, 예를 들어 태양으로부터 빛을 흡수하여 발생되는 직류(DC) 전력 형태의 전기 에너지를 수요처에서 요구하는 교류(AC) 전력 형태의 전기 에너지로 변환할 수 있다. 그리고, 배터리모듈에 저장된 전기 에너지를 수요처에서 요구하는 교류(AC) 또는 직류(DC) 전력 형태의 전기 에너지로 변환할 수 있다.

즉, 상기 전력변환장치는 각각의 수요처에서 요구하는 전기 에너지의 특성을 변환하는 기능을 수행할 수 있다.

그리고, 상기 전력변환장치는 전기 에너지의 특성을 변환하는 과정에서 전력변환소자 등에서 많은 열을 방출하기 때문에 전력변환장치의 열 방출은 중요한 이슈라 할 수 있다.

일 예로, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0116742호, "태양광 전력변환장치"가 개시된다.

상기 종래 기술에 따르면, 전력변환장치의 방열을 위하여 리액터를 히트싱크와 접촉시키고, 리액터와 히트싱크 사이에 써멀그리드(Thermal Grease)를 개입하는 구성이 개시되나, 상기 종래 기술에 의하더라도 충분한 방열을 얻는 것에는 한계가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0116742호, "태양광 전력변환장치"

본 발명은, 하우징의 내부에서 발생되는 열을 보다 빠르게 외부로 방출하여, 하우징의 내부 온도 상승을 방지할 수 있는 전력변환장치를 제공할 수 있다.

본 발명은, 상대적으로 고온의 열을 발생시키는 전력부품에 의하여 서로 다른 전력부품으로 열이 전달되는 것을 방지하여, 하우징의 내부 평균온도가 상승되는 것을 방지할 수 있는 전력변환장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 전력변환장치는, 전면케이스와 후면케이스에 의하여 몸체를 형하는 하우징을 포함할 수 있다.

상기 하우징의 내부에는 제1전력변환부품이 수용되며, 상기 제1전력변환부품의 일부분은 상기 후면케이스에 접촉되도록 배치될 수 있다.

상기 후면케이스는 상기 제1전력변환부품의 일부분과 대응되는 위치에서 돌출되어 형성되는 다수의 방열부를 포함할 수 있다.

상기 다수의 방열부는 상기 제1전력변환부품의 일부분으로부터 전달받은 열을 자연대류로 방출하거나 또는 강제대류를 통하여 외부로 방출할 수 있다.

상기 다수의 방열부에는 자연대류에 의하여 열을 외부로 방출하는 제1 및 제2 방열부를 포함할 수 있다. 그리고, 강제대류에 의하여 열을 외부로 방출하는 제3방열부를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 방열부는 상하방향으로 서로 이격된 다수의 방열핀을 구비하고, 상기 방열핀에 의하여 열을 방출할 수 있다.

상기 제3방열부는 일 단부와 타 단부가 개구된 덕트형상으로 형성되며, 상기 제3방열부의 일 단부에는 강제대류를 발생시키기 위한 냉각팬이 배치될 수 있다.

상기 후면케이스는 상기 제1전력변환부품과 전기적으로 연결되는 제2전력변환부품이 수용될 수 있는 수용부 및 수용부 커버를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 전력부품에서 발생되는 열을 보다 빠르게 외부로 방출할 수 있으므로, 제품의 성능 저하를 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상대적으로 고온의 열을 발생시키는 전력부품을 강제대류로 냉각하고, 일반적인 전력부품을 자연대류로 냉각함으로써, 제품의 열 방출 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 상대적으로 고온의 열을 발생시키는 전력변환소자와 리액터를 서로 다른 공간으로 구분하여 배치함으로써, 고온의 전력부품 간에 의하여 내부 온도가 상승되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 전력변환장치의 전방 사시도.
도 2는 본 실시예에 따른 전력변환장치의 후방 사시도.
도 3은 본 실시예에 따른 전력변환장치의 분해 사시도.
도 4는 본 실시예에 따른 전력변환장치의 A-A부분을 절단한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 리어케이스의 후면을 간략하게 나타낸 도면.
도 6은 도 5의 리어케이스에서 일부 커버를 제거한 상태를 나타낸 도면.
도 7은 본 실시예에 따른 제1 내지 제4 방열핀의 배치를 나타내는 도면.
도 8은 본 실시예에 따른 하우징에 제공되는 패턴부를 나타내는 도면.

이하, 본 발명과 관련된 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 구현할 수 있을 것이다. 그러나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 수 있다.

또한, 첨부되는 도면은 같은 실시예 임에도 불구하고, 발명 사상이 훼손되지 않는 범위 내에서, 용이하게 이해될 수 있도록 하기 위하여, 미세한 부분의 표현에 있어서는 도면별로 서로 다르게 표현되거나, 도면에 따라서 과장되게 표현되어 있을 수 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 전력변환장치의 전방 사시도이고, 도 2는 본 실시예에 따른 전력변환장치의 후방 사시도이고, 도 3은 본 실시예에 따른 전력변환장치의 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 전력변환장치(1)는 몸체를 형성하는 하우징(10)을 포함할 수 있다.

상기 하우징(10)의 내부에는 내부공간이 형성될 수 있다. 상기 내부공간에는 상기 전력변환장치(1)를 구성하는 회로기판(51), 전력변환소자(52) 등이 배치될 수 있다.

상기 하우징(10)은 분리 가능하도록 다수의 케이스로 제공될 수 있다.

상세히, 상기 하우징(10)은 전면을 형성하는 전면케이스(11)와, 후면을 형성하는 후면케이스(12)를 포함할 수 있다. 상기 하우징(10)은 상기 전면케이스(11)와 상기 후면케이스(12)가 서로 결합하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전면케이스(11)와 상기 후면케이스(12)는 서로 끼워 맞춰져 결합될 수 있도록, 서로를 마주 보는 방향이 개구된 다각형으로 형성될 수 있다.

상기 전면케이스(11)와 상기 후면케이스(12) 중 하나의 케이스는 또 다른 하나의 케이스보다 크도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 전면케이스(11)의 일부분이 상기 후면케이스(12)의 일부분을 커버하여 서로 결합될 수 있다.

상기 하우징(10)의 전면, 즉 상기 전면케이스(11)에는 상기 전력변환장치(1)의 작동상태를 나타내는 디스플레이부(111)가 설치될 수 있다.

상세히, 상기 전면케이스(11)에는 상기 디스플레이부(111)가 설치될 수 있는 디스플레이 설치홀(112)이 제공될 수 있다. 상기 디스플레이부(111)는 상기 디스플레이 설치홀(112)에 배치된 상태에서 체결부재에 의하여 고정될 수 있다.

상기 디스플레이부(111)는 상기 전력변환장치(1)의 작동상태를 외부로 나타낼 수 있다. 또한, 상기 디스플레이부(111)는 외부로부터 작동신호를 입력 받을 수 있다.

상기 하우징(10)의 후면, 즉 상기 후면케이스(12)는 전력부품을 수용할 수 있는 수용부(20)와, 상기 수용부(20)를 커버하는 수용부 커버(21)를 포함할 수 있다.

상세히, 상기 수용부(20)는 상기 후면케이스(12)로부터 돌출되어 형성될 수 있다. 그리고, 상기 후면케이스(12)에서 돌출된 상기 수용부(20)의 돌출된 내부는 개구될 수 있다. 이때, 상기 수용부(20)의 내부에는 전자부품이 수용될 수 있는 수용공간이 형성될 수 있다. 즉, 상기 수용부(20)는 상기 후면케이스(12)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 수용부(20)의 개구된 일면은 상기 수용부 커버(21)에 의하여 차폐될 수 있다. 그리고, 상기 수용부 커버(21)에는 상기 수용부(20)에서 발생되는 열을 외부로 용이하게 방출하기 위한 수용부 커버 방열핀(211)을 더 구비할 수 있다.

상기 후면케이스(12)는 상기 하우징(10)의 내부공간에서 발생되는 열을 외부로 전달할 수 있는 방열부(30)를 포함할 수 있다. 상기 방열부(30)는 상기 후면케이스(12)에서 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 방열부(30)은 상기 후면케이스(12)에서 서로 이격되도록 배치되며, 다수의 방열부(30)로 제공될 수 있다.

상기 방열부(30)는 상기 하우징(10)의 내부에 배치되는 상기 전력변환소자(52)로부터 열을 전달받아 외부로 방출할 수 있다. 즉, 상기 방열부(30)는 상기 전력변환소자(52)에서 발생되는 열을 보다 신속하게 외부로 전달하기 위하여, 상기 전력변환소자(52)와 접촉될 수 있다.

다시 말하면, 상기 전력변환소자(52)는 상기 후면케이스(12)에 적어도 일부가 접촉되며, 상기 전력변환소자(52)가 위치된 상기 후면케이스(12)의 후면에 상기 방열부(30)가 제공될 수 있다.

상기 하우징(10)은 벽, 고정부재 등에 고정될 수 있다. 상세히, 상기 후면케이스(12)에는 상기 후면케이스(12)를 벽, 고정부재 등에 고정하기 위한 고정부(40)가 제공될 수 있다.

상기 고정부(40)는 상부 고정부(41)와 하부 고정부(42)를 포함할 수 있다. 상기 상부 고정부(41)는 상기 하우징(10)의 중간부분보다 상방에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 상부 고정부(41)는 상기 방열부(30) 및 상기 수용부(20) 상에 배치될 수 있다. 즉, 상기 상부 고정부(41)는 상기 방열부(30) 및 상기 수용부(20) 상에 제공될 수 있다. 상기 상부 고정부(41)는 벽, 지지부재 등에 고정되며, 상기 하우징(10)의 상부를 지지할 수 있다.

상기 하부 고정부(42)는 상기 하우징(10)의 중간부분보다 하방에 배치될 수 있다. 상기 하부 고정부(42)는 상기 하우징(10)과 일정한 간격으로 이격되도록 배치될 수 있다. 상기 하부 고정부(42)는 상기 후면케이스(12)로부터 연장되는 하부 지지부(121)에 연결될 수 있다. 즉, 상기 하부 고정부(42)는 벽, 지지부재 등에 고정되며, 상기 하우징(10)의 상부를 지지할 수 있다.

상기 하부 지지부(121)는 상기 하부 고정부(42)를 지지할 수 있다. 그리고, 상기 하부 지지부(121)는 상기 후면케이스(12)의 후면에서 후방으로 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 하부 지지부(121)는 복수개로 제공될 수 있으며, 상기 하부 지지부(121)는 상기 하우징(10)의 하방에 배치되어, 양측 방향으로 서로 이격되도록 배치될 수 있다.

상기 하부 지지부(121)는 상기 하부 고정부(42)와 상기 후면케이스(12)를 서로 이격시켜, 외부의 공기가 상기 후면케이스(12)의 후면을 유동할 수 있는 공간을 형성할 수 있다.

도 4는 본 실시예에 따른 전력변환장치의 A-A부분을 절단한 단면도이다.

도 4를 참조하면, 상기 하우징(10)의 내부공간에는 회로기판(51), 전력변환소자(52) 등을 포함하는 전력변환부품(50)이 배치될 수 있다.

상기 전력변환부품(50)은 상기 전력변환장치(1)를 구성하는 핵심장치로써, 외부로부터 인가되는 전력을 소비처에서 요구하는 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 전력변환부품(50)은 태양광 발전모듈로부터 생성되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 소비처에 공급할 수 있도록 한다. 따라서, 상기 전력변환장치(1)는 인버터(Inverter) 또는 컨버터(Converter)라 칭할 수도 있다.

상기 전력변환부품(50)은 제1전력변환부품(50A)과 제2전력변환부품(50B)을 포함할 수 있다. 상기 제1전력변환부품(50A)은 상기 하우징(10)의 내부에 배치되는 전력변환부품을 칭할 수 있다. 그리고, 상기 제2전력변환부품(50B)은 상기 수용부(20)의 내부에 배치되는 전력변환부품을 칭할 수 있다. 상기 제1전력변환부품(50A)과 상기 제2전력변환부품(50B)은 서로 전기적으로 연결되어 기능을 수행할 수 있다.

상기 제1전력변환부품(50A)에는 상기 회로기판(51)과 상기 전력변환소자(52)를 포함할 수 있다.

상기 회로기판(51)은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)으로 제공될 수 있다. 상기 회로기판(51)에는 다수의 소자들이 실장될 수 있다. 그리고, 상기 회로기판(51)에 상기 전력변환소자(52)가 연결될 수 있다.

상기 전력변환소자(52)는 예를 들어 사이리스터(Thyristor), GTO(gate turn off), 파워트랜지스터(power transistor), IGBT(insulated gate bipolar transistor) 등을 포함하는 스위칭 소자를 칭할 수 있다. 상기 전력변환소자(52)는 상기 하우징(10)의 내부에 다수개로 제공될 수 있다. 본 실시예에서 상기 전력변환소자(52)는 IGBT인 것으로 설명한다. 또한, 상기 전력변환소자(52)는 다 수개로 제공될 수 있으며, 상기 전력변환소자(52)는 제1전력변환소자, 제2전력변환소자, 제3전력변환소자 등으로 칭할 수 있다.

상기 전력변환부품(50)은 상기 하우징(10)의 내부에 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 회로기판(51)은 체결부재에 의하여 상기 하우징(10)의 내부 일측에 고정될 수 있다. 본 실시예에서 상기 회로기판(51)은 체결부재에 의하여 상기 하우징(10)의 후면케이스(12)에 고정될 수 있다.

그리고, 상기 회로기판(51)에 연결된 상기 전력변환소자(52)는 상기 후면케이스(12)의 일면에 접촉될 수 있다. 상기 전력변환소자(52)에서 발생되는 열은 상기 후면케이스(12)의 일면을 통하여 외부로 전달될 수 있다. 이때, 상기 후면케이스(12)의 후방에는 다수의 방열핀이 제공되어 보다 빠르게 열이 방출될 수 있다.

상기 제2전력변환부품(50B)에는 리액터(53)가 포함될 수 있다.

상기 리액터(53)는 상기 수용부(20)의 내부 일측에 고정될 수 있다. 상기 리액터(53)는 상대적으로 고온의 열을 방출할 수 있다. 따라서, 상기 리액터(53)에서 발생된 열이 상기 후면케이스(12)를 향하는 방향으로 전달되는 것을 최소화하기 위하여, 상기 리액터(53)는 상기 후면케이스(12)와 멀어지는 방향의 일측에 배치될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않고, 상기 리액터(53)는 상기 후면케이스(12)와 인접하는 방향의 일측에 배치될 수 있다.

상기 수용부(20)에는 상기 리액터(53)에서 발생되는 열이 상기 후면케이스(12) 방향으로 전달되는 것을 방지하기 위한 단열재(26)를 포함할 수 있다. 상기 단열재(26)는 상기 수용부(20)의 저면에 제공될 수 있다. 이때, 상기 수용부(20)의 저면은, 상기 수용부(20)의 수용공간에서 상기 후면케이스(12)의 후면을 칭할 수 있다. 다시 말하면, 상기 단열재(26)는 상기 리액터(53)와 상기 후면케이스(12)의 사이에 배치되며, 상기 수용부(20)의 내부에 수용될 수 있다. 즉, 상기 단열재(26)에 의하여 상기 리액터(53)에서 발생되는 열이 상기 후면케이스(12)의 방향으로 전달되는 것이 최소화될 수 있다.

또한, 상기 수용부(20)에는 상기 리액터(53)에서 발생되는 더욱 용이하게 외부로 방출하기 위한 써멀 그리스(Thermal Grease)가 제공될 수 있다. 상기 써멀 그리스(25)는 상기 수용부(20)의 내부공간에 채워질 수 있다. 상기 써멀 그리스(25)는 상기 수용부(20)의 내부공간 중 적어도 일부공간에 단열공간(S)이 형성되도록 제공될 수 있다. 상기 써멀 그리스(25)에 의하여 상기 리액터(53)에서 발생되는 열은 상기 수용부(20)의 외부로 용이하게 전달될 수 있다.

결과적으로, 상기 수용부(20)는 상기 써멀 그리스(25)에 의하여 용이하게 외부로 열을 방출할 수 있다. 그리고, 상기 단열재(26) 및 상기 단열공간(S)에 의하여 상기 리액터(53)에서 발생되는 열이 상기 후면케이스(12)로 전달되는 것을 최소화할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 리어케이스의 후면을 간략하게 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 리어케이스에서 일부 커버를 제거한 상태를 나타낸 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 후면케이스(12)의 후면에는 상기 하우징(10)의 내부에 배치된 전력변환부품(50)에서 발생되는 열을 외부로 방출하기 위한 방열부(30)가 포함될 수 있다.

상기 방열부(30)는 제1방열부(31), 제2방열부(32), 제3방열부(33)를 포함할 수 있다. 상기 제1방열부(31), 제2방열부(32), 제3방열부(33)는 상기 후면케이스(12)의 후면에 서로 이격되어 배치될 수 있다. 그리고, 상기 방열부(30)는 상기 하우징(10)의 내부에 배치된 상기 전력변환소자(52)와 대응되는 위치에 제공될 수 있다.

상기 제1방열부(31)는 도면을 기준으로 상기 후면케이스(12)의 좌측 후면에 제공될 수 있다. 또는, 상기 제1방열부(31)는 도면을 기준으로 상기 수용부(20)의 좌측에 배치될 수 있다.

상기 제1방열부(31)는 상기 하우징(10)의 내부에 수용된 상기 전력변환소자(52)로부터 열을 전달받아 외부로 방출할 수 있다. 이때, 상기 제1방열부(31)는 상기 전력변환소자(52) 중 제1전력변환소자로부터 전달받은 열을 자연대류를 통하여 방출할 수 있다.

상기 제1방열부(31)는 제1방열핀(311)과 제1방열핀(312)을 포함할 수 있다. 상기 제1방열핀(311)은 상기 제1방열핀(312)보다 상방에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제1방열핀(311)은 상기 제1방열핀(312)과 소정의 거리만큼 도면을 기준으로 상하방향으로 이격되어 배치될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 상기 제1방열핀(311)과 상기 제1방열핀(312)의 사이에 공간이 형성됨으로써, 상기 제1방열핀(311)과 상기 제1방열핀(312)은 서로 열 간섭이 최소화된 상태에서 외부공간으로 열을 방출할 수 있다.

상기 제2방열부(32)는 도면을 기준으로 상기 후면케이스(12)의 우측 후면에 제공될 수 있다. 또는, 상기 제2방열부(32)는 도면을 기준으로 상기 수용부(20)의 우측에 배치될 수 있다.

상기 제2방열부(32)는 상기 하우징(10)의 내부에 수용된 상기 전력변환소자(52)로부터 열을 전달받아 외부로 방출할 수 있다. 이때, 상기 제2방열부(32)는 상기 전력변환소자(52) 중 제2전력변환소자로부터 전달받은 열을 자연대류를 통하여 방출할 수 있다.

상기 제2방열부(32)는 제3방열핀(321)과 제4방열핀(322)을 포함할 수 있다. 상기 제3방열핀(321)은 상기 제4방열핀(322)보다 상방에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제3방열핀(321)은 상기 제4방열핀(322)과 소정의 거리만큼 도면을 기준으로 상하방향으로 이격되어 배치될 수 있다.

상기 제3방열부(33)는 도면을 기준으로 상기 수용부(20)와 상기 제2방열부(32)의 사이에 배치될 수 있다. 또는, 상기 제3방열부(33)는 상기 제1방열부(31)와 상기 제2방열부(32)의 사이에 배치될 수 있다. 다만, 본 실시예에서 상기 제3방열부(33)는 상기 제2방열부(32)와 상기 수용부(20)의 사이에 배치되는 것으로 설명한다.

상기 제3방열부(33)는 상기 수용부(20)의 일부를 둘러싸도록 제공될 수 있다. 상기 제3방열부(33)는 상기 후면케이스(12)의 하부에서 상부를 향하는 방향으로 연장될 수 있다. 그리고, 상기 제3방열부(33)의 일단부는 상기 후면케이스(12)의 측면을 향하는 방향으로 만곡될 수 있다. 예를 들어, 상기 제3방열부(33)는 “ㄴ” 형상으로 형성될 수 있다.

상기 제3방열부(33)는 좌측방열핀(331), 우측방열핀(332) 및 내부방열핀(333)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제3방열부(33)는 상기 좌측방열핀(331), 우측방열핀(332) 및 내부방열핀(333)을 커버하는 방열부 커버(34)를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 제3방열부(33)는 일단부와 타단부가 개구된 덕트(Duct) 형상으로 형성될 수 있다.

상세히, 상기 좌측방열핀(331)은 상기 제3방열부(33)의 일측면을 형성할 수 있다. 상기 우측방열핀(332)은 상기 제3방열부(33)의 타측면을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 방열부 커버(34)는 상기 좌측방열핀(331)과 상기 우측방열핀(332)을 커버하여, 상기 제3방열부(33)의 내부에 공간을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제3방열부(33)의 내부 공간에는 상기 내부방열핀(333)이 배치될 수 있다.

상기 제3방열부(33)의 하측 단부에는 냉각팬(35)이 배치될 수 있다. 그리고, 상기 냉각팬(35)은 상기 제3방열부(33)의 단부에 배치되어, 상기 내부방열핀(333)을 향하는 방향으로 강제대류를 형성할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제3방열부(33)를 살펴보면, 상대적으로 상기 후면케이스(12)의 하방에 배치된 상기 냉각팬(35)에 의하여 상기 후면케이스(12)의 상방을 향하는 방향으로 강제대류가 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 상대적으로 온도가 낮은 공기로 상기 내부방열핀(333)을 냉각함으로써, 상기 제3방열부(33)의 냉각효율이 향상될 수 있다.

그리고, 상기 제3방열부(33)는 상기 후면케이스(12)의 하부에서 상부를 향하는 방향으로 연장되도록 형성되나, 일부분이 상기 후면케이스(12)의 측방으로 만곡되도록 형성됨으로써, 상기 제3방열부(33)의 내부로 유입될 수 있는 물방울 등이 상기 냉각팬(35)에 직접적으로 침투되는 것을 방지할 수 있다.

결과적으로, 상기 제1방열부(31), 상기 제2방열부(32) 및 상기 제3방열부(33)는 상기 하우징(10)의 내부에 배치된 제1전력변환부품(50A)에서 발생되는 열을 외부로 방출할 수 있다. 그리고, 상기 제1방열부(31) 및 상기 제2방열부(32)는 자연대류에 의하여 방열을 수행할 수 있다. 또한, 상기 제3방열부(33)는 상기 냉각팬(35)을 통한 강제대류에 의하여 방열을 수행할 수 있다.

따라서, 상기 제1전력변환부품(50A) 중 상대적으로 온도가 높은 상기 전력변환소자(52)를 상기 제3방열핀(321)에 인접하도록 배치하여 열을 방출할 수 있다. 그리고, 상기 전력변환소자(52) 중에서도 상대적으로 온도가 낮은 상기 전력변환소자(52)는 상기 제1방열부(31) 및 상기 제2방열부(32)에 인접하도록 배치하여 열을 방출할 수 있다.

한편, 상기 후면케이스(12)의 저면에는 상기 전력변환부품(50)으로 외부의 전원을 공급할 수 있는 전선, 케이블 등이 관통할 수 있는 전선홀(122)을 더 구비할 수 있다. 그리고, 상기 전선홀(122)은 상기 후면케이스(12)의 저면에 다수개로 서로 이격되어 제공될 수 있다. 그리고, 상기 전선홀(122)으로 물방울 등이 침투되지 않도록, 상기 전면케이스(11)의 저면은 상기 후면케이스(12)의 저면보다 하방으로 연장되도록 형성될 수 있다.

도 7은 본 실시예에 따른 제1 내지 제4 방열핀의 배치를 나타내는 도면이다.

도 7의 (A)를 참조하면, 상기 제1방열부(31)에는 제1방열핀(311), 제1방열핀(312)이 포함될 수 있다. 그리고, 상기 제2방열부(32)에는 제3방열핀(321), 제4방열핀(322)이 포함될 수 있다.

상기 제1방열부(31)와 상기 제2방열부(32)는 도면을 기준으로 상기 수용부(20)의 좌우방향으로 이격되도록 배치될 수 있다. 상기 제1방열핀(311)과 상기 제1방열핀(312)은 상하방향으로 서로 이격될 수 있다. 그리고, 상기 제3방열핀(321)과 상기 제4방열핀(322)은 상하방향으로 서로 이격될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 외부로 다수의 방열핀이 열을 방출할 때, 상기 제1방열핀(312)과 상기 제4방열핀(322)에서 방출되는 열이 상기 제1방열핀(311)과 상기 제3방열핀(321)으로 전달되는 것을 최소화 할 수 있다. 즉, 상기 제1방열핀(311) 및 상기 제3방열핀(321)과 상기 제1방열핀(312) 및 상기 제4방열핀(322)의 사이의 이격된 공간으로 외부의 공기가 유입될 수 있다. 상기 외부의 공기에 의하여 상기 제1방열핀(311) 및 상기 제3방열핀(321)과 상기 제1방열핀(312) 및 상기 제4방열핀(322) 간의 열 간섭이 최소화될 수 있다.

도 7의 (B)를 참조하면, 상기 제1방열핀(311) 및 상기 제3방열핀(321)에서 상하방향으로 연장되는 가상선은 상기 제1방열핀(312)과 상기 제4방열핀(322)에서 상하방향으로 연장되는 가상선과 서로 이격되도록 배치될 수 있다.

상세히, 다수의 제1방열핀(311) 및 제3방열핀(321)은 도면을 기준으로 상기 후면케이스(12)의 후방에서 양측방향으로 나란하게 이격되어 배치될 수 있다. 다수의 제1방열핀(312) 및 제4방열핀(322)은 도면을 기준으로 상기 제1방열핀(311) 및 상기 제3방열핀(321)의 하방에 배치되고, 상기 후면케이스(12)의 후방에서 양측방향으로 나란하게 이격되어 배치될 수 있다.

이때, 상기 제1방열핀(312) 및 상기 제4방열핀(322)에서 상하방향으로 연장되는 가상선은 상기 제1방열핀(311)과 상기 제3방열핀(321)의 사이에 각각 배치될 수 있다.

다시 말하면, 상기 제1방열핀(311) 및 상기 제3방열핀(321) 각각에서 상하방향으로 연장된 가상의 연장선과 상기 제1방열핀(312) 및 상기 제4방열핀(322) 각각에서 상하방향으로 연장된 가상의 연장선은 서로 교차되도록 배치될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 상기 제1방열핀(312) 및 상기 제4방열핀(322)에서 발출되는 열은 상기 제1방열핀(311)과 상기 제3방열핀(321)의 사이공간으로 유동하여 상방으로 이동할 수 있다. 즉, 상대적으로 하방에 배치된 상기 제1방열핀(312)과 상기 제4방열핀(322)에서 방출되는 열에 의하여 상기 제1방열핀(311) 및 상기 제3방열핀(321)의 온도가 증가되는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 제1방열핀(311) 및 상기 제3방열핀(321)과 어긋나도록 배치된 상기 제1방열핀(312) 및 상기 제4방열핀(322)에 의하여 사이공간에서 와류를 형성하여, 열의 방출효율을 증가시킬 수 있다.

도 8은 본 실시예에 따른 하우징에 제공되는 패턴부를 나타내는 도면이다.

도 8을 참조하면, 상기 전력변환장치(1)는 상기 하우징(10)의 내부에서 발생되는 열을 보다 효율적으로 외부로 방출하기 위한 패턴부(60)를 더 포함할 수 있다.

상기 패턴부(60)는 상기 하우징(10)의 외면에 제공될 수 있다. 다시 말하면, 상기 패턴부(60)는 상기 전면케이스(11) 및 상기 후면케이스(12)에 각각 제공될 수 있다.

상기 패턴부(60)는 엠보싱(Embossing)으로 제공될 수 있다. 또는, 상기 패턴부(60)는 상기 하우징(10)의 외면에 다수의 돌기로 제공될 수 있다.

상기 패턴부(60)는 상기 하우징(10)의 내부에서 발생된 열이 상기 전면케이스(11) 및 상기 후면케이스(12)로 전달되면, 상기 전면케이스(11) 및 상기 후면케이스(12)의 외면에서 직접적으로 열을 외부로 방출할 수 있다.

상기 패턴부(60)에 의하여, 상기 하우징(10)의 외면에서 열을 방출함으로써, 상기 하우징(10)의 온도가 감소되는 효과를 볼 수 있다.

1 전력변환장치 10 하우징
11 전면케이스 12 후면케이스
20 수용부 21 수용부 커버
30 방열부 40 고정부
50 전력변환부품 60 패턴부

Claims

전면케이스와 후면케이스의 결합에 의하여 내부 공간을 가지도록 형성되는 하우징;
상기 내부 공간에 배치되며, 적어도 일부분이 상기 후면케이스에 접촉되는 제1전력변환부품;
상기 후면케이스에서 돌출되어 상기 후면케이스와 일체로 형성되고, 상기 내부 공간과 구분되며 일면이 개구되는 수용 공간을 형성하는 수용부;
상기 수용 공간의 개구된 일면을 차폐하는 수용부 커버; 및
상기 후면케이스에서 돌출되며, 상기 제1전력변환부품에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 다수의 방열부; 를 포함하며,
상기 다수의 방열부는,
상기 후면 케이스의 후면에서 후방으로 돌출되는 제1방열부;
상기 제1방열부와 이격되게 배치되는 제2방열부; 및
상기 제1방열부와 상기 제2방열부 사이에 배치되는 제3방열부를 포함하고,
상기 제3방열부에는,
일측면을 형성하는 일측방열핀;
타측면을 형성하는 타측방열핀;
상기 일측방열핀과 상기 타측방열핀 사이에 배치되는 내부방열핀; 및
상기 일측방열핀, 상기 타측방열핀, 및 상기 내부방열핀을 커버하는 방열핀 커버가 포함되고,
상기 제1 및 제2방열부는, 자연대류에 의하여 열을 외부로 방출하고,
상기 제3방열부는, 강제대류에 의하여 열을 외부로 방출하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 방열부는, 상하방향으로 서로 이격되는 다수의 방열핀으로 제공되는 전력변환장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 제3방열부의 일 단부에 배치되어, 상기 내부 방열핀을 향하는 방향으로 공기의 흐름을 발생시키는 냉각팬을 더 포함하는 전력변환장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제3방열부의 일 단부는, 상기 제3방열부의 타 단부보다 하방에 배치되는 되는 전력변환장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1전력변환부품은, 적어도 회로기판 및 다수의 전력변환소자를 포함하고,
상기 다수의 전력변환소자는, 상기 제1방열부, 상기 제2방열부, 및 상기 제3방열부 중 하나 이상과 위치가 서로 대응되도록 상기 후면케이스의 내면에 접촉되는 전력변환장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 수용 공간에는, 상기 제1전력변환부품과 전기적으로 연결되는 제2전력변환부품가 배치되는 전력변환장치.
제 10 항에 있어서,
상기 제2전력변환부품는, 리액터를 포함하고,
상기 수용 공간에는, 상기 리액터에서 발생되는 외부로 방출하기 위한 써멀 그리스; 및
상기 리액터에서 발생되는 열이 상기 후면케이스로 전달되는 것을 방지하기 위한 단열재가 제공되는 전력변환장치.
제 1 항에 있어서,
상기 후면케이스는, 상기 내부 공간에서 발생되는 열을 외부로 방출하기 위한 패턴부를 더 포함하는 전력변환장치.
전면케이스와 후면케이스의 결합에 의하여 내부 공간을 가지도록 형성되는 하우징;
상기 내부 공간에 배치되며, 적어도 일부분이 상기 후면케이스에 접촉되는 제1전력변환부품;
상기 후면케이스에서 돌출되어 상기 후면케이스와 일체로 형성되며, 상기 내부 공간과 구분되며 일면이 개구되는 수용 공간을 형성하는 수용부;
상기 수용 공간의 개구된 일면을 차폐하는 수용부 커버;
상기 수용 공간에 수용되며, 상기 제1전력변환부품과 전기적으로 연결되는 제2전력변환부품;
상기 수용부의 양측방향에 배치되며, 상기 제1전력변환부품에서 발생되는 열을 자연대류에 의하여 외부로 방출하는 제1 및 제2 방열부; 및
적어도 상기 수용부의 일부분을 감싸도록 형성되며, 상기 제1 및 제2 방열부의 사이에 배치되는 제3방열부를 포함하고,
상기 제3방열부는, 일 단부와 타 단부가 개구된 덕트형상으로 형성되고,
상기 제3방열부의 일단부에는, 상기 하우징의 측방에서 공기를 흡입하여, 상기 하우징의 상방으로 토출하는 냉각팬이 구비되는 전력변환장치.
제 13 항에 있어서,
상기 제3방열부는, 상기 하우징의 하부에서 상부를 향하는 방향으로 연장되며, 적어도 일부분이 상기 하우징의 측방을 향하여 만곡되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
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