KR102191125B1 - 방열 부재 조립체 및 이를 포함하는 전동식 압축기 - Google Patents
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Abstract
방열 부재 조립체 및 이를 포함하는 압축기가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 방열 부재 조립체는 반도체 소자를 상측에서 덮도록 구성되는 방열 부재를 포함한다. 또한, 방열 부재는 반도체 소자에 접촉되도록 구성된다. 따라서, 방열 부재와 접촉되는 반도체 소자의 접촉 면적이 증가되어, 반도체 소자의 방열 효율이 향상될 수 있다.
또한, 방열 부재에는 지지 부재가 구비된다. 지지 부재는 방열 부재와 인쇄회로기판 사이에 위치되며, 지지 부재의 일측 면은 인쇄회로기판에 접촉된다. 따라서, 방열 부재 조립체가 견고하게 고정될 수 있어 반도체 소자의 진동 내구도가 향상될 수 있다.
또한, 방열 부재에는 지지 부재가 구비된다. 지지 부재는 방열 부재와 인쇄회로기판 사이에 위치되며, 지지 부재의 일측 면은 인쇄회로기판에 접촉된다. 따라서, 방열 부재 조립체가 견고하게 고정될 수 있어 반도체 소자의 진동 내구도가 향상될 수 있다.
Description
본 발명은 방열 부재 조립체 및 압축기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 압축기의 인버터에서 발생되는 열을 효과적으로 방열할 수 있고, 인버터의 진동 내구성을 향상시킬 수 있는 구조의 방열 부재 조립체 및 압축기에 관한 것이다.
차량용 공조 시스템에서 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기는 다양한 형태로 개발된 바 있다. 최근, 자동차 부품의 전장화 추세에 따라 모터를 이용하여 전기로 구동되는 전동식 압축기의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
전동식 압축기는 고압축비 운전에 적합한 스크롤 압축 방식이 주로 적용되고 있다. 이러한 스크롤 방식의 전동식 압축기(이하, "전동식 압축기"라 함)는 전동부, 압축부 및 전동부와 압축부를 연결하는 회전축으로 구성된다.
구체적으로, 전동부는 회전모터 등으로 구비되어 밀폐된 케이싱의 내부에 설치된다. 압축부는 전동부의 일측에 위치되며, 고정 스크롤과 선회 스크롤로 구성된다. 회전축은 전동부의 회전력을 압축부에 전달할 수 있도록 구성된다.
상술한 전동식 압축기의 회전 속도 등은 인버터에 의해 제어된다. 인버터는 작동시 열이 발생되는 발열소자들을 다수 포함한다. 따라서, 전동식 압축기의 작동에 따라, 인버터에서는 다량의 열이 발생될 수 있다.
인버터에 구비되는 발열소자들은 열에 대한 내구성이 낮아, 발열에 의해 손상될 염려가 있다. 이를 위해, 인버터에는 발열소자들을 냉각하기 위한 방열 부재가 구비되는 것이 일반적이다.
방열 부재는 발열소자에 직접 접촉되어, 발열소자에서 발생한 열을 전달받는다. 방열 부재가 전달받은 열은 인버터 내부를 유동하는 공기 또는 냉매 등에 전달되어, 결과적으로 발열소자가 냉각될 수 있다.
이러한 방열 부재는 전도 및 복사의 과정을 통해 발열소자의 열을 방열한다. 따라서, 이론적으로 방열 부재의 크기가 증가될수록 방열 효율이 향상될 수 있다.
그러나, 방열 부재가 구비되는 인버터의 공간적 제약으로 인해 방열 부재의 크기를 무한정 증가시키기는 어렵다.
발열소자, 특히 전력반도체(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transitor)의 경우 온도에 따라 허용 전류값 등의 특성이 결정된다. 일반적으로, 전력반도체는 낮은 온도에서 높은 허용 전류값을 갖는다. 즉, 전력반도체가 낮은 온도로 유지될수록 전력반도체의 성능이 향상된다.
물론, 고온에서도 높은 성능을 발휘할 수 있는 전력반도체가 개발된 바 있다. 그러나, 이러한 고성능의 전력반도체는 매우 고가이기 때문에, 인버터 및 압축기, 나아가 압축기가 구비되는 차량의 가격 상승의 원인이 된다.
더 나아가, 차량용 공조 시스템의 경우, 이동을 전제하는 차량의 특수성에 기인하여 많은 진동이 발생될 수 있다. 이에 따라, 전기 자동차의 진동 내구도에 대한 조건은 정지 상태에서 사용될 것을 전제하는 가전 등과 상이하다.
특히, 인버터에는 냉매 사이클을 형성하기 위해 회전되는 압축기의 구성에 의해 발생하는 진동이 직접적으로 전달된다.
그런데, 인버터에 구비되는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)은 진동에 매우 취약하다. 특히, 인쇄회로기판의 면적이 증가될수록 인쇄회로기판의 진동 내구도는 하락한다.
따라서 진동에 의한 인쇄회로기판의 손상을 방지하기 위해 다음의 방안들을 고려해볼 수 있다.
먼저, 인쇄회로기판의 면적을 가능한 한 감소시키는 것이다. 그러나 차량용 공조 시스템에 구비되는 인쇄회로기판은 이미 소형화된 것으로, 압축기의 성능을 유지하기 위해서는 인쇄회로기판의 면적을 무한정 감소시킬 수는 없다.
다음으로, 진동의 원인 자체를 제거하는 것이다. 그러나, 압축기는 회전에 의해 냉매를 압축하는 구조이다. 또한, 차량 시스템은 회전되는 구성 요소를 다수 포함하며 차량 자체가 이동을 전제하는 시스템이다. 이러한 점들을 고려하면 진동의 원인을 제거하는 방안 또한 실현이 용이하지 않다.
더 나아가, 인쇄회로기판과 인버터의 결합을 견고하게 유지하는 것이다. 이를 위해, 인쇄회로기판과 인버터를 볼트 등으로 견고하게 체결하거나, 실리콘 등을 이용하여 견고하게 접착시킬 수 있다. 이러한 방식은 인버터 내부 구조가 복잡해지는 한계가 있으나, 상술한 두 가지 방안에 비해 현실적이므로 널리 사용되고 있다.
이에, 인버터 내부에 구비되는 발열소자를 효과적으로 방열하면서도, 인쇄회로기판과 인버터의 결합을 견고하게 유지할 수 있는 구조의 압축기에 대한 요구가 증가하고 있다.
한국공개특허문헌 제10-2018-0070270호는 케이스부 상부에서 공기의 흐름을 형성할 수 있는 구조의 인버터 방열구조를 개시한다. 구체적으로, 전력변환소자 하측에 구비되는 하부 커버 및 가이드판을 통해 공기 통로를 형성하고, 통로 상에 인버터 소자를 위치시켜 공랭(空冷)이 가능한 구조의 인버터 방열구조를 개시한다.
그런데, 이러한 유형의 인버터 방열구조는 공기를 이용하여 전력변환소자를 냉각하기 위한 방안에만 국한된다는 한계가 있다. 즉, 방열 효율을 향상시키기 위해 별도의 방열 부재를 접촉시키는 방안에 대한 고찰이 없다는 한계가 존재한다.
또한, 상기 유형의 인버터 방열구조는 인버터 내부에 구비되는 인쇄회로기판의 진동 내구성을 향상시킬 수 있는 방안에 대한 고찰이 없다는 한계가 있다.
한국등록실용신안문헌 제20-0380189호는 복수 개로 구비되는 방열판이 서로 겹쳐지도록 배치되는 인버터 방열판의 겹침 구조를 개시한다. 구체적으로, 다수의 방열핀이 각각 형성된 제1 방열판과 제2 방열판이 겹쳐져서, 점유 공간이 감소되고 방열핀 사이에 통풍관을 형성한 인버터 방열판의 겹침 구조를 개시한다.
그런데, 이러한 유형의 인버터 방열판은 상술한 종래 기술과 유사한 한계를 가진다. 즉, 공기를 이용하여 인버터를 냉각하기 위한 방안에만 국한된다는 한계가 있다.
또한, 상기 인버터 방열판은 상술한 종래 기술과 마찬가지로, 인버터 내부에 구비되는 인쇄회로기판의 진동 내구성을 향상시키기 위한 방안은 제공하지 못한다는 한계가 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결할 수 있는 구조의 방열 부재 조립체 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공하는 데 있다.
먼저, 인버터 장치 내부에 구비되는 발열소자를 효과적으로 냉각할 수 있는 구조의 방열 부재 조립체 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 방열 효율을 향상시키면서도, 차지하는 공간을 최소화할 수 있는 구조의 방열 부재 조립체 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 인버터 장치 내부에 구비되는 전력반도체 등이 파손되는 경우에도, 인쇄회로기판의 파손을 방지할 수 있는 구조의 방열 부재 조립체 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 발열소자의 방열 효율을 향상시켜, 고사양의 전력반도체 사용이 요구되지 않는 구조의 방열 부재 조립체 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 발열소자와 접촉되는 면적을 극대화할 수 있는 구조의 방열 부재 조립체 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 인버터 장치 내를 유동하는 공기 또는 냉매와 접촉되는 면적을 극대화할 수 있는 구조의 방열 부재 조립체 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 발열소자 및 인버터 장치와의 결합이 용이한 구조의 방열 부재 조립체 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 발열소자 및 방열 부재의 유지, 보수 및 교체 등이 용이한 구조의 방열 부재 조립체 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 외부의 진동에 대한 진동 내구성이 향상될 수 있는 구조의 방열 부재 조립체 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 인쇄회로기판과 인버터의 결합을 위해 사용되는 체결 부재 또는 접착 부재 등의 사용량이 감소될 수 있는 구조의 방열 부재 조립체 및 이를 포함하는 전동식 압축기를 제공함을 일 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 인버터를 작동시키도록 구성되는 반도체 소자; 상기 반도체 소자를 수용하며, 수용된 상기 반도체 소자가 내면에 접촉되는 방열 부재; 및 상기 반도체 소자가 상기 방열 부재에 삽입되면, 상기 방열 부재와 상기 반도체 소자를 결합하도록 구성되는 체결 부재를 포함하며, 상기 방열 부재는 상기 반도체 소자의 상면과 접촉되고, 체결 부재 결합구가 관통 형성된 상판을 포함하고, 상기 반도체 소자에는 체결 부재 결합공이 관통 형성되어, 상기 체결 부재는 상기 체결 부재 결합구에 관통 결합되고, 상기 체결 부재 결합공에 결합되는 방열 부재 조립체를 제공한다.
또한, 상기 방열 부재 조립체의 상기 방열 부재는, 상기 방열 부재의 측면을 형성하는 측판; 및 상기 방열 부재의 상기 측판 사이의 내측 공간을 구획하도록 상기 측판 사이에 구비되는 리브부를 포함하며, 상기 방열 부재의 내측 공간이 구획되어 반도체 수용 공간부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 방열 부재 조립체는 상기 반도체 소자가 상기 반도체 수용 공간부에 삽입되면, 상기 반도체 소자의 측면은 상기 측판 또는 상기 리브부에 접촉되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 방열 부재 조립체의 상기 리브부는 복수 개 구비되어 상기 방열 부재의 내측 공간이 복수 개의 반도체 수용 공간부로 구획되며, 상기 반도체 소자는 복수 개 구비되어 상기 복수 개의 반도체 수용 공간부에 각각 삽입될 수 있다.
또한, 상기 방열 부재 조립체의 상기 측판에 인접한 상기 반도체 수용 공간부에 삽입된 반도체 소자는 상기 리브부 및 상기 측판과 접촉되고, 상기 측판에 인접하지 않은 상기 반도체 수용 공간부에 삽입된 반도체 소자는 상기 측판과 접촉될 수 있다.
또한, 상기 방열 부재 조립체는 상기 반도체 소자의 하측에 위치되며, 체결공이 형성된 하부 방열 부재를 포함하고, 상기 체결 부재는, 상기 체결 부재 결합구 및 상기 체결 부재 결합공에 관통 결합되고, 상기 체결공에 결합될 수 있다.
또한, 상기 방열 부재 조립체의 상기 하부 방열 부재의 상면은 상기 반도체 소자 및 상기 방열 부재와 접촉될 수 있다.
또한, 상기 방열 부재 조립체는 상기 방열 부재의 하측에 위치되는 하부 방열 부재를 포함하며, 상기 하부 방열 부재의 상면은 상기 반도체 소자 및 상기 방열 부재와 접촉되고, 상기 방열 부재와 상기 하부 방열 부재는 일체로서 형성될 수 있다.
또한, 상기 방열 부재 조립체의 상기 방열 부재의 외측 면에는 방열 핀(fin)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 방열 부재 조립체의 상기 방열 부재의 상판에는, 상기 방열 부재를 지지하도록 상측으로 돌출된 지지 부재가 구비될 수 있다.
또한, 본 발명은, 인버터 하우징; 상기 인버터 하우징에 수용되는 인버터 브라켓; 상기 인버터 하우징에 수용되어 상기 인버터 브라켓에 고정되는 인쇄회로기판; 상기 인버터 브라켓과 상기 인쇄회로기판 사이에 위치되어, 상기 인쇄회로기판에 전력을 인가하거나 차단하도록 구성되는 반도체 소자; 및 상기 인쇄회로기판과 상기 반도체 소자 사이에 위치되어, 상기 반도체 소자의 열을 전달받도록, 상기 반도체 소자를 수용하며 수용된 상기 반도체 소자가 내면에 접촉되는 방열 부재를 포함하는 인버터 장치를 제공한다.
또한, 상기 인버터 장치의 상기 방열 부재는, 상기 방열 부재의 측면을 형성하는 측판; 및 상기 방열 부재의 상기 측판 사이의 내측 공간을 구획하도록 상기 측판 사이에 구비되는 리브부를 포함하며, 상기 리브부에 의해 상기 방열 부재의 내측 공간이 구획되어 형성되는 반도체 수용 공간부에 삽입된 상기 반도체 소자의 측면이 상기 측판 또는 상기 리브부에 접촉되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 인버터 장치의 상기 리브부는 복수 개 구비되어 상기 방열 부재의 내측 공간이 복수 개의 반도체 수용 공간부로 구획되며, 상기 반도체 소자는 복수 개 구비되어 상기 복수 개의 반도체 수용 공간부에 각각 삽입되어, 상기 측판에 인접한 상기 반도체 수용 공간부에 삽입된 반도체 소자는 상기 리브부 및 상기 측판과 접촉되고, 상기 측판에 인접하지 않은 상기 반도체 수용 공간부에 삽입된 반도체 소자는 상기 측판과 접촉될 수 있다.
또한, 상기 인버터 장치는 상기 반도체 소자의 하측에 위치되는 하부 방열 부재를 포함하며, 상기 하부 방열 부재의 상면은 상기 반도체 소자 및 상기 방열 부재와 접촉될 수 있다.
또한, 상기 인버터 장치의 상기 방열 부재의 상기 인쇄회로기판을 향하는 일측 면에는, 상기 방열 부재를 지지하도록 상기 인쇄회로기판을 향하는 방향으로 돌출된 지지 부재가 구비될 수 있다.
또한, 상기 인버터 장치의 상기 지지 부재의 상기 인쇄회로기판을 향하는 일측 면은 상기 인쇄회로기판에 접촉될 수 있다.
또한, 본 발명은, 내부에 모터가 수용되는 모터실을 구비하는 케이싱; 및 상기 케이싱의 일측에 위치되어, 상기 모터를 제어하도록 구성되는 인버터 장치를 포함하며, 상기 인버터 장치는, 인버터 하우징; 상기 인버터 하우징에 수용되는 인버터 브라켓; 상기 인버터 하우징에 수용되어 상기 인버터 브라켓에 고정되는 인쇄회로기판; 상기 인버터 브라켓과 상기 인쇄회로기판 사이에 위치되어, 상기 인쇄회로기판에 전력을 인가하거나 차단하도록 구성되는 반도체 소자; 및 상기 인쇄회로기판과 상기 반도체 소자 사이에 위치되어, 상기 반도체 소자의 열을 전달받도록, 상기 반도체 소자를 수용하며 수용된 상기 반도체 소자가 내면에 접촉되는 방열 부재를 포함하는 전동식 압축기를 제공한다.
또한, 상기 전동식 압축기의 상기 방열 부재는, 상기 방열 부재의 측면을 형성하는 측판; 및 상기 방열 부재의 상기 측판 사이의 내측 공간을 구획하도록 상기 측판 사이에 구비되는 리브부를 포함하며, 상기 리브부에 의해 상기 방열 부재의 내측 공간이 구획되어 형성되는 반도체 수용 공간부에 삽입된 상기 반도체 소자의 측면이 상기 측판 또는 상기 리브부에 접촉될 수 있다.
또한, 상기 전동식 압축기는 상기 반도체 소자의 하측에 위치되는 하부 방열 부재를 포함하며, 상기 하부 방열 부재의 상면은 상기 반도체 소자 및 상기 방열 부재와 접촉될 수 있다.
또한, 상기 전동식 압축기의 상기 방열 부재의 상기 인쇄회로기판을 향하는 일측 면에는, 상기 방열 부재를 지지하도록 상기 인쇄회로기판을 향하는 방향으로 돌출된 지지 부재가 구비되며, 상기 지지 부재의 상기 인쇄회로기판을 향하는 일측 면은 상기 인쇄회로기판에 접촉될 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 달성될 수 있다.
먼저, 반도체 소자는 방열 부재에 형성된 반도체 수용 공간부에 삽입된다. 또한, 반도체 소자는 방열 부재의 내면에 접촉된다. 따라서 반도체 소자와 방열 부재와의 접촉 면적이 증가되어, 반도체 소자의 방열 효율이 향상될 수 있다.
또한, 방열 부재는 반도체 소자를 덮도록 구성된다. 따라서, 인버터 장치 내부에 방열 부재가 구비되기 위해 과다한 공간이 요구되지 않는다. 이에 따라, 인버터 장치 내부의 공간을 최소한으로 점유하면서 반도체 소자의 방열 효율이 향상될 수 있다.
또한, 방열 부재는 반도체 소자를 덮도록 구성된다. 따라서, 불측의 사고로 인해 반도체 소자가 폭발하거나 손상되는 경우에도, 방열 부재에 의해 반도체 소자의 파편이 인쇄회로기판에 도달되지 않게 된다. 따라서, 반도체 소자의 손상에도 불구하고 인쇄회로기판이 손상되지 않을 수 있다.
또한, 방열 부재는 반도체 소자를 덮도록 구성되어, 방열 부재의 내면과 반도체 소자가 접촉된다. 또한, 반도체 소자의 하측에는 하부 방열 부재가 구비되어, 하부 방열 부재의 상면과 반도체 소자가 접촉된다. 따라서, 방열 부재와 접촉되는 반도체 소자의 면적이 증가되어, 반도체 소자의 방열 효율이 향상될 수 있다.
또한, 방열 부재의 외측 면에는 방열 핀이 형성된다. 따라서, 방열 부재가 공기 또는 냉매 등과 접촉되는 면적이 증가된다. 이에 따라, 반도체 소자의 방열 효율이 향상될 수 있다.
또한, 방열 부재에 추가하여, 하부 방열 부재가 구비되어 반도체 소자의 방열 효율이 향상될 수 있다. 따라서, 반도체 소자의 온도를 낮게 유지할 수 있으므로, 고사양의 반도체 소자 사용이 요구되지 않는다. 이에 따라, 전동식 압축기의 제작 단가가 절감될 수 있다.
또한, 방열 부재 조립체는 방열 부재와 반도체 소자가 결합되어 형성된다. 따라서, 작은 크기의 반도체 소자 각각의 접속 핀을 인쇄회로기판에 삽입하는 경우에 비해 용이하게 인쇄회로기판과 반도체 소자가 결합될 수 있다.
또한, 방열 부재와 반도체 소자는 체결 부재에 의해 결합된다. 체결 부재는 견고한 체결이 가능하면서도 필요시 용이한 분리가 가능한 볼트 등으로 구비될 수 있다. 따라서, 인버터 장치의 유지, 보수 및 교체 등이 필요한 경우 방열 부재와 반도체 소자가 용이하게 분리될 수 있다.
또한, 인쇄회로기판을 향하는 방열 부재의 일측에는 지지 부재가 구비된다. 인쇄회로기판을 향하는 지지 부재의 일측 면은 인쇄회로기판에 접촉된다. 따라서, 진동이 발생하는 경우에도 지지 부재에 의해 방열 부재의 진동이 최소화될 수 있다. 이에 따라, 방열 부재에 삽입된 반도체 소자의 진동도 최소화될 수 있으므로, 인버터 장치의 진동 내구성이 향상될 수 있다.
또한, 방열 부재에 구비된 지지 부재의 일측 면은 인쇄회로기판에 접촉된다. 따라서, 인쇄회로기판을 지지하기 위한 추가 부재, 예를 들면 볼트 등의 체결 부재 또는 실리콘 등의 접착 부재의 요구량이 감소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 압축기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 압축기에 구비되는 구성을 도시하는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 압축기에 구비되는 인버터 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 인버터 장치의 분해 사시도이다.
도 5는 도 3의 인버터 장치의 평면도이다.
도 6은 도 3의 인버터 장치의 배면도이다.
도 7은 도 3의 인버터 장치의 분해 측면도이다.
도 8은 도 3의 인버터 장치의 분해 후면도이다.
도 9는은 도 3의 인버터 장치에 구비되는 방열 부재 조립체의 전방 측 분해 사시도이다.
도 10은 도 3의 인버터 장치에 구비되는 방열 부재 조립체의 후방 측 분해 사시도이다.
도 11은 도 3의 인버터 장치에 구비되는 방열 부재 조립체의 정면 분해도이다.
도 12는 도 3의 인버터 장치에 구비되는 방열 부재 조립체의 배면 분해도이다.
도 13은 도 3의 인버터 장치에 구비되는 방열 부재 조립체의 측면 분해도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방열 부재 조립체의 결합 사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 지지 부재를 포함하는 인버터 장치의 분해 사시도이다.
도 16은 도 15의 인버터 장치의 평면도이다.
도 17은 도 16의 인버터 장치의 측면 분해도이다.
도 18은 도 17의 인버터 장치의 배면 분해도이다.
도 19는 도 18의 인버터 장치에 구비되는 지지 부재가 구비된 방열 부재 조립체의 사시도이다.
도 20은 도 19의 방열 부재 조립체의 사시도이다.
도 21은 도 19의 방열 부재 조립체의 측면도이다.
도 22는 도 19의 방열 부재 조립체의 정면도이다.
도 23은 도 19의 방열 부재 조립체의 배면도이다.
도 24는 도 19의 방열 부재 조립체의 평면도이다.
도 25는 도 19의 방열 부재 조립체의 저면도이다.
도 2는 도 1의 압축기에 구비되는 구성을 도시하는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 압축기에 구비되는 인버터 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 인버터 장치의 분해 사시도이다.
도 5는 도 3의 인버터 장치의 평면도이다.
도 6은 도 3의 인버터 장치의 배면도이다.
도 7은 도 3의 인버터 장치의 분해 측면도이다.
도 8은 도 3의 인버터 장치의 분해 후면도이다.
도 9는은 도 3의 인버터 장치에 구비되는 방열 부재 조립체의 전방 측 분해 사시도이다.
도 10은 도 3의 인버터 장치에 구비되는 방열 부재 조립체의 후방 측 분해 사시도이다.
도 11은 도 3의 인버터 장치에 구비되는 방열 부재 조립체의 정면 분해도이다.
도 12는 도 3의 인버터 장치에 구비되는 방열 부재 조립체의 배면 분해도이다.
도 13은 도 3의 인버터 장치에 구비되는 방열 부재 조립체의 측면 분해도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방열 부재 조립체의 결합 사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 지지 부재를 포함하는 인버터 장치의 분해 사시도이다.
도 16은 도 15의 인버터 장치의 평면도이다.
도 17은 도 16의 인버터 장치의 측면 분해도이다.
도 18은 도 17의 인버터 장치의 배면 분해도이다.
도 19는 도 18의 인버터 장치에 구비되는 지지 부재가 구비된 방열 부재 조립체의 사시도이다.
도 20은 도 19의 방열 부재 조립체의 사시도이다.
도 21은 도 19의 방열 부재 조립체의 측면도이다.
도 22는 도 19의 방열 부재 조립체의 정면도이다.
도 23은 도 19의 방열 부재 조립체의 배면도이다.
도 24는 도 19의 방열 부재 조립체의 평면도이다.
도 25는 도 19의 방열 부재 조립체의 저면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 방열 부재 조립체 및 이를 포함하는 압축기를 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서는 본 발명의 기술적 특징을 명확하게 하기 위해 일부 구성 요소에 대한 설명이 생략될 수 있다.
1. 용어의 정의
이하의 설명에서 사용되는 "방열 부재"라는 용어는 발열체로부터 전도, 대류 및 복사 등을 이용하여 열을 전달받아 외부로 방출할 수 있는 임의의 부재를 의미한다.
이하의 설명에서 사용되는 "인쇄회로기판"(PCB, Printed Circuit Board)이라는 용어는 집적 회로, 저항기, 콘덴서 등의 전자 부품을 인쇄 배선판의 표면에 고정하고, 그 부품들의 사이를 배선 등으로 접속시켜 전자 회로를 형성한 기판을 의미한다.
이하의 설명에서 사용되는 "반도체 소자"(semiconductor device)라는 용어는 반도체를 사용한 전자 회로 소자를 의미한다. 일 실시 예에서, 반도체 소자는 스위칭 소자일 수 있다.
즉, 일 실시 예에서, 반도체 소자는 스위칭 소자로 구비되어 접점을 쓰지 않고 회로의 개폐 기능을 갖는 부품 또는 장치를 의미할 수 있다. 상기 실시 예에서, 스위칭 소자는 SIC(Silicon Carbide, 탄화수소), GaN(Gallium Nitride, 갈륨 나이트라이드), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor, 절연 게이트 양극성 트랜지스터), MOSFET(Matel-OxideSemiconductor Field-Effect Transistor, 금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터) 등으로 구비될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 설명에서 사용되는 "전방 측", "후방 측", "좌측", "우측", "상측" 및 "하측"이라는 용어는 도 1, 도 3, 도 4, 도 9, 도 10, 도 15 및 도 20에 도시된 좌표계를 참조하여 이해될 것이다.
2. 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기(10)의 구성의 설명
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기(10)는 케이싱(100), 인버터 장치(200), 모터(300), 압축부(400), 체결부(500)를 포함한다.
또한, 후술될 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기(10)는 인버터 장치(200) 내부의 장치를 효과적으로 냉각하기 위한 방열 부재 조립체(600)를 더 포함한다(도 3 참조).
이하, 도 1 및 2를 참조하여 도시된 실시 예에 따른 전동식 압축기(10)를 설명하되, 방열 부재 조립체(600)는 별항으로 설명한다.
(1) 케이싱(100)의 설명
케이싱(100)은 전동식 압축기의 외관을 형성한다. 또한, 케이싱(100) 내부에는 소정의 공간이 형성되어, 전동식 압축기의 기능을 수행하기 위한 다양한 구성요소들이 실장될 수 있다.
케이싱(100)은 냉매가 압축됨에 따라 내부의 압력이 상승되는 경우에도 파손되지 않도록 충분한 강성을 가진 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
도시된 실시 예에서, 케이싱(100)은 메인 하우징(110) 및 리어 하우징(120)을 포함한다.
또한, 후술될 인버터 장치(200)의 인버터 하우징(210)은 케이싱(100)의 메인 하우징(110)에 결합되는 바, 프론트 하우징으로 지칭될 수도 있을 것이다.
메인 하우징(110)에는 후술될 모터(300)가 수용된다. 또한, 메인 하우징(110)의 일측 및 타측에는 리어 하우징(120) 및 후술될 인버터 하우징(210)이 결합된다.
구체적으로, 메인 하우징(110)은 인버터 하우징(210)에 의해 후술될 인버터 장치(200)와 구획된다. 또한, 메인 하우징(110)은 리어 하우징(120)과 유체 소통 가능하게 결합된다.
메인 하우징(110)은 후술될 체결부(500)에 의해 리어 하우징(120) 및 인버터 하우징(210)과 결합된다.
구체적으로, 인버터 하우징(210)에 접하는 메인 하우징(110)의 일측 면에는 후술될 인버터 체결 홀(520)이 복수 개 형성된다. 인버터 체결 홀(520)에는 후술될 인버터 체결 핀(510)이 삽입 결합된다.
또한, 리어 하우징(120)에 접하는 메인 하우징(110)의 일측 면에는 후술될 리어 체결 홀(540)이 복수 개 형성된다. 리어 체결 홀(540)에는 후술될 리어 체결 핀(530)이 결합된다.
도시된 실시 예에서, 메인 하우징(110)은 원통형으로 구비된다. 메인 하우징(110)의 일측 및 일측에 대향하는 타측의 직경이 그 사이에 위치된 부분의 직경보다 크도록 형성된다.
즉, 메인 하우징(110)은 전체적으로 원통형이되, 양측 단부의 직경이 더 크게 형성되는 아령 형태로 구성된다. 또한, 메인 하우징(110)은 내부에 중공부를 포함하여, 후술될 모터(300)가 수용될 모터실(114)이 정의될 수 있다.
메인 하우징(110)의 형상은 내부에 모터(300)를 수용할 수 있는 임의의 구조로 형성될 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이, 냉매의 압축에 따라 메인 하우징(110)의 내부의 압력이 상승된다.
따라서, 메인 하우징(110)의 형상은 내압에 대해 가장 높은 강성을 가질 수 있는 원형 단면을 갖는 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
도시되지는 않았으나, 메인 하우징(110)의 내부에는 후술될 모터실(114)을 구성하는 흡입공간이 형성될 수 있다. 또한, 상기 흡입공간에는 후술될 압축부(400)가 수용될 수 있다.
또한, 메인 하우징(110)의 내부에는 메인 베어링(미도시)이 구비되는 배압공간이 형성될 수 있다.
메인 하우징(110)에는 흡기구(112)가 형성된다. 또한, 메인 하우징(110)의 내부에 형성된 공간에 의해 모터실(114)이 정의된다.
흡기구(112)는 메인 하우징(110)의 외부로부터 메인 하우징(110)의 내부로 냉매가 유입되는 통로이다. 흡기구(112)는 메인 하우징(110)의 내부와 외부를 연통하도록 구성된다. 일 실시 예에서, 흡기구(112)는 관통공으로 형성될 수 있다.
도시된 실시 예에서, 흡기구(112)는 후술될 인버터 하우징(210)에 인접한 메인 하우징(110)의 일측에 형성된다. 즉, 흡기구(112)는 메인 하우징(110)의 중앙부보다 더 큰 직경을 갖는, 인버터 하우징(210)에 인접한 일측의 원주면 상에 원형의 관통공으로 형성된다.
흡기구(112)의 위치 및 형상은 외부의 냉매가 케이싱(100)의 내부로 유입될 수 있는 임의의 위치 및 형상으로 결정될 수 있다.
모터실(114)은 후술될 모터(300)가 수용되는 공간이다. 모터실(114)은 메인 하우징(110)의 내부 공간에 의해 정의된다. 다시 말하면, 모터실(114)은 메인 하우징(110)의 내부에 형성된 공간의 일부 또는 전부이다.
모터실(114)의 크기, 즉 모터실(114)의 단면 및 높이는 메인 하우징(110)의 형상에 따라 결정될 수 있다. 상술한 바와 같이, 메인 하우징(110)이 원통형으로 구성되므로, 모터실(114) 또한 원통형으로 형성될 수 있다.
모터실(114)의 크기는 후술될 모터(300)가 수용되기에 충분한 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
모터실(114)은 리어 하우징(120)과 연통된다. 따라서, 흡기구(112)를 통해 메인 하우징(110)의 내부로 유입된 냉매는 모터실(114)을 거쳐 리어 하우징(120)으로 유동될 수 있다.
도시되지 않은 실시 예에서, 모터실(114) 내부에는 냉매 유로 부재(미도시)가 구비될 수 있다. 냉매 유로 부재(미도시)는 흡기구(112)를 통해 유입된 냉매가 배기구(122)를 향해 유동되는 유로를 형성한다.
리어 하우징(120)에 인접한 메인 하우징(110)의 일측에는 복수 개의 리어 체결 홀(540)이 관통 형성된다. 복수 개의 리어 체결 홀(540)은 메인 하우징(110)의 상기 일측의 원주 방향으로 복수 개 형성된다. 리어 체결 홀(540)에는 후술될 리어 체결 핀(530)이 삽입 결합된다.
이에 따라 메인 하우징(110)과 리어 하우징(120)이 결합될 수 있다.
또한, 인버터 하우징(210)에 인접한 메인 하우징(110)의 타측에는 복수 개의 인버터 체결 홀(520)이 관통 형성된다. 복수 개의 인버터 체결 홀(520)은 메인 하우징(110)의 상기 타측의 원주 방향으로 복수 개 형성된다. 인버터 체결 홀(520)에는 후술될 인버터 체결 핀(510)이 삽입 결합된다.
이에 따라 메인 하우징(110)과 인버터 하우징(210)이 결합될 수 있다.
리어 하우징(120)은 메인 하우징(110)의 일측에 위치된다. 도시된 실시 예에서, 리어 하우징(120)은 메인 하우징(110)의 전방 측에 위치된다. 리어 하우징(120)은 메인 하우징(110)과 연통 가능하게 결합된다.
리어 하우징(120)은 후술될 체결부(500)에 의해 메인 하우징(110)과 밀폐 결합된다. 이를 위해, 리어 하우징(120)에는 복수 개의 체결 관통 홀(미도시)이 형성된다.
복수 개의 체결 관통 홀(미도시)에는 각 리어 체결 핀(530)의 일측이 삽입된다. 각 리어 체결 핀(530)의 타측은 메인 하우징(110)의 리어 체결 홀(540)에 삽입된다.
리어 하우징(120)은 배기구(122)를 포함한다.
배기구(122)는 리어 하우징(120)의 원주면 상에 형성된다. 배기구(122)는 리어 하우징(120)의 내부와 외부를 연통하도록 구성된다. 일 실시 예에서, 배기구(122)는 관통공으로 형성될 수 있다.
후술될 압축부(400)에서 압축된 냉매는 배기구(122)를 통해 리어 하우징(120) 즉 케이싱(100)의 외부로 배출될 수 있다.
배기구(122)에는 후술될 모터(300)의 원활한 회전 및 냉각 등을 위해 사용된 윤활유 등을 분리하기 위한 유분리부(미도시)가 구비될 수 있다.
(2) 인버터 장치(200)의 설명
인버터 장치(200)는 후술될 모터(300)에 제어 신호를 인가하여 전동식 압축기(10)의 작동 여부 및 회전 속도 등을 제어한다. 결과적으로, 인버터 장치(200)에 의해 냉매의 압축량 및 압력 등이 제어될 수 있다.
인버터 장치(200)는 케이싱(100)의 일측, 도시된 실시 예에서는 후방 측에서 케이싱(100)과 결합된다. 구체적으로, 인버터 장치(200)는 리어 하우징(120)에 대향하는 메인 하우징(110)의 타측에 위치된다.
도시되지 않은 실시 예에서, 인버터 장치(200)는 메인 하우징(110)과 연통되는 냉각 홀(미도시)을 포함할 수 있다. 이 경우, 메인 하우징(110) 내부로 유입된 냉매가 인버터 장치(200)에 유입될 수 있어, 냉각 효율이 향상될 수 있다.
인버터 장치(200)의 내부에는 전력이 공급될 수 있다. 외부와의 불필요한 통전을 방지하기 위해, 인버터 장치(200)는 절연성 재질, 예를 들면 합성 수지 등으로 형성되는 것이 바람직하다.
인버터 장치(200)는 인버터 하우징(210) 및 인버터 커버(220)를 포함한다. 또한, 도 3을 더 참조하면, 인버터 장치(200)는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)(230) 및 인버터 브라켓(bracket)(240)을 포함한다.
인버터 하우징(210)은 인버터 커버(220)와 함께 인버터 장치(200)의 외형을 형성한다. 또한, 인버터 하우징(210)은 인버터 장치(200)가 케이싱(100)과 결합되는 부분이다. 즉, 인버터 하우징(210)은 케이싱(100)의 메인 하우징(110)과 결합된다.
인버터 하우징(210)은 모터 축 결합부(212), 통신 커넥터(214) 및 전원 커넥터(216)를 포함한다. 또한, 도시되지는 않았으나, 인버터 하우징(210)에는 핀 결합공(미도시)이 형성될 수 있다.
핀 결합공(미도시)에는 후술될 체결부(500)의 인버터 체결 핀(510)의 일측이 삽입된다. 인버터 체결 핀(510)의 타측은 메인 하우징(110)의 인버터 체결 홀(520)에 삽입된다. 이에 따라 인버터 하우징(210)과 메인 하우징(110)이 결합될 수 있다.
핀 결합공(미도시)의 개수 및 배치 방식은 인버터 체결 홀(520)의 개수 및 배치 방식에 상응하게 결정되는 것이 바람직하다.
모터 축 결합부(212)에는 후술될 모터(300)의 회전 축(미도시)이 회전 가능하게 결합된다.
도시된 실시 예에서, 모터 축 결합부(212)는 인버터 하우징(210)의 하측에 위치된 라운드진 부분을 원호의 일부로 하는 원의 중심 상에 위치된다.
모터 축 결합부(212)는 메인 하우징(110) 및 리어 하우징(120)의 중심축에 맞추어지는 것이 바람직하다. 이에 따라, 메인 하우징(110) 내부에 수용된 모터(300)가 안정적으로 회전될 수 있다.
통신 커넥터(214) 및 전원 커넥터(216)는 전동식 압축기(10)의 작동에 필요한 전력 및 제어에 필요한 제어 신호를 각각 입력 받는다. 통신 커넥터(214)에 입력된 제어 신호는 후술될 인쇄회로기판(230) 및 반도체 소자(640)를 거쳐 별도의 전기적 연결 수단(미도시)에 의해 후술될 모터(300)에 전달된다.
도시된 실시 예예서, 통신 커넥터(214) 및 전원 커넥터(216)는 인버터 하우징(210)의 상측의 좌측으로 치우치게 위치된다. 각 커넥터(214, 216)는 후술될 모터(300)의 회전에 영향을 주지 않으면서도 제어 신호를 입력 받을 수 있는 임의의 위치에 위치될 수 있다.
통신 커넥터(214) 및 전원 커넥터(216)는 전력 및 제어 신호의 입출력이 가능한 임의의 구조로 구비될 수 있다.
인버터 커버(220)는 메인 하우징(110)에 대향하는 인버터 하우징(210)의 일측에 위치된다. 도시된 실시 예에서, 인버터 커버(220)는 인버터 하우징(210)의 후방 측에 위치된다.
인버터 커버(220)는 인버터 하우징(210)과 결합되어, 인버터 장치(200)의 외형을 형성한다. 인버터 커버(220)와 인버터 하우징(210) 사이에는 소정의 공간이 형성된다. 상기 소정의 공간에는 후술될 인쇄회로기판(230), 인버터 브라켓(240) 및 방열 부재 조립체(600)가 수용될 수 있다.
인버터 커버(220)와 인버터 하우징(210)의 체결을 위해, 인버터 결합 핀(미도시)이 구비될 수 있다. 인버터 커버(220)와 인버터 하우징(210) 각각에는 인버터 결합 핀(미도시)이 삽입될 수 있는 결합 홀(미도시)이 형성될 수 있다.
인쇄회로기판(230)은 인버터 장치(200)의 역할을 실질적으로 수행하는 부분이다. 구체적으로, 인쇄회로기판(230)은 후술될 모터(300)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 이를 모터(300)에 전달한다. 즉, 인쇄회로기판(230)은 인버터로서 작동한다.
인쇄회로기판(230)에는 모터(300)의 제어를 위한 여러 가지 전기전자 부품(미도시)이 통전 가능하게 연결될 수 있다. 즉, 인쇄회로기판(230)에는 후술될 반도체 소자(640)의 접속 핀(pin)(644)이 통전 가능하게 연결된다.
이를 위해, 인쇄회로기판(230)에는 복수 개의 접속 핀 결합 홀(232)이 관통 형성될 수 있다.
반도체 소자(640)의 접속 핀(644)은 접속 핀 결합 홀(232)에 각각 통전 가능하게 연결된다. 이에 의해, 반도체 소자(640)의 스위칭 신호가 인쇄회로기판(230)에 전달될 수 있다.
인쇄회로기판(230)의 작동 원리는 잘 알려진 기술이므로 추가적인 상세한 설명은 생략하기로 한다.
인버터 브라켓(240)은 인쇄회로기판(230)을 지지한다. 구체적으로, 인버터 브라켓(240)은 인쇄회로기판(230)을 인버터 커버(220)에 결합시키고, 안정적으로 지지한다.
이를 위해, 인버터 브라켓(240)과 인쇄회로기판(230)은 별도의 체결 부재(미도시)를 통해 체결될 수 있다.
인쇄회로기판(230)과 인버터 브라켓(240) 사이에는 후술될 방열 부재 조립체(600)가 위치된다.
후술될 바와 같이, 방열 부재 조립체(600)는 반도체 소자(640)의 하측에 접촉되는 하부 방열 부재(650)를 포함할 수 있다. 인버터 브라켓(240)은 후술될 하부 방열 부재(650)를 고정 지지하기 위한 고정 부재(미도시)를 포함할 수 있다.
대안적으로, 인버터 브라켓(240)에는 체결 부재(미도시)가 결합되기 위한 체결공(미도시)이 형성될 수 있다. 이 실시 예에서, 후술될 하부 방열 부재(650)는 체결 부재(미도시)에 의해 인버터 브라켓(240)에 결합될 수 있다.
대안적으로, 인버터 브라켓(240) 자체가 하부 방열 부재로서 기능할 수 있다.
즉, 인버터 브라켓(240)의 일측 면, 도시된 실시 예에서 인쇄회로기판(230)을 향하는 인버터 브라켓(240)의 일측 면이 반도체 소자(640)의 하측에 접촉될 수 있다.
이에 의해, 반도체 소자(640)에서 발생된 열이 인버터 브라켓(240)에 전달되어, 인버터 브라켓(240)이 반도체 소자(640)의 방열 부재로서 기능할 수 있다.
이 실시 예에서, 인버터 브라켓(240)은 후술될 반도체 소자(640)를 고정 지지하기 위한 고정 부재(미도시)를 포함할 수 있다.
대안적으로, 인버터 브라켓(240)에는 체결 부재(미도시)가 결합되기 위한 체결공(미도시)이 형성될 수 있다. 이 경우, 반도체 소자(640)와 인버터 브라켓(240)은 체결 부재(미도시)에 의해 결합될 수 있다.
인버터 브라켓(240)은 내구성이 강하면서도 열 전도성이 좋은 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
(3) 모터(300)의 설명
모터(300)는 메인 하우징(110)의 모터실(114)에 수용된다. 모터(300)는 후술될 압축부(400)가 냉매를 압축하기 위한 동력을 제공한다. 모터(300)는 인쇄회로기판(230) 및 후술될 반도체 소자(640)에 의해 인가되는 제어 신호에 의해 제어될 수 있다.
모터(300)에는 회전 축(미도시)이 관통 결합된다. 회전 축(미도시)은 모터(300)와 일체로서 회전될 수 있다. 회전 축(미도시)은 인버터 하우징(210)의 모터 축 결합부(212)에 회전 가능하게 결합된다.
모터(300)는 고정자(310) 및 회전자(320)를 포함한다.
고정자(310)는 복수 개의 코일(미도시)을 포함하여, 전력이 인가되면 자기장을 형성한다.
고정자(310)는 메인 하우징(110)의 내주면에 고정될 수 있다. 즉, 고정자(310)는 메인 하우징(110) 내부의 모터실(114)의 외측면에 고정될 수 있다.
또한, 고정자(310)의 내부에는 원통형의 중공부가 형성되어, 회전자(320)는 고정자(310)의 내부에서, 고정자(310)와 소정 거리 이격되어 결합될 수 있다.
회전자(320)는 복수 개의 자석(미도시)을 포함한다. 인버터 장치(200)로부터 제어 신호가 인가되면, 회전자(320)는 고정자(310)의 코일에 의해 형성되는 자기장에 의해 회전된다. 회전자(320)는 회전 축(미도시)과 결합되어, 회전 축(미도시)과 함께 회전된다.
회전자(320)는 고정자(310)의 내부에 결합될 수 있다. 구체적으로, 회전자(320)는 고정자(310)의 내주면과 소정 거리 이격되도록 배치될 수 있다.
모터(300)의 구동 원리 및 제어 신호 인가에 따라 모터(300)가 작동되는 과정은 잘 알려진 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
(4) 압축부(400)의 설명
압축부(400)는 흡기구(112)로 유입된 냉매를 압축하는 전동식 압축기(10)의 역할을 실질적으로 수행한다. 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기(10)는 스크롤을 이용하는 스크롤 압축기에 해당한다. 이에 따라, 압축부(400)는 선회 스크롤(410) 및 고정 스크롤(420)을 포함한다.
선회 스크롤(410)은 모터(300)의 회전자(320)에 결합된 회전 축(미도시)에 편심 결합된다. 따라서 회전자(320)가 회전되면, 선회 스크롤(410)은 고정 스크롤(420)에 대해 선회 운동을 한다.
선회 스크롤(410)의 상기 선회 운동에 의해, 선회 스크롤(410)과 고정 스크롤(420)은 흡입실(미도시), 중간압실(미도시), 토출실(미도시)로 된 한 쌍의 압축실(미도시)을 형성한다.
선회 스크롤(410)과 고정 스크롤(420)을 이용하여 냉매를 압축하는 과정은 잘 알려진 기술이므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
(5) 체결부(500)의 설명
체결부(500)는 메인 하우징(110), 리어 하우징(120) 및 인버터 장치(200)를 결합하기 위한 부재이다. 일 실시 예에서, 체결부(500)는 핀, 리벳 또는 나사 등 복수 개의 부재를 결합시킬 수 있는 임의의 부재로 구비될 수 있다.
체결부(500)는 인버터 체결 핀(510), 인버터 체결 홀(520), 리어 체결 핀(530), 리어 체결 홀(540)을 포함한다.
또한, 상술한 바와 같이 인버터 하우징(210)과 인버터 커버(220)를 결합시키는 인버터 결합 핀(미도시) 및 인버터 브라켓(240)과 반도체 소자(640) 또는 하부 방열 부재(650)를 결합시키는 고정 부재(미도시) 또는 체결 부재(미도시) 또한 체결부(500)에 포함될 수 있다.
인버터 체결 핀(510)은 메인 하우징(110)과 인버터 하우징(210)을 결합시킨다. 메인 하우징(110)에는 인버터 체결 홀(520)이 형성되고, 인버터 하우징(210)에는 핀 결합공(미도시)이 형성된다.
인버터 체결 핀(510)의 일측은 인버터 체결 홀(520)에, 인버터 체결 핀(510)의 타측은 핀 결합공(미도시)에 삽입 결합된다. 이에 의해, 메인 하우징(110)과 인버터 하우징(210)이 결합될 수 있다.
리어 체결 핀(530)은 메인 하우징(110)과 리어 하우징(120)을 결합시킨다. 메인 하우징(110)에는 리어 체결 홀(540)이 형성되고, 리어 하우징(120)에는 체결 관통 홀(미도시)이 형성된다.
리어 체결 핀(530)의 일측은 리어 체결 홀(540), 리어 체결 핀(530)의 타측은 체결 관통 홀(미도시)에 삽입 결합된다. 이에 의해, 메인 하우징(110)과 리어 하우징(120)이 결합될 수 있다.
또한, 인버터 결합 핀(미도시)에 의해 인버터 하우징(210)과 인버터 커버(220)가 결합될 수 있음은 상술한 바와 같다.
상술한 인버터 체결 핀(510), 인버터 체결 홀(520) 및 핀 결합공(미도시)은 복수 개로 구비되되, 같은 개수로 구비될 수 있다.
리어 체결 핀(530), 리어 체결 홀(540) 및 체결 관통 홀(미도시) 또한 복수 개로 구비되되, 같은 개수로 구비될 수 있다.
3. 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열 부재 조립체(600)의 설명
본 발명의 실시 예에 따른 전동식 압축기(10)는 인버터 장치(200) 내부에 구비되는 방열 부재 조립체(600)를 포함한다. 방열 부재 조립체(600)는 인쇄회로기판(230)에 제어 신호를 인가하는 반도체 소자(640) 및 반도체 소자(640)에서 발생한 열을 효과적으로 방열하기 위한 방열 부재(610) 및 하부 방열 부재(650)를 포함한다.
특히, 방열 부재(610)는 반도체 소자(640)의 하면을 제외한 측면 및 상면을 덮도록 형성된다. 이에 따라, 반도체 소자(640)의 방열 효율이 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 반도체 소자(640)의 폭발 등이 발생한 경우에도 인쇄회로기판(230)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열 부재 조립체(600)를 상세하게 설명한다.
도시된 실시 예에서, 방열 부재 조립체(600)는 인쇄회로기판(230)과 인버터 하우징(210) 사이에 위치된다. 구체적으로, 방열 부재 조립체(600)는 인쇄회로기판(230)과 인버터 브라켓(240) 사이에 위치된다.
방열 부재 조립체(600)는 반도체 소자(640)에서 발생된 열을 전달받고, 이를 인버터 장치(200) 내부의 공간 또는 인버터 브라켓(240)에 전달한다. 이를 위해, 방열 부재 조립체(600)는 반도체 소자(640) 및 반도체 소자(640)를 냉각하기 위한 방열 부재(610) 및 하부 방열 부재(650)를 포함한다.
후술할 바와 같이, 방열 부재 조립체(600)는 체결 부재(620)를 포함하여, 방열 부재 조립체(600)는 인버터 브라켓(240)에 고정 결합될 수 있다. 이를 위해, 인버터 브라켓(240)에는 체결 부재(620)가 결합되기 위한 체결 부재 결합부(미도시)가 구비될 수 있다.
도 4 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열 부재 조립체(600)는 방열 부재(610), 체결 부재(620), 방열 핀(fin)(630), 반도체 소자(640), 하부 방열 부재(650) 및 절연 부재(660)를 포함한다.
(1) 방열 부재(610)의 설명
방열 부재(610)는 후술될 반도체 소자(640)에서 발생된 열을 전달받고 이를 인버터 장치(200) 내부의 공간으로 배출한다. 즉, 방열 부재(610)는 반도체 소자(640)를 냉각하는 역할을 수행한다.
후술될 바와 같이, 반도체 소자(640)는 방열 부재(610) 내부에 형성되는 반도체 수용 공간부(615)에 삽입된다. 삽입된 반도체 소자(640)는 방열 부재(610)의 내면과 접촉된다.
이에 따라 반도체 소자(640)에서 발생된 열은 방열 부재(610)로 전달된다. 따라서, 반도체 소자(640)를 효과적으로 냉각하기 위해서는 방열 부재(610)가 열 전도성이 높은 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
도시된 실시 예에서, 방열 부재(610)는 직육면체 형상이나, 후술될 바와 같이, 방열 부재(610)는 반도체 소자(640)를 수용할 공간을 형성하고 수용된 반도체 소자(640)와 접촉될 수 있는 임의의 형상일 수 있다.
방열 부재(610)의 내측은 비어 있다. 즉, 방열 부재(610)의 내측에는 공간이 형성된다. 상기 공간이 구획되어 후술될 반도체 수용 공간부(615)가 형성된다.
도 9 내지 도 13을 참조하면, 방열 부재(610)는 상판(611), 측판(612), 전방 판(613), 리브(rib)부(614)를 포함한다. 또한, 측판(612)과 리브부(614)에 의해 반도체 수용 공간부(615)가 구획된다.
또한, 방열 부재(610)의 상판(611)에는 체결 부재 결합구(616)가 형성된다.
상판(611)은 방열 부재(610)의 상측 면을 형성한다. 도시된 실시 예에서 상판(611)은 직사각형의 판형 부재로 구비되나, 그 형상은 변경될 수 있다.
상판(611)의 전방 측의 모서리에는 전방 판(613)이, 좌측 및 우측의 모서리에는 측판(612)이 각각 연결된다. 이 때, 상판(611)의 후방 측 모서리에는 별도의 부재가 구비되지 않고 개방된다. 이 개방된 공간에 의해 반도체 수용 공간부(615)가 구획될 수 있다.
측판(612)은 방열 부재(610)의 각 측면을 형성한다. 구체적으로, 측판(612)은 방열 부재(610)의 좌측 및 우측 면을 형성한다.
전방 판(613)은 방열 부재(610)의 전방 측면을 형성한다. 도시된 실시 예에서 각 측판(612) 및 전방 판(613)은 직사각형의 판형 부재로 구비되나, 그 형상은 변경 가능하다.
상판(611) 및 측판(612)에는 방열 핀(fin)(630)이 형성된다. 도시된 바와 같이, 방열 핀(630)은 복수 개의 핀이 각 판(611, 612, 613)으로부터 소정 거리만큼 이격되어 연속적으로 배치됨으로써 형성된다.
또한, 도시되지는 않았으나 전방 판(613)에도 방열 핀(630)이 형성될 수 있다.
방열 핀(630)에 의해, 방열 부재(610)의 외측 표면적이 증가되어 방열 효율이 증가될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
상판(611), 측판(612) 및 전방 판(613)에 의해 방열 부재(610)의 내부 공간이 정의된다.
구체적으로, 도시된 실시 예에서 방열 부재(610)의 내부에는 상판(611), 각 측판(612) 및 전방 판(613)에 의해 정의되는 공간이 형성된다. 또한, 별도의 판 부재가 구비되지 않은 후방 측과 하측에는 상기 공간과 연통되는 개구부가 형성된다.
방열 부재(610)의 내부 공간에는 반도체 소자(640)가 수용된다. 반도체 소자(640)는 방열 부재(610)의 후방 측 및 하측에 형성된 개구부를 통해 방열 부재(610)의 내부 공간에 수용된다.
이는, 반도체 소자(640)의 형상에 기인한다. 후술될 바와 같이, 반도체 소자(640)는 반도체 몸체부(642) 및 반도체 몸체부(642)의 후방 측에 위치되는 접속 핀(pin)(644)을 포함한다. 따라서, 접속 핀(644)이 간섭되지 않도록 방열 부재(610)의 후방 측에 개구부가 수용된다.
즉, 방열 부재(610)의 개구부의 위치는 반도체 소자(640)의 접속 핀(644)의 위치에 상응하게 변경될 수 있다.
리브부(614)는 방열 부재(610)의 내부 공간에 구비되어, 상기 내부 공간을 구획한다. 리브부(614)에 의해 구획된 공간에 의해 반도체 수용 공간부(615)가 정의된다.
도시된 실시 예에서, 리브부(614)는 두 개 구비된다. 이에 따라, 좌측의 측판(612)과 두 개의 리브부(614) 및 우측의 측판(612)에 의해 총 세 개의 반도체 수용 공간부(615)가 구획된다.
리브부(614)의 개수는 변경될 수 있다. 다만, 리브부(614)에 의해 구획되는 반도체 수용 공간부(615)의 크기 및 개수가 반도체 소자(640)의 크기 및 개수에 상응하면 족하다.
리브부(614)의 높이, 즉 리브부(614)의 상하 방향의 높이는 측판(612) 및 전방 판(613)과 동일하게 결정되는 것이 바람직하다. 후술될 바와 같이, 방열 부재(610)는 하부 방열 부재(650) 또는 인버터 브라켓(240)에 안착된다. 이 때, 측판(612), 전방 판(613) 및 리브부(614)가 안정적으로 안착되기 위함이다.
반도체 수용 공간부(615)에는 반도체 소자(640)가 수용된다. 반도체 수용 공간부(615)는 각 측판(612) 사이의 공간이 리브부(614)에 의해 구획되어 정의된다.
반도체 수용 공간부(615)의 형상 및 크기는 반도체 소자(640)에 상응하게 결정되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 반도체 수용 공간부(615)는 반도체 소자(640)를 수용할 수 있고, 수용된 반도체 소자(640)의 외측 면이 방열 부재(610)의 내면에 접촉될 수 있는 형상 및 크기로 결정되는 것이 바람직하다.
즉, 반도체 소자(640)가 좌우 방향으로 길게 형성된 단일의 부재로 구비될 경우, 별도의 리브부(614) 없이 각 측판(612) 사이의 공간이 반도체 수용 공간부(615)로 정의될 수 있다.
또한, 반도체 소자(640)가 도시된 실시 예보다 더 작은 부재로 구비될 경우, 리브부(614)가 추가되어 상대적으로 작은 크기의 반도체 수용 공간부(615)가 형성될 수 있다.
반도체 수용 공간부(615)에 수용된 반도체 소자(640)의 외측 면은 반도체 수용 공간부(615)를 정의하는 각 부재에 접촉된다. 구체적으로, 반도체 소자(640)의 외측 면은 방열 부재(610)의 상판(611), 측판(612), 전방 판(613) 및 리브부(614) 중 어느 하나 이상에 접촉될 수 있다.
체결 부재 결합구(616)에는 방열 부재(610)와 반도체 소자(640)를 체결하는 체결 부재(620)가 결합된다. 도시된 실시 예에서, 세 개의 체결 부재 결합구(616)가 상판(611)의 전방 측에 치우쳐서 상하 방향으로 관통 형성된다.
체결 부재 결합구(616)의 개수 및 위치는 반도체 소자(640)의 체결 부재 결합공(646) 및 하부 방열 부재(650)의 체결공(654) 또는 인버터 브라켓(240)의 체결 부재 결합부(미도시)의 개수 및 위치에 상응하게 변경될 수 있다.
체결 부재 결합구(616)는 상판(611)으로부터 상하 방향으로 관통 형성되는 관통부(616a) 및 관통부(616a)보다 큰 직경을 가지며, 상판(611)으로부터 소정 거리만큼 함몰되어 형성되는 함몰부(616b)를 포함한다.
관통부(616a)는 체결 부재(620)의 몸체부(624)가 관통 결합되는 부분이다. 또한, 함몰부(616b)는 체결 부재(620)의 헤드부(622)가 안착되는 부분이다.
따라서, 방열 부재 조립체(600)의 체결이 완료된 후, 체결 부재(620)의 헤드부(622)가 외측으로 돌출되지 않을 수 있다.
체결 부재 결합구(616)의 크기 및 형상은 체결 부재(620)의 크기 및 형상에 상응하게 변경될 수 있다.
(2) 체결 부재(620)의 설명
체결 부재(620)는 방열 부재(610), 반도체 소자(640), 하부 방열 부재(650) 및 인버터 브라켓(240)을 채결한다.
또한, 인버터 브라켓(240)이 하부 방열 부재로서 기능하는 실시 예에서, 체결 부재(620)는 방열 부재(610), 반도체 소자(640) 및 인버터 브라켓(240)을 체결한다.
도시된 실시 예에서, 체결 부재(620)는 소정의 두께를 갖는 헤드부(622) 및 헤드부(622)보다 작은 직경을 가지며 상하 방향으로 연장 형상되는 몸체부(624)를 포함한다.
도시된 실시 예에서, 체결 부재(620)는 나사로 구비된다. 대안적으로, 체결 부재(620)는 리벳 결합 또는 후크 결합 등이 가능한 부재로 구비될 수 있다.
체결 부재(620)는 복수 개의 부재를 결합할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다.
체결 부재(620)는 방열 부재(610)의 체결 부재 결합구(616), 반도체 소자(640)의 체결 부재 결합공(646), 하부 방열 부재(650)의 체결공(654) 및 인버터 브라켓(240)의 체결 부재 결합부(미도시)에 차례로 관통 삽입된다.
인버터 브라켓(240)이 하부 방열 부재로서 기능하는 실시 예에서는, 체결 부재(620)가 체결 부재 결합구(616), 체결 부재 결합공(646) 및 체결 부재 결합부(미도시)에 차례로 관통 삽입될 것이 이해될 것이다.
체결 부재(620)는 열 전도성이 높은 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 체결 부재(620) 또한 반도체 소자(640)에 직접 접촉됨에 기인한다.
이에 따라, 방열 부재(610) 뿐만 아니라 체결 부재(620)를 통해서도 반도체 소자(640)에서 발생된 열을 방열할 수 있게 되어, 방열 효율이 더욱 향상될 수 있다.
(3) 방열 핀(fin)(630)의 설명
방열 핀(630)은 인버터 장치(200)의 내부 공간에 노출되는 방열 부재(610) 및 하부 방열 부재(650)의 표면적을 증가시킨다. 이에 따라, 방열 부재(610) 및 하부 방열 부재(650)의 방열 효율이 향상될 수 있다.
방열 핀(630)은 방열 부재(610) 및 하부 방열 부재(650)의 외측 면으로부터 돌출된 복수 개의 핀으로 형성된다. 또한, 상기 복수 개의 핀은 소정 거리만큼 이격되어 연속적으로 배치된다.
따라서, 방열 부재(610)와 하부 방열 부재(650)의 표면적이 증가될 수 있다. 방열 핀(630)은 부재의 표면적을 증가시킬 수 있는 임의의 형태로 형성될 수 있다.
도시된 실시 예에서, 방열 핀(630)은 방열 부재(610)의 상판(611), 측판(612) 및 전방 판(613)에 형성된다. 또한, 방열 핀(630)은 하부 방열 부재(650)의 표면 중 반도체 소자(640) 및 인버터 브라켓(240)에 접촉되지 않는 표면, 즉 상측 면(651) 및 하측 면(652)이 아닌 다른 측면에 형성될 수 있다.
(4) 반도체 소자(640)의 설명
반도체 소자(640)는 인쇄회로기판(230)이 인버터로서 기능을 수행하도록 하는 제어 신호 등을 인가하거나 차단한다. 즉, 반도체 소자(640)는 인쇄회로기판(230)이 인버터로서 작동시키도록 구성된다.
반도체 소자(640)는 방열 부재(610)의 반도체 수용 공간부(615)에 수용된다. 이를 위해, 반도체 수용 공간부(615)의 개수, 형상 및 크기가 반도체 소자(640)의 개수, 형상 및 크기에 상응하게 결정될 수 있음은 상술한 바와 같다.
반도체 소자(640)는 반도체 몸체부(642), 접속 핀(pin)(644), 체결 부재 결합공(646) 및 파지부(648)를 포함한다.
반도체 몸체부(642)는 반도체 소자(640)의 몸체를 형성한다. 도시된 실시 예에서, 반도체 몸체부(642)는 직사각형의 표면을 갖는 직육면체로 구비되나, 그 형상은 변경 가능하다.
반도체 몸체부(642) 내부에는 제어 신호 등을 처리하기 위한 별도의 회로 장치(미도시) 등이 구비될 수 있다.
반도체 몸체부(642)는 상측을 형성하는 상면(642a), 각 측을 형성하는 측면(642b) 및 하측을 형성하는 하면(642c)을 포함한다.
반도체 소자(640)가 방열 부재(610)의 반도체 수용 공간부(615)에 수용되면, 상면(642a)은 방열 부재(610)의 상판(611)의 내면에 접촉된다. 측면(642b)은 방열 부재(610)의 측판(612)의 내면 또는 리브부(614)의 면과 접촉된다.
하면(642c)은 하부 방열 부재(650)의 상측 면(651) 또는 인버터 브라켓(240)의 인쇄회로기판(230)을 향하는 일측의 면과 접촉된다.
즉, 반도체 몸체부(642)의 다섯 면이 방열 부재(610), 하부 방열 부재(650) 또는 인버터 브라켓(240)과 접촉된다. 따라서, 반도체 소자(640)의 방열 효율이 향상될 수 있다.
접속 핀(644)은 반도체 몸체부(642)로부터 연장되어, 반도체 소자(640)와 인쇄회로기판(230)을 통전 가능하게 연결한다. 이에 의해, 인쇄회로기판(230)을 제어하기 위한 제어 신호 등이 반도체 소자(640)로부터 인쇄회로기판(230)에 전달될 수 있다.
도시된 실시 예에서, 접속 핀(644)은 반도체 몸체부(642)의 후방 측으로부터 수평하게 연장되는 제1 부분 및 제1 부분의 단부로부터 제1 부분과 소정의 각도를 이루며 상측으로 연장되는 제2 부분을 포함한다.
상술한 바와 같이, 방열 부재(610)에 형성되는 반도체 수용 공간부(615)는 접속 핀(644)의 위치에 상응하게, 후방 측에 형성된 개구부를 포함한다. 즉, 접속 핀(644)이 반도체 몸체부(642)의 전방 측에 위치되는 경우, 그에 상응하게 반도체 수용 공간부(615)는 전방 측에 형성된 개구부를 포함할 수 있다.
접속 핀(644)은 반도체 소자(640)와 전기적 신호를 전달할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다.
체결 부재 결합공(646)에는 체결 부재(620)가 삽입 결합된다. 도시된 실시 예에서, 체결 부재(620)는 나사로 구비되는 바, 체결 부재 결합공(646) 또한 나사 결합될 수 있도록 내면에 나사산이 형성될 수 있다.
도시된 실시 예에서, 체결 부재 결합공(646)은 원형의 관통공으로, 각 반도체 몸체부(642)의 전방 측으로 치우치게 형성된다.
체결 부재 결합공(646)의 형상은 체결 부재(620)의 형상에 상응하게 변경될 수 있다. 또한, 체결 부재 결합공(646)의 위치는 방열 부재(610)의 체결 부재 결합구(616), 하부 방열 부재(650)의 체결공(654) 및 인버터 브라켓(240)의 체결 부재 결합부(미도시)의 위치에 상응하게 결정될 수 있다.
(5) 하부 방열 부재(650)의 설명
하부 방열 부재(650)는 반도체 소자(640)에서 발생된 열을 전달받고 이를 인버터 장치(200) 내부의 공간으로 배출한다. 즉, 하부 방열 부재(650)는 반도체 소자(640)를 냉각하는 역할을 수행한다.
하부 방열 부재(650)는 반도체 소자(640)의 하측에 위치된다. 또한, 하부 방열 부재(650)는 반도체 몸체부(642)의 하면(642c)과 접촉되도록 구성된다.
반도체 소자(640)에서 발생된 열을 효과적으로 방열하기 위해, 하부 방열 부재(650)는 열 전도성이 높은 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
도시된 실시 예에서, 하부 방열 부재(650)는 길이 방향으로 길게 형성된 직육면체 형상이다. 하부 방열 부재(650)는 방열 부재(610) 및 방열 부재(610)에 수용된 반도체 소자(640)가 안착될 수 있는 임의의 형상일 수 있다.
하부 방열 부재(650)는 상측 면(651), 하측 면(652), 복수 개의 측면(653) 및 체결공(654)을 포함한다.
상측 면(651)은 하부 방열 부재(650)의 상측을 형성한다. 상측 면(651)에는 방열 부재(610) 및 방열 부재(610)에 수용된 반도체 소자(640)가 안착된다. 구체적으로, 상측 면(651)에는 방열 부재(610)의 측판(612), 전방 판(613) 및 리브부(614)와, 반도체 소자(640)의 하면(642c)이 접촉된다.
따라서, 방열 부재(610) 및 반도체 소자(640)와의 접촉 면적이 증가되어, 방열 효율이 더욱 향상될 수 있다.
하측 면(652)은 하부 방열 부재(650)의 하측을 형성한다. 하측 면(652)은 인버터 브라켓(240)의 일측 면, 즉 인쇄회로기판(230)을 향하는 인버터 브라켓(240)의 일측 면에 접할 수 있다.
상측 면(651) 및 하측 면(652) 사이에는 복수 개의 측면이 위치된다. 각 측면(653)에는 방열 핀(630)이 형성되어, 방열 효율이 향상될 수 있다.
체결공(654)에는 체결 부재(620)가 결합된다.
상술한 바와 같이, 체결 부재(620)는 체결 부재 결합구(616) 및 체결 부재 결합공(646)에 차례로 삽입되어 방열 부재(610)와 반도체 소자(640)를 체결한다. 체결 부재(620)가 체결공(654)에 삽입됨에 따라, 방열 부재(610), 반도체 소자(640) 및 하부 방열 부재(650)가 체결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 체결 부재(620) 또한 열 전도성이 높은 물질로 형성되어 반도체 소자(640)의 방열을 수행할 수 있다. 또한, 체결 부재(620)가 하부 방열 부재(650)에도 결합되므로, 하부 방열 부재(650)에 전달된 열은 체결 부재(620)를 통해서도 방출될 수 있다.
이에 따라 반도체 소자(640)의 방열 효율이 더욱 향상될 수 있다.
(6) 절연 부재(660)의 설명
절연 부재(660)는 방열 부재(610)와 인쇄회로기판(230) 간의 불필요한 통전을 방지한다. 도시된 실시 예에서, 절연 부재(660)는 하부 방열 부재(650)의 상측 면(651) 상에 구비된다. 즉, 절연 부재(660)는 반도체 소자(640)와 하부 방열 부재(650) 사이에 위치된다.
대안적으로, 절연 부재(660)는 복수 개 구비되어 방열 부재(610)의 내측 면과 반도체 소자(640) 사이에 구비될 수 있다. 또는, 절연 부재(660)는 방열 부재(610)의 상판(611) 상에 구비될 수 있다.
이 경우, 상판(611)에는 방열 핀(630)이 형성되므로 절연 부재(660)의 표면 형상 또한 방열 핀(630)에 상응하게 형성되는 것이 바람직하다.
(7) 방열 부재(610)와 하부 방열 부재(650)가 일체로 형성되는 실시 예의 설명
도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방열 부재 조립체(600)는 방열 부재(610)와 하부 방열 부재(650)가 일체로 형성될 수 있다.
즉, 방열 부재(610)의 측판(612), 전방 판(613) 및 리브부(614)의 하측 면과 하부 방열 부재(650)의 상측 면(651)이 접촉된 상태에서 일체로 형성될 수 있다.
본 실시 예에서, 반도체 수용 공간부(615)는 방열 부재(610)의 측판(612), 리브부(614) 및 하부 방열 부재(650)의 상측 면(651)에 의해 형성된다. 또한, 반도체 수용 공간부(615)는 방열 부재(610)의 후방 측의 개구부와 연통된다.
반도체 소자(640)는 후방 측의 개구부를 통해 반도체 수용 공간부(615)에 수용된다. 반도체 소자(640)의 접속 핀(644)의 위치가 변경될 경우, 반도체 수용 공간부(615)와 연통되는 개구부의 위치가 변경될 수 있음은 상술한 바와 같다.
반도체 소자(640)가 개구부를 통해 반도체 수용 공간부(615)에 수용되면, 체결 부재(620)가 방열 부재(610), 반도체 소자(640) 및 하부 방열 부재(650)가 체결될 수 있다.
상기 차이점을 제외하면, 본 실시 예에 따른 방열 부재 조립체(600)의 각 구성 및 결합 방식은 상술한 실시 예에 따른 방열 부재 조립체(600)와 같다. 이에 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
4. 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방열 부재 조립체(600)의 설명
본 발명의 다른 실시 예에 따른 방열 부재 조립체(600)는 방열 부재(610)에 구비되는 지지 부재(670)를 포함하여, 진동에 대한 내구도가 향상될 수 있다.
또한, 지지 부재(670)가 구비되는 것을 제외하면, 본 실시 예에 따른 방열 부재 조립체(600)는 상술한 실시 예에 따른 방열 부재 조립체(00)와 동일하다. 따라서 이하 도 15 내지 도 25를 참조하여, 도시된 실시 예에 따른 방열 부재 조립체(600)를 지지 부재(670)를 중심으로 설명한다.
지지 부재(670)는 방열 부재(610)의 일측 면으로부터 돌출된다. 구체적으로, 지지 부재(670)는 방열 부재(610)의 상판(611)으로부터 연장된다.
지지 부재(670)는 방열 부재(610)와 일체로 형성될 수 있다. 또는, 지지 부재(670)는 별도로 구비되어 방열 부재(610)와 결합될 수 있다.
지지 부재(670)의 돌출 정도, 즉 상하 방향의 길이는 방열 부재 조립체(600)의 결합이 완료되었을 때 방열 부재(610), 지지 부재(670) 및 인쇄회로기판(230) 사이에 간격이 형성되지 않도록 결정되는 것이 바람직하다.
즉, 지지 부재(670)의 높이는 지지 부재(670)에 의해 인쇄회로기판(230)과 방열 부재(610)가 서로 지지하도록 결정되는 것이 바람직하다.
지지 부재(670)의 일측 단부는 방열 부재(610)의 상판(611)에 결합되거나, 방열 부재(610)의 상판(611)으로부터 돌출된다. 또한, 지지 부재(670)의 타측 단부는 인쇄회로기판(230)에 접촉된다.
결과적으로, 지지 부재(670)를 매개로 하여 인쇄회로기판(230) 및 방열 부재(610)가 유격 없이 서로 접촉된다. 그에 따라 진동이 발생하는 경우 인쇄회로기판(230)이 방열 부재(610) 및 지지 부재(670)에 의해 지지되므로, 인쇄회로기판의 진동 내구도가 향상될 수 있다.
6. 본 발명의 실시 예에 따른 방열 부재 조립체(600) 및 전동식 압축기(10)의 효과의 설명
본 발명의 실시 예에 따른 방열 부재 조립체(600)는 반도체 소자(640)가 방열 부재(610)에 형성된 반도체 수용 공간부(615)에 삽입된다. 삽입된 반도체 소자(640)는 방열 부재(610)의 내면과 접촉된다.
따라서, 반도체 소자(640)의 하면(642c) 뿐만 아니라, 반도체 소자(640)의 상면(642a) 및 각 측면(642b)에도 방열 부재(610)가 접촉되므로, 반도체 소자(640)에서 발생된 열이 효과적으로 방열될 수 있다.
또한, 반도체 소자(640)가 반도체 수용 공간부(615)에 삽입되면, 반도체 소자(640)는 방열 부재(610)에 의해 덮여진다. 즉, 방열 부재(610)의 크기는 반도체 소자(640)를 수용할 수 있을 정도로만 증가되면 족하다.
따라서, 방열 부재(610)가 인버터 장치(200) 내부에서 점유하는 공간이 과다하게 증가되지 않는다. 이에 의해, 인버터 장치(200) 내부의 설계 또는 배치를 과다하게 변경하지 않고도 방열 부재 조립체(600)가 구비될 수 있다.
더 나아가, 반도체 소자(640)가 불측의 사고로 인해 폭발하는 경우, 방열 부재(610)가 인쇄회로기판(230)을 보호하는 펜스(fence) 역할을 할 수 있다. 따라서, 반도체 소자(640)가 손상되는 경우에도 인쇄회로기판(230)의 손상이 방지될 수 있다.
또한, 반도체 소자(640)의 하측에는 하부 방열 부재(650)가 구비된다. 하부 방열 부재(650)는 반도체 소자(640)의 하면(642c)과 접촉된다.
따라서, 각 방열 부재(610, 650)와 접촉되는 반도체 소자(640)의 면적이 증가되어, 반도체 소자(640)의 방열 효율이 향상될 수 있다.
또한, 방열 부재(610) 및 하부 방열 부재(650)의 외면에는 방열 핀(630)이 구비된다. 이에 의해, 인버터 장치(200) 내부를 유동하는 공기 또는 냉매와 방열 부재(610) 및 하부 방열 부재(650)의 표면적이 증가될 수 있다.
따라서, 반도체 소자(640)에서 발생된 열을 전달받은 방열 부재(610) 및 하부 방열 부재(650)가 공기 또는 냉매로 효과적으로 열을 전달할 수 있다 이에 따라, 반도체 소자(640)의 방열 효율이 향상될 수 있다.
반도체 소자(640)의 방열 효율이 향상됨에 따라, 고온에서도 높은 수준의 성능을 출력할 수 있는 고사양의 장비가 요구되지 않는다. 따라서, 전동식 압축기(10)의 제작 단가가 절감될 수 있다.
또한, 소형의 반도체 소자(640)는 방열 부재(610)와 결합되어 방열 부재 조립체(600)로 구비된 후, 인버터 장치(200)에 결합된다. 이때, 방열 부재 조립체(600)는 체결 부재(620)에 의해 인버터 장치(200)와 결합된다. 이에 따라, 방열 부재 조립체(600)가 인버터 하우징(210)에 안정적으로 결합되어, 반도체 소자(640) 및 접속 핀(644)의 위치가 유지될 수 있다.
따라서, 소형의 반도체 소자(640) 각각의 접속 핀(644)을 일일이 인쇄회로기판(230)에 연결하는 경우에 비해, 접속 핀(644)과 인쇄회로기판(230) 간의 결합이 용이해질 수 있다.
또한, 방열 부재(610)와 반도체 소자(640), 하부 방열 부재(650) 또는 인버터 브라켓(240)은 체결 부재(620)에 의해 결합된다.
따라서, 납땜 등의 방식으로 결합되는 경우에 비해 견고한 체결이 가능하면서도, 유지, 보수 및 교체 등이 필요할 경우 방열 부재 조립체(600)를 용이하게 분리할 수 있다.
또한, 방열 부재 조립체(600)에는 지지 부재(670)가 구비된다. 지지 부재(670)의 일측은 방열 부재(610)에, 다른 일측은 인쇄회로기판(230)에 연결된다.
따라서, 진동이 발생하는 경우에도, 인쇄회로기판(230) 및 반도체 소자(640)의 요동이 최소화될 수 있어, 인버터 장치(200) 전체의 진동 내구도가 향상될 수 있다.
더 나아가, 지지 부재(670)는 인쇄회로기판(230)을 지지하는 역할도 수행한다. 따라서, 인쇄회로기판(230)을 인버터 장치(200)에 고정하기 위한 추가 부재의 필요성이 감소될 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 전동식 압축기
100: 케이싱
110: 메인 하우징
112: 흡기구
114: 모터실
120: 리어 하우징
122: 배기구
200: 인버터 장치
210: 인버터 하우징
212: 모터 축 결합부
214: 통신 커넥터
216: 전원 커넥터
220: 인버터 커버
230: 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)
232: 접속 핀 결합 홀
240: 인버터 브라켓(bracket)
300: 모터
310: 고정자
320: 회전자
400: 압축부
410: 선회 스크롤
420: 고정 스크롤
500: 체결부
510: 인버터 체결 핀
520: 인버터 체결 홀
530: 리어 체결 핀
540: 리어 체결 홀
600: 방열 부재 조립체
610: 방열 부재
611: 상판
612: 측판
613: 전방 판
614: 리브(rib)부
615: 반도체 수용 공간부
616: 체결 부재 결합구
616a: 관통부
616b: 함몰부
620: 체결 부재
622: 헤드부
624: 몸체부
630: 방열 핀(fin)
640: 반도체 소자
642: 반도체 몸체부
642a: 상면
642b: 측면
642c: 하면
644: 접속 핀(pin)
646: 체결 부재 결합공
650: 하부 방열 부재
651: 상측 면
652: 하측 면
653: 측면
654: 체결공
660: 절연 부재
670: 지지 부재
672: 방열 부재 결합부
674: 인쇄회로기판 접촉부
100: 케이싱
110: 메인 하우징
112: 흡기구
114: 모터실
120: 리어 하우징
122: 배기구
200: 인버터 장치
210: 인버터 하우징
212: 모터 축 결합부
214: 통신 커넥터
216: 전원 커넥터
220: 인버터 커버
230: 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)
232: 접속 핀 결합 홀
240: 인버터 브라켓(bracket)
300: 모터
310: 고정자
320: 회전자
400: 압축부
410: 선회 스크롤
420: 고정 스크롤
500: 체결부
510: 인버터 체결 핀
520: 인버터 체결 홀
530: 리어 체결 핀
540: 리어 체결 홀
600: 방열 부재 조립체
610: 방열 부재
611: 상판
612: 측판
613: 전방 판
614: 리브(rib)부
615: 반도체 수용 공간부
616: 체결 부재 결합구
616a: 관통부
616b: 함몰부
620: 체결 부재
622: 헤드부
624: 몸체부
630: 방열 핀(fin)
640: 반도체 소자
642: 반도체 몸체부
642a: 상면
642b: 측면
642c: 하면
644: 접속 핀(pin)
646: 체결 부재 결합공
650: 하부 방열 부재
651: 상측 면
652: 하측 면
653: 측면
654: 체결공
660: 절연 부재
670: 지지 부재
672: 방열 부재 결합부
674: 인쇄회로기판 접촉부
Claims (20)
- 인버터를 작동시키도록 구성되는 반도체 소자;
상기 반도체 소자를 수용하며, 수용된 상기 반도체 소자가 내면에 접촉되는 방열 부재; 및
상기 반도체 소자가 상기 방열 부재에 삽입되면, 상기 방열 부재와 상기 반도체 소자를 결합하도록 구성되는 체결 부재를 포함하며,
상기 방열 부재는 상기 반도체 소자의 상면과 접촉되고, 체결 부재 결합구가 관통 형성된 상판을 포함하고,
상기 반도체 소자에는 체결 부재 결합공이 관통 형성되어,
상기 체결 부재는 상기 체결 부재 결합구에 관통 결합되며, 상기 체결 부재 결합공에 결합되고,
상기 방열 부재는,
상기 방열 부재의 측면을 형성하는 측판; 및
상기 방열 부재의 상기 측판 사이의 내측 공간을 구획하도록 상기 측판 사이에 구비되는 리브부를 포함하며,
상기 방열 부재의 내측 공간이 구획되어 반도체 수용 공간부가 형성되는,
방열 부재 조립체. - 삭제
- ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서,
상기 반도체 소자가 상기 반도체 수용 공간부에 삽입되면,
상기 반도체 소자의 측면은 상기 측판 또는 상기 리브부에 접촉되는,
방열 부재 조립체. - ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제3항에 있어서,
상기 리브부는 복수 개 구비되어 상기 방열 부재의 내측 공간이 복수 개의 반도체 수용 공간부로 구획되며,
상기 반도체 소자는 복수 개 구비되어 상기 복수 개의 반도체 수용 공간부에 각각 삽입되는,
방열 부재 조립체. - ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제4항에 있어서,
상기 측판에 인접한 상기 반도체 수용 공간부에 삽입된 반도체 소자는 상기 리브부 및 상기 측판과 접촉되고,
상기 측판에 인접하지 않은 상기 반도체 수용 공간부에 삽입된 반도체 소자는 상기 리브부와 접촉되는,
방열 부재 조립체. - ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서,
상기 반도체 소자의 하측에 위치되며, 체결공이 형성된 하부 방열 부재를 포함하고,
상기 체결 부재는,
상기 체결 부재 결합구 및 상기 체결 부재 결합공에 관통 결합되고, 상기 체결공에 결합되는,
방열 부재 조립체. - ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제6항에 있어서,
상기 하부 방열 부재의 상면은 상기 반도체 소자 및 상기 방열 부재와 접촉되는,
방열 부재 조립체. - ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제6항에 있어서,
상기 방열 부재의 하측에 위치되는 하부 방열 부재를 포함하며,
상기 하부 방열 부재의 상면은 상기 반도체 소자 및 상기 방열 부재와 접촉되고,
상기 방열 부재와 상기 하부 방열 부재는 일체로서 형성되는,
방열 부재 조립체. - ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서,
상기 방열 부재의 외측 면에는 방열 핀(fin)이 형성되는,
방열 부재 조립체. - ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서,
상기 방열 부재의 상판에는, 상기 방열 부재를 지지하도록 상측으로 돌출된 지지 부재가 구비되는,
방열 부재 조립체. - ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈인버터 하우징;
상기 인버터 하우징에 수용되는 인버터 브라켓;
상기 인버터 하우징에 수용되어 상기 인버터 브라켓에 고정되는 인쇄회로기판;
상기 인버터 브라켓과 상기 인쇄회로기판 사이에 위치되어, 상기 인쇄회로기판에 전력을 인가하거나 차단하도록 구성되는 반도체 소자; 및
상기 인쇄회로기판과 상기 반도체 소자 사이에 위치되어, 상기 반도체 소자의 열을 전달받도록, 상기 반도체 소자를 수용하며 수용된 상기 반도체 소자가 내면에 접촉되는 방열 부재를 포함하며,
상기 방열 부재는,
상기 방열 부재의 측면을 형성하는 측판; 및
상기 방열 부재의 상기 측판 사이의 내측 공간을 구획하도록 상기 측판 사이에 구비되는 리브부를 포함하며,
상기 리브부에 의해 상기 방열 부재의 내측 공간이 구획되어 형성되는 반도체 수용 공간부에 삽입된 상기 반도체 소자의 측면이 상기 측판 또는 상기 리브부에 접촉되는,
인버터 장치. - 삭제
- ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제11항에 있어서,
상기 리브부는 복수 개 구비되어 상기 방열 부재의 내측 공간이 복수 개의 반도체 수용 공간부로 구획되며,
상기 반도체 소자는 복수 개 구비되어 상기 복수 개의 반도체 수용 공간부에 각각 삽입되어,
상기 측판에 인접한 상기 반도체 수용 공간부에 삽입된 반도체 소자는 상기 리브부 및 상기 측판과 접촉되고,
상기 측판에 인접하지 않은 상기 반도체 수용 공간부에 삽입된 반도체 소자는 상기 리브부와 접촉되는,
인버터 장치. - ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제11항에 있어서,
상기 반도체 소자의 하측에 위치되는 하부 방열 부재를 포함하며,
상기 하부 방열 부재의 상면은 상기 반도체 소자 및 상기 방열 부재와 접촉되는,
인버터 장치. - ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제11항에 있어서,
상기 방열 부재의 상기 인쇄회로기판을 향하는 일측 면에는, 상기 방열 부재를 지지하도록 상기 인쇄회로기판을 향하는 방향으로 돌출된 지지 부재가 구비되는,
인버터 장치. - ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제15항에 있어서,
상기 지지 부재의 상기 인쇄회로기판을 향하는 일측 면은 상기 인쇄회로기판에 접촉되는,
인버터 장치. - ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈내부에 모터가 수용되는 모터실을 구비하는 케이싱; 및
상기 케이싱의 일측에 위치되어, 상기 모터를 제어하도록 구성되는 인버터 장치를 포함하며,
상기 인버터 장치는,
인버터 하우징;
상기 인버터 하우징에 수용되는 인버터 브라켓;
상기 인버터 하우징에 수용되어 상기 인버터 브라켓에 고정되는 인쇄회로기판;
상기 인버터 브라켓과 상기 인쇄회로기판 사이에 위치되어, 상기 인쇄회로기판에 전력을 인가하거나 차단하도록 구성되는 반도체 소자; 및
상기 인쇄회로기판과 상기 반도체 소자 사이에 위치되어, 상기 반도체 소자의 열을 전달받도록, 상기 반도체 소자를 수용하며 수용된 상기 반도체 소자가 내면에 접촉되는 방열 부재를 포함하며,
상기 방열 부재는,
상기 방열 부재의 측면을 형성하는 측판; 및
상기 방열 부재의 상기 측판 사이의 내측 공간을 구획하도록 상기 측판 사이에 구비되는 리브부를 포함하며,
상기 리브부에 의해 상기 방열 부재의 내측 공간이 구획되어 형성되는 반도체 수용 공간부에 삽입된 상기 반도체 소자의 측면이 상기 측판 또는 상기 리브부에 접촉되는,
전동식 압축기. - 삭제
- ◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제17항에 있어서,
상기 반도체 소자의 하측에 위치되는 하부 방열 부재를 포함하며,
상기 하부 방열 부재의 상면은 상기 반도체 소자 및 상기 방열 부재와 접촉되는,
전동식 압축기. - ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제17항에 있어서,
상기 방열 부재의 상기 인쇄회로기판을 향하는 일측 면에는, 상기 방열 부재를 지지하도록 상기 인쇄회로기판을 향하는 방향으로 돌출된 지지 부재가 구비되며,
상기 지지 부재의 상기 인쇄회로기판을 향하는 일측 면은 상기 인쇄회로기판에 접촉되는,
전동식 압축기.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190030089A KR102191125B1 (ko) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | 방열 부재 조립체 및 이를 포함하는 전동식 압축기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190030089A KR102191125B1 (ko) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | 방열 부재 조립체 및 이를 포함하는 전동식 압축기 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200110040A KR20200110040A (ko) | 2020-09-23 |
| KR102191125B1 true KR102191125B1 (ko) | 2020-12-16 |
Family
ID=72708436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190030089A KR102191125B1 (ko) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | 방열 부재 조립체 및 이를 포함하는 전동식 압축기 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102191125B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022220492A1 (ko) * | 2021-04-14 | 2022-10-20 | 두원중공업(주) | 전동압축기 |
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| JP2008175067A (ja) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電動圧縮機 |
| JP2008215089A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | インバータ一体型電動圧縮機 |
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| KR200380189Y1 (ko) | 2004-12-27 | 2005-03-29 | 주식회사 웰드라인 | 인버터 방열판의 겹침 구조 |
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| KR20180070270A (ko) | 2016-12-16 | 2018-06-26 | 현대자동차주식회사 | 인버터 방열구조 |
-
2019
- 2019-03-15 KR KR1020190030089A patent/KR102191125B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2022220492A1 (ko) * | 2021-04-14 | 2022-10-20 | 두원중공업(주) | 전동압축기 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20200110040A (ko) | 2020-09-23 |
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