KR20210026610A - 공기조화기의 실외기 - Google Patents

Abstract

공기조화기의 실외기에 있어서, 제어 모듈의 온도 상승에 따른 문제들을 해결하여 냉각능력을 향상시킬 수 있는 공기조화기로서, 냉매가 순환하도록 형성되는 냉매배관, 상기 냉매의 순환을 제어하도록 다수의 제어부품이 구비되는 제어 모듈 및 상기 냉매배관과 연결되고, 유입된 저온의 냉매를 압축시켜 고온의 냉매를 토출시키는 압축기 모듈을 포함하고, 상기 냉매배관은 저온의 냉매가 실외기로 유입되어 상기 압축기 모듈로 유동하도록 형성되는 흡입배관을 포함하되, 상기 흡입배관은, 상기 제어 모듈에 인접하도록 배치되는 연장 배관부 및 상기 연장 배관부에 형성되며, 저온의 냉매에 의해 냉각된 공기를 전달하는 열교환 수단을 포함하는 공기조화기의 실외기를 제공한다.

Description

공기조화기의 실외기{OUTDOOR UNIT OF AIRCONDITIONER}

본 발명은 공기조화기를 구성하는 실외기에 관한 것이다.

공기조화기란, 실내의 공간의 온도, 습도 등을 조절하고 먼지 등 이물질을 제거함으로써 인간이 활동하기에 적합한 상태로 유지시켜주는 장치이다. 특히 실내의 냉방 또는 난방을 위해 공기조화기 내부에는 냉매가 순환하면서 압축, 응축, 팽창 및 증발 과정을 수행하는 냉매 사이클이 형성된다.

이러한 냉매 사이클이 구동되도록 일반적으로 공기조화기는 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기를 포함한다. 공기조화기가 냉방을 수행하는 경우, 실외기에 구비되는 열교환기는 응축기로 기능하고 실내기에 구비되는 열교환기는 증발기로 기능한다. 반면, 공기조화기가 난방을 수행하는 경우, 실내기에 구비되는 열교환기가 응축기로 기능하고 반대로 실외기에 구비되는 열교환기가 증발기로 기능한다.

공기조화기의 실외기는, 외관을 구성하는 케이스 내부에 이와 같은 압축기 등을 구비한다. 구체적으로 실외기 내부 공간은, 송풍팬 등이 구비되는 송풍실과, 압축기, 제어모듈 등이 구비되는 기계실로 나눌 수 있다. 송풍실은 흡입된 실외 공기가 열교환기를 통과하는 공기유로를 주로 형성하는 반면, 기계실은 압축기 등의 운전으로 뜨거워진 공기가 상승하는 공기유로를 주로 형성한다.

이처럼, 압축기 등의 운전으로 뜨거워진 기계실 공기는 제어 모듈에 영향을 미친다. 즉 기계실 내의 압축기 운전으로 실외기 내부 온도가 상승하게 되고 이는 제어 모듈의 발열을 야기시키는데, 이는 다음과 같은 문제로 이어진다.

먼저, 집적된 제어부품에 따른 제어 모듈의 발열에 따라 제어부품이 오작동하고 종국적으로 공기청정기의 고장에 이르는 문제가 있다.

또한, 제어 모듈이 일정 수준 이상으로 온도가 상승한 경우 압축기 주파수(Hz)의 상한을 두어 압축기 운전을 제한함으로써 전체적인 냉방능력이 떨어지는 문제가 있다.

관련하여 종래에는, 제어 모듈의 방열(냉각)을 위해 별도의 냉각장치를 부가하거나 제어 모듈을 구성하는 방열부의 형상 변경 등이 시도되었으나, 부피가 증가하고 생산 비용이 상승하는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 제어 모듈의 온도 상승에 따른 문제들을 해결하여 냉각능력을 향상시킬 수 있는 공기조화기의 실외기 제공을 목적으로 한다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 냉매가 순환하도록 형성되는 냉매배관, 상기 냉매의 순환을 제어하도록 다수의 제어부품이 구비되는 제어 모듈 및 상기 냉매배관과 연결되고, 유입된 저온의 냉매를 압축시켜 고온의 냉매를 토출시키는 압축기 모듈을 포함하고, 상기 냉매배관은 저온의 냉매가 실외기로 유입되어 상기 압축기 모듈로 유동하도록 형성되는 흡입배관을 포함하되, 상기 흡입배관은, 상기 제어 모듈에 인접하도록 배치되는 연장 배관부 및 상기 연장 배관부에 형성되며, 저온의 냉매에 의해 냉각된 공기를 전달하는 열교환 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 냉매가 유동 전환하도록 구비되는 사방 밸브를 더 포함하고, 상기 연장 배관부는, 상기 사방 밸브와 상기 압축기 모듈 사이의 냉매배관에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 연장 배관부는, 상기 제어 모듈과 인접한 거리를 일정하게 유지하도록 형성되는 수평 배관부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 열교환 수단은, 상기 수평 배관부에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 연장 배관부는, 상기 수평 배관부의 입구 측과 연결되고, 상기 사방 밸브와 연결되는 제1 수직 배관부 및 상기 수평 배관부의 출구 측과 연결되고, 상기 압축기 모듈과 연결되는 제2 수직 배관부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 열교환 수단은, 핀 구조인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 핀 구조는, 상기 냉매배관의 반경방향으로 돌출된 판이 길이방향으로 이격되어 다수 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 핀 구조의 돌출된 판은, 사각 형상인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 열교환 수단은, 상기 흡입배관과 같은 금속 재료로 상기 흡입배관에 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 냉매가 순환하도록 형성되는 냉매배관, 기계실의 일측에 구비되고, 상기 냉매의 순환을 제어하도록 다수의 제어부품이 구비되는 제어 모듈, 상기 제어 모듈과 마주하도록 상기 기계실의 타측에 구비되고, 상기 냉매배관과 연결되어, 유입된 저온의 냉매를 압축시켜 고온의 냉매로 토출시키는 압축기 모듈을 포함하고, 상기 압축기 모듈로 유입되는 냉매배관의 일부는, 상기 제어 모듈에 인접하도록 연장 형성되어, 상기 압축기 모듈로부터 상기 제어 모듈을 향해 형성된 상기 기계실의 공기유로를 통해 상기 제어 모듈에 냉각 공기를 전달하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 냉매배관의 일부에는, 저온의 냉매에 의해 냉각된 공기를 전달하는 열교환 수단이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 기계실의 측부에는, 상기 냉매가 응축 또는 증발하도록 구비되는 실외 열교환기와, 상기 실외 열교환기를 통과하도록 실외 공기를 유입시키는 송풍팬이 구비되는 송풍실이 마련되고, 상기 송풍실은, 상기 기계실과 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 기계실과 상기 송풍실은 구획판에 의해 공기가 독립적으로 유동되되, 상기 구획판에 마련된 유동홀을 통해 냉각 공기가 전달되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 냉매가 유동 전환하도록 구비되는 사방 밸브를 더 포함하고, 상기 연장 배관부는, 상기 사방 밸브와 상기 압축기 모듈 사이의 냉매배관에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 연장 배관부는, 상기 제어 모듈과 인접한 거리를 일정하게 유지하도록 형성되는 수평 배관부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 연장 배관부는, 상기 수평 배관부의 입구 측과 연결되고, 상기 사방 밸브와 연결되는 제1 수직 배관부 및 상기 수평 배관부의 출구 측과 연결되고, 상기 압축기 모듈과 연결되는 제2 수직 배관부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 제어 모듈이 방열(냉각)됨으로써 제어 모듈에 구비되는 제어부품의 오작동 및 공기조화기의 고장을 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 흡입배관의 배치 변경만으로 제어 모듈의 냉각 효율을 극대화할 수 있어 별도의 냉각장치 또는 방열부의 형상 변경 등을 요구하지 않는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 흡입배관의 배치 변경만으로 제어 모듈의 방열 요구가 달성됨으로써 제한된 압축기 주파수 상한을 극복하여 상대적으로 향상된 냉방을 구현할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 제어 모듈의 방열 요구 해소에 따라 소음 저감에 기여할 수 있는 범위의 스위칭주파수로 상향 변경이 가능해지는 이점이 있다.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기 실외기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 실외기의 커버를 제거한 기계실 일부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기 실외기의 냉매 사이클을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기 실외기의 냉매배관 구조를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 냉매배관 구조를 일부 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 4의 냉매배관 구조를 저면에서 바라본 사시도이다.
도 7은 도 4의 냉매배관 구조를 나타낸 정면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기 실외기의 기계실 공기 유동을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기 실외기의 송풍실 공기 유동을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 적용에 따른 공기조화기 실외기의 스위칭주파수 변환을 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 도 1 내지 도 3에 관한 설명을 토대로 본 발명인 공기조화기의 실외기(10)에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기 실외기의 사시도이고, 도 2는 도 1의 실외기의 커버를 제거하여 기계실 일부를 보여주는 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기 실외기의 냉매 사이클을 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는 실외 공간에 배치되어 실외 공기와 열교환하는 실외기(10) 및 실내 공간에 배치되어 실내 공기를 조화하는 실내기(미도시)가 포함된다.

상기 실외기(10)에는, 외관을 형성하여 다수의 부품을 내장하는 케이스(101)를 포함한다. 상기 케이스(101)에는, 실외 공기를 흡입하는 흡입 그릴(미도시) 및 흡입된 공기가 열교환된 후 토출되는 토출 그릴(102)이 구비된다. 상기 토출 그릴(102)은 상기 케이스(101)의 전방에 상하 방향으로 복수 개가 구비될 수 있다.

상기 케이스(101)에는 커버(103)가 구비될 수 있다. 상기 커버(103)는 상기 실외기(10) 내부의 일부 내지 전부를 선택적으로 개방할 수 있으며, 커버(103)가 개방됨에 따라 상기 실외기(10)의 내부는 관리자 등에 의한 설치 및 수리가 가능하다.

상기 케이스(101) 내부에는 기계실이 마련되어 압축기 모듈(110) 및 제어 모듈(300)이 구비되고, 송풍실이 마련되어 송풍팬(120; 도 9 참조) 및 실외 열교환기(130)가 구비된다. 상기 송풍실과 기계실은 유동판(104)에 의해 구획된다.

상기 압축기 모듈(110) 및 송풍팬(120) 등을 지면으로부터 지지하도록 상기 실외기(10)의 저면에는 베이스가 구비될 수 있다.

상기 기계실에는 압축기 모듈(110)이 구비된다. 상기 압축기 모듈(110)은, 냉매를 압축하는 압축기(111), 상기 압축기(111)에 유입되는 냉매 중 액냉매를 걸러내는 기액분리기(112) 및 상기 압축기(111)의 출구 측에 배치되며 상기 압축기(111)에서 토출된 냉매 중 오일을 분리하기 위한 오일분리기(113)를 포함한다.

상기 오일 분리기(113)의 출구 측에는, 상기 압축기(111)에서 토출된 냉매를 실외 열교환기(130) 또는 실내기(미도시)로 유동하게 하는 사방 밸브(115)가 구비될 수 있다. 상기 사방 밸브(115)는 그 명칭 또는 도 2 등에 도시된 구조로 한정되는 것은 물론 아니고, 공기조화기의 요구 기능(냉방 또는 난방 등)에 따라 냉매가 유동 전환되도록 기능하는 구성요소라면 상기 사방 밸브(115)에 포함된다.

상기 압축기(111)는 내부에 모터를 포함하며, 모터의 회전에 의해 냉매를 압축시킬 수 있다. 상기 압축기(111)의 일 실시예로서, 내부의 모터 회전수가 일정한 정속 압축기일 수 있고, 다른 실시예로서, 내부의 모터 회전수가 가변하는 변속 압축기(인버터 압축기)일 수 있다. 상기 압축기(111)가 변속 압축기인 경우, 상황에 따라 압축되는 냉매량이 조절될 수 있다.

상기 기계실에는 제어 모듈(300)이 구비된다. 상기 제어 모듈(300)은, 일 실시예로 상기 압축기 모듈(110)의 상부에 배치될 수 있다. 상기 제어 모듈(300)은 IPM(integrated power module)과 같은 다수의 제어부품이 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 제어 모듈(300)의 발열량이 상당하고 압축기에 부정적인 영향을 미치는 문제가 있으며, 이는 뒤에서 자세히 설명한다.

상기 송풍실에는 송풍팬(120)이 구비된다. 상기 송풍팬(120)은 토출 그릴(102)의 후방에 배치되며, 상기 토출 그릴(102)과 대응되도록 상기 케이스(101)의 상하 방향으로 복수 개가 구비될 수 있다. 도 1 내지 도 2에 도시된 것처럼, 일 실시예로서 상기 송풍팬(120)은 상하 방향으로 2개가 구비될 수 있으며, 상기 실외 열교환기(130)의 길이 또는 배치 등을 고려한다면 송풍팬(130) 및 토출 그릴(102)의 개수는 이에 한정되지 않음은 물론이다.

상기 송풍실에는 실외 열교환기(130)가 구비된다. 사이 실외 열교환기(130)에는, 냉매가 유동하는 냉매배관(250)을 포함하며, 상기 냉매배관은 방열 기능을 극대화하기 위해 상기 케이스(101)의 상부로부터 하부에 이르기까지 길이 방향으로 연장되며, 상기 케이스(101)의 후면으로부터 측면에 이르기까지 ㄱ자 형상으로 절곡되어 배치될 수 있다.

상기 케이스(101)의 내부에는, 상기 실외기(10)를 순환하는 냉매가 통과하는 다수의 냉매배관(200)이 구비된다. 상기 냉매배관(200)은, 상기 사방 밸브(115)를 기준으로 상기 실외 열교환기(130)를 지나 실내 열교환기(150)로 연결되는 제1 외부배관(250) 및 상기 실내 열교환기(150)에서 상기 사방 밸브(115)로 연결되는 제2 외부배관(270)을 포함한다. 실외기(10)에서 상기 냉매배관(200)은 상기 사방 밸브(115)를 기준으로 상기 기액분리기(112)를 지나 상기 압축기(111)와 연결되는 제1 내부배관(210) 및 상기 압축기(111)에서 상기 오일분리기(113)를 지나 상기 사방 밸브(115)와 연결되는 제2 내부배관(230)를 포함한다.

본 발명에서는, 상기 제1 내부배관(210) 및 제2 내부배관(230)은 각각 상기 압축기(111)를 기준으로 냉매가 유입 및 토출되는 위치에 배치되므로 편의상 흡입배관(210) 및 토출배관(230)으로 칭하기도 한다. 본 발명은, 상기 냉매배관(200) 중 흡입배관(210) 일부를 이용하여 상기 제어 모듈(300)의 발열 처리 수단으로 이용하고 있으며, 이는 뒤에서 자세히 설명한다.

도 3을 참조하여 본 발명의 실외기(10)를 구성하는 냉매 사이클에 대해 자세히 설명한다.

공기조화기가 냉방 운전하는 경우, 냉매는 상기 사방 밸브(115)로부터 상기 제1 외부배관(250)을 통해 상기 실외 열교환기(130)로 유입된다. 반면, 상기 공기조화기가 난방 운전하는 경우, 냉매는 상기 사방 밸브(115)로부터 상기 제2 외부배관(270)을 통해 실내기의 실내 열교환기(150)로 유동한다. 상기 실외 열교환기(130)는 외부 공기와 냉매를 열교환하며, 상기 공기조화기가 냉방 운전하는 경우에는 응축기 기능을 수행하고, 상기 공기조화기가 난방 운전하는 경우에는 증발기 기능을 수행한다. 이하, 공기조화기가 냉방 운전하는 경우를 기준으로 냉매 사이클에 대해 설명한다.

상기 실외 열교환기(130)를 통과한 냉매는 상기 실외 열교환기(130)의 출구 측에 구비된 팽창밸브(160)를 통과한다. 냉방 운전시, 상기 팽창밸브(160)는 완전히 개방되어 냉매의 감압작용을 수행하지 않는다. 상기 팽창밸브(160)를 통과한 냉매는 제1 외부배관(250)을 통해 실내기로 유동하며 실내 열교환기(150)에서 증발된 냉매는 다시 제2 외부배관(270)을 통해 상기 실외기(10)로 유입된다.

실외기(10)로 유입된 냉매는 사방 밸브(115)로 유동하고, 상기 사방 밸브(115)를 통과한 냉매는 상기 압축기 모듈(110)로 유입된다. 구체적으로 상기 사방 밸브(115)를 통과한 냉매는 제1 내부배관(210)을 통해 기액분리기(112)를 향해 유동된다. 상기 기액분리기(112)는 상기 압축기(111)로 유입될 냉매 중 기상 냉매를 분리하여 상기 압축기(110)로 공급하도록 기능한다. 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매는 제2 내부배관(230)을 통해 오일분리기(113)를 통과하여 다시 사방 밸브(115)로 유동한다. 상기 오일분리기(113)는 상기 압축기(111)에서 토출된 냉매 중 오일을 분리하도록 기능한다. 이처럼 상기 압축기 모듈(110)에서 토출된 냉매는 상기 사방 밸브(115)를 통과한 후 다시 실외기(10) 외부로 유동함으로써 앞에서 설명한 실외 열교환기(130)로 향하는 냉매 사이클을 반복하게 된다.

이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명인 공기조화기의 실외기에 대해 그 특징을 자세히 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기 실외기의 냉매배관 구조를 나타낸 사시도이고, 도 5는 상기 냉매배관 구조를 일부 확대하여 나타낸 사시도이며, 도 6은 상기 냉매배관 구조를 저면에서 바라본 사시도이고, 도 7은 상기 냉매배관 구조를 나타낸 정면도이다.

이를 참조하면, 실외기(10)의 냉매배관 구조는 냉매배관(200), 제어 모듈(300) 및 압축기 모듈(110)을 포함한다.

상기 냉매배관(200)은, 저온 또는 고온의 냉매가 순환하도록 형성된다. 일반적으로 상기 냉매배관(200)은 저온 또는 고온의 냉매가 안정적으로 통과될 수 있도록 튜브 형상으로 형성될 수 있다. 상기 냉매배관(200)은 앞애서 설명한 것처럼 넓게는 제1 내부배관(210), 제2 내부배관(230), 제1 외부배관(250) 및 제2 외부배관(270)을 포함하나(도 3 참조), 본 발명에 있어서는 실외기(10) 내부에 배치되는 냉매배관(200)을 주로 의미한다. 또한 실외기(10) 내부의 냉매배관(200)은 압축기 모듈(110)을 기준으로 냉매가 유입 및 토출되는 위치에 흡입배관(210) 및 토출배관(230)으로 구분될 수 있다. 구체적으로 압축기 모듈(110)에 포함된 압축기(111)를 기준으로 저온 냉매가 유입되는 위치에 흡입배관(210)이 연결되고, 압축기(111)를 기준으로 고온 냉매가 토출되는 위치에 토출배관(230)이 연결될 수 있다.

여기서, 상기 흡입배관(210)을 통과하는 냉매의 온도는 약 10도 내지 20도의 범위를 형성하고, 상기 토출배관(230)을 통과하는 냉매의 온도는 약 7 0도 내지 80도의 범위를 형성할 수 있다.

상기 제어 모듈(300)은, 상기 냉매배관(200)를 흐르는 냉매가 냉매 사이클에 기초하여 순환될 수 있도록 다수의 제어부품을 구비한다. 앞서 설명한 것처럼, 상기 제어부품 중 IPM이 구비될 수 있으며, 상기 제어 모듈(300)의 내부(S2, 도 6 참조)는 상기 IPM 등의 집적에 따른 상당한 발열 현상이 문제된다.

이에 대해, 상기 제어 모듈(300)은 방열부(310)를 구비할 수 있다. 상기 방열부(310)는 상기 제어 모듈(300)의 일측에 결합 또는 일체화될 수 있으며, 상기 방열부(310)는 열교환 핀이 다수 형성된 히트싱크(heatsink)로 구성될 수 있다. 이로써, 고온화된 상기 제어 모듈(300)의 내부(S2)를 어느 정도 방열(냉각)할 수 있게 된다. 본 발명은 상기 방열부(310)에 더하거나 또는 대체할 수 있는 상기 제어 모듈(300)의 냉각 수단을 제공하고자 하는 것으로 이와 관련된 냉매배관 구조는 뒤에서 자세히 설명한다.

상기 압축기 모듈(110)은, 상기 냉매배관(200)을 구성하는 상기 흡입배관(210) 및 토출배관(230)과 연결되고, 유입된 저온의 냉매를 압축시켜 고온의 냉매를 토출시킨다. 앞서 설명한 것처럼, 상기 압축기 모듈(110)은 압축기(111), 기액분리기(112) 및 오일분리기(113)를 포함하며, 이들은 상기 흡입배관(210) 및 토출배관(230)에 의해 냉매가 흐르도록 연결된다. 여기서 저온의 냉매가 흐르는 흡입배관(210)은, 상세히는 저온의 냉매가 실외기(10)로 유입되어 상기 압축기 모듈(110)의 압축기(111)로 유동하도록 형성되는 냉매배관을 의미한다.

상기 흡입배관(210)은, 연장 배관부(211, 213, 215)를 형성한다. 상기 연장 배관부(211, 213, 215)는 상기 제어 모듈(300)에 인접하도록 배치된다. 이로써 상기 연장 배관부(211, 213, 215)에 흐르는 저온의 냉매에 의해 냉각된 공기가 상기 제어 모듈(300)에 전달될 수 있다. 구체적으로 냉각 공기가 상기 방열부(310)에 전달됨으로써 상기 제어 모듈(300)의 내부(S2)의 방열 요구를 신속히 충족시켜 상기 압축기에 미치는 부정적 제한요소를 최소화하고 결과적으로 냉방효과를 향상시킬 수 있게 된다. 특히 저전압(단상 187V) 및 고온의 외부 환경(섭씨 약 50도)에서도 제어 모듈(300)의 내부 온도(IPM 내부 부착 온도)가 동일 조건(송풍팬 RPM 동일 및 팽창 밸브 고정) 하에서 섭씨 80.6도에서 섭씨 76.9도로 섭씨 약 3.7도가 저감됨으로써 압축기 주파수는 그 상한인 62Hz을 극복하여 66Hz로 상향 작동될 수 있으므로 종국적으로 냉방능력 증진에 기여하게 된다.

여기서, 상기 연장 배관부(211, 213, 215)가 상기 제어 모듈(300)에 인접하도록 배치된다는 것은, 제어 모듈(300)에 냉각 공기를 전달하기 위해 물리적으로 가까워지기 위하여 종래의 흡입배관 구조에 따른 실외기 유입부 또는 후술할 사방 밸브(115)에서 상기 압축기 모듈(110)로 유입되는 최단 또는 최적의 경로보다 상기 흡입배관(210)의 길이가 연장되는 구조를 의미한다.

이는 구체적으로, 상기 방열부(310)와 조금이라도 가까워질 수 있도록 상기 제어 모듈(300)과 인접한 거리에 배치되는 흡입배관(210) 및 이러한 흡입배관 배치가 구현되도록 연결된 흡입배관(210)을 포함하며, 일 실시예로서 후술할 수평 배관부(213) 및 제1 및 제2 수직 배관부(211, 215)를 의미한다.

상기 흡입배관(210)에 있어서 상기 제어 모듈(300)에 인접하도록 배치되는 연장 배관부에는 열교환 수단(400)이 형성될 수 있다. 이에 따라 인접한 제어 모듈(300)로 유동하는 냉각 공기의 전달이 극대화될 수 있다.

상기 실외기(10) 내부에는 사방 밸브(115)가 더 포함될 수 있다. 상기 사방 밸버(115)는 앞서 설명한 것처럼 공기조화기의 기능 변화에 따라 냉매가 유동 전환되도록 기능한다. 또한 앞서 설명한 것처럼 상기 연장 배관부(211, 213, 215)는 상기 사방 밸브(115)와 상기 압축기 모듈(110) 사이의 냉매배관의 전부 또는 일부를 의미한다. 상세히는 상기 연장 배관부(211, 213, 215)는 상기 기액분리기(112)로 유입되는 흡입배관(210)부터 상기 사방 밸브(115)로 이어지는 냉매배관의 전부 또는 일부를 의미한다.

상기 연장 배관부는, 상기 제어 모듈(300)과 인접한 거리를 일정하게 유지하도록 형성되는 수평 배관부(213, 도 5 참조)를 포함할 수 있다. 상기 수평 배관부(213)에는 상기 열교환 수단(400)이 형성될 수 있다. 이로써 인접한 제어 모듈(300)에 집중적으로 냉각 공기를 전달하여 제어 모듈의 방열 효율을 극대화할 수 있다.

상기 연장 배관부는, 상기 수평 배관부(213)와 연결되는 제1 수직 배관부(211) 및 제2 수직 배관부(215)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 수직 배관부(211)는 상기 수평 배관부(213)의 입구 측과 연결되고, 상기 사방 밸브(115)와 연결될 수 있다. 상기 제2 수직 배관부(215)는 상기 수평 배관부(213)의 출구 측과 연결되고, 상기 압축기 모듈(110)과 연결될 수 있다.

여기서, 수직 배관부(211, 215)라 함은, 흡입배관이 수평면으로부터 90도를 이루도록 형성됨은 물론 완전한 90도는 아니더라도 일부 또는 전부가 비스듬히 형성된 흡입배관을 포함한다. 예컨대 제1 수직 배관부(211)는 약 10도 내지 30도로 비스듬히 상하로 이어지는 흡입배관을 포함할 수 있다. 또는 제1 수직 배관부(211)의 일부는 90도로 형성되다가 수평 배관부(213)와 연결되는 부위에서 약 45도로 비스듬히 꺾이거나, 각도가 변하면서 원호 형상으로 변환되는 흡입배관의 일부를 포함할 수 있다.

마찬가지로, 수평 배관부(213)라 함은, 수평면과 평행을 이루도록 형성됨은 물론 완전한 평행은 아니더라도 일부 또는 전부가 비스듬히 형성된 흡입배관을 포함한다. 예컨대 수평 배관부(213)는 약 10도 내지 30도로 비스듬히 수평으로 이어지는 흡입배관을 포함할 수 있다. 또는 수평 배관부(213)의 일부는 평행하게 형성되다가 수직 배관부(211, 215)와 연결되는 부위에서 약 45도로 비스듬히 꺾이거나, 각도가 변하면서 원호 형상으로 변환되는 흡입배관의 일부를 포함할 수 있다.

이러한 흡입배관(210)의 연장 구조에 의해, 기존에 배치된 압축기 모듈(110) 및 토출배관(230)의 구조를 해치거나 간섭하지 않으면서 제어 모듈(300)와 인접하도록 최적의 배치를 구현할 수 있다. 아울러 이러한 배치 효과를 극대화하기 위해 상기 제1 수직 배관부(211)는 상기 사방 밸브(115)와 연결되는 부분에 있어서 추가적인 수평 배관부 및 수직 배관부(217)가 더 연결되도록 구비될 수 있음은 물론이다.

상기 열교환 수단(400)은, 핀(fin) 구조로서, 냉매배관의 반경방향으로 돌출된 판(plate)이 길이방향으로 이격되어 다수 형성될 수 있다. 특히 상기 핀 구조의 돌출된 판은, 사각 형상으로 형성됨으로써 다른 열교환 수단에 비해 상대적으로 단순한 구조로 인접한 제어 모듈(300)로 유동하는 냉각 공기의 전달 효율을 상승시킬 수 있게 된다.

상기 열교환 수단(400)의 다른 실시예로서, 상기 핀 구조는 흡입배관(210)의 길이방향을 따라 돌출된 판이 원주방향으로 이격되어 다수 형성될 수 있다. 마찬가지로, 상기 핀 구조의 판은 사각 형상의 판으로 형성될 수 있다.

아울러 상기 열교환 수단(400)은, 상기 흡입배관(210)과 같은 금속 재료로 구성될 수 있다. 또한, 상기 열교환 수단(400)은 상기 흡입배관(210)에 일체로 형성됨으로써 제조 공정이 단축되고 제조 비용을 절감시킬 수 있다. 일 실시예로, 상기 흡입배관(210)은 구리 또는 스테인리스 스틸(SUS)로 하나의 금속 재료로 일체로 형성될 수 있다.

도 8 내지 도 9를 참조하여 본 발명인 공기조화기의 실외기의 특징을 공기 유동 측면에서 자세히 설명한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기 실외기의 기계실 공기 유동을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기 실외기의 송풍실 공기 유동을 나타낸 도면이다.

이를 참조하면, 상기 실외기(10)는 상기 압축기 모듈(110) 및 제어 모듈(300)이 구비되는 기계실(S1)이 마련되고, 송풍팬(120) 등이 구비되는 송풍실(S3)이 마련된다.

상기 기계실(S1)의 일측에는, 상기 냉매 순환을 제어하도록 다수의 제어부품이 구비되는 제어 모듈(300)이 구비된다. 일 실시예로 상기 제어 모듈(300)은 상기 기계실(S1)의 상부에 위치될 수 있다.

상기 기계실(S1)의 타측에는, 상기 제어 모듈(300)과 마주하도록 상기 압축기 모듈(110)이 구비된다. 상기 압축기 모듈(110)은 일 실시예로 상기 기계실(S1)의 하부에 위치되어 상기 베이스에 의해 안정적으로 지지될 수 있다.

상기 기계실(S1)의 측부에는 상기 송풍실(S3)이 마련된다. 상기 송풍실(S3)에는 송풍팬(120) 및 실외 열교환기(130)가 구비될 수 있다. 상기 실외 열교환기(130)는 냉매가 응축 또는 증발하도록 구비될 수 있고, 상기 송풍팬(120)은 실외 열교환기(130)를 통과하도록 실외 공기를 유입시키는 기능을 수행한다.

상기 송풍실(S3)은, 상기 기계실(S1)과 연통되도록 형성됨으로써, 상술한 연장 배관부(211, 213, 215)에 의해 냉각된 공기가 인접한 제어 모듈(300)로 전달되도록 공기 유동이 형성될 수 있다. 즉 상기 압축기 모듈(110)로 유입되는 냉매배관의 일부는, 상기 제어 모듈(300)에 인접하도록 연장 형성되고, 상기 압축기 모듈(110)로부터 상기 제어 모듈(300)을 향해 형성된 상기 기계실(S1)의 공기유로를 통해 상기 제어 모듈(300)에 냉각 공기를 전달할 수 있게 된다.

상기 기계실(S1)과 상기 송풍실(S3) 사이에는 구획판(104)이 구비될 수 있다. 이로써, 상기 기계실(S1) 및 송풍실(S3)에는 독립적인 공기 유동이 기능할 수 있게 된다. 상기 기계실(S1)은 본 발명의 목적에 부합하도록 상기 압축기 모듈(110)에 의해 고온화된 내부 공기가 연장 배관부(211, 213, 215)를 통과하여 상기 제어부 모듈(300)로 전달될 수 있고, 상기 송풍실(S3)은 실외기(10)의 기본적 기능인 실외 열교환이 활성화되도록 토출 그릴(102)을 향해 실외 공기가 원활히 유동할 수 있게 된다. 이를 위하여 상기 구획판(104)은 곡선면을 포함할 수 있다.

상기 구획판(104)에는 유동홀을 통해 냉각 공기가 전달되도록 구비될 수 있다. 이에 따라 상기 냉각 공기는 유동홀을 통과하여 상기 방열부(310)에 접촉함으로써 상기 제어 모듈(300)의 방열 효과를 극대화할 수 있게 된다. 또한 상기 유동홀이 마련됨으로써 압축기 모듈(110)에서 발생한 고온의 기계실(S1) 내부 공기를 끌어 올리는 송풍팬(120)의 구동에 따른 흡입력이 전달될 수 있다.

한편, 앞에서 설명한 구획판(104)과 같이 기계실(S1)의 공기 유동을 제한하는 제2 구획판(330, 도 6 참조)이 구비될 수 있다. 상기 제2 구획판(330)은 상기 압축기 모듈(110)과 마주하면서 공기 유동을 제한할 수 있는 상기 제어 모듈(300)의 일면을 의미한다. 이를 충족하는 구획판이라면 상기 제어 모듈(300)과 일체로 형성되거나, 상기 제어 모듈(300)에 부착되는 일 부재라도 상기 제2 구획판(330)에 포함된다.

상기 유동홀은 상기 제2 구획판(330)에 마련될 수 있으며, 이에 따라 저온의 냉매가 흐르는 인접한 냉매배관에 의해 냉각된 공기가 방열부(310)가 위치한 송풍실(S3)로 전달될 수 있다.

또한, 상기 제2 구획판(330)에 의해 상기 기계실(S1)은 상기 제어 모듈의 내부(S2)와 구분될 수 있다. 상기 제어 모듈의 내부(S2)는 앞서 설명한 것처럼 제어부품의 발열에 따라 고온 상태를 유지하고 있으며, 상기 제어 모듈(300)의 일면에 방열부 (310)를 구비함으로써 상기 제어 모듈의 내부(S2)의 냉각을 일부 시도하고 있다.

일 실시예로, 상기 제2 구획판(330)은, 그 정의에 따라 제어 모듈(300) 및 압축기 모듈(110)이 상하로 배치되는 경우, 상기 제어 모듈(300)의 하부면에 위치될 수 있다. 다른 실시예로서, 토출배관(230)의 배치 구조 및 방열부(310)의 위치 등에 따라 기계실(S1) 내부의 공기 유동는 변경될 수 있으므로 이에 상응하여 상기 제2 구획판(330)은 일부 또는 전부가 비스듬하게 형성될 수 있고, 상기 제2 구획판(330)에 유동홀이 마련되는 경우 상기 유동홀의 위치와 크기도 기계실(S1) 내부의 공기 유동에 상응하여 변경될 수 있음은 물론이다.

도 8 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 유동을 설명하면, 먼저 기계실(S1)에 구비되는 압축기 모듈(110)에서 가열된 내부 공기(A1)가 냉매가 통과하는 흡입배관(210)을 통과하면서 냉각되고(A2), 그 다음 냉각된 공기는 유동홀을 통과하여 제어 모듈(300)의 방열부(310) 주위 공간에 냉각 공기가 전달되고(A3), 송풍팬(120)의 구동에 따른 흡입력에 의해 실외기(10)를 빠져나가게 된다(A4).

이처럼, 본 발명은 공기 유동을 활용하여 간접적인 온도 저감구조를 구현함으로서 종래의 직접적 온도 저감구조에 비해 부품 안전성이 향상되고, 유지관리가 쉬우며 제조 비용 등이 절감될 수 있다. 특히 별도의 냉각장치 부착에 따른 제어 모듈의 성능 내지 안전성 저하 문제가 해결된다.

도 10은 본 발명의 적용에 따른 공기조화기 실외기의 스위칭주파수 변환을 나타낸 그래프이다. 이를 참조하면, 본 발명이 적용되어 제어 모듈의 방열 요구가 해소됨에 따라 소음 저감에 기여할 수 있는 범위의 스위칭주파수로 상향 변경이 가능해진다. 즉 본 발명에 의해 제어 모듈의 발열 문제가 해결됨으로써 송풍팬 내지 압축기의 캐리어 주파수를 상향 조정할 수 있는 여건이 마련되고 일부 캐리어 주파수를 가청 주파수(20000Hz)를 초과하도록 조정함으로써 소음 저감을 꾀할 수 있게 된다.

종래에는 제어 모듈의 발열 문제로 그래프의 실선과 같은 캐리어 주파수 운용으로 제한되었다면, 본 발명의 적용으로 인해 그래프의 점선과 같은 캐리어 주파수로 조정될 수 있고, 송풍팬 캐리어 주파수의 경우 16000Hz의 소음(실선)을 20000Hz(점선)을 넘어가도록 조정할 수 있어 소음 저감에 기여하게 된다. 압축기 캐리어 주파수의 경우 5000Hz을(실선의 10000Hz 소음)을 7000Hz(점선의 14000Hz 소음)으로 조정하여 고주파 영역에 포함시킴으로써 마찬가지로 소음 저감에 기여하게 된다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 자명하다.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

10 : 실외기
101 : 케이스
102 : 팬그릴
103 : 커버
104 : 구획판
110 : 압축기 모듈
120 : 송풍팬
130 : 실외 열교환기
200 : 냉매배관
210 : 제1 내부배관, 흡입배관
211, 213, 215 : 연장 배관부
230 : 제2 내부배관, 토출배관
300 : 제어 모듈
310 : 방열부
330 : 제2 구획판

Claims (16)

1. 냉매가 순환하도록 형성되는 냉매배관;
   상기 냉매의 순환을 제어하도록 다수의 제어부품이 구비되는 제어 모듈; 및
   상기 냉매배관과 연결되고, 유입된 저온의 냉매를 압축시켜 고온의 냉매를 토출시키는 압축기 모듈을 포함하고,
   상기 냉매배관은 저온의 냉매가 실외기로 유입되어 상기 압축기 모듈로 유동하도록 형성되는 흡입배관을 포함하되,
   상기 흡입배관은,
   상기 제어 모듈에 인접하도록 배치되는 연장 배관부; 및
   상기 연장 배관부에 형성되며, 저온의 냉매에 의해 냉각된 공기를 전달하는 열교환 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 냉매가 유동 전환하도록 구비되는 사방 밸브를 더 포함하고,
   상기 연장 배관부는,
   상기 사방 밸브와 상기 압축기 모듈 사이의 냉매배관에 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 연장 배관부는,
   상기 제어 모듈과 인접한 거리를 일정하게 유지하도록 형성되는 수평 배관부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 열교환 수단은, 상기 수평 배관부에 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 연장 배관부는,
   상기 수평 배관부의 입구 측과 연결되고, 상기 사방 밸브와 연결되는 제1 수직 배관부; 및
   상기 수평 배관부의 출구 측과 연결되고, 상기 압축기 모듈과 연결되는 제2 수직 배관부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 열교환 수단은, 핀 구조인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 핀 구조는, 상기 냉매배관의 반경방향으로 돌출된 판이 길이방향으로 이격되어 다수 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 핀 구조의 돌출된 판은, 사각 형상인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 열교환 수단은, 상기 흡입배관과 같은 금속 재료로 상기 흡입배관에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 제어부 내부온도 저감구조.
   
10. 냉매가 순환하도록 형성되는 냉매배관;
    기계실의 일측에 구비되고, 상기 냉매의 순환을 제어하도록 다수의 제어부품이 구비되는 제어 모듈;
    상기 제어 모듈과 마주하도록 상기 기계실의 타측에 구비되고, 상기 냉매배관과 연결되어, 유입된 저온의 냉매를 압축시켜 고온의 냉매로 토출시키는 압축기 모듈을 포함하고,
    상기 압축기 모듈로 유입되는 냉매배관의 일부는, 상기 제어 모듈에 인접하도록 연장 형성되어, 상기 압축기 모듈로부터 상기 제어 모듈을 향해 형성된 상기 기계실의 공기유로를 통해 상기 제어 모듈에 냉각 공기를 전달하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 냉매배관의 일부에는,
    저온의 냉매에 의해 냉각된 공기를 전달하는 열교환 수단이 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 기계실의 측부에는, 상기 냉매가 응축 또는 증발하도록 구비되는 실외 열교환기와, 상기 실외 열교환기를 통과하도록 실외 공기를 유입시키는 송풍팬이 구비되는 송풍실이 마련되고,
    상기 송풍실은, 상기 기계실과 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 기계실과 상기 송풍실은 구획판에 의해 공기가 독립적으로 유동되되, 상기 구획판에 마련된 유동홀을 통해 냉각 공기가 전달되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
    
14. 제10항에 있어서,
    상기 냉매가 유동 전환하도록 구비되는 사방 밸브를 더 포함하고,
    상기 연장 배관부는,
    상기 사방 밸브와 상기 압축기 모듈 사이의 냉매배관에 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 연장 배관부는,
    상기 제어 모듈과 인접한 거리를 일정하게 유지하도록 형성되는 수평 배관부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 연장 배관부는,
    상기 수평 배관부의 입구 측과 연결되고, 상기 사방 밸브와 연결되는 제1 수직 배관부; 및
    상기 수평 배관부의 출구 측과 연결되고, 상기 압축기 모듈과 연결되는 제2 수직 배관부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
    
    
    

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