KR20050039025A - 창문형 에어컨의 실내측 흡입 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 창문형 에어컨의 실내측 흡입 구조에 관한 것으로, 본 발명은 실외측과 실내측을 구획하여 형성하고 실외측에는 실외측 공기흡입구와 공기토출구를 형성하는 반면 실내측에는 실내측 공기흡입구와 공기토출구를 형성하는 케이싱과, 케이싱의 실외측에 설치하여 실외의 공기로 열교환하는 실외측 열교환기 및 이 실외측 열교환기로 실외 공기를 순환시키는 실외팬으로 이루어진 실외측 열교환부와, 케이싱의 실내측에 설치하여 실내의 공기를 열교환하는 실내측 열교환기 및 이 실내측 열교환기로 실내 공기를 순환시키는 실내팬으로 이루어진 실내측 열교환부를 포함한 창문형 에어컨에 있어서, 실내측 열교환기의 출구측과 실내팬의 흡입측 사이에는 실내 공기를 실내팬으로 안내하는 실내측 오리피스를 설치하되, 이 실내측 오리피스의 가장자리를 실내팬의 흡입측 중심을 향해 경사지도록 형성함으로써, 실내측 열교환기와 실내측 오리피스 사이의 흡입 유로 저항을 줄이고 이를 통해 유동 소음을 줄이면서도 공기의 흡입량을 늘려 풍량을 높일 수 있을 뿐만 아니라 실내측 열교환기의 열전달면적을 확장하여 에어컨 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

창문형 에어컨의 실내측 흡입 구조{INDOOR SUCTION STRUCTURE FOR WINDOW TYPE AIR-CONDITIONER}

본 발명은 창문형 에어컨의 실내측에 관한 것으로, 특히 실내측 오리피스를 경사지게 형성하여 흡입영역을 넓혀 소음을 줄이고 풍량을 높힌 창문형 에어컨의 실내측 흡입 구조에 관한 것이다.

일반적으로 에어컨(또는, 공기조화기라고도 함)은 압축기, 응축기, 모세관, 열 교환기 등으로 구성되는 냉동사이클장치가 내부에 구비되어 그 증발기에서 형성되는 냉기와 응축기에서 발생되는 온기를 실내의 상황에 따라 적절하게 내보내 실내의 분위기를 쾌적하게 유지시켜 주는 기기이다.

에어컨은 설치 방식에 따라 창문형 에어컨과 분리형 에어컨으로 구분할 수 있다. 창문형 에어컨은 하나의 케이싱 내에 냉동사이클장치를 모두 장착하여 창문 등에 설치하는 반면 분리형 에어컨은 실내기와 실외기로 구분하여 실내기에는 실내측 열교환기를, 실외기에는 실외측 열교환기와 압축기 등을 설치하여 각각 실내와 실외에 설치하는 것이다.

도 1은 종래 창문형 에어컨의 일례를 보인 분해사시도이고, 도 2는 종래 창문형 에어컨을 보인 횡단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 종래의 창문형 에어컨은 소정의 내부공간을 갖도록 형성하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)내 일측에 설치하여 실외 공기로 열교환하는 실외측 열교환부(20)와, 케이싱(10)내 타측에 설치하여 실내 공기를 열교환하는 실내측 열교환부(30)로 구성한다.

케이싱(10)은 실외측의 양 측면에 실외측 공기흡입구(11)를 형성하고, 실외측의 전방면에 실외측 공기토출구(12)를 형성하고 있다.

또, 케이싱(10)은 실내측의 전방면에 실내측 공기흡입구(13)를 형성하고, 실내측의 전방면 상반부, 즉 실내측 공기흡입구(13)의 상측에 실내측 공기토출구(14)를 형성하고 있다.

실외측 열교환부(20)는 압축기(21)와, 이 압축기(21)에 냉매관으로 연결하여 실외공기와 열교환하면서 가스냉매를 액냉매로 변환하는 응축용 열교환기(22)와, 응축용 열교환기(22)의 안쪽에 설치하여 실외의 공기를 흡입하여 상기 응축용 열교환기(22)쪽으로 토출하는 축류팬(axial fan)으로 된 실외팬(23)으로 이루어져 있다.

실내측 열교환부(30)는 실외측 열교환부(20)의 응축용 열교환기(22)와 연결하여 액냉매를 저온저압의 가스냉매로 다시 변환하는 증발용 열교환기(31)와, 증발용 열교환기(31)의 안쪽에 설치하여 실내의 공기를 흡입하여 상기 증발용 열교환기(31)쪽으로 토출하는 원심팬(centrifugal fan)으로 된 실내팬(32)으로 이루어져 있다.

증발용 열교환기(31)와 실내팬(32) 사이에는 실내 공기를 실내팬(32)으로 안내하는 실내측 오리피스(33)를 설치하고, 실내팬(32)의 상측에는 그 실내팬(32)을 통과하는 실내 공기를 실내측 공기토출구(14)로 안내하는 실내측 공기안내판(34)을 설치하고 있다.

한편, 실외측 열교환부(20)와 실내측 열교환부(30)의 사이에는 케이싱(10) 내부를 실외측과 실내측으로 구획하는 격판(15)을 설치하고, 격판(15)에는 상기한 실외팬(23)과 실내팬(32)에 각각 결합하여 회전력을 전달하는 팬모터(40)를 설치하고 있다.

도면중 미설명 부호인 24는 실외측 쉬라우드, 25는 실외측 오리피스이다.

상기와 같은 종래 창문형 에어컨은 다음과 같이 작동한다.

즉, 에어컨에 전원을 인가하면 압축기(21)가 구동하여 냉매를 순환함과 아울러 팬모터(40)가 구동하여 실외의 공기와 실내의 공기를 실외측과 실내측으로 각각 흡입하여 각각의 열교환기(22)(31)와 열교환한 후 토출시키게 된다.

이를 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 2에서와 같이 실외측에는 실외팬(32)으로 축류팬을 설치함에 따라 케이싱(10)의 실외측 양 측면에 구비한 실외측 공기흡입구(11)(11)를 통해 실외 공기를 흡입하였다가 실내를 기준으로 후방면, 즉 실외를 향해 전방으로 구비한 실외측 공기토출구(12)를 통해 실외로 다시 배출한다. 이때 실외 공기는 실외측 열교환기인 응축용 열교환기(21)와 접촉하여 열교환기 내부의 냉매를 응축시키면서 더운 공기가 되어 배출된다.

반면, 실내측에는 실내팬(32)으로 원심팬을 설치함에 따라 케이싱(10)의 전방측 하반부에 구비한 실내측 공기흡입구(13)를 통해 실내 공기를 흡입하였다가 케이싱(10)의 전방측 상반부에 수직하게 구비한 실내측 공기토출구(14)를 통해 실내로 다시 배출한다. 이때 실내 공기는 실내측 열교환기인 증발용 열교환기(31)와 접촉하여 열교환기 내부의 냉매를 증발시키면서 찬 공기가 되어 실내로 배출되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 창문형 에어컨에 있어서는, 도 3에서와 같이 증발용 열교환기(31)의 넓이에 비하여 실내팬(32)의 흡입 면적이 좁을 뿐만 아니라 증발용 열교환기(31)와 실내팬(32) 사이의 간격(t)이 좁은데도 불구하고 실내측 오리피스(33)의 가장자리가 수직하게 형성됨에 따라 증발용 열교환기(31)의 가장자리에 대한 흡입 유로 저항이 증가하여 실내 공기가 주로 열교환기(31)의 중앙부를 통과하고 이로 인해 증발용 열교환기(31)의 실제 열전달면적은 실내팬(32)의 흡입측 직경에 대략 상응하는 길이(L) 범위에서만 유효하여 전체적인 증발용 열교환기(31)의 열전달 성능이 저하되는 것은 물론, 실내 공기의 흡입량이 줄면서 에어컨의 풍량이 감소하는 반면 유동소음은 오히려 증가하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 창문형 에어컨이 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 증발용 열교환기와 실내측 오리피스 사이의 간격을 좁게 배치하는 경우 흡입 유로 저항을 낮춰 증발용 열교환기의 열전달면적을 넓힐 수 있을 뿐만 아니라 풍량을 높여 에어컨 성능을 향상시키고 유동소음은 낮춰 에어컨의 신뢰성을 높일 수 있는 창문형 에어컨의 실내측 흡입 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 실외측과 실내측을 구획하여 형성하고 실외측에는 실외측 공기흡입구와 공기토출구를 형성하는 반면 실내측에는 실내측 공기흡입구와 공기토출구를 형성하는 케이싱과, 케이싱의 실외측에 설치하여 실외의 공기로 열교환하는 실외측 열교환기 및 이 실외측 열교환기로 실외 공기를 순환시키는 실외팬으로 이루어진 실외측 열교환부와, 케이싱의 실내측에 설치하여 실내의 공기를 열교환하는 실내측 열교환기 및 이 실내측 열교환기로 실내 공기를 순환시키는 실내팬으로 이루어진 실내측 열교환부를 포함한 창문형 에어컨에 있어서, 실내측 열교환기의 출구측과 실내팬의 흡입측 사이에는 실내 공기를 실내팬으로 안내하는 실내측 오리피스를 설치하되, 이 실내측 오리피스의 가장자리를 실내팬의 흡입측 중심을 향해 경사지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 창문형 에어컨의 실내측 흡입 구조를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 창문형 에어컨의 실내측 흡입 구조를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 창문형 에어컨의 일례를 보인 분해사시도이고, 도 5는 본 발명 창문형 에어컨을 보인 횡단면도이며, 도 6은 본 발명 창문형 에어컨에서 실내측을 보인 개략도이고, 도 7은 본 발명 창문형 에어컨에서 실내측의 변형예를 보인 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 창문형 에어컨은, 소정의 내부공간을 가지고 실내 공기를 전방에서 흡입하도록 실내측 공기흡입구(113)를 전방 수직면에 형성하는 케이싱(110)과, 케이싱(110)내 일측에 설치하여 실외 공기로 열교환하는 실외측 열교환부(120)와, 케이싱(110)내 타측에 설치하여 실내 공기를 열교환하는 실내측 열교환부(130)로 구성한다.

케이싱(110)은 건물의 벽면에 수직한 실외측의 양 측면에 실외측 공기흡입구(111)를 형성하고, 건물의 벽면과 평행한 실외측의 전방면에 수직하게 실외측 공기토출구(112)를 형성한다.

또, 케이싱(110)은 건물의 벽면에 수직한 실내측의 전방면 하반부에 실내측 공기흡입구(111)를 형성하고, 실내측의 전방면 상반부에는 실내측 공기토출구(112)를 형성한다.

실외측 열교환부(120)는 케이싱의 일 측에 설치하여 냉매를 고온고압의 가스냉매로 압축하는 압축기(121)와, 이 압축기(121)에 냉매관으로 연결하여 실외 공기와 열교환하면서 가스냉매를 액냉매로 변환하는 응축용 열교환기(122)와, 응축용 열교환기(122)의 안쪽에 설치하여 실외 공기를 흡입하여 상기 응축용 열교환기(122)쪽으로 토출하는 실외팬(123)으로 이루어진다.

응축용 열교환기(122)는 실외측 열교환부(120)의 전면을 대부분 수용하여 실외측 공기흡입구(111)와 공기토출구(112) 사이에 위치할 수 있도록 대략 직육면체 모양으로 형성하고, 실외팬(123)은 케이싱(110)의 양 측면에 구비한 실외측 공기흡입구(111)(111)를 통해 공기를 케이싱(110)의 양 측면에서 팬(123)의 후방측으로 흡입하여 다시 팬(123)의 외주측에서 케이싱(110)의 전방측으로 토출할 수 있도록 축류팬(axial fan)으로 이루어진다.

실내측 열교환부(130)는 실외측 열교환부(120)의 응축용 열교환기(122)와 연결하여 액냉매를 저온저압의 가스냉매로 다시 변환하는 증발용 열교환기(131)와, 증발용 열교환기(131)의 안쪽에 설치하여 실내 공기를 흡입하여 상기 증발용 열교환기(131)로 토출하는 실내팬(132)으로 이루어진다.

증발용 열교환기(131)는 케이싱(110)의 실내측 전방 수직면을 대부분 수용하여 실내측 공기흡입구(113)와 공기토출구(114) 사이에 위치할 수 있도록 대략 직육면체 모양으로 형성하고, 실내팬(132)은 케이싱(110)의 전방 수직면에 구비한 실내측 공기흡입구(113)를 통해 실내 공기를 전방측에서 축방향으로 흡입하여 전방 경사면에 구비한 실내측 공기토출구(114)를 향해 원주방향으로 토출할 수 있도록 일종의 원심팬인 터보팬(turbo fan)으로 이루어진다.

증발용 열교환기(131)와 터보팬인 실내팬(132)의 사이에는 실내 공기를 실내팬(132)의 흡입측으로 안내하는 실내측 오리피스(133)를 설치하고, 실내팬(132)의 상측에는 그 실내팬(132)을 통과하는 실내 공기를 실내측 공기토출구(114)로 안내하는 실내측 공기안내판(134)을 설치한다.

실내측 오리피스(133)는 실내측 열교환기(131)와 실내팬(132)을 차단할 수 있도록 대략 직사각형 모양으로 형성하되 그 중앙에는 상기한 실내팬(132)의 흡입측과 대략 동일한 직경으로 공기통구(133a)를 형성하는 반면 양측 가장자리에는 테두리로 갈수록 실내팬 방향으로 향하도록 후향 경사져 실내측 열교환기(131)와의 간격(t1)을 확대하도록 유로확장면(133b)을 형성하는 것이 흡입 유로를 확대하는데 바람직하다.

여기서, 유로확장면(133b)은 터보팬인 실내팬(132)의 날개단 형상을 고려하여 그 날개단과 중첩되지 않는 범위에서 최대한 후향 경사지게 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 실외측 열교환부(120)와 실내측 열교환부(110)의 사이에는 케이싱(110) 내부를 실외측과 실내측으로 구획하는 격판(115)을 설치하고, 격판(115)에는 상기한 실외팬(123)과 실내팬(132)에 양측 회전축이 각각 결합하여 회전력을 전달하는 팬모터(140)를 설치한다.

도면중 미설명 부호인 124는 실외측 쉬라우드, 125는 실외측 오리피스이다.

상기와 같은 본 발명 창문형 에어컨의 실내측 토출 구조는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 에어컨에 전원을 인가하면 압축기(121)가 구동하여 냉매를 응축용 열교환기(122)와 증발용 열교환기(131)로 순환시킴과 아울러 팬모터(140)가 함께 구동하여 실외 공기와 실내 공기를 각각 케이싱(110)의 실외측과 실내측으로 흡입한 후 실외 공기는 응축용 열교환기(122)와, 실내 공기는 증발용 열교환기(131)와 각각 열교환하면서 각 열교환기(122)(132)의 냉매를 상변화시키고 이 과정에서 실외 공기는 더운 공기로, 실내 공기는 찬공기로 각각 실외와 실내로 토출되는 것이다.

이를 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 5에서와 같이 실외측에는 실외팬(123)으로 축류팬을 설치함에 따라 실외팬(123)이 구동하면 케이싱(110)의 양 측면에 구비한 실외측 공기흡입구(111)를 통해 실외 공기를 측면에서 실외팬(123)의 후방으로 흡입하였다가 실내를 기준으로 후방면, 즉 실외를 향해 전방으로 구비한 실외측 공기토출구(112)를 통해 실외로 다시 배출한다. 이때 실외 공기는 실외측 열교환기인 응축용 열교환기(122)와 접촉하여 그 응축용 열교환기(122)의 가스냉매로부터 열을 흡수하여 가스냉매를 고온의 액냉매로 변화시키면서 더운 공기가 되어 배출된다.

반면, 실내측에는 실내팬(132)으로 원심팬인 터보팬을 설치함에 따라 케이싱(110)의 전방측 하반부에 구비한 실내측 공기흡입구(113)를 통해 실내 공기를 전방에서 흡입하였다가 케이싱(110)의 전방측 상반부에 구비한 실내측 공기토출구(114)를 통해 실내로 다시 배출한다. 이때 실내 공기는 실내측 열교환기인 증발용 열교환기(132)와 접촉하여 그 증발용 열교환기(132)의 액냉매에 열을 방출하여 액냉매를 가스냉매로 변화시키면서 찬 공기가 되어 실내로 배출된다.

여기서, 도 6에서와 같이 실내 공기는 실내팬(132)의 흡입측에 대향하는 증발용 열교환기(131)의 중앙부를 통과하여 실내팬(132)으로 흡입되는 동시에 실내측 오리피스(133)의 유로확장면(133b)에 의해 증발용 열교환기(132)의 가장자리 부근으로도 통과하여 실내팬(132)으로 흡입된다. 이는 실내측 오리피스(133)의 유로확장면(133b)에 의해 증발용 열교환기(131)와 실내측 오리피스(133) 사이의 간격이 가장자리로 갈수록 벌어져 그만큼 흡입 영역이 넓어짐에 따라 흡입 유로 저항이 감소하여 실내 공기의 흡입량이 증가하면서도 유동 소음은 감소하게 되는 것이다.

또, 실내 공기의 흡입량이 증가하는 만큼 에어컨의 풍량이 증가하여 성능이 향상되는 것은 물론 증발용 열교환기(131)의 열교환면적이 중앙부의 길이(L) 뿐만 아니라 가장자리의 길이(L1+L1)까지 확장되어 열교환기의 성능이 크게 향상된다.

한편, 본 발명에 의한 창문형 에어컨의 실내측 흡입 구조에 대한 변형예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일례에서는 실내측 오리피스(133)의 가장자리를 테두리 방향으로 갈수록 실내팬 방향으로 후향 경사지게 유로확장면(133b)을 형성하여 실내팬(132)의 흡입단이 근소하게 테이퍼진 공간을 적극적으로 활용하는 것이었으나, 본 변형예는 실내측 오리피스(233)의 중앙부를 실내팬(132) 방향으로 후향 경사지도록 유로확장면(233b)을 형성하여 흡입 유로 저항을 줄이는 동시에 열교환면적을 증발용 열교환기(131)의 종방향 길이(L2) 전체로 확장하는 것이다. 도면중 233a는 공기통구이다.

이는 실내팬(132)을 원래 위치에 놓고 실내측 오리피스(233)의 유로확장면(233b)을 근소하게 경사지도록 형성하거나 또는 실내팬(132)을 약간 후방쪽으로 이동시키는 동시에 실내측 오리피스(233)의 유로확장면(233b)을 큰 각도로 경사지게 형성할 수도 있다.

전자의 경우는 에어컨의 실내외 간 길이를 유지하면서도 실내 공기에 대한 유로저항을 근소하게 줄여 소음이나 풍량 그리고 열전달면적을 일정정도 개선할 수 있는 반면, 후자의 경우는 에어컨의 실내외 간 길이가 다소 증가하나 실내 공기에 대한 유로저항을 크게 줄여 소음이나 풍량 그리고 열전달면적 등을 현저하게 개선할 수 있다.

본 발명에 의한 창문형 에어컨의 실내측 흡입 구조는, 실내측 오리피스의 가장자리를 경사지게 형성함으로써, 실내측 열교환기와 실내측 오리피스 사이의 흡입 유로 저항을 줄이고 이를 통해 유동 소음을 줄이면서도 공기의 흡입량을 늘려 풍량을 높일 수 있을 뿐만 아니라 실내측 열교환기의 열전달면적을 확장하여 에어컨 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 창문형 에어컨의 일례를 보인 분해사시도,

도 2는 종래 창문형 에어컨의 횡단면도,

도 3은 종래 창문형 에어컨에서 실내측을 보인 개략도,

도 4는 본 발명 창문형 에어컨의 일례를 보인 분해사시도,

도 5는 본 발명 창문형 에어컨을 보인 횡단면도,

도 6은 본 발명 창문형 에어컨에서 실내측을 보인 개략도,

도 7은 본 발명 창문형 에어컨에서 실내측의 변형예를 보인 개략도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

110 : 케이싱 111 : 실외측 공기흡입구

112 : 실외측 공기토출구 113 : 실내측 공기흡입구

114 : 실내측 공기토출구 115 : 격판

120 : 실외측 열교환부 121 : 압축기

122 : 응축용 열교환기 123 : 실외팬(축류팬)

130 : 실내측 열교환부 131 : 증발용 열교환기

132 : 실내팬(원심팬) 133,233 : 실내측 오리피스

133b,233b : 유로확장면 134 : 공기안내판

Claims (4)

1. 실외측과 실내측을 구획하여 형성하고 실외측에는 실외측 공기흡입구와 공기토출구를 형성하는 반면 실내측에는 실내측 공기흡입구와 공기토출구를 형성하는 케이싱과, 케이싱의 실외측에 설치하여 실외의 공기로 열교환하는 실외측 열교환기 및 이 실외측 열교환기로 실외 공기를 순환시키는 실외팬으로 이루어진 실외측 열교환부와, 케이싱의 실내측에 설치하여 실내의 공기를 열교환하는 실내측 열교환기 및 이 실내측 열교환기로 실내 공기를 순환시키는 실내팬으로 이루어진 실내측 열교환부를 포함한 창문형 에어컨에 있어서,

   실내측 열교환기의 출구측과 실내팬의 흡입측 사이에는 실내 공기를 실내팬으로 안내하는 실내측 오리피스를 설치하되, 이 실내측 오리피스의 가장자리를 실내팬의 흡입측 중심을 향해 경사지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 창문형 에어컨의 실내측 흡입 구조.
2. 제1항에 있어서,

   실내측 오리피스는 실내측 열교환기의 중심에서 가장자리 방향으로 갈수록 그 간격이 확대되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 창문형 에어컨의 실내측 흡입 구조.
3. 제1항에 있어서,

   실내측 오리피스는 실내측 열교환기의 가장자리에서 중심으로 갈수록 그 간격이 확대되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 창문형 에어컨의 실내측 흡입 구조.
4. 제2항 및 제3항에 있어서,

   실내팬은 그 흡입측 날개단이 실내측 열교환기의 중앙부에서 가장자리로 갈수록 멀게 위치하는 터보팬인 것을 특징으로 하는 창문형 에어컨의 실내측 흡입 구조.