KR20150065500A - 공기조화기의 실외기 - Google Patents

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KR20150065500A KR1020130150899A KR20130150899A KR20150065500A KR 20150065500 A KR20150065500 A KR 20150065500A KR 1020130150899 A KR1020130150899 A KR 1020130150899A KR 20130150899 A KR20130150899 A KR 20130150899A KR 20150065500 A KR20150065500 A KR 20150065500A
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Abstract

본 발명의 공기조화기의 실외기는 축류팬; 상기 축류팬을 회전시키는 모터; 및 상기 모터를 지지하는 지지대를 포함하고, 상기 모터 지지대는 상기 축류팬으로 흡입되는 기류를, 상기 축류팬의 회전방향 성분을 갖도록 편향시키는 편향부를 포함한다.

Description

공기조화기의 실외기{OUTDOOR UNIT OF AIR CONDITIONER}
본 발명은 공기조화기의 실외기에 관한 것이다.
도 8은 통상의 공기조화기의 실외기를 도시한 사시도이다. 도 9는 도 8의 실외기 내부 구성들을 도시한 것이다. 도 10은 도 8에서 모터가 지지되는 구조를 도시한 것이다. 이들 도면들을 참조하면, 공기조화기는 압축, 응축, 팽창 및 증발되는 냉매의 순환 과정에서 냉매와 주변공기를 열교환시켜, 실내 공기를 조화시키는 장치이다. 이러한 공기조화기는 실내에 설치되어 실내 공기와의 열교환을 통해 실내 공기를 조화시키는 실내기와, 실외에 설치되어 실외 공기와 열교환하는 실외기를 포함할 수 있다.
실외기는 케이싱(2)과, 냉매와 외기 간에 열교환이 이루어지는 열교환기(20)와, 열교환기(20)와의 원활한 접촉을 위해 외기를 강제 송풍시키는 축류팬(10)과, 축류팬(10)을 회전시키는 모터(30)를 포함할 수 있다. 냉난방 겸용 공기 조화기의 경우, 실외기에 구비된 열교환기는 냉방 운전시에는 응축기로, 난방 운전시에는 증발기로 작용한다. 케이싱(2)에는 외기 흡입을 위한 흡입구(3)와 축류팬(10)에 의해 송풍된 공기가 토출되는 토출구(4)가 형성될 수 있다.
모터(30)는 모터 지지대(40)에 의해 케이싱(2) 내에 지지되었는데, 축류팬(10)으로 흡입되는 기류와 모터 지지대(40) 간의 간섭으로 인한 유동저항은 팬의 성능을 떨어뜨리는 요인이 되었으며, 특히, 소음을 증가시키는 문제가 있었다.
본 발명이 해결하려고 하는 과제는 팬의 성능을 향상시키고, 소음 발생을 저감시킬 수 있는 공기조화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 공기조화기의 실외기는 축류팬; 상기 축류팬을 회전시키는 모터; 및 상기 모터를 지지하는 지지대를 포함하고, 상기 모터 지지대는 상기 축류팬으로 흡입되는 기류를, 상기 축류팬의 회전방향 성분을 갖도록 편향시키는 편향부를 포함한다.
본 발명의 공기조화기의 실외기는 축류팬으로 기류가 흡입되는 유로상의 저항을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 공기조화기의 실외기는 축류팬의 성능, 특히, 정압을 상승시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 공기조화기의 실외기는 발생 소음을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 공기조화기의 실외기는 축류팬으로 흡입되는 기류를 안내하기 위한 수단이 모터 지지대에 의해 구현되기 때문에, 베인이나 오리피스와 같은 별도의 안내 수단이 필요하지 않아, 종래의 실외기 구조로부터의 큰 변경 없이도, 송풍 성능을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 실외기에서 축류팬으로 흡입되는 기류의 방향 성분들을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 지지대를 도시한 것이다.
도 3은 종래의 경우(a)와 본 발명의 일 실시에의 경우(b)에 있어서의 흡입기류를 비교하여 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 지지대를 도시한 것이다.
도 5a는 도 4의 A-A를 따라 절개한 단면도를 보여주는 도면이다.
도 5b는 도 5a의 편향부의 단면을 확대하여 도시한 것이다.
도 6은 도 4의 모터 지지대를 적용한 경우와 종래의 경우에 있어서, 풍량에 따른 정압(positive pressure)을 비교한 그래프이다.
도 7은 도 4의 모터 지지대를 적용한 경우와 종래의 경우에 있어서, 풍량에 따른 소비전력을 비교한 것(a)과, 발생 소음을 비교한 것(b)을 도시한 그래프이다.
도 8은 일반적인 공기조화기의 실외기를 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8의 실외기 내부 구성들을 도시한 것이다.
도 10은 도 8에서 모터가 지지되는 구조를 도시한 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 실외기에서 축류팬으로 흡입되는 기류의 방향 성분들을 설명하기 위해 참조되는 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 지지대를 도시한 것이다. 도 3은 종래의 경우(a)와 본 발명의 일 실시에의 경우(b)에 있어서의 흡입기류를 비교하여 도시한 것이다.
먼저, 도 1을 참조하여, 이하에서 설명할 방향 성분들을 정의한다.
원(O)은 축류팬(10)의 선회 궤도를 표시한 것이며,
Figure pat00001
는 축류팬(10)의 축방향을
Figure pat00002
로 정의 하였을 때의 X-Y-Z 고정 좌표계의 각 축들을 표시한 것이다. 고정좌표계의 XY평면에서의 벡터 V를 축류팬(10)의 회전방향 성분
Figure pat00003
와, 반경방향 성분
Figure pat00004
로 구성된 회전좌표계로 변환하여 표시하고 있다. 여기서, V는 축류팬(10)으로 흡입되는 기류(이하, '흡입기류'라고 함.)의
Figure pat00005
방향 성분을 표시한 것이다. 각도 θ는
Figure pat00006
를 중심으로 +방향(도면에서 반시계 방향으로 축류팬(10)의 회전방향)으로 회전된 각도이다.
Figure pat00007
는 다음과 같이 표현된다.
Figure pat00008
위의 식을 통해 알수 있듯이, 벡터 V는 회전방향 성분 V2를 갖는다. 본 발명의 공기조화기의 실외기는 축류팬(10)의 축방향(
Figure pat00009
)을 따라 흡입되는 기류를 회전방향 성분을 갖도록 편향시키는 모터 지지대를 포함한다. 이하, 실시예들을 들어 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 실외기는 축류팬(10)과, 축류팬(10)을 회전시키는 모터(30)와, 모터(30)를 지지하는 모터 지지대(100)를 포함한다.
모터 지지대(100)는 축류팬(10)의 후방에서 모터(30)를 지지한다. 모터 지지대(100)는 모터(30)를 지지하는 적어도 하나의 지지다리(110)(120)를 포함할 수 있다. 또한, 모터 지지대(100)는 모터(30)가 삽입되는 장착부(130)를 포함할 수 있다. 지지다리(110)(120)는 장착부(130)로부터 연장될 수 있으며, 케이싱(2) 등의 소정의 고정체에 연결됨으로써 모터(30)를 지지한다.
모터(30)로부터 가해지는 하중이 분산될 수 있도록 다수개가 구비될 수 있다. 지지다리(110)(120)들은 서로 이격되어 배치되고, 상기 지지다리들 사이의 이격된 공간(S1)(S2)을 통해 기류가 유동된다. 다수개의 지지다리(110)(120)들은 장착부(130)로부터 상측으로 연장되는 상부 지지다리(110)와 하측으로 연장되는 하부 지지다리(120) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
지지다리(110)(120)의 일단에는 결합판(141)(142)이 형성될 수 있으며, 결합판(141)(142)에 의해 케이싱(2)과 결합될 수 있다. 이하, 결합판(141)(142)들 중 상부 지지다리(110)들의 일단들을 서로 연결하며 케이싱(2)의 상면(미도시)과 결합되는 것을 상부 결합판(141)이라고 하고, 하부 지지다리(120)들의 일단들을 서로 연결하며 케이싱(2)의 바닥면(2a)과 결합되는 것을 하부 결합판(142)이라고 한다.
모터 지지대(100)는 축류팬(10)으로 흡입되는 기류(즉, 흡입기류)를 축류팬(10)의 회전방향 성분을 갖도록 편향시키는 편향부(D)를 포함한다. 편향부(D)는 지지다리(110)(120)에 형성될 수 있다. 편향부(D)는, 흡입기류가 안내되는 면으로, 축류팬(10)의 축방향(
Figure pat00010
)대해 소정의 각도(
Figure pat00011
)를 이루는 편향면(111)(121)을 포함할 수 있다. 각도
Figure pat00012
는 예각인 것이 바람직하다. 흡입기류가 편향면(111)(121)을 따라 안내되어 회전방향 성분(
Figure pat00013
Figure pat00014
)을 갖는 기류가 형성된다.
보다 상세하게, 편향부(D)는 흡입기류가 맞닿는 기류 접촉면(115)(125)이 흡입기류의 상류측을 향해 볼록하게 형성될 수 있으며, 이 경우, 기류 접촉면(115)(125) 상에서 축류팬(10)의 회전방향을 향하는 전향면에 편향면(111)(121)이 형성되고, 축류팬(10)의 회전방향과 반대방향을 향하는 부분에 후향면(112)(122)이 형성된다. 연결면(113)(123)에 의해 편향면(111)(121)과 후향면(112)(122) 사이가 연결될 수 있다.
후향면(112)(122)은 연결면(113)(123)으로부터 실질적으로 축방향(
Figure pat00015
)과 평행하게 연장된다. 따라서, 편향면(111)(121)이 축방향(
Figure pat00016
)과 이루는 각도(
Figure pat00017
)는 후향면(112)(122)이 축방향(
Figure pat00018
)과 이루는 각도보다 크다. 도 3에 도시된 바와 같이, 종래(a)에는 흡입공기가 축류팬의 회전방향과 반대방향 성분을 가졌으나, 본 발명(b)은 흡입공기가 편향면(111)(121)에 의해 편향되기 때문에, 축류팬(10)의 회전방향 성분(
Figure pat00019
Figure pat00020
)을 갖는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 지지다리(110)(120)들에 형성된 편향면(111)(121)들은 회전좌표계를 기준으로는 모두 축류팬(10)의 회전방향(
Figure pat00021
Figure pat00022
)을 향하나, 고정좌표계를 기준으로는 상부 지지다리(110)에 형성된 편향면(111)과 하부 지지다리(120)에 형성된 편향면(121)이 서로 반대방향을 향한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 지지대를 도시한 것이다. 도 5a는 도 4의 A-A를 따라 절개한 단면도를 보여주는 도면이다. 도 5b는 도 5a의 편향부(D')의 단면(210(S))을 확대하여 도시한 것이다.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기의 실외기는 축류팬(10)과, 축류팬(10)을 회전시키는 모터(30)와, 모터(30)를 지지하는 모터 지지대(200)를 포함한다.
모터 지지대(200)는 축류팬(10)의 후방에서 모터(30)를 지지한다. 모터 지지대(200)는 모터(30)를 지지하는 적어도 하나의 지지다리(210)(220)를 포함할 수 있다. 또한, 모터 지지대(200)는 모터(30)가 삽입되는 장착부(230)를 포함할 수 있다. 지지다리(210)(220)는 장착부(230)로부터 연장될 수 있으며, 모터(30)로부터 가해지는 하중이 분산될 수 있도록 다수개가 구비될 수 있다. 지지다리(210)(220)들은 서로 이격되어 배치되고, 지지다리(210)(220)들 사이의 이격된 공간을 통해 기류가 유동된다. 다수개의 지지다리(210)(220)들은 장착부(230)로부터 상측으로 연장되는 상부 지지다리(210)와 하측으로 연장되는 하부 지지다리(220) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
지지다리(210)(220)의 일단에는 결합판(241)(242)이 형성될 수 있으며, 결합판(241)(242)에 의해 케이싱(2)과 결합된다. 이하, 결합판(241)(242)들 중 상부 지지다리(210)들의 일단들을 연결하며 케이싱(2)의 상면(미도시)과 결합되는 것을 상부 결합판(241)이라고 하고,하부 지지다리(220)들의 일단들을 연결하며 케이싱(2)의 바닥면(2a)과 결합되는 것을 하부 결합판(242)이라고 한다.
장착부(230)와 결합판(241)(242) 사이에서 지지다리(210)(220)들를 연결하는 보강리브(251)(252)가 더 구비될 수 있다. 보강리브(251)(252)들은 상부 지지다리(210)들 사이를 연결하는 상부 보강리브(251)와, 하부 지지다리(220)들 사이를 연결하는 하부 보강리브(252)를 포함할 수 있다.
모터 지지대(200)는 축류팬(10)으로 흡입되는 기류(즉, 흡입기류)를 축류팬(10)의 회전방향 성분을 갖도록 편향시키는 편향부(D')를 포함한다. 편향부(D')는 지지다리(210)(220)에 형성될 수 있다.
편향부(D')는 흡입기류가 닿기 시작하는 전연(Leading Edge, LE)로부터 기류가 박리되는 후연(Trailing Edge, TE)을 향하는 벡터(
Figure pat00023
)가 축류팬(10)의 회전방향 성분(
Figure pat00024
Figure pat00025
)을 갖는다. 편향부(D')는 횡단면, 즉, XY 평면을 따라 절개한 단면이 유선형 폐곡선(streamline shape closed path) 또는 에어포일(airfoil) 형태일 수 있으며, 이 경우 벡터
Figure pat00026
는 전연(LE)으로부터 후연(TE)을 연결하는 코드(chord)가 향하는 방향으로 정의된다.
편향부(D')는 전연(LE)과 후연(TE)을 연결하는 상부면(upper surface, U)(또는, 흡입면(suction surface))과, 하부면(lower surface, L)(또는, 압력면(pressure surface)) 중, 하부면(L)이 축류팬(10)의 회전방향을 향하고, 상부면(U)은 축류팬(10)의 회전방향과 반대방향을 향한다. 상부면(U)에서의 기류의 속도는 하부면(L)에서보다 빠르고, 따라서, 상부면(L)에서의 정압(static pressure)은 하부면(L)에서보다 낮다.
지지다리(210)(220)들 사이의 이격된 공간을 통해 기류가 유동된다. 다수개의 지지다리(210)(220)들은 장착부(230)로부터 상측으로 연장되는 상부 지지다리(210)와 하측으로 연장되는 하부 지지다리(220) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상부 지지다리(210)의 전연으로부터 후연을 향하는 제 1 벡터와, 하부 지지다리(220)의 전연에서 후연을 향하는 제 2 벡터는, 회전좌표계를 기준으로는 모두 축류팬(10)의 회전방향을 향하나, 고정좌표계를 기준으로는 서로 다른 부호의 방향 성분을 갖는다. 즉, 상기 제 1 벡터는
Figure pat00027
성분으로 양의 값을 가지나, 상기 제 2 벡터는
Figure pat00028
성분으로 음의 값을 갖는다.
도 6은 도 4의 모터 지지대를 적용한 경우와 종래의 경우에 있어서, 풍량에 따른 정압(positive pressure)과, 유로저항의 변화 추이를 도시한 그래프이다. 도 7은 도 4의 모터 지지대를 적용한 경우와 종래의 경우에 있어서, 풍량에 따른 소비전력을 비교한 것(a)과, 발생 소음을 비교한 것(b)을 도시한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 실험에 의하면, 정압은 본 발명의 경우(a')가 종래의 경우(a)에 비해 상승되었을 뿐만 아니라, 유로저항은 본 발명의 경우(b')가 종래의 경우(b)에 비해 감소하였다. 따라서, 종래의 실외기에서 적절한 정압과 유로저항이 발생되도록 풍량 F로 운전되는 것이 바람직하였다면, 본 발명은 풍량을 F'로 증대시켜도, 종래와 유사한 정도의 정압과 유로저항을 발생시키면서 운전하는 것이 가능하다. 정압의 상승과 유로저항의 감소는 팬의 성능을 향상시킨다. 도 7의 (a)에서 보이듯이 본 발명은 종래에 비해 소비전력이 절감되었으며, 발생되는 소음의 크기도 종래에 비해 줄었다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (11)

  1. 축류팬;
    상기 축류팬을 회전시키는 모터; 및
    상기 모터를 지지하는 모터 지지대를 포함하고,
    상기 모터 지지대는,
    상기 축류팬으로 흡입되는 흡입기류를, 상기 축류팬의 회전방향 성분을 갖도록 편향시키는 편향부를 포함하는 공기조화기의 실외기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 편향부는,
    상기 흡입기류가 안내되는 면으로, 상기 축류팬의 축방향에 대해 소정의 각도를 갖는 편향면을 포함하는 공기조화기의 실외기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 각도는 예각인 공기조화기의 실외기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 편향부는,
    상기 흡입기류가 맞닿는 기류 접촉면이 상기 흡입기류의 상류측을 향해 볼록하게 형성되고,
    상기 기류 접촉면은,
    상기 축류팬의 회전방향을 향하는 전향면; 및
    상기 축류팬의 회전방향과 반대방향을 향하는 후향면을 포함하고,
    상기 편향면은,
    상기 전향면에 형성되는 공기조화기의 실외기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 편향부는,
    상기 흡입기류가 닿기 시작하는 전연으로부터, 상기 흡입기류가 박리되는 후연을 향하는 벡터가 상기 축류팬의 회전방향 성분을 갖는 공기조화기의 실외기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전연과 후연은 유선형 폐곡선 상에 위치하는 공기조화기의 실외기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 편향부는,
    상기 전연과 후연을 연결하는 흡입면과 압력면 중, 상기 압력면이 상기 축류팬의 회전방향을 향하고,
    상기 흡입면에서의 정압은 상기 압력면에서의 정압보다 낮은 공기조화기의 실외기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터 지지대는,
    상기 모터가 장착되는 장착부; 및
    상기 장착부로부터 연장되어 소정의 고정체와 연결됨으로써 상기 모터를 지지하는 지지다리를 포함하고,
    상기 편향부는,
    상기 지지다리에 형성되는 공기조화기의 실외기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 편향부는,
    상기 흡입기류가 안내되는 면으로, 상기 축류팬의 축방향에 대해 소정의 각도를 갖는 편향면을 포함하고,
    상기 지지다리는,
    상기 장착부로부터 상측으로 연장되는 상부 지지다리; 및
    상기 장착부로부터 하측으로 연장되는 하부 지지다리를 포함하고,
    상기 상부 지지다리에 형성된 편향면과 상기 하부 지지다리에 형성된 편향면은 고정좌표계를 기준으로 서로 반대방향을 향하는 공기조화기의 실외기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 편향부는,
    상기 흡입기류가 닿기 시작하는 전연으로부터, 상기 흡입기류가 박리되는 후연을 향하는 벡터가 상기 축류팬의 회전방향 성분을 갖으며,
    상기 지지다리는,
    상기 장착부로부터 상측으로 연장되는 상부 지지다리; 및
    상기 장착부로부터 하측으로 연장되는 하부 지지다리를 포함하고,
    상기 상부 지지다리의 전연으로부터 후연을 향하는 제 1 벡터와, 상기 하부 지지다리의 전연에서 후연을 향하는 제 2 벡터는, 고정좌표계를 기준으로 서로 다른 부호의 방향성분을 갖는 공기조화기의 실외기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 지지다리를 다수개가 구비되고,
    상기 흡입기류가 상기 다수개의 지지다리를 사이를 통과하는 공기조화기의 실외기.
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