KR20160039954A - 공기조화기 및 공기조화기용 방열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기 및 공기조화기용 방열장치에 관한 것으로, 상기 방열장치는 압축기의 구동을 제어하는 발열성 제어모듈이 설치되고, 일면에 상기 제어모듈이 장착되어 상기 제어모듈로부터 발생되는 열을 냉각 시키는 방열판; 상기 방열판 내부에 형성된 냉매유로; 상기 방열판의 측면에 형성되어 상기 냉매 유로로 냉매가 유입되는 냉매입구; 및 상기 냉매입구로부터 유입되어 상기 냉매유로를 통과한 냉매가 토출되는 냉매출구로 구성되어, 제어모듈로부터 발생하는 열을 냉각시켜 제어모듈의 과열로부터 보호하고, 공기조화기 자체 냉매 사이클을 이용하여 제어모듈을 냉각시킴으로써, 방열판의 크기가 감소하므로 그에 따라 차지하는 공간의 크기가 감소하고, 수냉식에 비해 안전하며, 간단한 구성으로 효과적으로 냉각 할 수 있다.

Description

공기조화기 및 공기조화기용 방열장치 {Air-conditioner and Heat Sink for Air-conditioner}

본 발명은 공기조화기 및 공기조화기용 방열장치에 관한 것으로, 특히 대형 공기조화기에 구비되는 발열 모듈에 장착되어 제어용 부품의 과열을 방지하는 공기조화기 및 공기조화기용 방열장치에 관한 것이다.

공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다.

이러한 공기조화기는 열교환기로 구성된 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성된 실외기로 분리되어 제어되며, 압축기 또는 열교환기로 공급되는 전원을 제어함으로써 동작된다. 또한, 공기조화기는 실외기에 적어도 하나의 실내기가 연결될 수 있으며, 요청되는 운전 상태에 따라, 실내기로 냉매를 공급하여, 냉방 또는 난방모드로 운전된다.

공기조화기는 냉매의 흐름에 따라 냉방운전되거나 난방운전되는데, 냉방운전 시, 실외기의 압축기에서 실외기의 열교환기를 거쳐 고온고압의 액체냉매가 실내기로 공급되면 실내기의 열교환기에서 냉매가 팽창되어 기화되면서 주변공기의 온도가 내려가 실내기 팬이 회전동작함에 따라 실내로 냉기가 토출되고, 난방운전 시 실외기의 압축기에서 고온고압의 기체냉매가 실내기로 공급되면, 실내기의 열교환기에서 고온고압의 기체냉매가 액화되어 방출된 에너지에 의해 따뜻해진 공기가 실내기팬의 동작에 따라 실내로 토출된다.

이러한 공기조화기 중, 가정 또는 하나의 건물에 설치되는 공기조화기 이상의 소정 영역에 설치되는 대형 공기조화기는 일반적으로 칠러가 사용된다.

일반적으로 칠러는, 냉수를 냉수 수요처로 공급하는 것으로서, 냉매가 순환되는 압축기와 쉘 튜브형 응축기와, 팽창기구와, 쉘 튜브형 증발기를 포함한다.

칠러는 쉘 튜브형 증발기가 수냉매 열교환기로 이루어져 냉매와 물을 열교환시키고, 냉수 수요처와 냉수 유로로 연결되어 냉매에 의해 냉각된 물을 냉수 수요처로 순환 공급한다.

이러한 칠러는 복수의 유닛이 유기적으로 연결되어 동작함에 따라 설정에 따라 다양한 부하 조건으로 동작하게 된다. 이를 위해 칠러는 복수의 압축기가 구비되고, 이를 구동하기 위해 복수의 인버터가 구비된다.

이때, 복수의 인버터를 포함한 제어 모듈은 일정한 열을 발생하는데, 칠러가 24시간 동작함에 따라 그에 따른 발열량이 과다하여 모듈을 보호하기 위해서는 발열을 해소할 수단이 필요하다.

종래의 공기조화기는 발열 모듈의 냉각을 위해 공냉식 방열팬이 구비된다. 그러나, 방열판의 핀으로 인하여 방열판의 크기가 크고 그로 인하여 많은 공간을 차지하는 문제가 있다. 이러한 종래의 방열판으로는 과열된 제어 모듈을 냉각시키는데 한계가 있다.

그에 따라 보다 효과적으로 제어모듈에서 발생되는 열을 냉각시켜 모듈을 보호할 수 있는 새로운 형태의 방열판이 필요하다.

본 발명의 목적은 공기조화기를 제어하는 제어 모듈로부터 발생되는 열을 흡수하여 냉각시켜 제어 모듈을 보호하는 공기조화기 및 공기조화기용 방열장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 압축기의 구동을 제어하는 발열성 제어모듈이 설치되는 공기조화기용 방열장치는 일면에 상기 제어모듈이 장착되어 상기 제어모듈로부터 발생되는 열을 냉각 시키는 방열판; 상기 방열판 내부에 형성된 냉매유로; 상기 방열판의 측면에 형성되어 상기 냉매 유로로 냉매가 유입되는 냉매입구; 및 상기 냉매입구로부터 유입되어 상기 냉매유로를 통과한 냉매가 토출되는 냉매출구로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 방열판은 지면으로부터 수직방향으로 설치되고, 상기 냉매입구와 상기 냉매출구는 상호 수직방향으로 배치되어, 상기 냉매입구는 상기 냉매출구의 상측에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 냉매유로는 상기 냉매입구와 상기 냉매출구로부터 상기 방열판의 가로방향으로 각각 직선으로 형성되는 제 1 유로; 및 상기 방열판의 상부 또는 하부로부터 상기 방열판에 세로방향으로 형성되어 상기 제 1 유로와 연결되는 보조유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉매유로는 상기 냉매유로는 상기 냉매입구와 상기 냉매출구로부터 각각 상기 방열판의 가로방향으로 직선으로 형성되고, 유선형 유로로 상기 냉매입구와 상기 냉매출구가 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 냉매유로는 유선형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 냉매입구는 상기 압축기로부터 토출되어, 응축기를 통해 액화된, 액체냉매가 유입되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기조화기 및 공기조화기용 방열장치는 대형 공기조화기에서 공기조화기를 제어하는 제어모듈로부터 발생하는 열을 냉각시켜 제어모듈의 과열로부터 보호하고, 공기조화기 자체 냉매 사이클을 이용하여 제어모듈을 냉각시킴으로써, 방열판의 크기가 감소하므로 그에 따라 차지하는 공간의 크기가 감소하고, 수냉식에 비해 안전하며, 간단한 구성으로 효과적으로 냉각 할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 공기조화기가 도시된 도이다.
도 2 및 도 3 은 본 발명에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 공기조화기용 방열판의 구조가 도시된 도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 공기조화기용 방열판의 다른 실시예의 구조가 도시된 도이다.
도 6 은 본 발명에 따른 공기조화기용 방열판의 냉매연결부가 도시된 도이다.
도 7 은 본 발명에 따른 공기조화기의 제어 모듈이 장착된 방열판의 예시도이다.
도 8 은 본 발명에 따른 공기조화기의 방열판을 포함하는 사이클이 도시된 도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 공기조화기가 도시된 도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 도이다.

본 실시예에 따른 공기조화기는 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 구성된다. 이때, 공기조화기는 대형 공기조화기로, 칠러(100)(1)를 포함한다.

또한, 공기조화기는 칠러(100)(1)로 냉수를 공급하는 냉각탑(210)(4), 칠러(100)(1)와 열교환을 통해 실내(290)로 냉온의 공기를 공급하는 에어핸들링 유닛(AHU)(220)(10)을 포함한다. 또한, 온수를 공급하는 보일러(230)를 더 포함할 수 있다. 또한, 냉수 또는 온수를 이동시키기 위한 펌프(251)를 포함한다.

칠러(100)(1)는 냉매를 압축하는 압축기(2), 압축기(2)에서 압축된 냉매가 냉각탑(4)에서 공급된 냉각수와 열교환되어 응축되는 응축기(6), 응축기(6)에서 응축된 냉매가 팽창되는 팽창기구(8), 그리고 팽창기구(8)에서 팽창된 냉매가 냉수 수요처(10)에서 공급된 냉수와 열교환되어 증발되는 증발기(12)를 포함한다.

압축기(2)는 터보압축기로, 냉매가 고속으로 회전하는 날개차(미도시)를 통과하도록 하여 그 원심력을 이용하여 냉매에 압력을 가하는 원심식 압축기가 사용 될 수 있다.

압축기(2)는 모터(미도시)를 포함한다. 이때 모터는 인버터에의해 동작전원이 입력되고 제어되어 동작한다. 압축기(2)는 증발기(12)와 흡입배관(20)으로 연결되고, 응축기(6)와 토출배관(21)으로 연결된다. 이때, 공기조화기는 복수의 압축기를 포함할 수 있다.

냉각탑(4)은 응축기(6)에서 냉매와 열교환되면서 가열된 냉각수를 냉각시키는 것으로서, 응축기(6)와 냉각수 유로(24)로 연결된다.

냉각수 유로(24)에는 냉각수가 냉각탑(4)과 응축기(6)를 순환하게 펌핑시키는 냉각수 펌프(26)가 설치된다.

냉각수 유로(26)는 냉각탑(4)에서 냉각된 냉각수가 응축기(6)로 입수되게 연결된 냉각수 입수 유로(28)와, 응축기(6)에서 가열된 냉각수가 냉각탑(4)으로 출수되게 연결된 냉각수 출수 유로(30)를 포함하고, 냉각수 펌프(26)는 냉각수 입수 유로(28)와 냉각수 출수 유로(30) 중 일측에 설치된다.

응축기(6)는 도 2에 도시된 바와 같이, 압축기(2)에서 압축된 냉매가 통과하는 쉘(31)과, 쉘(31)의 단부를 막는 칸막이(32)(33)과, 칸막이(32)(33)에 결합되는 캡(34)(35)과, 칸막이(32)(33)를 관통하고 캡(34)(35)의 내부와 연통되며 냉각수가 통과하는 이너 튜브(36)를 포함한다. 이때, 응축기(6)는, 쉘 튜브형 응축기가 사용될 수 있다.

응축기(6)는 쉘(31)에 냉매가 유입되는 냉매 유입구(37)와, 냉매가 유출되는 냉매 유출구(38)가 형성된다.

응축기(6)는 캡(34)(35)에 냉각수 유로(24) 중 냉각수 입수 유로(28)가 연결되는 냉각수 입수부(39)가 형성되고, 냉각수 유로(24) 중 냉각수 출수 유로(30)가 연결되는 냉각수 출수부(40)가 형성된다.

팽창기구(8)는 응축기(6)에서 응축된 냉매를 팽창시키는 것으로서, 캐필러리 튜브 또는 전자팽창밸브로 이루어진다.

냉수 수요처(10)는 실내 공기와 실외 공기를 혼합한 후 혼합 공기를 냉수와 열교환시킨 후 실내(290)로 토출하는 에어 핸들링 유닛(AHU: Air Handing Unit)(220)(10)으로 구성되는 것이 가능하고, 실내에 설치되어 실내 공기를 흡입하여 냉수와 열교환시킨 후 실내로 토출하는 팬 코일 유닛(FCU: Fan Coil Unit)으로 구성되는 것이 가능하며, 실내의 바닥에 매설된 바닥 배관 유닛으로 구성되는 것도 가능하며, 이하, 에어 핸들링 유닛으로 구성되는 것으로 설명한다.

에어 핸들링 유닛(220)(10)은 케이싱(미도시)과, 케이싱 내부에 설치되고 냉수가 통과하는 냉수 코일(미도시)과, 케이싱 내부에 설치되고 실내 공기와 실외 공기를 흡입하여 실내로 송풍시키는 송풍기(미도시)를 포함한다.

케이싱에는 실내 공기 흡입부(244)와, 실내 공기 배출부(243)와, 외기 공기 흡입부(미도시)와, 공조 공기 배출부(미도시)가 형성되고, 송풍기의 구동시 실내에서 실내 공기 흡입부(244)로 흡입된 공기 중 일부는 실내 공기 배출부로 배출되며, 실내 공기 배출부로 배출되지 않는 나머지는 실외 공기 흡입부(244)로 흡입된 실외 공기와 혼합되어 냉수 코일과 열교환된다.

냉수 코일과 열교환된 혼합 공기는 냉수 코일에 의해 냉각되고 공조 공기 배출부(243)를 통해 실내로 토출된다.

냉수 수요처(10)는 냉수 코일이 증발기(12)와 냉수 유로(60)로 연결된다.

냉수 유로(60)에는 냉수가 냉수 수요처(10)와 증발기(12)를 순환하게 펌핑시키는 냉수 펌프(62)가 설치된다.

냉각 유로(60)는 냉수 수요처(10)를 통과한 냉수가 증발기(12)로 입수되게 연결된 냉수 입수 유로(64)와, 증발기(12)에서 냉각된 냉수가 냉수 수요처(10)으로 출수되게 연결된 냉수 출수 유로(66)를 포함하고, 냉수 펌프(62)는 냉수 입수 유로(64)와 냉수 출수 유로(66) 중 일측에 설치된다.

증발기(12)는 도 2에 도시된 바와 같이, 팽창기구(8)에서 압축된 냉매가 통과하는 쉘(71)과, 쉘(71)의 단부를 막는 칸막이(72)(73)과, 칸막이(72)(73)에 결합되는 캡(74)(75)과, 칸막이(72)(73)를 관통하고 캡(74)(75)의 내부와 연통되며 냉수가 통과하는 이너 튜브(76)를 포함한다. 이때, 증발기(12)는, 쉘 튜브형 증발기가 사용될 수 있다.

증발기(12)는 쉘(71)에 냉매가 유입되는 냉매 유입구(77)와, 냉매가 유출되는 냉매 유출구(78)가 형성된다.

증발기(12)는 캡(74)(75)에 냉수 유로(60) 중 냉수 입수 유로(64)가 연결되는 냉수 입수부(79)가 형성되고, 냉수 유로(60) 중 냉수 출수 유로(66)가 연결되는 냉수 출수부(80)가 형성된다.

쉘(71)에는증발기(12)의 내부에 쌓이는 오일을 압축기(2)의 흡입측으로 안내하는 오일 회수 유로(81)가 연결된다.

이때, 공기조화기는 수냉식인 것을 예로 하여 설명하였으나 공냉식 구성 또한 가능하고 열교환기, 즉 증발기와 응축기의 열교환 매체가 공기로 변경됨에 따라 연결되는 구성은 변경될 수 있다.

도 4 는 본 발명에 따른 공기조화기용 방열판의 구조가 도시된 도이다. 도 4의 a의 정면도이고, 도 4의 b 는 상면도이며, 도 4의 c는 측면도이다.

앞서 설명한 바와 같이, 공기조화기의 압축기(2)는 연결된 모터의 구동에 따라 냉매를 압축하는 것으로, 압축기 모터는 인버터에 연결되어 인버터로부터 공급되는 동작전원에 따라 회전동작한다. 공기조화기, 특히 칠러에는 복수의 압축기가 구비되고, 복수의 압축기가 순차 구동하여 동작한다.

인버터는 공기조화기에 구비되는 압축기의 수에 대응하여 구비된다.

공기조화기는 복수의 압축기가 구비되고, 그에 따라 복수의 인버터가 구비된다. 이때, 압축기 모터의 구동을 제어하는 인버터는 복수의 모듈이 도시된 방열판(110)의 일면에 설치된다.

도 4의 a, b, c에 도시된 바와 같이, 방열판(110)은 내부에 냉매유로(113)가 형성된다. 방열판(110)은 직사각형의 형태로 형성되며, 설치되는 모듈의 수와, 인버터 드라이브 케이스의 크기에 대응하여 그 크기가 변경될 수 있다.

방열판(110)은 측면에 냉매유로(113)와 연결된, 냉매입구(112) 및 냉매출구(111)가 형성된다. 냉매입구(112)와 냉매출구(111)은 각각 냉매배관에 연결된다.

이때 방열판(110)은 냉매입구(112)가 상측, 냉매출구(111)가 하측에 위치하도록 설치된다.

냉매입구(112)로 유입된 냉매는 상부의 냉매유로로부터 하부의 냉매유로로 이동하고, 하부의 냉매출구(111)로부터 토출된다.

방열판(110)은 인버터 모듈을 장착하기 위한 장착부(118a)가 구비되고, 인버터 모듈을 고정시키기 위한 장착홀(118b)이 복수로 형성된다. 이때 장착부(118a)는 인버터 모듈의 장착 위치를 설명하기 위한 것으로, 별도의 구조물은 형성되지 않는다. 또한, 방열판(110)을 고정시키기 위한 고정홀(119)이 복수로 형성된다.

방열판(110)은 인버터 모듈의 배면에 접촉되도록 구성되고, 인버터 모듈에 밀착되어, 내부의 냉매유로(113)를 통과하는 냉매를 통해 인버터 모듈로부터 발생하는 열을 냉각시킨다.

냉매유로(113)는 방열판(110) 내부에 'ㄷ' 자 형태로 형성된다.

보조유로(114)는 방열판(110) 바닥면으로부터 상부를 향해 수직방향으로, 방열판의 세로방향으로 형성된다. 보조유로(114)에는 마개(115)가 구비되어 냉매가 방열판 외부로 유출되지 않도록 한다. 이때, 보조유로(114)는 방열판(110)의 내부에 냉매유로(113)의 세로방향 유로를 형성하기 위한 것이다. 경우에 따라 보조유로(114)는 방열판의 상부로부터 세로 방향으로 형성 될 수 있다.

냉매유로(113)는 냉매입구(112)와 냉매출구(111)로부터 각각 방열판의 가로방향으로 직선의 홀을 뚫고, 방열판의 하부로부터 세로방향으로 보조유로(114)를 뚫어 형성된다. 냉매입구(112)와 냉매출구(111)로부터의 각각의 직선의 홀은 상호 수평하게 형성된다.

방열판(110)의 두께는 약 2 내지 2.5cm 이고, 알루미늄으로 형성된다. 냉매유로(113)는 직경 1 내지 1.5 cm로 형성된다.

방열판(110)은 직사각형의 형태로 형성되며, 설치되는 모듈의 수와, 인버터 드라이브 케이스의 크기에 대응하여 그 크기는 변경될 수 있다.

도 5 는 본 발명에 따른 공기조화기용 방열판의 다른 실시예의 구조가 도시된 도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 방열판(110-1)은 내부에 유선형의 냉매유로(113-1)가 형성된다. 보조유로는 형성되지 않는다.

이때, 냉매유로(113-1)는 냉매입구(112)와 냉매출구(111)로부터는 직선의 유로가 각각 형성되고, 냉매입구측과 냉매출구측을 연결되는 내부의 유로가 유선형으로 형성된다.

도 6 은 본 발명에 따른 공기조화기용 방열판의 냉매연결부가 도시된 도이다.

도 6을 참조하면, 방열판(110)의 측면에 형성된 냉매입구(112)와 냉매출구(111)는 냉매배관에 각각 연결된다.

이때, 방열판(110)이 설치되는 컨트롤 박스의 케이스에는 냉매입구(112) 및 냉매출구(111)의 위치에 대응하여, 홀이 각각 형성된다.

방열판(110)이 장착되면, 케이스에 형성된 두개의 홀은 냉매입구(112)와 냉매출구(111)와 동일한 위치에 형성되므로 방열판(110)의 냉매입구(112)와 냉매출구(111)는 컨트롤 박스 외부의 냉매배관에 연결된다.

압축기(2)로부터 압축되어 토출되는 기체냉매는 응축기(6)를 통과하여 액화되고 과냉각장치(미도시)에 의해 냉각되어 액체냉매가 증발기로 이동하는데, 냉매입구(112)는 배관을 통해, 과냉각장치와 증발기 사이의 냉매배관의 어느 일측에 연결된다.

냉매입구(112)와 냉매출구(111)가 냉매배관에 연결되면, 방열판(110)에는 증발기로 이동하는 액체냉매의 일부가 유입된다. 연결위치에 따라 응축기(6)로부터 토출된 냉매가 냉매입구(112)로 유입될 수 있다.

유입된 냉매는 냉매유로(113)를 따라 이동하고, 이동하면서 방열판(110)에 설치된 인버터 모듈의 열을 흡수하고, 하부의 냉매출구(113)로부터 토출된다.

냉매출구(113)는 배관을 통해, 증발기(12)로부터 토출되어 어큐뮬레이터로 유입되는 냉매배관에 연결된다. 이때, 냉매출구(113)로부터 토출되는 냉매는 방열판을 통과하면서 온도가 상승하고 압력이 감소함에 따라 기화될 수 있다.

또한, 토출된 냉매의 상태에 따라, 냉매출구(111)는 배관이 냉매입구(112)가 연결된 냉매배관의 지점과, 증발기 사이의 어느 일측에 연결될 수 있다.

이때, 냉매입구(112)를 통해 방열판(110) 내부로 흡입되는 냉매는 약 25도이고, 토출되는 냉매는 약 60 내지 70도 이다. 냉매가 순환하는 경우 방열판의 온도는 약 35도를 유지하게 된다.

도 7 은 본 발명에 따른 공기조화기의 제어 모듈이 장착된 방열판의 예시도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 방열판(110)에는 인버터 모듈(121 내지 123)을 포함한 제어 모듈이 장착된다.

복수의 제어 모듈은 냉매유로를 따라 배열되어 장착되며, 방열판에 형성된 장착홀(118b)에 고정된다.

또한, 방열판(110)은 고정홀(119)에 의해 공기조화기의 콘트롤 박스 또는 인버터용 콘트롤박스의 케이스(129)의 어느 일측에 장착된다.

이때 방열판(110)은 냉매입구(112)가 상측, 냉매출구(111)가 하측에 위치하도록 지면에 대해 수직으로 장착된다.

방열판(110)이 지면에 대해 수직으로 장착됨에 따라, 냉수와 냉매의 열교환에 의해 방열판(110)에 표면에 응결이 발생하더라도 중력에 의해 아래로 흐르게 되므로, 별도의 응축수 제거를 위한 장치가 불필요 하다.

또한 응축수가 아래로 흐르게 되므로, 제어모듈이 손상을 방지할 수 있다.

방열판(110)에는 제 1 내지 제 3 인버터모듈(121, 122, 123)이 장착되고, 스위칭모듈(124)가 장착된다. 이때 방열판(110)에 장착되는 모듈의 수는 공기조화기의 용량 또는 압축기에 따라 변경될 수 있다.

방열판(110)에 장착되는 제어모듈은 예를 들어, 인버터모듈(121 내지 123)은 인버터 전원의 전류제어를 위한 게이트 구동모듈과, 스위칭 모듈을 포함한다.

예를 들어 게이트 구동모듈은 IGBT Module(Insulated Gate Bipolar Mode Transistor Module)이고, 스위칭모듈(124)는 제어 정류 소자로서 사이리스터(Thyristor Diode Module, TDM)가 사용될 수 있다.

복수의 제어모듈은 통신버스에 연결되어 공기조화기의 메인제어부(미도시)와 데이터를 송수신한다.

냉매는 냉매유로(113)을 따라 이동하면서 방열판(110)에 설치되는 제어모듈(121 내지 124)에서 발생하는 열을 흡수하여 제어모듈을 냉각시킨다.

그에 따라 냉매는 냉매입구(112)로 유입되어 냉매유로(113)을 따라 이동하여 냉매출구(111)로 토출되므로 점차 온도가 상승한다. 따라서 방열판(110)에는 발열량이 많은 모듈 순서대로 냉매입구(112)에 근접하게 배치되는 것이 바람직하다.

그에 따라 인버터모듈에 비해 상대적으로 발열량이 적은 전류제어모듈(124)는 냉매입구(112)로부터 가장 먼 거리에 배치된다.

또한 방열판(110)에는 온도센서가 구비되어 공기조화기의 메인제어부에 의해 방열판의 온도에 따라 방열판으로 유입되는 냉매의 유량을 제어할 수 있다.

이때, 방열판(110)은 압축기(2)를 제어하기 위한 콘트롤 박스 내부에 설치되며 앞서 설명한 도 6에서와 같이 콘트롤 박스의 케이스의 어느 일측에 장착된다.

콘트롤 박스에는 팬(128)이 설치되고, 모듈간의 통신을 위한 통신버스가 구비되며, 메인제어부가 위치하는 메인보드, 외부 전원이 공급되는 전원부, 과전류를 차단하는 보호회로, 소정 크기의 정전압을 생성하는 SMPS가 각각 구비된다.

도 8 은 본 발명에 따른 공기조화기의 방열판을 포함하는 사이클이 간략하게 도시된 도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 공기조화기는 압축기(130)로부터 토출된 냉매가 응축기(140)(6)로 유입되어 기체냉매가 액화되고, 액체냉매가 응축기(140)(4)로부터 증발기(150)(12)로 이동한다.

이때 응축기(140)(6)에는, 냉각탑(210)(4)으로부터 냉수가 공급되어, 응축기(140)(6) 내에서 냉매와 냉수 간의 열교환이 이루어지고, 그에 따라 기체냉매가 응축되어 액화된다. 냉매가 액화됨에 따라 발생하는 열에 의해 물이 가열되고, 온도가 상승한 물은 다시 냉각탑(210)(4)로 유입된다. 경우에 따라 가열된 물은 별도 난방에 이용 될 수 있다.

응축기(140)(6)의 토출측에는 과냉각 장치(미도시)가 구비되어, 응축된 액체 냉매가 증발기(150)(12)로 이동하는 도중에 기화되지 않도록 냉매를 냉각시킨다.

응축기(140)(6)로부터 토출된 냉매의 일부는 컨트롤 박스의 방열판(110)으로 공급된다.

방열판(110)을 통과한 냉매는 인버터 모듈을 포함하는 제어모듈을 냉각시키고, 제어모듈로부터 발생된 열에 의해 온도가 상승한다. 온도가 상승된 냉매는 다시 냉매배관에 합류하게 된다. 이때, 방열판(110)에서의 온도 상승 정도에 따라 토출된 냉매의 일부가 기화될 수 있다.

방열판(110)을 통과한 냉매는 그 상태에 따라, 증발기로 유입되는 냉매배관에 연결되거나, 또는 증발기(150)(12)로부터 토출된 냉매배관에 연결될 수 있다.

이때 냉매출구(111)는 배관을 통해 증발기(150)(12)의 냉매 토출단의 냉매배관에 연결될 수 있다.

어큐뮬레이터(160)는 유입되는 냉매를 액체냉매와 기체냉매로 분리하여 기체냉매가 압축기(120)로 이동하도록 한다.

따라서, 본 발명은 방열판(110)에 냉매가 흘러, 발열이 과다한 인버터 모듈 등의 제어모듈을 효과적으로 냉각시킬 수 있고, 그에 따라 제어모듈이 안정적으로 동작할 수 있게 된다. 또한, 방열판(110)을 지면에 대해 수직이 되도록 설치함으로써, 방열판 표면에 발생할 수 있는 응축수를 용이하게 제거할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 실시예에 따라서는 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있으나, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다.

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.

1,100: 칠러 4, 210: 냉각탑
10, 220: 에어핸들링 유닛
2, 130: 압축기
6, 140: 응축기 12, 150: 증발기
110: 방열판
111: 냉매출구 112: 냉매입구
113: 냉매유로 114: 보조유로

Claims (19)

1. 압축기의 구동을 제어하는 발열성 제어모듈이 설치되는 공기조화기용 방열장치에 있어서,
   상기 방열장치는,
   일면에 상기 제어모듈이 장착되어 상기 제어모듈로부터 발생되는 열을 냉각 시키는 방열판;
   상기 방열판 내부에 형성된 냉매유로;
   상기 방열판의 측면에 형성되어 상기 냉매 유로로 냉매가 유입되는 냉매입구; 및
   상기 냉매입구로부터 유입되어 상기 냉매유로를 통과한 냉매가 토출되는 냉매출구로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 방열장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 방열판은 지면으로부터 수직방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 방열장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉매입구는 상기 냉매출구의 상측에 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 방열장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉매입구와 상기 냉매출구는 상호 수직방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 방열장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 냉매입구 및 상기 냉매 출구는 상기 방열판의 동일한 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 방열장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉매유로는 상기 냉매입구와 상기 냉매출구로부터 상기 방열판의 가로방향으로 각각 직선으로 형성되는 제 1 유로;
   상기 방열판의 상부 또는 하부로부터 상기 방열판에 세로방향으로 형성되어 상기 제 1 유로와 연결되는 보조유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 방열장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 보조유로는 냉매유출을 방지하는 마개를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 방열장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉매유로는 'ㄷ' 자 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 방열장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉매유로는 상기 냉매유로는 상기 냉매입구와 상기 냉매출구로부터 각각 상기 방열판의 가로방향으로 직선으로 형성되고,
   유선형 유로로 상기 냉매입구와 상기 냉매출구가 연결되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 방열장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매유로는 유선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 방열장치.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열판은 2 내지 2.5cm 의 두께로 형성되는 직사각형 형상이고,
    상기 냉매유로는 1내지 1.5cm의 내경을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 방열장치.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매입구는 상기 압축기로부터 토출되어, 응축기를 통해 액화된, 액체냉매가 유입되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 방열장치.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매입구는 상기 압축기로부터 토출된 냉매를 열교환하는 응축기의 토출측 냉매 배관에 연결되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 방열장치.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매출구는 증발기의 입구 또는 상기 증발기의 토출측 냉매 배관에 연결되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 방열장치.
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열판은, 복수의 제어모듈이 상기 냉매유로를 따라 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 방열장치.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어모듈은, 상기 냉매 입구로부터 발열의 정도가 높은 순서부터 낮은 순서로, 상기 방열판에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 방열장치.
17. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열판은, 상기 제어모듈이 고정 장착되는 복수의 장착홀을 포함하고,
    상기 제어모듈의 배면에 상기 일면이 밀착되어 상기 제어모듈을 냉각 시키는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 방열장치.
18. 제 1 항의 상기 방열장치가 구비되는 공기조화기.
19. 제 17 항에 있어서,
    상기 방열장치에 장착되는 제어모듈은,
    인버터 전원의 전류제어를 위한 게이트 구동모듈과, 스위칭모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.

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