KR100815421B1 - 카세트형 공기조화기 - Google Patents

Abstract

카세트형 공기조화기가 개시된다. 본 발명에 따른 카세트형 공기조화기는, 흡입구와 배출구가 형성된 실내기 본체; 상기 실내기 본체에 회전가능하게 설치되며, 상기 흡입구를 통해 공기를 빨아들이고 상기 배출구를 통해 공기를 배출시키는 팬; 상기 팬에 회전력을 제공하는 박형(薄形)의 구동모터; 및 상기 팬과 상기 배출구의 공기유로상에 설치되며, 공기를 열교환시키는 열교환기;를 포함하며, 상기 팬의 중심부에는 상기 구동모터와 결합하는 주판부가 형성되며, 상기 주판부는 높이를 낮추기 위해 상기 구동모터를 감싸는 것을 특징으로 한다.

주판부, 박형(薄形), 아우터 비엘디씨 모터

Description

카세트형 공기조화기{CASSETTE TYPE AIR CONDITIONER}

도 1은 종래 카세트형 공기조화기의 실내기, 실외기, 이를 연결하는 배관을 나타낸 사시도,
도 2는 도 1의 실내기의 종 단면도,
도 3은 도 2의 팬과 열교환 사이에, 팬으로부터 열교환기로 토출되는 공기의 속도분포도를 삽입한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 카세트형 공기조화기 실내기의 종 단면도,
도 5는 도 4의 팬을 나타낸 사시도,
도 6은 도 4의 팬과 열교환기 사이에, 팬으로부터 열교환기로 토출되는 공기의 속도분포도를 삽입한 도면,
도 7은 도 4의 높이가 낮아진 팬의 주판부로 인해 소음의 개선 정도를 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 실내기 20 : 실외기
30 : 배관 11 : 실내기 본체
12 : 커버 12a : 흡입구
12b : 배출구 13 : 열교환기
200 : 팬 210 : 베이스
220 : 주판부 221 : 커버
222 : 보스 223 : 리브
230: 블레이드 240: 쉬라우드
300 : 구동모터 310 : 스테이터
320 : 아우터 로터 330 : 모터축

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 천정 매립형 또는 카세트형이라 불리우는 공기조화기(이하 "카세트형 공기조화기"로 칭한다.)에 관한 것이다.
일반적으로, 카세트형 공기조화기란 실내공간 중에서 비교적 활용도가 낮은 천정에 설치되므로, 벽걸이형이나 스탠드형 공기조화기에 비하여 공간상의 제약을 덜 받는다는 장점이 있다. 또한, 천정으로부터 냉기가 토출되므로 냉기의 확산속도가 빠르다는 장점이 있다. 또한, 실내인테리어가 용이하다는 장점이 있다.
이러한 카세트형 공기조화기의 일 예로 도 1에 도시된 바와 같이 실내의 천정에 매립되어 설치된 실내기(10)와, 실외의 적정장소에 설치된 실외기(20)와, 실내기(10)와 실외기(20)를 연결하는 배관(30)을 포함하여 구성된 공기조화기를 예로 들 수 있다.
도 2를 참조하면, 실내기(10)는 천정에 매립설치되는 실내기 본체(11)와, 실내기 본체(11)의 내부 중앙에 회전가능하게 설치되는 팬(100)과, 팬(100)에 회전력을 제공하는 구동모터(14)와, 팬(100)의 둘레를 일정거리 떨어져 둘러싼 열교환기(13)와, 실내기 본체(11)의 하측에 설치되며 중심부에 더운 공기가 흡입되는 흡입구(12a)와 주변부에 열교환기(13)에서 열교환 된 찬 공기가 배출되는 배출구(12b)가 형성된 커버(12)를 포함하여 구성된다.
상기 열교환기(13)는 팬(100)의 회전에 따라 실내기 본체(11) 내로 흡입된 실내의 더운 공기를 찬 공기로 열 교환한다.
상기 팬(100)은 원심팬의 일종으로, 구동모터(14)로부터 동력을 받아 회전하면서 실내의 더운 공기를 실내기 본체(11)내부로 화살표 A방향으로 끌어들인다. 실내기 본체(11)내부로 끌어 올려진 공기는 팬(100)에 의해 열교환기(13)방향으로 화살표 B방향으로 토출된다. 이렇게 토출된 공기는 열교환기(13)를 통과하면서 냉각되고, 냉각된 공기는 배출구(12b)를 통해 화살표 C방향으로 실내로 토출된다.
상기 팬(100)의 중심부에는 구동모터(14)의 모터축(14a)와 결합하는 주판부(120)가 내측으로 볼록하게 형성되어 있다. 이러한 주판부(120)는 회전시 구동모터(14)와의 간섭을 피하기 위해 구동모터(14)의 외곽을 일정거리 떨어져 둘러싸게 된다. 따라서, 구동모터(14)의 높이가 크면 주판부(120)의 높이(H1)도 커지고 되고, 반면 구동모터(14)의 높이가 작으면 주판부(120)의 높이(H1)도 작아지게 된다.
도 3은 도 2의 팬과 열교환 사이에, 팬으로부터 열교환기로 토출되는 공기의 속도분포도를 삽입한 도면이다. 도 3을 참조하면, 주판부(120)의 높이(H1)가 클 경우에, 주판부(120)는 흡입구(12a)에서 팬(100)으로 흡입되는 공기의 흐름을 막아 저항으로 작용하게 되며, 이로 인해 팬(100)으로부터 열교환기(13)로 토출되는 유동이 한쪽으로 편향되게 된다.
이로 인해, 열교환기(13)와 팬(100) 사이의 상부영역(PH)과 하부영역(PL)에서는 공기가 저속으로 흐르게 된다. 그리고 열교환기(13)와 팬(100) 사이의 중간영역(PM)에서는 공기가 고속으로 흐르게 된다. 여기서, 속도분포도의 색깔이 진한 부분은 공기가 저속으로 흐름을 나타내고, 속도분포도의 색깔이 여린 부분은 공기가 고속으로 흐르는 것을 나타낸다.
이렇게 공기의 속도가 상부영역(PH), 하부영역(PL), 중간영역(PM)에 따라 제각각 다르게 될 경우, 열교환기(13)에 유입되는 공기가 열교환기(13)를 통과하는 속도 및 공기량이 불균일해진다. 이로 인해, 열교환기(13)에서 충분히 공기의 열 교환이 일어나지 못하게 되어 공기조화기의 전체적인 난방 및 냉방성능이 떨어지게 된다.
또한, 공기가 높이(H1)가 높은 주판부(120)에 부딪쳐 발생하는 불균일한 유동으로 인한 난류소음이 발생하여, 정숙한 실내환경의 조성을 해치는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로,
첫째, 팬으로부터 열교환기로 토출되는 공기가 균일하게 열교환기를 통과할 수 있는 카세트형 공기조화기를 제공하는 데 목적이 있다.
둘째, 팬 내부에서 공기저항을 최소화한 카세트형 공기조화기를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 카세트형 공기조화기는, 흡입구와 배출구가 형성된 실내기 본체; 상기 실내기 본체에 회전가능하게 설치되며, 상기 흡입구를 통해 공기를 빨아들이고 상기 배출구를 통해 공기를 배출시키는 팬; 상기 팬에 회전력을 제공하는 박형(薄形)의 구동모터; 및 상기 팬과 상기 배출구의 공기유로상에 설치되며, 공기를 열교환시키는 열교환기;를 포함하며, 상기 팬의 중심부에는 상기 구동모터와 결합하는 주판부가 형성되며, 상기 주판부는 높이를 낮추기 위해 상기 구동모터를 감싸는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 카세트형 공기조화기를 상세히 설명한다. 전술한 구성과 동일한 구성 및 동일한 작용을 하는 구성에는 동일한 참조부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 카세트형 공기조화기 실내기의 종 단면도이고, 도 5는 도 4의 팬을 나타낸 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카세트형 공기조화기는 실내의 천정에 매립되어 설치된 실내기(10)와, 실외의 적정장소에 설치된 실외기(미도시)와, 실내기(10)와 실외기(미도시)를 연결하는 배관(미도시)를 포함하여 구성된다.
상기 실내기(10)는 흡입구(12a)와 배출구(12b)가 형성된 실내기 본체(11); 실내기 본체(11) 내부에 회전가능하게 설치되며, 흡입구(12a)를 통해 공기를 빨아들이고 배출구(12b)를 통해 공기를 배출시키는 팬(200); 팬(200)에 회전력을 제공하는 박형(薄形)의 구동모터(300); 팬(200)과 배출구(12b)의 공기유로상에 설치되며, 공기를 열교환시키는 열교환기(13);를 포함하며, 팬(200)의 중심부에는 구동모터(300)와 결합하는 주판부(220)가 형성되며, 주판부(220)의 높이를 낮추기 위해 구동모터(300)의 외곽을 감싼다.
여기서, 공기유로란 실내기(10)의 하측에서 화살표 A방향으로 유입된 공기가 팬(200)에 의해 화살표 B방향으로 열교환기(13)방향으로 토출된 후, 화살표 C방향으로 다시 실내기(10)를 빠져나가기까지의 공기의 이동경로를 말한다.
상기 실내기 본체(11)는 대략 사각형의 박스형태를 가지며, 하측에 커버(12)가 결합된다. 이러한 커버(12)의 중앙부에는 흡입구(12a)가 형성되며, 커버(12)의 주변부에는 배출구(12b)가 형성된다. 물론 별도의 커버(12) 없이 실내기 본체(11)의 하측에 직접 흡입구(12a)와 배출구(12b)를 형성할 수도 있을 것이다.
상기 열교환기(13)는 팬(100)의 회전에 따라 실내기 본체(11) 내로 흡입된 실내의 더운 공기를 찬 공기로 열 교환한다. 물론 이와 반대로 열교환기(13)의 냉매의 흐름을 반대로 하여 실내의 찬 공기를 더운 공기로 열 교환시킬 수도 있다.
이러한 열교환기(13)는 팬(200)의 주위를 일정거리 떨어져 사각형으로 감싸며, 이렇게 함으로서 팬(200)의 주위를 원형으로 감싸는 것보다 열교환기(13)의 표면적이 넓어져 열교환효율이 커진다.
상기 팬(200)은 흡입구(12a)를 통해 실내의 더운 공기를 화살표 A방향으로 실내기 본체(11)로 빨아들이고, 이러한 더운 공기를 열교환기(13)방향으로 화살표 B방향으로 불어준다. 이렇게 열교환기(13)를 통과한 공기는 열교환기(13)에서 냉각 또는 가열되어 배출구(12b)를 통해 실내로 배출된다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 팬(200)은 베이스(210); 베이스(210) 상에 복수개가 설치된 블레이드(230); 베이스(210)의 중심부에 돌출되게 형성된 주판부(220); 블레이드(230)들의 상측에 설치되며 공기의 토출압력을 높이는 쉬라우드(240)를 포함한다.
상기 블레이드(230)는 흡입구(12a)로부터 흡입된 공기를 팬(200) 내부로 안내한 후, 이를 열교환기(13)로 토출한다.
상기 주판부(220)는 구동모터(300)의 외곽을 감싸는 커버(221); 커버(221)의 중심에서 내측으로 돌출형성되며 모터축(330)이 결합되는 보스(222); 및 보스(222)와 커버(221)를 연결 지지하는 복수개의 리브(223);를 포함한다.
여기서, 팬(200)의 높이(H)는 지름(D)의 0.4 내지 0.5배인 것이 바람직하다. 그리고, 블레이드(230)의 갯수는 8개 내외가 바람직하며, 블레이드(230)의 취부각(θ)은 50 내지 60도가 바람직하다.
상기 구동모터(300)는 주판부(220)와 결합하는 모터축(330); 모터축(330)이 회전가능하게 설치된 스테이터(310); 및 스테이터(310)의 원주상에 설치되며 모터축(330)과 함께 회전하는 아우터 로터(320);를 포함한다. 여기서 구동모터(300)는 높이(H2)를 최대한 낮추기 위해 대구경의 박형(薄形) 아우터 로터 비엘디씨(Outer rotor BLDC)모터인 것이 바람직하다.
상기 스테이터(310)의 외곽 상측면 및 하측면에는 코일(310a)이 감겨 있다. 상기 아우터 로터(320)는 회전플레이트(320a)와 회전플레이트(320a)의 내주면에 설치된 마그네트(320b)로 구성된다. 상술한 구성으로 스테이터(310)의 코일(310a)에 전원이 인가되면 회전자계(rotating magnet field)가 형성되고, 회전자계에 의해 아우터 로터(320)와 모터축(330)이 동기 속도로 함께 회전하게 된다.
도 6은 도 4의 팬과 열교환기 사이에, 팬으로부터 열교환기로 토출되는 공기의 속도분포도를 삽입한 도면이고, 도 7은 도 4의 높이가 낮아진 주판부(220)로 인해 소음의 개선 정도를 나타낸 그래프이다.
도 6을 참조하면, 주판부(220)의 높이(H3)를 박형의 아우터 로터 비엘디씨(Outer rotor BLDC)모터를 사용해서 최대한 낮출 수 있다.
이로 인해, 종래와 같이 주판부(120, 도 2참조)의 높이(H1, 도 2참조)가 높아서 흡입구(12a)에서 팬(100, 도 2참조)으로 흡입되는 공기의 흐름을 막고, 주판부(120, 도 2참조)가 저항으로 작용하여, 팬(100, 도 2참조)에서 열교환기(13, 도 2참조)로 공기가 편향지게 토출되는 문제점이 해결된다.
즉, 주판부(220)의 높이(H3)가 낮아짐으로 인해, 팬(200)에서 열교환기(13)로 공기가 편향지지 않고 균일한 속도로 토출된다. 보다 구체적으로, 열교환기(13)와 팬(100) 사이의 일부 상부영역(PH)의 저속부분을 제외하고는, 상부영역(PH), 중간영역(PM), 하부영역(PL)에서 공기가 고속으로 흐르게 된다. 여기서, 속도분포도의 색깔이 진한 부분은 공기가 저속으로 흐름을 나타내고, 속도분포도의 색깔이 여린 부분은 공기가 고속으로 흐르는 것을 나타낸다.
결과적으로, 공기의 속도가 상부영역(PH), 하부영역(PL), 중간영역(PM)에서 비교적 균일하게 나타나며, 이로 인해 공기가 열교환기(13)를 통과하는 시간과 공기량이 동일해져, 열교환기(13)에서 열교환이 상부영역(PH), 하부영역(PL), 중간영역(PM)에서 골고루 이루어지게 된다. 따라서, 공기조화기의 전체적인 난방 및 냉방성능이 향상된다.
또한, 공기가 종래와 같이 높이(H1, 도 2참조)가 높은 주판부(120, 도 2참조)에 부딪쳐 발생하는 불균일한 유동으로 인한 난류소음이 방지된다.
보다 구체적으로, 도 7을 참조하면 주판부(220)의 높이(H3)가 종래의 주판부(120, 도 2참조)의 높이(H1, 도 2참조)보다 낮아짐으로 인해, 전체적으로 공기유량에 따라 1.5 내지 2dBA 만큼의 소음이 저감된다. 따라서, 정숙한 실내환경이 조성된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예들에 따른 카세트형 공기조화기에 따르면,
첫째, 팬의 주판부의 높이를 박형의 아우터 로터 비엘디씨 모터를 사용해 낮춤으로서, 공기가 팬으로부터 열교환기로 편향되지 않고 균일한 속도로 토출된다. 이로 인해, 열교환기에서 공기의 열교환이 균일하게 이루어져 카세트형 공기조화기의 전체적인 난방 및 냉방성능이 향상된다.
둘째, 팬의 주판부의 높이를 박형의 아우터 로터 비엘디씨 모터를 사용해 낮춤으로서, 주판부로 인한 공기저항을 감소시켜 주판부에 부딪치면서 발생하는 난류소음을 저감시킬 수 있다. 이로 인해, 조용한 실내환경을 조성할 수 있다.

Claims (5)

1. 흡입구와 배출구가 형성된 실내기 본체;

   상기 실내기 본체에 회전가능하게 설치되며, 상기 흡입구를 통해 공기를 빨아들이고 상기 배출구를 통해 공기를 배출시키며 주판부가 중심부에 형성된 팬;

   상기 주판부와 결합하는 모터축과, 그 모터축이 회전가능하게 설치된 스테이터와, 그 스테이터의 원주상에 설치되며 그 모터축과 함께 회전하는 아우터로터를 구비하여, 높이(H2)를 줄인 대구경의 아우터 로터 비엘디씨(Outer rotor BLDC) 모터; 및

   상기 팬과 상기 배출구의 공기유로상에 설치되며, 공기를 열교환시키는 열교환기;를 포함하며,

   상기 주판부는 그 모터를 감싸서 그 주판부의 높이(H3)를 줄인 것을 특징으로 하는 카세트형 공기조화기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 주판부는,

   상기 아우터 로터의 외곽을 감싸는 커버;

   상기 커버의 중심에서 돌출형성되며, 상기 모터의 모터축이 결합되는 보스; 및

   상기 보스와 상기 커버를 연결 지지하는 복수개의 리브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 카세트형 공기조화기.
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