KR20050082494A - A refrigeration apparatus of inverter for a vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량용 인버터의 냉각장치에 관한 것으로서, 그 기술적 구성은, 전기자동차의 주동력모터 또는 공조시스템의 압축기를 구동하는 구동모터의 변속을 위한 인버터(Inverter)를 냉각하도록 설치되는 차량용 인버터의 냉각장치에 있어서, 상기 인버터의 일측에 부착되는 방열판과; 상기 증발기로부터 발생하는 응축수를 방열판 쪽으로 배출시키는 증발기케이스의 응축수배출구와 방열판을 연통시키도록 구비되는 쿨링덕트(Cooling Duct)를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a cooling device for a vehicle inverter, the technical configuration of the cooling of the vehicle inverter is installed to cool the inverter (Inverter) for the shift of the drive motor for driving the main power motor of the electric vehicle or the compressor of the air conditioning system. An apparatus comprising: a heat sink attached to one side of the inverter; It characterized in that it comprises a cooling duct (Cooling Duct) provided to communicate the condensate discharge port and the heat sink of the evaporator case for discharging the condensate from the evaporator toward the heat sink.
본 발명에 따른 차량용 인버터의 냉각장치에 의하면, 증발기에서 발생하는 응축수를 이용하거나 응축수가 발생하지 않은 경우에는 증발기를 거치는 냉기의 일부를 이용하여 인버터를 냉각하도록 함으로써 인버터의 냉각효율을 높일 수 있고, 외부로 필연적으로 배출되어야 하는 응축수에 의하여 인버터를 냉각하도록 함으로써 냉열을 재활용할 수 있을 뿐만 아니라, 공조시스템의 냉열을 빼앗기지 않으므로 종래 냉매가스에 의하여 인버터를 냉각하는 경우보다 공조시스템의 성능을 높일 수 있는 효과가 있다. According to the cooling device of the vehicle inverter according to the present invention, by using the condensate generated from the evaporator or when the condensate is not generated by cooling the inverter by using a part of the cold air passing through the evaporator, it is possible to increase the cooling efficiency of the inverter, By cooling the inverter by the condensate that must be discharged to the outside, not only can it recycle the cold heat, but also does not lose the cold heat of the air conditioning system, so it is possible to improve the performance of the air conditioning system than when cooling the inverter by conventional refrigerant gas It works.
Description
본 발명은 차량용 인버터의 냉각장치에 관한 것으로서, 특히 전기자동차의 주동력모터 또는 전기자동차의 공조시스템을 구성하는 압축기를 구동하는 구동모터의 변속을 위하여 설치되는 인버터를, 공조시스템의 증발기 외부에서 발생하는 응축수를 이용하여 냉각할 수 있는 차량용 인버터의 냉각장치에 관한 것이다. The present invention relates to a cooling device for an inverter for a vehicle. In particular, an inverter installed for shifting a driving motor for driving a main power motor of an electric vehicle or a compressor constituting an air conditioning system of an electric vehicle is generated outside the evaporator of the air conditioning system. It relates to a cooling device for a vehicle inverter that can be cooled by using condensate.
차량용 냉방장치를 구성하는 공조시스템은, 도 5에 도시된 바와 같이, 증발기(50)로부터 공급되는 냉매를 압축하여 토출시키는 압축기(10)와, 상기 압축기(10)에 의하여 고온고압의 기체 상태로 변화된 냉매를 냉각팬(22)의 강제송풍에 의하여 응축시켜 고온고압의 액체상태로 만드는 응축기(20)와, 상기 응축기(20)로부터 공급되는 액체상태의 냉매에 포함된 수증기와 같은 불응축 가스, 수분 및 이물질을 제거하는 리시버 드라이어 탱크(Reciever Dryer Tank, 30)와, 상기 리시버 드라이어 탱크(30)로부터 공급되는 고압의 냉매를 저압으로 만들어 증발기(50)로 공급하는 팽창밸브(40)와, 그리고 상기 팽창밸브(40)를 통하여 공급되는 냉매의 증발잠열에 의하여 송풍기(52)에 의하여 송풍되는 공기를 냉기로 만드는 증발기(50)를 포함하여 이루어진다. As shown in FIG. 5, the air conditioning system constituting the vehicle air conditioner includes a compressor 10 for compressing and discharging the refrigerant supplied from the evaporator 50 and a gas at a high temperature and high pressure by the compressor 10. A non-condensable gas such as water vapor contained in the condenser 20 to condense the changed refrigerant by the forced blowing of the cooling fan 22 into a liquid state of high temperature and high pressure, and the liquid refrigerant supplied from the condenser 20, A receiver dryer tank (30) for removing water and foreign substances, an expansion valve (40) for supplying the high pressure refrigerant supplied from the receiver dryer tank (30) to a low pressure and supplying the evaporator (50), and It comprises an evaporator 50 for making the air blown by the blower 52 to the cold by the latent heat of evaporation of the refrigerant supplied through the expansion valve 40.
한편, 전기자동차의 공조시스템에 있어서, 압축기(10)는 자동차를 주행하기 위한 주동력모터(60)와는 별도로 구비된 구동모터(12)에 의하여 구동되며, 상기 주동력모터(60)나 구동모터(12)는 그 변속을 위하여 인버터(70)에 의해 제어된다. On the other hand, in the air conditioning system of the electric vehicle, the compressor 10 is driven by a drive motor 12 provided separately from the main power motor 60 for driving the car, the main power motor 60 or drive motor 12 is controlled by the inverter 70 for the shift.
이러한 인버터(70)의 주구성요소는 반도체로 이루어져 있는 데, 제어를 위한 스위칭 동작시에 열이 발생하여 상기 반도체소자에 영향을 주게 된다. 따라서, 상기 인버터(70)가 열에 의해 오동작하는 것을 방지하기 위하여, 모터(12, 60)의 작동중에는 인버터(70)를 지속적으로 냉각시켜야 할 필요가 있다. The main component of the inverter 70 is composed of a semiconductor, and heat is generated during the switching operation for control to affect the semiconductor device. Therefore, in order to prevent the inverter 70 from malfunctioning due to heat, it is necessary to continuously cool the inverter 70 during the operation of the motors 12 and 60.
종래에는 상기 인버터(70)의 냉각을 위하여, 인버터(70)의 일측에 방열판(74)을 부착하고, 냉각팬(76)으로 공기를 송풍함으로써 인터버(70)를 공랭시키는 기술이 주로 사용되었다. 그러나, 이와 같은 공랭식 냉각장치에 의하면, 고온상태를 충분히 냉각하기 위해서는 방열판(74)의 크기가 커져야 할 뿐만 아니라, 냉각팬(76)의 크기도 커져야 하는 문제점이 있다. In the related art, in order to cool the inverter 70, a technique of attaching a heat sink 74 to one side of the inverter 70 and air-cooling the air by the cooling fan 76 has been mainly used. . However, according to such an air-cooled cooling device, in order to sufficiently cool the high temperature state, not only the size of the heat sink 74 should be increased, but also the size of the cooling fan 76 has to be increased.
이러한 점을 고려하여, 공조시스템에 사용되는 저온의 냉매가스를 이용하여 압축기 구동모터를 냉각하는 기술이 제안되었는데, 그 대표적인 기술이 한국 등록실용신안 제20-253492호에 개시되어 있다. 즉, 상기 종래기술에서는 증발기 출구에서 저온의 냉매가스를 인버터의 내부를 통해 흐르도록 함으로써 인버터를 냉각시킨다. In view of this point, a technique for cooling a compressor driving motor using a low temperature refrigerant gas used in an air conditioning system has been proposed, and a representative technique thereof is disclosed in Korean Utility Model Model No. 20-253492. That is, in the prior art, the inverter is cooled by allowing a low temperature refrigerant gas to flow through the inside of the inverter at the evaporator outlet.
그러나, 이러한 구조에 있어서는, 인버터의 냉각성능은 우수하지만 냉매가스의 냉열을 인버터쪽에 빼앗기게 되므로, 냉매가스와 송풍공기와의 열교환효율이 저하되어 결과적으로 공조시스템의 성능이 저하되는 문제점이 있다. However, in such a structure, although the cooling performance of the inverter is excellent, the cooling heat of the refrigerant gas is lost to the inverter, so that the heat exchange efficiency between the refrigerant gas and the blowing air is lowered, and as a result, the performance of the air conditioning system is deteriorated.
한편, 라디에이터의 냉각수를 이용하여 인버터를 냉각시키는 기술도 제안되었으나, 이 경우, 냉각수 자체의 온도가 고온이므로 냉각효율이 저하되고, 인버터에 부착되는 방열판의 크기가 커져야 하는 문제점이 있다. On the other hand, a technique for cooling the inverter by using the coolant of the radiator has also been proposed, in this case, since the temperature of the coolant itself is a high temperature, the cooling efficiency is lowered, there is a problem that the size of the heat sink attached to the inverter must be increased.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 공조시스템의 증발기 외부에서 발생하는 응축수를 이용하여 인버터를 냉각할 수 있는 인버터의 냉각장치의 제공을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a cooling device of an inverter that can cool the inverter by using condensate generated outside the evaporator of the air conditioning system.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명에 따른 차량용 인버터의 냉각장치에 의하면, 전기자동차의 주동력모터 또는 공조시스템의 압축기를 구동하는 구동모터의 변속을 위한 인버터(Inverter)를 냉각하도록 설치되는 차량용 인버터의 냉각장치에 있어서, 상기 인버터의 일측에 부착되는 방열판과; 상기 증발기로부터 발생하는 응축수를 방열판 쪽으로 배출시키는 증발기케이스의 응축수배출구와 방열판을 연통시키도록 구비되는 쿨링덕트(Cooling Duct)를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to the cooling device for a vehicle inverter according to the present invention devised to solve the above technical problem, it is installed to cool the inverter (Inverter) for the transmission of the drive motor for driving the main power motor of the electric vehicle or the compressor of the air conditioning system A cooling device for a vehicle inverter, comprising: a heat sink attached to one side of the inverter; It characterized in that it comprises a cooling duct (Cooling Duct) provided to communicate the condensate discharge port and the heat sink of the evaporator case for discharging the condensate from the evaporator toward the heat sink.
상기 쿨링덕트에는, 응축수를 방열판 쪽으로 강제적으로 이동시키는 팬(Fan)이 더 설치될 수 있다. The cooling duct may further include a fan for forcing the condensate to move toward the heat sink.
또한, 상기 쿨링덕트에는, 응축수를 방열판 쪽으로 강제적으로 분무시키는 분무장치가 상기 팬의 상부측에 구비되는 것이 바람직하다. In the cooling duct, a spraying device for forcibly spraying condensed water toward the heat sink is preferably provided on the upper side of the fan.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 예시도면을 참고로 하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에는, 본 발명에 따른 인버터의 냉각장치가 설치된 공조시스템이 도시되어 있으며, 여기서 도 5와 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 붙여 나타내고 그 상세한 설명은 생략한다. In FIG. 1, the air conditioning system in which the cooling apparatus of the inverter which concerns on this invention was installed is shown, The same part as FIG. 5 is attached | subjected with the same code | symbol, and the detailed description is abbreviate | omitted.
즉, 전기자동차의 주동력모터(60) 또는 공조시스템의 압축기(10)를 구동하는 구동모터(12)의 변속을 위한 인버터(70)를 냉각하도록 설치되는 본 발명에 따른 인버터의 냉각장치는, 인버터(70)의 일측에 부착되는 방열판(72)과, 증발기(50)로부터 발생하는 응축수를 상기 방열판(72) 쪽으로 배출시키는 증발기케이스(54)의 응축수배출구(56)와 방열판(72)을 연통시키도록 구비되는 쿨링덕트(80)를 포함한다. That is, the cooling device of the inverter according to the present invention installed to cool the inverter 70 for the shift of the drive motor 12 for driving the main power motor 60 of the electric vehicle or the compressor 10 of the air conditioning system, The heat sink 72 is attached to one side of the inverter 70, the condensate discharge port 56 and the heat sink 72 of the evaporator case 54 for discharging the condensate generated from the evaporator 50 toward the heat sink (72). It includes a cooling duct 80 provided to make.
그리고, 상기 방열판(72)으로는, 예컨대 코루게이트(Corrugated)형 방열핀이 채용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 플레이트(Plate)로 구성된 방열판 등 다양한 형태의 방열판이 채용될 수 있다. In addition, as the heat sink 72, for example, a corrugated heat dissipation fin may be used as well as various heat sinks such as a heat sink composed of a plurality of plates.
또한, 공조시스템에서는, 증발기(50)의 외부에 응축수가 발생하게 되는 데, 상기 응축수는 증발기(50)의 표면을 타고 아래로 흘러 증발기(50)가 내장되는 증발기케이스(54)의 하부에 형성되는 응축수배출구(56)를 통하여 외부로 배출된다. 본 발명은, 상기 응축수의 냉열을 이용하여 상기 방열판(72)을 냉각할 수 있도록, 상기 방열판(72)과 응축수배출구(56)간에 쿨링덕트(80)를 설치한 것이다. In addition, in the air conditioning system, the condensate is generated outside the evaporator 50, the condensate flows down the surface of the evaporator 50 is formed in the lower portion of the evaporator case 54 in which the evaporator 50 is built It is discharged to the outside through the condensate discharge port 56. The present invention provides a cooling duct 80 between the heat sink 72 and the condensate outlet 56 so as to cool the heat sink 72 using the cold heat of the condensate.
따라서, 본 발명에 의하면, 증발기(50)를 타고 증발기케이스(54)의 바닥으로 흘러내리던 응축수가 응축수배출구(56) 및 쿨링덕트(80)를 통하여 방열판(72)쪽으로 배출되므로, 응축수와 방열판(72)과의 접촉에 의하여 방열판(72)이 냉각됨으로써 인버터(70)의 냉각이 수행될 수 있다. 응축수가 발생하지 않은 상태에서는 증발기(50)를 거치는 냉기중 일부가 응축수배출구(56) 및 쿨링덕트(80)를 통하여 방열판(72)쪽으로 공급될 수 있으므로, 응축수가 발생하지 않는 경우에도 인버터(70)의 냉각이 지속적으로 이루어질 수 있다. Therefore, according to the present invention, since the condensed water flowing down the evaporator 50 to the bottom of the evaporator case 54 is discharged toward the heat sink 72 through the condensate outlet 56 and the cooling duct 80, the condensate and the heat sink ( Cooling of the inverter 70 may be performed by cooling the heat sink 72 by the contact with 72. In the absence of condensation water, some of the cold air passing through the evaporator 50 may be supplied to the heat sink 72 through the condensate outlet 56 and the cooling duct 80, and thus, even when no condensate occurs, the inverter 70 Cooling can be carried out continuously.
도 2는, 본 발명에 따른 인버터 냉각장치의 쿨링덕트에 팬이 구비된 상태를 도시한 구성도이다. 2 is a configuration diagram showing a state in which a fan is provided in the cooling duct of the inverter cooling apparatus according to the present invention.
도시된 바와 같이, 상기 인버터의 냉각장치는, 쿨링덕트(80)에 응축수를 방열판(72)쪽으로 강제적으로 분산시키는 팬(82)을 더 설치한 것이다. As shown in the figure, the cooling device of the inverter further includes a fan 82 for forcibly dispersing condensed water toward the heat sink 72 in the cooling duct 80.
이러한 인버터 냉각장치에 의하면, 팬(82)에 의하여 응축수가 작은 크기의 액적으로 분산되어 방열판(72)쪽으로 강제공급되거나, 냉기의 일부가 방열판(72)쪽으로 강제공급될 수 있으므로 인버터(70)의 냉각효율을 더욱 높일 수 있다. According to the inverter cooling device, since the condensed water is dispersed into droplets having a small size by the fan 82, the condensed water may be forced to the heat sink 72, or part of the cold air may be forced to the heat sink 72. Cooling efficiency can be further increased.
도 3은, 본 발명에 따른 인버터 냉각장치의 쿨링덕트에 분무장치가 구비된 상태를 도시한 구성도이다. 3 is a configuration diagram showing a state in which a spray device is provided in the cooling duct of the inverter cooling device according to the present invention.
도시된 바와 같이, 상기 인버터(70) 냉각장치는, 쿨링덕트(80)에 응축수를 방열판(72)쪽으로 강제적으로 분무시키는 분무장치(84)를 더 설치한 것이다. As shown in the drawing, the inverter 70 cooling device further includes a spraying device 84 for forcibly spraying condensed water toward the heat sink 72 in the cooling duct 80.
이러한 인버터 냉각장치에 의하면, 상기 분무장치(84)에 의하여 응축수가 방열판(72)쪽으로 강제공급될 수 있으므로, 인버터(70)의 냉각효율을 더욱 높일 수 있다. According to the inverter cooling device, since the condensed water can be forced to the heat sink 72 by the spraying device 84, the cooling efficiency of the inverter 70 can be further increased.
도 4는, 본 발명에 따른 쿨링덕트에 팬과 분무장치가 함께 구비된 상태를 도시한 구성도이다. 4 is a block diagram showing a state in which a fan and a spray device are provided together in the cooling duct according to the present invention.
도시된 바와 같이, 상기 인버터(70) 냉각장치는, 쿨링덕트(80)에 팬(82)과 분무장치(84)를 함께 설치할 수 있다. 이 경우, 상기 분무장치(84)는 팬(82)의 상부측에 설치되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 분무장치(84)에 의하여 응축수가 분무되는 한편, 팬(82)에 의하여 분무되는 응축수가 분산되어 방열판(72)쪽으로 강제공급될 수 있으므로, 전술한 예들보다 인버터(70)의 냉각효율을 더욱 높일 수 있다. As shown, the inverter 70, the cooling device, may be installed together with the fan 82 and the atomizer (84) in the cooling duct (80). In this case, the spraying device 84 is preferably installed on the upper side of the fan 82. Therefore, while the condensed water is sprayed by the spraying device 84, the condensed water sprayed by the fan 82 may be dispersed and forcibly supplied to the heat sink 72, so that the cooling efficiency of the inverter 70 is higher than the above-described examples. Can be further increased.
이상의 설명에서는, 예컨대 전기자동차의 주동력모터 및 공조시스템의 압축기 구동모터에 대한 변속을 수행하는 인버터에 대하여 설명하였으나, 공조시스템이 설치된 차량의 각종 구동모터에 대한 변속을 행하는 다른 인버터에 대해서도 본 발명의 사상이 그대로 적용될 수 있으므로, 이들 또한 본 발명의 범위에 포함되어야 할 것이다. In the above description, for example, the inverter for shifting the main power motor of the electric vehicle and the compressor drive motor of the air conditioning system has been described, but the present invention also relates to other inverters for shifting to various drive motors of the vehicle in which the air conditioning system is installed. Since the spirit of can be applied as is, they should also be included in the scope of the present invention.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량용 인버터의 냉각장치에 있어서는, 증발기에서 발생하는 응축수를 이용하거나 응축수가 발생하지 않은 경우에는 증발기를 거치는 냉기의 일부를 이용하여 인버터를 냉각하도록 함으로써 인버터의 냉각효율을 높일 수 있다. In the cooling device of the vehicle inverter according to the present invention configured as described above, the cooling efficiency of the inverter by cooling the inverter by using the condensate generated from the evaporator or a portion of the cold air passing through the evaporator when no condensed water is generated. Can increase.
그리고, 외부로 필연적으로 배출되어야 하는 응축수에 의하여 인버터를 냉각하도록 함으로써 냉열을 재활용할 수 있을 뿐만 아니라 공조시스템의 냉열을 빼앗기지 않으므로 종래 냉매가스에 의하여 인버터를 냉각하는 경우보다 공조시스템의 성능을 높일 수 있다. In addition, cooling the inverter by cooling the inverter by condensate, which must be discharged to the outside, can not only recycle cold heat, but also increase the performance of the air conditioning system than when cooling the inverter by conventional refrigerant gas. have.
도 1은, 본 발명에 따른 인버터의 냉각장치가 설치된 공조시스템을 나타내는 구성도이고,1 is a configuration diagram showing an air conditioning system provided with a cooling device of an inverter according to the present invention,
도 2는, 본 발명에 따른 인버터 냉각장치의 쿨링덕트에 팬이 구비된 상태를 도시한 구성도이며,2 is a configuration diagram showing a state in which a fan is provided in the cooling duct of the inverter cooling apparatus according to the present invention,
도 3은, 본 발명에 따른 인버터 냉각장치의 쿨링덕트에 분무장치가 구비된 상태를 도시한 구성도이고, 3 is a configuration diagram showing a state in which a spray device is provided in the cooling duct of the inverter cooling apparatus according to the present invention,
도 4는, 본 발명에 따른 쿨링덕트에 팬과 분무장치가 함께 구비된 상태를 도시한 구성도이며, 4 is a configuration diagram showing a state in which a fan and a spray device are provided together in the cooling duct according to the present invention,
도 5는, 일반적인 공조시스템을 나타내는 구성도이다. 5 is a configuration diagram showing a general air conditioning system.
** 도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for the main parts of the drawings **
10 : 압축기, 10: compressor,
12 : 구동모터, 12: drive motor,
50 : 증발기, 50: evaporator,
54 : 증발기케이스, 54: evaporator case,
56 : 응축수배출구, 56: condensate outlet,
60 : 주동력모터, 60: main power motor,
70 : 인버터(Inverter), 70: Inverter,
72 : 방열판, 72: heat sink,
80 : 쿨링덕트(Cooling Duct), 80: Cooling Duct,
82 : 팬(Fan), 82: Fan,
84 : 분무장치.84: spraying apparatus.
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2004
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |