KR100710056B1

KR100710056B1 - 공기조화기

Info

Publication number: KR100710056B1
Application number: KR1020060018986A
Authority: KR
Inventors: 박건수
Original assignee: 주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2007-04-20

Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 본체 정면에 공기가 흡입되는 흡입구와 토출되는 토출구가 구비되고, 흡입된 공기가 열교환 되는 열교환기가 본체 내부에 구비된 공기조화기에 있어서, 상기 토출구 상부, 상기 본체 내부에 수평방향으로 상기 본체 양측 내벽에 밀착ㆍ결합되게 구비되어, 상기 본체 내부를 분리하는 분리판; 상기 열교환기를 통과한 공기가 분기되어 상기 분리판 상부로 유입되는 유입부; 상기 본체 정면 상기 토출구 상부에 구비되어, 상기 유입구로 흡입된 공기가 실내로 토출되는 보조 토출구; 상기 유입부로 흡입된 공기가 열교환 되는 보조 열교환기; 및 상기 열교환기와 상기 토출구 사이에 구비되고, 팬 및 상기 팬을 구동하는 팬 구동모터로 구성된 인터쿨러가 구비된 것을 특징으로 하는 공기조화기.

공기조화기, 보조 열교환기, 인터쿨러, 송풍기, 팬

Description

공기조화기{Air Conditioner}

도 1은 종래 기술에 따른 공기조화기의 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 냉매의 순환 사이클을 도시한 선도.

-도면의 주요 부분에 사용된 부호 설명-

100: 본체(실내기) 110: 흡입구

120: 열교환기 130: 토출구

140: 송풍기 150: 냉매관

200: 보조 냉방장치 201: 분리판

210: 유입구 211: 차단판

212: 차단판 구동모터 220: 보조 열교환기

221: 물받이 230: 보조 토출구

240: 인터쿨러 241: 팬

242: 팬 구동모터 250: 보조 냉매관

251: 솔레노이드밸브 252: 보조 팽창밸브

300: 실외기 320: 실외 열교환기

400: 팽창밸브 500: 압축기

본 발명은 인터쿨러 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본체 토출구 상부에 보조 열교환기와 인터쿨러를 장착하여 본체 내부에서 열교환기를 통과하면서 온도 저하된 공기가 토출구를 통해 실내로 토출되고, 또한 저온 된 본체의 내부 공기가 토출구 상부의 보조 열교환기와 인터쿨러를 통과하면서, 온도가 더 낮아진 공기를 토출구 상부에 형성된 보조 토출구로 배출하고, 인터쿨러의 팬을 작동시키는 팬 구동모터를 BLDC모터로 사용함으로써, 인터쿨러 작동시 부하에 따른 회전수 가변을 자유롭게 할 수 있고, 토출구 상부에 구비된 인터쿨러의 소음 저감 및 고효율을 제공하는 공기조화기에 관한 것이다.

공기조화기는 일반적으로 차량이나 사무실 또는 가정 등과 같은 실내의 한 공간 또는 벽면에 설치되어 실내를 냉방하거나 난방하는 냉/난방기기로서, 압축기-실외 열교환기-팽창밸브-실내 열교환기로 이루어진 일련의 냉동사이클을 구성하는 기기이다.

특히, 공기조화기는 통상적으로 실외에 설치되는 실외측(또는 실외기)과, 주로 실내에 설치되는 실내측(또는 실내기)으로 나뉘어지는데, 주로 냉방장치에서는 실외측을 방열측이라 하고 실내측을 흡열측이라 한다. 그리고, 실외측에는 실외 열교환기와 압축기가 설치되고, 실내측에는 실내 열교환기가 설치된다.

도 1은 종래 기술에 따른 공기조화기의 단면도이다.

도 1에 도시된 것처럼 종래 기술에 따른 공기조화기의 실내기는, 본체(10) 정면 하부에 실내 공기를 흡입하는 흡입구(11), 본체(10) 정면 상부에 본체(10) 내부의 공기가 배출되는 토출구(13)가 구비되고, 본체(10)의 내부 하부에 설치되어 본체(10)의 내외로 공기를 강제 송풍시키는 송풍기(14)가 구비되며, 송풍기(14)의 상측에 설치되고, 내부에 저온ㆍ저압의 냉매로 인해 공기의 온도를 하강시키는 열교환기(12)를 포함한다.

토출구(13)의 상부, 본체(10) 내부에는 공간부(20)가 구비되고, 이 공간부(20)에는 토출구(13)의 상부 측에 본체(10) 내부에 팬(24a) 및 팬 구동모터(24b:일반적으로 팬 구동모터(24b)에는 교류모터가 사용됨)가 형성된 인터쿨러(24)가 구비되고, 인터쿨러(24)를 수용하며, 본체(10) 내부와 분리되도록 수평방향으로 형성된 분리판(25)이 본체(10) 전면 토출구(13) 상부에서부터 본체(10) 내벽의 양측 면에 밀착결합되게 구비되되, 분리판(23)의 후측 말단부분은 본체(10) 내부에 밀폐되지 않게 개방되는 유입부(21)가 형성되고, 인터쿨러(24)의 전면부, 본체(10) 전면에는 보조 토출구(23)가 구비된다.

상기와 같이 구성된 종래의 공기조화기 실내기 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 1에 도시된 진한 화살표의 방향이 공기가 이동되는 공기 유로(A)로서, 송풍기(14)가 구동되면서, 실내의 공기가 본체(10) 정면 하부에 구비된 흡입구(11)를 통해 본체(10)의 내부로 흡입되어, 열교환기(12)로 송풍되고, 열교환기(12) 내부로 유입되는 저온ㆍ저압의 냉매에 의해 열교환 된 후 공기가 분기되어 공기의 일부는 본체(10) 전면 상부의 토출구(12)를 통해 실내로 배출되고, 나머지 공기의 일부는 분리판 후부의 개방된 유입구(21)로 유입된다.

유입구(21) 들어가 공기는 인터쿨러(24)에 의해 유속을 가지고 보조 토출구(23)를 통해 실내로 배출된다.

그러나, 인터쿨러(24)에 형성된 팬 구동모터(24b)가 작동되어 팬(24a)이 회전할 때 소음이 발생하는 문제점이 있고, 팬 구동모터(24b)에서 발생 된 열로 인해 설정된 온도보다 높은 온도의 공기가 실내로 배출되는 문제점이 있다.

공기조화기의 구동시 인터쿨러(24)의 작동을 조절할 수 없고, 인터쿨러(24)에 교류모터 구비시에는 부하에 따른 회전수 가변이 어려운 문제가 발생하는 등의 효율 저하의 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 공기조화기 본체 내부에 보조 냉방장치를 토출구의 상부에 구비하여, 보조 냉방장치에 구비된 보조 팽창밸브에 의해 열교환기에서 들어오는 냉매를 재감압하여 냉매의 온도를 하강시키고, 저온ㆍ저압된 냉매가 다시 보조 열교환기로 보내져서, 보조 냉방장치로 유입된 본체 내부의 공기가 보조 열교환기와 인터쿨러를 통과하게 됨으로 배출되는 공기의 온도를 낮추어 주고, 보조 냉방장치의 유입구에 차단판을 구비하여 본체 내부의 공기가 보조 냉방장치로 유입 및 차단이 되도록 하여 효율적인 사용이 가능하고, 인터쿨러에 구비되는 팬 구동모터(24b)를 BLDC 모터 로 제공함으로써, 회전수의 가변도 자유롭게 조절할 수 있어, 인터쿨러의 작동으로 인한 소음을 줄이고, 고효율을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 본체 정면에 공기가 흡입되는 흡입구와 토출되는 토출구가 구비되고, 흡입된 공기가 열교환 되는 열교환기가 본체 내부에 구비된 공기조화기에 있어서, 상기 토출구 상부, 상기 본체 내부에 수평방향으로 상기 본체 양측 내벽에 밀착ㆍ결합되게 구비되어, 상기 본체 내부를 분리하는 분리판; 상기 열교환기를 통과한 공기가 분기되어 상기 분리판 상부로 유입되는 유입부; 상기 본체 정면 상기 토출구 상부에 구비되어, 상기 유입구로 흡입된 공기가 실내로 토출되는 보조 토출구; 상기 유입부로 흡입된 공기가 열교환 되는 보조 열교환기; 및 상기 열교환기와 상기 토출구 사이에 구비되고, 팬 및 상기 팬을 구동하는 팬 구동모터로 구성된 인터쿨러가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유입구에는 공기의 흐름을 차단하는 차단판이 상기 분리판과 밀폐되게 구비되고, 상기 차단판의 개폐를 구동시키는 구동모터가 상기 본체 일측면에 결합되어, 상기 차단판이 개폐되면서 상기 본체 내부의 공기가 상기 보조 냉방장치로 유입 및 차단되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열교환기와 상기 보조 열교환기 사이에 냉매가 이동하는 보조 냉매관으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 보조 냉매관 상에는 냉매의 흐름을 제어하는 솔레노이드밸브가 설치되고, 상기 솔레노이드밸브와 상기 열교환기 사이에는 보조 팽창밸브가 구비되어, 상기 열교환기에서 유입되는 냉매가 재 감압되어 상기 솔레노이드밸브로 유입되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 상기 팬 구동모터는 BLDC 모터가 구비되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 보조 냉방장치를 구비한 공기조화기를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 냉매사이클을 도시한 선도이다.

도 2에 도시된 것과 같이, 상기 본체(100)에는 실내공기가 유입되는 흡입구(10)가 본체(100) 정면 하부에 위치하고, 내부의 공기가 토출되는 토출구(130)가 본체(100) 정면 상부에 구비된다.

본체(100) 내부의 흡입된 공기 유로(A) 상에는 열교환기(120)가 구비되고, 열교환기(120)의 하부에 구비되고, 본체(100)의 내부 하부에 설치되어 본체(100)의 내외로 공기를 강제 송풍시키는 송풍기(140)가 구비된다.

본체(100) 내부 토출구(130)의 상부에는 보조 냉방장치(200)가 형성된다.

보조 냉방장치(200)에는 토출구(130) 상부에서 본체(100) 내부로 수평한 판 형상으로 본체(100) 내부를 분리하는 분리판(201)이 본체(100)의 정면에서 본체(100)의 양측 내벽으로 밀폐결합된다.

그러나, 분리판(201)의 후면, 본체(100) 후측 내벽으로는 본체(100) 내부의 공기가 유입되도록 본체(100)의 후측 내벽과 결합되지 않고 개방되어있는 유입구(210)가 구비된다.

유입구(210)에는 분리판(201)과 개방ㆍ밀착 가능한 차단판(211)이 구비되며, 차단판(211)을 개폐하도록 구동하는 차단판 구동모터(212)가 본체(100) 일측에 결합된다.

분리판(201) 상부에는 유입된 공기의 온도를 냉매에 의해 재 열교환 하는 보조 열교환기(220)가 구비되고, 보조 열교환기(220)의 하부에는 공기의 열교환시 생기는 응축수 등이 본체 내부에 고이거나 흐르지 않도록 물받이(221)가 구성된다.

열교환기(120)와 보조 열교환기(220) 사이에는 솔레노이드밸브(251)가 구비되어, 열교환기(120)에서 나온 냉매가 보조 열교환기(220)로 유입되는 것을 개폐하는 냉매 순환 제어밸브가 구비된다.

또한, 열교환기(120)와 솔레노이드밸브(251) 사이의 보조 냉매관(250) 상에는 보조 팽창밸브(252)가 구비되어, 열교환기(120)에서 나와 보조 열교환기(220)로 들어가는 냉매가 재 감압되어 냉매의 온도가 하강하게 된다.

보조 열교환기(220)와 보조 토출구(230) 사이에는 인터쿨러(240)가 구비되며, 인터쿨러(240)에는 공기를 회전하여 유속을 가하는 팬(241)과 팬(241)을 구동시키는 팬 구동모터(242)가 구비된다.

여기서 팬 구동모터(242)에는 교류모터 또는 직류모터 등이 설치되는데, 가장 바람직하게는 BLDC(Brushless Direct Current)모터를 구비한다.

자세히 보자면, BLDC 모터는 회전자(rotor)에 영구 자석을 그리고 고정자(stator)에 권선을 감은 동기(synchronous)모터를 뜻한다.

직류모터는 고전자의 전극을 음극과 양극으로 바꾸어 주기 위해 보통 카본으 로 만들어진 정류자(brush)가 필요한데, 이로 인해 소음이 발생하게 되고, 수명이 저하되고, 또한 사용자의 환경에 해로운 점이 발생한다.

또한 교류모터의 경우는 정류자가 필요 없으나 교류의 타이밍을 모터로 얻고 싶은 토오크나 회전수에 맞추어 조정하는 일이 어려워 일반적으로 효율이 낮으며, 고속 소형화의 어려움이 있다.

그러므로 정류자를 제거하여 기계적 접촉요인을 없애 줌으로 고속 회전이 가능하고, 기동토오크를 크게 가질 수 있으며, 입력되는 전압의 변화에 대해 회전특성이 선형적으로 변하므로, 모터의 출력효율이 높아지는 교류모터의 장점 및 직류모터의 장점을 갖춘 BLDC 모터의 사용을 권장한다.

상기 일 실시예에 의해 구성된 공기조화기에서 냉매의 흐름 및 공기의 흐름으로 살펴본다.

사용자는 외부에서 보조 냉방장치(200)를 사용할지 여부를 선택하게 된다.

우선 사용자가 보조 냉방장치(200)를 구동하도록 모드를 선택하였다면, 보조 냉매관(250)의 솔레노이드밸브(251)가 열리게 되고, 개방된 솔레노이드밸브(251)의 하부 측에 있는 보조 팽창밸브(252)로 열교환기(220)에서 나온 냉매가 유입된다.

보조 팽창밸브(252)에서 냉매가 재감압되어 온도가 하강되어 보조 냉매관(250)을 따라 열려진 솔레노이드밸브(251)를 통해 보조 열교환기(220)로 유입된다.

또한, 차단판 구동모터(212)가 작동하여 유입구(210) 측 차단판(211)을 열게 된다.

실내기가 구동이 되면, 본체(100) 정면 하부 측에 구비된 흡입구(110)를 통하여 실내공기가 흡입된다.

흡입된 공기는 본체(100) 내부의 공기 유로(A) 상을 따라 이동하게 되고, 송풍기(140)에 의해 공기 유로(A) 상에 구비된 열교환기(120)를 거치면서 열교환기(120) 내부의 냉매로 인해 흡입된 공기의 온도가 낮아진다.

온도가 낮아진 공기는 열교환기(120) 상부에서 분기되어 일정량은 본체(100) 정면에 구비된 토출구(130)로 나가게 된다.

또한 분기된 나머지 온도가 낮아진 공기는 보조 냉방장치(200)로 유입되게 된다.

차단판(211)이 열려있으므로 유입구(210)를 통해 온도가 본체(100) 내부의 공기가 유입되고, 보조 열교환기(220)를 통과하면서 공기의 온도 저하가 재 발생하게 되고, 팬 구동모터(242)의 구동으로 팬(241)이 회전하면서 공기를 보조 토출구(230)를 통해 배출하게 된다.

이때 배출되는 공기의 온도는 토출구(130)에서 토출되는 온도보다 낮아지게 되며, 또한 팬(241)의 회전 속도 즉 rpm 에 따라 온도가 더 낮아지게 된다.

예를 들어 사용자가 외부에서 인터쿨러(240)의 모드를 '저','중','고'로 선택함에 따라 인터쿨러(240)의 rpm은 증가하게 되고, 열교환기(120)를 지난 공기의 낮아진 온도가 동일하다 하여도, 토출구(130)와 보조 토출구(230)의 배출 온도는 차이가 발생하게 된다.

즉 보조 토출구(230)의 온도가 토출구(130)의 온도보다 낮게 되어 초기 냉 방시에 보조 냉방장치(200)를 구동하면 급속 냉방의 효과를 볼 수 있고, 공기조화기의 에너지 효율이나 공기조화기의 성능이 향상된다.

사용자가 보조 냉방장치(200)를 사용하지 않는 모드를 선택하였다면, 솔레노이드밸브(251)는 닫혀있게 되고, 냉매는 보조 열교환기 측으로 유입되지 않게 된다.

또한, 차단판(212)이 닫혀 있도록 제어되므로, 열교환기(120)을 통과한 공기는 분기되지 않게되어, 종래의 공기조화기에서처럼 본체(200) 저면의 흡입구(110)를 통해 실내 공기가 흡입되고, 송풍기(140)에 의해 상부의 공기 유로(A) 상에 구비된 열교환기(120)를 지나게 되면서, 열교환기(120) 내부의 냉매에 의해 공기의 온도가 낮아지게 되고, 온도가 낮아진 공기는 본체(100) 전면 상부의 토출구(130)를 통해 실내로 토출된다.

또한 보조 냉방장치(200) 선택시 보조 냉매관(250)의 솔레노이드밸브(251)는 닫아두고, 보조 냉방장치(200) 내의 인터쿨러(240)가 작동되도록 사용자가 외부에서 모드 선택을 하게 되면, 차단판 구동모터(212)에 의해 차단판(211)을 열게되고, 열린 차단판(211)을 통해 보조 냉방장치(200)로 본체(100) 내부의 공기가 유입되어 팬(241)의 회전으로 인해 빠른 유속으로 보조 토출구(230)를 통해 실내로 배출되게 된다.

또한 도 3에 도시된 것처럼 냉매 순환 사이클로 설명해 보면, 냉매 순환하는 냉매관(150)을 따라 상기 냉매를 고온ㆍ고압시키는 압축기(500)와 냉매가 저온ㆍ고 압 상태가 되는 실외기(300)와 냉매가 저온ㆍ저압되는 팽창밸브(400) 및, 냉매가 고온ㆍ저압 되는 실내기(100:본체와 같음)를 갖는 공지조화기의 냉매사이클에서, 실내기(100)와 압축기(500)상에 존재하는 냉매선(150)에 보조 냉방장치(200)로 들어가는 냉매 우회 유로, 즉 보조 냉매관(250)이 구비되어 상기 냉매 우회 유로 상에 보조 냉방장치(200)가 구비된다.

즉. 저온ㆍ고압의 냉매가 팽창밸브(400)를 지나면서 저온ㆍ저압의 상태가 되고, 저온ㆍ저압의 상태로 냉매관(150)을 지나 실내기(100)로 들어온다.

실내기(100) 내에 있는 열교환기(120)를 지나면서 냉매는 고온ㆍ저압의 상태가 되는데, 여기서 사용자가 보조 냉방장치를 사용하도록 모드를 선택했다면, 열교환기(120)를 통과한 냉매는 보조 냉매관(250)의 보조 팽창밸브(252)를 통과하면서 재감압 및 재증발 등, 일반적인 팽창밸브를 거치면 나타나는 냉매의 특징을 지니면서 열려있는 솔레노이드밸브(251)를 통과하여, 저온ㆍ저압의 상태로 보조 열교환기(220)에 들어가게 된다.

만약 사용자가 보조 냉방장치(200)를 사용하지 않도록 모드를 선택하였다면, 솔레노이드밸브(251)가 닫혀 있게되고, 냉매는 열교환기(120)를 통과하여 냉매관(150)을 통해 바로 압축기(500)로 들어가게 된다. .

이렇듯 열교환기(120) 또는 열교환기(120) 및 보조 열교환기(220)를 지난 냉매는 실내공기의 온도를 냉각시킨 후, 냉매는 고온ㆍ저압의 상태가 되는 것이다.

고온ㆍ저압 상태의 냉매는 압축기(500)로 들어가 고온ㆍ저압의 냉매는 고온ㆍ고압의 상태로 실외기(300)로 유입된다.

실외기(300)의 실외 열교환기(320)를 통해 냉매는 저온ㆍ고압의 상태가 되고, 저온ㆍ고압의 냉매가 팽창밸브(400)를 들어가면서 순환을 계속 하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본체 내부에 보조 열교환기 및 인터쿨러를 포함하는 보조 냉방장치를 구비함으로, 하나의 작은 공기조화기가 구비된 형상이되고, 보조 열교환기에서 열교환기에 의해 온도가 낮아진 공기를 한번 더 낮추어주고, 또한 인터쿨러에 속도를 지니면서 토출되어, 설정 온도보다 낮은 온도를 제공해 줄 수 있어 같은 온도로 실내를 냉방하는데 있어서 더 효율적이며, 또한 공기조화기를 사용할 때 초기에 보조 냉방장치를 함께 사용하면, 빠른 시간 내에 실내 공기를 냉방 할 수 있게 되며, 인터쿨러에 BLDC 모터를 장착하므로 소음 저감 및 모터에 의한 열의 발생이 없으므로 토출 온도가 높아지는 것을 방지하여, 더 나은 효율을 얻을 수 있으며, 인터쿨러의 회전수 즉 rpm을 자유롭게 가변시킬 수 있어, 사용자의 적절한 조절이 가능하고, 보조 냉방장치의 사용 및 미사용도 사용자의 선택이 가능하여, 종래의 공기조화기의 기능은 물론이고, 공기조화기의 성능 및 효율을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims

본체 정면에 공기가 흡입되는 흡입구와 토출되는 토출구가 구비되고, 흡입된 공기가 열교환 되는 열교환기가 본체 내부에 구비된 공기조화기에 있어서,

상기 토출구 상부, 상기 본체 내부에 수평방향으로 상기 본체 양측 내벽에 밀착ㆍ결합되게 구비되어, 상기 본체 내부를 분리하는 분리판;

상기 열교환기를 통과한 공기가 분기되어 상기 분리판 상부로 유입되는 유입부;

상기 본체 정면 상기 토출구 상부에 구비되어, 상기 유입구로 흡입된 공기가 실내로 토출되는 보조 토출구;

상기 유입부로 흡입된 공기가 열교환 되는 보조 열교환기; 및

상기 열교환기와 상기 토출구 사이에 구비되고, 팬 및 상기 팬을 구동하는 팬 구동모터로 구성된 인터쿨러가 구비된 것을 특징으로 하는 인터쿨러 공기조화기.
제 1항에 있어서, 상기 유입구에는 공기의 흐름을 차단하는 차단판이 상기 분리판과 밀폐되게 구비되고, 상기 차단판의 개폐를 구동시키는 구동모터가 상기 본체 일측면에 결합되어, 상기 차단판이 개폐되면서 상기 본체 내부의 공기가 상기 유입구 내로 유입 및 차단되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제 1항에 있어서, 상기 열교환기와 상기 보조 열교환기 사이에 냉매가 이동하는 보조 냉매관으로 구성된 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제 3항에 있어서, 상기 보조 냉매관 상에는 냉매의 흐름을 제어하는 솔레노이드밸브가 설치되고, 상기 솔레노이드밸브와 상기 열교환기 사이에는 보조 팽창밸브가 설치되어, 상기 열교환기에서 유입되는 냉매가 재가압되어 상기 솔레노이드밸브로 유입되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제 1항에 있어서, 상기 팬 구동모터는 BLDC 모터가 구비되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.