KR100977052B1 - 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 공조 공간으로부터 공기가 유입되는 공기 흡입구, 외부로 공기가 배출되는 공기 배출구, 외기가 유입되는 외기 흡입구, 및 상기 공조 공간으로 공기가 공급되는 공기 공급구가 내부 공간을 따라 형성된 외부 케이스와, 상기 외부 케이스의 내에서 상기 공기 흡입구와 상기 공기 배출구 사이에 배치되어, 상기 공기 흡입구를 통하여 상기 내부 공간으로 공기를 유입시킨 후 상기 공기 배출구롤 통하여 상기 유입된 공기의 일부 또는 전체를 배출시키며, 어레이로 배열되는 복수 개의 제1송풍팬들과, 상기 외부 케이스의 내에서 상기 외기 흡입구와 상기 공기 공급구 사이에 배치되어, 상기 복수 개의 제1송풍팬들로부터 유입되는 공기와 상기 외기 흡입구로 유입된 외기를 혼합시킨 후, 상기 혼합된 공기를 상기 공조 공간으로 공급시키며, 어레이로 배열되는 복수 개의 제2송풍팬들을 포함하는 공기조화기를 제공한다.

따라서, 상기 제1송풍팬들 및 상기 제2송풍팬들이 어레이로 배열되어 있기 때문에, 상기 공기조화기의 설치 면적을 크게 줄일 수다. 또한, 상기 케이스의 내부에 배치되는 냉각코일 및 히팅코일의 전면에 고르게 흡입 공기가 균일하게 통과될 수 있기 때문에, 열전달효율을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 상기 제1,2송풍팬들의 팬모터의 용량이 소형이기 때문에, 소음 문제를 해결할 수 있다.

Description

공기조화기{Air conditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 제1송풍팬들 및 제2송풍팬들을 구비하는 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 실내의 공기를 사용 목적에 따라, 온도, 습도, 기류 흐름, 정화 등의 요소를 설정 조건으로 유지하기 위하여 냉방, 난방 또는 정화기능을 수행하는 장치이다.

일반적인 공기조화기는, 신선한 외기를 흡입하는 실외공기흡입구와, 실내의 탁한 공기를 흡입하는 실내공기흡입구와, 상기 실내공기흡입구 및 상기 실외공기흡입구의 내측에 위치하여 흡입된 공기에 포함된 이물질을 걸러주는 에어필터와, 상기 에어필터를 통과한 공기의 온도를 냉각시켜주는 냉각코일과 상기 에어필터를 통과한 공기의 온도를 상승시켜주는 히팅코일 및 송풍팬을 구비한다.

상기 송풍팬은 임펠러가 내부에 구비된 케이스과 팬모터로 구성된다. 만일, 상기 송풍팬이 대형 용량이면, 상기 송풍팬의 크기가 매우 커지고, 상기 송풍팬의 소음도 증가하는 문제점이 있다. 또한, 단일의 송풍팬을 사용하는 경우에는, 상기 송풍팬의 토출측의 기류 분포가 고르게 형성되지 못하게 되어서, 상기 공기조화기 의 열효율을 떨어뜨리는 문제점을 지닌다.

본 발명은 복수의 제1송풍팬들 및 제2송풍팬들을 이용하여 풍량을 조절할 수 있는 공기조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 공조 공간으로부터 공기가 유입되는 공기 흡입구, 외부로 공기가 배출되는 공기 배출구, 외기가 유입되는 외기 흡입구, 및 상기 공조 공간으로 공기가 공급되는 공기 공급구가 내부 공간을 따라 형성된 외부 케이스와, 상기 외부 케이스의 내에서 상기 공기 흡입구와 상기 공기 배출구 사이에 배치되어, 상기 공기 흡입구를 통하여 상기 내부 공간으로 공기를 유입시킨 후 상기 공기 배출구롤 통하여 상기 유입된 공기의 일부 또는 전체를 배출시키며, 어레이로 배열되는 복수 개의 제1송풍팬들과, 상기 외부 케이스의 내에서 상기 외기 흡입구와 상기 공기 공급구 사이에 배치되어, 상기 복수 개의 제1송풍팬들로부터 유입되는 공기와 상기 외기 흡입구로 유입된 외기를 혼합시킨 후, 상기 혼합된 공기를 상기 공조 공간으로 공급시키며, 어레이로 배열되는 복수 개의 제2송풍팬들을 포함하는 공기조화기를 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 공기 흡입구, 상기 공기 배출구, 상기 외기 흡입구 및 상기 공기 공급구는 상기 외부 케이스의 상면을 따라 배열될 수 있다. 이 때, 상기 복수 개의 제1송풍팬들 및 상기 제2송풍팬들은 각각 직교 배열 구조로 배열될 수 있다. 상기 각 제1송풍팬은, 공기를 유동시키는 제1임펠러가 장착되는 케이스와, 상기 제1임펠러로 유입되는 공기를 상하로 구획하기 위하여 상기 케이스의 전방에 배치되는 구획판을 포함할 수 있다. 상기 구획판은, 플레이트 형상을 가지며, 수평 방향으로 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 공기조화기에서는, 복수 개의 제1송풍팬들 및 제2송풍팬들이 어레이로 배열되어 있기 때문에, 공기조화기의 설치 면적을 크게 줄일 수다. 또한, 냉각코일 및 히팅코일의 전면에 고르게 흡입 공기가 균일하게 통과될 수 있기 때문에, 열전달효율을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 상기 제1,2송풍팬들의 팬모터의 용량이 소형이기 때문에, 소음 문제를 해결할 수 있고, 일부 송풍팬의 이상 작동이 있더라도 공기조화기를 멈추지 않고 연속적으로 운전이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 상기 각 제1송풍팬이, 공기를 유동시키는 제1임펠러가 장착되는 케이스와, 상기 제1임펠러로 유입되는 공기를 상하로 구획하기 위하여 상기 케이스의 전방에 배치되는 구획판을 포함하면, 상기 각 제1송풍팬으로 유입되는 공기의 유선이 매끄러워진다. 따라서, 상기 제1송풍팬들의 소음 및 진동이 감소되고, 상기 제1송풍팬들의 상하 열들 사이의 정압 차가 크게 감소된다.

도 1 내지 도 3에 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(100)가 도시되어 있다. 도 1은 상기 공기조화기(100)의 내부구조를 개략적으로 보여주는 부분 절개 사시도이고, 도 2는 상기 공기조화기(100)의 개략적인 종단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 공기조화기(100)는 외부 케이스(110), 필터(120), 냉각코일(130), 히팅코일(140), 제1송풍팬(150)들 및 제2송풍팬(160)들을 포함한다. 상기 외부 케이스(110)는 실질적으로 직육면체 구조를 가지며, 공기가 유동하는 내부 공간(115)을 한정한다.

상기 외부 케이스(110)의 상면에는 공기 흡입구(111), 공기 배출구(112), 외기 흡입구(113) 및 공기 공급구(114)가 서로 이격되어 배열되어 있다. 상기 공기 흡입구(111)로는 공조 공간(미도시)으로부터 재순환되는 공기가 유입된다. 상기 공기 배출구(112)를 통하여, 상기 공기 흡입구(111)로 유입된 재순환 공기 중 일부 또는 전부가 외부로 배출된다. 상기 외기 흡입구(113)로는 외부로부터 외기가 유입된다. 상기 공기 공급구(114)를 통하여 상기 공조 공간(미도시)으로 공기가 공급된다. 상기 공기 흡입구(111), 상기 공기 배출구(112), 상기 외기 흡입구(113) 및 상기 공기 공급구(114)는 직육면체의 형상을 가진다.

상기 공기 흡입구(111), 상기 공기 배출구(112), 상기 외기 흡입구(113) 및 상기 공기 공급구(114)에는 각각 전기식 제1,2,3,4공기 밸브들(171, 172, 173, 174)이 설치되어 있다. 사용자에 의하여 상기 제1,2,3,4공기 밸브들(171, 172, 173, 174)의 개도들이 조절되어, 공기의 흡입/배출 유량이 제어된다.

상기 제1송풍팬(150)들은 상기 내부 공간(115)에서 상기 공기 흡입구(111)와 상기 공기 배출구(112) 사이에 배치된다. 상기 제1송풍팬(150)들은 상하 2열, 좌우 3열의 직교 배열의 어레이 구조를 가진다. 하지만, 상기 제1송풍팬(150)들의 개수는 이에 한정되지 않고, 다양한 개수가 선택될 수 있다. 또한, 상기 제1송풍 팬(150)들의 어레이 배치 구조는 직교 구조를 가지지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

상기 제1송풍팬(150)들은, 상기 공기 흡입구(111)를 통하여 상기 내부 공간(115)으로 상기 재순환 공기를 유입시킨 후, 상기 공기 배출구(112)롤 통하여 상기 유입된 재순환 공기의 일부 또는 전체를 배출시킨다. 상기 제1송풍팬(150)들이 어레이로 배열되어 있기 때문에, 후방으로 토출되는 공기의 기류 분포가 안정화되어, 공기 유동에 의한 소음 및 진동이 감소된다.

도 3은 상기 제1송풍팬(150)의 개략적인 사시도이고, 도 4는 상기 제1송풍팬(150)의 측면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 각 제1송풍팬(150)은 제1임펠러(151), 제1케이스(152), 모터(153) 및 구획판(155)을 포함한다. 상기 제1임펠러(151)는 공기를 유동시키며, 상기 제1케이스(152)에 장착되어 있다. 상기 구획판(155)은 전방 팁 부분이 하방으로 굴곡된 플레이트 형상을 가지며, 상기 제1케이스(152)의 전방에 수평 방향으로 배치되어 있다. 상기 구획판(155)은 상기 제1임펠러(152)로 유입되는 공기를 상하로 구획한다.

상기 공기조화기(100)는 제1가이드(180)를 더 포함한다, 상기 제1가이드(180)는, 상기 공기흡입구(111)를 통하여 상기 외부 케이스(110)의 상부로부터 하방향으로 유입되는 공기를 상기 제1송풍팬(150)들에 수평하게 가이드한다. 상기 제1가이드(180)는 경사부(181) 및 오목부(182)를 포함한다. 상기 경사부(181)는 상기 외부 케이스(110)의 전면부의 내측면에 밀착되도록 배치되어 있다. 상기 경사부(181)의 높이는, 상기 제1송풍팬(150)들의 하부열의 높이 이하를 가지며, 상기 제1송풍팬(150)들을 대향하는 방향으로 경사져 있다. 상기 오목부(182)는 상기 제1송풍팬(150)들의 하부열의 전방에 인접하여 배치되며, 상기 경사부(181)를 대향하는 방향으로 원호형으로 오목하게 형성되어 있다.

상기 필터(120)는 상기 내부 공간(115) 에서 상기 공기 배출구(112)의 후방에 설치되어 있다. 상기 필터(120)는, 상기 공기 흡입구(111)를 통하여 유입된 재순환 공기 중에서 상기 공기 배출구(112)로 배출되지 않은 재순환 공기 중에 포함된 이물질을 제거한다.

상기 냉각코일(130) 및 상기 히팅코일(140)은, 상기 외기 흡입구(113)와 상기 제2송풍팬(160)들 사이에서 상기 필터(120)의 후방에 연속적으로 배치되어 있다. 상기 냉각코일(130) 및 상기 히팅코일(140)에는 냉난방 수단(미도시)으로부터 냉수 또는 온수가 유입된다. 상기 냉난방 수단(미도시)은 냉동기 및 보일러의 구조를 가지거나, 히트 펌프 구조 등 다양한 구조가 선택될 수 있다. 상기 필터(120)를 거친 공기는 상기 냉각코일(130) 및 상기 히팅코일(140)을 지나면서 설정된 온도 및/또는 습도를 가지도록 제어된다.

상기 제2송풍팬(160)들은 상기 히팅코일(140)의 후방에 배치되어 있다. 상기 제2송풍팬(160)들은, 상기 히팅코일(140)로부터 유입되는 공기를 상기 공기 공급구(114)를 통하여 상기 공조 공간(미도시)으로 공급하는 기능을 수행한다. 상기 제2송풍팬(160)들은 상하 2열, 좌우 3열의 직교 배열의 어레이 구조를 가진다. 하지만, 상기 제2송풍팬(160)들의 개수는 이에 한정되지 않고, 다양한 개수가 선택될 수 있다. 또한, 상기 제2송풍팬(160)들의 어레이 배치 구조는 직교 구조를 가지지 만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

상기 공기조화기(100)는 제2가이드(190)를 더 포함한다. 상기 제2가이드(190)는, 상기 제2송풍팬(160)들을 통하여 토출되는 공기를 수직 방향으로 가이드하여 상기 공기 공급구(114)로 유동시킨다. 상기 제2가이드(190)는, 상기 내부 공간(115) 중 상기 공기공급구(114)의 하부에 대응되는 부분에 배치된다. 상기 제2가이드(190)는, 높이가 상기 제2송풍팬(160)들의 하부열의 높이 이하를 가지며, 상기 제2송풍팬(160)들을 대향하는 방향으로 경사지도록 형성되어 있다.

이하에서는, 도 2를 참조하여, 상기 공기조화기(100)의 작용에 대하여 상세하게 살펴본다.

상기 제1공기 밸브(171) 및 상기 제4공기밸브(174)가 완전 개방되고, 상기 제2공기 밸브(172) 및 상기 제3공기 밸브(173)가 부분 개방된 상태에서, 상기 제1송풍기(150)들 및 상기 제2송풍기(160)들이 구동한다. 하지만, 상기 제1,2,3,4공기 밸브들(171, 172, 173, 174)의 개도 제어에 의하여 다양한 공기 제어가 가능하다. 예를 들어, 상기 제1공기 밸브(171) 및 상기 제2공기 밸브(172)가 개방되고, 상기 제3공기 밸브(173) 및 상기 제4공기 밸브(174)가 개방되면, 상기 공조 공간(미도시)으로부터 유입된 공기가 모두 상기 외부 공간으로 배출되고, 상기 공조 공간(미도시)으로 공기의 공급이 없어진다. 또한, 상기 제2공기 밸브(172)를 폐쇄하면, 상기 공조 공간(미도시)으로 부터 재순환된 공기가 모두 상기 공조 공간(미도시)으로 공급된다.

상기 공기 흡입구(111)로부터 하방으로 유입되는 공기는, 유로가 수평 방향 으로 변경되면서 상기 제1송풍기(150)들에 의하여 전방으로 이동한다. 이 때, 상기 제1가이드(180)가 상기 제1송풍기(150)들의 전방에서의 와류 형성을 감소시키고, 유입 속도를 증가시킨다. 따라서, 상기 와류에 의한 압력 손실이 감소되어 유입 풍량이 증가하고, 에너지 손실이 감소된다. 또한, 제1송풍팬(150)들의 적용에 의하여, 상기 공기조화기(100)의 설치 면적이 크게 감소되고, 대형 팬모터를 사용함에 따른 소음의 문제가 해결된다. 또한, 상기 제1송풍팬(150)들로부터 토출되는 공기의 풍량이 일정하게 유지될 수 있으므로, 공기의 유선을 안정적으로 유지시킬 수 있다.

더욱이, 상기 구획판(155)이 상기 각 제1송풍팬(150)의 상부 및 하부 유입 공기 유량을 구획하여, 상부 및 하부에서 속도 분포가 균일해진다. 또한, 상기 구획판(155)이 유입 공기의 가이드 기능도 수행하기 때문에, 유입 공기 중에 와류가 더욱 감소한다. 따라서, 상기 제1송풍팬(150)들의 소음 및 진동이 크게 경감된다. 특히, 상기 구획판(155)의 전방 팁 부분이 하방으로 굴곡되어 있어서, 하방으로부터 유입되는 공기가 제1송풍팬(150)들의 하부 입구 부분으로 더욱 안정적으로 유입된다. 도 5에 상기 공기조화기(100)의 유동을 해석한 그래프가 도시되어 있다. 상기 그래프에서 화살표는 유동 방향을 나타낸다. 상기 유동 해석 결과, 상기 제1송풍팬(150)들의 전방에서 와류가 매우 국소적으로만 발생하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 본 실시예에서, 상부열의 제1송풍팬(150)들의 평균 입구 압력과 하부열의 제1송풍팬(150)들의 평균 입구 압력의 차가 매우 작아졌다.

상기 제1송풍팬(150)들로부터 토출된 공기 중 일부는 상기 공기 배출구(112) 를 통하여 외부로 배출되고, 나머지는 상기 필터(120)를 거치면서 이물질이 걸러진다. 상기 필터(120)를 통과한 공기는 상기 외기 흡입구(113)로부터 유입된 신선한 공기와 혼합된다. 상기 혼합된 공기는 상기 냉각코일(130) 및 상기 히팅코일(140)을 지나면서 설정된 온도 및/또는 습도를 가진다. 상기 히팅코일(140)을 거친 공기는 상기 제2송풍팬(160)들에 의하여 상기 공기 공급구(114)로 토출된다. 상기 제2가이드부(190)가 하부열의 제2송풍팬(160)들의 토출 유선을 상방으로 가이드하기 때문에, 상기 제2송풍팬(160)들의 후방에서 와류가 발생되는 것이 크게 감소된다. 따라서, 상기 제2송풍팬(160)들로부터 토출되는 공기의 압력이 향상되고, 에너지 효율이 증가된다. 또한, 상기 제2송풍팬(160)들의 전방에 설치된 상기 냉각코일(130) 및 상기 히팅코일(140)에 바람이 균일하게 통과될 수 있기 때문에, 열전달효율이 향상된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 내부구조를 개략적으로 보여주는 부분 절개 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 공기조화기의 개략적인 종단면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 제1송풍기의 사시도이다.

도 4는 도 3에 도시된 제1송풍기의 측면도이다.

도 5는 도 1에 도시된 공기조화기를 수치 해석한 결과를 보여주는 그래프로서, 공기의 유동 방향을 보여준다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 >

100: 공기조화기 110: 케이스

120: 필터 130: 냉각코일

140: 히팅코일 150: 제1송풍팬

155: 구획판 160: 제2송풍팬

180: 제1가이드 190: 제2가이드

Claims (12)

1. 공조 공간으로부터 공기가 유입되는 공기 흡입구, 외부로 공기가 배출되는 공기 배출구, 외기가 유입되는 외기 흡입구, 및 상기 공조 공간으로 공기가 공급되는 공기 공급구가 내부 공간을 따라 형성되며, 상기 공기 흡입구, 상기 공기 배출구, 상기 외기 흡입구 및 상기 공기 공급구는 상기 외부 케이스의 상면을 따라 배열되어 있는 외부 케이스;

   상기 외부 케이스의 내에서 상기 공기 흡입구와 상기 공기 배출구 사이에 배치되어, 상기 공기 흡입구를 통하여 상기 내부 공간으로 공기를 유입시킨 후 상기 공기 배출구롤 통하여 상기 유입된 공기의 일부 또는 전체를 배출시키며, 어레이로 배열되는 복수 개의 제1송풍팬들;

   상기 외부 케이스의 내에서 상기 외기 흡입구와 상기 공기 공급구 사이에 배치되어, 상기 복수 개의 제1송풍팬들로부터 유입되는 공기와 상기 외기 흡입구로 유입된 외기를 혼합시킨 후, 상기 혼합된 공기를 상기 공조 공간으로 공급시키며, 어레이로 배열되는 복수 개의 제2송풍팬들; 및

   상기 공기흡입구를 통하여 상기 외부 케이스의 상부로부터 하방향으로 유입되는 공기를 상기 복수 개의 제1송풍팬들에 수평하게 가이드시키도록, 상기 내부 공간 중 상기 공기 흡입구의 하부에 대응되는 부분에 배치되는 제1가이드를 포함하고,

   상기 복수 개의 제1송풍팬들 및 상기 제2송풍팬들은 각각 직교 배열 구조로 배열되고,

   상기 제1송풍팬은,

   공기를 유동시키는 제1임펠러가 장착되는 제1케이스; 및

   상기 제1임펠러로 유입되는 공기를 상하로 구획하기 위하여 상기 제1케이스의 전방에 배치되며, 전방 팁이 하방으로 굴곡된 플레이트 형상을 가지며, 수평 방향으로 배치되는 구획판을 구비하고,

   상기 복수 개의 제1송풍팬들은 상하 2열로 구조를 가지며,

   상기 제1가이드는,

   높이가 상기 복수 개의 제1송풍팬들의 하부열의 높이 이하를 가지며, 상기 복수 개의 제1송풍팬들을 대향하는 방향으로 경사진 경사부; 및

   상기 복수 개의 제1송풍팬들의 하부열의 전방에 인접하여 배치되며, 상기 경사부를 대향하는 방향으로 원호형으로 오목하게 형성된 오목부를 구비하는 공기조화기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 복수 개의 제2송풍팬들을 통하여 토출되는 공기를 수직 방향으로 가이드하여 상기 공기 공급구로 유동시키도록, 상기 내부 공간 중 상기 공기공급구의 하부에 대응되는 부분에 배치되는 제2가이드를 더 포함하는 공기조화기.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 복수 개의 제2송풍팬들은 상하 2열로 구조를 가지며,

   상기 제2가이드는, 높이가 상기 복수 개의 제2송풍팬들의 하부열의 높이 이하를 가지며, 상기 복수 개의 제2송풍팬들을 대향하는 방향으로 경사지도록 형성된 공기조화기.
10. 청구항 1에 있어서,

    상기 내부 공간에서 상기 공기 배출구와 상기 외기 흡입구 사이에 배치되는 필터를 더 포함하는 공기조화기.
11. 청구항 1에 있어서,

    상기 내부 공간에 배치되며, 상기 내부 공간에서 유동하는 공기와 열교환하는 냉각코일 및 히팅코일을 더 포함하는 공기조화기.
12. 청구항 11에 있어서,

    상기 냉각코일 및 히팅코일은 상기 외기 흡입구와 상기 복수 개의 제2송풍팬들 사이에 배치되는 공기조화기.

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