KR20020014728A

KR20020014728A - 응축 흡입 포트를 갖는 공조기 응축기 오리피스

Info

Publication number: KR20020014728A
Application number: KR1020010049197A
Authority: KR
Inventors: 부시넬피터알.; 록웰데이비드엠.; 헤르난데스네스터
Original assignee: 윌리엄 더블유. 하벨트; 캐리어 코포레이션
Priority date: 2000-08-17
Filing date: 2001-08-16
Publication date: 2002-02-25
Also published as: KR100407444B1; US6363735B1; CN1188633C; BR0103437A; MXPA01008300A; CN1346037A

Abstract

본 발명은 기부팬과 칸막이를 갖는 공조 유닛의 응축기 팬용 오리피스 부재에 관한 것으로, 상기 칸막이는 공조 유닛을 칸막이의 전방인 실내 섹션과 칸막이의 후방인 실외 섹션으로 분할한다. 상기 실내 섹션에는 증발기 코일과, 증발기 팬과, 응축물을 수집하여 실외 섹션의 기부팬에 이 응축물을 안내하기 위한 수단을 포함한다. 상기 외부 섹션에는 그 후방에서 응축기 코일과, 제2 측 및 토출측을 갖고 응축기 코일의 전방으로 위치되고 회전식으로 구동되는 응축기 팬을 포함한다. 상기 오리피스 부재는 응축기 팬의 흡기측과 토출측 사이에 차단물을 형성하고 통상적으로 저압인 흡기측과 통상적으로 고압인 토출측 사이를 통과하는 제한된 공기 유동 통로를 형성하도록 상기 팬의 전방의 팬 오리피스 개구를 갖는다. 상기 응축기 팬은 흡기측으로부터 토출측으로 연장하는 팁을 갖는 블레이드를 갖는 축방향 팬이다. 상기 팬은 흡기측으로부터 토출측으로 연장하는 영역에서 블레이드 팁에 고정된 부분을 둘러싸고 이를 갖는 환형 슬링거를 포함한다. 팁 및 슬링거는 전체적으로 오리피스 부재의 후방에 위치된다. 상기 팬 오리피스 및 슬링거는 그들 사이에 제1 협소 환형 통로를 형성하는데 조력한다. 슬링거는 그 내부에 응축물을 수집하도록 구성된 기부팬의 기재부를 갖는 제2 협소 환형 통로를 형성한다. 오리피스 부재는 팬 오리피스 개구 밑에 있는 벽 섹션을 갖는다. 팬 오리피스 개구는 가상 수직 연장 중심선을 갖고, 상기 벽부는 중심선 상에 중심설정된 개구를 갖고 제1 및 제2 환형 통로 모두를 갖는 벽의 전방으로의 기부팬의 영역을 유체 연통시킨다. 유체 개구는 그 하단부에서는 협소한 측방향 수치를 갖고 상단부에서는 큰 측방향 수치를 갖는다.

Description

응축 흡입 포트를 갖는 공조기 응축기 오리피스 {AIR CONDITIONER CONDENSER ORIFICE MEMBER HAVING CONDENSATE SUCTION PORT}

본 발명은 실내 공조기에 관한 것으로, 특히 응축물 슬링거를 갖는 응축기 팬으로의 응축물의 분산을 용이하게 하기 위해 응축기 코일 팬 오리피스가 구비된 응축기 흡입 포트의 구성에 관한 것이다.

공조 시스템에서, 응축물은 증발기 코일 상에 정삭적으로 수집되고, 흘러 처리되어야 한다. 룸 공조기 또는 "패키징된 단자 공조기"로써 공지된 것과 같은 작은 패키징된 공조 유닛에서, 응축물은 다양한 통로를 통해 압축기, 응축기 코일 및 응축기팬이 위치된 공조기의 실외 섹션으로 안내되는 것이 통상적이다. 공조기가 얼마 동안 작동될 때, 응축물의 풀(pool)은 기부팬의 실외 섹션 내에 수집된다. 공조 유닛의 응축기 수용량 및 에너지 효율(EER)을 개선시키기 위해 수집된 응축물을 처리하기 위한 몇가지 방법은 공지되어 있다. 이러한 방법 중 하나는 응축기 팬에 합체된 슬링거 장치를 제공하는 것이다. 전형적인 슬링거 장치에서, 프로펠러 팬 코일 구성을 통과하는 유동이 사용되고 응축물은 팬 구조물이 응축물이 증발되는 응축기 코일 상에서 스플래쉬되게 하여 응축기를 냉각시키는 위치에서 수집된다.

본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 제6,067,812호[명칭 : 응축물 슬링거를 갖는 응축기 팬(Condenser Fan With Condensate Slinger)]에는 토출측과 이격된 적어도 일부를 위해 팬의 흡기측으로부터 연장된 영역에서 응축기 팬의 블레이드 팁에 고정된 부분을 둘러싸고 갖는 환형 슬링거를 갖는 축방향 응축기 팬을 갖는 시스템이 개시되어 있다. 입구 오리피스를 갖는 고정된 슈라우드는 팬과, 팁을 갖고 상기 고정된 슈라우드 내에 전체적으로 위치된 슬링거를 둘러싼다. 고정된 슈라우드의 입구 오리피스와 슬링거는 팬의 흡기측과 토출측 사이에 연장되는 제한된 통로를 형성하도록 상호 작용한다. 슬링거는 그 아래 응축물을 수집하고 젖게되어 수집된 응축물은 슬링거에 부착되도록 접촉하기 위한 수단을 포함한다. 결국, 상기 유닛이 작동하고 상기 팬 및 슬링거가 유닛으로써 회전할 때, 상기 팬에 걸친 압력차는 수집된 응축물을 흡기측 방향으로 이동시키고 이 방향으로 보다 높은 레벨이 되게 하는 수집된 응축물 상에 작용하고, 상기 슬링거는 수집된 응축물의 높은 레벨에 접촉하여 젖는다. 상기 슬링거에 부착된 응축물은 원심력에 의해 팬 블레이드로부터 토출되는 공기로 슬링된다.

상기 설명한 시스템에서, 개구는 팬 및 슬링거 아래로 응축물을 통과시키기 위한 통로를 제공하도록 팬 입구 오리피스 아래에 있는 고정된 슈라우드 내에 구비된다. 몇몇의 작동 환경에서, 응축물은 오리피스를 자유롭게 통과할 수 없고, 따라서, 슬링거 시스템은 고려된 만큼 효율적인 작동을 허용하지 않는다.

본 발명은 첨부되는 도면을 참조하여 보다 더 이해될 수 있고 그 목적 및 이점은 이 기술 분야의 숙련자에게 명백해질 수 있다.

도1은 본 발명의 특성을 구체화하는 실내 공조기의 사시도.

도2는 도1에 도시된 공조기의 분해도.

도3은 하우징과 전방 그릴이 제거된 상태로 도시된 도1의 공조기의 사시도.

도4는 도3의 공조기의 응축기팬 슈라우드의 사시도.

도5는 도4의 라인 5-5를 따라 취한 도면.

도6은 도3에 도시된 공조기의 정면도.

도7은 도6의 라인 7-7을 따라 취한 도면.

도8은 도7에서 도8로써 나타낸 부분과 동일한 섹션의 확대도.

도9 내지 도14는 상이한 작동 중의 도8에 도시된 슬링거 및 유체 오리피스 섹션의 확대도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 실내 공조기

12 : 하우징

14 : 차단부

16 : 입구 그릴

20 : 증발기

22 : 하우징

24 : 중심 후방 개구

26 : 팬

28 : 모터

30 : 축

32 : 루버

34 : 응축기

36 : 고정 슈라우드

38 : 팬 챔버

40 : 응축기 팬

42 : 입구 오리피스

44 : 흡입 슬링거

49 : 기부팬

도1에서, 도면 부호 10은 본 발명에서 채용하는 실내 공조기를 도시한다. 종래와 같이, 실내 공조기(10)는 창문 또는 벽 슬리브를 통과하여 위치될 수 있는 하우징(12)을 갖는다. 하우징(12)은 칸막이 또는 차단부(14)에 의해 증발기 또는 내측 섹션과 응축기 또는 외측 섹션으로 분할되고, 이들 각각은 차례로 내부에 위치된 팬에 대한 흡입 섹션과 토출 섹션으로 분할된다. 하우징(12)은 공조기(10)가 설치될 때 냉각되는 실내의 내부와 대면하는 입구 그릴(16)을 포함한다. 증발기(20)는 입구 그릴(16) 뒤에 직접 위치되고 슈라우드 또는 하우징(22) 내에장착된다. 하우징(22)은 증발기 팬(26)의 입구에 연결된 중심 후방 개구(24)를 갖는다. 팬(26)은 관통하는 축(30)을 통해 모터(28)에 의해 구동되고 칸막이(14)에 의해 밀봉식으로 지지된다. 증발기 팬(26)은 루버(32)를 통해 냉기를 실내 안으로 토출시킨다. 응축기(34)는 외측과 대면하는 토출 측을 갖는 하우징(12) 안에 위치된다. 고정 슈라우드(36)는 응축기 팬(40)의 이동부를 구비한 팬 챔버(38)가 형성되도록 응축기(34)와 하우징(12)의 내부에 연결된다. 고정 슈라우드(36)는 입구 오리피스(42)를 포함한다.

팬(40)은 축방향으로 보호된 프로펠러 형태이고, 전체적으로 팬 챔버(38) 내에 위치되고, 팬(26, 40)들이 모두 공통적으로 구동되도록 축(30)을 통해 모터(28)에 연결된다. 회전 슈라우드 또는 흡입 슬링거(44)는 입구 또는 흡입측 상에서 팬(40)의 외주연부에 고정되고, 입구 오리피스(42) 방향으로 연장되고, 입구 그릴(46)을 통해 제공된 팬(40)의 흡입축과 응축기(34)의 토출측 사이의 경계를 형성하도록 상호작용한다.

작동 중에, 모터(28)는 공통적으로 증발기 팬(26) 및 응축기 팬(40)을 구동시킨다. 증발기 팬(26)은 입구 그릴(16), 공기를 냉각시키는 증발기(20), 팬(26) 및 후방이 실내 안으로 밀려난 루버(32)를 연속으로 통과하는 공기로 실내를 냉각시키는 공기를 유입한다. 증발기(20)를 통과하는 동안 공기를 냉각시킬 때, 응축물이 통상적으로 형성되고, 칸막이(14)와 이 칸막이를 통해 응축물을 수집하는 고정 슈라우드(36)의 전방의 기부팬(49) 내의 영역으로 응축물을 유동시키기 위한 통로를 포함하는 하우징(12) 내부의 바닥면으로 낙하된다. 응축기 팬(40)은 입구 그릴(46)을 통해 하우징(12) 안으로 외부 공기를 유입하고, 상기 공기는 팬(40)과, 응축기로부터 방열하는 응축기(34)를 연속으로 통과한다.

도3 내지 도5 및 도7 내지 도14에 도시된 것처럼, 응축물 흡입 포트(50)는 응축기 슈라우드(36)의 하부벽 섹션(52)에 형성된다. 흡입 포트(50)는 고정 슈라우드(36)의 전방 응축물 수집 영역(48)을 응축기 팬 챔버(38)의 내부에 연통시킨다. 알 수 있듯이, 흡입 포트를 통과하는 공기 및 응축물 유동의 역학적 특성은 수집 영역(48) 내의 응축물의 양에 따라 복잡해진다.

도7 내지 도14에서 자세히 볼 수 있듯이, 응축기 팬(40) 및 이에 일체로 회전하는 슈라우드/슬링거(44)가 회전할 때 응축기 팬(40)의 흡입측과 토출측으로 분리시키는 협소한 환형 통로(54)의 특성으로 물리적 차단물을 형성하도록 슬링거(44)가 고정된 슈라우드 또는 입구 오리피스(42)와 상호 작용하기 위해 입구 오리피스(42) 및 회전 슈라우드/슬링거(44)는 축 및 반경방향으로 이격된다. 이러한 영역에서 공기 및 유동의 역학적 특성을 이해하는 데 중요한 제2 협소 환형 통로(56)는 슬링거(44)의 하단부와 기부팬(49)의 기재벽(58) 사이에 형성된다.

도4 및 도5에서 볼 수 있듯이, 응축물 흡입 통로(50)는 그 하단부에서 다른 것으로부터 밀접하게 이격되고 넓게 이격된 상단부(62)에서 종결하는 다른 것으로부터 상향 연장되고 측방향으로 외향 확산되는 대향 측방향 측벽(60)에 의해 형성된다. 측벽의 상단부는 아치형으로 연장하는 상부벽(64)에 의해 상호 연결된다. 도3, 도4 및 도5에서 가장 잘 볼 수 있듯이, 아치형 후드 또는 벽 구조물(66)은 흡입 포트(50)를 내장한 하부 벽 섹션(52) 내에 형성되고, 그로부터 전방으로 연장되고, 흡입 포트(50)의 아치형 상부벽(64) 및 측방향 측벽(60)을 둘러싼다. 평면 바닥벽(68)은 아치형 후드의 하단부(70)들을 상호 연결시킨다. 바닥벽(68)은 흡입 포트(50)로의 도관의 유동을 용이하게 하기 위해 그 내부에 형성된 내향 V형 노치(72)를 갖는다. 바닥벽(68)은 흡입 포트(50)의 아래로부터 소정의 거리에서 후방으로 연장된다.

도9 내지 도14를 참조하여, 흡입 포트를 통과하고 응축팬(40) 및 슬링거(44)의 영역 안으로의 공기 및 응축물의 유동의 역학적 특성을 상세히 설명한다. 상기 도면들 각각에 사용된 유동 화살표는 모터(28)에 의해 회전식으로 구동되는 팬을 갖는 공조기의 작동 중에 상기 영역 내에서의 공기의 유동을 나타낸다. 물은 점으로 도시된 단면의 영역 및/또는 물 액적으로 나타낸다. 주요 관심사인 상기 물은 대량의 강우 상태에서, 공조기의 외부의 기부팬 섹션에 많은 양의 물이 있더라도 공조기의 증발기 영역으로부터 응축기 영역 안으로 통과하는 응축물이라는 점을 알아야 한다. 다양한 상태의 설명은 계속됨에 따라 응축물 흡입 포트(50)가 응축기 팬(40)의 회전축을 통해 연장하는 중심선의 최하부 지점에 위치되고 도9 내지 도14에 도시된 상태는 상기 지점에서의 상태를 도시한 것이라는 점을 알아야 한다.

도9는 "건조" 작동 하에서 정상 회전 속도로 작동되는 응축기 팬(40)의 상태를 도시한다. 이러한 상태에서, 화살표 방위각 도면 부호 74는 고정 슈라우드(36) 내의 입구 오리피스(42)와 응축물 흡입 포트(50)의 상부 큰 영역을 통해 응축기 팬에 의해 유도된 공기 유동을 나타낸다. 화살표(76)는 팬에 걸친 압력차 즉, 팬의 토출시의 고압으로부터 팬의 입구에서의 저압 영역의 압력차에 의해 구동된 재순환공기 유동을 나타낸다. 재순환 유동(76)의 일부는 응축물 흡입 포트의 하부를 통과하고, 다른 부분은 응축기 팬(40)에 의해 감소되고 제1 화살표 환형 통로(54)를 통해 흡입되는 공기 유동(74)에 관련한다. 따라서, 이러한 상태에서, 응축물 흡입 포트(50) 내의 공기 유동은 그 하단부에서의 작은 외향 유동과 그 상단부에서의 큰 내향 유동을 포함한다. 지점(78)은 재순환 공기 유동의 교차점으로써 도시되고, 주공기 유동(74)은 이러한 지점에서 공기 유동의 방향에 대한 정체점으로부터 형성될 수 있다.

도10은 소량의 응축물이 응축물 수집 영역(48) 내에 수집될 때의 상태를 도시한다. 이러한 상태에서, 흡입 포트(50)의 하단부에서의 외향 유동은 응축물이 상기 포트를 통해 슬링거(44) 기재 영역 안으로 통과하는 것을 방지한다.

도11은 부가적인 물을 축적하고 흡입 포트(50)를 통해 외부 유동 공기의 저항을 극복하는 상태를 도시한다. 이것은 흡입 포트(50)의 상대적으로 협소한 폭 때문에 상대적으로 소량의 유동을 상대적으로 초기에 발생시켜 상대적으로 소량의 응축물이 흡입 포트의 하부로 역류하는 것을 컷오프한다. 이러한 상태에서, 응축물의 양은 제2 협소한 환형 통로(56) 내에 수집된 물 안으로 담길정도로 슬링거(44)의 하단부에 대해 아직도 충분하지 않다는 것을 알아야 한다.

도12는 슬링거(44)가 정상 작동 상태로 작동하는 상태를 나타낸다. 물 레벨은 응축물 흡입 포트(50)의 넓은 섹션과 이를 통과하는 주 공기 유동(74)이 상기 포트를 통해 응축물 수집 영역(48)으로부터 슬링거(44)가 기재된 제2 협소 환형 통로(56) 안으로 유입되게 하는 지점에 발생되어 슬링거는 완전히 잠기게 되고 결국,슬링거는 응축물 취출하여 응축기(34) 방향으로 분산한다. 이러한 상태에서, 재순환 공기 유동(76)은 수집된 응축물 내에 슬링거(44)를 침지시킴으로써 컷오프된다는 것을 알 수 있다.

도13은 정상적인 양보다 많은 양의 응축물이 기부팬에 수집된 상태를 나타낸다. 이러한 상태에서, 소전량의 물은 슬링거(44) 상의 제1 협소 환형 통로(54)와 팬 안으로 유입한다.

마지막으로, 도14는 극도로 높은 습도 또는 높은 레벨의 강우로 발생될 수 있는 물의 초과에 의한 물의 대량 범람 상태를 도시한 것이다. 이러한 상태에서, 응축기 팬(40)의 슬링거 및 팁은 상기 물 안에 침지되고 슬링거의 유익한 효과는 상기 시스템에 의해 충분히 얻을 수 없다.

도4, 도5, 도11 및 도12에서 볼 수 있듯이, 최적의 슬링거 작동으로의 변화는 그 하단부에서 응축물 흡입 포트(50)의 매우 협소한 단면의 폭에 의해 용이해진다. 또한, 바닥벽(68)은 슬링거의 최적의 작동에 도달하는 동안 흡입 포트(50)를 통해 재순환 공기 유동의 외향 통로를 차단하는 기능을 한다.

예로써, 변환된 삼각형과 같은 응축물 흡입 포트(50)의 다른 형상이 상기 시스템의 작동 중에 유사하게 유익한 유동 효과를 발생시킨다는 것을 알 수 있다.

본 발명은 응축물 슬링거를 갖는 응축기 팬으로의 응축물의 분산을 용이하게 하기 위해 응축기 코일 팬 오리피스가 구비된 응축기 흡입 포트의 구성을 제공할 수 있다.

Claims

공조 유닛의 응축기 팬용 오리피스 부재에 있어서,

상기 공조기 유닛은 기부팬을 갖고, 상기 기부팬은 공조 유닛을 전방으로는 실내 섹션과 후방으로는 실외 섹션으로 분할하는 칸막이를 갖고, 상기 실내 섹션은 증발기 코일, 회전식 피동 증발기 팬 및 응축물을 수집하여 실외 섹션 내의 기부팬으로 안내하는 수단을 구비하고, 상기 실외 섹션은 그 후방에 위치된 응축기 코일과 흡입측 및 토출측을 갖고 응축기 코일의 전방에 위치된 회전식 피동 증발기 팬을 구비하고, 상기 오리피스 부재는 응축기 팬의 흡입측과 토출측 사이에 차단물을 형성하고 저압인 흡입측과 고압인 토출측 사이를 관통하는 제한된 공기 유동 통로를 형성하도록 팬의 전방으로 그 내부에 팬 오리피스 개구를 갖고, 상기 응축기 팬은 흡입측으로부터 토출측까지 연장된 팁을 갖는 다수의 블레이드를 갖춘 축방향 팬이고, 환형 슬링거는 토출측에서 소정의 거리로 이격된 적어도 일부분에 대해 연장된 영역 내에서 블레이드 팁에 고정된 부분을 갖고 이를 감싸고, 상기 팁 및 슬링거는 오리피스 부재의 후방으로 전체적으로 위치되고,

상기 팬 오리피스 및 슬링거는 그들 사이에 제1 협소 환형 통로를 형성하도록 협동하고, 상기 슬링거는 그 내부에 응축물을 수집하도록 구성된 기부팬의 기재부를 갖춘 제2 협소 환형 통로를 형성하고,

상기 오리피스 부재는 팬 오리피스 개구에 기재된 벽 섹션을 갖고, 상기 팬 오리피스 개구는 가상의 수직 연장 중심선을 갖고, 상기 벽 섹션은 중심선 상에 중심설정되어 내부에 형성된 관통 개구를 갖고, 상기 개구는 벽 섹션의 전방의 기부팬의 영역을 제1 및 제2 환형 통로 모두에 유체 연통시키고, 상기 유체 개구는 그 하단부에서 협소한 측방향 치수를 갖고 그 상단부에서는 큰 측방향 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 오리피스 부재.
제1항에서 있어서, 상기 벽 섹션은 유체 개구의 하단부에 기재된 차단물 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 오리피스 부재.
제1항에 있어서, 상기 유체 개구는 그 하단부에서 서로로부터 밀접하게 이격되고 서로로부터 상향 이격되고 측방향으로 발산되는 대향 측방향 측벽들에 의해 형성되고, 이들 각각은 넓게 이격된 상단부에서 종결하고, 상기 측벽의 상단부는 아치형으로 연장된 상부벽에 의해 상호연결된 것을 특징으로 하는 오리피스 부재.
제3항에 있어서, 상기 벽 섹션의 전방측으로부터 전방으로 연장된 아치형벽을 포함하고, 상기 아치형벽은 유체 개구의 상부벽 및 측방향 측벽을 둘러싸고, 상기 벽 섹션의 하단부에서 종결하는 이격되어 분리된 하단부를 갖고, 측방향 벽의 하단부들을 상호연결하는 평면 바닥벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오리피스 부재.