KR101213374B1

KR101213374B1 - 공기 조화기

Info

Publication number: KR101213374B1
Application number: KR1020107025650A
Authority: KR
Inventors: 노리유키 오쿠다; 노리히로 다케나카; 도모히로 마스이
Original assignee: 다이킨 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2008-06-12
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2012-12-20
Also published as: ES2684767T3; WO2009150804A1; JP2009299975A; EP2306101A4; CN102016432B; CN102016432A; AU2009258847A1; KR20110008231A; EP2306101A1; US20110079033A1; US8464548B2; AU2009258847B2; EP2306101B1; JP4471023B2

Abstract

공기조화기에 있어서, 파워 소자(33)가 장착된 프린트기판(31)과, 이 파워 소자(33)가 열적으로 접속됨과 더불어, 냉동 사이클에 사용되는 냉매가 내부로 유통하는 냉매 재킷(20)을 실외기 케이싱(70) 내에 설치한다. 이때, 프린트기판(31)은 스위치박스(40)에 수납시킨다. 또 실외기 케이싱(70) 외측면에는 서비스용 개구부(71)를 형성한다. 그리고 냉매 재킷(20)은, 서비스용 개구부(71)에 대향되며 또 서비스용 개구부(71)에서 보아 파워 소자(33)보다 앞쪽에 배치한다.
(색인어)
냉매 재킷, 파워 소자, 공기조화기, 개구부, 프린트기판

Description

공기 조화기{AIR CONDITIONER}

본 발명은, 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동사이클을 실행하는 공기조화기에 관한 것이다.

냉매가 순환하여 증기압축식 냉동사이클을 실행하는 공기조화기에서는, 압축기의 전동기 운전상태를 제어하기 위해 인버터회로 등의 전기회로가 탑재된다. 일반적으로 이 인버터회로에는 고열이 발생하는 파워 소자가 이용되며, 종래의 공기조화기에서는 이 파워 소자가 동작 가능한 온도보다 고온이 되지 않도록 파워 소자를 냉각시키는 수단이 설치된다. 이와 같은 냉각수단의 일례로서, 냉동사이클에 이용되는 냉매에 의해 파워 소자를 냉각시키도록 한 것이 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1의 공기조화기에서는, 냉동사이클에 이용되는 냉매가 흐르는 냉매통로를 냉매 재킷(이 문헌에서는 히트싱크)에 형성하고, 이 냉매 재킷에 파워 소자(이 문헌에서는 GTR(giant transistor))를 고정시킴과 더불어, 냉매 재킷을 스위치박스(전기부품상자)에 수납한다.

[선행기술문헌]

(특허문헌)

특허문헌 1 : 일본 특허공개 소화 62-69066호 공보

그런데 공기조화기는 일반적으로 압축기가 실외기 내에 설치되므로, 상기 스위치박스도 실외기 내에 배치되는 경우가 많다. 이 경우, 스위치박스를 실외기 내에 설치하기 위해서는, 예를 들어 냉매 재킷을 냉매배관과 함께 미리 실외기 내에 배치해 두고, 스위치박스를 실외기의 케이싱에 형성한 개구부로부터 삽입하여, 냉매 재킷과 파워 소자를, 예를 들어 나사로 고정시키는 등으로 열적으로 접속하는 구조를 채용하는 방법을 생각할 수 있다. 이와 같은 구조는 제조 시나 수리 시 등에 간편성이 큰 것으로 생각된다.

그러나 냉매 재킷과 파워 소자를 열적으로 접속할 때, 양자 사이에 틈새가 생기면 냉매 재킷과 파워 소자 사이에서 적절하게 열교환이 이루어지지 않아, 원하는 냉각효과를 얻을 수 없을 가능성이 있다.

본 발명은 상기 문제에 착안하여 이루어진 것으로, 제조 시나 수리 시 등에 냉매 재킷과 파워 소자를 적절하게 접속할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 제 1 발명은, 파워 소자(33)가 장착된 프린트기판(31)과, 이 파워 소자(33)가 열적으로 접속됨과 더불어, 냉동 사이클에 사용되는 냉매가 내부로 유통하는 냉매 재킷(20)을 실외기(100)의 케이싱(70) 내에 구비하며, 이 냉매 재킷(20)을 유통하는 냉매에 의해 이 파워 소자(33)를 냉각하는 공기조화기에 있어서, 상기 케이싱(70) 외측면에는 서비스용 개구부(71)가 형성되며, 상기 냉매 재킷(20)은 상기 서비스용 개구부(71)에 대향되며 또 상기 서비스용 개구부(71)에서 보아 상기 파워 소자(33)보다 앞쪽에 배치되는 것을 특징으로 한다.

이로써, 제조 시나 수리 시 등에 냉매 재킷과 파워 소자의 접속상태가 서비스용 개구부(71)에서 눈으로 확인할 수 있게 된다.

또 제 2 발명은, 제 1 발명의 공기조화기에 있어서 상기 케이싱(70)은 상기 서비스용 개구부(71)가 형성된 면과 서로 인접하는 면에, 상기 프린트기판(31)을 삽입시키는 설치용 개구부(72)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이로써, 공기조화기의 제조 시나 수리 시에, 서비스용 개구부(71)가 형성된 면과 서로 인접하는 면에 형성된 설치용 개구부(72)로부터 프린트기판(31)이 삽입된다. 이 설치용 개구부(72)는 서비스용 개구부(71)가 형성된 면과 서로 인접하는 면에 형성되므로, 프린트기판(31)을 실외기에 설치할 시에, 프린트기판(31)을 냉매 재킷(20)을 넘어 설치하지 않아도, 냉매 재킷(20)의 뒤쪽으로 삽입할 수 있다.

또한 제 3 발명은, 제 1 발명의 공기조화기에 있어서, 상기 프린트기판(31)은 상기 파워 소자(33)가 위쪽에 위치하도록 종형 설치되는 것을 특징으로 한다.

이로써 파워 소자(33)가 프린트기판(31) 상의 다른 소자보다 위쪽에 배치되므로, 파워 소자(33)로부터 공기 중에 방열된 열은 공기의 흐름에 따라 위쪽으로 전달된다. 따라서 파워 소자(33)로부터 공기 중에 방열된 열을, 다른 회로소자로 공기를 통해 전달되기 어렵게 할 수 있다.

제 1 발명에 의하면, 제조 시나 수리 시 등에, 냉매 재킷과 파워 소자의 접속상태가 서비스용 개구부(71)에서 눈으로 확인할 수 있게 되므로, 냉매 재킷과 파워 소자를 적절하게 접속하여, 원하는 냉각효과를 얻을 수 있다.

또 제 2 발명에 의하면, 프린트기판(31)을, 냉매 재킷(20) 위를 넘어 설치하지 않아도, 냉매 재킷(20)의 뒤쪽에 삽입할 수 있으므로, 용이하게 프린트기판(31)을 실외기에 설치하는 것이 가능해진다.

또 제 3 발명에 의하면, 프린트기판(31) 상의 다른 소자에 대한 파워 소자(33) 열의 영향을 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 공기조화기(1)에 있어서 냉매회로(10)의 배관 계통도이다.
도 2는 파워 소자(33), 냉매 재킷(20), 전열판(50)의 설치구조를 나타내는 도이다.
도 3은 실외기(100)의 횡단면 형상을 모식적으로 나타내는 도이며, 압축기(13) 등 주요부품의 배치를 나타낸다.
도 4는 실외기(100)의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 실외기(300)의 횡단면 형상을 모식적으로 나타내는 도이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 실외기(400)의 정면 형상 및 측방 단면형상을 모식적으로 나타내는 도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 여기서 이하의 실시형태는 본질적으로 바람직한 예시이며, 본 발명, 그 적용물, 또는 그 용도 범위의 제한을 의도하는 것은 아니다. 또 이하의 각 실시형태의 설명에 있어서, 한 번 설명한 구성요소와 마찬가지의 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여하며 설명을 생략한다.

(제 1 실시형태)

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 공기조화기(1)에 있어서 냉매회로(10)의 배관 계통도이다. 이 공기조화기(1)는 냉방운전과 난방운전이 가능한 히트펌프식 공기조화기이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 공기조화기(1)는 실외에 설치되는 실외기(100)와, 실내에 설치되는 실내기(200)를 구비한다. 실외기(100)와 실내기(200)는 제 1 접속배관(11) 및 제 2 접속배관(12)을 개재하여 서로 접속되며, 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동 사이클을 실행하는 냉매회로(10)를 구성한다.

<실내기>

실내기(200)에는 냉매를 실외공기와 열교환 시키기 위한 실내열교환기(210)가 설치된다. 이 실내열교환기(210)로는, 예를 들어 크로스핀식 핀튜브형 열교환기 등을 채용할 수 있다. 또 실내열교환기(210) 근방에는 실내 팬(도시 생략)이 설치된다.

<실외기>

실외기(100)에는 압축기(13), 오일분리기(14), 실외열교환기(15), 실외 팬(16), 팽창밸브(17), 어큐뮬레이터(18), 사방밸브(19), 냉매 재킷(20), 및 전기회로(30)가 설치되며, 케이스(후술하는 실외기 케이싱(70))에 수납된다.

압축기(13)는 냉매를 흡입포트로부터 흡입하여 압축하며, 압축한 냉매를 토출포트로부터 토출한다. 이 압축기(13)로는, 예를 들어 스크롤 압축기 등 각종 압축기를 채용할 수 있다.

오일분리기(14)는 압축기(13)로부터 토출된 윤활유가 섞인 냉매를 냉매와 윤활유로 분리하며, 냉매는 사방밸브(19)로 보내고, 윤활유는 압축기(13)로 회송하도록 구성된다.

실외열교환기(15)는 냉매를 실외공기와 열교환 시키기 위한 공기열교환기이며, 예를 들어 크로스핀식 핀튜브형 열교환기 등을 채용할 수 있다. 실외열교환기(15) 근방에는, 실외열교환기(15)로 실외공기를 보내는 실외 팬(16)이 설치된다.

팽창밸브(17)는 실외열교환기(15)와 실내열교환기(210)에 접속되며, 유입된 냉매를 팽창시켜, 소정 압력까지 감압시킨 후 유출시킨다. 팽창밸브(17)는, 예를 들어 개방도 가변의 전자팽창밸브로 구성할 수 있다.

어큐뮬레이터(18)는 유입된 냉매를 기액 분리하며, 분리된 가스냉매를 압축기(13)로 보낸다.

사방밸브(19)는 제 1에서 제 4의 4개 포트가 형성되며, 제 1 포트와 제 3 포트가 연통하는 동시에 제 2 포트와 제 4 포트가 연통하는 제 1 상태(도 1에 실선으로 나타낸 상태)와, 제 1 포트와 제 4 포트가 연통하는 동시에 제 2 포트와 제 3 포트가 연통하는 제 2 상태(도 1에 파선으로 나타낸 상태)로 전환 가능하게 구성된다. 이 실외기(100)에서 제 1 포트는 오일분리기(14)를 개재하여 압축기(13)의 토출포트에, 제 2 포트는 어큐뮬레이터(18)를 개재하여 압축기(13)의 토출포트에 각각 접속된다. 또 제 3 포트는 실외열교환기(15) 및 팽창밸브(17)를 개재하여 제 2 접속배관(12)에, 제 4 포트는 제 1 접속배관(11)에 각각 접속된다. 그리고 실외기(100)에서 냉방운전이 실행되는 경우에는 제 1 상태로 전환되며, 난방운전이 실행되는 경우에는 제 2 상태로 전환된다.

냉매 재킷(20)은, 예를 들어 알루미늄 등의 금속을 편평한 직방체로 형성한 것이며, 실외열교환기(15)와 팽창밸브(17)를 접속하는 냉매배관(21)의 일부를 피복하여, 냉매배관(21)과 열적으로 접속된다. 상세하게는, 이 냉매 재킷(20)에는, 도 2에 나타내는 바와 같이 냉매배관(21)이 끼워지는 2개의 관통공이 형성되며, 냉매배관(21)은 한쪽 관통공을 통과한 후 "U"자형으로 절곡되고 다른 쪽 관통공을 통과한다. 즉, 냉매 재킷(20)은 냉동 사이클에 사용되는 냉매가 내부를 유통하는 것으로 볼 수 있다.

전기회로(30)는 압축기(13)의 전동기 회전수 등을 제어한다. 이 전기회로(30)는 프린트기판(31) 상에 형성되며, 프린트기판(31)은 스위치박스(40) 내에 스페이서(32)에 의해 고정된다. 이 프린트기판(31) 상에는, 도 2에 나타내는 바와 같이 파워 소자(33) 등이 배치된다. 이 파워 소자(33)는, 예를 들어 압축기(13)의 전동기로 전력을 공급하는 인버터회로의 스위칭소자이며, 압축기(13)의 운전 시에는 발열되므로, 파워 소자(33)를 냉각해 두지 않으면 파워 소자(33)가 동작 가능한 온도(예를 들어 90℃)를 초과할 가능성이 있다. 따라서 공기조화기(1)에서는 냉매 재킷(20)을 유통하는 냉매에 의해 파워 소자(33)를 냉각하도록 구성된다.

구체적으로 공기조화기(1)에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이 냉매 재킷(20)을 스위치박스(40)에 고정하여, 스위치박스(40) 내 파워 소자(33)를 냉각한다. 보다 상세하게는, 스위치박스(40)는 1개의 면이 개구된 편평한 상자형으로 형성되고, 개구부가 대향하는 면에는 관통공(40a)이 형성되며, 판상으로 형성된 전열판(50)이 관통공(40a)을 피복하도록 나사(51)에 의해 고정된다. 전열판(50)은 알루미늄 등 비교적 열 저항이 작은 재료로 구성된다.

이 전열판(50)에 대해서는, 스위치박스(40)의 바깥쪽에서 냉매 재킷(20)이 나사(51)로 고정되며, 스위치박스(40)의 안쪽에서 파워 소자(33)가 나사(51)로 고정된다. 이 구조에서, 파워 소자(33)의 열은 전열판(50)을 통해 냉매 재킷(20)으로 전도되고, 냉매 재킷(20)을 유통하는 냉매에 방열하게 된다.

상세하게는, 냉매 재킷(20)에서는 냉방운전 시에 실외열교환기(15)에서 응축되어 파워 소자(33)의 온도보다 저온인 냉매가 흐르며, 난방운전 시에 실내열교환기(210)에서 응축되어 파워 소자(33)의 온도보다 저온인 냉매가 흐른다. 이들의 경우, 냉매 재킷(20)을 흐르는 냉매의 온도는 운전조건이나 외기 조건 등에 따라 다르지만, 냉방운전 시에는 예를 들어 40～45℃ 정도로 된다. 이에 따라 전기회로(30)의 파워 소자(33)에서 발생한 열은 전열판(50)을 통해 냉매 재킷(20)으로 전열되며, 냉매 재킷(20)에서 냉매배관(21) 내 냉매에 방열한다. 이로써, 파워 소자(33)는 동작 가능한 온도로 유지되게 된다.

도 3은 실외기(100)의 횡단면 형상을 모식적으로 나타낸 도이며, 압축기(13) 등 주요부품의 배치를 나타낸다. 도 3에 나타내는 바와 같이 실외기 케이싱(70)은 구획판(60)에 의해 2개로 구획된다. 한쪽 구획(열교환실)에는 단면형상이 "L"자형으로 형성된 실외열교환기(15)가 실외기 케이싱(70)의 측면 및 배면에 면하여 배치되며, 이 실외열교환기(15) 근방에는 실외 팬(16)이 설치된다. 또 다른 쪽 구획(기계실)에는 냉매 재킷(20), 압축기(13), 스위치박스(40) 등이 배치된다. 상세하게는, 이 실외기 케이싱(70)은 정면측 면에, 기계실로 관통하는 서비스용 개구부(71)가 형성되며, 스위치박스(40)는, 전열판(50)측이, 서비스용 개구부(71)에서 보아 앞쪽에 배치된다. 또한 냉매 재킷(20)은 서비스용 개구부(71)에서 보아 전열판(50)보다 앞쪽(즉, 파워 소자(33)보다 앞쪽)에 배치된다.

-스위치박스(40)의 실외기 케이싱(70) 내로의 설치-

본 실시형태에서는 프린트기판(31)과 전열판(50)을 미리 스위치박스(40)에 설치해 둔다. 구체적으로는, 먼저 전열판(50)을 스위치박스(40)에 대해 나사(51)로 고정시키고, 그 상태에서 프린트기판(31)을 스위치박스(40) 안으로 넣어, 스페이서(32)를 개재하여 스위치박스(40)에 고정시키는 동시에, 파워 소자(33)를 전열판(50)에 대해 나사(51)로 고정시켜 열적으로 접속시킨다. 이와 같이 하여 조립된 스위치박스(40)는, 공기조화기(1)의 제조 시나, 수리 등으로 프린트기판(31)을 다시 설치하는 경우 등에 서비스용 개구부(71)로부터 실외기 케이싱(70) 내로 넣는다.

도 4는 실외기(100)의 정면도이다. 이 예에서 실외기 케이싱(70)은 냉매 재킷(20) 상방에, 스위치박스(40)를 통과시킬 수 있는 공간이 형성되며, 서비스용 개구부(71)는 이 공간에 대해서도 개구된다. 그리고 이 서비스용 개구부(71)로부터 스위치박스(40)를 실외기 케이싱(70) 내에 내장시킨다. 이 경우, 스위치박스(40)는 냉매 재킷(20) 위를 넘어 냉매 재킷(20)보다 안쪽에 설치된다. 이때, 스위치박스(40)는 전열판(50)측을 앞쪽(즉, 냉매 재킷(20)과 대향하는 쪽)으로 해 둔다. 그리고 이 상태에서 냉매 재킷(20)과 전열판(50)을 나사(51)에 의해 고정시킨다.

이때, 냉매 재킷(20)과 전열판(50) 사이에 틈새가 있으면 냉매 재킷(20)과 파워 소자(33) 사이에서 적절하게 열교환이 이루어지지 않으며, 원하는 냉각효과를 얻을 수 없게 된다. 본 실시형태에서 냉매 재킷(20)은 서비스용 개구부(71)에서 보아 파워 소자(33)보다 앞쪽에 배치되므로, 냉매 재킷(20)과 전열판(50)을 나사(51)에 의해 고정시킬 시에 양자의 접속상태를 눈으로 확인할 수 있다. 따라서 본 실시형태에 의하면, 제조 시나 수리 시 등에 냉매 재킷(20)과 파워 소자(33)를 적절하게 접속시켜, 원하는 냉각효과를 얻는 것이 가능해진다.

(제 2 실시형태)

도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 실외기(300)의 횡단면 형상을 모식적으로 나타내는 도이다. 실외기(300)는 도 5에 나타내는 바와 같이 스위치박스(40)의 설치위치가 제 1 실시형태의 실외기(100)와 다르다.

본 실시형태에서는 도 5에 나타내는 바와 같이 실외기 케이싱(70)의 측면측에 서비스용 개구부(71)가 형성되며, 이 서비스용 개구부(71)에 근접하여 냉매 재킷(20)이 배치된다. 또 서비스용 개구부(71)가 형성된 면과 서로 인접하는 면(이 예에서는 실외기 케이싱(70)의 정면)에 설치용 개구부(72)가 형성된다. 이 설치용 개구부(72)는 스위치박스(40)를 통과시킬 수 있는 크기를 가지며, 냉매 재킷(20)의 배면측(실외기 케이싱(70)의 안쪽) 공간에 대해 개구된다.

이 구성에 의해, 스위치박스(40)(즉, 프린트기판(31))를, 제 1 실시형태와 같이 냉매 재킷(20) 위를 넘어 설치하는 일없이, 냉매 재킷(20)의 배면측으로 삽입할 수 있다. 즉, 스위치박스(40)(즉, 프린트기판(31))의 설치가 보다 용이해진다.

(제 3 실시형태)

도 6은 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 실외기(400)의 정면형상 및 측방 단면형상을 모식적으로 나타내는 도이다. 본 실시형태의 실외기(400)는 프린트기판(31)의 설치방법에 특징이 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이 프린트기판(31)은 파워 소자(33)가 위쪽이 되도록 종형 설치된다.

이로써, 파워 소자(33)로부터 공기 중에 방열된 열은 공기의 흐름에 따라 상방으로 전달된다. 따라서 이 실외기(400)에서는 파워 소자(33)로부터 공기 중에 방열된 열을, 다른 회로소자로 공기를 통해 전달되기 어렵게 할 수 있어, 프린트기판(31) 상의 다른 소자에 대한 파워 소자(33) 열의 영향을 저감할 수 있다.

[산업상 이용 가능성]

본 발명에 관한 공기조화기는, 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동 사이클을 실행하는 공기조화기로서 유용하다.

1 : 공기조화기 20 : 냉매 재킷
31 : 프린트기판 33 : 파워 소자
70 : 실외기 케이싱(케이싱) 71 : 서비스용 개구부
72 : 설치용 개구부 100, 300, 400 : 실외기

Claims

파워 소자(33)가 장착된 프린트기판(31)과, 이 파워 소자(33)가 열적으로 접속됨과 더불어, 냉동 사이클에 사용되는 냉매가 내부로 유통하는 냉매 재킷(20)을 실외기(100)의 케이싱(70) 내에 구비하며, 이 냉매 재킷(20)을 유통하는 냉매에 의해 이 파워 소자(33)를 냉각하는 공기조화기에 있어서,
상기 케이싱(70) 외측면에는 서비스용 개구부(71)가 형성되며,
상기 냉매 재킷(20)은, 상기 서비스용 개구부(71)에 대향되며, 또 상기 서비스용 개구부(71)에서 보아 상기 파워 소자(33)보다 앞쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
청구항 1에 있어서,
상기 케이싱(70)은, 상기 서비스용 개구부(71)가 형성된 면과 서로 인접하는 면에, 상기 프린트기판(31)을 삽입시키는 설치용 개구부(72)가 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
청구항 1에 있어서,
상기 프린트기판(31)은, 상기 파워 소자(33)가 상기 케이싱 설치상태에서 위쪽이 되도록 종형 설치되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.