KR20160071708A - 공기 조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 의한 공기 조화기는, 냉동 사이클의 동작을 제어하기 위한 제어 부품이 수용되는 전장 케이스; 상기 냉동 사이클을 구성하며, 상기 전장 케이스의 일측으로 연장되어 상기 제어 부품의 냉각을 위한 냉매의 유동을 안내하는 냉매 배관; 상기 전장 케이스에 장착되며, 상기 제어 부품과 접하는 열전달판; 및 상기 냉매 배관 상에 제공되며, 상기 전장 케이스의 외측에서 상기 열전달판에 장착되어 상기 제어 부품과의 열교환을 통해 상기 제어 부품을 냉각시키는 냉각부재를 포함하며, 상기 냉각 부재는, 상기 냉매가 유동되는 한쌍의 배관부와; 상기 배관부의 하단을 연결하는 판 형상으로 형성되며, 상기 열전달판과 면접촉하는 열전달부로 구성되되, 상기 냉각부재는 일체로 성형되는 것을 특징으로 한다.

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 공기 조화기와, 실내기와 실외기를 하나의 장치로 결합된 일체형 공기 조화기로 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. 특히 인버터 압축기가 사용되는 공기 조화기의 경우 인버터 압축기에 전원공급 및 제어하기 위한 부품들에서 집중적으로 발열되며, 상기 전장 유닛의 발열 온도는 대략 70~80℃를 형성하게 된다.

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 전장 유닛을 냉각시키기 위하여, 종래의 공기 조화기에는 전장 유닛의 일측에 열전도성이 높은 기판을 배치시키고 외기에 의하여 열교환이 이루어지는 방식(히트싱크, heat-sink)이 적용되었다.

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 전장 유닛의 일측에 냉동 사이클의 냉매가 유동하는 냉각장치가 마련되고, 냉매와 전장 유닛간에 열교환이 이루어짐으로써 전장 유닛의 냉각이 이루어지는 기술이 소개되고 있다.

예를 들어, 일본등록특허 제4488093호에는 공기 조화기의 냉매 회로상의 냉매 배관 중 실외 열교환기와 실내 열교환기 사이를 연결하는 냉매 배관 중 일부가 열전달효율이 높은 알루미늄 소재의 냉매 재킷을 관통하도록 구성되며, 냉매 재킷은 발열이 발생되는 파워소자와 접하는 열전달판에 밀착 고정되어 냉매 배관을 따라 흐르는 냉매에 의해 파워소자를 냉각 할 수 있도록 하는 공기 조화기가 개시되어 있다.

이와 같은 구조의 공기 조화기에서는 냉매 재킷을 냉매 배관이 관통하도록 구성되므로, 냉매 재킷의 홀가공이 이루어져야 하며, 냉매 재킷과 냉매 배관이 완전히 밀착되어야만 열전달 효율이 우수하게 된다. 하지만, 냉매 재킷과 냉매 배관이 완전히 밀착될 수 있도록 정밀하게 홀 가공을 하고 서로 밀착 결합시키는 작업이 어려우며, 이에 따른 불량의 발생 가능성이 있는 문제가 있다.

이러한 문제의 해결을 위해서, 냉매 재킷의 전면에 홈을 형성하고, 냉매 배관을 홈에 삽입시킨 후 홈의 가장자리를 압입하거나 냉매 배관을 압착하여 상기 냉매 배관과 냉매 재킷을 밀착시키도록 하는 공기 조화기가 개발되고 있다.

하지만, 이러한 구조의 공기 조화기는 상기 냉매 재킷의 성형성과 상기 냉매 재킷 및 냉매 배관의 결합은 용이한 반면, 상기 냉매 재킷과 냉매 배관의 밀착성이 완전히 이루어지기 어려우며, 냉매 재킷 및 냉매 배관의 압착시 일관되고 일정한 결합 품질을 보장할 수 없으며, 압착 변형시 상기 냉매 배관을 손상시키거나 냉매의 흐름을 방해할 수 있는 등의 문제가 있다.

본 발명의 실시 예는, 냉매 배관의 손상을 방지하고 발열 부품의 냉각을 위한 일정한 열전달 성능을 보장할 수 있는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시 예는, 전장 유닛과의 결합성이 향상된 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 공기 조화기에는, 냉동 사이클의 동작을 제어하기 위한 전장 기판 및 상기 전장 기판에 실장되는 제어 부품이 수용되는 전장 케이스; 상기 냉동 사이클을 구성하며, 상기 전장 케이스의 일측으로 연장되어 상기 제어 부품의 냉각을 위한 냉매의 유동을 안내하는 냉매 배관; 상기 전장 케이스에 장착되며, 상기 제어 부품과 접하는 열전달판; 및 상기 냉매 배관 상에 제공되며, 상기 전장 케이스의 외측에서 상기 열전달판에 장착되어 상기 제어 부품과의 열교환을 통해 상기 제어 부품을 냉각시키는 냉각부재를 포함하며, 상기 냉각 부재는,

상기 냉매가 유동되는 한쌍의 배관부와; 상기 배관부의 하단을 연결하는 판 형상으로 형성되며, 상기 열전달판과 면접촉하는 열전달부로 구성되되, 상기 냉각부재는 일체로 성형되는 것을 특징으로 한다.

상기 배관부의 개구된 상단과 하단은 상기 열전달부의 상단과 하단보다 더 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 열전달부는 상기 배관부 하부 형상 일부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 배관부 사이의 상기 열전달부에는 상기 열전달판에 체결되는 냉각부재 체결수단이 관통되는 체결홀이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 전장 케이스에는 상기 열전달부가 수용되는 장착구가 개구되어 형성되며, 상기 열전달판은 상기 전장 케이스의 내측에서 상기 장착구를 차폐하도록 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기 열전달부의 두께는 상기 전장 케이스의 두께보다 더 두껍게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 전장 케이스에는 상기 열전달판의 양측 단부를 수용하여 상기 열전달판이 슬라이딩 삽입될 수 있도록 하는 복수의 가이더가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 열전달판과 상기 전장 기판의 사이를 연결하며, 상기 전장 기판과 상기 열전달판이 이격된 상태로 고정 장착될 수 있도록 하는 브릿지가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 브릿지의 일단에는 탄성 변형 가능하게 연장되어 상기 전장 기판의 단부를 수용하여 걸림 구속하는 고정부재가 더 형성되며, 상기 고정부재는 탄성 변형에 의해 상기 전장 기판의 탈착이 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 의한 공기 조화기에 의하면, 냉동 사이클을 순환하는 냉매열을 이용하여 전장 유닛에 제공되는 발열 부품을 냉각시킬 수 있으므로, 상기 발열 부품의 오작동을 방지하고 공기 조화기의 고장을 방지할 수 있다는 효과가 있다.

그리고, 전장 유닛의 냉각을 위한 냉각부재가 배관부와 체결홀이 형성된 열전달부로 구성되며, 동일 소재로 성형되고 일체로 형성되므로 냉매 배관의 통과하는 냉매의 열전달 효율이 극대화될 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 별도의 히트싱크의 장착 또는 히트싱크의 장착을 위한 브라켓 구조등이 불필요하게 되므로 제조 공정이 간결해지고, 조립을 위한 공정이 간소화됨으로서 생산성이 향상되고 제조 비용이 절감되는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 배관부와 열전달부가 일체로 성형되도록 함으로써 열전달부의 두께를 최대한 얇게 할 수 있으며, 따라서 배관부를 지나는 냉매가 효과적으로 열교환될 수 있어 열교환 효율이 향상되는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 전장 유닛의 발열 부품이 상기 냉각부재와 실질적인 결합구조를 가지지 않으며, 열전달판에 고정되는 브릿지에 의해 고정되는 구조를 가짐으로써, 상기 냉각부재를 포함한 다른 구성을 분리하지 않고, 상기 브릿지로부터 간단하게 분리할 수 있게 구성되어 전장 기판 및 발열 부품의 정비가 용이한 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 공기 조화기의 냉매 회로 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 실외기의 외관을 보인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 전장 유닛의 구성을 보인 사시도이다.
도 4는 상기 전장 유닛의 결합 구조를 보인 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 의한 냉각부재의 결합 구조를 보인 단면도이다.
도 6은 상기 냉각부재의 사시도이다.
도 7은 상기 냉각부재의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 냉각부재의 단면도이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 공기 조화기의 냉매 회로 구성을 개략적으로 보인 도면이다.

도면을 참조하면, 도면에 도시된 것과 같이, 본 발명의 실시예에 의한 공기 조화기(1)는 전체적으로 공기조화를 위한 실내 공간에 설치되는 실내기(10)와, 실외 공간에 설치되는 실외기(20)로 구성되며, 상기 실내기(10)와 실외기(20)를 연결하는 한쌍의 냉매 배관(30)에 의해 운전 모드에 따라 상기 실내기(10) 및 실외기(20) 사이의 냉매 유동이 가능하게 된다.

상기 실내기(10)는 하나 혹은 병렬 연결된 복수의 실외기(20)와 연결되는 구조를 가지며, 다수개가 병렬 연결되도록 구성된다. 다수의 상기 실내기(10)는 각각의 공간에 독립적으로 배치될 수 있으며, 상기 실내기(10)가 구비된 공간을 독립적으로 냉 난방할 수 있도록 구성된다. 도 1에서는 설명과 이해의 편의를 위해 1개의 실내기(10)가 구비된 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 상기 실내기(10)는 복수개로 구성될 수 있다.

상기 실내기(10)에는 냉매와 실내의 공기가 열교환되는 실내 열교환기(11)와, 실내 공기가 상기 실내 열교환기(11)를 강제로 통과하도록 하여 열교환을 촉진시키는 실내 팬(12)이 구비될 수 있다.

상기 실내 열교환기(11)와 연결되는 냉매 배관(30) 중 상기 실내 열교환기(11)의 입구 및 출구에는 각각 온도 센서가 구비될 수 있으며, 상기 실내 열교환기(11)로 냉매를 공급하는 냉매 배관(30)에는 공급되는 냉매의 유량을 제어하는 실내 팽창밸브(13)가 구비된다.

한편, 상기 실외기(20)에는 기체 상태의 냉매가 고온 고압으로 압축될 수 있도록 하는 압축기(21)가 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 복수의 상기 압축기(21) 중 적어도 하나 이상은 부하에 따라 용량이 가변될 수 있는 인버터 압축기를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 압축기(21)의 출구와 연결되는 냉매 배관에는 압축기(21)로부터 토출된 냉매에 포함된 오일을 분리하는 오일 분리기(22)가 구비된다. 그리고, 상기 오일 분리기(22)를 지나는 냉매를 실내 열교환기(11) 또는 실외 열교환기(24) 측으로 선택적으로 공급될 수 있도록 하는 사방밸브(four-way valve)(23)가 제공된다.

상기 사방밸브(23)는 각각 상기 실내 열교환기(11)와 실외 열교환기(24), 압축기(21), 어큐뮬레이터(29)와 각각 연결되며, 상기 압축기(21)에서 토출되는 냉매가 냉방 운전 또는 난방 운전에 따라 상기 실내 열교환기(11)와 실외 열교환기(24)로 선택적으로 공급될 수 있도록 유로를 절환할 수 있도록 구성된다.

상기 실외 열교환기(24)는 실외 공기와 냉매가 열교환되도록 하는 것으로, 실외 열교환기(24)의 일측에는 실외 팬(25)에 의해 실외 공기가 상기 실외 열교환기(24)를 강제로 통과하면서 냉매와 열교환할 수 있도록 한다. 복수대의 상기 실외기(20)가 연결되어 구성되는 경우, 상기 실외 열교환기(24)와 실외 팬(25) 각각은 복수개가 구비될 수 있으며, 병렬 연결되어 냉매의 유동이 조절될 수 있을 것이다.

그리고, 상기 실외 열교환기(24)와 연결되는 냉매 배관(30)에는 난방 운전시 공급되는 냉매의 유량을 제어하는 실외 팽창밸브(26)와 상기 실외 열교환기를 지나 상기 실내 열교환기(11)로 향하는 냉매를 과냉각시키기 위한 과냉각기(27)가 구비될 수 있다.

상기 과냉각기(27)의 출구측에는 분지된 냉매 배관(30)의 일부가 상기 과냉각기(27)를 향하도록 형성되며, 상기 냉매 배관(30) 상에는 과냉각 팽창밸브(28)가 구비되어 감압 팽창에 의해 저온 상태가 된 냉매가 상기 과냉각기(27)를 지나면서 상기 과냉각기(27)를 통과하는 냉매를 과냉각시킬 수 있게 된다.

그리고, 과냉각기(27)는 상기 어큐뮬레이터(29)의 입구측과 냉매 배관에 의해 연결되어 상기 과냉각기(27)를 통과하는 냉매를 과냉각시킨 냉매가 상기 어큐뮬레이터(29)로 유입될 수 있도록 한다.

그리고, 상기 실외 열교환기(24)와 상기 실외 팽창밸브(26) 및 과냉각기(27)를 차례로 지나는 냉매 배관(30)은 상기 실외기(20) 외측으로 연장되어 실내 열교환기(11)와 연결될 수 있게 된다.

그리고, 상기 실외기(20)의 일측에는 상기 실내 열교환기(11)와 연결되며, 유입되는 액체 상태의 냉매와 기체 상태의 냉매를 분리하여 액체 상태의 냉매가 저장되고 기체 상태의 냉매가 상기 압축기(21)로 공급될 수 있도록 하는 상기 어큐뮬레이터(29)가 구비된다.

이들 구성은 모두 냉매 배관(30)에 의해 연결될 수 있으며, 따라서 상기 압축기(21)에서 토출되는 고온 고압의 냉매는 상기 냉매 배관(30)을 따라서 냉매 회로를 순환하게 된다. 그리고, 상기 공기 조화기(1)는 사용자의 조작에 따라 냉방 또는 난방 모드로 운전될 수 있으며, 이때 상기 사방밸브(23)에 의해 냉매의 유동 방향이 전환될 수 있게 된다.

상세히, 상기 공기 조화기(1)가 난방 운전되는 경우, 상기 압축기(21)에서 압축된 고온 고압의 액체 상태의 냉매는 오일 분리기(22)와 상기 사방밸브(23)를 지나 상기 실외기(20) 측에서 상기 실내기(10) 측으로 공급된다. 상기 실내기(10)의 실내 열교환기(11)로 유입된 냉매는 상기 실내 팬(12)의 구동에 의해서 상기 실내공기와 열교환되어 저온 고압의 액체상태의 냉매가 되며 실내 공간을 난방할 수 있게 된다.

상기 실외 열교환기(24)를 통과한 냉매는 다시 상기 실외기(20) 측으로 유입된다. 상기 실외기(20) 측으로 유입된 냉매는 상기 실외 팽창밸브(26)를 지나면서 감압되어 저온 저압의 액체상태의 냉매가 되며, 상기 실외 열교환기(24)로 유입된다.

상기 실외 열교환기(24)로 유입된 저온 저압의 액체상태 냉매는 상기 실외 팬(25)의 구동에 의해 상기 실외 공기와 열교환하게 되며, 액체상태의 냉매가 기체상태로 상변화된다.

상기 실외 열교환기(24)를 통과한 냉매는 상기 사방밸브(23)를 지나 상기 어큐뮬레이터(29)로 유입된다. 그리고, 상기 어큐뮬레이터(29)에서는 유입된 냉매를 액체와 기체로 분리한 후 기체상태의 냉매가 상기 압축기(21)로 공급될 수 있도록 하며, 이와 같은 사이클을 반복 수행하게 된다.

한편, 상기 공기 조화기(1)가 냉방 운전되는 경우, 상기 압축기(21)에서 압축된 고온 고압의 액체 상태의 냉매는 오일 분리기(22)와 상기 사방밸브(23)를 지나 상기 실외 열교환기(24)를 통과하게 되며, 이때 상기 실외 팬(25)에 의해 실외 공기와 열교환하여 실내 공간을 냉방하게 되고 상기 실외 열교환기(24) 내부의 냉매는 저온 고압의 액체상태가 된다.

그리고, 상기 실외 열교환기(24)를 통과한 냉매는 상기 과냉각기(27)를 지나 상기 실외기(20) 측에서 상기 실내기(10) 측으로 유입된다. 상기 실내기(10)로 유입된 저온 고압의 액체상태 냉매는 상기 실내 팽창밸브(13)를 지나면서 감압되고 상기 실내 열교환기(11)로 유입된다.

상기 실내 열교환기(11)를 지나는 냉매는 상기 실내 팬(12)의 구동에 의해 실내공기와 열교환하며, 상기 실내 열교환기(11)의 내부에서 액체 상태의 냉매는 열교환에 의해 상변화되어 저온 저압의 기체 상태 냉매가 된다.

상기 실내 열교환기(11)를 통과한 냉매는 다시 상기 실내기(10) 측에서 실외기(20) 측으로 유입되며, 상기 사방밸브(23)를 통해 상기 어큐뮬레이터(29)로 유입된다. 상기 어큐뮬레이터(29)에서 분리된 기체 상태의 냉매는 상기 압축기(21)로 다시 공급되며, 이와 같은 사이클을 반복하여 수행하게 된다.

한편, 상기 실외 열교환기(24)와 상기 과냉각기(27) 사이를 연결하는 냉매 배관(30) 상에는 냉각 배관(40)이 더 구비된다. 상기 냉매 배관(30)은 상기 실외 열교환기(24)와 상기 과냉각기(27) 사이를 연결하는 냉매 배관(30)의 일부로 아래에서 상세하게 설명할 전장 유닛(60)측으로 연장 형성되며 상기 냉각 배관(40)에는 냉각부재(50)가 구비되어 상기 전장 유닛(60) 내부에 구비되어 발열이 일어나는 발열 부품과 접촉에 의해 냉각할 수 있도록 구성된다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 실외기의 외관을 보인 사시도이다.

도면에 도시된 것과 같이, 상기 실외기(20)에는, 외관을 형성하며 다수의 부품을 내장하는 케이스(201)가 포함된다. 상기 케이스(201)에는, 실외 공기를 흡입하는 흡입부(202) 및 흡입된 공기가 열교환된 후 토출되는 토출부(203)가 포함된다. 상기 토출부(203)는 상기 케이스(201)의 상단부에 형성될 수 있다.

한편, 상기 케이스(201)의 내부에는 압축기(21)와 실외 열교환기(24),실외 팬(25), 어큐뮬레이터(29), 과냉각기(27) 등이 구비되며, 이들 구성은 냉매 배관(30)에 의해 연결되어 냉동 사이클을 구성할 수 있도록 될 수 있도록 형성된다.

그리고, 상기 실외기(20)에는 상기 냉동 사이클을 이루는 각 구성들의 동작을 제어하기 위한 전장 유닛(60)이 구비된다. 그리고, 상기 냉매 배관(30)은 상기 전장 유닛(60)의 일측으로 연장되며 상기 냉매 배관(30)을 따라 유동되는 냉매를 이용하여 상기 전장 유닛(60) 내부의 발열 부품(63)을 냉각할 수 있도록 구성된다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 전장 유닛의 구성을 보인 사시도이다. 그리고, 도 4는 상기 전장 유닛의 결합 구조를 보인 분해 사시도이다.

그리고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 의한 냉각부재의 결합 구조를 보인 단면도이다.

도면에 도시된 것과 같이 상기 전장 유닛(60)에는, 소정의 내부공간을 형성하는 전장 케이스(61)가 포함된다. 상기 전장 케이스(61)의 내부에는, 전장 기판(62) 및 상기 전장 기판(62)에 배치되는 다수의 제어 부품이 포함된다. 상기 다수의 제어 부품에는, 고온의 열을 발생시키는 발열 부품(63)이 포함될 수 있다.

일례로, 상기 발열 부품(63)에는 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. 상기 전원 모듈을 "파워 소자"라 이름할 수 있다. 그리고, 상기 전장 기판(62)은 상기 IPM의 일 구성일 수 있다. 상기 전원 모듈이 구동되면, 상기 전원 모듈에 구비되는 스위칭 소자의 온오프 작용에 의하여 대략 70-80℃고온의 열이 발생될 수 있다.

그 외에, 상기 발열 부품에는, 마이크로 컴퓨터, 인버터, 컨버터, EEPROM, 정류 다이오드 또는 콘덴서 등이 더 포함될 수 있다. 상기 발열 부품은 상기 전장 케이스(61)의 내부에 배치될 수 있다.

상기 전장 유닛(60)에는 상기 전장 유닛(60)의 발열 부품(63)을 냉각시키기 위한 냉각부재(50)가 구비될 수 있다. 상기 냉각부재(50)는 상기 전장 케이스(61)의 일측면에 구비되며, 상기 냉각부재(50)가 구비되는 상기 전장 케이스(61)의 일측면에는 장착구(611)가 형성된다.

상기 장착구(611)는 상기 냉각부재가 내부에 위치될 수 있도록 상기 냉각부재(50)의 크기와 대응하는 크기로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 냉각부재(50)가 상하로 복수개가 구비될 경우 상기 장착구(611) 또한 대응하는 위치에 복수개로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 상기 냉각부재(50)가 제 1 냉각부재(51)와 제 2 냉각부재(52)로 구성되며 상하 방향으로 배치되고, 상기 장착구(611)는 제 1 장착구(612)와 제 2 장착구(613)로 구성되는 것을 예를 들어 설명하기로 한다.

도 6은 상기 냉각부재의 사시도이다. 그리고, 도 7은 상기 냉각부재의 단면도이다.

도 6과 도 7을 참조하여 상기 냉각부재(50)에 관하여 보다 상세하게 살펴보면, 상기 냉각부재(50)는 열 전도도가 우수한 금속 금속소재로서 알루미늄 또는 구리가 포함될 수 있다.

상기 냉각부재(50)는 상기 냉매 배관(30)과 연결되어 냉매가 유동되는 통로를 형성하는 한쌍의 배관부(53)와, 판상으로 형성되며 상기 한쌍의 배관부(53)를 연결하여 접하는 열전달부(54)로 구성될 수 있다.

상기 배관부(53)와 열전달부(54)는 일체로 성형되며, 이를 위해 상기 냉각부재(50)는 금속분말사출(MIM : Metal powder Injection molding)에 의해 성형될 수 있게 된다. 즉, 냉매가 유동될 수 있도록 양단이 개구된 관 형상의 배관부(53)와 상기 배관부(53)의 길이방향으로 접하는 열전달부(54)가 사출에 의해 일체로 성형 된다. 따라서, 상기 배관부(53)와 열전달부(54)는 동일 소재로 형성되며, 상기 배관부(53)를 통과하는 냉매는 상기 열전달부(54)를 통해 상기 발열 부품(63)과 열교환 할 수 있게 된다.

상기 냉각부재(50)에 관하여 보다 상세하게 살펴보면, 상기 배관부(53)는 원형 단면의 관 형상으로 형성되며, 상기 열전달부(54)보다 상하 방향으로 더 연장되도록 형성된다. 따라서, 상기 배관부(53)의 개구된 양 단부는 상기 열전달부(54)의 상하 단부보다 더 돌출될 수 있으며, 이와 같은 구조로 인하여 상기 냉각 배관(40)들과 용이하게 연결될 수 있게 된다.

그리고, 상기 열전달부(54)는 판상으로 형성되며, 상기 장착구(611)의 내측에 수용될 수 있도록 상기 장착구(611)와 대응하는 크기와 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 열전달부(54)는 사각형의 판 형상으로 형성될 수 있으며, 한쌍의 상기 배관부(53)의 사이를 연결할 수 있도록 형성되며, 상기 배관부(53)의 길이 방향으로 길게 형성될 수 있다.

상기 열전달부(54)는 얇은 판상으로 형성되되 그 두께가 상기 전장 케이스(61)의 두께보다는 두껍게 형성된다. 이는 상기 냉각부재(50)의 장착시 상기 배관부(53) 또는 냉각 배관(40)이 상기 전장 케이스(61)와 간섭되지 않도록 하기 위한 것이다. 물론, 상기 배관부(53)의 두께는 상기 전장 케이스(61)의 두께보다는 두껍게 형성되되 가능한 얇게 형성되어 열전달 효율을 높게 할 수 있을 것이다.

상기 열전달부(54)는 좌우 양측에 위치된 한쌍의 배관부(53)보다 더 외측으로 연장되고, 상하방향의 길이는 상기 배관부(53)보다 더 짧게 형성되는 것이 바람직할 것이다. 또한, 상기 배관부(53)와 상기 열전달부(54)는 일체로 성형되므로 상기 배관부(53)의 하단과 접하는 영역의 상기 열전달부(54)는 상기 배관부(53)의 하부를 형성할 수 있게 된다. 이때, 상기 배관부(53)의 내경의 단면은 진원을 형성하게 된다.

그리고, 상기 열전달부(54)의 중앙에는 체결홀(541)이 형성된다. 상기 체결홀(541)은 상기 한쌍의 배관부(53)의 사이에 위치되며, 상하 일정 거리를 두고 한쌍이 구비될 수 있다. 상기 체결홀(541)에는 스크류 또는 볼트와 같은 냉각부재 체결수단(55)이 상기 체결홀(541)을 통해 체결되어 상기 열전달부(54)가 아래에서 설명할 열전달판(64)에 밀착 고정될 수 있도록 구성된다.

한편, 도 3에서와 같이 상기 제 1 냉각부재(51)와 제 2 냉각부재(52)는 장착 위치만 차이가 있을 뿐 그 구조와 형상은 동일하며, 상기 냉각 배관(40)과의 연결 구조에는 다소 차이가 있다.

상기 제 1 냉각부재(51)는 제 2 냉각부재(52)의 상방에 위치되며, 상기 제 1 냉각부재(51)의 상기 배관부(53) 상단은 각각 냉매의 일 방향(도 3 에서 하방) 유동을 안내하는 제 1 냉각 배관(41)과 냉매의 다른 방향(도 3에서 상방) 유동을 안내하는 제 2 냉각 배관(42)과 각각 연결된다. 그리고, 상기 제 1 냉각부재(51)의 상기 배관부(53) 하단은 제 1 연결 배관(43)과 제 2 연결 배관(44)의 상단과 연결되며, 상기 제 1 연결 배관(43)과 제 2 연결 배관(44)의 하단은 상기 제 2 냉각부재(52)의 배관부(53) 상단에 각각 연결된다. 그리고, 상기 제 2 냉각부재(52)의 상기 배관부(53) 하단은 전환 배관(45)의 개구된 양단과 연결된다. 상기 전환 배관(45)은 냉매의 유동 방향을 전환하기 위하여, 라운드 또는 절곡되도록 형성될 수 있다.

따라서, 상기 제 1 냉매 배관(30)을 통해 유입되는 냉매는 상기 제 1 냉각부재(51)의 배관부(53)와 제 1 연결 배관(43), 제 2 냉각부재(52)의 배관부(53)를 차례로 지나 상기 전환 배관(45)를 통해 다시 반대측의 상기 제 2 냉각부재(52)의 배관부(53)로 유입되고, 상기 제 2 연결 배관(44)과 상기 제 2 냉각부재(52)의 배관부(53), 상기 제 2 냉각 배관(40)을 차례로 지나 상기 과냉각기(27)와 연결되는 냉매 배관(30)을 향하게 된다.

이와 같이 상기 제 1 냉각부재(51)와 제 2 냉각부재(52)는 냉각 배관(40)에 의해 서로 연통되어 냉매의 유동 경로를 형성하게 된다. 따라서, 상기 냉각 배관(40)은 제 1 냉각 배관(41)과 제 2 냉각 배관(42), 상기 제 1 냉각부재(51)의 한쌍의 배관부(53), 제 1 연결 배관(43)과 제 2 연결 배관(44), 제 2 냉각부재(52)의 한쌍의 배관부(53) 그리고 전환 배관(45)으로 정의될 수 있다.

따라서, 상기 냉각 배관(40)으로 유입되는 냉매는 지속적으로 상기 냉각 배관(40)을 지나면서 상기 열전달부(54)를 통해 상기 발열 부품(63)과 열교환할 수 있으며, 일방향으로 유동된 후 상기 전환 배관(45)에서 타방향으로 유동되면서 상기 발열 부품(63)의 지속적인 냉각 작용이 가능하게 된다.

이와 같이, 냉각 작용을 2회 수행한 냉매는 상기 과냉각기(27)측으로 유동할 수 있다. 상기 전장 유닛(60)에서 발생되는 열은 대략 70~80℃ 이상의 온도를 형성하며, 상기 실외 열교환기(24) 및 실내 팽창밸브(13)를 통과한 냉매는 대략 30℃의 온도를 형성하므로, 냉매는 상기 전장 유닛(60)을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

도 5를 참조하면, 상기 전장 케이스(61)의 내부에는, 전장 기판(62)과, 상기 전장 기판(62)에 결합되며 소정의 열을 발생시키는 발열 부품(63) 및 상기 발열 부품(63)에 접촉 가능하게 설치되어 상기 발열 부품(63)의 열을 상기 전장 케이스(61)의 외부로 전달하기 위한 열전달판(64)이 제공된다.

상기 열전달판(64)은 상기 전장 케이스(61)의 내측면에 위치되며, 상기 장착구(611)와 대응하는 위치에 위치될 수 있다. 즉 상기 열전달판(64)은 상기 냉각부재(50)의 열전달부(54)와 접하는 위치에 위치될 수 있으며, 상기 냉각부재 체결수단(55)에 의해 상기 열전달부(54)와 결합된 상태를 유지할 수 있게 된다.

그리고, 상기 발열 부품(63)과 열전달판(64)은 상기 전장 케이스(61)의 내측면과 전장 기판(62)의 사이에 제공될 수 있다. 즉, 상기 전장 기판(62)은 상기 열전달판(64)으로부터 이격된 위치에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 발열 부품(63)은 상기 전장 기판(62)과 열전달판(64)의 사이에 위치될 수 있다.

그리고, 상기 전장 케이스(61)의 내측면에는 상기 열전달판(64)이 슬라이딩 삽입되기 위한 가이더(65)가 구비된다. 상기 가이더(65)는 상기 열전달판(64)의 양단을 수용할 수 있는 형상으로 형성되며, 상기 장착구(611) 외측의 상기 전장 케이스(61)에 고정된다.

상기 전장 유닛(60)에는, 상기 전장 기판(62)이 상기 열전달판(64)으로부터 이격된 위치에 고정되도록 하는 브릿지(66)가 더 포함된다. 상기 브릿지(66)는 상기 전장 기판(62)과 열전달판(64)에 결합될 수 있으며, 상기 전장 기판(62)의 양측에 제공될 수 있다.

상기 브릿지(66)의 일단은 스크류 또는 볼트와 같은 열전달판 체결수단(68)에 의해 상기 열전달판(64)에 고정된다. 그리고, 상기 브릿지(66)의 타단에는 고정부재(67)가 구비된다. 상기 고정부재(67)는 상기 브릿지(66)의 일단에서 연장 형성되어 상기 전장 기판(62)이 상기 열전달판(64) 및 전장 케이스(61)와 이격된 상태로 결합될 수 있도록 한다.

상세히, 상기 고정부재(67)는 상기 브릿지(66)의 일단에서 상방으로 연장되며, 상기 전장 기판(62)이 이격된 상태로 고정되고, 별도의 도구 없이 간편하게 분리 장착 가능하도록 하는 고정부(671)와 후크부(673)가 각각 형성된다.

상기 고정부(671)에는 상기 전장 기판(62)의 단부를 수용할 수 있도록 고정홈(672)이 형성되어 상기 전장 기판(62)의 단부가 상기 고정홈(672)에 삽입되어 고정된 상태에서는 상기 전장 기판(62)이 이격된 상태를 유지하게 된다.

그리고, 상기 후크부(673)는 상기 전장 기판(62) 외측의 상기 브릿지(66)의 일단에서 상방으로 연장되되 외측으로 탄성 변형 가능하도록 연장되며, 연장된 단부는 후크 형상으로 형성되어 상기 전장 기판(62)의 단부를 선택적으로 구속하게 된다.

따라서, 상기 후크부(673)의 탄성 변형에 따라 상기 전장 기판(62)을 상기 고정부재(67)로부터 선택적으로 분리할 수 있도록 구성된다. 즉, 상기 전장 기판(62) 또는 전장 기판(62)에 장착된 제어 부품의 점검 또는 서비스가 필요한 경우 상기 후크부(673)를 탄성 변형시켜 상기 전장 기판(62)을 상기 브릿지(66)로부터 분리할 수 있게 된다.

그리고, 상기 전장 기판(62)의 장착시 상기 전장 기판(62)의 일단부를 상기 고정홈(672)에 삽입될 수 있도록 배치한 상태에서 상기 발열 부품(63)이 상기 열전달판(64)에 접하도록 밀착시키게 된다. 이와 같은 조작에 의해 상기 후크부(673)는 탄성 변형되면서 상기 전장 기판(62)의 단부가 상기 후크부(673)에 걸림 구속되면서 장착될 수 있게 되며, 상기 전장 기판(62)의 둘레를 구속하여 상기 발열 부품(63)과 상기 열전달판(64)이 서로 밀착된 상태를 유지할 수 있도록 한다.

이하에서는 상기와 같은 구조를 가지는 냉각부재에 의한 발열 부품의 냉각 작용에 대하여 간단하게 설명한다.

상기 실외기(20)가 운전되면, 상기 전원 모듈 등의 발열 부품(63)의 구동에 의하여 고온의 열이 발생된다. 발생된 열은 상기 열전달판(64)을 통하여 상기 냉각부재(50)의 열전달부(54)로 전달될 수 있다.

상기 냉각부재(50)는 알루미늄 또는 구리와 같은 열전도성이 우수한 소재로 형성되므로, 상기 발열 부품(63)에서 발생된 열을 신속히 흡열할 수 있으며, 이에 따라 상기 냉각부재(50)의 온도는 상승될 수 있다.

한편, 공기 조화기(1)가 운전되는 과정에서, 냉매 사이클이 구동되며, 상기 실외 열교환기(24)에서 응축된 냉매는 상기 냉매 배관(30)을 따라 유동되며, 이때 상기 냉매 배관(30)의 일부인 상기 냉각 배관(40)을 지나면서 상기 냉각부재(50)를 냉각하게 된다.

상세히, 상기 제 1 냉각 배관(41)을 통해서 상기 제 1 냉각부재(51) 일측의 배관부(53) 상단을 통해 하방으로 유동되는 냉매는 상기 배관부(53)를 지나면서 열교환하게 되고, 상기 제 1 연결 배관(43)을 지나 상기 제 2 냉각부재(52) 일측의 배관부(53)로 유입된 냉매는 상기 배관부(53)를 지나면서 열교환하게 된다.

그리고, 상기 제 2 냉각부재(52)의 배관부(53) 하단에 연결된 전환 배관(45)을 통해 상기 제 2 냉각부재(52) 타측의 배관부(53) 하단을 통해 상방으로 유동되는 냉매는 상기 배관부(53)를 지나면서 열교환하게 되고, 상기 제 2 연결 배관(44)을 지나 상기 제 1 냉각부재(51) 타측의 배관부(53)를 지나면서 다시 열교환하게 되고 상기 제 2 냉각 배관(40)을 통해 배출되어 상기 냉매 배관(30)을 따라 상기 과냉각기(27)측으로 유동하게 된다.

상기 냉매 회로를 순환하는 냉매는 지속적으로 상기 냉각 배관(40)을 따라 유동하게 되고, 위와 같은 경로를 통해서 상기 발열 부품(63)을 지속적으로 냉각할 수 있게 된다.

이와 같이 상대적으로 저온인 냉매가 상기 냉각부재(50)의 내부를 통과하는 과정에서, 상기 냉각부재(50)는 신속히 냉각될 수 있다. 즉, 약 30℃의 냉매와, 약 70~80℃의 냉각부재(50) 사이의 온도 차이에 의하여, 상기 냉각부재(50)의 냉각이 효과적으로 이루어질 수 있다.

상기 냉각 배관(40)에서 배출된 냉매는 상기 과냉각기(27)를 통과하게 되고, 상기 실외기(20)를 빠져나와 상기 실내기(10)측으로 유입되며, 냉매 회로를 순환하게 된다.

이하에서는, 상기 전장 유닛(60)에 상기 냉각부재(50)를 장착하는 방법에 대하여 간단히 설명한다.

상기 전장 케이스(61)의 내측면에 설치된 가이더(65)에는 상기 열전달판(64)이 슬라이딩 삽입되어 장착된다. 이때, 상기 열전달판(64)에는 브릿지(66)가 장착된 상태이며, 상기 브릿지(66)에 장착된 고정부재(67)의 고정부(671)와 후크부(673)에 상기 전장 기판(62)이 고정 장착되도록 한다.

상기 전장 기판(62)이 장착된 상태에서는 상기 전장 기판(62)은 상기 열전달판(64) 및 전장 케이스(61)의 내측면과 떨어진 상태를 유지하게 되며, 상기 전장 기판(62)에 장착된 발열 부품(63)은 상기 열전달판(64)과 완전히 밀착된 상태를 유지할 수 있게 된다.

한편, 이와 같은 상태에서 상기 외장 케이스(201)의 외측에는 상기 냉각부재(50)가 장착될 수 있게 된다.

상기 냉각부재(50)는 상기 전장 케이스(61)에 설치되기 전에 우선 상기 냉각 배관(40)이 상기 제 1 냉각부재(51)와 제 2 냉각부재(52)를 연결할 수 있도록 장착된다. 즉, 상기 제 1 냉각부재(51)의 배관부(53) 상단은 각각 제 1 냉각 배관(41)과 제 2 냉각 배관(42)과 연결되고, 상기 제 1 냉각부재(51)의 배관부(53) 하단과 상기 제 2 냉각부재(52)의 배관부(53) 상단은 한쌍의 연결 배관(43,44)에 서로 연결된다. 그리고, 상기 제 2 냉각부재(52)의 배관부(53) 하단은 상기 전환 배관(45)에 의해 서로 연결될 수 있게 된다. 이때, 상기 냉각 배관(40)과 상기 냉각부재(50)의 연결은 용접에 의해 연결될 수 있다.

상기 냉각 배관(40)상에 상기 냉각부재(50)가 연결된 상태에서 상기 냉각부재(50)는 상기 장착구(611)의 내측에 장착된다. 이를 위해 상기 냉각부재(50)의 열전달부(54)가 상기 장착구(611)의 내측에 위치하게 되며, 상기 열전달판(64)과 완전히 면접촉되어 밀착될 수 있도록 구성된다. 상기 열전달판(64)은 상기 장착구(611)를 차폐할 정도로 큰 크기로 형성되므로 상기 열전달부(54)의 일면 전체는 상기 열전달판(64)과 완전이 밀착될 수 있게 된다.

이와 같이 밀착된 상태에서 상기 냉각부재(50)의 체결홀(541)에는 냉각부재 체결수단(55)이 체결되어 상기 냉각부재(50)가 상기 열전달판(64)에 고정된 상태가 되도록 하며, 상기 공기 조화기(1)의 운전 중에도 상기 냉각부재(50)와 상기 열전달판(64)은 안정적으로 결합상태를 유지함은 물론 서로 완전히 밀착된 상태를 유지할 수 있게 된다.

이와 같은 상태에서 상기 공기 조화기(1)가 운전되면 상기 냉각 배관(40)을 통해 유동되는 냉매에 의해 상기 냉각부재(50)는 냉각될 수 있으며, 상기 냉각부재(50)와 접하는 열전달판(64)에 의해 상기 발열 부품(63)은 냉각될 수 있게 된다.

그리고, 공기 조화기(1)의 사용 중 상기 전장 기판(62) 또는 상기 전장 기판(62)에 실장된 제어부품의 서비스가 필요한 경우에는, 상기 냉각부재(50)가 장착되어 있는 상태에서도 별도의 도구를 이용할 필요없이 상기 후크부(673)를 탄성 변형시켜 상기 전장 기판(62)을 상기 브릿지(66)로부터 분리할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에 의한 공기 조화기에서 상기 냉각부재는 금속분말사출에 의해 성형되므로 다양한 형상으로 형성될 수 있을 것이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 냉각부재의 단면도이다.

예컨데 도 8에 도시된 것과 같이, 상기 냉각부재(50)는 배관부(56)와 열전달부(54)로 구성되되, 상기 배관부(56)를 통해 유동되는 냉매가 상기 열전달부(54)와 최대 면적으로 접할 수 있도록 상기 배관부(56)의 단면 중 하부의 형상이 상기 열전달부(54)의 평면과 같이 형성될 수도 있을 것이다. 물론, 상기 배관부(56)의 단면 형상은 이에 한정되지 않고 다양하게 형성될 수 있을 것이다.

Claims (9)

1. 냉동 사이클의 동작을 제어하기 위한 전장 기판 및 상기 전장 기판에 실장되는 제어 부품이 수용되는 전장 케이스;
   상기 냉동 사이클을 구성하며, 상기 전장 케이스의 일측으로 연장되어 상기 제어 부품의 냉각을 위한 냉매의 유동을 안내하는 냉매 배관;
   상기 전장 케이스에 장착되며, 상기 제어 부품과 접하는 열전달판; 및
   상기 냉매 배관 상에 제공되며, 상기 전장 케이스의 외측에서 상기 열전달판에 장착되어 상기 제어 부품과의 열교환을 통해 상기 제어 부품을 냉각시키는 냉각부재를 포함하며,
   상기 냉각 부재는,
   상기 냉매가 유동되는 한쌍의 배관부와;
   상기 배관부의 하단을 연결하는 판 형상으로 형성되며, 상기 열전달판과 면접촉하는 열전달부로 구성되되,
   상기 냉각부재는 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 배관부의 개구된 상단과 하단은 상기 열전달부의 상단과 하단보다 더 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 열전달부는 상기 배관부 하부 형상 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 배관부 사이의 상기 열전달부에는 상기 열전달판에 체결되는 냉각부재 체결수단이 관통되는 체결홀이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 전장 케이스에는 상기 열전달부가 수용되는 장착구가 개구되어 형성되며,
   상기 열전달판은 상기 전장 케이스의 내측에서 상기 장착구를 차폐하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 열전달부의 두께는 상기 전장 케이스의 두께보다 더 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
   
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 전장 케이스에는 상기 열전달판의 양측 단부를 수용하여 상기 열전달판이 슬라이딩 삽입될 수 있도록 하는 복수의 가이더가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
   
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 열전달판과 상기 전장 기판의 사이를 연결하며, 상기 전장 기판과 상기 열전달판이 이격된 상태로 고정 장착될 수 있도록 하는 브릿지가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 브릿지의 일단에는 탄성 변형 가능하게 연장되어 상기 전장 기판의 단부를 수용하여 걸림 구속하는 고정부재가 더 형성되며,
   상기 고정부재는 탄성 변형에 의해 상기 전장 기판의 탈착이 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
   

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