KR20140144481A - 공기 조화기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 조화기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 압축기, 응축기, 팽창 장치 및 증발기를 포함하는 냉매 싸이클이 구동되는 공기 조화기에 있어서, 상기 냉매 싸이클의 구동을 위한 제어부품을 포함하는 전장유닛; 및 상기 전장유닛의 적어도 일측에 제공되며, 상기 전장유닛에서 발생되는 열을 방출시키기 위한 방열 어셈블리가 포함되며, 상기 방열 어셈블리에는, 상기 전장유닛의 일측면에 결합되는 방열판; 및 상기 응축기에서 응축된 냉매가 감압된 후, 상기 방열판으로 유입되도록 가이드 하는 냉매 배관이 포함된다.

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. 이러한 기판은 상기 전장 유닛에 나사등의체결부재에 의하여 결합된다.
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.
특히, 응축기에서 응축된 냉매를 상기 냉각장치로 흘러보내 전장유닛과 열교환 되도록 구성되었다. 다만, 응축기에서 토출된 냉매는 대략 20~30℃의 온도를 형성하는데, 이 온도는 전장 유닛의 발열 온도보다는 낮게 형성되나 온도 차이가 크지 않아서 전장 유닛을 일정 온도 이상 냉각시키는 데 한계가 있다는 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, 압축기, 응축기, 팽창 장치 및 증발기를 포함하는 냉매 싸이클이 구동되는 공기 조화기에 있어서, 상기 냉매 싸이클의 구동을 위한 제어부품을 포함하는 전장유닛; 및 상기 전장유닛의 적어도 일측에 제공되며, 상기 전장유닛에서 발생되는 열을 방출시키기 위한 방열 어셈블리가 포함되며, 상기 방열 어셈블리에는, 상기 전장유닛의 일측면에 결합되는 방열판; 및 상기 응축기에서 응축된 냉매가 감압된 후, 상기 방열판으로 유입되도록 가이드 하는 냉매 배관이 포함된다.
또한, 상기 응축기의 출구측에 배치되며, 상기 응축기를 통과한 메인 유로 및 상기 메인 유로로부터 분지된 냉매가 유동하는 과냉각 유로가 구바되는 과냉각기가 더 포함되며, 상기 과냉각 유로는 상기 방열 어셈블리의 냉매 배관에 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 증발기의 출구측에 배치되며, 냉매를 상기 방열 어셈블리로 분지하여 유입시키는 분지부; 및 상기 방열 어셈블리의 출구측에 배치되며, 상기 냉매 배관을 유동한 냉매를 합지하는 합지부가 더 포함된다.
또한, 상기 방열 어셈블리의 냉매 배관은 상기 증발기의 출구측에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 증발기에서 토출된 냉매를 가이드 하는 토출배관; 상기 방열 어셈블리의 냉매 배관으로 냉매를 가이드 하는 바이패스 배관; 및 상기 토출배관에 제공되며, 상기 토출배관의 냉매 중 적어도 일부의 냉매를 상기 바이패스 배관으로 분지하는 분지부가 더 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, 과냉각기에서 열교환 된 냉매가 방열 어셈블리에 제공되어 전장 유닛을 냉각할 수 있으므로, 응축기에서 토출된 냉매를 이용하는 경우보다 냉각 효과가 개선될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 증발기를 통과한 저압 저온의 냉매가 방열 어셈블리에 공급되어 전장 유닛을 냉각할 수 있으므로, 전장 유닛과 냉매간에 열교환 효율이 개선되는 효과가 있다. 특히, 외기 온도가 높은 지역에서도 전장 유닛의 냉각 효과를 기대할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 증발기에서 토출된 냉매를 분지하여 방열 어셈블리에 공급함으로써 냉매가 방열판 내에서 순환되는 유로의 길이를 짧게 할 수 있고 이에 따라 전장 유닛의 냉각 효과가 개선될 수 있다.
또한, 증발기에서 증발된 냉매는 방열 어셈블리를 통과하면서 가열되는 효과를 얻을 수 있으므로 냉매의 증발효과를 개선하고 압축기에 액상의 냉매가 유입되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실외기의 내부 구성을 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전장 유닛 및 방열 어셈블리의 결합 모습을 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
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 공기 조화기의 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실외기의 내부 구성을 보여주는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(1)에는, 실외 공기와 열교환 되는 실외기(10)와, 실내 공간에 배치되어 실내 공기를 조화하는 실내기(20) 및 상기 실외기(10)와 실내기(20)를 연결하는 연결 배관(30)이 포함된다.
상기 실외기(10)에는, 외관을 형성하며 다수의 부품을 내장하는 케이스(100)가 포함된다. 상기 케이스(100)에는, 실외 공기를 흡입하는 흡입 그릴(미도시) 및 흡입된 공기가 열교환된 후 토출되는 토출 그릴(105)이 포함된다. 상기 토출 그릴(105)은 상하 방향으로 복수 개가 제공될 수 있다.
상기 케이스(100)의 내부에는, 냉매를 압축하는 압축기(110)와, 상기 압축기(110)에 유입되는 냉매 중 액냉매를 걸러내는 기액분리기(115)와, 실외 열교환기(121,122) 및 상기 실외 열교환기(121,122)로 외기를 불어주는 송풍 팬(130)이 포함된다.
상기 케이스(100)에는, 상기 실외 열교환기(121,122) 및 송풍팬(130)이 구비되는 송풍실(101) 및 상기 압축기(110) 및 기액 분리기(115)가 구비되는 기계실(102)이 포함된다. 상기 송풍실(101)과 기계실(102)은 구획부(103)에 의하여 구획될 수 있다.
상기 실외 열교환기(121,122)에는, 냉매가 유동하는 냉매 배관(121) 및 외기와 냉매간 열교환 성능을 증대하기 위한 열교환 핀(122)이 포함된다. 상기 냉매 배관(121)은 상기 열교환 핀(122)을 관통하도록 배치될 수 있다. 그리고, 상기 실외 열교환기(121,122)는 상기 케이스(100)의 상부로부터 하부에 이르기까지 길이 방향으로 연장되며, 상기 케이스(100)의 후면으로부터 측면에 이르기까지 ┓ 형상으로 절곡되어 배치될 수 있다.
상기 송풍 팬(130)은 상기 토출 그릴(105)의 후방에 배치되며, 상기 케이스(100)의 상부 및 하부에 복수 개가 제공될 수 있다. 물론, 상기 송풍 팬(130) 및 토출 그릴(105)의 수는 어느 하나에 한정되지 않으며, 상기 실외 열교환기(121,122)의 길이 또는 배치에 따라 각각 1개가 제공될 수도 있을 것이다.
상기 기계실(102)에는, 다수의 제어부품이 배치되는 전장 유닛(200)이 제공된다. 일례로, 상기 전장 유닛(200)은 상기 압축기(110)의 상측에 배치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다. 이하에서는, 냉동 시스템이 냉방 운전을 수행하는 경우를 기준으로, 구성요소를 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 냉매를 압축시키는 압축기(110) 및 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매를 응축시키는 실외 열교환기(120) 및 상기 실외 열교환기(120)를 통과한 냉매가 감압되도록 하는 팽창장치(140)가 포함된다. 상기 실외 열교환기(120)에는, 상기한 바와 같이, 냉매 배관(121) 및 열교환 핀(122)이 포함된다.
상기 실내기(20)에는, 상기 팽창장치(140)를 거친 냉매가 유입되어 증발되도록 하는 실내 열교환기(150)가 포함된다. 즉, 상기 실외 열교환기(120)는 "응축기", 상기 실내 열교환기(150)는 "증발기"로서 기능한다.
상기 실내 열교환기(150)의 출구측에는, 상기 압축기(110)로 유입될 냉매 중 기상 냉매를 분리하여 상기 압축기(110)로 공급하는 기액 분리기(180)가 제공된다.
그리고, 상기 공기 조화기(1)에는, 상기 압축기(110), 실외 열교환기(120), 팽창장치(140), 실내 열교환기(150) 및 기액 분리기(180)를 연결하여 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매 배관(160)이 더 포함된다.
상기 실외 열교환기(120)의 출구측에는, 응축 냉매의 적어도 일부를 더 냉각하는 과냉각기(170)가 제공된다.
상기 과냉각기(170)에는, 상기 실외 열교환기(170)에서 토출된 냉매("메인 냉매"라 함)가 유입되는 메인 유로(167) 및 상기 메인 유로(167)의 냉매와 열교환 되는 과냉각 유로(172)가 포함된다. 상기 과냉각 유로(172)에는, 상기 메인 유로(167)의 냉매 중 적어도 일부의 냉매가 분지되어 유동한다.
일례로, 상기 메인 유로(167) 및 과냉각 유로(172) 중 하나는 냉매 튜브로 형성될 수 있고, 다른 하나는 상기 과냉각기(170)의 내부 공간 중 상기 냉매 튜브의 외측 공간으로 규정될 수 있다. 즉, 냉매 튜브 내부의 냉매와 그 외측의 냉매 간에 열교환이 이루어질 수 있다.
다른 예로서, 상기 메인 유로(167) 및 과냉각 유로(172)는 모두 냉매 튜브로 형성될 수 있고, 2개의 냉매 튜브가 서로 접촉하여 열교환 될 수 있다.
상기 과냉각기(170)의 일측에는, 상기 메인 유로(167)를 유동하는 냉매의 적어도 일부가 분지되는 분지부(171)가 형성된다. 상기 분지부(171)로부터 상기 과냉각 유로(172)가 연장될 수 있다.
즉, 상기 실외 열교환기(120)에서 토출된 냉매 중 적어도 일부의 냉매가 분지되어 상기 과냉각 유로(172)를 통하여 상기 과냉각기(170)로 유입되고, 상기 과냉각 유로(172)의 냉매와 상기 메인 유로(167)의 냉매가 상기 과냉각기(170)의 내부에서 열교환 될 수 있다.
상기 과냉각 유로(172)에는, 상기 분지부(171)에서 분지된 냉매를 감압하기 위한 과냉각 팽창장치(175)가 제공된다. 일례로, 상기 과냉각 팽창장치(175)에는, 개도의 조절이 가능한 전자 팽창밸브(EEV)가 포함될 수 있다. 상기 전자 팽창밸브의 개도량에 따라, 상기 과냉각 유로(172)를 유동하는 냉매의 온도 또는 압력을 조절할 수 있다.
상기 과냉각 유로(172)의 냉매는 상기 과냉각 팽창장치(175)를 통과하면서 감압 및 감온되어 2상 상태(two phase)의 냉매로 상변화 될 수 있으며, 이 상태에서 상기 메인 유로(167)의 냉매와 열교환 된다. 따라서, 상기 메인 유로(167)의 냉매는 과냉될 수 있다.
그리고, 상기 메인 유로(167)와 열교환 된 냉매는 증발되는 과정을 거친다. 즉, 냉매의 건도가 증가하게 된다.
상기 과냉각 유로(172)의 출구측에는, 방열 어셈블리(300)가 제공된다. 상기 방열 어셈블리(300)는 전장 유닛(200)에 결합되어 상기 전장 유닛(200)에서 배출되는 열을 흡열하고 외부로 방출할 수 있다. 상기 방열 어셈블리(300)와 전장 유닛(200)의 구조에 대하여는 도면을 참조하여 후술한다.
상기 과냉각기(170)를 통과한 과냉각 유로(172)의 냉매는 상기 방열 어셈블리(300)로 공급될 수 있다. 이 때의 냉매는 상기 실외 열교환기(120)에서 응축된 응축 냉매보다 저온 저압의 상태를 가질 수 있다. 상기 방열 어셈블리(300)로 공급된 냉매는 방열판(310)을 냉각할 수 있다.
상기 방열 어셈블리(300)의 출구측에는, 냉매를 상기 기액 분리기(180)의 입구측으로 가이드 하는 가이드 배관(168)이 제공된다. 상기 가이드 배관(168)은 상기 냉매 배관(160)의 일 구성으로서 이해된다.
한편, 상기 과냉각기(170)에서 과냉된 메인 유로(167)의 냉매는 상기 팽창장치(140)에서 감압되며, 상기 실내 열교환기(150)에서 증발될 수 있다. 상기 실내 열교환기(150)에서 토출된 냉매는 상기 가이드 배관(168)의 냉매와 합지된다.
상세히, 상기 실내 열교환기(150)의 출구측에는, 상기 실내 열교환기(150)의 토출배관(155)과 상기 가이드 배관(168)이 결합되는 합지부(185)가 제공된다. 상기 합지부(185)에서 합지된 냉매는 상기 기액 분리기(180)로 유입되어 상분리 되며, 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(110)로 유입될 수 있다.
이와 같이, 상기 과냉각기(170)를 통과한 분지 냉매, 즉 상기 실외 열교환기(120)에서 토출된 응축 냉매가 상기 과냉각 팽창장치(175)에서 감압되어, 상기 응축 냉매의 온도보다 저온인 상태의 냉매를 이용하여 상기 전장 유닛(200)을 냉각할 수 있으므로, 상기 실외 열교환기(120)에서 응축된 냉매를 이용하는 경우에 비하여, 상기 전장 유닛(200)의 냉각효과가 개선될 수 있다는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전장 유닛 및 방열 어셈블리의 결합 모습을 보여주는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전장유닛(200)에는, 전장기판(210) 및 상기 전장기판(210)에 배치되는 다수의 제어부품(220)이 포함된다. 상기 다수의 제어부품(220)에는, 고온의 열을 발생시키는 발열부품이 포함된다.
일례로, 상기 발열부품에는 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. 그리고, 상기 전장기판(210)은 상기 IPM의 일 구성일 수 있다.
상기 전원 모듈이 구동되면, 상기 전원 모듈에 구비되는 스위칭 소자의 온오프 작용에 의하여 대략 70-80℃고온의 열을 발생한다.
그 외에, 상기 발열부품에는, 마이크로 컴퓨터, 인버터, 컨버터, EEPROM, 정류 다이오드 또는 콘덴서등이 더 포함될 수 있다.
상기 전장유닛(200)의 일측에는, 상기 전장유닛(200)을 냉각시키기 위한 "냉각모듈"로서 방열 어셈블리(300)가 제공된다. 상기 방열 어셈블리(300)는 상기 전장기판(210)의 일측면에 결합될 수 있다. 상기 방열 어셈블리(300)가 상기 전장기판(210)에 결합되는 방법은, 체결 또는 접착에 의한 결합방법을 포함한다.
상기 방열 어셈블리(300)에는, 상기 전장기판(210)의 일측에 결합되며 상기 전장유닛(200)에서 발생되는 열을 흡열하는 방열판(310)이 포함된다. 상기 방열판(310)의 내부에는, 냉매 배관을 설치하기 위한 설치공간 또는 냉매 유로가 규정된다.
상기 방열판(310)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 방열판(310)은 금속소재로서 알루미늄이 포함될 수 있다.
다른 예로서, 상기 방열판(310)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 방열판(310)의 내부에는, 냉매 배관(160)이 삽입될 수 있다. 여기서, 상기 냉매 배관(160)은 상기 과냉각 유로(172)와 연결되는 배관으로서 이해될 수 있다. 상기 냉매 배관(160)에는, 상기 과냉각 유로(172)를 유동한 냉매를 상기 방열판(310)의 내부로 유입시키는 입구배관(161) 및 상기 방열판(310)의 내부를 순환한 냉매를 배출시키는 출구배관(163)이 포함된다.
즉, 상기 입구배관(161)은 상기 과냉각 유로(172)에 결합되며, 상기 출구배관(163)은 상기 가이드 배관(168)에 결합될 수 있다.
상기 방열판(310)과 전장유닛(200)의 사이에는, 열전달 작용을 촉진시키는 열전달 시트(320)가 제공될 수 있다. 상기 열전달 시트(320)는 상기 전장유닛(200)의 열을 상기 방열판(310,320) 내부의 냉매 유로, 즉 냉매 배관(160)으로 신속하게 전달하는 구성으로서 이해될 수 있다.
일례로, 상기 열전달 시트(320)는 상기 방열판(310)의 일면과 상기 전장기판(210)의 일면의 사이에 개입될 수 있다. 상기 방열판(310)의 일면은 상기 전장기판(210)에 접촉되는 접촉면일 수 있다.
일례로, 상기 열전달 시트(320)에는, 그래파이트 시트(graphite sheet)가 포함된다. 상기 그래파이트 시트에는, 흑연 및 상기 흑연의 외측에 코팅되는 보호막이 포함될 수 있다.
상기 그래파이트 시트는 면 방향의 열전도율 및 열확산성이 금속소재, 예를 들어 은,동 또는 알루미늄보다 뛰어난 성질을 가진다. 상기 그래파이프 시트가 제공됨으로써, 상기 전장 유닛(200)에서 발생된 열은 상기 그래파이프 시트를 통하여 상기 방열판(310)으로 신속히 방출될 수 있다.
이하에서는, 제 2 내지 제 4 실시예에 대하여 설명한다. 이들 실시예들은 제 1 실시예와 비교하여, 일부 구성에 있어서만 차이가 있으므로 차이점을 위주로 설명하며, 제 1 실시예와 동일한 구성에 대하여는 제 1 실시예의 설명과 도면 부호를 원용한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기 조화기에는, 압축기(110), 실외 열교환기(120), 팽창장치(140), 실내 열교환기(150) 및 기액 분리기(180)가 포함된다.
상기 실내 열교환기(150)의 출구측에는, 전장 유닛(200)에 결합되는 방열 어셈블리(400)가 제공된다. 상기 방열 어셈블리(400)에는, 상기 전장 유닛(20)에 결합되는 방열판(410) 및 상기 방열판(410)에 삽입되는 복수의 냉매 배관(165a,165b)이 포함된다. 상기 복수의 냉매 배관(165a,165b)에는, 제 1 냉매 배관(165a) 및 제 2 냉매 배관(165b)이 포함된다.
상기 방열 어셈블리(400)에는, 상기 실내 열교환기(150)를 통과한 냉매가 분지되어 유입될 수 있다.
상세히, 상기 방열 어셈블리(400)의 입구측에는, 냉매를 분지하는 분지부(191)가 제공된다. 상기 분지부(191)에서 분지된 냉매는 각각 상기 제 1 냉매 배관(165a) 및 제 2 냉매 배관(165b)으로 유입된다. 냉매는 상기 제 1 냉매 배관(165a) 및 제 2 냉매 배관(165b)을 유동하는 과정에서, 상기 방열판(410)을 냉각할 수 있다.
다시 말하면, 상기 냉매 배관(165a,165b)에는, 상기 분지부(191)에서 상기 방열판(410)의 일측으로 연장되는 제 1 냉매배관(165a) 및 상기 분지부(191)에서 상기 방열판(410)의 타측으로 연장되는 제 2 냉매배관(165b)이 포함된다.
그리고, 상기 방열 어셈블리(400)의 출구측에는, 냉매를 합지하는 합지부(193)가 제공된다. 상기 제 1 냉매 배관(165a) 및 제 2 냉매 배관(165b)을 유동한 냉매는 상기 합지부(193)에서 합지된 후 상기 기액 분리기(180)로 유입될 수 있다.
여기서, 상기 합지부(193)에서 합지된 냉매를 상기 기액 분리기(180)로 가이드 하는 냉매 배관을 "가이드 배관"이라 이름할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 상기 방열판(410)의 내부를 유동하는 냉매의 유로가 복수 개로 제공되고, 각 유로가 짧게 형성될 수 있으므로, 냉매 배관(165a,165b)과 방열판(410)간의 열교환량이 증대되고 열교환 효율이 개선될 수 있다.
또한, 상기 실내 열교환기(150)에서 증발된 저온 저압의 냉매, 즉 상기 실외 열교환기(120)에서 토출된 응축 냉매가 상기 팽창장치(140)에서 감압되어, 상기 응축 냉매의 온도보다 저온인 상태의 냉매를 이용하여 전장 유닛(200)을 냉각할 수 있으므로, 냉각 효과가 개선될 수 있다. 상세히, 상기 실내 열교환기(150)에서 증발된 냉매는 약 10℃의 온도 범위를 형성한다. 반면에, 상기 전장 유닛(200)의 발열 온도는 대략 70-80℃로 형성될 수 있다. 상기 냉매의 온도와 발열 온도간에 큰 온도 차이에 의하여, 상기 전장 유닛(200)은 냉각(방열)될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 공기 조화기에는, 압축기(110), 실외 열교환기(120), 팽창장치(140), 실내 열교환기(150) 및 기액 분리기(180)가 포함된다.
상기 실내 열교환기(150)와 기액 분리기(180)의 사이에는, 방열 어셈블리(500)가 제공된다. 즉, 상기 방열 어셈블리(500)는 상기 실내 열교환기(150)의 출구측 및 상기 기액 분리기(180)의 입구측에 배치될 수 있다.
상기 방열 어셈블리(500)에는, 전장 유닛(200)에 분리 가능하게 결합되는 방열판(510)이 포함될 수 있다. 상기 방열판(510)에는 냉매 배관(160)이 관통되며, 상기 냉매 배관(160)은 상기 실내 열교환기(150)에서 증발된 냉매를 상기 방열 어셈블리(500)로 가이드 한다.
상기 실내 열교환기(150)에서 증발되어 저온 저압을 형성하는 냉매는 상기 방열 어셈블리(500)를 통과하면서 상기 전장 유닛(200)을 냉각시킨 후 상기 기액 분리기(180)로 유입될 수 있다. 그리고, 냉매는 상기 기액 분리기(180)에서 상분리 되며, 상분리 된 기상 냉매는 상기 압축기(110)로 유입될 수 있다.
여기서, 상기 방열 어셈블리(500)를 통과한 냉매를 상기 기액 분리기(180)로 가이드 하는 냉매 배관을 "가이드 배관"이라 이름할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 상기 실내 열교환기(150)에서 증발된 저온 저압의 냉매, 즉 상기 실외 열교환기(120)에서 응축된 응축 냉매가 상기 팽창장치(140)에서 감압되어, 상기 응축 냉매의 온도보다 저온인 상태의 냉매를 이용하여 전장 유닛(200)을 냉각할 수 있으므로, 냉각 효과가 개선될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 공기 조화기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 공기 조화기에는, 압축기(110), 실외 열교환기(120), 팽창장치(140), 실내 열교환기(150) 및 기액 분리기(180)가 포함된다.
상기 공기 조화기에는, 상기 실내 열교환기(150)에서 증발된 냉매가 유입되어 상기 전장 유닛(200)을 냉각시키는 방열 어셈블리(600)가 포함된다. 상기 방열 어셈블리(600)에는, 상기 전장 유닛(200)의 일측면에 결합되는 방열판(610) 및 상기 방열판(610)의 내부를 관통하는 냉매 배관(160)이 포함된다.
그리고, 상기 냉매 배관(160)에는, 상기 방열판(610)의 내부로 냉매를 유입시키는 입구배관(161) 및 상기 방열판(610)을 순환한 냉매를 배출시키는 출구배관(163)이 포함된다.
그리고, 상기 공기 조화기에는, 상기 실내 열교환기(150)를 통과한 냉매 중 적어도 일부를 상기 방열 어셈블리(600)로 바이패스 하는 바이패스 배관(166)과, 상기 실내 열교환기(150)의 토출배관(155)에 제공되며 냉매를 상기 바이패스 배관(166)으로 분지시키는 분지부(181) 및 상기 바이패스 배관(166)에 제공되어 냉매의 유동을 조절하는 바이패스 밸브(169)가 포함된다.
여기서, 상기 바이패스 배관(166)은 상기 냉매 배관(160)의 일 구성으로 이해되며, 상기 분지부(181)로부터 상기 방열 어셈블리(600)로 연장된다. 그리고, 상기 바이패스 밸브(169)에는, 전자 팽창밸브(EEV) 또는 솔레노이드 밸브가 포함될 수 있다.
그리고, 상기 방열 어셈블리(600)의 출구측에는, 상기 기액 분리기(180)를 통과한 냉매와 상기 출구배관(163)을 거친 냉매가 합지되는 합지부(183)가 제공된다. 여기서, 상기 방열 어셈블리(600)로부터 상기 합지부(183)로 연장되는 배관을 "가이드 배관"이라 이름할 수 있다.
즉, 상기 실내 열교환기(150)에서 증발된 냉매 중 적어도 일부의 냉매는 상기 분지부(181)에서 분지되어 상기 바이패스 배관(166)을 유동하며, 상기 방열판(610)으로 공급된다. 그리고, 나머지 냉매는 상기 기액 분리기(180)로 유입되어 상변화 될 수 있다.
그리고, 상기 방열판(610)을 순환한 냉매와, 상기 기액 분리기(180)를 통과한 냉매는 상기 합지부(183)에서 합지되어 상기 압축기(110)로 유입된다.
한편, 상기 전장 유닛(200)의 온도에 따라 상기 전장 유닛(200)의 냉각 필요여부가 판단될 수 있으며, 상기 전장 유닛(200)의 온도가 설정온도 이상이 되면, 상기 바이패스 밸브(169)를 ON 하거나, 그 개도를 증대하여 상기 방열 어셈블리(600)로 공급되는 냉매량을 증가시킬 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 냉매 사이클을 안정적으로 운전하면서 일부의 증발 냉매, 즉 상기 실외 열교환기(120)에서 응축된 응축 냉매가 상기 팽창장치(140)에서 감압되어, 상기 응축 냉매의 온도보다 저온인 상태의 냉매를 이용하여 전장 유닛을 냉각할 수 있으므로 전장 유닛의 냉각 효과가 개선될 수 있다는 장점이 있다.
10 : 실외기 20 : 실내기
110 : 압축기 120 : 실외 열교환기
140 : 팽창 장치 150 : 실내 열교환기
155 : 토출배관 160 : 냉매 배관
161 : 입구배관 163 : 출구배관
165a : 제 1 냉매배관 165b : 제 2 냉매배관
166 : 바이패스 배관 169 : 바이패스 밸브
167 : 메인 유로 168 : 가이드 배관
170 : 과냉각기 171 : 분지부
172 : 과냉각 유로 175 : 과냉각 팽창장치
185 : 합지부 200 : 전장 유닛
210 : 전장 기판 220 : 전장 부품
300 : 방열 어셈블리 310 : 방열판

Claims (12)

  1. 압축기, 응축기, 팽창 장치 및 증발기를 포함하는 냉매 싸이클이 구동되는 공기 조화기에 있어서,
    상기 냉매 싸이클의 구동을 위한 제어부품을 포함하는 전장유닛; 및
    상기 전장유닛의 적어도 일측에 제공되며, 상기 전장유닛에서 발생되는 열을 방출시키기 위한 방열 어셈블리가 포함되며,
    상기 방열 어셈블리에는,
    상기 전장유닛의 일측면에 결합되는 방열판; 및
    상기 응축기에서 응축된 냉매가 감압된 후, 상기 방열판으로 유입되도록 가이드 하는 냉매 배관이 포함되는 공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 응축기의 출구측에 배치되며, 상기 응축기를 통과한 메인 유로 및 상기 메인 유로로부터 분지된 냉매가 유동하는 과냉각 유로가 구바되는 과냉각기가 더 포함되며,
    상기 과냉각 유로는 상기 방열 어셈블리의 냉매 배관에 결합되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 증발기를 통과한 냉매 중 기상 냉매를 분리하는 기액 분리기; 및
    상기 방열 어셈블리의 출구측으로부터 상기 기액 분리기의 입구측으로 연장되는 가이드 배관이 더 포함되는 공기 조화기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 증발기에서 토출된 냉매를 가이드 하는 토출배관; 및
    상기 가이드 배관과 토출배관이 합지되는 합지부가 더 포함되는 공기 조화기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 증발기의 출구측에 배치되며, 냉매를 상기 방열 어셈블리로 분지하여 유입시키는 분지부; 및
    상기 방열 어셈블리의 출구측에 배치되며, 상기 냉매 배관을 유동한 냉매를 합지하는 합지부가 더 포함되는 공기 조화기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 방열 어셈블리의 냉매 배관에는,
    상기 분지부에서 상기 방열판의 일측으로 연장되는 제 1 냉매배관; 및
    상기 분지부에서 상기 방열판의 타측으로 연장되는 제 2 냉매배관이 포함되는 공기 조화기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 증발기를 통과한 냉매 중 기상 냉매를 분리하는 기액 분리기; 및
    상기 합지부에서 상기 기액 분리기의 입구측으로 연장되는 가이드 배관이 더 포함되는 공기 조화기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열 어셈블리의 냉매 배관은 상기 증발기의 출구측에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 증발기를 통과한 냉매 중 기상 냉매를 분리하는 기액 분리기; 및
    상기 방열 어셈블리에서 배출된 냉매를 상기 기액 분리기로 가이드 하는 가이드 배관이 더 포함되는 공기 조화기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 증발기에서 토출된 냉매를 가이드 하는 토출배관;
    상기 방열 어셈블리의 냉매 배관으로 냉매를 가이드 하는 바이패스 배관; 및
    상기 토출배관에 제공되며, 상기 토출배관의 냉매 중 적어도 일부의 냉매를 상기 바이패스 배관으로 분지하는 분지부가 더 포함되는 공기 조화기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 바이패스 배관에는, 냉매의 유동을 조절하는 바이패스 밸브가 제공되는 공기 조화기.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 증발기를 통과한 냉매 중 기상 냉매를 분리하는 기액 분리기; 및
    상기 방열 어셈블리에서 배출된 냉매와, 상기 기액 분리기를 통과한 냉매가 합지되는 합지부가 더 포함되는 공기 조화기.
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