KR20080044039A - 천장형 공기조화기 - Google Patents

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KR20080044039A
KR20080044039A KR1020060112826A KR20060112826A KR20080044039A KR 20080044039 A KR20080044039 A KR 20080044039A KR 1020060112826 A KR1020060112826 A KR 1020060112826A KR 20060112826 A KR20060112826 A KR 20060112826A KR 20080044039 A KR20080044039 A KR 20080044039A
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KR1020060112826A
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조민기
최원석
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 슬림화된 천장형 공기조화기에 최적화된 유로구조를 가지는 천장형 공기조화기를 개시한다.
본 발명에 따른 천장형 공기조화기는 흡입구 및 토출구가 형성된 본체와, 상기 본체의 내부에 설치되어 공기가 유동하는 유로를 형성하는 덕트와, 상기 덕트의 내부에 설치되어 송풍력을 발생시키는 송풍팬과, 상기 송풍팬에 의해 흡입된 공기를 열교환하는 열교환기와, 상기 덕트의 일부를 형성하며 상기 송풍팬을 감싸는 곡면으로 형성되어 상기 송풍팬에서 토출되는 공기가 원활하게 토출되도록 하는 스크롤과,상기 스크롤과 함께 상기 송풍팬에서 공기가 흡입되는 흡입부와 공기가 토출되는 토출부를 구획하며, 상기 흡입부와 상기 토출부의 경계부에서 와류가 발생되는 방지하는 스테빌라이저를 구비하는 공기조화기에 있어서,
상기 스크롤과 상기 송풍팬 사이의 최단거리와, 상기 스테빌라이저와 상기 송풍팬 사이의 최단거리는 각각 상기 송풍팬 직경의 5~8%이며 이에 따라 기존의 천장형 공기조화기에 비해 동일풍량에서 소음이 줄어들게 된다.

Description

천장형 공기조화기{A Ceiling Type Air Conditioner}
도 1은 종래의 천장형 공기조화기의 단면도.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 천장형 공기조화기의 단면도.
도 3는 도 2에서 송풍팬이 설치되는 부위의 상세도.
도 4는 송풍팬과 스크롤 사이의 최단거리에 따른 소음정도를 나타내는 그래프.
도 5는 송풍팬과 스테빌라이저 사이의 최단거리에 따른 소음정도를 나타내는 그래프.
도 6는 스크롤 아크부의 곡률반경에 따른 소음정도를 나타내는 그래프.
도 7은 본 발명에 따른 천장형 공기조화기와 기존의 천장형 공기조화기에서 발생하는 소음정도를 비교한 그래프.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
10: 본체 11: 덕트
14: 열교환기 15: 상측 지지부
16: 하측 지지부 20: 송풍팬
21: 유로 21a,21b: 흡입유로, 토출유로
30: 스크롤 31: 경계부
32: 아크부 40: 스테빌라이저
41: 제1수직연장부 43: 제2수직연장부
본 발명은 천장형 공기조화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 송풍팬을 감싸는 스크롤 및 스테이빌라이저 설치간격, 형상 및 설치각의 조절을 통해서 공기조화기를 슬림하게 형성할 수 있는 동시에 소음을 줄일 수 있는 천장형 공기조화기에 관한 것이다.
천장형 공기조화기는 토출구의 갯수에 따라서 4방향 토출형, 1방향 토출형 등으로 나뉘어지는데, 본 발명은 1방향으로 토출되는 천장형 공기조화기에 대한 것이다.
종래의 1방향으로 토출되는 천장형 공기조화기는 도 1에서 도시한 바와 같이 외형을 형성하며 일측에는 공기가 흡입되는 흡입구(2)가 형성되고 타측에는 공기가 토출되는 토출구(3)가 형성되는 본체(1)를 구비한다. 본체(1)의 내부에는 흡입구(2)로 공기가 흡입되도록 흡입력을 발생시키는 횡류팬(cross flow fan)으로 형성되는 송풍팬(4)과, 송풍팬(4)에 의해 흡입된 공기가 열교환하는 열교환기(5)가 설치된다. 본체(1)의 내부에는 송풍팬(4)을 중심으로 송풍팬(4)이 공기를 흡입하는 흡입유로(6)와, 송풍팬(4)으로부터 공기가 토출되는 토출유로(7)가 형성된다.
종래에는 천장형 공기조화기는 오피스나 상가 등과 같은 상업시설에 주로 설치되었으나 근래에는 아파트나 주택에도 천장형 공기조화기가 많이 설치되고 있다.
오피스나 상가 등은 상대적으로 아파트나 주택보다 천장고가 높으므로 천장형 공기조화기를 설치하는데 문제가 없었으나 아파트나 주택과 같이 천장고가 낮은 곳에 종래의 천장형 공기조화기를 설치하기가 어려웠으므로 천장형 공기조화기의 슬림화가 요구되고 있다.
천장형 공기조화기에 사용되는 횡류팬(cross flow fan)으로 형성되는 송풍팬은 유로저항에 약하고, 유로구조에 따라 성능(풍량, 소음) 차이를 보이게 되는데, 공기조화기를 슬림화하면서 종래의 천장형 공기조화기의 유로구조를 그대로 사용하게 되면 풍량이 감소할 수 있을 뿐만 아니라 소음이 증가할 수 있기 때문에 유로구조에 대한 새로운 설계가 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 공기조화기를 슬림화할 수 있는 동시에 슬림화된 공기조화기에 알맞은 유로구조를 제공함으로써 풍량감소를 방지할 수 있는 동시에 소음을 줄일 수 있는 천장형 공기조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기는 흡입구 및 토출구가 형성된 본체와, 상기 본체의 내부에 설치되어 공기가 유동하는 유로를 형 성하는 덕트와, 상기 덕트의 내부에 설치되어 송풍력을 발생시키는 송풍팬과, 상기 송풍팬에 의해 흡입된 공기를 열교환하는 열교환기와, 상기 덕트의 일부를 형성하며 상기 송풍팬을 감싸는 곡면으로 형성되어 상기 송풍팬에서 토출되는 공기가 원활하게 토출되도록 하는 스크롤과, 상기 스크롤과 함께 상기 송풍팬에서 공기가 흡입되는 흡입부와 공기가 토출되는 토출부를 구획하며, 상기 흡입부와 상기 토출부의 경계부에서 와류가 발생되는 방지하는 스테빌라이저를 구비하는 공기조화기에 있어서,상기 스크롤과 상기 송풍팬 사이의 최단거리와, 상기 스테빌라이저와 상기 송풍팬 사이의 최단거리는 각각 상기 송풍팬 직경의 5~8%이다.
또한, 상기 스크롤은 상기 열교환기의 상측을 지지하는 상측 지지부로부터 연장되며 상기 상측 지지부와 경계를 이루며 경계부와, 상기 경계부로부터 연장되며 일정한 곡률반경을 가지는 아크부와, 상기 아크부로부터 연장되어 토출구를 형성하는 연장부를 포함한다.
또한, 상기 아크부의 곡률반경은 상기 송풍팬 직경의 65~75%이다.
또한, 상기 아크부의 중심으로부터 상기 아크부의 일단으로 연장되는 직선과 상기 아크부의 중심으로부터 상기 아크부의 타단으로 연장되는 직선이 이루는 각도는 110도~130도이다.
또한, 상기 스테빌라이저는 상기 열교환기의 하측을 지지하는 하측 지지부로부터 상측으로 연장되는 제1수직연장부와, 상기 제1수직연장부로부터 수평방향으로 곡면을 형성하며 연장되는 곡면연장부와, 상기 곡면연장부로부터 하측으로 연장되어 상기 토출구를 형성하는 제2수직연장부를 구비한다.
또한, 상기 송풍팬의 중심으로부터 연장되어 상기 스크롤의 경계부에 접하도록 연결하는 직선과 상기 송풍팬의 중심으로부터 연장되어 상기 스테빌라이저의 제1수직연장부의 상부를 연결하는 직선이 이루는 각도는 138도~150도이다.
또한, 상기 송풍팬의 중심과 상기 흡입구와 가까운 상기 아크부의 일단을 연결하는 직선과, 상기 송풍팬의 중심과 상기 스테빌라이저의 제2수직연장부의 상부를 연결하는 직선이 이루는 각도는 175도~190도이다.
또한, 상기 제1수직연장부로부터 연장되는 직선과 상기 스크롤의 연장부로부터 연장되는 직선이 서로 교차하여 이루는 각도는 6도~11이다.
또한, 상기 스테빌라이저와 가까운 측에서 상기 송풍팬의 외주로부터 하향수직으로 연장한 연장선과 상기 스테빌라이저의 제2수직연장부 사이의 거리는 상기 송풍팬 직경의 10~15%이다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 천장형 공기조화기를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 천장형 공기조화기는 도 2에 도시된 바와 같이 외형을 형성하는 본체(10)와, 본체(10)의 내부에 형성되어 공기가 흐르는 유로(21)를 형성하는 덕트(11)와, 본체(10)의 하부에 마련되어 공기가 흡입되는 흡입구(12) 및 공기가 토출되는 토출구(13)를 구비한다.
본체(10)의 내부에는 흡입구(12)로 공기를 흡입하기 위한 흡입력을 발생시키는 횡류팬으로 형성되는 송풍팬(20)과, 송풍팬(20)에 의해 흡입구(12)로부터 흡입 된 공기를 열교환하는 열교환기(14)가 설치된다. 열교환기(14)의 상측은 덕트(11)의 일부를 형성하는 상측 지지부(15)에 의해 지지되고, 열교환기(41)의 하측은 열교환기(41)에서 발생하는 응축수를 받는 물받이(16a)를 형성하는 하측 지지부(16)에 의해 지지된다.
본체(10)의 내부에 형성되어 공기가 흐르는 유로(21)는 송풍팬(20)을 중심으로 송풍팬(20)으로 흡입되는 공기가 흐르는 흡입유로(21a)와 송풍팬(20)으로부터 토출되는 공기가 흐르는 토출유로(21b)로 구분된다.
흡입유로(21a)와 토출유로(21b)는 상측 지지부(15)로부터 연장되어 송풍팬(20)을 감싸는 형태로 형성되는 스크롤(30)과, 하측 지지부(16)로부터 연장되는 와류를 스테빌라이저(40)에 의해 구획된다. 스크롤(30)과 스테빌라이저(40)에 의해 송풍팬(20)에서 공기가 흡입되는 흡입부(20a)와 공기가 토출되는 토출부(20b)로 나누어진다.
스크롤(30)은 부드러운 곡면을 가져 송풍팬(20)에서 토출되는 공기가 토출구(12) 측으로 원활히 토출되도록 안내하며, 스테빌라이저(40)는 송풍팬(20)과 근접하여 송풍팬(20)의 흡입부(20a)와 토출부(20b)의 경계를 명확히 함과 아울러 흡입부(20a)와 토출부(20b)의 경계부에서 와류가 발생되는 것을 방지한다.
본 발명에 따른 천장형 공기조화기는 아파트나 주택에 사용되기 위해 슬림화된 것으로 그 높이는 135mm 정도로 설계된다.
스크롤(30)과 스테빌라이저(40)에 의해 송풍팬(20)은 흡입부(20a)와 토출부(20b)로 구획되므로 스크롤(30)과 스테빌라이저(40)가 송풍팬(20)으로부터 이격 되는 거리 및 스크롤(30)과 스테빌라이저(40)의 구조에 따라 공기조화기에서 토출되는 풍량 및 발생하는 소음이 좌우된다.
도 3은 본 발명에 따른 천장형 공기조화기에 설치되는 송풍팬, 스크롤 및 스테빌라이저의 구조를 확대하여 보인 것이다.
스크롤(30)은 상측 지지부(15)로부터 연장되며 상측 지지부(15)와 경계를 이루며 경계부(31)와, 경계부(31)로부터 연장되며 일정한 곡률반경(R)을 가지는 아크부(32)와, 아크부(32)로부터 연장되어 토출구(13)를 형성하는 연장부(33)를 구비한다.
스크롤(30)은 경계부(31)에서 아크부(32), 아크부(32)에서 연장부(33)로 갈수록 점차 송풍팬(20)과의 거리가 멀어지도록 형성된다. 이는 송풍팬(20)에서 토출되는 공기의 압력은 속도성분을 가지는 동압과 속도성분 가지는 않는 정압의 합이므로 송풍팬(20)에서 토출되는 공기는 점점 부피가 커지는 스크롤(30)을 지나면서 동압이 정압으로 전환되도록 하여 속도성분을 가지지 않도록 하기 위함이다.
스테빌라이저(40)는 하측 지지부(16)로부터 상측으로 연장되는 제1수직연장부(41)와, 제1수직연장부(41)로부터 수평방향으로 곡면을 형성하며 연장되는 곡면연장부(42)와, 곡면연장부(42)로부터 하측으로 연장되어 스크롤(30)의 연장부(33)와 함께 토출구(13)를 형성하는 제2수직연장부(43)를 구비한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 송풍팬(20)의 직경을 d, 아크부(32)의 곡률반경을 r, 송풍팬(20)의 중심을 O, 아크부(32)의 중심을 O'로 하고, 송풍팬(20)과 스크 롤(30) 사이의 최단거리 및 송풍팬(20)과 스테빌라이저(40)의 최단거리를 각각 L1, L2라고 하면, 스크롤(30)과 스테빌라이저(40)가 각각 송풍팬(20)으로부터 이격되는 거리(L1, L2) 및 스크롤(30)과 스테빌라이저(40)의 구조에 따라 공기의 유동은 달라지게 되고 이에 따라 발생하는 소음도 달라지게 된다.
그러나, 공기조화기의 유로구조에 따라 변하는 공기의 유동해석은 이론적으로 규명하기 힘들기 때문에 실험을 통해 가장 적합한 유로구조를 채용하였다.
유로구조를 결정하는 많은 요인 중에서 송풍팬(20)과 스크롤(30) 사이의 최단거리(L1) 및 송풍팬(20)과 스테빌라이저(40)의 최단거리(L2)가 공기의 유동에 가장 큰 영향이 미치게 된다. 따라서, 동일풍량의 조건에서 송풍팬(20)과 스크롤(30) 사이의 최단거리(L1)에 따른 소음정도와 송풍팬(20)과 스테빌라이저(40)의 최단거리(L2)에 따른 소음정도에 관해 실험을 하였다.
도 4는 송풍팬(20)과 스크롤(30) 사이의 최단거리(L1)의 변화에 따른 소음정도의 크기를 나타내는 그래프이고, 도 5는 송풍팬(20)과 스테빌라이저(40)의 최단거리(L2)의 변화에 따른 소음정도의 크기를 나타내는 그래프이다.
실험결과 도 4에서 보는 바와 같이 송풍팬(20)과 스크롤(30) 사이의 최단거리(L1)가 송풍팬 직경(d)의 5~8%일 때 소음이 가장 감소하는 것으로 나타났으며, 도 5에 도시된 바와 같이 송풍팬(20)과 스테빌라이저(40)의 최단거리(L2) 또한 송풍팬 직경(d)의 5~8%일 때 소음이 가장 감소하는 것으로 나타났다.
한편, 아크부(32)의 곡률반경(r)도 유로구조를 형성하는 주요한 요소이므로 아크부(32)의 곡률반경(r)의 변화에 따른 소음정도에 대해서도 실험하였다.
도 6은 아크부(32)의 곡률반경(r)의 변화에 따른 소음정도의 크기를 나타내는 그래프인데, 도 6에서 보는 바와 같이 아크부(32)의 곡률반경(r)이 송풍팬 직경(d)의 65~75%로 형성될 때 소음이 가장 감소하는 것으로 나타났다.
상기와 같이 유로구조를 형성하는 중요한 인자에 대해 최적의 수치를 도출한 후 나머지 인자에 대해서도 실험을 통해 최적의 수치를 도출하였다.
송풍팬(20)의 중심(O)으로부터 연장되어 스크롤(30)의 경계부(31)에 접하도록 연결하는 직선(OA)과 송풍팬(20)의 중심으로부터 연장되어 스테빌라이저(40) 제1수직연장부(41)의 상부를 연결하는 직선(OB)이 이루는 각도를 흡입각도(θ1)라 하면 가장 최적의 흡입각도(θ1)는 138도~150도이다.
또한, 송풍팬(20)의 중심(O)과 아크부(32)의 일단(C)을 연결하는 직선(OC)과, 송풍팬(20)의 중심(O)과 스테빌라이저(40)의 제2수직연장부(43)의 상부를 연결하는 직선(OD)이 이루는 각도를 토출각도(θ2)라 하면 가장 최적의 토출각도(θ2)는 175도~190도이다.
또한, 아크부(32)의 중심(O')으로부터 아크부(32)의 일단으로 연장되는 직선(O'C)와 아크부(32)의 중심(O')으로부터 아크부(32)의 타단으로 연장되는 직선(O'E)이 이루는 각도를 아크각도(θ3)라고 하면 가장 최적의 아크각도(θ3)는 110도~130도이다.
또한, 제1수직연장부(41)로부터 연장되는 직선과 스크롤(30)의 연장부(33)로부터 연장되는 직선이 교차하여 이루는 각도를 확산각도(θ4)라고 하면 가장 최적 의 확산각도(θ4)는 6도~11이다.
또한, 스테빌라이저(40)와 가까운 측에서 송풍팬(20)의 외주로부터 하향수직으로 연장한 연장선(PQ)과 스테빌라이저(40)의 제2수직연장부(43) 사이의 거리를 L3라고 하면 가장 최적의 L3은 송풍팬 직경(d)의 10~15%로 형성된다.
도 7은 이와 같이 설계된 본 발명에 따른 천장형 공기조화기와 종래의 공기조화기의 풍량 및 소음간의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 유로구조를 가지는 공기조화기는 기존의 유로구조의 변경없이 슬림화한 공기조화기보다 동일 풍량에서 2.0데시벨(dBA)에서 3.5데시벨(dBA) 정도의 소음이 감소되는 것으로 나타났다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 천장형 공기조화기에 의하면 슬림화된 천장형 공기조화기에 최적화된 유로구조를 제공함으로써 종래의 천장형 공기조화기에 비해 동일풍량에서 2.0데시벨(dBA) 내지 3.5데시벨(dBA) 정도의 소음을 줄일 수 있다.

Claims (9)

  1. 흡입구 및 토출구가 형성된 본체와,
    상기 본체의 내부에 설치되어 공기가 유동하는 유로를 형성하는 덕트와,
    상기 덕트의 내부에 설치되어 송풍력을 발생시키는 송풍팬과,
    상기 송풍팬에 의해 흡입된 공기를 열교환하는 열교환기와,
    상기 덕트의 일부를 형성하며 상기 송풍팬을 감싸는 곡면으로 형성되어 상기 송풍팬에서 토출되는 공기가 원활하게 토출되도록 하는 스크롤과,
    상기 스크롤과 함께 상기 송풍팬에서 공기가 흡입되는 흡입부와 공기가 토출되는 토출부를 구획하며, 상기 흡입부와 상기 토출부의 경계부에서 와류가 발생되는 방지하는 스테빌라이저를 구비하는 공기조화기에 있어서,
    상기 스크롤과 상기 송풍팬 사이의 최단거리와, 상기 스테빌라이저와 상기 송풍팬 사이의 최단거리는 각각 상기 송풍팬 직경의 5~8%인 것을 특징으로 하는 천장형 공기조화기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스크롤은 상기 열교환기의 상측을 지지하는 상측 지지부로부터 연장되며 상기 상측 지지부와 경계를 이루며 경계부와, 상기 경계부로부터 연장되며 일정한 곡률반경을 가지는 아크부와, 상기 아크부로부터 연장되어 토출구를 형성하는 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 천장형 공기조화기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 아크부의 곡률반경은 상기 송풍팬 직경의 65~75%인 것을 특징으로 하는 천장형 공기조화기.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 아크부의 중심으로부터 상기 아크부의 일단으로 연장되는 직선과 상기 아크부의 중심으로부터 상기 아크부의 타단으로 연장되는 직선이 이루는 각도는 110도~130도인 것을 특징으로 하는 천장형 공기조화기.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 스테빌라이저는 상기 열교환기의 하측을 지지하는 하측 지지부로부터 상측으로 연장되는 제1수직연장부와, 상기 제1수직연장부로부터 수평방향으로 곡면을 형성하며 연장되는 곡면연장부와, 상기 곡면연장부로부터 하측으로 연장되어 상기 토출구를 형성하는 제2수직연장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 천장형 공기조화기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 송풍팬의 중심으로부터 연장되어 상기 스크롤의 경계부에 접하도록 연결하는 직선과 상기 송풍팬의 중심으로부터 연장되어 상기 스테빌라이저의 제1수직 연장부의 상부를 연결하는 직선이 이루는 각도는 138도~150도인 것을 특징으로 하는 천장형 공기조화기.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 송풍팬의 중심과 상기 흡입구와 가까운 상기 아크부의 일단을 연결하는 직선과, 상기 송풍팬의 중심과 상기 스테빌라이저의 제2수직연장부의 상부를 연결하는 직선이 이루는 각도는 175도~190도인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 제1수직연장부로부터 연장되는 직선과 상기 스크롤의 연장부로부터 연장되는 직선이 서로 교차하여 이루는 각도는 6도~11인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 스테빌라이저와 가까운 측에서 상기 송풍팬의 외주로부터 하향수직으로 연장한 연장선과 상기 스테빌라이저의 제2수직연장부 사이의 거리는 상기 송풍팬 직경의 10~15%인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
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