KR20040050390A - 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 송풍팬의 구조를 개선하여 상하 양방향으로 공기 토출이 가능하며 적은 크기로 많은 풍량을 낼 수 있도록 하여 소형화 및 슬림화가 용이하도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 상부 및 하부 각각에 복수개의 공기통로가 형성된 캐비닛과; 상기 캐비닛 내에 설치된 열교환기와; 상기 캐비닛 내에 수직하게 설치된 회전축과, 상기 회전축에 고정된 기다란 원통형의 허브와, 상기 허브의 외주면에 허브의 축방향을 따라 나선형으로 비틀어지면서 형성되고 축방향을 따라 일정한 폭을 갖는 나선형 블레이드로 구성되어, 캐비닛의 수직한 축방향으로 공기를 강제 송풍하도록 된 스파이럴팬 및; 상기 스파이럴팬의 회전축을 회동시키는 구동모터를 포함하여 구성된 공기조화기를 제공한다.

Description

공기조화기{Air-Conditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 특히 송풍팬의 구조를 개선하여 전체적인 크기를 축소함과 더불어 상하 양방향으로 공기 토출이 가능하도록 한 공기조화기에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 공기조화기는 압축기에서 압축된 냉매가스를 응축기에서 액화시킨 다음, 팽창밸브를 통해 감압한 후 증발기에서 다시 기화시켜 흡수되는 냉매의 기화열을 이용하여 실내를 냉방하거나, 이러한 냉방사이클을 역으로 수행하여 실내를 난방함으로써 인간에게 쾌적한 온도 환경을 제공하는 장치이다.

이러한 공기조화기 중 실내의 바닥상에 거치되어 비교적 큰 공간의 냉방에 사용되는 것이 패키지형 공기조화기로, 첨부된 도면의 도 1을 참조로 종래의 패키지형 공기조화기의 구성 및 작용의 일례를 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 패키지형 공기조화기의 실내기는, 하부의 와 상부의 공기토출구(3)를 구비한 캐비닛(1) 내의 상측에 공기를 냉각시키기 위한 열교환기(6)가 설치되고, 그 하측에는 공기흡입구(2)를 통해 외기를 흡입하여 상기 열교환기(6) 쪽으로 송풍시키기 위한 원심형 송풍팬(4)이 장착된 구조로 되어 있다.

따라서, 상기 원심형 송풍팬(4)의 작동에 의해 캐비닛(1) 하부의 공기흡입구(2)를 통해 공기가 유입되고, 이렇게 유입된 공기는 원심형 송풍팬(4)의 상부에 설치된 열교환기(6)를 통과하며 열교환되어 냉각된 후 캐비닛(1) 상부의 공기토출구(3)를 통해 실내로 토출된다.

도면에 나타내지는 않았지만, 상기 패키지형 공기조화기의 실외기에는 냉매를 고온 고압으로 압축시켜 토출하는 압축기와 이 압축기에서 토출된 냉매를 응축시키는 응축기 및 송풍팬이 설치되어 있다.

그런데, 상기와 같은 구조로 이루어진 종래의 패키지형 공기조화기는 공기를 송풍하기 위한 수단으로서 시로코팬 또는 터보팬 등의 원심형 송풍팬을 사용하고 있는 바, 공기조화기의 설계시 원심형 송풍팬의 특성상 부착 위치 및 방향에 제약을 많이 받을 뿐만 아니라, 고풍량을 위해서는 송풍팬의 크기가 그만큼 커져야 하기 때문에 공기조화기를 소형화 및 슬림화시키기가 매우 어려운 문제가 있었다.

물론, 축류팬을 사용하면 공기가 축방향으로 유입되어 축방향으로 토출되므로 송풍팬 설치 위치 및 방향의 제약은 거의 없지만, 풍압이 적기 때문에 일정 수준 이상의 풍압을 얻으려면 축류팬의 직경이 크게 증가하여 전체적으로 공기조화기의 크기를 증가시키는 문제가 발생하므로 공기조화기의 실내기에는 축류팬이 거의 사용되지 않고 있다.

또한, 종래의 패키지형 공기조화기에 적용되는 원심형 송풍팬은 정회전과 역회전시에 일정하게 바람을 토출하는 것이 불가능하기 때문에 냉난방 공기의 토출이 항상 상측에서만 이루어지게 되고, 이러한 냉난방에 따른 공기 토출 방향의 변경 불가능은 공기조화기의 기능에 제약을 가져오고 사용자의 불만족을 일으킬 수 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공기조화기에 적용되는 송풍팬의 구조를 개선하여 공기조화기의 전체적인 크기를 축소할 수 있으며 송풍팬이 정방향 및 역방향 회전시 일정한 풍량을 갖도록 함으로써 공기조화기의 상하 양방향에서 원하는 온도상태의 공기 토출이 이루어질 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 일반적인 공기조화기의 구성을 나타낸 요부 단면도

도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 일 실시예의 구성을 나타낸 요부 단면도

도 3은 도 2의 공기조화기의 스파이럴팬(Spiral Fan)의 구조를 나타낸 사시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 캐비닛 101, 102 : 공기통로

11 : 열교환기 12 : 구동모터

13 : 스파이럴팬 131 : 회전축

132 : 허브 133 : 나선형 블레이드

14 : 팬하우징 15 : 유로가이드

16 : 전열히터

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상부 및 하부 각각에 복수개의 공기통로가 형성된 캐비닛과; 상기 캐비닛 내에 설치된 열교환기와; 상기 캐비닛 내에 수직하게 설치된 회전축과, 상기 회전축에 고정된 기다란 원통형의 허브와, 상기 허브의 외주면에 허브의 축방향을 따라 나선형으로 비틀어지면서 형성되고 축방향을 따라 일정한 폭을 갖는 나선형 블레이드로 구성되어, 캐비닛의 수직한 축방향으로 공기를 강제 송풍하도록 된 스파이럴팬 및; 상기 스파이럴팬의 회전축을 회동시키는 구동모터를 포함하여 구성된 공기조화기를 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 공기조화기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 공기조화기를 나타낸 것으로, 캐비닛(10)의 상부 및 하부 각각에 복수개의 공기통로(101, 102)가 형성되고, 캐비닛(10) 내부의 하부에는 열교환기(11)가 'V'자 형태를 이루도록 설치되어 있다. 상기 캐비닛(10)의 하부의 공기통로(101)는 상기 'V'자형 열교환기(11)의 각 부분을 통해 공기가 유동할 수 있도록 캐비닛(10)의 전,후방면에 양측으로 형성된다.

그리고, 상기 캐비닛(10) 내에는 상기 각 공기통로(101, 102)를 통해서 외부 공기를 강제 유입하고 이 유입된 공기를 수직한 축방향으로 유동시켜 다른쪽 공기통로(102, 101)로 송풍시키는 스파이럴팬(13)(Spiral Fan) 및 구동모터(12)가 설치되어 있다. 상기 구동모터(12)는 복수개의 지지바아(121)에 의해 캐비닛(10)에 고정된다.

도 3에 도시된 것과 같이, 상기 스파이럴팬(13)은 구동모터(12)와 결합하여 회전하는 수직한 회전축(131)과, 이 회전축(131)에 고정되게 결합된 기다란 원통형의 허브(132)와, 상기 허브(132)의 외주면에 허브(132)의 일단에서 타단까지 축방향을 따라 나선형으로 비틀리면서 형성된 복수개(이 실시예에서 2개)의 나선형 블레이드(133)로 이루어지며, 이들 각 나선형 블레이드(133)들은 허브(132)의 상단에서 하단까지 일정한 폭을 갖는다. 여기서, 상기 나선형 블레이드(133)는 복수개(이 실시예에서 2개)가 형성되어 있으나, 이와는 다르게 단 하나의 나선형 블레이드만을 형성할 수도 있으며, 2개 이상을 일정한 간격으로 형성할 수도 있다.

또한, 상기 스파이럴팬(13)의 각 나선형 블레이드(133)들은 일단에서 타단까지 비틀린 각도에 제한이 없으나, 상기 스파이럴팬(13)은 허브(132)의 축방향으로 적어도 180°이상으로 나선형으로 비틀리는 것이 좋으며, 270°내지 360°로 비틀릴 수도 있고, 그 이상의 각도도 얼마든지 가능하다.

상기와 같이 구성된 스파이럴팬(13)은 나선형 블레이드(133)가 수직한 축방향을 따라서 나선형으로 비틀리게 형성되어 있으므로, 스파이럴팬(13)이 회전시 공기는 스파이럴팬(13)을 축방향으로 통과하게 된다. 그리고, 상기 스파이럴팬(13)이 역방향으로 회전시에는 공기가 반대방향으로 스파이럴팬(13)을 통과하게 되며, 이 때 생성되는 풍량 및 풍압은 외부적인 조건이 같다면 동일하게 형성된다.

한편, 상기 스파이럴팬(13)의 바로 외측에는 상단 및 하단부가 개방된 원통형의 팬하우징(14)이 스파이럴팬(13)을 감싸는 형태로 설치되는 바, 이 팬하우징(14)은 스파이럴팬(13)의 회전에 의해 공기가 송풍될 때 정압을 증가시키고 많은 양의 바람을 일정하게 송풍시키는 통로로서의 역할을 한다.

그리고, 상기 캐비닛(10)의 상부에는 스파이럴팬(13)을 통과하여 송풍되는 열교환된 공기를 상부의 공기통로(102)로 안내하는 유로가이드(15)가 추가로 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 공기조화기의 캐비닛(10) 내에는 난방운전을 위해 유입된 공기를 가열하여 주는 전열히터(16)가 추가로 설치될 수 있다.

상기와 같이 구성된 공기조화기는 다음과 같이 작동한다.

사용자가 공기조화기의 작동을 개시하면, 통상의 압축기 및 응축기 등으로 구성으로 된 외부의 실외기(미도시)로부터 상기 열교환기(11)에 냉매가 공급되고, 구동모터(12)의 작동에 의해 스파이럴팬(13)이 회전하기 시작한다.

상기 스파이럴팬(13)이 회전함에 따라 캐비닛(10) 하측의 공기통로(101)를 통해 공기가 유입되고, 이렇게 유입된 공기는 열교환기(11)를 지나면서 냉각된 후 스파이럴팬(13)의 하부에서 상부로 축방향으로 스파이럴팬(13)을 지나 유로가이드(15)의 안내받으면서 캐비닛(10) 상측의 공기통로(102)를 통해 실내로 토출된다.

그리고, 상기 공기조화기로 난방운전을 수행하고자 하는 경우에는, 도 2에 도시된 것과 같이 캐비닛(10)의 일측에 전열히터(16)를 설치하여 유입된 공기를 가열하여 실내로 토출시키면 된다.

한편, 본 발명의 공기조화기는 상기 스파이럴팬(13)을 역방향으로 회전시켜도 정방향 회전시와 동일한 풍량을 얻을 수 있는 바, 스파이럴팬(13)을 역방향으로 회전시키면 캐비닛(10) 상부의 공기통로(102)를 통해 실내 공기가 유입되고, 이렇게 유입된 공기는 스파이럴팬(13)의 하부에서 상부로 축방향으로 통과한 후 열교환기(11)를 지나캐비닛(10) 하부의 공기통로(101)를 통해 실내로 토출된다.

이러한 스파이럴팬(13)의 정,역회전은 냉방모드와 난방모드 운전시 분리 선택하여 사용하는 것이 유리하다. 즉, 냉방모드 운전에서는 스파이럴팬(13)을 정회전시켜 차가운 공기가 캐비닛(10) 상부에서 토출되도록 하고, 난방모드 운전시에는 스파이럴팬(13)을 역회전시켜 따뜻한 공기가 캐비닛(10)의 하부에서 토출되도록 함으로써, 머리는 차고 발은 따뜻하게 하는 두한족열(頭寒足熱)의 효과를 제공하여 사용자에게 더욱 만족스러운 냉난방효과를 제공할 수 있다.

전술한 것과 같이 본 발명의 공기조화기는 공기를 유입하여 강제 송풍시키는 송풍팬이 나선형의 스파이럴팬(13)으로 이루어져 하부에서 상부로 또는 상부에서 하부로 축방향으로 공기를 송풍시킬 수 있고, 기존의 축류팬이나 원심형 송풍팬 등에 비해 상대적으로 작은 크기로 큰 풍량을 낼 수 있다.

따라서, 본 발명의 공기조화기는 스파이럴팬(13)의 설치 위치에 거의 제약을 받지 않으며, 캐비닛(10)의 전체 크기를 소형화하고 슬림화할 수 있으며, 캐비닛(10)의 형태 또한 기존의 직방체 형태 뿐만 아니라 원통형 등 다양한 형태로 형성할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 송풍팬인 스파이럴팬의 설치 위치의 제약이 거의 없고 작은 크기로 큰 풍량을 얻을 수 있으므로 공기조화기의 전체적인 크기를 줄여 소형화 및 슬림화를 구현할 수 있고, 다양한 형태의 공기조화기의 제작이 가능하며, 제작이 용이하여 제조원가를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 스파이럴팬의 정,역방향 회전시 균일한 풍량을 얻을 수 있으므로 공기조화기의 상하 양방향으로 균일한 공기 토출이 가능하고, 이에 따라 두한족열(頭寒足熱)의 효과를 얻을 수 있어 사용자의 만족성을 극대화할 수 있다.

Claims (12)

1. 상부 및 하부 각각에 복수개의 공기통로가 형성된 캐비닛과;

   상기 캐비닛 내에 설치된 열교환기와;

   상기 캐비닛 내에 수직하게 설치된 회전축과, 상기 회전축에 고정된 기다란 원통형의 허브와, 상기 허브의 외주면에 허브의 일단에서부터 타단까지 축방향을 따라 나선형으로 비틀어지면서 형성되고 축방향을 따라 일정한 폭을 갖는 나선형 블레이드로 구성되어, 캐비닛의 수직한 축방향으로 공기를 강제 송풍하도록 된 스파이럴팬 및;

   상기 스파이럴팬의 회전축을 회동시키는 구동모터를 포함하여 구성된 공기조화기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 스파이럴팬의 외측에 상단 및 하단부가 개방된 통형상의 팬하우징이 스파이럴팬을 둘러싸도록 설치된 것을 특징으로 하는 공기조화기.
3. 제 2항에 있어서, 상기 팬하우징은 원통형으로 된 것을 특징으로 하는 공기조화기.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 스파이럴팬의 나선형 블레이드는 허브의 일단에서 타단까지 적어도 180°이상으로 비틀리도록 형성된 것을 특징으로 하는공기조화기.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 스파이럴팬의 나선형 블레이드는 복수개 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 열교환기는 캐비닛의 하부에 설치된 것을 특징으로 하는 공기조하기.
7. 제 6항에 있어서, 상기 열교환기는 'V'자형을 이루도록 설치된 것을 특징으로 하는 공기조하기.
8. 제 7항에 있어서, 상기 캐비닛의 하측에 설치된 공기통로는 캐비닛의 전방면 및 후방면의 양측에 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기.
9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 캐비닛은 원통형으로 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기.
10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 구동모터는 스파이럴팬의 하부에서 회전축 하단부에 결합된 것을 특징으로 하는 공기조화기.
11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 캐비닛의 상부 및/또는 하부에 상기 스파이럴팬으로부터 송풍된 공기를 공기통로 쪽으로 안내하는 유로가이드가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 공기조화기.
12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 캐비닛 내부에 유입된 공기를 가열하는 전열히터가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 공기조화기.