KR20010011098A

KR20010011098A - 세탁기용 인쇄회로기판의 방열구조

Info

Publication number: KR20010011098A
Application number: KR1019990030321A
Authority: KR
Inventors: 남현식
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2001-02-15

Abstract

본 발명은 세탁기용 인쇄회로기판의 방열구조에 관한 것으로서, 특히 각종의 소자가 설치된 인쇄회로기판의 케이스에 방열이 용이하게 이루어지도록 방열핀을 설치하거나 케이스의 외면에 주름형상의 굴곡을 설치하여 공기와의 접촉면적을 넓힘으로써 방열이 용이하게 이루어지는 세탁기용 인쇄회로기판의 방열구조에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1특징은 각종의 소자가 설치된 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판이 내부에 설치되는 케이스와, 상기 인쇄회로기판에서 발생되는 열이 용이하게 방열되도록 상기 케이스의 외면에 다수개가 설치된 얇은 판 형상의 방열핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 제2특징은 각종의 소자가 설치된 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판이 내부에 설치되고 외면에 주름모양의 굴곡이 다수개 형성된 케이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

세탁기용 인쇄회로기판의 방열구조 {Cooling design for PCB applied to washing machine}

일반적으로, 세탁기는 도 1에 도시된 바와 같이 케이스(1)와, 상기 케이스(1) 내부에 매달리도록 설치된 세탁조(2)와, 상기 세탁조(2) 내부에서 교반되면서 세탁을 진행시키는 교반기(3)와, 상기 세탁조(2) 및 교반기(3)에 동력을 제공하는 구동부(4)로 구성되고, 상기 케이스(1)의 외면에는 상기 구동부(4)를 제어하기 위하여 각종의 소자가 설치된 인쇄회로기판(11)이 설치되어 있고, 상기 인쇄회로기판(11)을 덮는 회로기판 케이스(10)가 마련되어 있다.

최근 가전제품 시장의 경향이 절전형 제품 쪽으로 진행되면서 소비전력 저감을 위해 인버터(inverter)방식을 채택하는 제품이 늘고 있고, 인버터방식의 제품은 모터 등의 구동을 제어하는 인쇄회로기판의 파워소자에 많은 전류가 흐르게 되어 이 열을 충분히 방출시켜주지 않을 경우에는 소자의 파손이나 오작동 등의 문제를 야기할 수 있다. 따라서 소자 냉각을 위하여 소자에 히트싱크(heatsink)(12)를 부착하게 되었다. 상기 히트싱크(12)를 부착시킨 파워소자의 방열은 그 구조에 따라 3가지로 분류할 수 있는 바, 첫째, 통풍이 없는 밀봉상태의 자연대류, 둘째, 통풍구가 있는 자연대류, 셋째, 통풍구에 팬(fan)을 설치한 강제대류로 분류된다.

세탁기의 경우에는 비용상승 때문에 냉각 팬을 부착한 강제대류는 적용되지 않고 있으며, 또한, 인쇄회로기판에 많은 전자부품이 사용되고 물을 사용하는 제품이라는 특성 때문에 방수가 매우 중요한 사항이기 때문에 인쇄회로기판으로 물 침투를 막기 위해 거의 통풍구가 없는 밀봉상태에서 자연대류로 파워소자를 냉각시키고 있는 실정이다.

도 2를 참조하면, 회로기판 케이스(10) 내에 인쇄회로기판(11)이 장착되고 그 위의 소자(11a)에 히트싱크(12)가 부착되며, 히트싱크(12) 상단에서 회로기판 케이스(10)까지의 거리를 d라고 할 때, 이 거리(d)가 소자 온도에 미치는 영향은 도 3에 도시되어 있다. 즉 도 3의 그래프에 나타난 바와 같이 이 거리(d)가 커질수록 소자(11a)의 방열에 유리하여 온도가 저감되고, 이 거리(d)가 매우 작을 때에는 소자(11a)의 온도가 급격히 상승되는 것을 알 수 있다. 상기와 같은 현상의 이유는 히트싱크(12)에서 방열된 열에 의해 회로기판 케이스(10) 내부의 공기의 온도가 상승되고 더워진 공기는 부력에 의해 위로 떠오르게 된다. 즉, 회로기판 케이스(10) 상단과의 거리(d)가 가까워지면 데워진 공기 속에 히트싱크(12)가 위치하는 것이 되므로 히트싱크(12)에서 주위 공기로의 열전달이 제대로 이루어지지 않아 온도가 많이 상승하게 되는 것이다. 결국, 인쇄회로기판(11) 파워소자(11a)의 냉각을 위해서는 인쇄회로기판(11) 위로 더운 공기가 올라갈 만한 여유공간을 확보해야 한다. 따라서, 회로기판 케이스(10)가 일정한 크기 이상의 크기를 가져야 하므로 미관상 좋지 않고, 방열 측면에서도 데워진 회로기판 케이스(10) 내부 공기를 식혀주는데 불리하다. 또한, 인쇄회로기판(11)의 소형화를 위해 히트싱크(12)의 크기도 역시 줄여나가야 하지만 히트싱크(12)의 최적화만으로는 한계가 있으므로 히트싱크(12) 자체 외의 방열조건을 개선시키는 방향으로 연구가 진행되는 추세이다.

그러나, 종래의 세탁기용 인쇄회로기판의 방열구조에서 회로기판 케이스(10)가 단순한 면 형태의 박스 모양으로 이루어지고 대부분 플라스틱사출물을 사용하기 때문에 표면적이 작은 동시에 열전도율이 떨어져 회로기판 케이스(10) 내부공기의 열을 대기 중으로 방열시키는데에는 한계가 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 회로기판 케이스에 열전달이 우수한 재질로 이루어진 방열핀을 설치하거나 회로기판 케이스에 직접 주름형상의 굴곡을 형성시킴으로써 방열 효과를 극대화시키는 세탁기용 인쇄회로기판의 방열구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 세탁기의 구성도,

도 2는 종래기술에 의한 세탁기용 인쇄회로기판 방열구조의 정단면도와 측단면도,

도 3은 도 2에 도시된 거리 d에 따른 온도변화가 도시된 그래프,

도 4는 본 발명에 의한 제1실시예인 세탁기용 인쇄회로기판 방열구조의 사시도,

도 5는 본 발명에 의한 제1실시예인 세탁기용 인쇄회로기판 방열구조의 단면도,

도 6은 본 발명에 의한 제2실시예인 세탁기용 인쇄회로기판 방열구조의 사시도이다.

〈도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명〉

50,60 : 회로기판 케이스 51a : 소자

52 : 히트싱크 53 : 방열핀 60a : 주름형상의 굴곡

본 발명에 의한 제1특징은 각종의 소자가 설치된 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판이 내부에 설치되는 케이스와, 상기 인쇄회로기판에서 발생되는 열이 용이하게 방열되도록 상기 케이스의 외면에 다수개가 설치된 얇은 판 형상의 방열핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 제2특징은 각종의 소자가 설치된 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판이 내부에 설치되고 외면에 주름모양의 굴곡이 다수개 형성된 케이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 참조된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선 참조된 도면, 도 4는 본 발명에 의한 제1실시예인 세탁기용 인쇄회로기판 방열구조의 사시도이고, 도 5는 본 발명에 의한 제1실시예인 세탁기용 인쇄회로기판 방열구조의 단면도이며, 도 6은 본 발명에 의한 제2실시예인 세탁기용 인쇄회로기판 방열구조의 사시도이다.

본 발명에 의한 제1실시예인 세탁기용 인쇄회로기판 방열구조는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 각종의 소자(51a)가 설치된 인쇄회로기판(51)과, 상기 인쇄회로기판(51)에 접하도록 설치되어 상기 인쇄회로기판(51)에서 발생되는 열을 방열시키는 히트싱크(52)와, 상기 인쇄회로기판(51) 및 히트싱크(52)를 덮도록 설치되는 회로기판 케이스(50)와, 얇은 판 형상이고 열전도율이 높은 재료로 이루어지며 상기 회로기판 케이스(50) 외측면에 수직으로 세워져 설치된 복수개의 방열핀(53)으로 구성된다.

즉, 상기 회로기판 케이스(50)와 대기중의 공기와의 열 교환 효율을 극대화시키기 위하여 접촉면적을 증대시킨 것으로서, 방열핀(53)과 회로기판 케이스(50)의 재질은 열전도성이 우수한 금속류를 사용하는 것이 바람직하며, 회로기판 케이스(50) 표면의 방열핀(53)은 다이캐스팅(die casting) 제작공법을 사용하여 용이하게 제작할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 제2실시예인 세탁기용 인쇄회로기판 방열구조는 도 6에 도시된 바와 같이 내부의 인쇄회로기판과 히트싱크의 구조는 제1실시예와 동일하게 이루어지고, 회로기판 케이스(60)의 외면에 주름형상의 굴곡(60a)을 형성시킨 것이 특징이다.

즉, 제2실시예도 제1실시예와 마찬가지로 대기중의 공기와의 접촉면적을 향상시킨 것이고, 상기 회로기판 케이스(60)에 형성된 주름형상의 굴곡(60a)은 철판을 프레스(press) 가공하여 용이하게 제작할 수 있다.

상기와 같은 제1, 2실시예에서 대기중의 공기와의 접촉면적을 증대시키게 되면 열전달효율이 증대되게 되는 바, 이는 아래의 수학식 1을 살펴보면 용이하게 이해할 수 있다.

Q = h * A * ΔT

상기 수학식 1에서,

Q : 열전달량,(고온물체에서 대기 중으로의 열전달량)

h : 열전달계수,(자연대류시 상향수평면 약 4.65, 수직면 약 5.25)

A : 방열면적,(고온물체 표면적)

ΔT : 고온물체와 주위 공기와의 온도차를 각각 나타낸다.

상기 수학식 1에서 나타난 바와 같이 대기로 열을 용이하게 방출하기 위해서는 열전달계수(h)를 크게 하거나 온도차(ΔT)를 크게 해야 한다. 그러나 자연대류시 수직 및 수평면에서 열전달계수(h)는 4~6 사이 값으로 거의 불변이고, 온도차(ΔT)를 크게 한다는 것은 대기온도보다 회로기판 케이스 온도가 뜨거워져야 한다는 의미이므로 이것은 케이스 내부공기의 온도를 하강시키는 목적에 반대되는 것이다. 따라서, 열전달량(Q)을 크게 하려면 방열면적(A)을 크게 하는 것이 바람직하고, 그에 따라 본 발명에서는 회로기판 케이스와 대기와의 접촉면적을 크게 한 것이다.

물론, 제2실시예의 주름진 굴곡이 형성된 회로기판 케이스(60)에 제1실시예의 방열핀(53)을 설치할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명에 의한 세탁기용 인쇄회로기판의 방열구조는 회로기판 케이스(50,60)에 방열핀(53)을 설치하거나 표면에 주름형상의 굴곡(60a)을 형성시킴으로써 인쇄회로기판(51)에서 발생되는 열을 용이하게 대기 중으로 전달할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims

각종의 소자가 설치된 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판이 내부에 설치되는 케이스와, 상기 인쇄회로기판에서 발생되는 열이 용이하게 방열되도록 상기 케이스의 외면에 다수개가 설치된 얇은 판 형상의 방열핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기용 인쇄회로기판의 방열구조.
각종의 소자가 설치된 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판이 내부에 설치되고 외면에 주름모양의 굴곡이 다수개 형성된 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기용 인쇄회로기판의 방열구조.