KR200239504Y1 - 냉난방기의 공냉식 응축기 열교환 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 실내 공기를 항상 쾌적한 조건으로 유지할 수 있도록 흡입공기를 처리하여 건물 또는 방에 공급하는 냉난방기에 있어서 공냉식 응축기의 열교환 장치에 관한 것으로서, 실내기 및 실외기를 모두 에어컨 케이스 내부에 설치하고 응축기를 둘러싸고 있는 응축기 케이스의 사방면에 다수의 팬을 일정 간격으로 설치함으로써 공기의 열교환이 집중되는 동시에 응축기 내부의 공기가 잘 통과되어 열교환이 고르게 되도록 할 뿐만 아니라 실내기 및 실외기를 일체형으로 형성시 사용이나 설치가 간편하고 사이즈 한계를 극복할 수 있고, 또한 공기가 응축기로의 흡입, 토출시 응축기 전체를 통해 최상의 열교환이 이루어져 응축 효율이 향상될 수 있으며, 게다가 물을 공급하지 않고도 냉각 효율을 높일 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Description

냉난방기의 공냉식 응축기 열교환 장치{heating exchange equipment of air cooling type condenser in air conditioner}

본 고안은 실내 공기를 항상 쾌적한 조건으로 유지할 수 있도록 흡입공기를 처리하여 건물 또는 방에 공급하는 에어컨에 관한 것으로서, 특히 에어컨 케이스 내부에 실내기 및 실외기를 모두 장착하여 압축기, 응축기, 증발기를 순환하는 냉매가 응축기에서 효율적으로 열교환이 이루어지도록 하는 냉난방기의 공냉식 응축기 열교환 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 에어컨은 냉방기능을 수행하는 실내기와, 방열 및 압축기능을 수행하는 실외기와, 상기 실내기와 실외기를 서로 연결시키는 냉매배관으로 구성된다.

여기서, 상기 실외기는 저온저압의 기체냉매를 압축하여 고온고압의 기체냉매로 전환시키는 압축기와, 기체냉매를 액체냉매로 상변화시키는 응축기와, 고온고압의 액체를 저온저압의 2상냉매로 바꾸는 팽창수단과, 공기의 유동을 발생시켜 상기 응축기를 냉각시키는 팬을 포함하고 있고, 상기 실내기는 실내 공기를 흡입하는 흡입 그릴과 냉각된 공기를 실내로 토출하는 토출 그릴 등이 포함하고 있다.

이와 같은 에어컨은 압축기에서 압축된 냉매 가스가 응축기 및 증발기를 거치면서 냉각되어 실내를 냉각시키게 되는데, 상기 냉매 가스는 압축기에서 압축되어 응축기를 통과하게 되고 냉매가 압축되면서 발생되는 열은 응축기를 통과하면서 공기 또는 물과 열교환된 후 냉각되어 액화되고, 팽창수단을 지나면서 저온, 저압 상태의 가스가 된다.

상기 팽창수단을 통과하는 액화 냉매는 증발기에서 기체로 변환되는 도중 열을 대량으로 빼앗아 실내 온도를 급격하게 저하시키게 된다.

이러한 에어컨은 설치시에 실외기 및 실내기를 따로 설치하여야 하는 번거로움이 있으므로 실내기 및 실외기 일체형으로 제조되기도 하지만 실내기 및 실외기 일체형은 물과 공기를 혼합하여 사용하므로 물을 공급하기 위해 외부 물공급수단과 연결되어야 하고, 그에 따라 에어컨 내부가 물로 인해 부식될 수 있는 문제점이 있다.

즉, 실내기 및 실외기가 일체형으로 형성되어 별도의 실외기가 필요 없는 에어컨의 경우, 그 냉동 사이클은 압축기, 응축기, 팽창수단, 증발기 등으로 구성되며, 응축기 하부 측에는 응축기 내부의 냉매를 냉각시키기 위한 냉각장치부가 설치된다.

상기 냉각장치부에는 응축기 내부를 통과하도록 강제 순환시키는 송풍기와, 냉각수를 응축기에 분사시키는 분사판으로 구성된다.

따라서, 실내기 및 실외기 일체형 에어컨은 물이 사용되므로 물의 온도가 응축기를 통과하면서 상승하게 되고, 이렇게 상승된 물을 펌프로 다시 강제 순환시켜 사용해야 하므로 물의 온도가 상승하여 열교환 능력이 저하된다는 문제점이 있다.

그러므로, 냉각수를 재 순환시켜 사용하게 되면 물의 온도가 상승하여 나중에는 냉매 온도가 같아져 열교환 능력이 떨어져 냉매를 응축 액화시킬 수 있는 적정 온도까지 냉각시키지 못하게 된다.

또한, 냉각수에 섞여있는 오물이 분사판 입자를 막아 분사가 제대로 이루어 지지 않을 수 있고, 기계 부식이 급속도로 진행되어 에어컨의 수명이 저하될 수 있는 문제점도 있다.

그리고, 실내기 및 실외기 일체형 에어컨은 구조상 대용량 제조시 응축기의 크기가 커야하므로 열교환 능력이 방해되지 않는 한도에서 소용량으로 제조될 뿐만 아니라 실용화에 한계가 발생한다는 문제점이 있다.냉각용 송풍팬을 이용하는 공냉식 응축기에 있어서의 문제점은 공기 흐름상의 유체역학적 특성에 의하여 대략 송풍팬의 외주연이 형성하는 원주상의 범위에 해당하는 응축기의 면적에 대하여는 일정한 송풍량이 작용하게 되지만 그 바깥쪽으로 벗어날수록 공기의 흐름이 점차 미약하게된다.즉, 도 4에서 보는 바와 같이 응축기(100)상부에 송풍팬(200)이 설치될 때 통상적으로는 응축기의 면적(W)보다는 송풍팬(200)의 둘레가 형성하는 범위에 해당하는 원주상의 임의의 면적(D)이 작게 설치되어야 하는데, 이때 송풍기(200)의 원주상 면적(D)에 해당하는 부위(W')에 해당하는 주변 영역에는 송풍팬(200)의 흡입력에 의한 공기의 흐름이 비교적 일정하게 작용하게 되는데, 그 바깥쪽 공간(S)(S')에서는 점차 공기의 흐름 속도가 감소되는 유체역학적 특성에 의하여 냉각효율이 저하된다. 이러한 공기의 흐름과 관련한 송풍량의 변동은 실제로 응축기 내부에서 이동하는 냉각 공기가 냉각핀이나 응축기 배관의 저항을 받게 되면서 공기의 흐름 속도가 상당하게 저하되어 응축기의 냉각 전열면적이 적어져서 응축효률이 낮아지는 원인이 되고 있어서, 순수한 공냉식을 이용한 공조기 설비가 불가능한 것으로 여겨지고 있다.

본 고안은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 실내기 및 실외기를 모두 에어컨 케이스 내부에 설치하고 응축기와 공기가 최상의 열교환이 이루어져 응축 효율을 상승시킬 수 있을 뿐만 아니라 물을 공급하지 않고도 냉각 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 실내기 및 실외기 혼합형 에어컨을 제공하는데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 고안에 의한 실내기 및 실외기 혼합형 에어컨의 특징에 따르면, 에어컨 케이스 내부의 하단부에 설치되어 저온저압의 기체냉매를 압축하여 고온고압의 기체냉매로 전환시키는 압축기가 장착되는 압축실과, 상기 압축실의 상부측에 설치되어 고온의 냉매가 고압으로 액화되어 응축되는 응축기와, 상기 응축기의 외부면을 둘러싸도록 형성되는 응축기케이스와, 상기 응축기 케이스의 사방에 일정 간격으로 다수개 설치되어 응축기를 열교환시키는 응축기팬과, 상기 응축기 케이스의 상부측에 설치되어 응축기팬에 의해 열교환되는 공기를 실외로 토출시키는 송풍팬이 장착되는 응축실과, 상기 응축실의 송풍팬에 의해 수집되는 공기가 실외로 토출되도록 실외와 연결되는 덕트와, 상기 응축실의 상부측에 설치되어 냉매가 저온저압의 가스로 기화되고 주위의 열을 흡수하는 증발기와, 상기 응축기와 상기 증발기 사이에 설치되고 냉매가 이동되면서 팽창되는 팽창수단과, 상기 증발기에 의해 냉각되는 공기를 실내로 토출시키는 증발팬이 장착되는 증발실을 포함하는 냉난방기에서 상부 중앙에 배출 송풍팬이 설치되는 응축실을 형성함에 있어서, 응축실의 하부에서 응축배관을 향하여 다수개의 냉각팬이 적정한 간격으로 설치되고, 응축실의 측면과 상부에는 응축배관 사이의 공기를 배출시키기 위한 배기덕트와 다수개의 배출팬이 적정한 간격으로 설치되어 응축실 하부로부터 유입되어 열교환된 공기가 응축실의 측면과 상부를 통하여 배출되게 하는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 실내기 및 실외기 혼합형 에어컨의 구성이 도시된 측면도

도 2는 본 고안의 응축기의 정단면도

도 3은 본 고안 응축기의 저면도도 4는 관체 내에서 유체의 흐름을 나타낸 공기흐름도

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 1을 참고하면 본 고안은 에어컨 케이스 내부의 하측에서부터 상측으로 저온저압의 기체냉매를 압축하여 고온고압의 기체냉매로 전환시키는 압축기(11)가 설치되는 압축실(10), 냉매를 응축하여 열교환하는 응축실(20), 상기 응축실(20)의 공기가 실외로 토출되도록 실외와 연결되는 덕트(30), 상기 응축실(20)에서 응축된 냉매를 팽창수단을 통해 냉기를 방출하는 증발실(40)이 차례로 설치되어 있다.

특히, 상기 응축실(20)은 도 2에 도시된 바와 같이 고온의 냉매가 고압으로 액화되어 응축되는 응축기(21)와, 상기 응축기(21)의 외부면을 둘러싸도록 형성되는 응축기 케이스(23)와, 상기 응축기 케이스(23)와 적정한 간격을 유지하는 응축실 케이스(24)와, 상기 응축기 케이스(23)의 상하좌우 사방에 일정 간격으로 다수개 설치되어 응축기(21)를 열교환시키는 응축기팬(25)이 설치되는데, 상기 응축기팬(25)은 응축기(21)를 냉각시키기 위한 공기를 공급하기 위하여 상기 응축기(21) 하부에서 적정한 간격을 두고 다수개로 설치되는 하부송풍팬(25a)과, 상기 하부송풍팬(25a)으로 응축기(21)의 내부공간에 유입되어 열교환에 사용된 공기를 배출시킬 수 있도록 응축기(21)의 측면에 적정한 간격을 두고 다수개로 설치되는 좌우측면송풍기(25b)(25c)와, 상기 좌우측면송풍기(25b)(25c)와 협력하여 열교환에 사용된 공기를 배출시키기 위하여 적정한 간격을 두고 다수개로 설치되는 상부송풍팬(25d)으로 구성된다.또한 응축기 케이스(23)의 상부측에는 상부송풍팬(25d)에 의하여 열교환되는 공기를 실외로 토출시키도록 응축열을 모아둘 수 있는 공간을 두고 배출송풍팬(27)이 형성된다.

이때, 상기 응축실(20)에서의 공기 흐름을 도 2을 통해 살펴보면, 응축기 케이스(23)의 하단부에 설치된 하부송풍팬(25a)을 통하여 공급되는 공기는 응축기(21)에서 충분히 열교환된 다음 응축기 케이스(23)의 상부, 좌측, 우측에 각각 설치된 좌우측면송풍팬(25b)(25c)과 상부송풍팬(25d)에 의해 응축기(21) 외부로 토출되고, 이렇게 토출된 공기는 공기 가이드(100)를 통해 응축기(21) 상부에 응축열을 모을 수 있는 공간을 통해 송풍팬(27)으로 이송된 다음에 덕트(30)를 거쳐 실외로 토출된다.

또한, 상기 증발실(40)은 냉매가 저온저압의 가스로 기화되고 주위의 열을흡수하는 증발기(41)와, 상기 응축기(21)와 상기 증발기(41) 사이에 설치되고 냉매가 이동되면서 팽창되는 팽창수단과, 상기 증발기(41)에 의해 냉각되는 공기를 실내로 토출시키는 증발팬(43)으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 동작을 살펴보면, 압축기(11)를 거쳐 전달되는 공기가 응축기 케이스(23) 하단부에 설치된 응축기팬(25)을 통해 공급된 후 응축기(21)를 통해 열교환된다.

이렇게, 상기 응축기(21)를 통해 열교환된 공기는 응축기 케이스(23)의 상부 및 좌, 우에 설치되어 있는 응축기팬(25)에 의해 송풍팬(27)으로 이동되는데, 상기 응축기팬(25)을 통해 토출되는 공기가 정확히 송풍팬(27)에 도달되도록 공기가이드(100)가 안내하게 된다.

상기 송풍팬(27)은 응축기 케이스(23)와의 사이의 공간에 포집된 응축열이 덕트(30)를 통해 실외로 방출되도록 한다.

한편, 상기 응축실(20)에서 골고루 교환된 냉매는 증발실(40)에서 팽창수단을 통해 액화 기화하여 증발기(41)에서 원활한 냉각 작용이 이루어진 후 증발팬(43)에 의해 실내로 토출됨으로써 실내 공기를 냉각시키게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 고안은 실내기 및 실외기를 모두 에어컨 케이스 내부에 설치하고 응축기를 둘러싸고 있는 응축기 케이스의 사방면에 다수의 팬을 일정 간격으로 설치함으로써 공기의 열교환이 분산되는 동시에 응축기 내부의 공기가 잘 통과되어 열교환이 고르게 되도록 할 뿐만 아니라 실내기 및 실외기를 일체형으로 형성시 사용이나 설치가 간편하고 사이즈 한계를 극복할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 고안은 공기가 응축기로의 흡입, 토출시 응축기 전체 면적에 대하여 최상의 열교환이 이루어져 응축 효율이 향상될 수 있고, 게다가 물을 공급하지 않고도 냉각 효율을 높일 수 있는 효과도 있다.

Claims (3)

1. 응축기(21)의 외부면을 둘러싸도록 형성되는 응축기 케이스(23)와 적정한 간격을 유지하는 응축실 케이스(24)와, 상기 응축기 케이스(23) 내의 공기를 열교환시키기 위한 공기를 공급하기 위하여 응축기(21) 하부에서 적정한 간격을 두고 다수개로 설치되는 하부송풍팬(25a)과, 상기 하부송풍팬(25a)으로 응축기(21)의 내부공간에 유입되어 열교환에 사용된 공기를 배출시킬 수 있도록 응축기(21)의 측면에 적정한 간격을 두고 다수개로 설치되는 좌우측면송풍기(25b)(25c)와, 상기 좌우측면송풍기(25b)(25c)와 협력하여 열교환에 사용된 공기를 배출시키기 위하여 적정한 간격을 두고 다수개로 설치되는 상부송풍팬(25d)과, 그리고 상기 좌우측면송풍기(25b)(25c)와 상부송풍팬(25d)에 의하여 열교환되는 공기를 실외로 토출시키기 위하여 응축열을 모아둘 수 있는 공간을 두고 배출송풍팬(27)이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉난방기의 공냉식 응축기 열교환 장치.
2. 제 1 항에 있어서 응축기케이스(23)와 응축실케이스(24) 사이의 공간이 배출송풍팬(27) 사이의 공간과 연속되는 것을 특징으로 하는 냉난방기의 공냉식 응축기 열교환 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 응축기케이스(23)와 응축실케이스(24) 사이에 공기 가이드(100)가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉난방기의 공냉식 응축기 열교환 장치.