KR101752431B1 - 공기조화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 송풍팬의 효율 및 설치 공간활용도를 높일 수 있는 공기조화장치에 관한 것이다.

Description

공기조화장치{Air conditioner}

본 발명은 공기조화장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 송풍팬의 효율 및 설치 공간활용도를 높일 수 있는 공기조화장치에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화장치는 주거공간, 레스토랑 또는 사무실 등의 실내 공간을 냉방 또는 난방시키는 장치이다.

상기 공기조화장치는 기본적으로 압축기, 실외 열교환기, 팽창밸브 및 실내 열교환기를 포함되는 냉동사이클을 포함한다. 상기 냉동사이클을 구체적으로 살펴보면, 상기 압축기에서 압축된 기체 냉매는 실외 열교환기로 유입되어 액체 냉매로 상변화를 하게 되고, 상기 실외 열교환기에서 냉매가 상변화를 하면서 외부로 열을 방출하게 되며, 이후에 실외 열교환기에서 배출되는 냉매는 팽창밸브를 거치면서 팽창되고 실내 열교환기로 유입된다.

이후, 실내 열교환기로 유입된 액체 냉매는 기체 냉매로 상변화를 하게 된다. 마찬가지로, 상기 냉매는 실내 열교환기에서 상변화를 하면서 외부의 열을 흡수하게 된다.

또한, 공기조화장치는 실외 공간에 설치되는 실외기와 실내 공간에 설치되는 실내기를 포함할 수 있으며, 상기 실외기는 냉매의 압축을 위한 압축기와 실외공기와 냉매의 열교환을 위한 실외 열교환기와 송풍팬 및 상기 압축기와 실내기를 연결하는 각종 배관을 포함하고, 상기 실내기는 실내공기와 냉매의 열교환을 위한 실내열교환기 및 팽창밸브를 포함할 수 있다.

한편, 복수의 실내기와 연결되는 실외기에는 내부에 열교환 면적을 넓히기 위하여 대형의 실외 열교환기가 장착되고, 공조 사이클을 순환하는 냉매를 위한 압축기, 오일 분리기 및 어큐뮬레이터 등이 장착되며, 강제 유동을 위한 송풍팬 및 송풍팬의 회전을 위한 모터가 장착되고, 각 구성요소 및 실내기와의 연결을 위한 복수의 배관이 수용된다.

도 1은 종래 공기조화장치를 구성하는 실외기에 장착된 축류팬의 속도삼각형을 나타내는 개념도이다.

도 1을 참조하면, W1은 축류팬(10)으로 유입되는 공기의 상대속도를 나타내고, W2는 축류팬(10)으로 토출되는 공기의 상대속도를 나타내며, u는 축류팬의 블레이드의 회전 속도를 나타내고, V1은 유입되는 공기의 절대속도를 나타내고, V2는 토출되는 공기의 절대속도를 나타내며, Vm2는 축류팬(10)의 축방향 속도성분을 나타내며, β1과 β2 는 블레이드(11)의 입구각과 출구각을 각각 나타낸다.

축류팬(10)은 축방향의 유동을 발생시키며, 축류팬(10)으로부터 토출되는 속도 성분(u) 중 축류팬(10)의 회전에 의해서 발생하는 선회속도 성분(Vu2)은 축류팬(10)의 일과는 상관없이 발생하는 손실에 해당하며, 축류팬(10)의 효율을 떨어뜨린다.

본 발명은 송풍팬의 효율 및 설치 공간활용도를 높일 수 있는 공기조화장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 흡기구 및 토출구를 갖는 하우징과 상기 하우징 내부에 배치되는 압축기와 상기 하우징 내부에 배치되는 열교환기와 흡기구를 통해 유입된 공기를 토출구를 통해 토출시키기 위한 송풍팬과 상기 하우징 내부에 장착되며, 상기 송풍팬을 회전시키기 위한 모터 및 기 송풍팬으로부터 토출되는 공기에 상기 송풍팬의 회전에 의하여 발생되는 선회속도성분의 반대방향 속도성분을 부여하기 위한 토출유로가이드를 포함하는 공기조화장치가 제공된다.

또한, 상기 토출유로가이드는 복수의 베인을 포함할 수 있다.

또한, 상기 베인은 상기 송풍팬의 회전방향으로 경사질 수 있다.

또한, 상기 베인은 상기 송풍팬의 중심축을 기준으로 상기 송풍팬의 블레이드의 경사와 반대방향의 경사를 가질 수 있다.

또한, 상기 베인은 유선형, 직선형 또는 유선형과 직선형이 조합된 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 베인은 송풍팬의 중심축에 대한 유입단부의 경사각도가 토출단부의 경사각도보다 크게 형성될 수 있다.

또한, 송풍팬은 축류팬일 수 있다.

또한, 상기 공기조화장치는 상기 하우징의 토출구에 장착된 토출 그릴을 추가로 포함하며, 상기 토출유로가이드는 상기 토출 그릴과 송풍팬 사이 공간에 배치될 수 있다.

또한, 상기 토출유로가이드는 장착부재 및 상기 장착부재의 외주면에 마련되고, 상기 송풍팬의 회전방향으로 경사진 복수의 베인을 포함할 수 있다.

또한, 상기 공기조화장치는 상기 하우징의 토출구에 장착된 토출 그릴을 추가로 포함하며, 상기 토출유로가이드는 상기 토출 그릴과 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 토출그릴은 반경방향을 따라 연장된 복수의 리브를 포함하며, 상기 리브는 상기 송풍팬의 회전방향으로 경사질 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치는 송풍팬의 효율 및 설치 공간활용도가 높다.

도 1은 종래 공기조화장치를 구성하는 실외기에 장착된 축류팬의 속도삼각형을 나타내는 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 나타내는 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 공기조화장치의 투시도.
도 4는 도 2에 도시된 공기조화장치의 요부 구성요소를 나타내는 분리 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 구성하는 토출유로가이드의 일 작동상태를 설명하기 위한 개념도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 구성하는 토출유로가이드의 다양한 실시예를 설명하기 위한 요부 사시도.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.

한편, 제 1 또는 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들이 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 공기조화장치의 투시도이며, 도 4는 도 2에 도시된 공기조화장치의 요부 구성요소를 나타내는 분리 사시도이다.

본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치의 전체적인 구성 부품을 설명한다.

도 2와 도 3을 참조하면, 상기 공기조화장치는 실외 공간에 설치되는 실외기(100)와 실내 공간에 설치되는 실내기(도시되지 않음)를 포함할 수 있으며, 실외기(100)만을 지칭하는 의미로 사용될 수 있다. 이하, 편의를 위하여 상기 공기조화장치는 실외기(100)를 지칭하는 것으로 설명한다.

상기 실외기(100)는 외관을 형성하는 하우징(110)과 실외공기와 냉매의 열교환을 위한 실외 열교환기(120, 이하 열교환기)와 냉매의 압축을 위한 압축기(130)와 송풍팬(140) 및 상기 송풍팬(140)의 회전을 위한 모터(150)와 냉매가 유동하는 각종 배관(160)을 포함한다.

또한, 상기 실내기는 실내공기와 냉매의 열교환을 위한 실내열교환기 및 팽창밸브를 포함할 수 있으며, 설명의 편의를 위해 도 2 및 도 3은 공기조화장치의 실외기만을 나타내고 있다.

상기 하우징(110)은 흡기구(111)와 토출구(112)를 가지며, 상기 흡기구(111)는 상기 하우징(110)의 일 측면(예를 들어, 전면)에 형성될 수 있고, 상기 토출구(112)는 상기 하우징(110)의 상부면에 형성될 수 있으며, 상기 하우징(110)의 흡기구(111)와 토출구(112) 측에는 흡입 그릴(113)과 토출 그릴(114)이 각각 장착될 수 있으며, 상기 흡기구(111) 측에는 하나 이상의 필터(도시되지 않음)가 배치될 수 있다.

또한, 상기 하우징(110)은 다면체 형상을 가질 수 있고, 다수의 측면 프레임과 상부 프레임(110a) 및 하부 프레임을 포함할 수 있으며, 각 프레임이 조립된 구조 또는 일체로 형성된 구조를 가질 수 있다.

상기 하우징(110)에는 내부에 열교환기(120)가 장착되고, 공조 사이클을 순환하는 냉매를 위한 압축기(120)와 압축기(120)의 출구 측에 마련되고, 냉매에 포함되는 오일을 걸러낸 후 다시 압축기(120)로 회수시키기 위한 오일 분리기(미부호) 및 상기 압축기(120)의 입구 측에 마련되고, 액상의 냉매를 걸러낸 후 기체 상태의 냉매만을 상기 압축기로 유입시키기 위한 어큐뮬레이터(미부호) 등이 장착될 수 있다.

또한, 상기 하우징(110)에는 내부에 냉난방 운전의 전환에 따라 냉매의 유동방향을 전환시키기 위한 4방향 밸브(도시되지 않음)가 장착될 수 있으며, 각 구성부품 및 실내기와의 연결을 위한 복수의 배관(160)이 수용된다.

이때, 상기 열교환기(120)는 열교환 면적을 넓히기 위하여 상기 하우징(110)의 흡기구(111) 측에 배치되고, 상기 모터(150)는 하우징(110)의 토출구(112) 측에 배치될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 하우징(110)에는 상기 모터(150)를 장착시키기 위한 모터 장착부(115)가 마련될 수 있다. 상기 모터 장착부(115)는 상기 하우징(110)의 토출구(112) 측에 장착될 수 있으며, 상기 모터 장착부(115)는 소정의 간격으로 이격된 복수의 바(bar)를 포함할 수 있으며, 상기 모터 장착부(115)는 "H" 형상 또는 사다리 형상을 가질 수 있다.

상기 모터(150)는 상기 모터 장착부(115)에 안정적으로 고정되며, 일예로 상기 모터(150)의 하단부에는 한 쌍의 장착 브라켓(미부호)이 마련될 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 송풍팬(140)은 상기 모터(150)에 장착되어 축방향의 유동을 발생시키는 축류팬일 수 있으며, 상기 송풍팬(140)을 둘러싸도록 쉬라우드(142)가 마련될 수 있다. 또한, 상기 하우징(110)의 상부 프레임(110a)에는 토출 그릴(114)이 장착될 수 있다. 이하, 상기 송풍팬(140)은 축류팬인 것으로 한정하여 설명한다.

여기서, 상기 모터 장착부(115)를 기준으로 하우징(110)의 상부 공간에는 모터(140)와 송풍팬(150)이 배치되고, 하부 공간에는 압축기(130) 및 각종 배관(160)이 배치된다. 또한, 전체 크기를 줄이고, 공간활용도를 높이기 위하여 상기 하우징(110)의 하부 공간에는 각 구성 부품들이 근접 배치되고, 하우징(110)의 측면 테두리 부에는 열교환기(120)가 배치된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 구성하는 토출유로가드의 일 작동상태를 설명하기 위한 개념도이다.

도 1을 통하여 설명한 바와 같이, 축류팬(10)으로부터 토출되는 속도 성분(u) 중 축류팬(10)의 회전에 의해서 발생하는 선회속도 성분(Vu2)은 축류팬(10)의 일과는 상관없이 발생하는 손실에 해당하며, 축류팬(10)의 효율을 떨어뜨린다.

본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치(100)는 상기 송풍팬(140)으로부터 토출되는 공기에 상기 송풍팬(140)의 회전에 의하여 발생되는 선회속도성분(u)의 반대방향 속도성분(Vu1)을 부여하기 위한 토출유로가이드(200)를 포함한다.

도 5를 참조하면, W1은 축류팬으로 유입되는 공기의 상대속도를 나타내고, W2는 축류팬으로 토출되는 공기의 상대속도를 나타내며, u는 축류팬(140)의 블레이드(141)의 회전 속도를 나타내고, V1은 축류팬(140)으로 유입되는 공기의 절대속도를 나타내고, V2는 축류팬(140)으로부터 토출되는 공기의 절대속도를 나타내며, V3는 토출유로가이드(200)로부터 토출되는 공기의 절대속도를 나타낸다.

또한, Vm2는 축류팬으로부터 토출된 공기의 축방향 속도성분을 나타내며, β1과 β2 는 블레이드의 입구각과 출구각을 각각 나타낸다.

상기 토출유로가이드(200)는 축류팬(140)으로부터 토출되는 공기에 특정 방향의 유동을 발생시키기 위한 복수의 베인(210)을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 베인(210)은 상기 축류팬(140)으로부터 토출되는 공기에 상기 축류팬(140)의 회전에 의하여 발생되는 선회속도성분(u)의 반대방향 속도성분(Vu3)을 부여하기 위하여 상기 축류팬(140)의 회전방향으로 경사지는 것이 바람직하다.

구체적으로, 상기 베인(210)은 상기 축류팬(140)의 중심축을 기준으로 상기 축류팬(140)의 블레이드(141)의 경사와 반대방향으로 경사질 수 있고, 축류팬(140)의 중심축에 대한 유입단부의 경사각도가 토출단부의 경사각도보다 크게 형성될 수 있다.

또한, 상기 베인(210)은 유선형, 직선형 또는 유선형과 직선형이 조합된 형상을 가질 수 있다.

도 5에 도시된 축류팬(140)의 속도 삼각형을 참조하면, 상기 토출입유로가이드(200)를 통과한 공기에는 상기 베인(210)을 통과하는 과정에서 상기 베인(210)에 의하여 축류팬(140)의 상기 축류팬(140)의 회전에 의하여 발생되는 선회속도성분(u)의 반대방향 속도성분(Vu3)이 부여된다.

이후, 토출유로가이드(200)를 통과한 공기는 축류팬(141)으로부터 토출된 공기의 절대속도(V2)의 축방향 속도성분(Vm2)과 동일한 속도(V3)를 갖는다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치(100)에 따르면, 축류팬(140)의 토출구 측에 토출유로가이드(200)를 장착하여 축류팬(140)의 토출유동에 축류팬(140)의 회전 반대방향의 속도 성분을 키워주면 상기 축류팬(140)의 토출유동에서 축류팬(140)의 회전에 의한 선회속도 성분(Vu2)이 사라지므로 축류팬(140)의 효율을 높일 수 있다.

이하, 상기 토출유로가이드(200)를 하우징(100) 내부에 장착시키는 구조를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치를 구성하는 토출유로가이드의 다양한 실시예를 설명하기 위한 요부 사시도.

전술한 바와 같이, 상기 토출유입유로가이드(200)는 축류팬(140)의 토출구 측에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 모터 장착부(115)를 기준으로 상기 하우징(110)의 하부 공간에는 각 구성 부품들이 근접 배치되고, 하우징(110) 내부의 측면 테두리 부에는 열교환기(120)가 배치되며, 상기 하우징(110)의 상부 공간에는 모터(150)와 축류팬(150)과 상부 프레임(110a) 및 토출그릴(114)이 배치된다.

일 실시예로, 상기 토출유로가이드(200)는 상기 축류팬(150)과 토출그릴(114) 사이의 공간에 배치될 수 있다.

도 6을 참조하면, 상기 토출유로가이드(200)는 상기 축류팬(150) 또는 상기 토출 그릴(114)에 장착되는 장착부재(220)와 상기 장착부재(220)의 외주면에 마련되고, 상기 축류팬(150)의 회전방향으로 경사진 복수의 베인(210)을 포함할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이 상기 베인(210)은 상기 축류팬(140)의 중심축을 기준으로 상기 축류팬(140)의 블레이드(141)의 경사와 반대방향으로 경사질 수 있고, 축류팬(140)의 중심축에 대한 유입단부의 경사각도가 토출단부의 경사각도보다 크게 형성될 수 있으며, 상기 베인(210)은 유선형, 직선형 또는 유선형과 직선형이 조합된 형상을 가질 수 있다.

이때, 상기 장착부재(220)는 원통 형상 또는 링 형상을 가질 수 있고, 상기 장착부재(200)는 토출 그릴(114)의 내부 공간에 위치되도록 상기 토출 그릴(114) 또는 축류팬(140)의 상단부에 고정될 수 있다.

또한, 상기 베인(210)의 개수 및 크기는 상기 송풍팬(140)의 용량에 따라 다양하게 결정될 수 있다.

이러한 구조에서, 축류팬(140)의 토출구 측에 토출유로가이드(200)가 위치됨에 따라, 상기 토출유로가이드(200)를 통과하는 과정에서 상기 축류팬(140)으로부터 토출된 공기에는 축류팬(140)의 회전 반대방향의 속도 성분이 부여되므로, 상기 축류팬(140)의 토출유동에서 축류팬(140)의 회전에 의한 선회속도 성분(Vu2)이 사라지게 된다.

또한, 별도의 브라켓을 사용하지 않고 송풍팬(140)의 상단부 또는 토출 그릴(114)의 내주면에 상기 토출유로가이드(200)를 설치함으로써, 하우징(110) 내부의 공간활용도를 높일 수 있고, 제조비용을 줄일 수 있다.

이와는 다르게, 도 7을 참조하면, 상기 토출유로가이드(200)는 상기 토출 그릴(114)과 일체로 형성될 수 있다.

상기 토출그릴(114)은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 일예로 서로 다른 직경의 링 부재(114a) 및 상기 인접하는 링 부재들을 관통하는 방향, 즉 반경방향을 따라 연장된 복수의 리브(114b)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 리브(114b)는 전술한 토출유로가이드(200)의 베인(210)과 동일한 기능을 수행하도록 형성될 수 있고, 구체적으로 상기 리브(114b)는 상기 축류팬(140)의 회전방향으로 경사질 수 있으며, 상기 축류팬(140)의 중심축을 기준으로 상기 축류팬(140)의 블레이드(141)의 경사와 반대방향으로 경사질 수 있고, 축류팬(140)의 중심축에 대한 유입단부의 경사각도가 토출단부의 경사각도보다 크게 형성될 수 있으며, 상기 리브(114b)는 유선형, 직선형 또는 유선형과 직선형이 조합된 형상을 가질 수 있다.

이러한 구조에서, 축류팬(140)의 토출구 측에 토출유로가이드(200)가 위치됨에 따라, 상기 토출유로가이드(200)를 통과하는 과정에서 상기 축류팬(140)으로부터 토출된 공기에는 축류팬(140)의 회전 반대방향의 속도 성분이 부여되므로, 상기 축류팬(140)의 토출유동에서 축류팬(140)의 회전에 의한 선회속도 성분(Vu2)이 사라지게 된다.

또한, 별도의 브라켓을 사용하지 않고 상기 토출유로가이드(200)는 토출 그릴(114)의 일부 영역(예를 들어, 리브)에 일체로 형성되므로 하우징(110) 내부의 공간활용도를 높일 수 있고, 제조비용을 줄일 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기조화장치는 송풍팬의 효율이 높고, 설치 공간활용도가 우수하다.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100: 공기조화장치 110:하우징
111: 흡기구 112: 토출구
115: 모터 장착부 120: 열교환기
130: 압축기 140: 송풍팬
150: 모터 160: 배관
200: 토출유로가이드

Claims (5)

1. 흡기구 및 토출구를 갖는 하우징;
   상기 하우징 내부에 배치되는 압축기;
   상기 하우징 내부에 배치되는 열교환기;
   흡기구를 통해 유입된 공기를 토출구를 통해 토출시키기 위한 송풍팬;
   상기 하우징 내부에 장착되며, 상기 송풍팬을 회전시키기 위한 모터;
   상기 모터가 장착되며, 소정의 간격으로 이격된 복수의 바를 포함하는 모터 장착부; 및
   상기 하우징의 토출구에 장착되고, 서로 다른 직경의 링 부재 및 인접하는 링 부재들의 반경 방향을 따라 기설정된 길이로 연장된 복수의 리브를 포함하는 토출 그릴을 포함하고,
   상기 송풍팬으로부터 토출되는 공기에 상기 송풍팬의 회전에 의하여 발생되는 선회속도성분의 반대방향 속도성분을 부여하도록 상기 리브들은 상기 송풍팬의 회전방향으로 경사지고, 상기 송풍팬의 블레이드의 경사와 반대방향의 경사를 가지며,
   상기 리브들은 송풍팬의 중심축에 대한 유입단부의 경사각도가 토출단부의 경사각도보다 커지도록, 상기 리브들 각각은 상기 리브들의 폭방향을 따라서 만곡되도록 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 리브들은 유선형, 직선형 또는 유선형과 직선형이 조합된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   송풍팬은 축류팬인 것을 특징으로 하는 공기조화장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 압축기는 모터 장착부와 상기 열교환기 사이의 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기조화장치.

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