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KR102570579B1 - 냉동기 - Google Patents

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KR102570579B1
KR102570579B1 KR1020180081885A KR20180081885A KR102570579B1 KR 102570579 B1 KR102570579 B1 KR 102570579B1 KR 1020180081885 A KR1020180081885 A KR 1020180081885A KR 20180081885 A KR20180081885 A KR 20180081885A KR 102570579 B1 KR102570579 B1 KR 102570579B1
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igbt
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cooling
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이남수
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 냉동기는 냉매를 압축하는 압축기와; 압축기를 제어하는 인버터 모듈를 포함하고, 인버터 모듈은 쿨런트가 통과하는 냉각유로가 형성된 히트 싱크와; 냉각유로의 입구와 연통되게 히트 싱크에 연결된 쿨런트 인렛과; 냉각유로의 출구와 연통되게 히트 싱크에 연결된 쿨런트 아웃렛과; 히트 싱크의 상면에 배치된 적어도 하나의 IGBT와; 히트 싱크의 상면에 IGBT와 이격되게 배치된 적어도 하나의 다이오드를 포함하고, 냉각유로는 쿨런트 인렛과 쿨런트 아웃렛 중 쿨런트 인렛에 더 가까운 IGBT 냉각유로와, 쿨런트 인렛과 쿨런트 아웃렛 중 쿨런트 아웃렛에 더 근접한 다이오드 냉각유로를 포함하고, 다이오드 냉각유로는 쿨런트의 유동 방향으로 IGBT 냉각유로 이후이다.

Description

냉동기{Refrigerator}
본 발명은 냉동기에 관한 것이다.
냉동기는 냉매에 의하여 저온을 얻어 액체를 냉각 또는 냉동시키는 기계로서, 냉동기의 주요부는 압축기, 응축기, 팽창 밸브, 증발기의 네 부분으로 이루어져 있다. 냉매를 운반하는 방법에 따라 압축식(왕복, 회전, 원심 냉동기)과 흡수식이 있다.
냉동기를 구성하는 압축기는 모터와, 모터의 속도를 가변시키는 인버터를 더 포함할 수 있고, 인버터는 IGBT나 캐패시터 등을 포함할 수 있다.
상기와 같이, 모터와 인버터를 포함하는 냉동기는 인버터의 열을 흡열하기 위한 별도의 쿨러를 더 포함할 수 있다. 이러한 쿨러는 인버터로 공기를 유동시키는 방열팬 등의 공랭식 쿨러와, 냉각수를 안내하는 냉각 배관과 같은 수냉식 쿨러 등이 있을 수 있다.
냉동기가 수냉식 쿨러를 포함할 경우, 냉각수가 통과하는 냉각 배관은 인버터에 주변에 배치되어 인버터의 열을 흡열할 수 있다.
상기와 같은 수냉식 쿨러를 포함하는 냉동기는 냉각 배관 중 일부가 IGBT의 위에 배치될 수 있고, 이 경우, 냉각 배관의 표면에 생성된 후 낙하된 응축수가 IGBT로 낙하될 수 있으며, IGBT의 누전이나 화재의 위험성이 높아지게 된다.
본 발명은 히트 싱크 외면에 생성된 응축수가 IGBT나 다이오드로 낙하되는 것을 방지할 수 있어 누전이나 화재 가능성을 최소화할 수 있는 냉동기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 IGBT와 다이오드를 모두 방열시킬 수 있으면서 발열량이 높은 IGBT를 신뢰성 높게 방열시킬 수 있는 냉동기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 냉동기는 냉매를 압축하는 압축기와; 압축기를 제어하는 인버터 모듈를 포함하고, 인버터 모듈은 쿨런트가 통과하는 냉각유로가 형성된 히트 싱크와; 냉각유로의 입구와 연통되게 히트 싱크에 연결된 쿨런트 인렛과; 냉각유로의 출구와 연통되게 히트 싱크에 연결된 쿨런트 아웃렛과; 히트 싱크의 상면에 배치된 적어도 하나의 IGBT와; 히트 싱크의 상면에 IGBT와 이격되게 배치된 적어도 하나의 다이오드를 포함하고, 냉각유로는 쿨런트 인렛과 쿨런트 아웃렛 중 쿨런트 인렛에 더 가까운 IGBT 냉각유로와, 쿨런트 인렛과 쿨런트 아웃렛 중 쿨런트 아웃렛에 더 근접한 다이오드 냉각유로를 포함하고, 다이오드 냉각유로는 쿨런트의 유동 방향으로 IGBT 냉각유로 이후이다.
냉각유로는 IGBT 냉각유로와 다이오드 냉각유로를 잇는 연결유로를 더 포함할 수 있다.
IGBT 냉각유로의 전체 길이는 다이오드 냉각유로의 전체 길이 보다 길 수 있다.
IGBT 냉각유로와 다이오드 냉각유로 각각은 나란한 한 쌍의 직선 유로와, 한 쌍의 직선 유로를 연결하는 리턴 유로를 포함할 수 있다. IGBT 냉각유로의 한 쌍의 직선 유로 사이의 거리는 다이오드 냉각유로의 한 쌍의 직선 유로 사이의 거리 보다 길 수 있다.
쿨런트 인렛과, 쿨런트 아웃렛은 히트 싱크의 둘레면에 연결될 수 있다.
히트 싱크는 상면과 하면이 둘레면에 의해 연결되고, 상면과 하면 사이에 냉각유로가 형성된 단일의 냉각 플레이트를 포함할 수 있다. 냉각유로는 쿨런트의 유동 방향으로 순차적으로 연통되는 복수개 직선형 개구부들에 의해 형성될 수 있다.
복수개 직선형 개구부들 중 일부는 냉각 플레이트의 외둘레면에 위치하는 일단과 냉각 플레이트의 내부에 위치하는 타단을 갖을 수 있다. 그리고, 복수개 직선형 개구부들 중 나머지는 인접한 한 쌍의 직선형 개구부와 교차되고 냉각 플레이트의 외둘레면에 위치하는 일단을 한 쌍 포함할 수 있다.
쿨런트 인렛은 직선형 개구부들 중 어느 하나의 일단에 연결될 수 있다. 그리고, 쿨런트 아웃렛은 직선형 개구부들 중 다른 하나의 일단에 연결될 수 있다.
히트 싱크는 직선형 개구부들 중 쿨런트 인렛 및 쿨런트 아웃렛이 연결되지 않는 타 직선형 개구부들의 일단을 막는 복수개의 마개를 더 포함할 수 있다.
냉동기는 히트 싱크가 올려진 베이스와, 베이스에 IGBT를 향하게 안착된 방열팬을 더 포함할 수 있다. 히트 싱크는 외둘레 일부에는 방열팬을 회피하는 회피홈부가 형성될 수 있다.
방열팬의 일부는 회피홈부에 위치될 수 있다. 방열팬은 회피홈부와 IGBT 각각을 향할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 쿨런트가 고발열 부품인 IGBT를 먼저 냉각시킨 후, 다이오드를 추가로 냉각할 수 있어, IGBT를 신속하게 냉각시킬 수 있을 뿐만 아니라 다이오드를 IGBT와 함께 효율좋게 냉각할 수 있다.
또한, IGBT 냉각유로의 전체 길이가 다이오드 냉각유로의 전체 길이 보다 길 어 쿨런트가 IGBT를 먼저 충분히 냉각시킨 후 다이오드를 냉각시킬 수 있기 때문에, IGBT의 방열 성능이 높고, IGBT를 신뢰성 높게 방열시킬 수 있다.
또한, IGBT 냉각유로가 IGBT를 최소 2회 방열시킬 수 있고, 다이오드 냉각유로가 다이오드를 최소 2회 방열시킬 수 있으며, 냉각유로를 통과하는 쿨런트가 IGBT와 다이오드 각각의 열을 신뢰성 높게 흡열할 수 있다.
또한, IGBT 냉각유로의 한 쌍의 직선 유로 사이의 거리는 다이오드 냉각유로의 한 쌍의 직선 유로 사이의 거리 보다 길어, 크기가 상이한 IGBT와 다이오드 각각을 신뢰성 높게 방열시킬 수 있다.
또한, 단일의 냉각 플레이트의 상면과 하면 사이에 냉각유로가 형성되어, 히트 싱크가 상측 플레이트와 하측 플레이트 사이에 냉각유로가 형성되는 경우 보다 쿨런트의 누설 가능성이 적고, 히트 싱크의 신뢰성이 높다.
또한, 회피홈부에 방열팬이 위치되어 방열팬을 IGBT와 근접하게 위치시킬 수 있으면서 인버터 모듈을 최대한 컴팩트화할 수 있다.
또한, IGBT 및 다이오드는 히트 싱크의 상면에 배치되고 쿨런트 인렛과, 쿨런트 아웃렛은 히트 싱크의 복수개 둘레면 중 한 면에 연결되므로, 쿨런트 인렛 또는 쿨런트 아웃렛 표면에서 낙하된 응축수가 IGBT 및 다이오드로 침투되지 않고, 쿨런트 인렛 또는 쿨런트 아웃렛 표면에서 낙하된 응축수에 의한 누전 가능성이 없는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉동기가 도시된 도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉동기의 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 외함의 내부가 도시된 도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 모듈이 도시된 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 히트 싱크가 도시된 평면도,
도 6는 도 5에 도시된 히트 싱크에 IGBT 및 다이오드가 안착되었을 때의 평면도이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉동기가 도시된 도이고, 도 2은 본 발명의 실시예에 따른 냉동기의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 외함의 내부가 도시된 도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 모듈이 도시된 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 히트 싱크가 도시된 평면도이며, 도 6는 도 5에 도시된 히트 싱크에 IGBT 및 다이오드가 안착되었을 때의 평면도이다.
본 실시예의 냉동기는 압축기(1)와, 응축기(2)와, 팽창기구(3) 및 증발기(4)를 포함할 수 있고, 압축기(1)는 증발기(4)에서 증발된 냉매를 압축할 수 있다. 압축기(1)에서 압축된 후 압축기(1)에서 토출된 냉매는 응축기(2)와 팽창기구(3) 및 증발기(4)를 순차적으로 통과한 후 압축기(1)로 흡입될 수 있다.
압축기(1)는 증발기(4)와 흡입 바디(5)로 연결될 수 있고, 응축기(2)와 토출 바디(6)로 연결될 수 있다.
압축기(1)는 증발기(4)에서 유입된 가스냉매를 압축할 수 있다. 압축기(1)는 운전 용량이 가변되게 구성될 수 있으며, 냉매를 다단으로 압축하게 구성될 수 있다.
압축기(1)는 냉매를 압축하기 위한 구동력을 발생하는 모터(10)를 포함할 수 있다. 모터(10)는 교류 모터일 수 있고, 3상 인덕션 모터일 수 있다. 모터(10)은 내부에 공간이 형성된 모터 하우징(12)을 포함할 수 있다. 그리고, 모터(10)는 축과, 축의 외둘레에 장착된 로터와, 하우징(12)에 내부에 설치되어 로터의 외둘레를 둘러싸는 스테이터를 더 포함할 수 있다. 로터는 마그네트를 포함할 수 있고, 스테이터는 스테이터 코어와, 스테이터 코어에 권선된 코일을 포함할 수 있다.
압축기(1)는 냉매가스를 축방향으로 흡입하여 원심방향으로 토출시키는 원심식 압축기일 수 있고, 압축기(1)는 볼류트 케이스(20)을 더 포함할 수 있다. 압축기(1)는 모터(10)의 축에 연결된 원심식 임펠러를 포함할 수 있다. 원심식 임펠러는 볼류트 케이스(20) 내부에 형성된 임펠러 수용공간에 회전 가능하게 수용될 수 있고, 가스냉매를 볼류트를 향해 유동시킬 수 있다.
그리고, 압축기(1)는 인렛 가이드(21)을 더 포함할 수 있다. 인렛 가이드(21)는 볼류트 케이스(20)에 연결되어 가수냉매를 볼류트 케이스(20)로 흡입 안내할 수 있다. 인렛 가이드(21)에는 흡입 바디(5)가 연결될 수 있고, 흡입 바디(5)에서 유동된 냉매를 볼튜트 케이스(20) 내부로 안내할 수 있다.
응축기(2)와 증발기(3) 각각은 쉘 앤 튜브(Shell and tube) 열교환기일 수 있고, 이러한 경우, 응축기(2)와 증발기(3) 각각은 실질적으로 원통 형상인 쉘과, 쉘 내부에 배치되고 냉각수나 냉수가 통과하는 이너 튜브를 포함할 수 있다.
응축기(2)로는 냉각수가 유입 및 토출되며, 응축기(2) 내부에서 냉매와 냉각수의 열교환이 이루어질 수 있다. 그리고 냉각수는 응축기(2)를 통과하는 과정에서 가열될 수 있다.
팽창기구(3)는 응축기(3)와 증발기(4) 사이에 배치된 전자팽창밸브일 수 있다.
증발기(4)로는 냉수가 유입 및 토출되며, 증발기(4) 내부에서 상기 냉매와 냉수의 열교환이 이루어질 수 있다. 냉수는 증발기(4)를 통과하는 과정에서 냉각되고, 냉각된 냉수는 냉수 수요처로 공급된다.
압축기(1)는 응축기(2)나 증발기(4)의 상측에 위치되게 설치될 수 있고, 응축기(2) 및 증발기(4)와 모듈화될 수 있다.
냉동기는 압축기(1) 특히, 모터(10)의 주파수를 바꾸어 모터(10)의 회전속도를 가변하는 인버터(7, 도 2 참조)를 포함할 수 있다.
인버터(7)는 인버터 외함(90, 도 2 참조)을 포함할 수 있다. 인버터 외함(90)의 내부에는 압축기(1) 특히, 모터(10)를 제어할 수 있는 각종 제어부품이 수용되는 공간이 형성될 수 있다. 인버터(7)는 인버터 외함에 연결되어 공간을 개폐하는 도어(91, 도 2 참조)를 더 포함할 수 있다.
인버터 외함(90)에는 후술하는 방열팬(600)에 의해 유동된 공기가 인버터 외함(90) 외부로 배출되는 배기 그릴 등의 배기 바디(92, 도 3 참조)가 배치될 수 있다.
인버터(7)는 도 3에 도시된 바와 같이, 인버너 외함(90) 내부에 수용되어 압축기(1)를 제어하는 인버터 모듈(100)을 포함할 수 있고, 인버터 모듈(100)은 IGBT(110, 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated gate bipolar transistor)), 다이오드(120), 스너버 CAP(130), 캐패시터(140), 및 히트 싱크(200) 등이 모듈화된 조립체일 수 있다.
상기와 같이, 구성된 인버터 모듈(100)은 적어도 하나의 IGBT(110), 적어도 하나의 다이오드(120), 적어도 하나의 스너버 CAP(130), 적어도 하나의 캐패시터(140), 및 히트 싱크(200) 등이 인버터 외함(90) 외부에서 모둘로 조립된 후 인버터 외함(90)에 함께 장착될 수 있고, 이 경우 인버터 조립의 작업성과 생산성이 향상될 수 있다.
모터(10)가 3상 교류모터일 경우, 인버터 모듈(100)은 IGBT(110), 다이오드(120), 스너버 CAP(130) 각각을 3개씩 포함할 수 있다.
그리고, IGBT(110)는 대전력의 저속 스위칭이 가능한 반도체 소자로서, 그 작동시의 발열량이 다이오드(120), 스너버 CAP(130) 각각의 경우 보다 많을 수 있다.
인버터 모듈(100)은 하나의 히트 싱크(200)가 IGBT(110), 다이오드(120)를 방열시키게 구성될 수 있고, 이를 위해, IGBT(110), 다이오드(120) 각각은 히트 싱크(200)에 접촉되게 배치될 수 있다.
인버터 모듈(100)이 3개의 IGBT(110), 3개의 다이오드(120)을 포함할 경우, 3개의 IGBT(110), 3개의 다이오드(120)는 서로 이격된 상태에서 하나의 히트 싱크(200)에 접촉될 수 있고, 하나의 히트 싱크(200)는 3개의 IGBT(110), 3개의 다이오드(120) 각각의 열을 흡열하여 히트 싱크(200)를 통과하는 작동유체로 전달할 수 있다.
적어도 하나의 IGBT(110)는 히트 싱크(200)의 상면(201)에 배치될 수 있다. IGBT(110)는 히트 싱크(200)의 상면(201)에 접촉될 수 있고, IGBT(110)의 열은 히트 싱크(200)의 상면(201)을 통해 히트 싱크(200)로 전달된 후 냉각유로(210)를 통과하는 쿨런트로 전달될 수 있다.
적어도 하나의 다이오드(120)는 히트 싱크(200)의 상면(201)에 IGBT(110)와 이격되게 배치될 수 있다. 다이오드(120)는 히트 싱크(200)의 상면(201)에 접촉될 수 있고, 다이오드(120)의 열은 히트 싱크(200)의 상면(201)을 통해 히트 싱크(200)로 전달된 후 냉각유로(210)를 통과하는 쿨런트로 전달될 수 있다.
히트 싱크(200)는 IGBT(110)와 다이오드(120)의 열을 흡열하는 방열판으로서, 상하방향으로 두께를 갖는 입체적 형상일 수 있다. 히트 싱크(200)은 상면(201)과, 하면(202)와, 복수개의 둘레면(203)(204)(205)(206)을 포함할 수 있다.
히트 싱크(200)에는 쿨런트가 통과하는 냉각유로(210)가 형성될 수 있다. 냉각유로(210)는 쿨런트가 유입되는 입구(211)와, 쿨런트가 배출되는 출구(212)를 포함할 수 있다.
쿨런트는 물 등의 냉각수이거나 냉매일 수 있으나, 본 실시예의 쿨런트는 물이나 냉매에 한정되지 않음은 물론이다.
히트 싱크(200)에는 쿨런트 인렛(300) 및 쿨런트 아웃렛(400)이 연결될 수 있다.
쿨런트 인렛(300)과 쿨런트 아웃렛(400)은 쿨런트 펌프 및 라디에이터(또는 쿨런트 냉각 타워) 등의 냉각 시스템과 연결될 수 있고, 냉각 시스템에 의해 냉각된 쿨런트가 쿨런트 인렛(300)을 통해 히트 싱크(200)로 유입될 수 있다.
쿨런트 인렛(300)은 냉각유로(210)의 입구(211)와 연통되게 히트 싱크(200)에 연결될 수 있고, 냉각유로(210)로 쿨런트를 안내할 수 있다.
쿨런트 아웃렛(400) 냉각유로(210)의 출구(212)와 연통되게 히트 싱크(200)에 연결될 수 있고, 냉각유로(210)를 빠져 나온 쿨런트를 안내할 수 있다.
냉각유로(210)는 IGBT 냉각유로(213)(214)(215)와, 연결유로(216) 및 다이오드 냉각유로(217)(218)(219)를 포함할 수 있다.
IGBT 냉각유로(213)(214)(215)는 쿨런트 인렛(300)과 쿨런트 아웃렛(400) 중 쿨런트 인렛(300)에 더 가까울 수 있다. IGBT 냉각유로(213)(214)(215)는 쿨런트 유동방향으로 입구(211) 이후일 수 있고, 입구(211)와 연통될 수 있다.
연결유로(216)는 IGBT 냉각유로(213)(214)(215)와 다이오드 냉각유로(217)(218)(219)를 잇게 형성될 수 있다. 쿨런트는 IGBT 냉각유로(213)(214)(215)를 통과하면서 IGBT(110)를 먼저 냉각시키고, 이후 연결유로(216)를 통해 다이오드 냉각유로(217)(218)(219)로 유입되고, 다이오드 냉각유로(217)(218)(219)를 통과하면서 다이오드(120)를 냉각시킬 수 있다.
다이오드 냉각유로(217)(218)(219)는 쿨런트 인렛(300)과 쿨런트 아웃렛(400) 중 쿨런트 아웃렛(400)에 더 가까울 수 있다.
다이오드 냉각유로(217)(218)(219)는 쿨런트의 유동 방향으로 IGBT 냉각유로(213)(214)(215) 이후일 수 있다. 다이오드 냉각유로(217)(218)(219)는 출구(212)와 연통될 수 있고, 쿨런트 유동방향으로 연결유로(216)과 출구(212) 사이일 수 있다.
상기와 같은 히트 싱크(200)는 발열량이 높은 IGBT(110)를 신뢰성 높게 방열시키는 것이 바람직하고, 이를 위해 IGBT 냉각유로(213)(214)(215)의 전체 길이(L1+L2+L3)가 다이오드 냉각유로(217)(218)(219)의 전체 길이(L4)(L5)(L6) 보다 길 수 있다.
IGBT 냉각유로(213)(214)(215)와 다이오드 냉각유로(217)(218)(219) 각각은 한 쌍의 직선 유로와 리턴 유로를 포함할 수 있다.
리턴 유로는 한 쌍의 직선 유로 중 어느 하나에서 유동된 쿨런트를 다른 하나로 안내할 수 있다. 리턴 유로는 한 쌍의 직선 유로 각각과 직교하게 형성될 수 잇다.
히트 싱크(200)의 상면(201)은 복수개 IGBT(110)가 위치하는 제1영역과, 복수개 다이오드(120)가 위치하는 제2영역과, 제1영역과 제2영역 사이에 위치하고 IGBT(110)나 다이오드(120)가 위치하지 않는 제3영역을 포함할 수 있다. 제1영역과 제2영역 각각은 사각형 형상일 수 있고, 제1영역은 제2영역 보다 클 수 있다.
IGBT 냉각유로(213)(214)(215)는 나란한 한 쌍의 직선 유로(213)(215)와, 한 쌍의 직선 유로(213)(215)를 연결하는 리턴 유로(214)를 포함할 수 있다. IGBT 냉각유로(213)(214)(215)는 냉각유로(210) 중 복수개 IGBT(110)의 아래에 위치하는 유로일 수 있고, 한 쌍의 직선 유로(213)(215)와, 리턴 유로(214)를 포함하는 유로일 수 있다.
다이오드 냉각유로(217)(218)(219)는 나란한 한 쌍의 직선 유로(217)(219)와, 한 쌍의 직선 유로(217)(219)를 연결하는 리턴 유로(218)를 포함할 수 있다. 다이오드 냉각유로(217)(218)(219)는 냉각유로(210) 중 복수개 다이오드(120)의 아래에 위치하는 유로일 수 있고, 한 쌍의 직선 유로(217)(219)와, 리턴 유로(218)를 포함하는 유로일 수 있다.
IGBT 냉각유로(213)(214)(215)의 한 쌍의 직선 유로 사이의 거리(L7, 이하, 제1거리라 칭함)는 다이오드 냉각유로(217)(218)(219)의 한 쌍의 직선 유로(217)(219) 사이의 거리((L8, 이하 제2거리라 칭함) 보다 길 수 있다.
IGBT(110)와 다이오드(120)는 그 크기가 상이할 수 있고, IGBT(110)가 다이오드(120) 보다 클 수 있다. 상기와 같이, 제1거리(L7)가 제2거리(L8) 보다 클 경우, 히트 싱크(200)는 크기가 상이한 IGBT(110)와 다이오드(120) 각각을 신뢰성 높게 방열시킬 수 있다.
한편, 쿨런트 인렛(300)과, 쿨런트 아웃렛(400)은 히트 싱크(200)의 둘레면(203)(204)(205)(206)에 연결될 수 있다. 쿨런트 인렛(300)과, 쿨런트 아웃렛(400)은 히트 싱크(200)의 복수개 둘레면(203)(204)(205)(206) 중 어느 한면 즉, 동일면(203)에 연결될 수 있다.
히트 싱크(200)의 복수개 둘레면(203)(204)(205)(206) 높이는 IGBT(110) 및 다이오드(120)의 높이 보다 낮고, 쿨런트 인렛(300)과, 쿨런트 아웃렛(400)는 복수개 둘레면(203)(204)(205)(206)의 어느 한 면인 동일면(203)에 용접 등에 의해 접합될 수 있다.
본 실시예는 쿨런트 인렛(300)이나 쿨런트 아웃렛(400)에서 쿨런트 누설이 발생되더라도, 쿨런트 인렛(300) 및 쿨런트 아웃렛(400)의 높이가 IGBT(110) 및 다이오드(120)의 높이 보다 낮기 때문에, 누설된 쿨런트가 IGBT(110) 및 다이오드(120)로 유입되지 않게 된다.
그리고, 쿨런트 인렛(300)이나 쿨런트 아웃렛(400)의 표면에는 응축수가 발생되어 낙하될 수 있는데, 쿨런트 인렛(300) 및 쿨런트 아웃렛(400)의 높이가 IGBT(110) 및 다이오드(120)의 높이 보다 낮기 때문에, 쿨런트 인렛(300)이나 쿨런트 아웃렛(400)의 표면에는 낙하된 응축수는IGBT(110) 및 이오드(120)로 낙하되지 않는다.
히트 싱크(200)는 냉각유로(210)가 형성된 단일의 냉각 플레이트(207)를 포함할 수 있다.
냉각 플레이트(207)은 상면(201)과 하면(202)이 둘레면(203)(204)(205)(206)에 의해 연결될 수 있다. 냉각유로(210)은 냉각 플레이트(207)의 상면(201)과 하면(202) 사이에 형성될 수 있다.
냉각유로(210)는 냉각 플레이트(207)의 상면(201)과 하면(202) 각각과 상하 방향으로 이격될 수 있고, 냉각 플레이트(207)의 상면(201)을 통해 전달된 열은 냉각 플레이트(207)와 냉각유로(210) 사이를 통해 냉각유로(210) 및 쿨런트로 전달될 수 있다.
냉각 플레이트(207)에는 냉각유로(210)를 형성하는 복수개 직선형 개구부가 형성될 수 있다.
냉각 플레이트(207)의 일예는 일예는 복수개 직선형 개구부들 전부가 냉각 플레이트(207)의 외둘레면에 위치하는 개방된 일단(PS)과 냉각 플레이트(207))의 내부에 위치하는 막힌 타단(PE)을 갖는 그루브인 것이 가능하다.
냉각 플레이트(207)의 다른예는 복수개 직선형 개구부들 중 일부가 냉각 플레이트(207)의 외둘레면에 위치하는 개방된 일단(PS)과 냉각 플레이트(207))의 내부에 위치하는 막힌 타단(PE)을 갖는 그루브이고, 직선형 개구부들 중 나머지가 인접한 한 쌍의 직선형 개구부와 교차되고 냉각 플레이트(207)의 외둘레면에 위치하는 일단(PS)을 한 쌍 포함하는 홀인 것이 가능하다.
쿨런트 인렛(300)은 직선형 개구부들 중 어느 하나의 일단(PS)에 연결될 수 있고, 직선형 개구부들 중 쿨런트 인렛(300)이 연결된 직선형 개구부는 냉각유로(210)의 입구(211)가 될 수 있다. 직선형 개구부들 중 쿨런트 인렛(300)이 연결된 직선형 개구부는 냉각유로(210)의 출구(212)가 될 수 있다.
히트 싱크(200)는 직선형 개구부들 중 쿨런트 인렛(300) 및 쿨런트 아웃렛(400)이 연결되지 않는 타 직선형 개구부들의 개방된 일단(PS)을 막는 복수개의 마개(208)를 더 포함할 수 있다.
히트 싱크(200)는 상측 냉각 플레이트와 하측 냉각 플레이트가 접합된 이중 플레이트 구조로 구성되는 것이 가능하다. 그러나, 이러한 이중 플레이트 구조의 히트 싱크는 상측 냉각 플레이트와 하측 냉각 플레이트의 사이의 틈을 통해 쿨런트의 누설 가능성이 높고, 상측 냉각 플레이트와 하측 냉각 플레이트를 정밀도 높게 접합하여야 하는 공정이 필요하다.
반면에, 상기와 같이, 단일의 냉각 플레이트(207)과 복수개의 마개(208)로 히트 싱크(200)를 구성하면, 냉각유로(210)를 통과하는 쿨런트의 누설 가능성이 최소화될 수 있고, 히트 싱크(200)의 신뢰성이 높아질 수 있다.
한편, 상기와 같이 구성된 히트 싱크(200)와 쿨런트 인렛(300)과 쿨런트 아웃렛(400)의 조립체는 그 접합부가 2개로서, 용접 부위가 최소화될 수 있고, 다수 냉각 배관의 순차적으로 연결되고 다수 냉각 배관의 일부가 절곡된 경우 보다, 쿨런트 누설 가능성이 최소화될 수 있다.
한편, 냉동기 특히, 인버터(7)는 베이스(500)와, 베이스(500)에 IGBT(100)를 향하게 안착된 적어도 하나의 방열팬(600)을 더 포함할 수 있다.
히트 싱크(200)는 베이스(500)에 올려질 수 있고, 베이스(500)에 지지될 수 있다. 히트 싱크(200)는 외둘레 일부에는 방열팬(600)을 회피하는 회피홈부(209)가 형성될 수 있다.
방열팬(600)의 일부는 회피홈부(209)에 위치될 수 있다. 방열팬(600)은 회피홈부(209)와 IGBT(100) 각각을 향할 수 있다. 방열팬(600)의 하부 일부는 수평 방향으로 히트 싱크(200) 특히 회피홈부(209)를 향할 수 있다.
방열팬(600)는 전체적인 형상이 육면체인 박스팬일 수 있고, 중공부(602)가 형성된 팬 하우징(604)를 포함할 수 있다. 방열팬(600)는 중공부(602)에 회동 가능하게 위치된 팬(미도시) 및 팬 하우징(604)에 장차되고 팬에 연결된 모터(미도시)를 포함할 수 있다.
팬 하우징(604)의 하부 일부는 수평 방향으로 방열팬(600)의 회피홈부(209)를 향할 수 있고, 중공부(602)는 전부 또는 대부분이 IGBT를 향할 수 있다.
상기와 같이, 방열팬(600)의 일부가 회피홈부(209)에 위치되면, 히트 싱크(200)에 회피홈부(209)가 형성되지 않는 경우 보다 인버터 모듈(100)을 컴팩트화 할 수 있다.
한편, 히트 싱크(200)의 표면에는 응축수가 발생될 수 있는데, IGBT(110) 및 다이오드(120)의 높이가 히트 싱크(200) 보다 높기 때문에, 히트 싱크(200)의 표면에 생성된 응축수가 IGBT(110) 및 다이오드(120)로 낙하될 때 발생될 수 있는 누전이나 감전은 방지될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 압축기 100: 인버터 모듈
110: IGBT 120: 다이오드
200: 히트 싱크 210: 냉각유로
213,214,215: IGBT 냉각유로 217,218,219: 다이오드 냉각유로
300: 쿨런트 인렛 400: 쿨런트 아웃렛

Claims (10)

  1. 냉매를 압축하는 압축기와;
    상기 압축기를 제어하는 인버터 모듈를 포함하고,
    상기 인버터 모듈은
    쿨런트가 통과하는 냉각유로가 형성된 히트 싱크와;
    상기 냉각유로의 입구와 연통되게 상기 히트 싱크에 연결된 쿨런트 인렛과;
    상기 냉각유로의 출구와 연통되게 상기 히트 싱크에 연결된 쿨런트 아웃렛과;
    상기 히트 싱크의 상면에 배치된 적어도 하나의 IGBT와;
    상기 히트 싱크의 상면에 상기 IGBT와 이격되게 배치된 적어도 하나의 다이오드를 포함하고,
    상기 냉각유로는 상기 쿨런트 인렛과 쿨런트 아웃렛 중 상기 쿨런트 인렛에 더 가까운 IGBT 냉각유로와, 상기 쿨런트 인렛과 쿨런트 아웃렛 중 상기 쿨런트 아웃렛에 더 근접한 다이오드 냉각유로를 포함하고,
    상기 다이오드 냉각유로는 쿨런트의 유동 방향으로 상기 IGBT 냉각유로 이후이고,
    상기 히트 싱크는 상면과 하면이 둘레면에 의해 연결되고, 상면과 하면 사이에 냉각유로가 형성된 단일의 냉각 플레이트를 포함하고,
    상기 냉각유로는 쿨런트의 유동 방향으로 순차적으로 연통되는 복수개 직선형 개구부들에 의해 형성되고,
    상기 직선형 개구부들 중 일부는 상기 냉각 플레이트의 외둘레면에 위치하는 일단과 상기 냉각 플레이트의 내부에 위치하는 타단을 갖고,
    상기 직선형 개구부들 중 나머지는 한 쌍의 직선형 개구부와 교차되고 상기 냉각 플레이트의 외둘레면에 위치하는 일단을 한 쌍 포함하는 냉동기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각유로는 IGBT 냉각유로와 다이오드 냉각유로를 잇는 연결유로를 더 포함하는 냉동기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 IGBT 냉각유로의 전체 길이는 상기 다이오드 냉각유로의 전체 길이 보다 긴 냉동기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 IGBT 냉각유로와 상기 다이오드 냉각유로 각각은 나란한 한 쌍의 직선 유로와, 한 쌍의 직선 유로를 연결하는 리턴 유로를 포함하고,
    상기 IGBT 냉각유로의 한 쌍의 직선 유로 사이의 거리는 상기 다이오드 냉각유로의 한 쌍의 직선 유로 사이의 거리 보다 긴 냉동기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 쿨런트 인렛과, 쿨런트 아웃렛은 상기 히트 싱크의 둘레면에 연결된 냉동기.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 쿨런트 인렛은 상기 직선형 개구부들 중 어느 하나의 일단에 연결되고,
    상기 쿨런트 아웃렛은 상기 직선형 개구부들 중 다른 하나의 일단에 연결되며,
    상기 히트 싱크는 상기 직선형 개구부들 중 상기 쿨런트 인렛 및 쿨런트 아웃렛이 연결되지 않는 타 직선형 개구부들의 일단을 막는 복수개의 마개를 더 포함하는 냉동기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 히트 싱크가 올려진 베이스와,
    상기 베이스에 상기 IGBT를 향하게 안착된 방열팬을 더 포함하고,
    상기 히트 싱크는 외둘레 일부에는 상기 방열팬을 회피하는 회피홈부가 형성된 냉동기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 방열팬의 일부는 상기 회피홈부에 위치되고,
    상기 방열팬은 상기 회피홈부와 IGBT 각각을 향하는 냉동기.
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