KR101732780B1 - 전력변환장치 및 공기조화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력변환장치에 관한 것이다.
일 측면에 따른 전력변환장치는, 다수의 발열부품을 수용하기 위한 하우징; 및 상기 하우징 내부 공간을 다수의 공간을 구획하고, 상기 다수의 발열부품 중 일부가 설치되며, 상기 다수의 발열부품 일부 또는 전부를 냉각하기 위한 냉매가 유동하는 냉매 유로가 구비되는 냉각장치를 포함하고, 상기 냉각장치는 상기 하우징에 세워진 상태로 배치되는 전력변환장치.

Description

전력변환장치 및 공기조화장치{Power converting apparatus and air conditioner}

본 발명은 전력변환장치 및 공기조화장치에 관한 것이다.

최근 공기조화장치는 압축기의 구동 모터로서 3상 모터를 사용한다. 3상 모터의 전력 변환 장치는 사용 전원인 교류를 직류로 변환한 후, 변환된 직류를 인버터를 이용하여 3상 모터에 인가함으로써, 3상 모터를 구동시킨다.

공기조화장치는 압축기, 팬 등에 전동기를 사용하며, 이를 구동하기 위한 전력변환장치를 사용하고 있다. 전력 변환 장치는 입력전원으로부터 제공된 교류전압을 직류전압으로 변환하고, 변환된 직류전압을 펄스폭 변조된(PWM:Pulse Width Modulation) 전압으로 다시 변환하여 부하에 공급한다.

한편, 공기조화장치가 고성능, 고효율을 요구함에 따라 고조파 전류, 입력 역률, EMC 등의 문제가 발생한다. 예를 들어, 입력 전원 측으로의 고조파 전류 유입 및 입력 역률 특성이 안 좋아지는 경우, 전력 계통에 접속된 다른 전기기기가 오동작을 일으킬 수 있고, 수명에 악영향을 주게 된다. 이러한 이유로, 각국에서는 전력품질 향상을 위해 역률, 고조파 등에 대한 규제를 강화하고 있다.

일반적으로 전력변환장치는 입력 교류 전원과 부하, 예를 들어 모터의 사이에 컨버터와 인버터가 병렬 연결된다. 이때, 컨버터와 인버터의 사이에는 직류 링크 커패시터가 개재된다.

이와 같은 컨버터와 인버터 및 직류 커패시터는 고온의 열을 발생시키는 발열부품으로서 냉각이 필요하며, 종래의 공기조화장치는 고온의 발열부품을 냉각하기 위하여 히트싱크를 사용하여 왔다. 그러나, 히트싱크를 사용하는 경우, 발열부품의 발열량이 클 수록 부피가 커지며, 이는 전력변환장치의 크기가 커지는 문제가 발생하게 된다.

한편, 대한민국공개특허공보 제2006-0085636호(공개일 2006.07.27)에는 히트싱크를 이용하여 발열부품을 냉각시키는 공기조화기의 실외 유닛이 개시된다.

본 발명의 목적은, 냉각 성능이 향상되면서 컴팩트한 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화장치를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 리액터의 교체가 용이한 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화장치를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 전압 노이즈에 의해서 통신 과정에서 통신 장애가 방지되는 전력변환장치 및 이를 구비하는 공기조화장치를 제공하는 것에 있다.

일 측면에 따른 전력변환장치는, 다수의 발열부품을 수용하기 위한 하우징; 및 상기 하우징 내부 공간을 다수의 공간을 구획하고, 상기 다수의 발열부품 중 일부가 설치되며, 상기 다수의 발열부품 일부 또는 전부를 냉각하기 위한 냉매가 유동하는 냉매 유로가 구비되는 냉각장치를 포함하고, 상기 냉각장치는 상기 하우징에 세워진 상태로 배치된다.

또한, 상기 냉각장치는, 상기 냉매 유로가 구비되는 냉각바디를 포함하고, 상기 냉각바디는 상기 하우징 내부를 제1공간과 제2공간으로 구획하며, 일부의 발열부품은 상기 제1공간에 위치되고, 다른 일부의 발열부품은 상기 제2공간에 위치될 수 있다.

또한, 일부의 발열부품은, 상기 냉각바디의 제1면에 설치되는 제1발열부품 및 제2발열부품을 포함하고, 상기 제1발열부품 및 상기 제2발열부품은 상기 냉매 유로의 일부에서의 냉매 유동 방향과 나란한 방향으로 이격되어 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1발열부품 및 상기 제2발열부품은 수평 방향으로 이격될 수 있다.

또한, 상기 제1발열부품은, 다수의 스위칭 모듈을 구비하며, 모터로 전원을 공급하는 인버터이고, 상기 제2발열부품은 교류 전압을 직류 전압으로 변환시키는 컨버터일 수 있다.

또한, 상기 냉각바디에는 냉매가 유입되는 냉매 입구가 구비되며, 상기 제1발열부품은 상기 제2발열부품에 비하여 상기 냉매 입구와 가깝게 배치될 수 있다.

또한, 상기 다른 일부의 발열부품은 제3발열부품과 제4발열부품을 더 포함하고, 상기 제3발열부품은 제1프레임에 설치되고, 상기 제4발열부품은 제2프레임에 설치될 수 있다.

또한, 상기 제1프레임과 상기 제2프레임 중 하나 이상은 상기 냉각바디와 접촉할 수 있다.

또한, 상기 제2공간에 배치되어 상기 제3발열부품 및 상기 제4발열부품을 냉각하기 위한 냉각팬을 더 포함하고, 상기 제3발열부품은, 입력되는 전원을 일정하게 유지할 수 있도록 하기 위한 직류 링크부이고, 상기 제4발열부품은, 입력전원에 연결되는 리액터일 수 있다.

또한, 상기 하우징은, 상기 리액터를 외부로 노출시키기 위한 개구와, 상기 개구를 개폐하는 커버부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 다수의 발열부품 중 어느 하나에 연결되는 입력단자와, 상기 다수의 발열부품 중 다른 하나에 연결되는 출력단자와, 상기 인버터를 제어할 수 있는 컨트롤러와의 통신을 위한 통신 케이블이 연결되는 커넥터를 더 포함하고, 상기 커넥터는 상기 입력단자 및 상기 출력단자 각각과 수평 방향으로 이격될 수 있다.

또한, 상기 입력단자와 출력단자가 배치되는 공간과 상기 커넥터가 배치되는 공간을 구획하기 위한 구획벽을 더 포함할 수 있다.

다른 측면에 따른 공기조화장치는, 냉매 사이클을 형성하기 위한 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기와, 상기 압축기의 모터로 전력을 공급하기 위한 전력변환장치를 포함하고, 상기 전력변환장치는, 다수의 발열부품을 수용하기 위한 하우징; 및 상기 증발기의 입구 측 냉매 또는 출구 측 냉매를 공급받아 상기 다수의 발열부품 일부 또는 전부를 냉각시키며, 상기 하우징에 세워진 상태로 배치되는 냉각장치를 포함한다.

또한, 상기 다수의 발열부품 중 적어도 두 개의 발열부품은 상기 냉각장치의 제1면에 설치된 상태에서 수평 방향으로 이격될 수 있다.

제안되는 발명에 의하면, 냉매를 이용하여 발열 부품을 냉각하므로, 냉각장치의 크기가 줄어들 수 있고, 이에 따라서 전력변환장치의 크기가 줄어들 수 있는 장점이 있다.

또한, 냉각장치를 구성하는 냉각바디가 세워진 상태로 하우징 내에 배치되고, 상기 냉각바디의 제1면에 발열부품이 설치됨에 따라서, 냉각바디의 표면에 맺힌 이슬이 하방으로 낙하될 수 있으므로, 이슬이 상기 발열부품으로 이동하는 것이 방지되므로, 발열부품의 손상이 방지될 수 있는 장점이 있다.

또한, 냉각바디의 일면에 냉매 입구와 냉매 출구가 배치됨에 따라서 상기 냉매 입구와 냉매 출구에 냉매관을 용이하게 연결할 수 있는 장점이 있다.

또한, 일부 발열부품, 일 예로 리액터나 직류 링크부는 냉매에 의해서 냉각될 뿐만 아니라, 냉각 공기에 의해서 냉각되므로 냉각 성능이 향상되는 장점이 있다.

또한, 통신 케이블 연결을 위한 커넥터가 입력전원에 연결되는 입력단자와 상기 모터에 연결되는 출력단자 각각과 상하 방향으로 중첩되지 않도록 배치될 뿐만 아니라, 구획벽에 의해서 입력단자와 출력단자가 위치되는 공간과 구획된 공간에 배치됨에 따라서, 통신 과정에서 장애가 발생하는 것이 방지될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화장치의 일 예인 칠러 시스템을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치의 부품 배치를 개략적으로 보여주는 평면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치의 부품 배치를 개략적으로 보여주는 측면도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치의 부품 배치를 개략적으로 보여주는 정면도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치 내부를 유동하는 공기의 흐름을 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시 예의 전력변환장치에서 리액터가 외부로 노출된 모습을 보여주는 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치에서 입력단자와 출력단자 및 커넥터의 배치를 보여주는 도면.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화장치의 일 예인 칠러 시스템을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러를 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 1에는 일 예로 공기조화장치의 일 예로 칠러 시스템이 도시되나, 본 명세서에서 공기조화장치의 종류에는 제한이 없음을 밝혀둔다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화장치인 칠러 시스템(10)은, 냉동 사이클이 형성되는 칠러(100)와, 상기 칠러(100)에 냉각수를 공급하는 냉각탑(20) 및 상기 칠러(100)와 열교환 되는 냉수가 순환하는 냉수 수요처(30)를 포함할 수 있다.

상기 냉수 수요처(30)는 냉수를 이용하여 공기조화를 수행하는 장치 또는 공간으로 이해될 수 있다.

상기 칠러(100)와 냉각탑(20)의 사이에는, 냉각수 순환유로(40)가 제공될 수 있다. 상기 냉각수 순환유로(40)는 냉각수가 상기 냉각탑(20)과 칠러(100)의 응축기(120)를 순환하도록 가이드 하는 배관이다.

상기 냉각수 순환유로(40)는, 냉각수가 상기 응축기(120)로 유입되도록 가이드 하는 냉각수 입수유로(42) 및 상기 응축기(120)에서 가열된 냉각수가 상기 냉각탑(20)으로 유동하도록 가이드 하는 냉각수 출수유로(44)를 포함할 수 있다.

상기 냉각수 입수유로(42) 및 냉각수 출수유로(44) 중 적어도 하나의 유로에는, 냉각수의 유동을 위하여 구동되는 냉각수 펌프(46)가 제공될 수 있다. 일 예로 도 1에는, 상기 냉각수 입수유로(42)에 상기 냉각수 펌프(46)가 제공되는 것으로 도시된다.

상기 냉각수 출수유로(44)에는, 상기 냉각탑(20)으로 유입되는 냉각수의 온도를 감지하는 출수 온도센서(47)가 제공될 수 있다. 그리고, 상기 냉각수 입수유로(42)에는, 상기 냉각탑(20)으로부터 토출되는 냉각수의 온도를 감지하는 입수 온도센서(48)가 제공될 수 있다.

상기 칠러(100)와 냉수 수요처(30)의 사이에는, 냉수 순환유로(50)가 제공될 수 있다. 상기 냉수 순환유로(50)는 냉수가 상기 냉수 수요처(30)와 칠러(100)의 증발기(140)를 순환하도록 가이드 하는 배관이다.

상기 냉수 순환유로(50)는, 냉수가 상기 증발기(140)로 유입되도록 가이드 하는 냉수 입수유로(52) 및 상기 증발기(140)에서 냉각된 냉수가 상기 냉수 수요처(30)로 유동하도록 가이드 하는 냉수 출수유로(54)를 포함할 수 있다.

상기 냉수 입수유로(52) 및 냉수 출수유로(54) 중 적어도 하나의 유로에는, 냉수의 유동을 위하여 구동되는 냉수 펌프(56)가 제공될 수 있다. 일 예로, 도 2에는, 상기 냉수 입수유로(52)에 상기 냉수 펌프(56)가 제공되는 것으로 도시된다.

상기 냉수 수요처(30)는 공기를 냉수와 열교환시키는 수냉식 공조기일 수 있다.

일 예로, 상기 냉수 수요처(30)는, 실내 공기와 실외 공기를 혼합한 후 혼합 공기를 냉수와 열교환시켜 실내로 토출하는 에어 핸들링 유닛(AHU, Air Handling Unit), 실내에 설치되어 실내 공기를 냉수와 열교환 시킨 후 실내로 토출하는 팬 코일 유닛(FCU, Fan Coil Unit) 및 실내의 바닥에 매설된 바닥 배관유닛 중 적어도 하나의 유닛을 포함할 수 있다.

도 2에는, 일 예로 상기 냉수 수요처(30)가 에어 핸들링 유닛으로 구성되는 것으로 도시된다.

상세히, 상기 에어 핸들링 유닛은, 케이싱(61)과, 상기 케이싱(61)의 내부에 설치되며 냉수가 통과하는 냉수 코일(62) 및 상기 냉수 코일(62)의 양측에 제공되며 실내 공기와 실외 공기를 흡입하여 실내로 송풍시키는 송풍기(63, 64)를 포함할 수 있다.

상기 송풍기(63, 64)는, 실내 공기와 실외 공기가 상기 케이싱(61)의 내부로 흡입되도록 하는 제 1 송풍기(63) 및 공조공기가 상기 케이싱(61)의 외부로 배출되도록 하는 제 2 송풍기(64)를 포함할 수 있다.

상기 케이싱(61)에는, 실내공기 흡입부(65)와, 실내공기 배출부(66)와, 외기 흡입부(67) 및 공조공기 배출부(68)가 형성된다.

상기 송풍기(63, 64)가 구동되면, 실내에서 상기 실내공기 흡입부(65)로 흡입된 공기 중 일부는 실내공기 배출부(66)로 배출되며, 상기 실내공기 배출부(66)로 배출되지 않는 나머지는 상기 외기 흡입부(67)로 흡입된 실외 공기와 혼합되어 냉수 코일(62)과 열교환 된다.

그리고, 상기 냉수 코일(62)과 열교환 된(냉각된) 혼합 공기는 상기 공조공기 배출부(68)를 통하여 실내로 토출될 수 있다.

상기 칠러(100)는, 냉매를 압축하는 압축기(110)와, 상기 압축기(110)에서 압축된 고온 고압의 냉매가 유입되는 응축기(120)와, 상기 응축기(120)에서 응축된 냉매를 감압시키는 팽창장치(미도시) 및 상기 팽창장치(미도시)에서 감압된 냉매를 증발시키는 증발기(140)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 응축기(120)에는 상기 냉각수 순환유로(40)가 연결될 수 있고, 상기 증발기(140)에는 상기 냉수 순환유로(50)가 연결될 수 있다.

본 명세서에서 상기 칠러(100)는 공지의 구조에 의해서 구현될 수 있으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 압축기(110)는 모터(112)를 포함할 수 있다.

상기 칠러(100)는 상기 모터(112)로 전원을 공급하기 위한 전력변환장치(200)와, 상기 전력변환장치(200)를 제어하는 컨트롤러(170)를 더 포함할 수 있다.

상기 전력변환장치(200)는 상기 칠러(100)의 일 측에 설치되거나, 상기 칠러(100)가 설치되는 설치면에 직접 또는 설치면에 설치되는 서포터(미도시) 상에 설치될 수 있다.

상기 전력변환장치(200)는, 리액터(220)와, 컨버터(230)와, 직류 링크부(240)와, 인버터(250)를 포함할 수 있다.

상기 리액터(220)는 3개의 인덕터로 구성되어 입력전원(210)의 고조파를 저감시킬 수 있다. 상기 리액터(220)는 3상 입력전원의 전력 변동에 따라 공진주파수를 조정하도록 상기 리액터(220)의 리액턴스 값(reactance value)을 가변할 수 있으나 부하의 요구 전력에 따라서는 미리 사용자에 의해 고정적인 값을 갖는 소자로 결정될 수 있다.

이 때, 상기 입력전원(210)은 R, S, T 상의 3상 전원으로 구성될 수 있다.

상기 컨버터(230)는 상기 리액터(220)와 연결되며, 상기 컨트롤러(170)의 컨버터 제어신호에 따라서 3상 교류 전압을 직류 전압으로 변환할 수 있다.

일 예로 상기 컨버터(230)는 Thyristor diode나, IGBT 절연 게이트 양극성 트랜지스터 (InsulatedGate Bipolar Transistor; IGBT), MOSFET 등일 수 있다.

상기 리액터(220)는 고조파 특성을 개선하기 위하여 상기 입력전원(210)과 상기 컨버터(230) 사이에 연결될 수 있다.

상기 직류 링크부(240)는 입력되는 전원을 일정하게 유지할 수 있도록 적어도 하나의 링크 커패시터(Clink)를 포함할 수 있다.

상기 인버터(250)는 복수의 인터버용 스위칭 소자를 구비하고, 상기 컨트롤러(170)로 발생된 인버터 제어신호에 따라 모터 구동 전압 및 모터 구동 전류를 상기 압축기(110)의 모터(112)에 인가한다.

상기 컨트롤러(170)는 상기 모터(112)의 상태를 검출하여 상기 모터(112)의 운전 상태를 근거로 인버터 제어신호를 상기 인버터(250)에 공급하여 상기 인버터(112)를 통해 직류 전원을 모터 구동 전압 및 전류로 변환하도록 하는 인버터 제어부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 인버터 제어신호는 일반적으로 상기 인버터(250)의 PWM 전압 듀티를 제어하는 PWM 신호일 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러(170)는 상기 직류 링크부(240)에 걸리는 직류 링크 전압, 직류 링크 전류나 리액터(220)에 인가되는 입력 전압, 입력 전류를 이용하여 컨버터 제어신호를 생성하는 컨버터 제어부를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 전력변환장치(200)는, 각종 부품을 수용하기 위한 하우징(300)을 포함할 수 있다. 제한적이지는 않으나, 상기 하우징(300)은 제1하우징(310)과 제2하우징(390)을 포함할 수 있다.

이 때, 상기 제1하우징(310)에 상기 제2하우징(390)에 결합될 수 있으며, 상기 제2하우징(390)은 생략될 수 있다.

이하에서는 상기 전력변환장치(200)를 구성하는 각종 부품의 배치에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치의 부품 배치를 개략적으로 보여주는 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치의 부품 배치를 개략적으로 보여주는 측면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치의 부품 배치를 개략적으로 보여주는 정면도이다.

도 4 내지 도 6에는 제1하우징 내의 부품 만이 도시된다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전력변환장치(200)의 제1하우징(310)에는 리액터(220), 컨버터(230), 직류 링크부(240), 인버터(250)가 수용될 수 있다.

상기 전력변환장치(200)는, 적어도 컨버터(230)와 인터버(250)를 냉각시키기 위한 냉각장치(320)를 포함할 수 있다.

상기 냉각장치(320)는, 냉각바디(321)와, 상기 냉각바디(321) 내에 배치되며, 저온의 냉매가 유동하는 냉매유로(322)를 포함할 수 있다.

상기 냉각바디(321)는 냉각을 위한 부품이 설치되기 위하여 일 예로 직육면체로 형태로 배치될 수 있다. 그리고, 상기 냉각바디(321)는 두께(도 5를 기준으로 좌우 길이임)가 폭(도 4를 기준으로 좌우 길이)이나 높이(도 5를 기준으로 상하 길이) 보다 작은 판재 형태로 형성될 수 있다.

상기 냉매유로(322)는 냉매관에 의해서 상기 증발기(140)의 입구 측 냉매배관 또는 출구 측 냉매배관에 연결될 수 있다. 상기 냉각장치(320)의 부품 냉각 성능이 향상되도록, 냉매유로(322)는 상기 냉각바디(321) 내에서 1회 이상 절곡될 수 있다.

상기 냉매유로(322)는 냉매 입구(322a)와 냉매 출구(322b)를 포함한다. 상기 냉매 입구(322a)와 상기 냉매 출구(322b)는 상기 냉매바디(321)의 일면에 배치될 수 있다. 따라서, 본 실시 예에 의하면, 상기 냉매 입구(322a)와 냉매 출구(322b)가 상기 냉각 바디(321)의 동일면에 배치됨에 따라서 상기 냉매 입구(322a)와 냉매 출구(322b)에 냉매관을 용이하게 연결할 수 있는 장점이 있다.

다른 예로서, 상기 냉각 장치(320)가 냉매관을 포함하는 것도 가능하다. 또는, 상기 냉각 바디(321)가 상기 증발기(140)의 입구 측 냉매배관 또는 출구 측 냉매배관에 연결되는 냉매관을 감싸는 것도 가능하다.

상기 냉매 입구(322a)와 상기 냉매 출구(322b)는 상하 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 따라서, 상기 냉각 바디(321) 내의 냉매 유로(322)의 일부는 다른 일부와 상하 방향으로 중첩되도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 냉매 유로(322)의 일부는 수평 방향으로 냉매가 유동하도록 배치될 수 있다.

상기 냉각 장치(320)를 기준으로 상기 제1하우징(310)의 내부 공간은 제1공간(311)과 제2공간(315)으로 구분될 수 있다.

그리고, 상기 냉각바디(321)의 제1면(321a)에 상기 컨버터(230) 및 상기 인버터(250)가 설치될 수 있다. 일 예로 상기 냉각바디(321)의 일면(321a)에 상기 컨버터(230) 및 상기 인버터(250)가 설치된 상태에서 상기 컨버터(230) 및 상기 인버터(250)는 상기 제1공간(311)에 위치될 수 있다.

상기 인버터(250)는 도 3에 도시된 바와 같이 일 예로 6개의 스위칭 소자를 포함할 수 있고, 6개의 스위칭 소자는 상측 소자와 하측 소자를 포함할 수 있다. 이 때, 하나의 상측 소자와 하나의 하측 소자가 하나의 스위칭 모듈을 구성한다.

따라서, 본 발명에서 상기 인버터(250)는 세 개의 스위칭 모듈(251, 252, 253)을 포함할 수 있다.

상기 컨버터(230)와 세 개의 스위칭 모듈(251, 252, 253)은 수평 방향으로 이격된 상태로 상기 냉각바디(321)의 제1면(321a)에 설치될 수 있다.

그리고, 상기 컨버터(230)에 비하여 상기 세 개의 스위칭 모듈(251, 252, 253)이 상기 냉매 입구(322a)에 가깝게 배치될 수 있다.

본 발명에 의하면, 냉매의 유동 방향과 나란한 방향으로 상기 컨버터(230)와 상기 스위칭 모듈(251, 252, 253)이 배열됨에 따라서, 이들 부품의 냉각이 효과적으로 수행될 수 있다.

특히, 고온의 발열 부품인 인버터(250)의 스위칭 모듈(251, 252, 253)이 냉매에 의해서 먼저 냉각됨에 따라서 인버터(250)의 냉각이 효과적으로 수행될 수 있다.

상기 냉각바디(321)는 상기 제1하우징(310) 내에 세워진 상태로 배치될 수 있다. 따라서, 상기 냉각바디(321)의 제1면(321a)은 수직면이거나 수직면에 가까운 면일 수 있다.

상기 컨버터(230) 및 인버터(250)는 고온이고, 상기 냉각장치(320)를 유동하는 냉매는 저온이므로, 상기 컨버터(230) 및 인버터(250)의 냉각 과정에서 상기 냉각바디(321)의 표면에 이슬이 맺힐 수 있다.

그러나, 본 발명에 의하면, 상기 냉각바디(321)가 세워진 상태로 상기 제1하우징(310)에 배치되고, 상기 냉각바디(321)의 제1면(321a)에 상기 컨버터(230) 및 인버터(250)가 설치됨에 따라서, 상기 냉각바디(321)의 표면에 맺힌 이슬이 하방으로 낙하될 수 있으므로, 이슬이 상기 컨버터(230) 및 상기 인버터(250)로 이동하는 것이 방지된다. 따라서, 이슬에 의한 상기 컨버터(230) 및 상기 인버터(250)의 손상이 방지될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 냉매를 이용하여 발열 부품을 냉각하므로, 냉각장치의 크기가 줄어들 수 있고, 이에 따라서 전력변환장치의 크기가 줄어들 수 있는 장점이 있다.

상기 전력변환장치(200)는, 상기 직류 링크부(240)를 지지하기 위한 제1프레임(331)과, 상기 리액터(220)를 지지하기 위한 제2프레임(332)을 포함할 수 있다.

상기 제1프레임(331)은 상기 냉각 장치(320)의 상방에 위치되며, 상기 냉각 장치(320)와 접촉할 수 있다. 상기 제1프레임(331)도 상기 제1하우징(310) 내부를 제1공간(311)과 제2공간(315)으로 구분하는 역할을 한다.

상기 제2프레임(332)은 상기 제2공간(315)에 위치될 수 있다. 상기 제2프레임(332)은 상기 제2공간(315)에서 상기 냉각바디(321)의 제2면(321b)과 접촉할 수 있다.

상기 제1프레임(331)과 상기 제2프레임(332)은 별도의 프레임이거나 일체로 형성될 수 있다.

상기 직류 링크부(240)는 다수의 링크 커패시터(241, 242)를 포함할 수 있다. 다수의 링크 커패시터(241, 242)는 배치 위치로 구분되는 상부 커패시터(241)와, 하부 커패시터(242)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 상부 커패시터(241) 및 하부 커패시터(242) 각각은 다수의 커패시터를 포함할 수 있다.

도 6에서는 일 예로 상부 커패시터가 3개의 커패시터를 포함하고, 하부 커패시터가 3개의 커패시터를 포함하는 것이 도시되나, 본 발명에서 상기 링크 커패시터의 개수에는 제한이 없음을 밝혀둔다.

상기 다수의 링크 커패시터(241, 242)는 상기 제1프레임(331)에 설치될 수 있다. 이 때, 상기 다수의 링크 커패시터(241, 242) 각각은 상기 제1프레임(331)을 관통할 수 있다. 즉, 상기 다수의 링크 커패시터(241, 242) 각각의 일부는 상기 제1공간(311)에 위치되고, 다른 일부는 제2공간(315)에 위치될 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기 제1프레임(331)이 상기 냉각 장치(320)와 접촉함에 따라서 상기 냉각 장치(320)에 의해서 상기 다수의 링크 커패시터(241, 242)가 냉각될 수 있다.

상기 리액터(220)는 상기 다수의 링크 커패시터(241, 242) 하방에서 상기 제2프레임(332)에 설치될 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기 제2프레임(332)이 상기 냉각 장치(320)와 접촉함에 따라서 상기 냉각 장치(320)에 의해서 상기 리액터(220)가 냉각될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치 내부를 유동하는 공기의 흐름을 보여주는 도면이다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 상기 전력변환장치(200)는 상기 제2공간(315)에 위치된 다수의 커패시터(241, 242) 및 리액터(220)를 냉각시키기 위한 냉각팬(370)을 더 포함할 수 있다.

상기 제1하우징(310)은 냉각 공기가 흡입되기 위한 흡입구(317)와, 냉각 공기가 토출되기 위한 토출구(318)를 포함할 수 있다.

상기 제1하우징(310)은 제1면(312)과, 상기 제1면(312)과 마주보도록 배치되는 제2면(313)을 포함할 수 있으며, 상기 제1면(312)에 상기 흡입구(317)가 구비되고, 상기 제2면(313)에 상기 토출구(318)가 구비될 수 있다.

이 때, 상기 흡입구(317)와 상기 토출구(318)의 높이가 다르도록 배치될 수 있다. 일 예로 상기 흡입구(317)는 상기 제1면(312)의 상단 보다 하단에 가깝게 배치되고, 상기 토출구(318)는 상기 제2면(312)의 하단보다 상단에 가깝게 배치될 수 있다. 즉, 상기 흡입구(317) 보다 상기 토출구(318)가 높게 위치될 수 있다.

그리고, 상기 냉각팬(370)은 상기 토출구(318)과 가깝게 위치될 수 있다.

따라서, 상기 냉각팬(370)이 작동하면, 상기 흡입구(317)를 통하여 상기 제1하우징(310) 내로 흡입된 공기는 상기 리액터(220)를 냉각시킨 후에 상방으로 유동하면서 다수의 커패시터(241, 242)를 냉각하고, 상기 토출구(318)를 통하여 상기 제1하우징(310) 외부로 토출된다.

따라서, 본 실시 예에 의하면, 상기 리액터(220) 및 상기 직류 링크부(240)는 냉각 공기에 의해서 냉각될 뿐만 아니라, 저온의 냉매에 의해서도 냉각되므로, 냉각 성능이 향상될 수 있는 장점이 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예의 전력변환장치에서 리액터가 외부로 노출된 모습을 보여주는 도면이다.

도 8을 참조하면, 상기 제1하우징(310)은 상기 리액터(220)가 외부로 노출되도록 하기 위한 개구(316)를 포함할 수 있다. 상기 개구(316)는 커버부재(380)에 의해서 개폐될 수 있다.

상기 커버부재(380)가 상기 제1하우징(310)가 분리되면, 상기 개구(316)를 통하여 상기 리액터(220)가 외부로 노출될 수 있고, 이 상태에서 상기 리액터(220)는 상기 제1하우징(310) 외부로 인출될 수 있다. 즉, 상기 리액터(220)는 분리 및 교체가 가능하다.

국가 별로 공급되는 전원의 품질이 다르며, 전원의 품질에 따라서 상기 리액터(220)의 리액턴스 값(reactance value)이 가변될 필요가 있으며, 본 발명의 경우, 상기 리액터(220)가 상기 제1하우징(210)의 외부로 노출되거나 상기 제1하우징(210)에서 분리 및 장착할 수 있으므로, 상기 리액터(220)의 리액턴스 값을 쉽게 조절하거나, 상기 리액터(220)를 쉽게 교체할 수 있는 장점이 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변환장치에서 입력단자와 출력단자 및 커넥터의 배치를 보여주는 도면이다.

도 3 및 도 9를 참조하면, 상기 제2하우징(390) 내에는 입력전원(210)과 연결되기 위한 입력단자(410)와, 상기 모터(112)와 연결되는 출력단자(420)와, 상기 컨트롤러(170)와 통신하기 위한 통신 케이블이 연결되는 커넥터(430)가 구비될 수 있다.

상기 커넥터(430)에는 상기 칠러(100)의 작동 상태를 표시하기 위한 표시부와의 통신을 위한 통신 케이블이 연결될 수 있다. 또는, 상기 커넥터(430)에는 상기 칠러(100)와 이격된 위치에서 상기 칠러(100)를 모니터링하고, 상기 칠러(100)를 원격으로 제어하는 원격 제어기(미도시)와 통신을 위한 통신 케이블이 연결될 수 있다.

상기 제2하우징(390)에는 제1공간(391)과 제2공간(392)을 구획하는 구획벽(393)이 구비될 수 있다. 상기 제1공간(391)과 상기 제2공간(392)은 좌우 방향으로 배치될 수 있다.

그리고, 상기 제1공간(391)에는 상기 입력단자(410)와 상기 출력단자(420)가 위치되고, 상기 제3공간(392)에는 상기 커넥터(430)가 배치될 수 있다. 이 때, 상기 입력단자(410)와 출력단자(420) 및 상기 커넥터(430)는 수평 방향으로 이격되어 배치된다.

그리고, 상기 커넥터(430)는 상기 입력단자(410)와 상기 출력단자(420) 각각과 상하 방향으로 중첩되지 않도록 배치된다.

본 발명에 의하면, 상기 커넥터(430)는 상기 입력단자(410)와 상기 출력단자(420) 각각과 상하 방향으로 중첩되지 않도록 배치될 뿐만 아니라, 상기 구획벽(393)에 의해서 상기 입력단자(410)와 출력단자(420)가 위치되는 공간과 구획된 공간에 배치됨에 따라서, 통신 과정에서 장애가 발생하는 것이 방지될 수 있다.

즉, 입력단자(410)와 상기 출력단자(420) 각각에는 전력선이 연결되며, 전력선을 따라 이동하는 전력의 노이즈 또는 전력선에서 발생하는 자기장을 구획벽(393)이 차단할 수 있으므로, 통신 장애가 발생하는 것이 방지될 수 있다.

만약, 상기 제2하우징(390)이 생략되는 경우에는 상기 입력단자(410)와 출력단자(420) 및 커넥터(430)가 상기 제1하우징(310)에 배치될 수 있으며, 이 경우에도 상기 커넥터(430)는 상기 입력단자(410)와 상기 출력단자(420) 각각과 상하 방향으로 중첩되지 않도록 배치될 뿐만 아니라, 상기 구획벽(393)에 의해서 상기 입력단자(410)와 출력단자(420)가 위치되는 공간과 구획된 공간에 배치될 수 있다.

본 명세서에서, 상기 인버터(250)를 제1발열부품이라 하고, 컨버터(230)를 제2발열부품이라 하며, 리액터(22)를 제3발열부품이라 하고, 직류 링크부(240)를 제4발열부품이라 이름하기로 한다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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.

110: 압축기 112: 모터
200: 전력변환장치 220: 리액터
230: 컨버터 240: 직류 링크부
250: 인버터 310: 제1하우징
320: 냉각장치 370: 냉각팬

Claims (14)

1. 다수의 발열부품을 수용하기 위한 하우징; 및
   상기 하우징 내부 공간을 다수의 공간을 구획하고, 상기 다수의 발열부품 중 일부가 설치되며, 상기 다수의 발열부품 일부 또는 전부를 냉각하기 위한 냉각장치를 포함하고,
   상기 냉각장치는 상기 하우징에 세워진 상태로 배치되며,
   상기 냉각장치에는,
   냉매 입구와, 냉매 출구 및 상기 냉매 입구로부터 상기 냉매 출구로 연장되는 냉매 유로를 가지는 냉각바디가 포함되고,
   상기 냉각바디는 상기 하우징 내부를 제 1 공간 및 제 2 공간으로 구획하며,
   상기 다수의 발열부품 중 제1,2발열부품은 상기 냉각바디에 결합되어 상기 제 1 공간에 위치하며,
   상기 제1,2발열부품은, 상기 냉매유로 내에서의 냉매유동 방향과 나란한 방향으로 배치되어, 냉매에 의하여 차례로 냉각되는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1발열부품 및 상기 제2발열부품은 수평 방향으로 이격되는 전력변환장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1발열부품은, 다수의 스위칭 모듈을 구비하며, 모터로 전원을 공급하는 인버터이고,
   상기 제2발열부품은 교류 전압을 직류 전압으로 변환시키는 컨버터인 전력변환장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제1발열부품은 상기 제2발열부품에 비하여 상기 냉매 입구와 가깝게 배치되는 전력변환장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 다수의 발열부품은 제3발열부품과 제4발열부품을 더 포함하고,
   상기 제3발열부품은 상기 냉각장치의 상방에 위치되는 제 1 프레임에 설치되고,
   상기 제4발열부품은 상기 냉각장치의 하방에 위치되는 제 2 프레임에 설치되는 전력변환장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제1프레임과 상기 제2프레임 중 하나 이상은 상기 냉각바디와 접촉하는 전력변환장치.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 제2공간에 배치되어 상기 제3발열부품 및 상기 제4발열부품을 냉각하기 위한 냉각팬을 더 포함하고,
   상기 제3발열부품은, 입력되는 전원을 일정하게 유지할 수 있도록 하기 위한 직류 링크부이고,
   상기 제4발열부품은, 입력전원에 연결되는 리액터인 전력변환장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 리액터를 외부로 노출시키기 위한 개구와,
    상기 개구를 개폐하는 커버부재를 포함하는 전력변환장치.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 발열부품 중 어느 하나에 연결되는 입력단자와,
    상기 다수의 발열부품 중 다른 하나에 연결되는 출력단자와,
    모터에 구동 전압 및 구동 전류를 인가하는 인버터를 제어할 수 있는 컨트롤러와의 통신을 위한 통신 케이블이 연결되는 커넥터를 더 포함하고,
    상기 커넥터는 상기 입력단자 및 상기 출력단자 각각과 수평 방향으로 이격되는 전력변환장치.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 입력단자와 출력단자가 배치되는 공간과 상기 커넥터가 배치되는 공간을 구획하기 위한 구획벽을 더 포함하는 전력변환장치.
13. 냉매 사이클을 형성하기 위한 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기와,
    상기 압축기의 모터로 전력을 공급하기 위한 전력변환장치를 포함하고,
    상기 전력변환장치는, 다수의 발열부품을 수용하기 위한 하우징; 및
    상기 증발기의 입구 측 냉매 또는 출구 측 냉매를 공급받아 상기 다수의 발열부품 일부 또는 전부를 냉각시키며, 상기 하우징에 세워진 상태로 배치되는 냉각장치를 포함하고,
    상기 냉각장치에는,
    냉매 입구와, 냉매 출구 및 상기 냉매입구로부터 상기 냉매 출구로 연장되는 냉매 유로를 가지는 냉각바디가 포함되고,
    상기 냉각바디는 상기 하우징 내부를 제 1 공간 및 제 2 공간으로 구획하며,
    상기 다수의 발열부품 중 제 1, 2 발열부품은 상기 냉각바디에 결합되어 상기 제 1 공간에 위치하며,
    상기 제 1, 2 발열부품은, 상기 냉매유로 내에서의 냉매 유동 방향과 나란한 방향으로 배치되어, 냉매에 의하여 차례로 냉각되는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 다수의 발열부품 중 적어도 두 개의 발열부품은 상기 냉각장치의 제1면에 설치된 상태에서 수평 방향으로 이격되는 공기조화장치.

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