KR20160097699A - 방열유닛 및 이를 포함하는 공기조화기의 실외기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 방열유닛은 열원과 열적으로 연결되고, 상기 열원에서 발생하는 열을 방열하는 방열부재, 상기 방열부재와 열적으로 연결되고, 내부에 냉매가 흐르는 냉매배관, 상기 방열부재에 결합되고, 상기 냉매배관의 일부 영역이 수용되는 수용홈이 형성되는 배관재킷 및 상기 배관재킷의 수용홈에 수용된 냉매배관을 상기 수용홈의 하부 방향으로 가압하는 커버 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

방열유닛 및 이를 포함하는 공기조화기의 실외기{Radiant heat unit and Outdoor unit of air conditioner having the same}

본 발명은 열원의 방열효율의 향상시키는 방열유닛에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 압축기, 실외 열교환기, 팽창밸브 및 실내 열교환기를 포함하는 냉동 사이클을 이용하여 실내를 냉방 또는 난방시키는 장치이다. 즉 실내를 냉방시키는 냉방기, 실내를 난방시키는 난방기로 구성될 수 있다. 그리고 실내를 냉방 또는 난방시키는 냉난방 겸용 공기조화기로 구성될 수도 있다.

공기조화기는 크게 일체형(window type)과 분리형(seperate type 또는 split type)으로 구분된다. 일체형과 분리형은 기능적으로는 같지만 일체형은 냉각 방열의 기능을 일체화하여 가옥의 벽에 구멍을 뚫거나 창에 장치를 걸어서 직접 설치한 것이고, 분리형은 실내 측에 실내 열교환기가 구비되는 실내기를 설치하고 실외 측에 압축기 및 실외 열교환기가 구비되는 실외기를 설치하여 서로 분리된 두 장치간을 냉매 배관으로 연결시킨 것이다.

이러한 공기조화기의 각종 부품의 작동을 제어하는 것이 컨트롤러이다. 컨트롤러는 상기 각종 부품을 제어하는 인쇄회로기판에서 많은 열이 발생한다. 따라서, 인쇄회로기판에서 발생하는 열을 방열하는 방열구조가 적용되고 있다. 이러한 방열구조는 컨트롤러의 분리 등으로 인해 방열구조가 손상되는 문제점이 있었다.

또한, 컨트롤러에 방열에는 냉매배관이 접촉되는 구조가 사용되는 냉매배관의 형상이 원형단면이어서 컨트롤러와 냉매배관 사이의 연결 및 열전도성에 문제가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 컨트롤러에서 발생하는 열을 효과적으로 방열하고, 컨트롤러에 접촉되는 방열부재를 고정하는 방열유닛 및 공기조화기의 실외기를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 방열유닛은 열원과 열적으로 연결되고, 상기 열원에서 발생하는 열을 방열하는 방열부재, 상기 방열부재와 열적으로 연결되고, 내부에 냉매가 흐르는 냉매배관, 상기 방열부재에 결합되고, 상기 냉매배관의 일부 영역이 수용되는 수용홈이 형성되는 배관재킷 및 상기 배관재킷의 수용홈에 수용된 냉매배관을 상기 수용홈의 하부 방향으로 가압하는 커버 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 한다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

실시예는 냉매배관과 열원의 형상의 차이에도 둘 사이의 접촉면적을 확대하며, 쉽게 결합되는 이점이 존재한다.

또한, 실시예는 커버 브라켓을 통해 냉매배관을 가압하고, 냉매배관과 방열부재를 열적으로 연결하여서 방열효율이 향상되느 이점이 존재한다.

또한, 실시예는 냉매배관이 연결된 방열부재를 지지부재에 고정시켜 냉매배관의 손상을 방지하는 장점이 있다.

또한, 실시예는 방열부재가 지지부재에 의해 컨트롤러에 밀착되어 방열 효율을 향상시키는 장점도 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 실외기를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 실외기를 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 실외기의 측단면도이다.
도 5a는 도 4에 나타난 컨트롤러, 지지부재 및 방열유닛의 단면을 나타낸 도면이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열유닛의 결합 사시도이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열유닛의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지지부재를 나타낸 도면이다.
도 7은 실시예와 비교예의 열저항을 비교한 시험 그래프이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 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.

이하, 본 발명의 실시 예들에 의하여 공기조화기의 실외기를 설명하기 위해 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 공기조화기(1)는 냉매를 압축하는 압축기(20), 실외에 설치되어 냉매를 실외 공기와 열교환하는 실외 열교환기(30), 실내에 설치되어 냉매를 실내 공기와 열교환하는 실내 열교환기(40), 압축기(20)에서 토출된 냉매를 냉방운전시 실외 열교환기(30)로 안내하고, 난방운전시 실내 열교환기(40)를 안내하는 절환밸브(80)를 포함한다.

공기조화기(1)는 실외에 배치되는 실외기와 실내에 배치되는 실내기를 포함하며, 실내기와 실외기는 서로 연결된다. 실외기는 압축기(20), 실외 열교환기(30), 실외 팽창밸브(50) 및 기액분리기(70)를 포함한다. 실내기는 실내 열교환기(40) 및 실내 팽창밸브(60)를 포함한다.

압축기(20)는 실외기에 설치되며 유입되는 저온, 저압의 냉매를 고온, 고압의 냉매로 압축시킨다. 압축기(20)는 다양한 구조가 적용될 수 있으며, 실린더 및 피스톤을 이용한 왕복운동 압축기(20), 선회스크롤 및 고정 스크롤을 이용한 스크롤 압축기(20), 희망하는 실내온도를 설정하면 실제 실내온도, 실제 실외온도, 실내기의 운전대수 등에 기초하여 냉매의 압축량을 조절하는 인버터 압축기(20)일 수도 있다. 압축기(20)는 하나 또는 복수로 구비될 수 있으며, 본 실시예에서는 2개의 압축기(20)가 구비된다.

압축기(20)는 절환밸브(80), 기액분리기(70)와 연결된다. 압축기(20)는 냉방운전시 실내 열교환기(40)에서 증발된 냉매가 유입되거나 난방운전시 실외 열교환기(30)에서 증발된 냉매가 유입되는 유입포트(21)와 압축된 냉매가 토출되는 토출포트(23)를 포함한다.

압축기(20)는 유입포트(21)로 유입된 냉매를 압축실에서 압축한다. 압축기(20)는 냉매를 압축하여 토출포트(23)로 토출시킨다. 토출포트(23)에서 토출된 냉매는 절환밸브(80)로 유동한다.

절환밸브(80)는 냉난방 절환을 위한 유로 절환밸브(80)로서, 압축기(20)에서 압축된 냉매를 냉방운전시 실외 열교환기(30)로 안내하고 난방운전시 실내 열교환기(40)로 안내한다. 즉 절환밸브(80)는 압축기(20)에서 압축된 냉매를 응축기로 안내하는 기능을 한다.

절환밸브(80)는 압축기(20)의 토출포트(23) 및 기액분리기(70)와 연결되고, 실내 열교환기(40) 및 실외 열교환기(30)와 연결된다. 절환밸브(80)는 냉방운전시 압축기(20)의 토출포트(23)와 실외 열교환기(30)를 연결하고, 실내 열교환기(40) 및 기액분리기(70)와 연결된다. 다만, 실시예에 따라 절환밸브(80)는 냉방운전시 실내 열교환기(40) 및 압축기(20)의 유입포트(21)와 연결될 수도 있다.

절환밸브(80)는 난방운전시 압축기(20)의 토출포트(23) 및 실내 열교환기(40)를 연결하고, 실외 열교환기(30) 및 기액분리기(70)를 연결한다. 다만, 실시예에 따라 절환밸브(80)는 난방운전시 실외 열교환기(30) 및 압축기(20)의 유입포트(21)를 연결할 수도 있다.

절환밸브(80)는 서로 다른 유로를 연결할 수 있는 다양한 모듈로 구현될 수 있으며, 본 실시예에서는 사방밸브로 이루어진다. 다만, 실시예에 따라 절환밸브(80)는 삼방밸브 2개의 조합 등 다양한 밸브 또는 그 조합으로 구현될 수 있다.

실외 열교환기(30)는 실외 공간에 배치된 실외기 내에 배치되며, 실외 열교환기(30)를 통과하는 냉매를 실외 공기와 열교환시킨다. 실외 열교환기(30)는 냉방운전시 냉매를 응축하는 응축기로 작용하고, 난방운전시 냉매를 증발하는 증발기로 작용한다.

실외 열교환기(30)는 절환밸브(80) 및 실외 팽창밸브(50)와 연결된다. 냉방운전시 압축기(20)에서 압축되어 압축기(20)의 토출포트(23) 및 절환밸브(80)를 통과하한 냉매는 실외 열교환기(30)로 유입된 후 응축되어 실외 팽창밸브(50)로 유동된다. 난방운전시 실외 팽창밸브(50)에서 팽창된 냉매는 실외 열교환기(30)로 유동된 후 증발되어 절환밸브(80)로 유동된다.

실외 팽창밸브(50)는 냉방운전시 완전 개방되어 냉매를 통과시키고, 난방운전시 개도가 조절되어 냉매를 팽창시킨다. 실외 팽창밸브(50)는 실외 열교환기(30) 및 인젝션 모듈(90) 사이에 구비된다.

실외 팽창밸브(50)는 냉방운전시 실외 열교환기(30)로부터 유입되는 냉매를 통과시켜 인젝션 모듈(90)로 안내한다. 실외 팽창밸브(50)는 난방운전시 인젝션 모듈(90)에서 열교환되어 냉매를 팽창시켜 실외 열교환기(30)로 안내할 수 있다.

실내 열교환기(40)는 실내 공간에 배치된 실내기 내에 배치되고, 실내 열교환기(40)를 통과한 냉매를 실내공기와 열교환시킨다. 실내 열교환기(40)는 냉방운전시 냉매를 증발하는 증발기로 작용하고, 난방운전시 냉매를 응축하는 응축기로 작용한다.

실내 열교환기(40)는 절환밸브(80) 및 실내 팽창밸브(60)와 연결된다. 냉방운전시 실내 팽창밸브(60)에서 팽창된 냉매는 실내 열교환기(40)로 유입된 후 증발되어 절환밸브(80)로 유동된다. 난방운전시 압축기(20)에서 압축되어 압축기(20)의 토출포트(23) 및 절환밸브(80)를 통과한 냉매는 실내 열교환기(40)로 유입된 후 응축되어 실내 팽창밸브(60)로 유동된다.

실내 팽창밸브(60)는 냉방운전시 개도가 조절되어 냉매를 팽창하고, 난방운전시 완전 개방되어 냉매를 통과시킨다. 실내 팽창밸브(60)는 실내 열교환기(40) 및 인젝션 모듈(90) 사이에 구비된다.

실내 팽창밸브(60)는 냉방운전시 실내 열교환기(40)로 유동되는 냉매를 팽창시킨다. 실내 팽창밸브(60)는 난방운전시 실내 열교환기(40)로부터 유입되는 냉매를 통과시켜 인젝션 모듈(90)로 안내한다.

인젝션 모듈(90)은 실외 열교환기(30) 및 실내 열교환기(40) 사이에 구비되고 실외 열교환기(30)와 실내 열교환기(40) 사이를 유동하는 냉매의 일부를 압축기(20)로 인젝션한다. 즉, 응축기(30, 40)에서 팽창밸브로 유동하는 냉매의 일부를 압축기(20)로 인젝션할 수 있다. 인젝션 모듈(90)은 실외 팽창밸브(50) 및 실내 팽창밸브(60)와 연결된다.

인젝션 모듈(90)은 실외 열교환기(30)와 실내 열교환기(40) 사이를 유동하는 냉매의 일부를 팽창하는 인젝션 팽창밸브(91) 및 실내 열교환기(40)와 실외 열교환기(30) 사이를 유동하는 냉매의 다른 일부를 인젝션 팽창밸브(91)에서 팽창된 냉매와 열교환하는 인젝션 열교환기(92)를 포함한다. 인젝션 열교환기(92)는 열교환되어 증발된 냉매를 압축기(20)의 인젝션포트(22)로 안내한다. 다만 실시예에 따라 인젝션 모듈(90)은 공기조화기(1)의 구성으로 포함되지 않을 수도 있다.

기액분리기(70)는 절환밸브(80)와 압축기(20)의 유입포트(21) 사이에 구비된다. 기액분리기(70)는 절환밸브(80) 및 압축기(20)의 유입포트(21)와 연결된다. 기액분리기(70)는 냉방운전시 실내 열교환기(40)에서 증발된 냉매 또는 난방운전시 실외 열교환기(30)에서 증발된 냉매에서 기상 냉매와 액상 냉매를 분리하여 기상 냉매를 압축기(20)의 유입포트(21)로 안내한다. 즉 기액분리기(70)는 증발기(30, 40)에서 증발된 냉매에서 기상냉매와 액상냉매를 분리하여 기상 냉매를 압축기(20)의 유입포트(21)로 안내한다.

기액분리기(70)는 실외 열교환기(30) 또는 실내 열교환기(40)에서 증발된 냉매가 절환밸브(80)를 통해 유입된다. 따라서 기액분리기(70)는 대략 0~5도 정도의 온도를 유지하며, 외부로 냉열이 방열될 수 있다. 기액분리기(70)의 표면온도는 냉방운전시 실외 열교환기(30)에서 응축된 냉매의 온도보다 낮다. 기액분리기(70)는 길이방향으로 긴 원통형상으로 이루어질 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 실외기를 나타낸 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 실외기를 나타낸 분해사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 공기조화기(1)의 실외기는 저면을 형성하는 실외기 베이스(110)와, 실외기 베이스(110)와 결합되며 둘레면에 공기가 흡입되는 흡입홀이 형성되고 상면에 토출홀(143)이 형성된 실외기 본체(100)와, 실외기 본체(100) 내에 흡입구와 대응되도록 배치되는 실외 열교환기(30)와, 실외기 본체(100)의 토출홀(143)에 구비되며 수직방향으로 공기를 유동하는 토출팬(148)과 실외기 본체(100) 하부에 구비되며 수평방향으로 공기를 유동하는 흡입팬(198)을 포함한다.

본 실시예에서 상하방향은 중력방향인 수직방향을 의미하며 전후방향 및 좌우방향은 상하방향과 수직인 수평방향이다.

케이스는 실외기 베이스(110)와 실외기 본체(100)를 포함하여 실외기의 외관을 형성한다. 실외기 베이스(110)는 케이스의 저면 외관을 형성하는 것으로서, 상면에 압축기(20), 오일분리기(25), 기액분리기(70), 실외 열교환기(30) 등이 설치된다.

실외기 본체(100)는 실외기 베이스(110)에 결합된다. 실외기 본체(100)는 하면이 개구된 직육면체로 형성된다. 실외기 본체(100)는 둘레면에 공기가 흡입되는 흡입홀이 형성된다. 실외기 본체(100)는 상면에 토출홀(143)이 형성된다. 흡입홀은 실외기 본체(100)의 둘레면 중 삼면에 형성되는 것이 바람직하며, 실외기 본체(100)의 후면, 좌측면, 우측면에 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 흡입홀은 좌측 흡입홀(123), 우측 흡입홀(133), 및 후방 흡입홀(163)를 포함한다.

실외기 본체(100)는 좌측면을 형성하는 좌측 패널(120)과 우측면을 형성하는 우측 패널(130)과, 상면을 형성하는 탑 패널(140)과, 전면을 형성하는 프론트 패널(150)과, 후면을 형성하는 리어 패널(160)을 포함한다.

좌측 패널(120)은 실외기의 좌측면 외관을 형성하는 것으로서, 실외기 베이스(110)의 좌측과 결합된다. 좌측 패널(120)에는 실외 공기가 실외기 본체(100) 내부로 흡입될 수 있도록 우측 그릴(122)이 구비된다. 우측 그릴(122)은 좌측에서 실외 공기가 흡입되는 좌측 흡입구를 형성한다.

우측 패널(130)은 실외기의 우측면 외관을 형성하는 것으로서, 실외기 베이스(110)의 우측과 결합된다. 우측 패널(130)에는 실외 공기가 실외기 본체(100) 내부로 흡입될 수 있도록 우측 그릴(132)이 구비된다. 우측 그릴(132)은 우측에서 실외 공기가 흡입되는 우측 흡입홀(133)을 형성한다.

탑 패널(140)은 실외기의 상면 외관을 형성하는 것으로서, 좌측 패널(120)과 우측 패널(130) 상측에 결합되고, 토출홀(143)이 형성된다. 탑 패널(140)에는 토출홀(143) 상측에 위치되는 토출 그릴이 구비될 수 있다.

프론트 패널(150)은 실외기의 전면 외관을 형성하는 것으로서, 실외기 베이스(110)와 좌측 패널(120)과 우측 패널(130)과 탑 패널(140)의 사이 전방에 배치된다.

리어 패널(160)은 실외기의 후면 외관을 형성하는 것으로서, 좌측 패널(120)과 우측 패널(130)과 탑 패널(140)의 사이 후방에 배치된다. 리어 패널(160)에는 실외 공기가 실외기 본체(100) 내부로 흡입될 수 있도록 리어 그릴(162)이 구비된다. 리어 그릴(162)은 후방에서 실외 공기가 흡입되는 후방 흡입홀(163)을 형성한다.

실외 열교환기(30)는 실외기 본체(100) 내부에 흡입홀과 대응되도록 배치된다. 본 실시예에서 흡입홀은 좌측 흡입홀(123), 우측 흡입홀(133), 및 후방 흡입홀(163)로 형성되는 바, 실외 열교환기(30)는 수평방향 단면이 ⊃ 형상으로 절곡되어 삼면으로 형성된다. 삼면으로 형성되는 실외 열교환기(30)는 실외기 베이스(110)의 상면에 설치되는 압축기(20), 오일분리기(25), 및 기액분리기(70)를 둘러쌓도록 배치된다.

실외 열교환기(30)의 삼면 중 좌측면은 우측 그릴(122)에 형성된 좌측 흡입홀(123)에 대응되게 배치되고, 우측면은 우측 그릴(132)에 형성된 우측 흡입홀(133)에 대응되게 배치되며, 가운데 면인 후면은 리어 그릴(162)에 형성된 후방 흡입홀(163)에 대응되게 배치된다.

토출팬(148)은 실외기 본체의 토출홀(143)에 구비되어 수직방향으로 공기를 유동한다. 토출팬(148)은 탑 패널의 하측에 토출홀(143)에 대응되도록 배치된다. 토출팬(148)은 프론트 패널(150) 및 리어 패널(160)과 연결되는 토출 브래킷(147)에 의해 지지된다.

토출팬(148)은 토출모터(146)에 의하여 회전되며, 토출모터(146)는 토출 브래킷(147)에 설치된다. 토출팬(148)의 주위에는 유로를 형성하는 오리피스(149)가 구비된다. 오리피스(149)는 프론트 패널(150) 및 리어 패널(160)과 연결되어 탑 패널(140) 하측에 배치된다.

토출팬(148)은 실외 공기를 유동하여 실외 열교환기(30)에서 실외 공기와 냉매가 열교환이 이루어지도록 한다. 토출팬(148)은 실외기 본체(100) 내부의 실외 공기를 외부로 토출하도록 축이 수직방향(상하방향)으로 형성되는 축류팬인 것이 바람직하다. 토출팬(148)은 흡입홀(123,133,163)로 흡입된 외부 공기를 상측으로 토출한다.

흡입팬(198)은 실외기 본체(100) 하부에 구비되며 수평방향으로 공기를 유동한다. 흡입팬(198)은 실외기 베이스(110)의 상측에 배치된다. 흡입팬(198)은 실외기 베이스(110)의 상면과 연결되는 흡입 브래킷(197)에 의해 지지된다. 흡입팬(198)은 흡입모터(196)에 의하여 회전되며, 흡입모터(196)는 흡입 브래킷(197)에 설치된다.

흡입팬(198)은 송풍장치(200)과 함께 실외 공기를 유동하여 실외 열교환기(30)에서 실외 공기와 냉매가 열교환이 이루어지도록 한다. 따라서, 흡입팬(198)이 없이 토출팬(148)만으로 실외 공기를 유동하여 실외 열교환기(30)에 열교환이 발생시키는 것 보다. 토출팬(148)과 흡입팬(198)이 함께 실외 공기를 유동시킬 경우 냉/난방 운전시 공기조화기의 효율이 더 높아진다.

흡입팬(198)은 실외기 본체(100) 외부의 실외 공기를 내부로 흡입하도록 축이 수평방향으로 형성되는 축류팬인 것이 바람직하다. 흡입팬(198)은 축이 전후방향으로 형성되어 전후방향으로 공기를 유동하는 것이 바람직하다.

컨트롤러(200)는 냉난방 성능 요구에 따라 압축기(20), 실외 팽창밸브(50), 실내 팽창밸브(60), 절환밸브(80), 흡입모터(196) 및 토출모터(146) 등을 제어하는 부분이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 실외기의 측단면도, 도 5a는 도 4에 나타난 컨트롤러, 지지부재 및 방열유닛의 단면을 나타낸 도면, 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열유닛의 결합 사시도, 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열유닛의 분해 사시도, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지지부재를 나타낸 도면이다.

도 4내지 도 6을 참조하면, 프론트 패널(150)과 리어 패널(160) 사이에는 프론트 패널(150)과 리어 패널(160)을 연결하는 토출 브래킷(147)이 설치된다. 토출 브래킷(147)은 실외기(케이스) 내부를 상측 공간과 하측 공간으로 구획한다. 즉 압축기(20), 실외 열교환기(30), 흡입팬(198) 및 컨트롤러(200) 등이 설치되는 하측과 오리피스, 토출팬(148) 등이 설치되는 상측을 구획한다.

이러한, 실외기에는 열원인 컨트롤러(200)의 방열을 위해 방열유닛이 구비된다.

실시예에 따른 방열유닛은 열원과 열적으로 연결되고, 열원에서 발생하는 열을 방열하는 방열부재(400), 방열부재(400)와 열적으로 연결되고, 내부에 냉매가 흐르는 냉매배관(500), 방열부재(400)에 결합되고, 냉매배관(500)의 일부 영역이 수용되는 수용홈(710)이 형성되는 배관재킷(700) 및 배관재킷(700)의 수용홈(710)에 수용된 냉매배관(500)을 수용홈(710)의 하부 방향으로 가압하는 커버 브라켓(600)을 포함한다.

열원은 열을 발생하거나, 작동 중에 열을 방출하는 장치이다. 예를 들면, 열원은 전자제품의 컨트롤러(200)이다. 구체적으로, 열원은 공기 조화기의 컨트롤러(200)일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 열원을 공기 조화기의 컨트롤러(200)인 것으로 설명하도록 한다.

열원의 일종인 컨트롤러(200)는 케이스의 내부에 배치되고, 공기조화기의 각종 부품의 작동을 제어할 수 있다. 컨트롤러(200)는 공기조화기의 성능, 종류에 따라 케이스 내부의 다양한 위치에 배치될 수 있다. 컨트롤러(200)는 케이스의 프론트 패널(150), 우측 패널(130) 및 좌측 패널(120) 중 적어도 어느 하나와 결합하여 케이스의 중간부분에 설치될 수 있다. 본 실시예에서 컨트롤러(200)는 프론트 패널(150)의 중간부분에 설치된다. 또한, 컨트롤러(200)는 케이스에 착탈 가능하게 결합될 수 있기 위해 볼트 결합될 수 있다.

컨트롤러(200)는 방열부재(400)와 열적으로 연결되어 컨트롤러(200)에서 발생한 열을 방열하여 컨트롤러(200)의 온도가 상승하는 것을 방지한다. 본 실시예에서 컨트롤러(200)는 후방에 방열부재(400)가 연결된다.

여기서, 컨트롤러(200)는 방열부재(400)와 열적으로 연결된다 함은 컨트롤러(200)와 방열부재(400)가 직접 접촉되거나, 다른 열전달 부재에 의해 간접적으로 접촉되는 것을 포함한다.

컨트롤러(200)는 공기조화기의 각종 부품의 작동을 제어하는 인쇄회로기판(210)과 인쇄회로기판(210)이 수용되는 공간을 형성하는 컨트롤박스(220)를 포함한다.

컨트롤러(200)는 공기조화기의 각종 부품에 공급되는 전원 등을 제어하는 역할을 하며, 이러한 컨트롤러(200)에서 다수의 전장부품이 내장되어 있다. 따라서, 실외기의 작동에 따라 컨트롤러(200)에는 열이 발생하여 온도는 상승할 수 있다. 이처럼 컨트롤러(200)의 온도가 상승하면 컨트롤러(200)에 내장된 인쇄회로기판(210) 등의 전장부품이 손상이 발생할 수 있기에 방열부재(400)를 통해 컨트롤러(200)에서 발생한 열을 방열하는 것이 바람직하다.

컨트롤러(200)는 방열부재(400)가 연결되는 일측에 지지부재(300)가 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 컨트롤러(200)의 고장이 발생한 경우, 컨트롤러(200)를 지지부재(300)로부터 분리하는 것이 용이할 수 있다.

컨트롤박스(220)는 컨트롤러(200)의 외관을 형성하며, 내부에 인쇄회로기판(210) 등의 부품이 수용되는 공간을 형성한다. 본 실시예에서 컨트롤박스(220)는 사각박스 형상을 가지며 후방에 방열부재(400)가 삽입되는 연결홀(221)이 형성될 수 있다. 연결홀(221)은 컨트롤박스(220)의 내부에 배치된 인쇄회로기판(210)의 위치에 대응되는 곳에 형성되는 것이 바람직하다.

인쇄회로기판(210)(PCB: Printed Circuit Board)은 컨트롤박스(220)의 내부에 설치된다. 인쇄회로기판(210)은 일측면에 인버터 압축기(20)의 운전 주파수를 생성하는 파워소자 등과 같은 다수의 제어부품이 구비된다. 파워소자는 인버터 압축기(20)의 운전 주파수를 생성하는 스위칭 소자로서, 운전주파수를 생성시 많은 열을 발생한다. 따라서, 파워소자에 의해 발생한 열을 방열하여 냉각하지 않으면 인쇄회로기판(210)이 손상될 수 있기에 인쇄회로기판(210)은 일측면과 대향된 타측면에 방열부재(400)와 연결되어 열을 방열하는 것이 바람직하다.

방열부재(400)는 열원의 일종인 컨트롤러(200)와 열적으로 연결되어 컨트롤러(200)에서 발생하는 열을 방열한다.

예를 들면, 방열부재(400)는 컨트롤러(200)의 일면에 직접 접촉될 수 있다. 다른 예를 들면, 방열부재(400)는 컨트롤박스(220)의 연결홀(221)을 통해 컨트롤박스(220) 내부에 구비된 인쇄회로기판(210)과 연결된다. 따라서, 인쇄회로기판(210)에 구비된 파워소자에서 발생한 열을 방열하여 인쇄회로기판(210)을 냉각시킨다. 이로써, 인쇄회로기판(210)에 구비된 파워소자는 동작 가능한 온도로 유지될 수 있다.

방열부재(400)는 지지부재(300)를 기준으로 컨트롤러(200)와 대향되게 배치된다.

방열부재(400)의 일부 영역은 삽입홀(310)을 관통하여 컨트롤러(200)와 접촉될 수 있다.

구체적으로, 방열부재(400)는 컨트롤러(200)(구체적으로, 인쇄회로기판(210))과 접촉되는 접촉부(410)와 지지부재(300)와 결합되는 결합부(420)를 포함한다.

접촉부(410)는 삽입홀(310)을 관통하여 컨트롤러(200)와 접촉된다. 또한, 접촉부(410)는 삽입홀(310)과 대응되는 크기 및 형상을 가지고, 지지부재(300) 보다 컨트롤러(200) 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.

구체적으로, 접촉부(410)는 삽입홀(310)을 관통하여 인쇄회로기판(210)과 접촉될 수 있다. 또한, 접촉부(410)는 삽입홀(310)을 관통하여 인쇄회로기판(210)과 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

결합부(420)는 방열부재(400)에서 지지부재(300)와 결합되는 영역이다.

결합부(420)는 접촉부(410)에서 외측으로 확장되어 삽입홀(310)의 테두리를 형성하는 지지부재(300)와 중첩되게 형성된다. 여기서 중첩되는 방향은 수직방향 또는 수평 방향을 포함할 수 있다.

결합부(420)와 지지부재(300)는 볼트 결합될 수 있다. 구체적으로, 삽입홀(310)의 테두리를 형성하는 지지부재(300)와 중첩되는 결합부(420)에 볼트가 결합된다.

방열부재(400)는 접촉부(410)가 지지부재(300)에 형성된 삽입홀(310)에 삽입되어 1차적으로 지지부재(300)에 의해 고정될 수 있다. 또한, 방열부재(400)는 결합부(420)가 지지부재(300)에 볼트 결합되어 2차적으로 지지부재(300)에 의해 고정될 수 있다. 즉, 방열부재(400)는 지지부재(300)에 형성된 삽입홀(310)에 삽입된 후, 지지부재(300)와 볼트 결합되어 위치가 고정된다.

방열부재(400)는 일측에 컨트롤러(200)가 착탈 가능하게 결합되고, 일측과 대향된 타측에 냉매가 흐르는 냉매배관(500)이 결합될 수 있다. 본 실시예에서 방열부재(400)는 하방측(도 5b 기준)에 컨트롤러(200)가 결합되고, 상방측에 냉매배관(500)이 결합된다.

따라서, 방열부재(400)는 컨트롤러(200)에서 발생한 열을 냉매배관(500) 내의 냉매로 방열할 수 있다. 방열부재(400)는 알루미늄 등 비교적 열전도도가 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 실시예에 따라 방열부재(400)는 인쇄회로기판(210)과 접촉되는 방열판과 냉매배관(500)과 연결되는 복수의 방열핀을 포함할 수 있다. 복수의 방열핀은 냉매와 접촉되는 면적을 증대시켜 방열효과를 증대시킬 수 있다.

지지부재(300)는 방열부재(400)와 결합하여 방열부재(400)의 위치를 고정한다. 지지부재(300)는 케이스에 내부에 배치되며, 컨트롤러(200)의 위치와 대응되는 곳에 배치된다. 지지부재(300)는 길이방향으로 긴 판형으로 형성될 수 있다. 지지부재(300)는 상부가 모터 브래킷(147) 결합되거나 또는 측면부가 우측 패널(130) 및 좌측 패널(120) 중 적어도 어느 하나와 결합되어 케이스에 설치될 수 있다. 본 실시예에서 지지부재(300)는 컨트롤러(200)와 함께 케이스의 중간부분에 설치된다.

지지부재(300)는 일측면이 컨트롤러(200)와 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 또한, 일측면과 대향된 타측면에 방열부재(400)가 결합될 수 있다. 지지부재(300)는 방열부재(400)의 접촉부(410)가 삽입되는 삽입홀(310)을 형성한다. 삽입홀(310)은 방열부재(400)의 접촉부(410)와 대응되는 크기로 형성된다. 따라서, 방열부재(400)의 접촉부(410)가 삽입홀(310)에 삽입됨으로써 1차적으로 방열부재(400)가 지지부재(300)에 고정된다. 또한, 지지부재(300)는 삽입홀(310)의 둘레에 볼트(B)가 삽입되는 체결홀(320)이 형성된다. 본 실시예에서 삽입홀(310)은 사각형으로 형성되고, 체결홀(320)은 삽입홀(310)의 모서리에 각각 형성된다. 따라서, 지지부재(300)는 방열부재(400)의 결합부(420)와 볼트 결합된다. 따라서 방열부재(400)가 2차적으로 지지부재(300)에 고정된다.

지지부재(300)의 삽입홀(310)은 컨트롤박스(220)에 형성된 연결홀(221)과 대응되는 위치에 형성된다. 즉, 지지부재(300)의 삽입홀(310)은 컨트롤박스(220)에 형성된 연결홀(221)과 중첩되게 위치될 수 있다.

따라서, 방열부재(400)의 접촉부(410)가 주위에 어떤 간섭 없이 삽입홀(310)과 연결홀(221)을 통해 인쇄회로기판(210)과 연결될 수 있다. 지지부재(300)는 방열부재(400)의 하중과 방열부재(400)와 연결된 냉매배관(500)의 하중을 지지해야 하기에 강성이 강한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

냉매배관(500)은 방열부재(400)와 열적으로 연결되고, 내부에 냉매가 흐르는 공간을 가진다.

구체적으로, 냉매배관(500)은 컨트롤러(200)가 접촉되는 방열부재(400)일면과 마주보는 타면에 결합된다. 냉매배관(500)에는 실외 열교환기(30) 또는 실내 열교환기를 통과한 냉매의 일부를 바이패스한 냉매가 흐른다. 냉매배관(500)은 U자형으로 형성된다. 따라서, 냉매배관(500) 내에 흐르는 냉매는 상측으로 유동하면서 한번 열을 흡수하고, 하측으로 유동하면서 또 한번 열을 흡수할 수 있어 방열효율을 증대시킬 수 있다.

물론, 냉매배관(500)은 내부에 흐르는 냉매가 방열부재(400)와 열교환 후에 토출팬(148)으로 유동되게 구성될 수 있다. 따라서, 냉매배관(500)을 흐르는 냉매는 공기에 의해 냉각되게 된다.

여기서, 냉매배관(500)은 직접 방열부재(400)에 접촉될 수도 있지만, 냉매배관(500)의 형상 때문에 배관재킷(700)에 의해 방열부재(400)와 연결되는 것이 바람직하다.

배관재킷(700)은 냉매배관(500)과의 접촉면적을 확대해서 열전달 효율을 향상시키고, 방열부재(400)와 냉매배관(500)의 형상의 차이에서 오는 접촉불량을 줄인다.

또한, 배관재킷(700)은 방열부재(400)와 면 접촉된다. 구체적으로, 배관재킷(700)과 방열부재(400) 사이에는 방열패드(450)가 위치된다. 방열패드(450)는 배관재킷(700)과 방열부재(400)의 사이에 접착시킨다. 예를 들면, 방열패드(450)는 우수한 접착력과 열전도성을 가지는 물질일 수 있다. 방열패드(450)는 써멀 구리스일 수 있다. 또한, 방열패든 시트 형태로 구현될 수 있다.

구체적으로, 배관재킷(700)의 하면은 방열부재(400)에 접촉되고, 상면에는 냉매배관(500)의 일부 영역이 수용되는 수용홈(710)이 형성된다.

수용홈(710)은 배관재킷(700)의 일부 영역이 함몰되어 형성된다. 수용홈(710)은 냉매배관(500)의 외면과 대응되는 형상을 가져서, 냉매매관과 배관재킷(700)의 접촉면적을 증대시킨다. 배관재킷(700)은 냉매배관(500)의 착탈을 쉽게 한다.

특히, 수용홈(710)은 냉매배관(500)의 하부 영역(도 5b 기준)을 감싸게 형성된다. 수용홈(710)은 냉매배관(500)의 길이 방향을 따라 길게 형성된다. 물론, 수용홈(710)은 2개가 형성되는 것이 바람직하다. 수용홈(710)은 배관재킷(700)의 상부에 형성된다.

또한, 배관재킷(700)에는 커버 브라켓(600)을 관통한 체결부재인 볼트(b)가 결합되는 결합홀(720)이 형성될 수 있다.

커버 브라켓(600)은 배관재킷(700)의 수용홈(710)에 수용된 냉매배관(500)을 수용홈(710)의 하부 방향으로 가압한다. 각 구성요소들 사이의 열전도도는 각 구성요소의 맞닿는 단면적에 비례한다. 다만, 각 구성요소들의 생산 시에 발생하는 공차에 의해 각 구성요소들이 완전치 밀착되기 어려운 문제가 존재한다.

따라서, 커버 브라켓(600)은 냉매배관(500)을 수용홈(710)에 밀착시킨다. 또한, 커버 브라켓(600)은 배관재킷(700)을 방열부재(400)에 밀착시킨다.

예를 들면, 커버 브라켓(600)은 적어도 수용홈(710)의 외부로 노출된 냉매배관(500)을 커버하고, 방열부재(400)에 착탈 가능하게 결합된다. 커버 브라켓(600)은 판 형상을 가진다.

구체적으로, 커버 브라켓(600)은 가압부(610)와, 탄성부(620)와 삽입부(630)를 포함한다.

가압부(610)는 적어도 냉매배관(500)을 가압한다. 또한, 가압부(610)는 냉매배관(500)과 배관재킷(700)을 가압한다.

구체적으로, 가압부(610)는 냉매배관(500)이 수용되는 적어도 1개의 배관홈(610a)을 가지고, 냉매배관(500)의 상부영역과 배관재킷(700)을 커버한다(덮는다).

배관홈(610a)은 냉매배관(500)에 대응되게 형성된다. 구체적으로, 배관홈(610a)은 수용홈(710)과 함께 냉매배관(500)이 위치되는 공간을 정의한다. 즉, 단면상에서, 수용홈(710)은 냉매배관(500)의 외관 중 상부영역을 감싸고, 배관홈(610a)은 냉매배관(500)의 외관 중 상부영역을 감싼다. 이때, 커버 브라켓(600)은 방열부재(400)와 열적으로 연결되어서, 배관홈(610a)을 통해 냉매배관(500)으로 열을 전달한다.

가압부(610)는 냉매배관(500)과 함께 배관재킷(700)을 커버한다. 구체적으로, 가압부(610)는 배관재킷(700)의 상부영역과 대응되게 형성되어서, 배관재킷(700)의 상부영역을 커버한다. 즉, 가압부(610)의 일부는 배관재킷(700)의 상부 영역과 접촉되고, 다른 일부는 냉매배관(500)의 상부영역과 접촉된다.

가압부(610)는 탄성부(620) 또는 체결부재에 의해 냉매배관(500)을 배관재킷(700) 방향으로 가압하고, 배관재킷(700)을 방열부재(400) 방향으로 가압한다. 따라서, 냉매배관(500)과 배관재킷(700) 사이 및 배관재킷(700)과 방열부재(400) 사이를 밀착시켜서 열전도도를 향상시킨다. 또한, 가압부(610)는 냉매배관(500)의 상부영역을 감싸서 냉매배관(500)과 방열부재(400) 사이에 열을 전달한다.

또한, 가압부(610)에는 체결부재가 관통되는 홀(610b)이 형성된다.

탄성부(620)는 가압부(610)에 탄성력을 부가한다. 구체적으로, 탄성부(620)는 가압부(610)의 양단에서 연장되어 배관재킷(700)의 측면을 감싸게 형성된다.

탄성부(620)는 가압부(610)에서 하향 경사지게 형성되는 판 형상이다. 탄성부(620)는 탄성부(620)의 재질에 의해 탄성력을 부가한다. 구체적으로, 탄성부(620)들은 서로 멀어지는 방향으로 탄성 복원력을 가진다. 구체적으로, 탄성부(620)는 가압부(610)와 일체로 형성되고, 가압부(610)에서 절곡되어 형성된다. 또한, 탄성부(620)의 일단은 방열부재(400)와 접촉되어서 방열부재(400)에서 전달 받은 열을 가압부(610)에 전달한다.

삽입부(630)는 방열부재(400)에 형성된 결합홈(421)에 삽입되어서, 커버 브라켓(600)을 방열부재(400)에 결합한다. 구체적으로, 삽입부(630)는 탄성부(620)에서 돌출되어 형성되어서, 방열부재(400)에 형성된 결합홈(421)에 후크결합될 수 있다. 이 때, 삽입부(630)가 결합홈(421)에 삽입될 때, 탄성부(620)가 탄성변형되어 탄성력을 축적할 수 있다.

커버 브라켓(600)은 체결부재에 의해 체결될 수 있다. 구체적으로, 체결부재는 볼트(b)일 수 있고, 방열부재(400) 또는 배관재킷(700)에 볼트(b)가 결합되는 결합홀이 형성된다. 실시예에서는 배관재킷(700)에 결합홀(720)이 형성되어 있다.

도 7은 실시예와 비교예의 열저항을 비교한 시험 그래프이다.

도 7을 참고하면, 실시예는 커버 브라켓(600)에 의해 압력을 가한 경우이고, 비교예는 실시예에서 커버 브라켓(600)이 생략된 구조를 나타낸다.

비교예와 실시예의 다른 조건은 동일하다.

먼저, 비교예의 배관재킷-냉매배관 접합부의 열저항(R_pipe)은 16.9 K/kw 이고, 실시예의 배관재킷-냉매배관 접합부의 열저항(R_pipe)은 15.1 K/kw 이다. 따라서, 실시예는 배관재킷-냉매배관 접합부의 열저항이 감소되었고, 열전도도가 향상됨을 알 수 있다.

또한, 비교예의 방열부재-배관재킷 접합부의 열저항(R_Thermal Grease)은 53.0 K/kw 이고, 실시예의 방열부재-배관재킷 접합부의 열저항(R_Thermal Grease)은 47.2 K/kw 이다. 따라서, 실시예는 방열부재-배관재킷 접합부의 열저항(R_Thermal Grease)이 감소되었고, 열전도도가 향상됨을 알 수 있다.

1: 공기조화기 100: 실외기 본체
110: 실외기 베이스 120: 좌측 패널
130: 우측 패널 140: 탑 패널
147: 모터 브래킷 150: 프론트 패널
160: 리어 패널 200: 컨트롤러
210: 인쇄회로기판 220: 컨트롤박스
221: 연결홀 300: 지지부재
310: 삽입홀 320: 체결홀
400: 방열부재 410: 연결부
420: 결합부 500: 냉매 배관

Claims (15)

1. 열원과 열적으로 연결되고, 상기 열원에서 발생하는 열을 방열하는 방열부재;
   상기 방열부재와 열적으로 연결되고, 내부에 냉매가 흐르는 냉매배관;
   상기 방열부재에 결합되고, 상기 냉매배관의 일부 영역이 수용되는 수용홈이 형성되는 배관재킷; 및
   상기 배관재킷의 수용홈에 수용된 냉매배관을 상기 수용홈의 하부 방향으로 가압하는 커버 브라켓을 포함하는 방열유닛.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 커버 브라켓은 적어도 상기 수용홈의 외부로 노출된 냉매배관을 커버하는 방열유닛.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 커버 브라켓은 상기 방열부재에 착탈 가능한 것을 특징으로 방열유닛.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 커버 브라켓은,
   상기 냉매배관이 수용되는 적어도 1개의 배관홈을 가지고, 상기 냉매배관의 상부영역과 상기 배관재킷을 커버하는 가압부를 포함하는 방열유닛.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 커버 브라켓은 상기 방열부재에 체결부재에 의해 체결되는 방열유닛.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 커버 브라켓은,
   상기 가압부의 양단에서 연장되어 탄성력을 부가하는 탄성부들과,
   상기 방열부재에 형성된 결함홈에 삽입되는 삽입부를 더 포함하는 방열유닛.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 탄성부들은 서로 멀어지는 방향으로 탄성 복원력을 가지는 것을 특징으로 하는 방열유닛.
   
8. 제 6항에 있어서,
   상기 방열부재와 상기 배관재킷 사이에 위치되는 방열패드를 더 포함하는 방열유닛.
   
9. 제4항에 있어서,
   상기 열원은 전자제품의 컨트롤러인 방열유닛.
   
10. 외관을 형성하는 케이스;
    상기 케이스의 내부에 배치되는 열원; 및
    상기 열원에 연결되어 상기 열원에서 발생되는 열을 방열하는 방열유닛을 포함하고,
    상기 방열유닛은,
    열원과 열적으로 연결되고, 상기 열원에서 발생하는 열을 방열하는 방열부재;
    상기 방열부재와 열적으로 연결되고, 내부에 냉매가 흐르는 냉매배관;
    상기 방열부재에 결합되고, 상기 냉매배관의 일부가 수용되는 수용홈이 형성되는 배관재킷; 및
    상기 배관재킷의 수용홈에 수용된 냉매배관을 상기 수용홈의 하부 방향으로 가압하는 커버 브라켓을 포함하는 공기조화기의 실외기.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 열원은 공기조화기의 각종 부품의 작동을 제어하는 컨트롤러인 공기조화기의 실외기.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 방열부재와 결합하여 상기 방열부재의 위치를 고정하고, 상기 방열부재가 삽입되는 삽입홀이 형성되는 지지부재를 더 포함하고,
    상기 방열부재는 상기 지지부재를 기준으로 상기 컨트롤러와 대향되게 배치되고,
    적어도 상기 방열부재의 일부 영역은 상기 삽입홀을 관통하여 상기 컨트롤러와 접촉되는 공기조화기의 실외기.
    
13. 제10항에 있어서,
    상기 커버 브라켓은,
    상기 냉매배관이 수용되는 적어도 1개의 배관홈을 가지고, 상기 냉매배관의 상부영역과 상기 배관재킷을 가압하는 가압부를 포함하는 공기조화기의 실외기.
    
14. 제 13항에 있어서,
    상기 커버 브라켓은,
    상기 가압부의 양단에서 연장되어 탄성력을 부가하는 탄성부들과,
    상기 방열부재의 결함홈에 삽입되는 삽입부를 더 포함하는 공기조화기의 실외기.
    
15. 제11항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 인버터 압축기의 구동을 제어하는 인쇄회로기판을 포함하는 공기조화기의 실외기.
    
    
    
    
    
    
    
    

Images