KR20030036367A - 전면 흡토출 방식의 공기조화기용 실외기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 외부로 향하는 1 측면은 개방되고 상면, 저면 및 다른 세 측면들은 폐쇄되며, 그 내부가 흡입부 및 토출부로 구획되는 직육면체 형상의 실외기 케이싱과, 상기 실외기 케이싱내에 설치되며, 실내기로부터 배관을 통해 공급되는 냉매가스를 압축하는 압축기와, 상기 실외기 케이싱내에 설치되며, 상기 압축기로부터 공급되는 냉매가스를 응축시키는 공냉식 응축기와, 상기 실외기 케이싱내에 설치되며, 컷오프 각도가 90도 이상인 확산기를 포함하고, 외부 공기를 상기 공냉식 응축기로 공급시키고 열교환된 공기를 배출시키는 크로스 플로우 냉각팬으로 이루어지는 전면 흡토출 방식의 공기조화기용 실외기를 제공한다.

Description

전면 흡토출 방식의 공기조화기용 실외기{FRONT SUCTION AND DISCHARGE TYPE OUTDOOR UNIT FOR AIR-CONDITIONER}

본 발명은 공기조화기용 실외기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전면 흡토출 방식의 공기조화기용 실외기에 관한 것이다.

냉방기 혹은 난방기 양자 모두를 포함하는 공기조화기는 일체형과 분리형으로 구분될 수 있다. 냉방기를 예로 들어 설명하는 경우, 본 발명의 대상이 되는 분리형 공기조화기는 실내에 설치되어 실내를 냉방시키는 실내기와, 실내기와 냉매배관에 의해 연결되며 대기와 접하는 실외에 설치되어 외부공기를 냉각매체로 응축기에서 냉매가스와 응축 열교환 후 응축된 냉매를 실내기의 증발기로 냉매배관을 통해 공급하는 실외기로 구성된다. 실내기는 냉매를 증발시켜 실내 공기로부터 증발열을 흡수하는 냉각 열교환을 행하는 증발기와 실내공기를 순환시키는 통풍팬을 포함하며, 실외기는 냉매가스를 압축하여 응축기로 공급하는 압축기와, 압축기로부터 공급되는 냉매가스를 응축시키는 공냉식 응축기와, 공냉식 응축기에 외부공기를 강제통풍시켜 냉매가스를 냉각 응축시키는 냉각팬을 포함한다. 상기 실외기의 압축

기, 공냉식 응축기 및 냉각팬은 외관을 형성하는 실외기 케이싱 내부에 수용된다. 종래의 육면체 형상의 실외기 케이싱은, 세측면에 공냉식 응축기로 공기를 흡입시키기 위한 공기 흡입부와, 그 상부면에 공냉식 응축기에서 열교환을 통해 냉매 가스로부터 응축열을 흡수한 공기를 외부로 토출시키기 위한 공기 토출부가 마련되어 있다.

그런데, 이러한 종래의 공기조화기용 실외기는, 도시의 고밀도화와 환경관리의 강화로 인해 설치장소에 제한을 받고 있고, 소음 및 열기 방출로 인해 주변의 민원 제기 대상으로 되고 있다. 특히, 대규모 아파트 단지 등 공동주거시설에서는 미관과 소음문제로 실외기를 실내의 베란다 내부에 설치하도록 규제하고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 일본국 공개특허공보 평6-101873호는 공기조절장치의 실내 유닛이 공기 조절하고자 하는 실내 혹은 실내에 인접하여 설치되고, 공기조절장치의 실외 유닛이 공기 조절하고자 하는 실외에 설치된 공기조절장치 장착건물에 있어서, 외벽 혹은 지붕에 개구가 설치되고, 개구에는 루버가 설치되고, 루버의 안쪽에 공기조절장치의 실외 유닛이 설치되고, 실외 유닛의 흡기 혹은 배기는 루버의 날개판 간극을 통하여 행해지도록 되어 있는 공기조절장치 장착건물을 개시하고 있다.

아울러, 일본국 공개특허공보 평3-213928호는 벽에 매설되는 상기 벽과 대략 동일 치수의 두께의 외곽을 갖는 공기조화기용의 실외기 본체와, 상기 실외기 본체의 동일면측에 배설한 열 교환용 공기의 흡입구 및 열교환 후의 공기의 취출구를 구비하는 벽 매립형의 공기조화기용 실외기를 개시하고 있다.

그러나, 상술한 종래기술들은 종래 실외기에 비해 불가피하게 흡입부의 면적이 줄어들어 열교환효율이 떨어지게 되는 전면 흡토출 방식의 공기조화기용 실외기에서의 열교환효율을 향상시킬 수 있는 구체적인 방안을 제시하지 못하고 있다.

이에 본 발명은, 전면 흡토출 방식의 공기조화기용 실외기에 유효하게 적용될 수 있는 냉각팬 구조를 제공하여, 종래 구조의 실외기에 필적하거나 그 이상의 열교환효율을 가져오는 전면 흡토출 방식의 공기조화기용 실외기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러, 본 발명은, 최근 공기조화 용량의 증가에 따라 커지고 있는 대용량의 실외기를 벽 매입형으로 설치할 수 있는 효율적인 설치구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 공기조화기용 벽 매입형 실외기의 일실시예의 구조를 보여주는 일부 절단 사시 단면도이다.

도 2는 도 1에 보인 실외기의 분해 사시도이다.

도 3a 및 3b는 도 1에 보인 실외기의 토출부에 크로스 플로우 팬을 설치하는 바람직한 예를 보여준다.

도 4a 및 4b는 실외기 토출부에 설치되는 본 발명에 따른 크로스 플로우 팬의 확산기 구조를 설명하기 위한 도면들이다.

* 주요 도면번호의 설명 *

2: 건물 외벽4: 외부 프레임

6: 내부 프레임7a: 흡입 영역

7b: 토출 영역8: 루버 블레이드

10: 실외기12a, 12b, 12c: 측면 커버

14: 저면 커버16: 상면 커버

20: 압축기30: 응축기

36: 오리피스38: 모터

40: 냉각팬42: 팬 프레임

44: 팬 브라켓트46: 팬 프론트

본 발명은, 외부로 향하는 1 측면은 개방되고 상면, 저면 및 다른 세 측면들은 폐쇄되며, 그 내부가 흡입부 및 토출부로 구획되는 직육면체 형상의 실외기 케이싱과, 상기 실외기 케이싱내에 설치되며, 실내기로부터 배관을 통해 공급되는 냉매가스를 압축하는 압축기와, 상기 실외기 케이싱내에 설치되며, 상기 압축기로부터 공급되는 냉매가스를 응축시키는 공냉식 응축기와, 상기 실외기 케이싱내에 설치되며, 컷오프 각도가 90도 이상인 확산기를 포함하고, 외부 공기를 상기 공냉식

응축기로 공급시키고 열교환된 공기를 배출시키는 크로스 플로우 냉각팬으로 이루어지는 전면 흡토출 방식의 공기조화기용 실외기를 제공한다.

여기서, 상기 실외기는 루버 프레임을 추가로 포함하는데, 상기 루버 프레임은, 건물 외벽에 형성된 직사각형 형상의 공간 내벽에 상기 실외기 케이싱의 흡입부 및 토출부에 면하여 고정 설치되고, 상기 실외기 케이싱의 흡입부 및 토출부에 대응하는 흡입 영역과 토출 영역으로 구획되며, 각 영역 내에 복수개의 루버 블레이드를 포함하여 이들 루버 블레이드 사이의 간극을 통해 공기가 흡입되고 토출될 수도 있다. 이 경우, 상기 루버 프레임은 테두리를 형성하는 외부 프레임과, 상기 외부 프레임에 체결되며, 루버 블레이드를 포함하는 내부 프레임으로 구성되는 것이 좋다.

아울러, 상기 크로스 플로우 팬의 흡입용 오리피스가 상하방을 향하거나, 상기 크로스 플로우 팬의 흡입용 오리피스가 루버 프레임의 토출 영역에 면하는 개방된 1 측면에 접하는 2 측면을 향할 수도 있다. 상기 팬의 흡입용 오리피스가 상하방으로 향하는 경우, 상기 크로스 플로우 팬의 모터는 실외기 케이싱의 상면 바로 아래의 상방향 오리피스 근처에 위치하는 것이 좋다.

아울러, 상기 실외기 케이싱의 토출부는 상기 냉각팬을 지지하기 위한 팬 지지부재를 추가로 포함할 수도 있는데, 이 경우, 상기 지지부재는 상기 토출부의 모서리들을 보강 지지하는 팬 프레임과, 상기 팬 프레임에 팬 측면을 연결 고정하기 위한 팬 브라켓으로 이루어지는 것이 좋다. 또한, 이 경우, 상기 실외기 케이싱이 흡입부에 대응하는 흡입 케이싱과, 토출부에 대응하는 토출 케이싱으로 구분되면,상기 팬 프레임은 상기 토출 케이싱을 보강 지지하는 것이 더욱 좋다.

이하에서, 본 발명을 본 발명의 일실시예 및 첨부 도면에 기초하여 냉방용 공기조화기를 예로 들어 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

도 1 내지 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 전면 흡토출형 공기조화기용 실외기의 구조를 보여준다.

주거용 및/또는 상업용 건물의 외벽(2)에 형성된 직사각형 형상의 공간 내벽에 외부 프레임(4)이 고정 설치되고, 상기 외부 프레임(4) 안쪽에 내부 프레임(6)이, 상기 외부 프레임(4)에 고정 설치된다. 경우에 따라서는 상기 내외부 프레임(4, 6)은 일체로 형성될 수도 있다. 상기 내부 프레임(6)의 안쪽 영역은 흡입 영역(7a)과 토출 영역(7b)으로 구획 분리되며, 각 영역내에는 복수개의 루버 블레이드(8)가 설치되어 이들 루버 블레이드(8) 사이의 간극을 통해 공기가 흡입되거나 토출된다. 루버 블레이드(8)의 방향을 조작하여 공기가 흡입 및/또는 토출되는 방향을 조절할 수도 있다. 그러나, 루버 블레이드(8)를 포함하는 내부 프레임(6)이 실외에 접하여 설치되는 점과, 고층 등에 설치되는 경우가 많아 외부에서 유지 보수하기 어려운 점을 고려하면, 루버 블레이드(8)를 전동 조작 등에 의해 실외기의 운전에 맞춰 개폐하면 고장의 위험이 높고 고장시 수리가 불편하므로, 외부 환경 등을 고려하여 공기의 흡토출 방향을 결정하여 루버 블레이드(8)를 일정 방향으로

개방시킨 채로 유지하는 것으로 충분하다.

한편, 상기 외부 프레임(4) 및/또는 내부 프레임(6)에 접하도록 상기 건물 외벽(2) 안쪽으로 고정 설치되는 실외기(10)는 실외기 케이싱을 갖는데, 이 실외기 케이싱은 도 2에 보인 구성 부품으로 이루어지고, 아울러, 이 실외기 케이싱 내부에 역시 도 2에 보인 실외기 구성 부품들이 설치되어 있다.

먼저, 실외기 케이싱은 내부 프레임(6)의 흡입 영역(7a) 및 토출 영역(7b)과 면하는 1 측면이 개방되어 있는데, 상기 개방된 측면부는 흡입부(11a) 및 토출부(11b)로 구획 분리되어 내부 프레임의 흡입 영역(7a) 및 토출 영역(7b)에 대응한다. 그리고, 다른 세 측면 커버(12a, 12b, 12c)와, 저면 커버(14) 및 상면 커버(16)는 폐쇄되어 전체적으로 직육면체 형상을 이룬다. 아울러, 상기 실외기 케이싱은 흡입부(11a)에 대응하는 흡입 케이싱과, 토출부(11b)에 대응하는 토출 케이싱으로 구분될 수도 있다. 저면 커버(16)에는 복수개의 다리 부재(18a, 18b, 18c, 18d)가 외부로 돌출 형성되어 있는데, 이 다리 부재(18a, 18b, 18c, 18d)들이 건물의 바닥, 예를 들면 아파트 베란다의 바닥에 지지되어 실외기(10)의 무거운 하중을 지지한다. 다리 부재(18a, 18b, 18c, 18d)의 숫자는 저면 커버(14)의 형상을 고려하는 경우 4개 정도가 바람직할 것이다. 아울러, 이들 다리 부재(18a, 18b, 18c, 18d)들을 서로 연결 보강하는 다리 보강재(19)가 저면 커버(14) 아래에 횡방향으로 형성되어 있다. 아울러, 상기 다리 부재(18a, 18b, 18c, 18d)들은 높이조절이 가능한 나사(도시되지 않음)를 추가로 포함하여, 건물의 바닥, 예를 들면 아파트 베란다의 바닥의 편평도가 바르지 않을 경우 실외기(10)의 수평도를 맞추는데 사용할수 있다. 아울러, 상기 다리 부재(18a, 18b, 18c, 18d)들 중 예를 들면 전방쪽(건물 외벽쪽) 두 개의 다리 부재(18a, 18b)가 이동용 바퀴(도시되지 않음)를 추가로 포함하는 경우, 무거운 하중의 실외기(10)를 운반하는데 상당히 편리해진다.

아울러, 실외기 흡입부(11a)에는 압축기(20)가 압축기 체결부(22) 위에 설치되고, "Ｕ"자 형상의 공냉식 응축기(30)가 응축기 커버(32a, 32b, 32c) 및 응축기 브라켓트(34a, 34b)를 이용하여 측면 커버(12a, 12b) 및 저면 커버(14)에 고정 지지된다. 공냉식 응축기(30)는 수많은 응축기 핀들 사이로 복수열의 응축기 배관이 지그재그 형상을 갖는다. 공냉식 응축기의 구조 및 형상은 이미 공지의 것이기 때문에 구체적으로 나타내지 않는다. 압축기(20)로부터 압축된 압축 냉매 가스는 상기 응축기(30)의 배관을 통해 흐르면서 외부로부터 공급되는 공기에 응축열을 빼앗기고 응축된다. 이 경우, 상기 응축기 커버(32a, 32b, 32c) 및 응축기 브라켓트(34a, 34b)가 외부로부터 유입되는 공기가 응축기(30)를 거치지 않고 토출부(11b)로 공급되지 않도록 풍로를 형성한다. 결국, 흡입 영역(7a)의 루버 블레이드(8) 사이의 간극을 통해 흡입된 외부 공기는 상기 응축기 커버(32a, 32b, 32c) 및 응축기 브라켓트(34a, 34b)가 형성하는 풍로로 따라 "Ｕ"자형 응축기(30)를 통과하면서 응축기 배관을 흐르는 냉매 가스와 열교환 한다.

특히, 종래 세측면으로 외부 공기가 흡입되고 상면으로 열교환된 공기가 토출되는 형식의 실외기와는 달리, 전면 흡토출 방식을 채용하는 본 발명에서는 흡입면이 제한되므로 시스템내에서 흡입 저항이 크다. 따라서, 본 발명에서는 축류팬(axial fan)을 사용하는 종래 구조와는 달리, 크로스 플로우 팬(cross flowfan)을 사용하는 것을 특징으로 한다. 즉, 실외기 토출부(11b)에, 외부 공기를 상기 흡입 영역(7a)을 통해 상기 공냉식 응축기(30)로 공급시키고 열 교환된 공기를 상기 토출 영역(7b)을 통해 배출시키는 크로스 플로우 팬(40)이 팬 프레임(42) 및 팬 브라켓트(44)에 의해 측면 커버(12a, 12b, 12c) 및 상면 커버(16)에 고정 설치되어 있다. 도 2에는 크로스 플로우 팬의 일예로 시로코 팬(sirocco fan)이 사용된 예를 보여준다. 이러한 크로스 플로우 팬은 흡입용 오리피스(36)가 상하방을 향하도록 도 3a에 보인 바와 같이 설치될 수도 있고, 흡입용 오리피스(36)가 측면 커버(12a, 12b)를 향하도록 도 3b에 보인 바와 같이 설치될 수 있다. 도 3a 및 3b에 흡입용 오리피스(36)를 통한 공기의 흡입 방향을 화살표로 나타내었다. 도 3a에 보인 구조가 도 3b에 보인 구조에 비해 흡입부(11b)로부터 흡입되는 공기의 흡입저항을 더 줄일 수 있다. 즉, 대부분의 공기는 아랫쪽 오리피스(36)를 통해 흡입되고, 상대적으로 적은 양의 공기가 상면 커버(16)를 향하는 오리피스(36)를 거쳐 흡입된다. 따라서, 이 경우에는, 상기 크로스 플로우 팬을 구동하기 위한 모터(38)를 상면 커버(16) 바로 아래의 상방향 오리피스(36) 근처에 설치하여, 모터(38)가 가능한 한 흡입저항으로 작용하지 않도록 배려하는 것이 좋다.

아울러, 본 발명에 따른 크로스 플로우 팬의 확산기(diffuser)(40')는 도 5b에 보인 바와 같은 구조를 갖는다. 즉, 도 4a 및 4b에는 확산기(40') 컷오프(cutoff)(41)의 컷오프각인 α를 보여준다. 도 4a에서와 같이 컷오프(41)의 컷오프각(α)을 90도 미만으로 하는 경우에는 확산기(40')가 토출저항으로 작용하고 토출면적이 줄어들지만, 도 4b에서와 같이 컷오프각(α)을 90도 이상으로 하는경우 확산기(40')가 토출저항으로 작용하지 않고 토출면적도 증가하여 동일 풍량 대비 팬 토출부에서의 유속이 저감하고 이에 따라 후술하는 팬 프론트(46) 및 프론트 그릴(60)의 메쉬에 의한 저항도 감소하여 풍량의 증대를 이룰 수 있다.

아울러, 도 2, 3a 및 3b에 보인 바와 같이, 팬의 동작에 따른 진동이 시스템에 영향 주는 것을 최소화하기 위해 크로스 플로우 팬(40)을 실외기 케이싱에 고정하기 위한 팬 지지부재가 필요한데, 이 지지부재들은 도시한 바와 같이 토출부의 모서리들을 보강 지지하는 팬 프레임(42)과, 상기 팬 프레임(42)에 크로스 플로우 팬(40)의 측면을 연결 고정하기 위한 팬 브라켓트(44)로 이루어진다. 크로스 플로우 팬의 설치방향에 따라 팬 브라켓트(44)의 형상은 달라질 수 있다. 아울러, 전술한 바와 같이 실외기 케이싱이 흡입부(11a)에 대응하는 흡입 케이싱과, 토출부(11b)에 대응하는 토출 케이싱으로 구분되는 경우에는, 상기 팬 프레임(42)은 상기 토출 케이싱을 보강 지지한다. 도면번호 46은 크로스 플로우 팬(40) 앞에 설치되는 팬 프론트(fan front)를 나타낸다.

아울러, 측면 커버 중 배면을 구성하는 측면 커버 12b 안쪽에는 실외기의 동작 제어를 위한 제어박스(50)가 제공되고, 제어박스(50) 아래에는 실내기에서 증발된 냉매가스가 흘러들어오는 냉매 배관과, 실외기에서 응축된 응축 냉매가 흘러나가는 냉매 배관의 통로인 밸브 어셈블리(52)가 제공된다.

이상과 같은 구성을 갖는 전면 흡토출 방식의 공기조화기용 실외기의 작동을 살펴본다.

밸브 어셈블리(52)의 냉매 배관을 통해 실내기로부터 흘러들어온 냉매 가스는 압축기(20)를 거치면서 압축되고 응축기(30)로 공급된다. 이 때, 냉각팬(40)이 작동되고 있으므로, 외부로부터 흡입 영역(7a)의 루버 블레이드(8) 사이의 간극을 통해 흡입된 공기는 응축기 커버(32a, 32b, 32c)와 응축기 브라켓트(34a, 34b)가 만드는 풍로를 통해 "Ｕ"자형 응축기(30)의 3면에 형성된 핀 사이를 골고루 통과하면서 상기 핀 사이에 끼워져 있는 응축기 배관을 흐르는 냉매가스로부터 응축열을 빼앗아 온도가 올라간 채로 냉각팬(40)을 거치고, 토출 영역(7b)의 루버 블레이드(8) 사이의 간극을 통해 외부로 토출된다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 전면 흡토출 방식의 공기조화기용 실외기에서 흡입부의 면적의 감소에 따른 열교환 효율 저하의 문제점을 해결할 수 있다. 아울러, 이를 이용해 최근 공기 조화 용량의 증가에 따라 커지고 있는 대용량의 실외기를 벽 매입형으로 설치할 수 있는 효율적인 설치구조를 제공할 수 있다.

Claims (9)

1. 외부로 향하는 1 측면은 개방되고 상면, 저면 및 다른 세 측면들은 폐쇄되며, 그 내부가 흡입부 및 토출부로 구획되는 직육면체 형상의 실외기 케이싱과,

   상기 실외기 케이싱내에 설치되며, 실내기로부터 배관을 통해 공급되는 냉매가스를 압축하는 압축기와,

   상기 실외기 케이싱내에 설치되며, 상기 압축기로부터 공급되는 냉매가스를 응축시키는 공냉식 응축기와,

   상기 실외기 케이싱내에 설치되며, 컷오프 각도가 90도 이상인 확산기를 포함하고, 외부 공기를 상기 공냉식 응축기로 공급시키고 열교환된 공기를 배출시키는 크로스 플로우 냉각팬으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전면 흡토출 방식의 공기조화기용 실외기.
2. 제1항에 있어서, 상기 실외기는 루버 프레임을 추가로 포함하는데, 상기 루버 프레임은, 건물 외벽에 형성된 직사각형 형상의 공간 내벽에 상기 실외기 케이싱의 흡입부 및 토출부에 면하여 고정 설치되고, 상기 실외기 케이싱의 흡입부 및 토출부에 대응하는 흡입 영역과 토출 영역으로 구획되며, 각 영역 내에 복수개의 루버 블레이드를 포함하여 이들 루버 블레이드 사이의 간극을 통해 공기가 흡입되고 토출되는 것을 특징으로 하는 전면 흡토출 방식의 공기조화기용 실외기.
3. 제2항에 있어서, 상기 루버 프레임은 테두리를 형성하는 외부 프레임과, 상기 외부 프레임에 체결되며, 루버 블레이드를 포함하는 내부 프레임으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전면 흡토출 방식의 공기조화기용 실외기.
4. 제1항에 있어서, 상기 크로스 플로우 팬의 흡입용 오리피스가 상하방을 향하는 것을 특징으로 하는 전면 흡토출 방식의 공기조화기용 실외기.
5. 제4항에 있어서, 상기 크로스 플로우 팬의 모터는 실외기 케이싱의 상면 바로 아래의 상방향 오리피스 근처에 위치하는 것을 특징으로 하는 전면 흡토출 방식의 공기조화기용 실외기.
6. 제1항에 있어서, 상기 크로스 플로우 팬의 흡입용 오리피스가 루버 프레임의 토출 영역에 면하는 개방된 1 측면에 접하는 2 측면을 향하는 것을 특징으로 하는 전면 흡토출 방식의 공기조화기용 실외기.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실외기 케이싱의 토출부는 상기 냉각팬을 지지하기 위한 팬 지지부재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전면 흡토출 방식의 공기조화기용 실외기.
8. 제7항에 있어서, 상기 지지부재는 상기 토출부의 모서리들을 보강 지지하는 팬 프레임과, 상기 팬 프레임에 팬 측면을 연결 고정하기 위한 팬 브라켓으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전면 흡토출 방식의 공기조화기용 실외기.
9. 제8항에 있어서, 상기 실외기 케이싱이 흡입부에 대응하는 흡입 케이싱과, 토출부에 대응하는 토출 케이싱으로 구분되고, 상기 팬 프레임은 상기 토출 케이싱을 보강 지지하는 것을 특징으로 하는 전면 흡토출 방식의 공기조화기용 실외기.