KR102128584B1 - 공기 조화기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 조화기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 냉매 싸이클의 구동을 위한 제어부품을 포함하는 전장유닛; 및 상기 전장유닛의 일측에 결합되며, 상기 전장유닛을 냉각하기 위하여 냉매가 유동하는 냉각 배관이 포함되고, 상기 전장유닛에는, 관통부가 형성되는 전장 케이스; 상기 전장 케이스의 내부에 제공되며, 상기 제어부품이 결합되는 전장 기판; 상기 제어부품에 접촉 가능하게 배치되며, 상기 전장 케이스에 결합되는 열전달판; 및 상기 관통부를 통하여 상기 열전달판에 접촉 가능하게 배치되며, 상기 냉각 배관이 결합되는 냉매유로를 가지는 방열판이 포함되고, 상기 열전달판은 상기 전장 케이스의 내측면에 지지되고, 상기 방열판은 상기 전장 케이스의 외측면에 지지되는 것을 특징으로 한다.

Description

공기 조화기 {An air conditioner}
본 발명은 공기 조화기에 관한 것이다.
공기 조화기는 실내의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 가전기기이다. 이를테면, 여름에는 실내를 시원한 냉방상태로, 겨울에는 실내를 따뜻한 난방상태로 조절하고, 또한 실내의 습도를 조절하며, 실내의 공기를 쾌적한 청정상태로 조절한다.
상세히, 공기 조화기는 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉동 사이클이 구동되며, 이에 따라 실내공간의 냉방 또는 난방운전을 수행할 수 있다.
이러한 공기 조화기는 실내기와 실외기의 분리 여부에 따라, 실내기와 실외기를 각각 분리된 분리형 공기조화기와, 실내기와 실외기를 하나의 장치로 결합된 일체형 공기조화기로 구분될 수 있다. 실외기에는 외기와 열교환하는 실외 열교환기가 포함되며, 실내기에는 실내 공기와 열교환하는 실내 열교환기가 포함된다.
냉동사이클이 냉방 운전을 하는 경우, 상기 실외 열교환기는 응축기로서, 상기 실내 열교환기는 증발기로서 기능을 한다. 반면에, 냉동사이클이 난방 운전을 하는 경우, 상기 실내 열교환기는 응축기로서, 상기 실외 열교환기는 증발기로서 기능을 한다.
한편, 상기 실외기의 내부에는 공기 조화기의 구동을 위한 전장 유닛이 구비된다. 상기 전장 유닛은 다수의 제어부품을 포함한다. 상기 공기 조화기가 구동되는 과정에서, 상기 전장 유닛에는 많은 발열이 이루어질 수 있다. 상기 전장 유닛의 발열 온도는 대략 70~80℃를 형성할 수 있다.
종래의 공기 조화기에 의하면, 상기 전장 유닛을 충분히 냉각시키지 못하는 경우 상기 제어부품이 오작동 되는 현상이 나타났다. 이에 따라, 공기 조화기의 기능(열교환 작용)이 충분히 수행되지 못하거나 공기 조화기에 고장이 발생하게 되는 문제점이 있었다.
이러한 전장유닛을 냉각시키기 위하여, 종래의 공기 조화기에는 전장 유닛의 일측에 열전도성이 높은 기판을 배치시키고 외기에 의하여 열교환이 이루어지는 방식(히트싱크, heat-sink)이 적용되었다.
그러나, 이러한 히트싱크 방식은 외기 온도가 매우 높은(일례로, 약 50℃) 지역에서는 이러한 히트싱크 방식의 효과가 제한되는 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 상기 전장유닛의 일측에 냉동 사이클의 냉매가 유동하는 냉각장치가 마련되고, 냉매와 전장 유닛간에 열교환이 이루어짐으로써 전장 유닛의 냉각이 이루어지는 기술이 소개되고 있다. 일례로, 상기 냉각장치에는 냉매 배관이 포함될 수 있다.
한편, 상기 냉각장치는 전장 유닛에 결합된 상태가 유지되는데, 상기 전장유닛의 수리가 필요하거나 제어 부품을 교체하고자 할 경우 상기 냉각장치 또는 냉매배관을 제거하여야 하고, 수리 또는 교체작업이 완료되면 상기 냉각장치 또는 냉매 배관을 다시 조립하고 냉매를 재충전 하여야 하는 등 작업이 번거롭다는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 전장 유닛을 효율적으로 냉각시킬 수 있는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 냉매 싸이클의 구동을 위한 제어부품을 포함하는 전장유닛; 및 상기 전장유닛의 일측에 결합되며, 상기 전장유닛을 냉각하기 위하여 냉매가 유동하는 냉각 배관이 포함되고, 상기 전장유닛에는, 관통부가 형성되는 전장 케이스; 상기 전장 케이스의 내부에 제공되며, 상기 제어부품이 결합되는 전장 기판; 상기 제어부품에 접촉 가능하게 배치되며, 상기 전장 케이스에 결합되는 열전달판; 및 상기 관통부를 통하여 상기 열전달판에 접촉 가능하게 배치되며, 상기 냉각 배관이 결합되는 냉매유로를 가지는 방열판이 포함되고, 상기 열전달판은 상기 전장 케이스의 내측면에 지지되고, 상기 방열판은 상기 전장 케이스의 외측면에 지지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부품은 상기 전장 기판과 열전달판의 사이에 배치되며, 상기 전장 기판이 상기 열전달판에 이격된 상태에서 고정되도록 하는 고정 가이드부가 더 포함된다.
또한, 상기 고정 가이드부에는, 상기 전장 기판에 결합되는 제 1 단부; 및 상기 제 1 단부로부터 연장되며, 상기 열전달판에 결합되는 제 2 단부가 포함된다.
또한, 상기 고정 가이드부의 제 1 단부와, 상기 전장 기판의 사이에 결합되는 스페이서가 더 포함된다.
또한, 상기 전장 케이스의 내부에 제공되며, 상기 열전달판이 상기 전장 케이스의 내측면에 결합되는 것을 가이드 하는 복수의 결합 가이드부가 더 포함된다.
또한, 상기 열전달판은, 상기 복수의 결합 가이드부의 사이 공간에 분리 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정 가이드부 및 열전달판을 상기 전장 케이스의 내측면에 결합시키는 제 1 체결부재가 더 포함되며, 상기 제 1 체결부재는 상기 고정 가이드부 및 열전달판을 관통하여, 상기 전장 케이스에 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방열판을 상기 전장 케이스에 결합시키기 위한 제 2 체결부재가 더 포함되며, 상기 제 2 체결부재는 상기 방열판을 관통하여 상기 열전달판에 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 관통부에는, 제 1 관통부 및 제 2 관통부가 포함되며, 상기 방열판에는, 상기 제 1 관통부 및 제 2 관통부에 각각 결합되는 제 1 방열판 및 제 2 방열판이 포함된다.
또한, 상기 냉각 배관에는, 냉매의 일방향 유동을 가이드 하는 제 1 냉각배관; 냉매의 타방향 유동을 가이드 하는 제 2 냉각배관; 및 상기 제 1 냉각배관과 제 2 냉각배관의 사이에 라운드지게 또는 절곡되도록 연장되는 전환배관이 포함되고, 냉매는 상기 제 1 냉각배관, 전환 배관 및 제 2 냉각배관을 차례로 유동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 실외 공기와 냉매가 열교환 하는 실외 열교환기; 및 상기 실외 열교환기의 일측에 제공되며, 냉방 운전시 상기 실외 열교환기에서 응축된 냉매가 통과하는 메인 팽창밸브가 포함되고, 상기 냉각 배관은 상기 메인 팽창밸브를 통과한 냉매를, 상기 방열판의 냉매유로로 가이드 하는 것을 특징으로 한다.
다른 측면에 따른 공기 조화기에는, 전장 케이스; 상기 전장 케이스의 내부에 제공되며, 발열부품이 결합되는 전장 기판; 상기 전장 기판의 일측에 결합되며, 냉매의 유동을 가이드 하는 냉각배관; 상기 냉각배관을 수용하며, 상기 전장 케이스에 분리 가능하게 결합되는 방열판; 상기 방열판과 발열부품의 사이에 제공되어, 상기 발열부품으로부터 상기 방열판으로 열전달을 수행하는 열전달판; 상기 전장 기판과 열전달판에 결합되어, 상기 전장 기판이 상기 열전달판으로부터 이격되도록 하는 고정 가이드부; 상기 전장 기판과 상기 고정 가이드부를 이격시키는 스페이서; 및 상기 전장 케이스의 내측면에 제공되어, 상기 열전달판의 결합을 가이드 하는 복수의 결합 가이드부; 및 상기 방열판과 열전달판에 결합되어, 상기 방열판을 상기 전장 케이스의 외측면에, 상기 열전달판을 상기 전장 케이스의 내측면에 결합시키는 체결부재가 포함된다.
이러한 본 발명에 의하면, 냉동 사이클을 순환하는 냉매열을 이용하여 전장 유닛을 냉각시킬 수 있으므로, 전장 유닛에 제공되는 제어부품의 오작동을 방지하고 공기 조화기의 고장을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 전장 케이스의 내측에는 발열부품이 설치되는 전장기판과 열전달판이 배치되고, 상기 전장 케이스의 외측에는 상기 열전달판과 접촉되는 방열판 및 냉각 배관이 배치되므로, 전장 케이스를 냉각 배관으로부터 분리하고자 할 경우 방열판만을 간단히 분리할 수 있 있으므로, 전장 유닛 또는 냉각 배관의 애프터 서비스가 용이하게 이루어질 수 있다는 효과가 있다.
또한, 전장 기판으로부터 열전달판으로 연장되어, 상기 전장 기판과 열전달판을 결합시키는 고정 가이드부가 제공되므로, 실외기의 작동간 발생되는 진동에 의하여 상기 전장 기판이 분리되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 전장 케이스의 내측면에는 복수의 결합 가이드부가 제공되어 상기 열전달판의 결합위치를 가이드 하므로, 상기 열전달판이 상기 전장 케이스에 용이하게 결합되고, 결합된 상태에서 그 위치가 고정될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 전장 케이스와, 열전달판 및 고정 가이드부가 하나의 체결부재에 의하여 결합될 수 있으며, 전장 기판을 전장 케이스로부터 분리하고자 할 때 상기 하나의 체결부재만을 분리하면 되므로, 전장 유닛의 애프터 서비스가 용이하게 이루어질 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실외기의 외관을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실외기의 내부 구성을 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실외기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전장 유닛의 일부 구성을 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전장 케이스의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 4의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실외기의 외관을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실외기의 내부 구성을 보여주는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 실외 공기와 열교환 되는 실외기(10)와, 실내 공간에 배치되어 실내 공기를 조화하는 실내기(미도시)가 포함된다.
상기 실외기(10)에는, 외관을 형성하며 다수의 부품을 내장하는 케이스(11)가 포함된다. 상기 케이스(11)에는, 실외 공기를 흡입하는 흡입부(12) 및 흡입된 공기가 열교환된 후 토출되는 토출부(13)가 포함된다. 상기 토출부(13)는 상기 케이스(11)의 상단부에 형성될 수 있다.
상기 케이스(11)의 내부에는, 냉매를 압축하는 복수의 압축기(110,112)와, 상기 복수의 압축기(110,112)에 흡입되는 냉매 중 액냉매를 걸러내는 기액분리기(280)와, 상기 복수의 압축기(110,112)의 일측에 각각 결합되어 상기 압축기(110,112)에서 토출된 냉매 중 오일을 분리하는 오일분리기(120,122) 및 실외 공기와 열교환 하는 실외 열교환기(200)가 포함된다.
상기 복수의 압축기(110,112)와, 기액분리기(280) 및 실외 열교환기(200)는 상기 실외기(10)의 베이스(15) 상측에 설치될 수 있다. 상기 베이스(15)는 상기 실외기(10)의 저면을 구성한다.
싱기 실외기(10)에는, 상기 실외기(10)를 순환하는 냉매, 즉 상기 복수의 압축기(110,112)와, 기액분리기(280) 및 실외 열교환기(200)를 유동하는 냉매를 가이드 하는 냉매 배관(101)이 더 포함된다.
상기 냉매 배관(101)에는, 전장유닛(300)을 냉각하기 위하여 전장 케이스(301)의 일측에 결합되는 냉각 배관(105)이 포함된다. 상기 전장유닛(300)은 상기 실외기(10)의 케이스(11)의 내측면에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 상기 전장유닛(30)의 구성과 관련하여서는, 도면을 참조하여 후술한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실외기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 실외기(10)에는, 복수의 압축기(110,112)와, 상기 복수의 압축기(110,112)의 출구측에 배치되며 상기 복수의 압축기(110,112)에서 토출된 냉매 중 오일을 분리하기 위한 오일 분리기(120,122)가 포함된다.
상기 복수의 압축기(110,112)에는 병렬 연결되는 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(112)가 포함된다. 상기 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(112)의 출구측에는, 압축된 냉매의 온도를 감지하는 토출온도 센서(114)가 각각 제공될 수 있다.
그리고, 상기 오일 분리기(120,122)에는, 상기 제 1 압축기(110)의 출구측에 배치되는 제 1 오일 분리기(120) 및 상기 제 2 압축기(112)의 출구측에 배치되는 제 2 오일 분리기(122)가 포함된다.
상기 공기 조화기(10)에는, 상기 오일 분리기(120,122)로부터 상기 압축기(110,112)로 오일을 회수하기 위한 회수 유로(116)가 포함된다. 상기 회수유로(116)는 상기 제 1,2 오일분리기(120)의 각 출구측으로부터 연장되어 합지되며, 합지된 유로는 상기 제 1,2 압축기(110,112)의 입구측 배관에 연결될 수 있다.
상기 오일 분리기(120,122)의 출구측에는, 상기 압축기(110,112)에서 토출된 냉매의 토출 고압을 감지하기 위한 고압센서(125) 및 상기 고압센서(125)를 거친 냉매를 실외 열교환기(200) 또는 실내기 측으로 가이드 하는 유동 전환부(130)가 제공된다. 일례로, 상기 유동 전환부(130)에는, 사방 밸브가 포함될 수 있다.
상기 공기 조화기가 냉방 운전하는 경우, 냉매는 상기 유동 전환부(130)로부터 상기 실외 열교환기(200)로 유입된다. 반면에, 상기 공기 조화기가 난방 운전하는 경우, 냉매는 상기 유동 전환부(130)로부터 실내기(미도시)의 실내 열교환기측으로 유동한다.
상기 공기 조화기가 냉방 운전하는 경우, 상기 실외 열교환기(200)에서 응축된 냉매는 상기 실외 열교환기(200)의 출구측에 제공되는 메인 팽창밸브(260, 전자팽창밸브)를 통과한다. 냉방 운전시, 상기 메인 팽창밸브(260)는 완전 개방되어 냉매의 감압작용을 수행하지 않는다.
상기 메인 팽창밸브(260)를 통과한 냉매는 상기 냉각 배관(105)을 따라 방열판(331,333)을 통과하게 된다. 즉, 상기 냉각 배관(105)은 냉방운전을 기준으로, 상기 메인 팽창밸브(260)의 출구측에 배치될 수 있다.
상기 방열판(331,333)은 발열 부품이 구비되는 전장 유닛에 제공되며, 상기 냉각 배관(105)은 상기 방열판(331,333)에 결합될 수 있다. 상기 냉각 배관(105)을 유동하는 냉매는 상기 발열부품을 냉각시키게 된다.
상기 실외기(10)에는, 상기 방열판(331,333)을 거친 냉매가 유입되는 과냉각 열교환기(270) 및 상기 과냉각 열교환기(270)의 입구측에 제공되어 냉매를 분지하는 과냉각 분배기(271)가 더 포함된다. 상기 과냉각 열교환기(270)는 시스템을 순환하는 제 1 냉매와, 상기 제 1 냉매 중 일부의 냉매(제 2 냉매)가 분지된 후 열교환되는 중간 열교환기로서 기능한다.
여기서, 상기 제 1 냉매는 상기 과냉각 분배기(271)를 거쳐 상기 과냉각 열교환기(270)로 유입되는 냉매이며 상기 제 2 냉매에 의하여 과냉각 될 수 있다. 반면에, 상기 제 2 냉매는 상기 제 1 냉매로부터 흡열할 수 있다.
상기 실외기(10)에는, 상기 과냉각 열교환기(270)의 출구측에 제공되어 상기 제 1 냉매로부터 제 2 냉매가 분지되도록 하는 과냉각 유로(273)가 포함된다. 그리고, 상기 과냉각 유로(273)에는, 상기 제 2 냉매를 감압하기 위한 과냉각 팽창장치(275)가 제공된다. 상기 과냉각 팽창장치(243)에는, EEV(Electric Expansion Valve)가 포함될 수 있다.
상기 과냉각 유로(273)의 제 2 냉매는 상기 과냉각 열교환기(270)로 유입되어 상기 제 1 냉매와 열교환 된 후, 기액 분리기(280)의 입구측으로 유동할 수 있다. 상기 공기 조화기(10)에는, 상기 과냉각 열교환기(270)를 통과한 제 2 냉매의 온도를 감지하는 과냉각 토출온도 센서(276)가 더 포함된다.
상기 기액 분리기(280)는 냉매가 상기 압축기(110,112)로 유입되기 전 기상 냉매가 분리되도록 하는 구성이다. 분리된 기상 냉매가 상기 압축기(110,112)로 유입될 수 있다.
냉동 사이클이 구동되는 과정에서, 증발 냉매는 상기 유동 전환부(130)를 거쳐 상기 기액 분리기(280)로 유입될 수 있으며, 이 때 상기 증발 냉매는 상기 과냉각 열교환기(270)를 거친 제 2 냉매와 합지되어 상기 기액 분리기(280)로 유입된다.
상기 기액 분리기(280)의 입구측에는, 상기 압축기(110,112)로 흡입될 냉매의 온도를 감지하기 위한 흡입온도 센서(282)가 제공될 수 있다.
한편, 상기 과냉각 열교환기(270)를 통과한 제 1 냉매는 실내기 연결배관(279)을 통하여 실내기로 유입될 수 있다. 상기 실외기(10)에는, 상기 과냉각 열교환기(270)의 출구측에 제공되어, 상기 과냉각 열교환기(270)를 통과한 제 1 냉매의 온도, 즉 과냉각 된 냉매의 온도를 감지하는 액관온도 센서(278)가 더 포함된다.
상기 실외 열교환기(200)에는, 다수의 열(列)과 단(段)을 이루는 열교환 배관(201)이 포함된다. 일례로, 상기 열교환 배관(201)은 가로 방향으로 2개의 열, 세로 방향으로 다수의 단을 이루도록 다수 개가 구비될 수 있으며, 다수의 열교환 배관(201)은 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 실외 열교환기(200)에는, 다수의 열교환 배관(201)의 단부에 결합되어, 일 열교환 배관(201)을 유동하는 냉매를 타 열교환 배관(201)으로 가이드 하는 리턴 배관(205)이 더 포함된다. 상기 리턴 배관(205)은 다수 개가 제공될 수 있다.
상기 공기 조화기(10)에는, 상기 유동 전환부(130)로부터 상기 다수의 열교환 배관(201) 중 하나의 열을 구성하는 배관부(이하, 제 1 열 배관부)로 연장되는 제 1 연결배관(210)이 더 포함된다. 그리고, 상기 제 1 연결배관(210)에는, 상기 제 1 열 배관부를 구성하는 다수의 냉매배관으로 냉매를 분지하여 유입시키기 위한 다수의 제 1 분지관(212)이 포함된다.
상기 공기 조화기(10)에는, 상기 제 1 연결배관(210)으로부터 분지되어 상기 다수의 열교환 배관(201) 중 다른 하나의 열을 구성하는 배관부(이하, 제 2 열 배관부)로 연장되는 제 2 연결배관(220)이 더 포함된다. 그리고, 상기 제 2 연결배관(220)에는, 상기 제 2 열 배관부를 구성하는 다수의 냉매배관으로 냉매를 분지하여 유입시키기 위한 다수의 제 2 분지관(222)이 포함된다.
상기 제 1 연결배관(210)에는 제 1 분지부(218)가 형성된다. 상기 제 2 연결배관(220)은 상기 제 1 분지부(218)에서, 상기 제 1 연결배관(210)으로부터 분지될 수 있다. 상기 제 2 연결배관(220)에는, 냉매의 일방향 유동을 가이드 하는 "밸브부재"로서 제 1 체크 밸브(225)가 설치된다.
여기서, 상기 "일방향"은, 상기 제 2 연결배관(220)으로부터 상기 제 1 연결배관(210)으로 유동하는 방향으로서 이해된다. 따라서, 공기 조화기(10)의 냉방 운전시, 상기 제 1 연결배관(210)을 유동하는 냉매는 상기 제 1 분지부(218)를 통하여 상기 제 2 연결배관(220)으로 유동하는 것이 제한될 수 있다.
상기 실외기(10)에는, 난방 운전을 기준으로, 냉매를 상기 실외 열교환기(200)로 분지하여 유입시키기 위한 다수의 분배장치(230,232))가 더 포함된다.
상기 다수의 분배장치(230,232)에는, 냉매를 상기 다수의 리턴 배관(205)으로 분지하기 위한 제 1 분배장치(230) 및 냉매를 상기 다수의 열교환 배관(201) 중 일부의 배관으로 분지하기 위한 제 2 분배장치(232)가 포함된다.
그리고, 상기 실외기(10)에는, 냉매를 상기 제 1 분배장치(230)와 제 2 분배장치(232)로 분배하기 위한 제 2 분지부(238)가 더 포함된다.
상기 공기 조화기(10)의 난방 운전시, 냉매는 상기 제 2 분지부(238)를 경유하여 상기 제 1 분배장치(230) 및 제 2 분배장치(232)로 분배되어, 상기 실외 열교환기(200)로 유입될 수 있다.
상기 실외기(10)에는, 상기 제 1 분배장치(230)로부터 상기 리턴 배관(205)으로 연장되는 다수의 제 3 연결배관(240)이 더 포함된다. 그리고, 상기 제 3 연결배관(240)에는, 다수의 리턴 배관(205)에 결합되어, 냉매를 상기 다수의 리턴 배관(205)으로 분지하기 위한 다수의 제 3 분지관(242)이 포함된다.
상기 실외기(10)에는, 상기 제 2 분배장치(232)로부터 상기 다수의 열교환 배관(201) 중 일부의 배관으로 연장되는 다수의 제 4 연결배관(250)이 더 포함된다. 그리고, 상기 제 4 연결배관(250)에는, 냉매를 분지하기 위한 다수의 제 4 분지관(252)이 포함된다.
상기 실외기(10)에는, 상기 실외 열교환기(200)의 일측에 제공되어, 냉매의 일방향 유동을 가이드 하는 "밸브부재"로서 제 2 체크밸브(235)가 더 포함된다. 상기 제 2 체크밸브(235)는 난방 운전을 기준으로, 상기 제 1 분배장치(230)의 입구측에 설치될 수 있다.
상기 "일방향"이라 함은, 상기 제 1 분배장치(230)로부터 상기 제 3 연결배관(240) 또는 제 3 분지관(242)으로 유동하는 방향으로서 이해된다. 따라서, 상기 제 2 체크밸브(235)에 의하여, 상기 제 3 연결배관(240) 또는 제 3 분지관(242)을 유동하는 냉매가 상기 제 1 분배장치(230)로 유입되는 것이 제한될 수 있다.
한편, 상기 공기 조화기(10)에는, 실외기에 배치되어 외기의 온도를 감지하는 실외 온도센서(290)가 더 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전장 유닛의 일부 구성을 보여주는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전장 케이스의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 6은 도 4의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전장유닛(300)에는, 소정의 내부공간을 형성하는 전장 케이스(301)가 포함된다. 상기 전장 케이스(301)의 내부에는, 전장기판(350) 및 상기 전장기판(350)에 배치되는 다수의 제어부품이 포함된다. 상기 다수의 제어부품에는, 고온의 열을 발생시키는 발열부품(355)이 포함될 수 있다.
일례로, 상기 발열부품(355)에는 전원 모듈(Intelligent Power Module, IPM, 지능형 전력모듈)이 포함될 수 있다. 상기 IPM은 전력을 제어하는 전력 MOSFET이나 IGBT 등의 전력장치의 구동회로 및 자기보호 기능의 보호회로를 설치한 모듈로서 이해된다. 상기 전원 모듈을 "파워 소자"라 이름할 수 있다. 그리고, 상기 전장기판(350)은 상기 IPM의 일 구성일 수 있다.
상기 전원 모듈이 구동되면, 상기 전원 모듈에 구비되는 스위칭 소자의 온오프 작용에 의하여 대략 70-80℃고온의 열이 발생될 수 있다.
그 외에, 상기 발열부품에는, 마이크로 컴퓨터, 인버터, 컨버터, EEPROM, 정류 다이오드 또는 콘덴서등이 더 포함될 수 있다. 상기 발열부품은 상기 전장 케이스(301)의 내부에 배치될 수 있다.
상기 전장유닛(300)에는, 상기 전장유닛(300)을 냉각시키기 위한 복수의 방열판(331,333))이 분리 가능하게 결합된다. 상기 복수의 방열판(331,333)에는, 상기 전장 케이스(301)의 일측면에 서로 이격되어 설치되는 제 1 방열판(331) 및 제 2 방열판(333)이 포함된다.
상기 전장 케이스(301)에는, 상기 복수의 방열판(331,333)이 결합되는 복수의 방열판 결합부(305.306)가 형성된다. 상기 복수의 방열판 결합부(305,306)는 상기 전장 케이스(301)의 내부 및 외부가 관통되도록 형성된다. 상기 방열판 결합부(305,306)를 "관통부"라 이름할 수 있다.
상기 방열판 결합부(305,306)에는, 상기 제 1 방열판(331)이 결합되는 제 1 결합부(305) 및 상기 제 2 방열판(333)이 결합되는 제 2 결합부(306)가 포함된다.
상기 제 1,2 방열판(331,333)은 열전도도가 우수한 금속 또는 열전도성 플라스틱(heat trasmittable plstice)으로 구성될 수 있다. 상기 열전도성 플라스틱은 플라스틱이 가지고 있는 성질, 즉 작은 중량, 자유로운 디자인 및 낮은 열팽창 계수와, 금속과 세라믹이 가지고 있는 열전달 성질을 함께 포함하고 있는 재료로서 이해된다.
일례로, 상기 복수의 방열판(331,333)은 금속소재로서 알루미늄이 포함될 수 있다.
다른 예로서, 상기 복수의 방열판(331,333)에는, 상기 열전도성 플라스틱으로서, 에틸렌을 중합한 폴리에틸렌(-[CH2CH2]n-) 및 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT)가 포함된다. 상기 열전도성 플라스틱은, 일반적인 플라스틱의 열전도성에 비하여 100배 이상의 열전도성을 가질 수 있다.
상기 제 1,2 방열판(331,333)의 적어도 일부분은 상기 방열판 결합부(305,306)의 내부에 각각 삽입되도록 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제 1,2 방열판(331,333)은 상기 제 1,2 방열판 결합부(305,306)를 통하여, 열전달판(340)에 접촉 가능하게 결합될 수 있다. 즉, 상기 제 1,2 방열판 결합부(305,306)은 상기 제 1,2 방열판(331,333)과 열전달판(340)의 결합을 위한, 공간부를 제공한다.
상기 제 1,2 방열판(331,333)에는, 상기 냉각 배관(105)이 결합되기 위한 삽입부(332)가 각각 형성된다. 상기 삽입부(332)는 복수 개가 형성될 수 있으며, 상기 냉각 배관(105)은 상기 복수의 삽입부(332)에 결합되도록 절곡된 형상을 가질 수 있다. 상기 삽입부(332)는 냉매가 유동하기 위한 유로를 제공하는 점에서, "냉매유로" 라 이름할 수 있다.
상세히, 상기 냉각 배관(105)에는, 냉매의 일방향 유동을 가이드 하는 제 1 냉각배관(105a) 및 타방향 유동을 가이드 하는 제 2 냉각배관(105b)이 포함된다.
그리고, 상기 냉각 배관(105)에는, 상기 제 1 냉각배관(105a)과 제 2 냉각배관(105b)의 사이에 결합되는 전환배관(105c)이 더 포함된다. 상기 전환배관(105c)은 냉매의 유동 방향을 전환하기 위하여, 라운드지게 또는 절곡되도록 형성될 수 있다.
일례로, 공기 조화기의 냉방운전을 기준으로, 상기 제 1 냉각배관(105b)을 통하여 상기 제 1 방열판(331)으로 유동한 냉매는 상기 제 2 방열판(333)으로 유동하여 냉각 작용을 수행한다.
그리고, 냉매는 상기 전환배관(105c)을 거쳐 상기 제 2 냉각배관(105b)으로 유입되어, 상기 제 2 방열판(333) 및 제 1 방열판(331)을 차례로 통과한다. 이 과정에서, 냉매는 다시 한번 냉각 작용을 수행하게 된다.
이와 같이, 냉각 작용을 2회 수행한 냉매는 상기 과냉각 분배기(271)측으로 유동할 수 있다. 상기 전장 유닛(300)에서 발생되는 열은 대략 70~80℃의 온도를 형성하며, 상기 실외 열교환기(200) 및 메인 팽창밸브(260)를 통과한 냉매는 대략 30℃의 온도를 형성하므로, 냉매는 상기 전장 유닛(300)을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 전장 케이스(301)의 내부에는, 전장 기판(350)과, 상기 전장 기판(350)에 결합되며 소정의 열을 발생시키는 발열부품(355) 및 상기 발열부품(355)에 접촉 가능하게 설치되어 상기 발열부품(355)의 열을 상기 전장 케이스(301)의 외부로 전달하기 위한 열전달판(340)이 제공된다.
상기 열전달판(340)은 상기 전장 케이스(301)의 내측면에 대략 밀착되도록 배치될 수 있다. 따라서, 상기 제 1,2 방열판(331,333)이 상기 전장 케이스(301)로부터 분리된 상태에서, 상기 전장 케이스(301)의 외부에서 볼 때, 상기 열전달판(340)은 상기 제 1,2 방열판 결합부(305,306)을 통하여 보여질 수 있다.
상기 발열부품(355)과 열전달판(340)은 상기 전장 케이스(301)의 내측면과 전장 기판(350)의 사이에 제공될 수 있다. 즉, 상기 전장 기판(350)은 상기 열전달판(340)으로부터 이격된 위치에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 발열부품(355)은 상기 전장 기판(350)과 열전달판(340)의 사이에 위치될 수 있다.
상기 전장유닛(300)에는, 상기 전장 기판(350)이 상기 열전달판(340)으로부터 이격된 위치에 고정되도록 하는 고정 가이드부(360)가 더 포함된다. 상기 고정 가이드부(360)는 상기 전장 기판(350)과 열전달판(340)에 결합될 수 있으며, 상기 전장 기판(350)의 양측에 제공될 수 있다.
상세히, 상기 고정 가이드부(360)에는, 고정 장치(362)에 의하여 상기 전장 기판(350)에 결합되는 제 1 단부 및 제 1 체결부재(371)에 의하여 상기 열전달판(340)에 결합되는 제 2 단부가 포함된다.
상기 고정 장치(362)는 상기 제 1 단부와 상기 전장 기판(350)이 이격된 상태에서 고정되도록 하는 장치로서, 스페이서(spacer)라 이름할 수 있으며, 상기 전장 기판(350) 및 고정 가이드부(360)의 제 1 단부의 사이에서 분리 가능하게 결합될 수 있다.
상기 고정 가이드부(360)에 의하여, 상기 전장 기판(350)은 상기 열전달판(340)으로부터 이격된 상태에서도, 상기 열전달판(340)에 용이하게 고정될 수 있다.
상기 제 1 체결부재(371)는 상기 고정 가이드부(360) 및 열전달판(340)을 상기 전장 케이스(301)에 결합시키는 체결부재로서 이해된다. 상세히, 상기 제 1 체결부재(371)는 상기 고정 가이드부(360) 및 열전달판(340)를 관통하여 상기 전장 케이스(301)에 결합된다.
즉, 상기 고정 가이드부(360)와, 열전달판(340) 및 전장 케이스(301)는 상기 제 1 체결부재(371)에 의하여 동시에 결합될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 체결부재(371)는 나사부재일 수 있다.
상기 전장 케이스(301)의 내측면에는, 상기 열전달판(340)의 결합을 가이드 하는 결합 가이드부(365)가 제공된다. 상기 결합 가이드부(365)는 상기 열전달판(340)의 양측에 제공될 수 있다.
상기 결합 가이드부(365)는 절곡된 형상을 가진다. 그리고, 상기 결합 가이드부(365)의 적어도 일부분은 상기 전장 케이스(301)의 내측면에 결합되며, 나머지 일부분은 상기 열전달판(340)의 측면부에 결합될 수 있다.
2개의 결합 가이드부(365)에 의하여 형성되는 내부 공간에, 상기 열전달판(340)이 분리 가능하게 삽입될 수 있다. 일례로, 상기 열전달판(340)은, 상기 2개의 결합 가이드부(365)의 내측 공간에 슬라이딩 될 수 있다.
상기 열전달판(340)은 상기 결합 가이드부(365)에 의하여 지지되어 상기 전장 케이스(301)의 내측으로 이탈되는 것이 방지될 수 있다.
상기 전장 케이스(301)의 외부에는, 상기 열전달판(340)에 접촉 가능하게 설치되어 상기 발열부품(355)의 열을 상기 냉각 배관(105)으로 전달하는 제 1,2 방열판(331,333)이 제공된다. 즉, 상기 제 1,2 방열판(331,333)은 상기 전장 케이스(301)의 외측면에 지지될 수 있다.
제 1 방열판(331) 및 제 2 방열판(333)의 결합구조는 동일하므로, 상기 제 1 방열판(331)을 기준으로 설명한다.
상기 제 1 방열판(331)은 상기 제 1 방열판 결합부(305)에 삽입되어, 상기 열전달판(340)의 일면에 접촉되도록 설치된다. 이 때, 상기 열전달판(340)은 상기 전장 케이스(301)의 내측면에 밀착되도록 설치되며, 상기 제 1 방열판 결합부(305)의 외측으로 돌출되지는 않는다. 그리고, 상기 열전달판(340)의 양측부는 상기 전장 케이스(301)의 내측면에 지지될 수 있다.
즉, 상기 전장 케이스(301)의 외측에 배치되는 구성은 상기 제 1 방열판(331)에 한정된다.
상기 제 1 방열판(331)과 열전달판(340)은 제 2 체결부재(373)에 의하여 결합될 수 있다. 상기 제 2 체결부재(373)는 상기 제 1 방열판(331)을 상기 전장 케이스(301)에 결합시키기 위한 체결부재로서 이해된다.
상기 제 2 체결부재(373)는 상기 제 1 방열판(331)을 관통하여 상기 열전달판(340)에 결합되며, 일례로, 상기 제 2 체결부재(373)는 나사부재일 수 있다.
상기 제 2 체결부재(373)가 분리되면, 상기 제 1 방열판(331)은 상기 열전달판(340)으로부터 분리될 수 있다. 즉, 상기 제 1 방열판(331)은 상기 전장 케이스(301)로부터 분리될 수 있다.
상기 전장 유닛(300) 또는 냉각배관(105)을 애프터 서비스(수리 또는 교체)하기 위하여, 상기 냉각 배관(105)을을 분리하고자 할 때, 상기 제 2 체결부재(373)를 분리하면 상기 전장 케이스(301)는 상기 제 1 방열판(331)으로부터 분리될 수 있다. 따라서, 상기 전장 케이스(301)만을 분리하여 용이하게 애프터 서비스 할 수 있게 된다.
그리고, 상기 전장 케이스(301)의 애프터 서비스가 완료되면, 상기 제 2 체결부재(373)를 이용하여 상기 제 1 방열판(331)과 열전달판(340)을 결합시킬 수 있으므로, 상기 전장유닛(300)의 조립이 용이하다는 효과가 있다.
또한, 위와 같은 구성에 의하면, 상대적으로 적은 수의 체결부재만을 이용하여 상기 전장 유닛(300)의 냉각 장치를 구성할 수 있다는 효과가 있다.
본 실시예에 따른 전장 유닛(300)의 냉각작용에 대하여 간단하게 설명한다.
상기 실외기(10)가 운전되면, 상기 전원 모듈등의 발열 부품(355)의 구동에 의하여 고온의 열이 발생된다. 발생된 열은 상기 열전달판(340)을 통하여 상기 제 1,2 방열판(331,333)으로 전달될 수 있다.
상기 제 1,2 방열판(331,333)은 알루미늄 또는 열전도성이 우수한 전도성 플라스틱으로 구성되므로, 상기 발열 부품에서 발생된 열을 신속히 흡열할 수 있으며, 이에 따라 상기 제 1,2 방열판(310,320)의 온도는 상승될 수 있다.
한편, 공기 조화기가 운전되는 과정에서, 냉매 사이클이 구동되며, 상기 실외 열교환기(200)에서 응축된 냉매는 상기 메인 팽창밸브(260)를 통과하고 상기 냉각 배관(105)을 따라 유동하여 상기 제 1,2 방열판(331,333)의 내부로 유입된다.
상대적으로 저온인 냉매가 상기 제 1,2 방열판(331,333)의 내부를 통과하는 과정에서, 상기 제 1,2 방열판(331,333)은 신속히 냉각될 수 있다. 즉, 약 30℃의 냉매와, 약 70~80℃의 방열판(331,333) 간 온도 차이에 의하여, 상기 제 1,2 방열판(331,333)의 냉각이 효과적으로 이루어질 수 있다.
상기 제 1,2 방열판(331,33)에서 배출된 냉매는 상기 과냉각 분배기(271)를 통하여 상기 과냉각 열교환기(270)로 유입될 수 있다.
이하에서는, 전장 유닛(300) 또는 냉각 배관(105)을 교체 또는 수리할 경우 조작 방법에 대하여 간단히 설명한다.
상기한 바와 같이, 상기 제 1,2 방열판(331,333)은 상기 제 2 체결부재(373)에 의하여 상기 전장 케이스(301)에 분리 가능하게 결합된다.
상기 제 2 체결부재(373)를 풀어서 상기 제 1,2 방열판(331,333)을 상기 열전달판(340)으로부터 분리시키면, 상기 제 1,2 방열판(331,333)은 상기 전장 케이스(301)로부터 분리된다. 즉, 다른 조작이 필요없이도, 상기 제 1,2 방열판(331,333)에 결합된 냉각배관(105)은 상기 전장 케이스(301)로부터 분리될 수 있다.
따라서, 분리된 냉각배관(105) 또는 전장 케이스(301)는 용이하게 애프터 서비스가 가능할 수 있다.
상기 전장 유닛(300) 또는 냉각배관(105)에 대한 애프터 서비스를 완료하면, 위 설명의 역순으로 냉각배관(105) 및 제 1,2 방열판(331,333)을 손쉽게 조립할 수 있다.
10 : 실외기 105 : 냉각 배관
110,112 : 압축기 130 : 유동 전환부
200 : 실외 열교환장치 201 : 열교환 배관
210 : 제 1 연결배관 212 : 제 1 분지관
220 : 제 2 연결배관 222 : 제 2 분지관
225 : 제 1 체크밸브 235 : 제 2 체크밸브
230 : 제 1 분배장치 232 : 제 2 분배장치
240 : 제 3 연결배관 242 : 제 3 분지관
250 : 제 4 연결배관 252 : 제 4 분지관
260 : 메인 팽창밸브 300 : 전장유닛
301 : 전장 케이스 305,306 : 방열판 결합부
331 : 제 1 방열판 333 : 제 2 방열판
340 : 열전달판 350 : 전장 기판
355 : 발열 부품 360 : 고정 가이드부
362 : 고정장치 365 : 결합 가이드부
371 : 제 1 체결부재 373 : 제 2 체결부재

Claims (12)

  1. 냉매 싸이클의 구동을 위한 제어부품을 포함하는 전장유닛; 및
    상기 전장유닛의 일측에 결합되며, 상기 전장유닛을 냉각하기 위하여 냉매가 유동하는 냉각 배관이 포함되고,
    상기 전장유닛에는,
    관통부가 형성되는 전장 케이스;
    상기 전장 케이스의 내부에 제공되며, 상기 제어부품이 결합되는 전장 기판;
    상기 제어부품에 접촉되며, 상기 전장 케이스의 내측면에 지지되는 열전달판;
    상기 전장 케이스의 외측면에 지지되고, 상기 관통부를 통하여 상기 열전달판에 접촉되며, 상기 냉각 배관이 결합되는 냉매유로를 가지는 방열판; 및
    상기 전장 기판이 상기 열전달판에 이격된 상태에서 고정되도록, 상기 전장 기판에 일부가 결합되고, 상기 열전달판에 다른 일부가 결합되는 고정 가이드부가 포함되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부품은 상기 전장 기판과 열전달판의 사이에 배치되는 공기 조화기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 가이드부에는,
    상기 전장 기판에 결합되는 제 1 단부; 및
    상기 제 1 단부로부터 연장되며, 상기 열전달판에 결합되는 제 2 단부가 포함되는 공기 조화기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 고정 가이드부의 제 1 단부와, 상기 전장 기판의 사이에 결합되는 스페이서가 더 포함되는 공기 조화기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전장 케이스의 내부에 제공되며, 상기 열전달판이 상기 전장 케이스의 내측면에 결합되는 것을 가이드 하는 복수의 결합 가이드부가 더 포함되는 공기 조화기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 열전달판은,
    상기 복수의 결합 가이드부의 사이 공간에 분리 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 가이드부 및 열전달판을 상기 전장 케이스의 내측면에 결합시키는 제 1 체결부재가 더 포함되며,
    상기 제 1 체결부재는 상기 고정 가이드부 및 열전달판을 관통하여, 상기 전장 케이스에 결합되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열판을 상기 전장 케이스에 결합시키기 위한 제 2 체결부재가 더 포함되며,
    상기 제 2 체결부재는 상기 방열판을 관통하여 상기 열전달판에 결합되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 관통부에는, 제 1 관통부 및 제 2 관통부가 포함되며,
    상기 방열판에는, 상기 제 1 관통부 및 제 2 관통부에 각각 결합되는 제 1 방열판 및 제 2 방열판이 포함되는 공기 조화기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 배관에는,
    냉매의 일방향 유동을 가이드 하는 제 1 냉각배관;
    냉매의 타방향 유동을 가이드 하는 제 2 냉각배관; 및
    상기 제 1 냉각배관과 제 2 냉각배관의 사이에 라운드지게 또는 절곡되도록 연장되는 전환배관이 포함되고,
    냉매는 상기 제 1 냉각배관, 전환 배관 및 제 2 냉각배관을 차례로 유동하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    실외 공기와 냉매가 열교환 하는 실외 열교환기; 및
    상기 실외 열교환기의 일측에 제공되며, 냉방 운전시 상기 실외 열교환기에서 응축된 냉매가 통과하는 메인 팽창밸브가 포함되고,
    상기 냉각 배관은 상기 메인 팽창밸브를 통과한 냉매를, 상기 방열판의 냉매유로로 가이드 하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  12. 전장 케이스;
    상기 전장 케이스의 내부에 제공되며, 발열부품이 결합되는 전장 기판;
    상기 전장 케이스의 외측에 제공되며, 냉매의 유동을 가이드 하는 냉각배관;
    상기 냉각배관을 수용하며, 상기 전장 케이스의 외측면에 분리 가능하게 결합되는 방열판;
    상기 방열판과 발열부품의 사이에 제공되어, 상기 발열부품으로부터 상기 방열판으로 열전달을 수행하고, 상기 전장 케이스의 내측면에 결합되는 열전달판;
    상기 전장 기판에 결합되는 제 1 단부와 상기 열전달판에 결합되는 제 2 단부가 구비되고, 상기 전장 기판이 상기 열전달판으로부터 이격되도록 하는 고정 가이드부;
    상기 전장 기판과 상기 고정 가이드부의 제 1단부 사이에 배치되어 서로를 이격시키는 스페이서;
    상기 전장 케이스의 내측면에 제공되어, 상기 열전달판의 결합을 가이드 하는 복수의 결합 가이드부;
    상기 고정 가이드부 및 열전달판을 상기 전장 케이스의 내측면에 결합시키는 제 1 체결부재; 및
    상기 방열판과 열전달판에 결합되어, 상기 방열판을 상기 전장 케이스의 외측면에, 상기 열전달판을 상기 전장 케이스의 내측면에 결합시키는 제 2 체결부재가 포함되는 공기 조화기.
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