KR100758906B1 - 공기조화기의 실내기 - Google Patents

Abstract

전면 흡입후 열교환된 공기를 사이드를 통해 전방으로 토출하는 공기조화기용 실내기에 관한 것으로서, 흡입 및 토출 풍량은 증대시키면서도 저소음화할 수 있는 최적화된 구조의 실내기를 제공하기 위한 것이다.

이를 위해, 본 발명은, 전면으로 공기흡입이 가능하도록 된 전면 프레임과; 측면 및 밑면에 토출구가 형성되고 송풍팬 구동용 모터 안착부를 가지며, 상기 전면 프레임과 결합되는 베이스 프레임과; 상기 전면 프레임과 베이스 프레임 사이에 구비되며 송풍팬으로부터 토출되는 공기 흐름을 안내하며 배출 방향을 결정짓는 상·하부 스크롤을 구비한 가이드 프레임과; 상기 전면 프레임과 가이드 프레임 사이에 구비되는 열교환기와; 상기 전면 프레임의 전방에 이격 설치되는 전면패널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 실내기가 제공된다.

공기, 조화, 실내기

Description

공기조화기의 실내기{INDOOR UNIT OF AIR CONDITIONER}

도 1은 본 발명에 따른 실내기의 외관 사시도

도 2는 도 1의 분해사시도

도 3은 본 발명에 따른 실내기 단면도로서, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 횡단면도

도 4는 본 발명 실내기를 구성하는 전면패널의 가장자리 구조를 보여주기 위한 도 2의 A부 평면도

도 5는 본 발명 실내기를 구성하는 전면 프레임을 별도로 나타낸 사시도

도 6은 본 발명 실내기를 구성하는 가이드 프레임을 나타낸 사시도

도 7은 도 6의 정면도

도 8은 도 6의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 횡단면도

도 9는 터보팬 직경과 오리피스 반경과의 비에 따른 소음 특성을 보여주는 그래프

도 10은 본 발명 실내기를 구성하는 터보팬의 일형태를 나타낸 사시도

도 11은 본 발명 실내기를 구성하는 터보팬의 다른 형태를 나타낸 사시도

도 12는 본 발명에 적용된 터보팬과 기존팬과의 소음특성을 비교한 그래프

도 13은 도 10의 평면도

도 14는 본 발명 실내기를 구성하는 모터 마운트 베이스 프레임을 나타낸 사 시도

도 15는 도 14의 배면 사시도

도 16은 본 발명 실내기의 전기집진기 설치 위치를 설명하기 위한 평면도

도 17은 도 16의 측면도

도 18은 기존 실내기의 토출부 유동형상을 가시화한 참고도

도 19 내지 도 21은 본 발명 실내기의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 2개의 터보팬이 적용되는 경우 및 이에 있어서의 스크롤 구조들을 나타낸 정면도

도 22는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 크로스 플로우팬이 적용된 실내기를 나타낸 사시도

도 23 내지 도 26은 2개의 크로스 플로우팬이 적용된 본 발명의 실내기에 있어서의 다양한 변형 예를 나타낸 횡단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 전면패널 200: 전면 프레임

300: 가이드 프레임 400: 베이스 프레임

500: 열교환기 600,600a: 터보팬

700: 전기집진기 800: 필터

900: 크로스 플로우팬

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전면 흡입후 열교환된 공기를 사이드를 통해 전방으로 토출하는 실내기에 관한 것으로서, 흡입 및 토출 풍량은 증대시키면서도 저소음화 할 수 있는 최적화된 구조의 실내기를 제공하기 위한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는 내부를 순환하는 냉매가 압축, 응축, 팽창 및 증발이라는 냉동사이클을 반복 수행하게 된다.

즉, 압축기에 유입되기 전에 저온 저압의 기체상태인 냉매는 압축기에서 고온 고압의 기체상태로 압축된 다음, 응축기에서 열을 방출하여 고압의 액체상태로 변화되고, 팽창밸브를 통과하면서 압력이 급강하하면서 저온 저압의 액체상태로 변화된다. 그리고, 상기 팽창밸브를 통과한 냉매는 증발기를 통과하면서 열을 흡수하여 저온 저압의 기체상태로 변화한 다음, 다시 압축기로 들어가 압축되며, 이러한 일련의 사이클을 수행하는 과정에서 필요한 개소에 대한 냉방 또는 난방이 이루어지게 된다.

한편, 통상 에어컨이라고 불리는 공기조화기는 실내기와 실외기가 한 몸을 이루며 창문에 주로 설치되는 창문형과, 실내기와 실외기가 각각 분리되어 설치되는 분리형으로 나뉜다. 그리고, 실내기에는 실내 장식을 겸하여 벽에 설치될 수도 있는 벽걸이형도 출시되어 있다.

한국공개특허 공개번호 10-2005-0089203에 개시되어 있는 기존의 실내기는, 실내기 배면에서 흡입된 실내 공기를 전면으로 토출하게 되는 구조로서, 상기 문헌을 참조하면 되므로 상세한 기재는 생략한다.

한편, 상기한 공개특허에 개시된 종래의 실내기는 구조적으로 다음과 단점을 안고 있다.

먼저, 실내기가 벽에 걸리게 설치됨에 있어 벽과의 거리가 지나치게 가깝게 설치될 경우, 배면 흡입시 공기의 유입량이 줄어들게 되고, 흡입시 소음이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

다음으로, 상기 공개특허에 개시된 구조를 살펴보면, 배면으로부터의 흡입을 위해 터보팬 구동용 모터가 전면 프레임 상에 설치되는데, 소비자의 시각적인 부분을 많이 고려한 전면 패널 부분이 모터 구동시 떨게 되는 단점이 있다.

또한, 배면 흡입 구조여서 필터가 뒤쪽에 설치되므로, 필터 청소시 뒤쪽에서 밑으로 당겨 빼내고 청소후에는 역시 뒤쪽으로 끼워 넣어야 함에 따라, 탈착시 사용자가 불편함을 겪게 되는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전면 흡입후 열교환된 공기를 사이드를 통해 전방으로 토출하는 실내기에 관한 것으로서, 흡입 및 토출 풍량은 증대시키면서도 저소음화(低騷音化)할 수 있는 최적화된 구조의 실내기를 제공하기 위한 것이다.

즉, 본 발명은 전면으로 흡입된 후 열교환되어진 공기를 사이드를 통해 전방으로 토출하는 실내기에 관한 것으로서, 풍량을 증가시키면서도 저소음 특성을 좋게 유지할 수 있도록 흡토출 유로구조 및 각 부품을 최적화한 새로운 구조의 실내기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 전면으로 공기흡입이 가능하도록 된 전면 프레임과; 측면 및 밑면에 토출구가 형성되고 송풍팬 구동용 모터 안착부를 가지며, 상기 전면 프레임과 결합되는 베이스 프레임과; 상기 전면 프레임과 베이스 프레임 사이에 구비되며 송풍팬으로부터 토출되는 공기 흐름을 안내하며 배출 방향을 결정짓는 상·하부 스크롤을 구비한 가이드 프레임과; 상기 전면 프레임과 가이드 프레임 사이에 구비되는 열교환기와; 상기 전면 프레임의 전방에 이격 설치되는 전면패널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 실내기가 제공된다.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따르면, 전면으로 공기흡입이 가능하도록 된 전면 프레임과; 측면 및 밑면에 토출구가 형성되고, 전면 내측에 2개의 터보팬 구동용 모터 안착부가 형성되며, 상기 전면 프레임에 결합되는 베이스 프레임과; 상기 전면 프레임과 베이스 프레임 사이에 구비되어 공기 유동을 안내하는 가이드 프레임과; 상기 전면 프레임과 가이드 프레임 사이에 구비되는 열교환기와; 상기 전면 프레임의 전방에 이격 설치되는 전면패널;을 포함하되, 상기 가이드 프레임은, 상기 각 터보팬으로부터 토출되는 공기 흐름을 안내하며 배출 방향을 결정짓는 상·하부 스크롤 및 미들 스크롤을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 실내기가 제공된다.

이하에서는 본 발명의 실시예들에 대해 첨부도면 도 1 내지 도 26을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 17을 참조하여 본 발명 실내기의 제1실시예에 대해 설명 한다.

도 1은 본 발명에 따른 실내기의 외관 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 실내기 단면도로서, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 횡단면도이다.

그리고, 도 4는 본 발명 실내기를 구성하는 전면패널의 가장자리 구조를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명 실내기를 구성하는 전면 프레임을 별도로 나타낸 사시도로서, 필터는 일부분만 설치된 상태로 나타낸 것이다.

그리고, 도 6은 본 발명 실내기를 구성하는 가이드 프레임을 나타낸 사시도이고, 도 7은 도 6의 정면도이며, 도 8은 도 6의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 횡단면도이며, 도 9는 터보팬 직경과 오리피스 반경과의 비에 따른 소음 특성을 보여주는 그래프이다.

그리고, 도 10은 본 발명 실내기를 구성하는 터보팬의 일형태를 나타낸 사시도이고, 도 11은 본 발명 실내기를 구성하는 터보팬의 다른 형태를 나타낸 사시도이며, 도 12는 본 발명에 적용된 터보팬과 기존팬과의 소음특성을 비교한 그래프이고, 도 13은 도 10의 평면도이다.

그리고, 도 14는 본 발명 실내기를 구성하는 모터 마운트 베이스 프레임을 나타낸 사시도이고, 도 15는 도 14의 배면 사시도이다.

그리고, 도 16은 본 발명 실내기의 전기집진기 설치 위치를 설명하는 평면도이고, 도 17은 도 16의 측면도이다.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 공기조화기용 실내기(1)는, 전 면으로 공기흡입이 가능하도록 된 전면 프레임(200)과; 측면 및 밑면에 토출구가 형성되고 전면 중앙부에 송풍팬 구동용 모터 안착부(410)를 가지며, 상기 전면 프레임(200)과 결합되는 베이스 프레임(400)과; 상기 전면 프레임(200)과 베이스 프레임(400) 사이에 구비되어 공기 유동을 안내하는 가이드 프레임(300)과; 상기 전면 프레임(200)과 가이드 프레임(300) 사이에 구비되는 열교환기(500)와; 상기 열교환기(500)를 거치면서 열교환된 공기를 외부로 토출하는 터보팬(600)과; 상기 전면 프레임(200)의 전방에 이격 설치되는 전면패널(100);을 포함하여 구성된다.

이때, 도 4를 참조하면, 전면패널(100)은 소정 두께를 갖도록 형성되되 공기가 흡입되는 가장자리 부분은 흡입시 저항을 줄일 수 있도록 그 내측 부분에 비해 두께가 얇게 형성되되, 소정 지점으로부터 전면패널(100) 끝부분으로 갈수록 점점 얇아지게 형성된다. 즉, 상기 전면패널(100)의 가장자리 부분은 소정의 경사각(β )을 갖는 형태로 제작된다.

그리고, 전면패널(100)의 모서리는 필요시 모따기면(chamfer;110)으로 처리된다.

그리고, 도 5를 참조하면, 상기 전면 프레임(200)은, 공기흡입이 가능하도록 전면 중앙부에 격자형 공기흡입구(210)를 가지며, 상기 공기흡입구(210) 외측에는 상기 전면패널 고정용 보스(220)가 구비된다.

그리고, 상기 전면 프레임(200)의 공기흡입구(210) 상에는 이물질을 걸러내기 위한 필터(800)가 설치된다. 상기 필터(800)는 일반적으로 메쉬 형태를 이루게 된다.

그리고, 상기 전면 프레임(200)의 상부 흡입부위(B)는 유동저항을 최소화하기 위해 곡면형태를 가진다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 상기 가이드 프레임(300)은, 터보팬(600)으로 흡입되는 공기의 흐름을 안내하는 오리피스(310)와, 상기 터보팬(600)으로부터 토출되는 공기 흐름을 안내하며 배출 방향을 결정짓는 상·하부 스크롤(320a,320b)을 포함한다.

상기 상·하부 스크롤 중, 상부 스크롤(320a)은 터보팬(600) 주위를 감싸는 면이 2개의 곡면이 조합된 면을 이루며, 상부 스크롤(320a)의 컷오프 지점은, 가이드 프레임(300)을 4분면으로 나누었을때 제1사분면(상부 좌측면)에 위치하되, 터보팬(600)의 직경을 φ라하고, 터보팬(600) 중심으로부터의 위치좌표를 (x,y)라고 정의할 때, 위치좌표 (x,y)는 0.17＜ x/φ＜0.48, 0.54＜ y/φ＜0.68 을 만족하는 범위로 결정된다.

한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 가이드 프레임(300)은, 상기 스크롤 반대편 면상에 형성되는 열교환기 지지부(330)를 더 포함하며, 이 열교환기 지지부는 오리피스(310)와 열교환기(500)와의 간격을 유지시키는 역할을 한다.

그리고, 상기 오리피스(310)가 시작되는 바닥지점으로부터 열교환기(500)의 밑면까지의 이격 거리(G)는 터보팬 직경의 9.5~10.5%에 해당하는 거리일 때 가장 소음이 작고, 터보팬 성능이 최대가 된다.

예를 들어, 터보팬(600) 직경이 300㎜일 경우, 상기 이격거리(G)는 28.5~31.5㎜ 일 때가 가장 바람직하다.

한편, 도 8 및 도 9를 참조하면, 유로저항을 최소화하기 위한 최적의 오리피스(310) 형상을 결정하기 위한, 상기 오리피스(310)의 반경(R)과 터보팬(600)의 직경(φ)과의 비(R/φ)는 0.05~0.07 을 이룸이 바람직한데, 이는 이 범위에서 소음특성이 최적화되며 터보팬의 성능 또한 최적화가 되기 때문이다. 특히, 상기 오리피스(310)의 반경(R)과 터보팬(600)의 직경(φ)과의 비(R/φ)가 0.06 일 때가 소음특성 및 팬성능 면에서 가장 좋다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 가이드 프레임(300)은 토출공기에 대한 안내면을 이루게 되는 가장자리 부분이 프레임의 다른 부분에 비해 실내기 전방측으로 꺾인 구조를 취하되, 꺾인 가장자리 부분(340)은 평면 형태를 취한다.

도 2 및 도 3, 특히 도 10 내지 도 13을 참조하면, 상기 터보팬(600,600a)은, 중앙에 흡입구가 형성된 쉬라우드(610)와, 상기 쉬라우드(610)와 일정 간격을 유지하면서 대향되게 위치하는 주판면(620)을 가지며 모터의 회전축이 중앙에 연결되는 허브(630)와, 상기 허브(630)의 주판면(620)과 쉬라우드(610) 사이에 상기 허브(630)의 원주방향을 따라 연결되도록 설치되는 소정 곡률의 다수개의 블레이드(640,640a)를 포함한다.

이때, 상기 각 터보팬(600,600a)의 블레이드(640,640a)는 팁과 팁 사이의 피치가 부등피치(不等 pitch)를 이루거나 등피치(等 pitch)를 이루도록 형성되는데, 부등피치가 일반적으로 팬성능(동일풍량 대비 정압특성) 및 소음면에서 유리하지만, 팬의 밸런싱을 고려할 때에는 등피치가 유리한 경우도 있으므로, 실제로는 팬의 직경과 블레이드의 폭 및 블레이드 갯수를 고려하여 부등피치 혹은 등피치로 설 계한다. 예컨대, 터보팬의 직경(φ)이 300㎜이고, 블레이드의 폭(L; 도 10 참조)가 50㎜인 조건에서 블레이드의 갯수가 13개일 때는 등피치를 가지는 경우가 팬의 소음 특성이 가장 우수해진다.

그리고, 등피치인 경우와 부등피치인 경우에 관계없이, 상기 블레이드는 터보팬 중심으로부터 팁까지의 거리에 관계없이 블레이드의 폭이 항상 일정하게 형성될 수 있으며(도 10 참조), 터보팬 중심으로부터 팁까지의 거리에 따라 블레이드의 폭(즉, 블레이드의 축방향 길이)가 달라지게 형성될 수도 있다(도 11 참조). 즉, 도 10에 도시된 바와 같이 블레이드의 폭이 팬중심으로부터 반경방향을 따른 이격 거리에 관계없이 항상 동일한 치수를 갖도록 형성될 수도 있고, 도 11에 도시된 바와 같이 주판면을 지난후부터는 블레이드 끝으로 갈수록 그 폭이 점점 작아지게 형성될 수 있다.

또한, 도 10에 도시된 터보팬(600)은 블레이드(640)의 폭이 팬중심으로부터의 이격거리에 관계없이 동일하여 결국 블레이드의 면적이 넓으므로 풍량 확보 측면에서 유리하며, 도 11에 도시된 터보팬(600a)은 블레이드(640a)의 폭이 주판면을 지난후 점점 좁아지되 주판면(620)쪽이 잘려나가는 형태로 좁아짐으로 인해 허브(630)에 연결된 주판면(620)과 블레이드간의 유동간섭에 의한 와류 발생 억제 측면에서 유리하다.

한편, 실내기(1)의 공기 토출면적이 일정할 때, 상기 터보팬의 직경(φ)에 대한 블레이드 폭(L)의 비(φ/L)는, 6.5~7.5를 이룰 때가 고풍량, 고정압, 저소음 특성에 있어서 가장 바람직하다.

그리고, 도 10의 터보팬의 경우, 상기 블레이드(640)의 반경 방향 길이는 팁이 상기 쉬라우드(610)의 가장자리와 거의 동일하게 위치하도록 형성됨이 바람직하다.

한편, 도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 베이스 프레임(400) 중심부에 형성되는 송풍팬 구동용 모터 안착부(410)는 실내기 전방측으로 돌출형성되는 환형의 비드부(410a)에 의해 형성되며, 상기 비드부(410a)에 의해 블레이드의 폭을 안정적이고도 충분하게 확보하는 것이 가능하게 된다.

그리고, 도 15를 참조하면, 상기 베이스 프레임(400) 뒷면의 모터 안착부(410) 영역에는 강도 보강 및, 모터의 고유진동수를 벗어나도록 하는 리브(rib;420)가 더 구비됨을 특징으로 한다.

한편, 상기 베이스 프레임(400)은 두께 변경에 의해서도 모터의 고유진동수를 벗어나도록 할 수 있으며, 본 발명에 따른 베이스 프레임(400)은 모터의 고유진동수를 벗어나도록 그 두께(t)가 4~8㎜ 범위 내에서 형성됨을 특징으로 한다.

도 3을 참조하면, 상기 가이드 프레임(300)의 가장자리 부분(340)이 평면 형태를 이루지만, 상기 베이스 프레임(400) 가장자리의 토출구(430) 아래쪽 내측면에는 토출되는 공기가 실내기 전방쪽으로 토출되게 안내하는 소정 곡률의 안내면(440)이 구비된다.

이에 따라, 본 발명의 실내기(1)는 별도의 풍향조절장치가 없더라도 토출되는 공기가 실내기 전방으로 토출된다.

그리고, 본 발명 실내기(1)의 토출구(430)상에는 스텝모터의 구동에 의해 슬 라이딩 방식에 의해 개폐되는 루버(미도시)가 더 설치될 수 있음은 물론이다.

이때, 루버의 개도각은 상기 베이스 프레임(400) 내측면의 토출공기 안내면(440)의 안내를 받아 전방으로 토출되는 공기에 대해 저항으로 작용하지 않는 각도로 열리게 된다.

물론, 상기 루버는 토출공기를 실내기 전방으로 안내하는 역할도 겸할 수 있지만, 본 발명의 실내기(1)는 별도의 풍향조절장치가 없어도 공기가 내기 전방으로 토출되므로 상기 루버는 없어도 무방하다.

하지만, 루버가 설치되면 실내기(1)를 운전하지 않을 경우에 실내기 토출구를 가려 내부가 보이지 않게 됨으로써 제품의 외관을 깨끗하게 유지할 수 있고, 토출구를 통한 먼지나 이물질의 유입도 방지할 수 있게 되므로 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 도 2 및 도 3, 그리고 도 16 및 도 17을 참조하면, 본 발명의 실내기(1)는 상기 열교환기(500)의 공기흡입면상에 전기집진기(700)가 더 구비된다.

이때, 상기 전기집진기(700)는 터보팬(600) 중심으로부터 일정거리 편심되어 위치하도록 설치됨이 바람직하다.

보다 구체적으로, 도 16 및 도 17을 참조하면, 상기 전기집진기(700)는, 터보팬(600) 중심으로부터의 편심거리(l)와 터보팬(600) 상면으로부터 전기집진기(700) 중심까지의 높이(h)와의 비(l/h)가 5~6이 되는 위치에 설치됨이 바람직하다. 즉, 이 위치에서 전기집진기(700)의 성능은 동일하고, 소음은 최소가 된다.

상기 전기집진기(700)는 열교환기(500)의 핀(fin)을 이용하여 고정함이 일반 적이다. 즉, 열교환기(500)의 핀과 핀 사이로 전기집진기(700)에 구비된 고정편(미도시)이 압입되도록 하여 고정한다.

한편, 상기 전기집진기(700)는 고전압이 인가됨에 따라 공기중의 미세 먼지 제거 및 탈취를 겸하기 위해서는 광촉매 플라즈마 전기집진기가 설치됨이 바람직하나, 미세 먼지 제거만을 목적으로 할 경우에는 일반 전기집진기도 설치가능함은 물론이다.

즉, 일반 전기집진기 설치시에는 먼지는 포집되나, 냄새문제는 해결하지못하므로 활성탄필터를 별도로 설치할 수 있다.

한편, 광촉매 플라즈마 전기집진기는, 공기중의 먼지를 전리시킴과 아울러 광에너지를 조사하는 전리부와, 전리부에서 전리된 먼지를 포집하는 포집부와, 상기 전리부에서 조사된 광에너지에 의해 포집된 냄새입자를 분해하는 광촉매필터와, 집진필터에 고전압을 인가하는 고전압 발생부를 포함한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실내기(1)의 운전 과정 및 작용은 다음과 같다.

먼저, 실내기(1)가 운전되면, 상기 터보팬(600)의 회전에 의한 흡입력에 의해 실내공기가 전면패널(100)과 전면 프레임(200) 사이의 공간을 통해 흡입된다.

즉, 실내공기는 전면패널(100)의 상하부 및 좌우측 4방향을 통해 전면 프레임(200) 전면의 공기흡입구(210)로 유입된다.

이어, 전면 프레임(200)의 개방된 공기흡입구(210)에 설치된 필터(800)를 통과하면서 이물질들은 걸러지게 되며, 이물질이 걸러진 실내공기는 열교환기(500)를 통과하면서 열교환된 상태에서 가이드 프레임(300)의 오리피스(310)의 안내를 받아 터보팬(600)으로 흡입된다.

이 과정에서, 실내공기중 일부는 전기집진기(700)를 거치게 되며, 광촉매 플라즈마 전기집진기를 채용할 경우, 전기집진기의 작용에 의해 미세 먼지가 포집되어 걸러지게 되며, 냄새도 탈취된다.

한편, 상기 전기집진기(700)를 거쳐 터보팬(600)으로 흡입된 공기는 팬 원심방향으로 토출되는데, 이때 상·하부 스크롤(320a,320b)의 안내작용에 의해 좌우 및 하부방향으로 나뉘어 토출된다.

그리고, 토출되는 공기는 상기 베이스 프레임(400)의 안내면(440) 및 가이드 프레임(300)의 직선면에 의한 안내 작용에 의해 실내기 전방쪽을 향하여 토출된다.

이와 같이 운전되는 본 발명의 실내기(1)에 있어서의 각 부분의 기능 및 작용은 다음과 같다.

먼저, 전면패널(100)은 기본적으로 본 발명 실내기(1)의 전면에 부착되어 필터(800)가 설치된 공기흡입구(210) 부위를 가림으로써 상기 실내기(1)의 미관을 좋게 하는 역할을 하게 된다.

여기서, 실내기(1)의 미관을 한층 더 돋보이거나 좋게 하기 위해서는 상기 전면패널(100)에 마감재가 부착되거나, 여러 형태의 도안이 첨가될 수도 있음은 물론이다.

그리고, 상기 전면패널(100)의 일측에는 상기 실내기(1)의 작동 여부 및/또는 작동 상태나, 기능 조작 상태를 사용자에게 보여주는 디스플레이부(미도시)가 별도 또는 일체로 구비될 수 있다.

또한, 상기 전면패널(100)의 가장자리 부분은 도 4에 도시된 바와 같이, 끝단으로 갈수록 두께가 좁아지도록 가장자리 내측면이 깎여있어 전면패널(100)과 전면 프레임(200) 사이의 흡입면적을 넓히는 역할을 하게 된다.

즉, 전면패널(100) 전후 및 상하부로 유입되는 공기에 대한 흡입 면적을 넓힘으로써 풍량증대를 도모할 수 있는 것이다.

다음으로, 상기 전면 프레임(200)은 상부 흡입부가 소정 곡률을 갖는 곡면으로서 흡입공기의 유동저항을 최소화하는 형태로 제작되는데, 이는 상기 전면 프레임(200) 상부 흡입부는 실내기(1)가 벽면에 설치될 경우 그 위치가 높아서 사용자의 눈에 잘 띄지 않기 때문이다.

즉, 기본적으로는 전면패널(100)과 전면 프레임(200) 사이의 간격이 너무 넓으면 공기 흡입 측면에서는 유리하나 사용자가 그 간격을 통해 실내기(1) 내부를 쉽게 들여다 볼 수 있게 되는 단점이 있으나, 전면 프레임(200) 상부측은 그러한 염려가 상대적으로 작다.

한편, 흡입공기의 유동저항을 더 많이 고려해야 하거나, 실내기(1)의 벽면에 대한 설치위치가 낮아도 무방한 경우라면, 전면 프레임(200)의 상부 흡입부 뿐만 아니라 하부 흡입부에도 곡면처리가 가능함은 물론이다.

다음으로, 상기 전면 프레임(200)의 공기흡입구(210) 상에 설치된 필터(800)는 메시형의 필터로서, 흡입되는 공기중의 큰 먼지 및 이물질을 걸러내게 된다.

다음으로, 가이드 프레임(300)의 오리피스(310)는 터보팬(600)으로 흡입되는 공기를 효과적으로 안내하여 실내기(1)의 저소음화에 기여하게 되며, 터보팬(600) 의 성능을 최대로 끌어올리는 역할을 하게 된다.

그리고, 가이드 프레임(300)의 스크롤은 터보팬(600)으로부터 토출되는 공기의 토출 방향을 결정함과 더불어 토출되는 공기의 유동분포를 최대한 균일화하는 역할을 하게 되며, 오리피스(310)와 마찬가지로 토출 공기를 효과적으로 안내하여 실내기(1)의 저소음화에 기여하는 한편, 터보팬의 성능을 최대로 높이는 역할을 하게 된다.

또한, 가이드 프레임(300)의 상기 스크롤 반대편 면상에 소정 높이를 갖도록 돌출형성된 열교환 지지부(330)는 오리피스(310)와 열교환기(500)와의 간격을 유지시킴으로써, 흡입공기와 열교환기(500)와의 열교환 면적이 정상적으로 확보되도록 하는 역할을 하게 된다.

즉, 만약 열교환 지지부(330)가 없어 열교환기(500)와 오리피스(310)가 맞닿게 되면, 공기가 흡입되는 공간이 현저히 줄어들게 되어 정상적인 열교환 면적의 확보가 어려워지는 것이다. 하지만, 열교환 지지부(330)의 돌출 높이만큼 제품의 전후방향 치수(제품 깊이)는 커지므로 이를 감안하여 적절한 높이로 설계되어야 한다.

이와 더불어, 상기 가이드 프레임(300)의 오리피스(310)의 반경(R)과 터보팬의 직경(φ)은 그 비(R/φ)가 소음특성이 최적화되는 비로 설계된다.

그리고, 상기 가이드 프레임(300)의 가장자리 부분(340)은 프레임 다른 부분에 비해 실내기(1) 전방측으로 꺾이되 평면 형태를 취함으로써, 토출되는 공기의 유로저항을 개선하여 소음을 낮추는 효과를 거두게 되며, 토출되는 공기가 다시 전 면패널(100)과 전면 프레임(200) 사이의 간격을 통해 흡입되는 회풍 현상을 막아주게 된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 가이드 프레임(300)의 가장자리 부분(340)이 평면일 때가, 상기 가이드 프레임(300)의 가장자리 부분이 곡면 형태일 때에 비해 유로 저항도 낮아지게 될 뿐만 아니라 회풍 현상도 줄일 수 있는 것이다.

다음으로, 터보팬(600)은 블레이드의 압력 및 풍량특성이 팬의 끝단에 집중되는 경향이 있으므로, 블레이드의 팁부 면적 증가를 통해 정압 특성 및 소음 특성을 개선하는 효과가 있다.

즉, 일반적으로 터보팬의 블레이드 폭이 넓어 블레이드의 면적이 넓어지면 압력성분이 올라가게 되는데, 압력성분이 올라간다는 것은 유로저항을 극복하면서 팬이 풍량을 내어주어야 한다는 것을 의미한다.

만약, 블레이드 팁으로 가면서 폭이 좁아지되 주판면(620) 쪽이 좁아지는 구조의 블레이드가 채용된 도 11의 터보팬(600a)이라면, 도 10에 도시된 팁부분 끝까지 폭이 동일한 블레이드가 적용된 터보팬(600)에 비해 정압 특성이 떨어지므로 동일 풍량을 내기 위해서는 팬이 더 많이 돌아야 한다는 것을 의미하게 되는데, 터보팬에 있어서는 회전속도(rpm)이 주된 소음원이므로 결국 상대적으로 더 소음이 증가하게 된다.

따라서, 도 10에서와 같이 블레이드 폭이 넓고 긴 터보팬(600)이 적용되면, 회전속도를 낮추어도 충분한 풍량이 확보됨으로 인해 회전속도에 기인한 소음을 감소시키게 된다.

한편, 도 11에 도시된 형태의 블레이드가 채용된 터보팬(600a)의 경우에는 허브(630)와 일체인 주판면(620)과 블레이드 팁간의 유동간섭이 작아져 상기 블레이드 팁 부분에서 발생하는 와류 역시 줄어들게 됨으로써 와류에 따른 터보팬 소음이 줄어들게 된다.

즉, 도 11에 도시된 터보팬은 와류에 따른 소음 측면에서는 유리하나, 풍량면에서의 불리한 점을 극복하기 위해 회전속도를 높일 경우에는 회전속도에 따른 모터 소음 증가가 우려되는 단점이 있으며, 도 10에 도시된 터보팬은 와류에 따른 소음 측면에서는 상대적으로 도 11의 터보팬에 비해 불리하나, 풍량 확보 측면에서의 유리함으로 인해 회전속도 감소에 따른 모터 소음 감소효과를 기대할 수 있으며, 실험 결과 도 12의 그래프에 도시된 바와 같이 도 10의 터보팬이 소음 감소효과가 더 좋은 것으로 나타났다. 도 10의 터보팬이 도 11의 터보팬에 비해 소음 특성이 더 우수하긴 하지만, 도 11의 터보팬도 충분히 좋은 소음 특성을 보이므로 본 발명의 실내기(1)에 적용가능함은 물론이다.

다음으로, 베이스 프레임(400)은 그 중심부에 실내기 전방측으로 돌출된 환형의 비드부(410a)에 의해 모터 안착부(410)가 형성되어, 상기 모터 안착부(410)에 모터(M)가 안착된다.

그리고,상기 베이스 프레임(400) 뒷면의 모터 안착부(410) 영역에 형성된 리브는, 베이스 프레임(400)의 강도를 보강하는 한편, 형상 변경에 의해 베이스 프레임(400)의 진동 특성이 모터의 고유진동수를 벗어나도록 하여 모터 구동시 공진을 일으키지 않도록 한다.

또한, 상기 베이스 프레임(400)에 형성된 환형의 비드부(410a)는 전술한 바와 같이 강도보강 및 모터 구동시의 공진회피가 가능하도록 작용하면서도 터보팬의 블레이드 폭을 일정하게 유지할 수 있도록 역할하게 된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 터보팬의 주판면(620)은 베이스 프레임(400)의 비드부(410a)를 감싸면서 도면상 비드부(410a)의 최고 돌출지점보다 아래쪽에 위치하게 되는데, 이로 인해 블레이드의 폭이 충분히 넓게 확보되는 것이다.

한편, 상기 베이스 프레임(400)은 두께(t)의 변경을 통해 결국 질량 변화를 기함으로써, 이에 의해서도 베이스 프레임(400)의 진동 특성이 모터의 고유진동수를 벗어나 공진을 일으키지 않게 된다.

다음으로, 상기 열교환기(500)의 공기흡입면상에 구비된 전기집진기(700)는, 열교환기(500)를 통과하기 전에 흡입 공기 중의 미세 먼지를 제거하는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 전기집진기(700)는 터보팬 중심으로부터 일정거리 편심되어 위치하도록 설치되어 있어, 흡입 공기에 대해 저항으로 작용하지 않으면서도 충분한 집진 성능을 나타내게 된다.

한편, 상기 전면패널(100)은 불량 발생률 등을 고려하면 고정타입으로 유지하는 것도 좋지만, 운전전에는 닫혀있다가 운전시에는 위쪽이나 아래쪽이 벌어진다든지 하여 패널이 경사지거나, 전면패널(100) 전체가 앞으로 나아가서 흡입면적이 전체적으로 넓어지게 하는 흡입면적 가변형 구조를 채용하는 것도 바람직할 것이다.

이하에서는 실내기에 2개의 터보팬(600)이 적용되는 경우에 대해 설명하고자 한다.

기본적으로 실내공기가 전면을 통해 흡입된 후 열교환기(500) 및 터보팬(600)을 거쳐 실내기 전방쪽으로 토출됨은 전술한 실시예에서와 동일하되, 터보팬(600)이 하나가 아닌 2개 설치되는 점이 다르고, 이에 따라 관련 부분의 구조 변경이 수반되는 점에 특징이 있다.

일반적으로 전술한 바와 같은 하나의 터보팬을 적용하는 실내기의 토출부 유동형상을 가시화해보면, 한 방향으로 회전하는 팬의 특성상 좌우 및 하부로 토출되는 공기의 유동형상이 균일하게 분포되지 않음을 알 수 있다.(도 18 참조)

이에 따라, 이하에서 설명되는 실시예에서는 2개의 팬을 적용하여 토출되는 공기의 유동특성을 한층 균일하게 하는 것이 가능하도록 하며, 더 나아가 두 팬의 회전속도를 달리 제어하여 제품의 좌우 또는, 좌우 및 하부로 토출되는 유량을 가변시킬 수 있는 실내기를 제공하고자 한다.

먼저, 도 19 내지 도 21을 참조하여, 2개의 터보팬(600)이 송풍팬으로서 적용된 실내기 구조에 대해 설명한다.

본 실시예의 설명에 앞서, 전술한 실시예에서와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 명칭 및 동일부호를 부여함을 전제하며, 도시가 생략될 수 있음을 전제한다.

본 실시예의 실내기는, 전면으로 공기흡입이 가능하도록 된 전면 프레임(200;도 2 참조)과; 측면 및 밑면에 토출구가 형성되고, 전면 내측에 2개의 터보팬 구동용 모터 안착부(410; 도 14 참조)가 형성되며, 상기 전면 프레임(200)에 결합되는 베이스 프레임(400; 도 2 참조)과; 상기 전면 프레임(200)과 베이스 프레임(400) 사이에 구비되어 공기 유동을 안내하는 가이드 프레임(300; 도 2 및 도 6 참조)과; 상기 전면 프레임(200)과 가이드 프레임(300) 사이에 구비되는 열교환기(500)와; 상기 전면 프레임(200)의 전방에 이격 설치되는 전면패널(100; 도 2 참조);을 포함하여 구성된다.

도 19를 참조하면, 본 실시예의 특징적인 구성은, 2개의 터보팬(600)이 상하부에 각각 설치되고, 두 터보팬 사이에는 두 터보팬 사이를 분리함과 더불어 토출되는 공기의 흐름을 안내하는 미들 스크롤(320c)이 구비되며, 상부 터보팬의 상부에는 상부 스크롤(320a)이 구비된다는 점이다.

그리고, 상기 가이드 프레임(300)에는 상기 각 터보팬으로 흡입되는 공기의 흐름을 안내하는 오리피스(310)가 각 터보팬에 대응하도록 형성된다.

그리고, 상기 터보팬은 서로 다른 방향으로 회전하도록 설치된다.

이와 같이 구성된 경우, 공기 토출방향은 기본적으로는 좌우측으로 분리되지만, 미들 스크롤에 의해 상부 공간과 하부 공간이 분리된 상태이므로, 토출 방향은 결국 4방향이 된다.

이와 같이 될 경우, 토출부 유동 분포는 터보팬이 하나만 설치되는 경우에 비해 한층 균일한 유동 분포를 나타내게 된다.

한편, 상기한 바와 달리, 하부 터보팬의 아래쪽에 하부로의 토출을 유도하기 위한 하부 스크롤(320b)이 더 구비될 수 있으며, 이와 같이 된 경우에는 공기가 하 부 방향으로도 토출되므로 전체 토출방향은 5방향이 된다. 이 경우 역시 토출부 유동 분포가 더욱 균일한 유동 분포를 나타내게 된다.

도 20을 참조하면, 다른 구조의 미들 스크롤(320d)이 예시되어 있는 바, 이 경우에도 토출부 유동 분포가 하나의 팬을 사용하는 경우에 비해 더 균일하게 된다.

도 21을 참조하면, 도 19와는 반대방향으로 기울도록 설치된 미들 스크롤(320e)이 도시되어 있다.

한편, 도 19 내지 도 21에서 상하부에 설치된 터보팬은 서로 동일 방향으로 회전하도록 설치되더라도 무방하다.

또한, 도 19 내지 도 21에 도시된 바를 통해 알 수 있듯이, 상하부에 각각 설치되는 터보팬의 회전 중심은 반드시 동일 수직선상에 위치하지 않더라도 무방함은 물론이다.

특히, 상기한 2개의 터보팬을 갖는 실내기는 벽면의 한쪽 끝 부분에 설치될 경우, 제품 좌우측의 토출 유량 제어를 통해 효율적으로 기류감을 개선할 수 있다.

즉, 실내기가 실내의 벽 가운데가 아닌 한쪽 끝으로 쏠려 설치될 경우, 이웃 벽쪽으로 토출되는 공기는 이웃쪽 벽면에 부딪혀 유동방향이 바뀌게 된다. 이 같이 되면 소비자 입장에서는 기류감이 나빠질 수 있는 바, 두개의 팬을 적용한 본 실시예의 경우에는 일측 팬에 대한 회전속도 제어를 통해 제품 좌우측의 유량을 변화시킴으로써 원하는 기류감을 얻어낼 수 있다.

부언컨대, 스크롤 형상이나 터보팬의 회전방향에 따라 토출유량이 결정되는 바, 실내기 설치위치를 감안하여 두 팬중 어느 하나를 제어하면 좌측 또는 우측의 토출유량을 원하는 기류감을 얻을 수 있도록 가변시킬 수 있는 것이다.

다음으로, 도 23 내지 도 26를 참조하여, 2개의 송풍팬이 적용되되, 송풍팬으로서 크로스 플로우팬(900)이 적용되는 실내기 구조에 대해 설명한다.

본 실시예에 따른 실내기는, 기본적으로 전술한 2개의 터보팬을 사용한 경우와 마찬가지로, 실내기 좌우측의 토출유량에 대한 분포를 균일화할 수 있으며, 실내기 설치 위치를 감안하여 좌우측 토출유량을 가변시켜 원하는 기류감을 얻을 수 있다는 점에 있어서는 동일한 효과를 거두게 된다.

먼저, 도 22은 2개의 크로스 플로우팬(900)이 적용된 실내기를 나타낸 사시도로서, 본 실시예의 실내기는, 전면으로 공기흡입이 가능하도록 된 전면 프레임(200)과; 측면에 토출구가 형성되고, 상하면 내측에 송풍팬인 크로스 플로우팬 구동용 모터 안착부가 각각 형성되며, 상기 전면 프레임(200)에 결합되는 베이스 프레임(400)과; 상기 전면 프레임(200) 후방에 설치되는 열교환기(500)와; 상기 열교환기(500) 후방 좌우측에 각각 설치되는 크로스 플로우팬(900)과; 상기 전면 프레임(200)의 공기흡입면을 가리도록 그 전방에 이격 설치되는 전면패널(100);을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 전면패널(100)은 기본적으로는 상하 및 좌우측에 있어서 전면 프레임(200)의 공기흡입면에 대해 동일 간격을 유지하도록 설치된다.

한편, 도 23 내지 도 26은 2개의 크로스 플로우팬(900)이 적용된 본 발명의 실내기에 있어서의 다양한 변형 예를 나타낸 횡단면도로서, 기본 구조는 도 22에 도시된 구조와 동일하며, 다만 전면패널 설치 구조 및 팬의 직경, 열교환기(500)의 형태가 다르다.

즉, 도 23에 도시된 실내기는, 전면패널(100)이 전면 프레임(200)의 공기흡입면에 대해 소정의 경사각(θ)을 갖도록 열린 상태를 나타낸 것으로서, 전면패널(100)이 전면 프레임(200)의 공기흡입면에 밀착되어 공기흡입구를 막고 있다가 별도의 구동부(도시는 생략함)의 구동에 의해 소정의 경사각을 갖고 열리도록 설치됨을 특징으로 한다.

그리고, 도 24에 도시된 실내기는, 전면패널(100)이 전면 프레임(200) 일측에 외팔보 형태로 설치됨을 특징으로 하며, 전면패널(100)이 전면 프레임(200)의 공기흡입면에 밀착되어 있다가 별도의 구동부(도시는 생략함)의 구동에 의해 공기흡입면으로부터 동일 간격 이격되어 공기흡입면을 개방시키게 된다.

도 23 및 도 24에 도시된 실내기는, 열교환기(500)의 형상이 단면상 일자형을 이룸을 특징으로 한다.

도 25에 도시된 실내기는, 전면패널(100)이 전면 프레임(200)의 공기흡입면에 밀착되어 있다가 별도의 구동부(도시는 생략함)의 구동에 의해 공기흡입면으로부터 이격됨을 특징으로 하되, 열교환기(500)가 일자형으로써 각 크로스 플로우팬(900)과 대응하는 양측 가장자리 부위의 두께는 가운데 부위에 비해 얇게 형성됨을 특징으로 한다. 즉, 열교환기(500) 가운데 부위는 냉매가 흐르는 파이프가 2열 구조를 이루고, 양측 가장자리 부위는 냉매가 흐르는 파이프가 1열로 배치된다.

그리고, 도 26에 도시된 실내기는, 전면패널(100)이 전면 프레임(200)의 공 기흡입면에 일정간격 이격 설치되어 있다가 별도의 구동부(도시는 생략함)의 구동에 의해 공기흡입면으로부터 보다 멀리 이격됨을 특징으로 한다.

그리고, 열교환기(500)의 형상이 단면상 전체적으로 V자형을 이룸을 특징으로 한다.

한편, 도 25 및 도 26에 도시된 바와 같이, 열교환기(500)의 각 크로스 플로우팬(900)과 대응하는 양측 가장자리 부위의 두께는 가운데 부위에 비해 얇게 형성될 수 있다.

상기한 본 발명의 각 실시예들에 따른 실내기는 벽에 설치시, 세로형으로 설치됨이 바람직하다. 물론, 각 실시예들에 따른 실내기는 가로형으로 설치되어도 무방하며, 경사지게 설치되는 등 그 설치방향이 자유로울 수 있으나, 토출구의 위치 및 풍향등을 고려할 때 벽에 설치시에는 세로형으로 설치됨이 바람직하다.

본 발명은 상기한 실시예들로 한정되지 아니하며, 본 발명에 내재된 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 한, 당업자에게 있어 여러 가지 다양한 형태로의 변경 및 수정이 가능함은 물론이다.

상기한 본 발명은 다음과 같이 여러 가지 효과가 있다.

먼저, 전면 흡입후 열교환된 공기를 사이드를 통해 전방으로 토출하는 실내기로서, 흡입 및 토출 풍량은 증대시키면서도 저소음화할 수 있는 최적화된 구조의 실내기 제공이 가능하다.

즉, 본 발명은 풍량을 증가시키면서도 저소음 특성을 좋게 유지할 수 있도록 흡토출 유로 구조 및 각 부품을 최적화한 새로운 구조의 실내기를 제공이 가능하다.

구체적으로는, 기존의 실내기와 비교할 경우, 실내기가 벽에 밀착되어 설치되더라도 흡입 공기의 유입량이 확보된다.

또한, 터보팬 구동용 모터가 전면 프레임 상에 설치되는 기존 실내기와는 달리, 소비자의 시각적인 부분을 많이 고려한 전면 패널 부분이 모터 구동시에 떨지 않고 소음 또한 저감된다.

그리고, 필터가 기기 앞쪽에 설치되므로, 필터 청소시 착탈이 용이하여 사용자에게 편리함을 제공하게 된다.

Claims (5)

1. 전면으로 공기흡입이 가능하도록 공기흡입구를 가지는 전면 프레임과;

   측면 및 밑면에 토출구가 형성되고 송풍팬 구동용 모터 안착부를 가지며, 상기 전면 프레임과 결합되는 베이스 프레임과;

   상기 전면 프레임과 베이스 프레임 사이에 구비되며 송풍팬으로부터 토출되는 공기 흐름을 안내하며 배출 방향을 결정짓는 상·하부 스크롤을 구비한 가이드 프레임과;

   상기 전면 프레임과 가이드 프레임 사이에 구비되는 열교환기와;

   상기 전면 프레임의 전방에 이격 설치되는 전면패널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 실내기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부 스크롤은 송풍팬 주위를 감싸는 면이 2개의 곡면이 조합된 면을 이루며,

   상기 상부 스크롤의 컷오프 지점은, 가이드 프레임을 4분면으로 나누었을때 제1사분면에 위치하되,

   송풍팬의 직경을 φ라하고, 송풍팬 중심으로부터의 위치좌표를 (x,y)라고 정의할 때, 위치좌표 (x,y)는 0.17＜ x/φ＜0.48, 0.54＜ y/φ＜0.68 을 만족하는 범위로 결정됨을 특징으로 하는 공기조화기용 실내기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 가이드 프레임은,

   상기 스크롤 반대편 면상에 형성되어 오리피스와 열교환기와의 간격을 유지토록 하는 열교환 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 실내기.
4. 전면으로 공기흡입이 가능하도록 공기흡입구를 가지는 전면 프레임과;

   측면 및 밑면에 토출구가 형성되고, 전면 내측에 2개의 터보팬 구동용 모터 안착부가 형성되며, 상기 전면 프레임에 결합되는 베이스 프레임과;

   상기 전면 프레임과 베이스 프레임 사이에 구비되어 공기 유동을 안내하는 가이드 프레임과;

   상기 전면 프레임과 가이드 프레임 사이에 구비되는 열교환기와;

   상기 전면 프레임의 전방에 이격 설치되는 전면패널;을 포함하되,

   상기 가이드 프레임은, 상기 각 터보팬으로부터 토출되는 공기 흐름을 안내하며 배출 방향을 결정짓는 상·하부 스크롤 및 미들 스크롤을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 실내기.
5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 전면패널은 전면 프레임의 공기흡입면에 대해 소정의 경사각을 가질 수 있도록 설치됨을 특징으로 하는 공기조화기용 실내기.

Images