KR100437394B1 - 일체형 공기조화기의 공기유동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일체형 공기조화기의 공기유동장치에 관한 것이다. 본 발명에서는 실내측과 실외측이 선택적으로 연통되어 필요시에 공기가 전달될 수 있도록 하고 있다. 이를 위해 에어가이드(50)의 일측에는 댐퍼(60)를 설치하여, 실내열교환기(52)에서 열교환된 공기의 일부를 실외측으로 전달하도록 한다. 상기 댐퍼(60)는 구동모터(62)에 의해 구동되고 상기 에어가이드(50)에는 실내측과 실외측을 연통시키는 유동구(64)가 형성되어 있다. 상기 유동구(64)와 인접한 위치의 실외측에는 압축기(78)가 설치되어 상기 유동구(64)를 통해 전달되는 공기가 직접 접촉할 수 있게 구성한다. 이와 같은 본 발명에 의하면 공기조화기가 냉방모드로 작동되면서 과부하가 걸렸을 때, 실내측의 상대적으로 낮은 온도의 공기를 실외측으로 안내하여 압축기(78)의 방열을 수행하고 실외열교환기(52)에서의 응축온도를 낮추어주는 역할을 하도록 한다. 따라서 본 발명에 의하면 공기조화기에 과부하가 걸리더라도 소비전력이 최소화되고 각 부품의 동작이 정상적으로 이루어지게 된다.

Description

일체형 공기조화기의 공기유동장치{Air bypass apparatus for air conditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일체형 공기조화기에서 실내측과 실외측 사이에서 선택적으로 공기가 전달될 수 있도록 하는 일체형 공기조화기의 공기유동장치에 관한 것이다.

도 1에는 종래 기술에 의한 일체형 공기조화기의 요부구성이 분해사시도로 도시되어 있다. 이를 참고로 일체형 공기조화기의 내부구성을 살펴보면, 공기조화기의 바닥을 베이스팬(1)이 형성한다. 상기 베이스팬(1)의 실내측 전면에는 프론트패널(3)이 설치된다.

상기 프론트패널(3)에는 그 하측에 실내의 공기가 유입되는 통로인 흡입부(3i)가 형성되어 있고, 상측에는 공기조화기의 내부에서 열교환된 공기가 다시 실내로 토출되는 토출그릴(3e)이 형성되어 있다. 그리고 도면으로 도시되지는 않았지만 상기 흡입부(3i)에는 흡입그릴(도시되지 않음)이 설치되고, 상기 흡입그릴과 흡입부(3i)의 사이에는 필터(도시되지 않음)가 설치된다.

상기 프론트패널(3)의 내측에는 실내열교환기(5)가 설치된다. 상기 실내열교환기(5)는 상기 흡입부(3i)를 통해 흡입되는 공기와 공기조화사이클의 작동유체 사이의 열교환을 위한 것으로, 보다 정확하게는 아래에서 설명될 에어가이드(7)에 설치된다.

상기 실내열교환기(5)의 후방에는 에어가이드(7)가 상기 베이스팬(1) 상에 설치된다. 상기 에어가이드(7)는 전체적으로 공기조화기를 실내측과 실외측으로 구획하는 역할을 하는 것이다. 따라서 실내측과 실외측은 상기 에어가이드(7)에 의해 차단되어 이들 사이의 공기의 유동등이 차단된다.

상기 에어가이드(7)의 내부에는 스크롤(9)이 설치된다. 상기 스크롤(9)은 그 내부에 일측에서 타측으로 소정의 곡률을 가지고 형성되는 유동가이드면(9g)이 형성되어 있다.

그리고 상기 스크롤(9)의 전면, 즉 상기 실내열교환기(5)와 대응되게 오리피스(11)가 설치된다. 상기 오리피스(11)에는 상기 실내열교환기(5)를 통과해서 유동되는 공기를 아래에서 설명될 시로코팬(13)으로 안내하는 오리피스공(12)이 천공되어 있다. 그리고 상기 오리피스(11)의 상단에는 상기 토출그릴(3e)로 열교환된 공기를 안내하는 토출가이드(11e)가 일체로 형성되어 있다.

한편 상기 스크롤(9)의 내부에는 실내측팬(13)이 설치되어 실내의 공기를 상기 흡입부(3i), 실내열교환기(5) 및 오리피스공(12)을 거쳐 유동되게 한다. 상기 실내측팬(13)은 상기 오리피스공(12)을 통해 공기를 흡입하여 그 원심방향으로 불어내는 것으로, 불어내어진 공기는 상기 유동가이드면(9g)을 따라 안내되어 상기 토출가이드(11e)로 유동된다. 이와 같은 실내측팬으로는 시로코팬이 많이 쓰였으나 최근에는 터보팬이 주로 사용된다.

지금까지 설명된 부분은 일체형 공기조화기의 실내측이고, 이제 상기 에어가이드(7)에 의해 실내측과 구획되는 실외측의 구성을 설명한다.

상기 에어가이드(7)의 실외측에는 상기 실내측팬(13)과 아래에서 설명될 실외측팬(17)을 회전시키는 모터(15)가 장착된다. 상기 모터(15)는 회전축이 서로 대향되는 방향으로 돌출되어 있다. 그중 일측 회전축은 상기 에어가이드(7)를 관통하여 상기 스크롤(9)의 중심까지 연장설치되어 상기 실내측팬(13)을 회전시키게 된다.

그리고 상기 모터(15)의 실외측 회전축에는 실외측팬(17)이 설치된다. 상기 실외측팬(17)은 공기조화기의 실외측으로 외부의 공기를 흡입하여 아래에서 설명될 실외열교환기(19)를 통과시켜 열교환시키는 역할을 하게 된다. 이와 같은 실외측팬(17)에는 그 날개 끝부분을 연결하는 링(17r)이 구비되어 있다.

다음으로 상기 실외측팬(17)이 형성하는 기류를 안내하는 쉬라우드(18)가 상기 베이스팬(1) 상에 설치된다. 상기 쉬라우드(18)에는 상기 실외측팬(17)이 위치되도록 실외열교환기(19)측과 유동되는 실외측팬(17)의 회전에 따라 기류가 형성되도록 하는 통공(18')이 형성되어 있다. 이와 같은 쉬라우드(18)는 상기 실외측팬(17)에 의해 외부에서 흡입되는 공기를 안내하고, 아래에서 설명될 실외열교환기(19) 전체로 유동되게 하는 역할을 하게 된다.

상기 쉬라우드(18)와 마주보게 상기 베이스팬(1)의 실외측에는 실외열교환기(19)가 설치된다. 상기 실외열교환기(19)는 외부에서 흡입된 공기와 공기조화사이클의 작동유체가 열교환하도록 한다. 그리고 도면으로 도시되지는 않았지만 상기 실외측에는 공기조화사이클의 구성요소인 압축기와 팽창밸브 등이 설치된다.

마지막으로 상기와 같이 공기조화기를 형성하는 각종 부품을 아웃케이스(20)가 외부와 차폐하게 된다. 이와 같은 상기 아웃케이스(20)는 공기조화기의 외관을 구성하게 된다.

이와 같은 구성을 가지는 일체형 공기조화기에서 냉방운전시에 공기가 유동되는 것을 도 2를 참고하여 설명한다. 먼저, 실내측으로는, 화살표 A로 표시한 바와 같이, 상기 흡입부(3i)를 통해 공기조화를 위한 공간의 공기가 흡입된다. 상기 공기는 실내열교환기(5)에서의 열교환에 의해 상대적으로 낮은 온도의 공기가 되어 상기 실내측팬(13)의 구동력에 의해, 화살표 B로 표시한 바와 같이, 상기 토출부(3e)를 통해 다시 공기조화를 위한 공간으로 토출된다.

그리고 실외측에서는 캐비넷(20)에 형성된 통기공을 통해 화살표 C로 표시한 바와 같이 상기 실외측팬(17)의 구동에 의해 공기가 흡입된다. 이와 같이 흡입된 공기는 상기 쉬라우드(18)를 따라 안내되어 통공(18')을 통해 상기 실외측열교환기(19)를 통과하면서 열교환된다. 여기서 상기 공기는 작동유체로부터 열을 전달받게 된다. 그리고 상기 실외측열교환기(19)를 통과한 공기는 공기조화기의 배면을 통해 실외로 토출된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에 의한 일체형 공기조화기에는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 종래 기술의 일체형 공기조화기는 실내측과 실외측의 구분이 명확하게되어 있고, 이들 사이가 거의 밀폐되어 있다. 그리고, 냉방운전의 경우 상기 실내측은 상대적으로 낮은 온도이나 상기 실외측은 상대적으로 높은 온도이다.

이때, 예를 들어 기온이 매우 높은 경우에 공기조화기가 지속적으로 동작되면, 상기 압축기에 많은 부하가 걸리면서, 압축기에 무리가 가고 상대적으로 전력소비가 많아지게 된다.

그리고, 상기와 같이 공기조화기가 동작되는 경우, 실외측의 온도가 상대적으로 높아지면서 압축기에서 발생하는 열이 제대로 방출되지 않아 압축기가 부하에 대한 보호동작으로 작동을 멈추게 되는 경우가 발생하고, 실외열교환기(19)에서의 응축온도도 높아져 역시 전력소비가 많아지는 문제점이 발생한다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 일체형 공기조화기에서 실내측과 실외측을 선택적으로 유동시켜 과부하시의 동작이 정상적으로 수행될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 일체형 공기조화기의 소비전력을 낮추어주는 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 일체형 공기조화기의 요부구성을 보인 분해사시도.

도 2는 종래 기술에 의한 일체형 공기조화기의 외관 구성과 공기가 유동되는 것을 보인 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 공기유동장치의 바람직한 실시예에 채용된 일체형 공기조화기의 구성을 보인 평단면도.

도 4는 도 3에 도시된 실시예의 요부 구성을 보인 부분사시도.

도 5는 본 발명 실시예에서 공기유동경로를 보인 동작상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

40: 베이스팬 42: 프론트패널

43: 흡입부 45: 토출부

50: 에어가이드 52: 실내열교환기

53: 채널 54: 오리피스

56: 실내측팬 58: 토출유로

60: 댐퍼 62: 구동모터

64: 유동구 70: 모터

72: 실외측팬 74: 쉬라우드

75: 통공 76: 실외열교환기

78: 압축기 80: 캐비넷

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 열교환사이클을 구성하는 부품이 각각 구획된 실내측과 실외측에 설치되는 일체형 공기조화기에 있어서, 상기 실내측과 실외측을 구획하는 구획부재와, 상기 구획부재에 형성된 유동구를 통해 선택적으로 상기 실내측에서 실외측으로 공기가 유동되게 하는 댐퍼와, 상기 댐퍼를 구동하는 구동모터를 포함하여 구성되고, 상기 유동구를 통해 선택적으로 열교환된 실내측 공기가 전달되는 실외측의 위치에는 열교환사이클을 구성하는 부품이 설치된다.

상기 구획부재는 실내측의 공기유로를 형성하고 실내측과 실외측을 구획하는 에어가이드이다.

상기 댐퍼는 상기 구동모터에 의해 소정 각도 회동되면서, 상기 열교환사이클을 구성하는 실내측 열교환기를 통과하면서 열교환된 공기의 일부를 상기 유동구를 통해 실외측으로 전달하도록 유로를 형성한다.

상기 댐퍼는 상기 열교환사이클을 구성하는 부품중 실외측부품에서의 작동유체 온도에 따라 그 동작이 제어된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명은 공기조화기에 과부하가 걸린 경우에 실내측 공기를 실외측으로 일부 안내하여 응축기와 압축기가 정상적으로 동작할 수 있도록 구성하였으므로 상대적으로 소비전력이 줄어들게 되는 이점이 있다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 일체형 공기조화기의 공기유동장치의 바람직한 실시예의 구성을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 3에는 본 발명의 바람직한 실시예의 구성을 보인 평단면도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명 실시예의 요부구성을 보인 부분사시도가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 공기조화기의 바닥면을 구성하는 베이스팬(40) 상에는 실내측과 실외측으로 구획되어 각종 부품이 설치된다. 먼저 실내측의 최선단에는 프론트패널(42)이 설치된다. 상기 프론트패널(42)에는 공기조화를 위한 공간의 공기를 공기조화기의 실내측으로 흡입하는 통로인 흡입부(43)가 형성되어 있고, 상기 흡입부(43)의 일측에는 열교환된 공기를 다시 공기조화를 위한 공간으로 토출하는 토출부(45)가 형성되어 있다. 상기 토출부(45)는 상기 흡입부(43)의 측방이나 상방에 형성될 수 있다.

상기 베이스팬(40) 상에는 실내측과 실외측을 구획하고 실내측에서의 공기유동을 안내하는 에어가이드(50)가 설치된다. 물론 상기 에어가이드(50) 외에 스크롤이나 베리어가 실내측과 실외측을 구획할 수도 있다. 상기 에어가이드(50)의 선단일측에는 상기 흡입부(43)의 후방에 대응되는 위치에 실내열교환기(52)가 설치된다. 상기 실내열교환기(52)는 열교환사이클의 작동유체가 공기조화를 위한 공간에서 흡입된 공기와 열교환하는 곳이다. 상기 실내열교환기(52)의 양단에는 채널(53)이 구비된다.

상기 실내열교환기(52)의 배면에 해당되는 상기 에어가이드(50) 상에는 오리피스(54)가 설치된다. 상기 오리피스(54)는 상기 실내열교환기(52)에서 열교환된 공기를 안내하는 역할을 한다. 상기 에어가이드(50)의 내부에는 실내측팬(56)이 설치되어 실내측에서의 공기유동을 위한 원동력을 제공한다. 상기 에어가이드(50)의 일측에는 상기 실내측팬(56)에서 토출된 공기를 상기 토출부(45)로 안내하는 토출유로(58)가 일측에 형성되어 있다.

다음으로 상기 에어가이드(50)의 일측에는 댐퍼(60)가 설치된다. 상기 댐퍼(60)는 상기 에어가이드(50)의 일단부와 상기 실내열교환기(52)의 일측 단부를 형성하는 채널(53) 사이에 설치된다. 상기 댐퍼(60)는 구동모터(62)에 의해 구동되는데, 상기 구동모터(62)는 상기 댐퍼(60)의 회전중심과 직결되거나, 별도의 동력전달기구를 통해 연결될 수 있다.

이와 같은 댐퍼(60)는 상기 실내열교환기(52)를 통과한 공기의 일부를 상기실내측팬(56)이 아닌 상기 에어가이드(50)의 일측으로 안내하는 역할을 한다. 즉, 그 선단부가 상기 채널(53)이나 상기 실내열교환기(52)의 일면에 선택적으로 위치되게 동작된다.

한편, 상기 댐퍼(60)에 의해 유동된 공기를 실외측으로 안내하기 위한 유동구(64)가 상기 에어가이드(50)의 일측에 형성되어 있다. 상기 유동구(64)는 상기 댐퍼(60)와 인접한 위치에 형성되고, 바람직하기로는 댐퍼(60)에 의해 개폐되는 부분과 마주보게 형성되어야 한다.

다음으로 공기조화기의 실외측에는 모터(70)가 설치된다. 상기 모터(70)는 상기 에어가이드(50)의 배면에 직접 장착되거나 별도의 브라켓에 지지될 수 있다. 상기 모터(70)는 그 회전축이 양단으로 구비되어, 그 중 하나에는 실내측팬(56)이 설치되고, 나머지 하나에는 실외측팬(72)이 설치된다.

쉬라우드(74)는 실외측에서의 공기유동을 안내하게 된다. 상기 쉬라우드(74)의 통공(75)내에는 상기 실외측팬(72)이 설치되고, 상기 쉬라우드(74)의 내측에 해당되는 상기 베이스팬(40)의 후단에는 실외열교환기(76)가 설치된다. 상기 실외열교환기(76)는 열교환사이클의 작동유체와 실외에서 흡입된 공기가 열교환되게 하여 공기조화기 냉방운전될 때, 실내의 열을 실외로 방출하는 역할을 한다.

한편, 상기 실외측의 베이스팬(40) 상에는 열교환사이클을 구성하는 압축기(78)가 설치된다. 상기 압축기(78)는 상기 실내열교환기(52) 및 실외열교환기(76)와 각각 연결된다. 상기 압축기(78)의 설치위치는 상기 에어가이드(50)와 쉬라우드(74) 사이이며, 상기 유동구(64)와 인접한 것이 가장 바람직하다.

상기와 같은 공기조화기의 외관 상면과 양측면을 캐비넷(80)이 형성한다. 상기 캐비넷(80)은 상기 구성요소 들을 차폐하고 공기조화기의 내부에 공기유로를 형성하도록 하는 것이다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 실시예의 작용을 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 공기조화기가 냉방모드로 동작되는 것을 도 5를 참고하여 설명한다. 공기조화기가 구동되면 상기 모터(70)가 동작되어 상기 실내측팬(56)과 실외측팬(72)이 회전된다. 그리고 상기 압축기(78)가 구동되어 작동유체가 열교환사이클을 순환하게 된다.

상기 실내측팬(56)의 구동에 의해서는, 공기조화를 위한 공간의 공기가 상기 흡입부(43)를 통해 흡입되어 상기 실내열교환기(52)를 통과하게 된다. 실내열교환기(52)에서 열교환되어 상대적으로 낮은 온도로 된 공기는 상기 실내측팬(56)으로 흡입되어 그 원주방향으로 토출된다. 이와 같이 토출된 공기는 상기 에어가이드(50)에 의해 안내되어 상기 토출유로(58)로 전달된다. 상기 토출유로(58)로 전달된 공기는 토출부(45)를 통해 공기조화를 위한 공간으로 토출된다.

다음으로 상기 실외측팬(72)의 구동에 의해서는 실외의 공기가 실내측으로 흡입된다. 상기 실내측으로 흡입된 공기는 상기 쉬라우드(74)에 의해 안내되어 상기 실외측팬(72)으로 흡입되고, 상기 실외측팬(72)에서 토출된 공기는 상기 실외열교환기(76)를 통과하면서 열교환사이클의 작동유체와 열교환하게 된다. 이때 상기작동유체에서 상기 공기로 열이 전달되어 실외로 실내의 열이 방출된다.

한편, 과부하가 걸리는 경우에는 이를 센서(도시되지 않음)가 감지하여 상기 실외측으로 실내측의 상대적으로 낮은 온도의 공기를 전달한다. 즉, 상기 압축기(78)의 출구부에서의 작동유체의 온도나 상기 실외열교환기(76)의 중앙부 온도를 감지하여 상기 댐퍼(60)의 동작여부를 결정한다.

만약 과부하가 걸렸다고 판단되면 상기 구동모터(62)가 상기 댐퍼(60)를 동작시켜 도 5에 점선으로 표시된 바와 같은 경로를 통해 실내측의 상대적으로 낮은 온도의 공기를 실외측으로 전달한다.

즉, 도 3이나 도 4에 도시된 바와 같이 댐퍼(60)의 선단이 상기 실내열교환기(52)의 채널(53)에 위치한 경우에는 상기 유동구(64)를 통해 실내측의 공기가 실외측으로 전달되지 않는다. 하지만, 상기 댐퍼(60)가 상기 구동모터(62)에 의해 구동되어 도 5에서와 같이 그 선단이 상기 실내열교환기(52)의 배면에 위치하게 되면, 상기 실내열교환기(52)를 통과하면서 열교환된 공기의 일부가 상기 댐퍼(60)가 개방된 부분을 통해 유동되어 상기 유동구(64)로 전달되고, 상기 유동구(64)를 통해 상기 실외측으로 전달된다.

이와 같이 실외측으로 전달된 상대적으로 낮은 온도의 공기는 상기 압축기(78)의 온도를 낮추어주고 상기 실외측팬(72)에 의해 상기 실외열교환기(76)로 전달되어 작동유체와 열교환하고 실외로 토출된다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 공기조화기의 공기유동장치는 일체형 공기조화기에서 실내측의 공기를 실외측으로 선택적으로 전달하여 실외측에 설치되는 열교환사이클 부품의 동작특성을 높여주도록 하고 있다. 따라서 공기조화기에 과부하가 지속적으로 걸리는 것을 방지하여 소비전력을 최소화하고 각각의 구성부품이 정상적으로 동작될 수 있게 한다.

Claims (4)

1. 열교환사이클을 구성하는 부품이 각각 구획된 실내측과 실외측에 설치되는 일체형 공기조화기에 있어서,

   상기 실내측과 실외측을 구획하는 구획부재와,

   상기 구획부재에 형성된 유동구를 통해 선택적으로 상기 실내측에서 실외측으로 공기가 유동되게 하는 댐퍼와,

   상기 댐퍼를 구동하는 구동모터를 포함하여 구성되고,

   상기 유동구를 통해 선택적으로 열교환된 실내측 공기가 전달되는 실외측의 위치에는 열교환사이클을 구성하는 부품이 설치됨을 특징으로 하는 일체형 공기조화기의 공기유동장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구획부재는 실내측의 공기유로를 형성하고 실내측과 실외측을 구획하는 에어가이드임을 특징으로 하는 일체형 공기조화기의 공기유동장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 댐퍼는 상기 구동모터에 의해 소정 각도 회동되면서, 상기 열교환사이클을 구성하는 실내측 열교환기를 통과하면서 열교환된 공기의 일부를 상기 유동구를 통해 실외측으로 전달하도록 유로를 형성함을 특징으로 하는 일체형 공기조화기의 공기유동장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 댐퍼는 상기 열교환사이클을 구성하는 부품중 실외측부품에서의 작동유체 온도에 따라 그 동작이 제어됨을 특징으로 하는 일체형 공기조화기의 공기유동장치.