KR20060005254A - 공기조화기의 실외기 - Google Patents

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KR20060005254A
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이재권
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Abstract

본 발명은 공기조화기의 실외기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기조화기 실외기에 설치되는 전기소자의 방열구조에 관한 것이다.
본 발명에 따른 공기조화기의 실외기는 압축기와; 상기 압축기로 유입되는 냉매 중의 액냉매를 걸러내기 위한 어큐뮬레이터와; 실외기의 구동제어를 위한 제어회로를 구성하는 전기소자와; 상기 전기소자를 방열하기 위한 히트싱크를 포함하고, 상기 히트싱크는 상기 어큐뮬레이터 측으로 복사가 일어나도록 설치된 것을 특징으로 한다. 이러한 공기조화기에 따르면 히트싱크의 방열이 용이하고 냉동사이클의 효율이 향상되는 이점이 있다.
공기조화기, 실외기, 전기소자, 히트싱크, 복사, 어큐뮬레이터.

Description

공기조화기의 실외기{OUTDOOR UNIT OF AIR CONDITIONER}
도1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공기조화기의 실외기 내부구조를 도시한 정면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10: 하우징 21: 압축기
22: 열교환기 23: 팬
24: 어큐뮬레이터 31: PCB기판
32: 전기소자 33: 히트싱크
34: 커버
본 발명은 공기조화기의 실외기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기조화기 실외기에 설치되는 전기소자의 방열구조에 관한 것이다.
공기조화기는 냉동사이클을 이용하여 실내 공간을 냉방 또는 난방하는 장치 로서, 그 실외기에는 일반적으로 냉매를 압축하기 위한 압축기와, 실외공기를 이용하여 냉매를 열교환시키기 위한 열교환기 및 실외기의 구동제어를 위한 PCB기판(Printed Circuit Board, 인쇄회로기판) 등이 내장된다. 그리고 PCB기판에는 제어회로를 구성하는 각종 전기소자들이 마련된다.
이 전기소자들은 동작 시에 발열 현상이 수반되는데, 특히 인버터 회로에 사용되는 IGBT(Insulated gate bipolar transistor, 절연 게이트 양극성 트랜지스터), IPM(Intelligent Power Module) 같은 소자들은 발열량이 매우 많아, 이들을 효과적으로 냉각시키지 못 할 경우 제어의 오류가 유발되고, 부품의 손상을 가져올 위험이 있다. 따라서 실외기 내부에는 이 전기소자들을 방열시키기 위한 구조가 구비된다.
종래에는 전기소자의 방열을 위하여 일본 특개평05-187724호에 기재된 바와 같이, 전기소자에 방열핀이 구비된 히트싱크를 부착하고 이 히트싱크를 냉동사이클의 냉매를 이용하여 냉각하거나, 일본 실개평06-69627호에 기재된 바와 같이, 히트싱크 하부에 어큐뮬레이터를 설치하고, 어큐뮬레이터 주위의 차가운 공기가 히트싱크 측으로 안내되도록 공기 유로판을 설치하여 어큐뮬레이터에 의해 냉각된 공기로 히트싱크를 방열시켰다.
그런데 이와 같이 냉동사이클의 냉매를 이용하여 히트싱크를 방열시킬 경우 히트싱크를 경유하는 냉매는 냉동사이클에 대한 손실이 되므로 냉동사이클의 효율을 떨어뜨리는 문제가 있었으며, 어큐뮬레이터 주위의 차가운 공기를 이용하여 히트싱크를 방열시킬 경우는 공기유로판을 열교환기 전방에 설치하기 때문에 열교환 기를 지나 외부로 토출되는 공기의 흐름을 방해하여 열교환기에서의 열교환효율을 떨어뜨리는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전기소자의 방열이 용이하고 전체적인 냉동사이클의 효율이 높은 공기조화기의 실외기를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기의 실외기는 압축기와; 상기 압축기로 유입되는 냉매 중의 액냉매를 걸러내기 위한 어큐뮬레이터와; 실외기의 구동제어를 위한 제어회로를 구성하는 전기소자와; 상기 전기소자를 방열하기 위한 히트싱크를 포함하고,
상기 히트싱크는 상기 어큐뮬레이터 측으로 복사가 일어나도록 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히트싱크와 상기 어큐뮬레이터는 직접 마주보도록 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히트싱크는 넓은 면이 상기 어큐뮬레이터 측을 향하도록 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히트싱크와 상기 어큐뮬레이터에는 흑색도료가 도포되어 흑체복사에 가까운 복사에너지가 전달되도록 마련된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공기조화기의 실외기는 상기 압축기와 그 외의 물체간의 복사를 차단하기 위한 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공기조화기의 실외기는 외관을 형성하는 하우징과, 상기 하우징 내부를 열교환기가 설치되는 열교환실과 상기 압축기가 설치되는 압축실로 구분하는 파티션을 더 포함하며, 상기 히트싱크와 상기 어큐뮬레이터는 압축실에 설치된 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공기조화기의 실외기를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 공기조화기의 실외기는 외관을 이루는 하우징(10)과, 하우징(10) 내에 설치되며 냉매를 압축하기 위한 압축기(21) 및 냉매를 실외공기와 열교환시키기 위한 열교환기(22)를 구비한다.
하우징(10) 내부는 파티션(11)에 의해 구획되어 열교환기(22)가 설치되는 열교환실(12)과, 압축기(21)가 설치되는 압축실(13)로 구분된다. 열교환기(22)의 전방에는 실외공기를 흡입하기 위한 유동력을 발생시키는 팬(23)이 설치되며 열교환실(12)을 이루는 하우징(10)에는 공기가 흡입될 수 있도록 다수의 통공(10a)이 형성된다.
압축실(13)에는 실내기(미도시)로부터 유입되는 냉매 중의 액냉매를 걸러내어 기체상태의 냉매만을 압축기(21)로 전달하기 위한 어큐뮬레이터(24)가 설치된다. 이 어큐뮬레이터(24)에는 냉동사이클 상의 증발기(미도시)에서 증발된 차가운 냉매가 유입되기 때문에 그 온도가 섭씨20도 이하로 낮게 유지되는 것이 일반적이 다.
압축실(13)의 상측에는 실외기의 구동제어를 위한 PCB기판(31)이 마련되며, 이 PCB기판(31)에는 제어회로를 구성하는 다수의 전기소자(32)가 구비된다.
이 전기소자(32)를 방열시키기 위하여 PCB기판(31)의 하부에는 전기소자(32)에 접촉되는 히트싱크(33)가 마련된다. 히트싱크(33)는 그 상면이 전기소자(32)에 접촉되어 전기소자(32)로부터 발생하는 열을 흡수한다. 히트싱크(33)와 전기소자(32)의 접촉부위에는 열전달을 용이하게 하기 위한 전열그리스를 도포하게 되는데, 전열그리스는 히트싱크(33)와 전기소자(32) 간의 접촉을 긴밀하게 유지하는 작용을 한다. 히트싱크(33)는 알루미늄과 같이 열전도율이 큰 소재로 제조하는 것이 바람직하다.
히트싱크(33)로 흡수된 열은 압축실(13) 내부 공간으로 방열되는데, 특히 저온의 어큐뮬레이터(24)로 복사가 용이하도록 히트싱크(33)와 어큐뮬레이터(24) 사이에는 복사를 방해하는 물체를 두지 않고 직접 마주보도로 하며 특히 히트싱크(33)의 넓은 바닥면이 상기 어큐뮬레이터(24)를 향하도록 하여 복사열량을 극대화 하는 것이 바람직하다. 또한, 히트싱크(33)로부터 어큐뮬레이터(24)로 복사가 일어날 때 흑체복사에 가깝도록 히트싱크(33)와 어큐뮬레이터(24)의 표면에는 흑색의 도료를 도포한다.
모든 물체는 복사에너지를 주고 받으며, 그 에너지는 고온의 물체에서 저온의 물체로 흐른다는 것이 알려져 있다. 따라서 히트싱크(33)는 그 주위의 모든 물체로 복사에너지를 방출 할 것이나, 특히 저온의 어큐뮬레이터(24)로 많은 양의 복 사에너지를 방출하게 된다. 그리고 그 방열량은 다음 식에 의해 계산된다.
Q 12 =σ·(T 1 4 - T 2 4 )·A·F 12 ------- (a)
ε= Q 12 / Q B ------- (b)
(여기서, Q 12 : 방사열량, σ : Stefan-Boltzmann's 상수, T 1 : 고온온도, T 2 : 저온온도, A: 면적, F 12 : 형태계수, ε : 흡수율, Q B : Q 12 의 경우와 같은 온도의 흑체방사)
예를 들어 형태계수가 0.2, 면적이 0.08 (m2) 이고 발열소자가 약 300W의 열을 방출 할 때, 히트싱크(33)의 평균온도가 80℃, 어큐뮬레이터(24)가 10℃이면 상기(a)식에 의해 히트싱크(33)의 복사열량이 약 15W인 것을 알 수 있다. 이는 전체발열량의 약 5%가 어큐뮬레이터(24)로만 복사되어 방출된다는 것을 의미한다.
통상 알루미늄의 흡수율은 0.1이하이나, 흑색을 착색하고 복사를 촉진하는 도료를 도포하면 0.95까지 증가시킬 수 있어 거의 흑체복사에 가깝게 할 수 있다.
한편, 압축기(21)는 냉매를 압축하면서 상당히 상당히 고온이 되는데, 이 고온의 압축기(21)로부터 히트싱크(33)나 어큐뮬레이터(24) 측으로 복사에너지가 방사되지 않도록 압축기(21)는 별도의 커버(34)를 이용하여 감싸게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 공기조화기의 실외기는 별도의 열전달 매체를 이용하지 않고 히트싱크가 저온의 어큐뮬레이터로 직접 복사 에너지를 방출하기 때문에 방열이 용이하다.
또한, 종래 기술에 의한 전기소자의 방열구조와는 달리 냉동사이클의 냉매를 이용하지 않기 때문에 냉동사이클의 효율저하가 방지되며, 열교환기를 지나는 공기의 흐름을 방해하지 않기 때문에 열교환 효율의 저하도 방지되어 전체적인 냉동사이클의 효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 압축기와; 상기 압축기로 유입되는 냉매 중의 액냉매를 걸러내기 위한 어큐뮬레이터와; 실외기의 구동제어를 위한 제어회로를 구성하는 전기소자와; 상기 전기소자를 방열하기 위한 히트싱크를 포함하고,
    상기 히트싱크는 상기 어큐뮬레이터 측으로 복사가 일어나도록 설치된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히트싱크와 상기 어큐뮬레이터는 직접 마주보도록 설치된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 히트싱크는 넓은 면이 상기 어큐뮬레이터 측을 향하도록 설치된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 히트싱크와 상기 어큐뮬레이터에는 흑색도료가 도포되어 흑체복사에 가까운 복사에너지가 전달되도록 마련된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 공기조화기의 실외기는 상기 압축기와 그 외의 물체간의 복사를 차단하기 위한 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공기조화기의 실외기는 외관을 형성하는 하우징과, 상기 하우징 내부를 열교환기가 설치되는 열교환실과 상기 압축기가 설치되는 압축실로 구분하는 파티션을 더 포함하며,
    상기 히트싱크와 상기 어큐뮬레이터는 압축실에 설치된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
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