KR100538165B1 - 어큐뮬레이터를 이용한 전기소자의 방열구조를 구비하는공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방열판의 설치구조를 개선하여 응축기 주변의 공기유동을 원활하게 하여 응축기에서의 열교환 효율이 높고, 실외 공기의 온도가 높을 때에도 방열판의 방열효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 공기조화기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 공기조화기는 냉매를 압축하기 위한 압축기와, 냉매가 압축기로 흡입되기 전 액냉매를 분리하기 위한 어큐뮬레이터와, 압축기 등의 운전 제어를 위한 회로를 구성하는 전기소자와, 상기 전기소자에서 발생하는 열을 방열하기 위한 방열판을 포함하고, 상기 방열판은 상기 어큐뮬레이터에 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

어큐뮬레이터를 이용한 전기소자의 방열구조를 구비하는 공기조화기 {AIR CONDITIONER WITH COOLING STRUCTURE OF ELECTRIC COMPONENT USING AN ACCUMULATOR}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기조화기의 실외기에 설치되는 전기소자의 방열구조에 관한 것이다.

일반적인 분리형 공기조화기는 실내 공기를 냉각시킬 수 있도록 증발기가 설치된 실내기와, 압축기 및 응축기 등이 설치되어 실내에서 흡수한 열을 실외로 방열시키는 실외기로 구성된다.

실외기는 외관을 이루는 하우징과, 상기 하우징 내부 공간의 일부를 구획하는 파티션을 포함한다. 이 파티션에 의해 구획된 두 구역 중 일 측에는 응축기와 팬이 설치되어 냉매를 응축시키는 작용이 일어나고, 다른 일 구역에는 압축기가 설치되어 냉매를 압축하는 작용이 일어난다.

그리고 압축기 등의 운전을 제어하기 위한 제어부가 마련되며, 이 제어부는 제어회로를 구성하는 각종 전기소자들을 포함한다. 이 전기소자들 중 일부는 동작 중에 고온으로 발열한다. 특히 압축기를 구동하는 전동기의 운전주파수를 가변시키는 인버터 회로에 사용되는 사용되는 IGBT(Insulated gate bipolar transistor, 절연 게이트 양극성 트랜지스터), IPM(Intelligent Power Module), 듀얼다이오드와 같은 전기소자들은 발열량이 많기 때문에 이 열을 방열시킬 수 있는 방열판이 필요하다.

이러한 방열판으로 종래에는 대한민국 특허공개 제2002-0015569호에 기재된 바와 같이, 그 후면부에 다수의 방열핀을 형성하고 이 방열핀이 응축기의 후방에 위치하도록 하여 응축기를 지난 공기와 열교환되어 방열이 일어나도록 하였다.

그런데 이와 같은 방열판의 설치 구조하에서는 방열판이 응축기를 지난 공기의 유동을 방해하여 응축기에서의 열교환 효율을 떨어뜨리는 문제가 있었다. 그리고 방열판이 응축기를 지난 공기와 열교환하여 방열하기 때문에 실외 온도가 높을 경우 응축기를 지나면서 더울 가열된 공기와 열교환되기 때문에 방열효율이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 방열판의 설치구조를 개선하여 응축기 주변의 공기유동을 원활하게 하여 응축기에서의 열교환 효율이 높은 공기조화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 실외 공기의 온도가 높을 때에도 방열판의 방열효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 공기조화기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기는 냉매를 압축하기 위한 압축기와, 냉매가 압축기로 흡입되기 전 액냉매를 분리하기 위한 어큐뮬레이터와, 압축기 등의 운전 제어를 위한 회로를 구성하는 전기소자와, 상기 전기소자에서 발생하는 열을 방열하기 위한 방열판을 포함하고, 상기 방열판은 상기 어큐뮬레이터에 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열판은 상기 어큐뮬레이터의 상부에 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 어큐뮬레이터는 실내기로부터 유입된 냉매를 흡입하는 흡입관과, 기체 상태의 냉매를 상기 압축기로 전달하는 토출관을 포함하고,

상기 흡입관과 상기 토출관은 상기 어큐뮬레이터의 저면을 관통하여 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기조화기는 상기 전기 소자가 설치되는 인쇄회로기판을 더 포함하고, 상기 전기소자는 상기 방열판을 향하도록 상기 인쇄회로기판의 저면에 설치되며, 상기 방열판은 상기 인쇄회로기판의 하부에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전기소자나 상기 인쇄회로기판에서의 방전을 방지하기 위하여 상기 인쇄회로기판과 상기 방열판 사이에는 절연부재가 개재된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열판의 상부에는 상기 전기소자와의 접촉면적을 넓혀 방열이 용이하도록 전기소자가 삽입되는 삽입홈이 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열판의 저면에는 상기 어큐뮬레이터의 상단부가 수용되도록 수용홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공기조화기를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 공기조화기는 내부의 냉매가 기화되면서 주위 공기를 냉각시키게 되는 증발기를 구비하는 실내기(미도시)와, 상기 실내기에서 흡수된 열을 실외로 배출하는 작용을 하는 실외기를 구비한다.

실외기는 도1에 도시된 바와 같이, 외관을 형성하는 케이싱(11)과, 케이싱(11) 내부의 일부를 구획하는 파티션(12)을 구비한다. 파티션(12)에 의해 양분된 케이싱(11) 내부 중 일 측에는 케이싱(11) 후면과 일 측면의 내측을 따라 절곡된 형상의 응축기(21)와, 이 응축기(21)에서 열교환이 용이하도록 응축기(21) 주위에 공기 유동을 일으키는 팬(22)이 구비된다. 응축기(21) 둘레에 위치하는 케이싱(11)의 후면과 일 측면에는 외부 공기의 흡입을 위한 다수의 통공이 형성되며, 케이싱(11)의 전면에는 응축기(21)에서 열교환된 공기를 토출하기 위한 토출구(11a)가 마련된다.

케이싱(11) 내부 공간 중 다른 일측에는 실내기로부터 유입된 냉매를 압축하기 위한 압축기(23)와, 냉매가 압축기(23)로 흡입되기 전 액체상태의 냉매를 걸러내기 위한 어큐뮬레이터(30)가 설치된다. 어큐뮬레이터(30)의 상측에는 압축기(23) 등의 운전을 제어하기 위한 제어부(40)가 마련된다.

도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 제어부(40)에는 제어에 필요한 회로를 구성하는 전기소자(41)와, 이들 전기소자(41)들이 설치되어 하나의 제어회로를 구성하도록 하는 인쇄회로기판(42)(Printed Circuit Board, PCB)이 구비된다. 인쇄회로기판(42)의 아래쪽에는 전기소자(41)에서 발생하는 열을 방열하기 위한 방열판(51)이 마련된다. 방열판(51)은 전기소자(41)에서 발생하는 열을 어큐뮬레이터(30)로 방열하는 작용을 갖는다. 그리고 방열판(51)은 방열이 용이하게 일어나도록 열전도율이 높은 알루미늄과 같은 금속재질로 제조하는 것이 바람직하다.

어큐뮬레이터(30)는 내부에 냉매를 저장하기 위한 공간이 형성된 원통형상의 케이스(31)와, 케이스(31)의 저면을 관통하며 케이스(31)의 내부에 상하 방향으로 설치되어 실내기로부터의 냉매가 유입되는 흡입관(32)과, 마찬가지로 케이스(31)의 저면을 관통하여 케이스(31)의 내부에 상하방향으로 설치되어 기체상태의 냉매를 압축기(23)로 보내주기 위한 토출관(33)을 구비한다. 케이스(31) 내부에는 흡입관(32)에서 유입되는 냉매 중의 이물질을 걸러내기 위한 필터부재(34)가 횡방향으로 설치된다.

전기소자(41)들은 방열판(51)의 상면을 향하도록 인쇄회로기판(42)의 저면에 설치되며, 방열판(51) 상면에는 전기소자(41)들과의 접촉면적을 넓혀 방열이 용이하도록 전기소자(41)들이 삽입되는 삽입홈(51a)이 마련된다. 방열판(51)과 인쇄회로기판(42) 사이에는 얇은 판상의 고무재질로 제조된 절연부재(52)가 개재되어 인쇄회로기판(42)이나 전기소자(41)에 흐르는 전류가 방열판(51)으로 누전되는 것을 방지한다.

인쇄회로기판(42)은 절연부재(52)를 사이에 두고 방열판(51)의 상측에서 고정나사에 의해 결합되며, 방열판(51)의 저면에는 어큐뮬레이터(30)의 상단부가 수용될 수 있도록 수용홈(51b)이 형성되어 있어 이 수용홈(51b)에 어큐뮬레이터(30)의 상단부가 삽입된다. 방열판(51)은 어큐뮬레이터(30) 상단부와의 접촉을 통하여 방열되기 때문에 방열판(51)과 어큐뮬레이터(30) 사이의 접촉을 잘 유지할 수 있게 소정의 접촉강도를 갖도록 억지 끼워맞춤 형식으로 고정하는 것이 바람직하다.

이하에서는 상기 실시예에 따른 공기조화기의 작용을 설명한다.

실내기에서는 냉매의 증발작용이 일어나면서 주위공기로부터 열을 흡수하여 실내 공기를 냉각하게 된다. 증발된 냉매는 흡수한 열을 실외로 배출하기 위하여 실외기로 유입된다. 실외기로 유입되는 냉매는 우선 어큐뮬레이터(30)로 흡입되는데, 어큐뮬레이터(30)로 흡입되는 냉매 중 액상의 냉매는 자중에 의해 어큐뮬레이터(30)의 하부에 고이게 되고, 기체상태의 냉매가 그 상부에 충전된다. 기체 상태의 냉매는 다시 토출관(33)을 통해 압축기(23)로 유입된다.

압축기(23)에서는 흡입된 냉매가 압축되어 응축기(21)로 보내지고, 응축기(21)에서는 고온고압의 냉매가 실외공기와 열교환되어 다시 실내기로 보내진다.

한편, 이러한 공기조화기의 운전 중에 압축기(23) 등을 제어하는 제어부(40)에서는 전기소자(41)들이 동작하면서 발열을 하게 되고, 이러한 전기소자(41)들에서 발생된 열은 방열판(51)에 전달되어 어큐뮬레이터(30) 측으로 방열된다.

상기한 바와 같이 어큐뮬레이터(30)에는 실내기에서 증발된 냉매가 유입되는 부분으로 유입되는 냉매의 온도가 낮기 때문에 어큐뮬레이터(30)는 대체로 섭씨 20도 이하를 유지하게 된다. 따라서 종래의 방열구조에서 보다 훨씬 낮은 온도의 물체와 열교환하기 때문에 방열효율이 향상된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 공기조화기는 방열판이 어큐뮬레이터의 상부에 설치되어 있기 때문에, 종래에 응축기의 후방에 설치되어 있던 방열판과는 달리 응축기 주변의 공기유동을 방해하지 않으므로 응축기에서의 열교환효율이 향상된다.

또한, 종래의 방열판과는 달리 실외 공기와 열교환하는 것이 아니라 어큐뮬레이터 측으로 방열하기 때문에 여름철 실외 온도가 높은 경우에도 방열효율이 저하되지 않는 효과가 있다.

또한, 어큐뮬레이터에 전달되는 열은 냉매의 기화를 돕게 되어 압축기 운전의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다. 특히 이러한 전기소자의 방열구조를 히트펌프에 적용하면 히트펌프가 난방 모드로 운전될 경우 이 방열판에서 전달되는 열이 저압 상승에 기여하므로 난방효율을 향상시켜주는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공기조화기의 실외기를 도시한 사시도.

도2는 도1의 실시예에 따른 공기조화기의 요부를 도시한 단면도.

도3은 도1의 실시예에 따른 공기조화기의 요부를 도시한 분해사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11: 케이싱 12: 파티션

21: 응축기 22: 팬

23: 압축기 30: 어큐뮬레이터

32: 흡입관 33: 토출관

34: 필터부재 40: 제어부

41: 전기소자 42: 인쇄회로기판

51: 방열판 52: 절연부재

100: 실외기

Claims (7)

1. 냉매를 압축하기 위한 압축기와, 냉매가 압축기로 흡입되기 전 액냉매를 분리하기 위한 어큐뮬레이터와, 압축기 등의 운전 제어를 위한 회로를 구성하는 전기소자와, 상기 전기소자에서 발생하는 열을 방열하기 위한 방열판을 포함하고,

   상기 방열판은 상기 어큐뮬레이터에 설치된 것을 특징으로 하는 공기조화기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 방열판은 상기 어큐뮬레이터의 상부에 설치된 것을 특징으로 하는 공기조화기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 어큐뮬레이터는 실내기로부터 유입된 냉매를 흡입하는 흡입관과, 기체 상태의 냉매를 상기 압축기로 전달하는 토출관을 포함하고,

   상기 흡입관과 상기 토출관은 상기 어큐뮬레이터의 저면을 관통하여 설치된 것을 특징으로 하는 공기조화기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 공기조화기는 상기 전기 소자가 설치되는 인쇄회로기판을 더 포함하고, 상기 전기소자는 상기 방열판을 향하도록 상기 인쇄회로기판의 저면에 설치되며, 상기 방열판은 상기 인쇄회로기판의 하부에 설치되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 전기소자나 상기 인쇄회로기판에서의 방전을 방지하기 위하여 상기 인쇄회로기판과 상기 방열판 사이에는 절연부재가 개재된 것을 특징으로 하는 공기조화기.
6. 제5항에 있어서,

   상기 방열판의 상부에는 상기 전기소자와의 접촉면적을 넓혀 방열이 용이하도록 전기소자가 삽입되는 삽입홈이 마련되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
7. 제2항에 있어서 ,

   상기 방열판의 저면에는 상기 어큐뮬레이터의 상단부가 수용되도록 수용홈이 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기.