KR20190136411A - 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치 - Google Patents

풍량 증가 히트펌프용 방열 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉각 범위 및 풍량을 획기적으로 증가시킬 수 있는 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치는, 내부 공간을 가지고 박스 형상으로 형성되며, 전면의 중앙부에는 공기의 배출을 위한 배출공이 관통 형성되고, 측면 및 후면에는 복수의 흡입공이 관통 형성되는 케이스; 상기 케이스의 내부에 회전 가능하도록 구비되고, 서로 소정 간격 이격되어 마주하며, 회전축 방향으로 서로 평행하도록 배치되는 한 쌍의 냉각팬; 가늘고 긴 판형상을 가지고, 길이 방향이 상기 냉각팬의 회전축을 따르도록 상기 냉각팬에 근접하여 배치되며, 일측 방향 모서리가 상기 냉각팬을 향하는 안내판을 포함하고, 상기 냉각팬은 복수의 블레이드를 가지는 크로스 플로우 팬(cross flow fan)이며, 상기 냉각팬은 상기 케이스의 내부로부터 상기 배출공을 향하여 기류가 형성되도록 서로 반대 방향으로 회전하고, 상기 블레이드 외면을 따라 복수의 돌출핀이 상기 블레이드의 이동 방향과 평행한 링 형상으로 돌출 형성될 수 있다.

Description

풍량 증가 히트펌프용 방열 장치{HEAT PUMP RADIATING APPARATUS HAVING INCREASED AIR FLOW}
본 발명은 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 히트펌프 등을 냉각시키기 위한 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치에 관한 것이다.
히트펌프에는 응축기가 구성되는데, 압축기로부터 이송되는 고온/고압의 기체 상태 냉매가 응축기에서 냉각되어 저온의 액체 상태 냉매로 변화되며, 냉각 방법에 따라 수냉식, 공랭식 및 증발식 등이 있다.
이러한 응축기는 각종 산업 장치 등에서 광범위하게 사용됨은 물론 에어컨 및 냉장고 등과 같이 주변에서 흔히 접하는 제품에도 사용된다.
이 중에서 에어컨을 살펴보면, 일반적으로 실내기와 실외기를 포함하여 구성되며, 실내기를 통하여 흡수한 실내의 열을 실외기를 통하여 외부로 방출함으로써 실내의 온도를 낮출 수 있다.
실내기는 통상적으로 송풍부, 송풍부에 의해 강제 이송되는 실내 공기를 냉각시키기 위한 증발기(열교환부) 및 풍량, 온도 및 부가 기능 등을 제어할 수 있도록 제어부를 포함한다.
실외기는 실내기로부터 이송되는 기체 상태의 냉매를 고온/고압으로 압축하기 위한 압축기, 압축기로부터 냉매를 공급받아 방열시켜 저온의 액체 냉매로 만들기 위한 응축기 및 응축기의 냉각을 돕기 위한 냉각팬을 포함한다.
또한, 실외기로부터 이송되는 액체 냉매는 팽창밸브에 의해 저온/저압의 기체 상태로 변환되어 증발기로 공급될 수 있다.
대한민국 등록실용신안공보 제20-0431746호를 참조하면, 에어컨 실외기(100)는 케이스(110), 케이스 내부에 설치되는 응축기(130), 응축기의 냉각을 돕기 위하여 응축기의 전면에 설치되는 냉각팬(136) 및 응축기에 연결되는 압축기(120)를 포함한다.
이때, 냉각팬은 냉각 수단으로서 핵심적인 역할을 담당하는데, 냉각팬 후면의 공기만 흡입하므로 냉각 부위가 제한적인 단점이 있다.
본 발명은 냉각 범위를 획기적으로 증가시킬 수 있는 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치를 제공함에 목적이 있다.
또한, 별도의 추가 장치 없이 풍량을 증가시켜 냉각 성능을 높일 수 있는 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치를 제공함에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 내부 구조를 극단적으로 단순화하여 제조 비용 및 무게를 줄이고 고장률을 낮춰 유지보수 비용을 줄일 수 있는 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 따른 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치는, 내부 공간을 가지고 박스 형상으로 형성되며, 전면의 중앙부에는 공기의 배출을 위한 배출공이 관통 형성되고, 측면 및 후면에는 복수의 흡입공이 관통 형성되는 케이스; 상기 케이스의 내부에 회전 가능하도록 구비되고, 서로 소정 간격 이격되어 마주하며, 회전축 방향으로 서로 평행하도록 배치되는 한 쌍의 냉각팬; 가늘고 긴 판형상을 가지고, 길이 방향이 상기 냉각팬의 회전축을 따르도록 상기 냉각팬에 근접하여 배치되며, 일측 방향 모서리가 상기 냉각팬을 향하는 안내판을 포함하고, 상기 냉각팬은 복수의 블레이드를 가지는 크로스 플로우 팬(cross flow fan)이며, 상기 냉각팬은 상기 케이스의 내부로부터 상기 배출공을 향하여 기류가 형성되도록 서로 반대 방향으로 회전하고, 상기 블레이드 외면을 따라 복수의 돌출핀이 상기 블레이드의 이동 방향과 평행한 링 형상으로 돌출 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 냉각팬과 상기 안내판 사이의 서로 마주하는 거리는 상기 냉각판의 회전 진행 방향으로 갈수록 줄어들 수 있다.
바람직하게는, 상기 냉각팬과 상기 케이스의 후면, 그리고 상기 냉각팬과 상기 케이스의 양 측면의 사이를 따라 배치되는 'U' 자 형상의 응축기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치는, 넓은 범위의 공기를 끌어들여 배출시키고 풍량을 증가시킴으로써 냉각 능력을 향상시키고 에너지 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 공기의 유로를 형성하기 위한 유도 수단을 극단적으로 단순화하여 제조 비용 및 장치의 무게를 감소시키고, 고장률을 낮춰 장치 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치의 내부 구조를 나타내는 도면,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치의 평단면도,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치의 냉각팬의 블레이드를 나타내는 도면,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치의 공기 흐름을 나타내는 도면,
도5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치의 공기 흐름에 따른 응축기 냉각을 나타내는 도면 및
도5b 와 도5c는 종래의 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치의 공기 흐름에 따른 응축기 냉각을 나타내는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치의 내부 구조를 나타내는 도면 및 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치의 평단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치는, 케이스(110), 냉각팬(210) 및 응축기(310)로 구성된다.
케이스(110)는 내부 공간을 가지고 박스 형상으로 형성되며, 케이스(110)의 전면에는 공기의 배출을 위한 배출공(130)이 관통 형성된다. 케이스(110)의 측면 및 후면은 외부와 통하도록 구성되는데, 일 실시예에 따르면 공기의 흡입을 위한 복수의 흡입공(120)이 관통 형성된다.
케이스(110)의 내부에는 한 쌍의 냉각팬(210)이 회전 가능하도록 구비되는데, 본 발명의 일실시예에 따르면 냉각팬(210)은 크로스 플로우 팬(cross flow fan)일 수 있다. 냉각팬(210)은 서로 소정 간격 이격되어 마주하며, 냉각팬(210)의 회전축 방향으로 서로 평행하도록 배치된다. 냉각팬(210)은 서로 반대 방향으로 회전하는데, 도2를 참조하면, 좌측에 배치되는 냉각팬(210)은 시계 방향으로 회전하고 우측에 배치되는 냉각팬(210)은 반시계 방향으로 회전한다.
냉각팬(210)과 흡입공(120)의 사이에는 응축기(210)가 배치되는데, 응축기(210)는 케이스(110) 양 측면 및 후면에 걸쳐 흡입공(120)과 마주하도록 'U' 자 형상을 가진다. 본 발명의 일실시예에서는 응축기(210)가 배치되지만, 응축기 대신에 냉각이 필요한 어떠한 장치라도 배치될 수 있다.
냉각팬(210)과 응축기(210)의 사이에는 가늘고 긴 판형상의 안내판(220)이 구비되는데 각각의 냉각판(210)에 하나의 안내판(220)이 각각 근접하여 고정된다. 이때, 안내판(220)은 냉각팬(210)의 회전 축방향을 따라 안내판(220)이 길이 방향으로 평행하도록 배치된다.
이때, 안내판(220)의 일측단부(220a)는 이웃하는 냉각팬(210)의 날개 외측에 근접하도록 배치되고, 타측단부(220b)는 이웃하는 냉각팬(210)으로부터 멀어지는 방향을 향하도록 배치된다.
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치의 냉각팬의 블레이드를 나타내는 도면이다.
냉각팬(210)은 복수의 블레이드를 포함하는데, 각 블레이드에는 소정 폭을 가지는 복수의 돌출핀(211)이 블레이드의 외면을 따라 돌출 형성된다. 이때, 돌출핀(211)은 링형상을 가지고 블레이드의 이동 방향과 평행하도록 형성된다.
공기가 블레이드를 따라 이동할 때 공기의 유동 속도가 높은 경우 박리 현상에 의해 공기 저항이 커질 수 있는데, 본 발명의 일실시예에 따르면 돌출핀(211)에 의해 작은 와류가 생성되어 공기 저항을 줄일 수 있다. 따라서, 공기는 냉각팬(210)을 원할하게 지나며, 배출되는 공기의 유량이 증가할 수 있다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치의 공기 흐름을 나타내는 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치의 작동은 다음과 같다.
냉각팬(210)이 회전하면 냉각팬(210) 주변의 공기가 냉각팬(210)에 의해 강제 이송되는데, 강제 이송되는 공기의 일부는 냉각팬(210)과 안내판(220)의 사이를 통과하여 유동한다. 냉각팬(210)과 안내판(220)의 사이를 통과하는 공기는 주로 케이스(110) 측면의 흡입공(120)을 통하여 강제으로 흡입되는 공기로서, 이들은 냉각팬(210)과 안내판(220)의 사이를 통과한 후 배출공(130) 측을 향하여 유동한다.
이때, 배출공(130) 측으로 향한 공기는 배출공(130)을 통하여 빠르게 배출되므로 케이스(110) 내부 후방 측 기압이 전방 측 기압에 비해 상대적으로 낮아진다. 이에 따라, 기압 차에 의해 케이스(110) 후면의 흡입공(120)을 통하여 케이스(110) 내로 공기가 유입되고, 유입되는 공기는 배출공(130)을 통하여 케이스(110) 전방으로 배출된다. 즉, 냉각팬(210)과 안내판(220) 사이를 통과하여 강제 형성되는 기류에 의해 케이스(110) 후방으로부터 전방을 향하는 기류 또한 강제로 형성되는 것이다.
결과적으로, 케이스(110)의 후면 및 양 측면의 흡입공(120)으로부터 흡입되는 공기가 흡입공(120)과 마주하도록 케이스(110) 내부에 방사형으로 형성되는 응축기(310)를 통과함으로써 응축기(310)가 효과적으로 냉각될 수 있다.
도5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치의 공기 흐름에 따른 응축기 냉각을 나타내는 도면 및 도5b 와 도5c는 종래의 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치의 공기 흐름에 따른 응축기 냉각을 나타내는 도면이다.
도5a를 참조하면, 공기의 흐름이 응축기(310)의 후방은 물론 측방으로부터도 강제로 형성되어 흡입되므로 'U'자형 응축기(310) 전체에 걸쳐 고른 냉각이 가능하다.
이와 비교하여 도5b를 참조하면, 일반적으로 응축기 냉각을 위하여 사용되는 축류형 냉각팬(10)의 경우 공기의 흐름이 일 방향으로만 형성된다. 즉, 공기가 축류형 냉각팬(10)의 후방으로부터만 흡입되므로 'U'자형 응축기(310) 양측(A)의 강제 냉각이 불가능하며, 상대적으로 냉각 능력이 떨어진다.
따라서, 축류형 냉각팬(10)을 이용하여 본 발명의 일 실시예와 같은 냉각 능력을 유지하기 위해서는 장치가 대형화할 수밖에 없다. 도5c를 참조하면, 'U'자형 응축기에 대응하는 용량의 직선형 응축기(320)를 냉각시키기 위한 축류형 냉각팬(10)이 부가적으로 구비된다. 이 경우에 응축기(320)의 길이가 길어지므로 장치가 대형화되고, 축류형 냉각팬(10)이 다수 설치되므로 제조 단가 및 유지보수 비용이 상승하는 단점이 있다.
또한, 본 발명의 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치는 케이스(110) 중앙의 배출구(130)를 통하여 공기가 배출되는데 비하여, 좌우로 긴 장치 전반에 걸쳐 공기가 배출되는 문제점이 있다. 예를 들어 건물의 외부에 설치되는 에어컨 실외기로부터 배출되는 강한 바람이 보행자에게 불쾌감을 유발하고 외부 먼지를 비산시켜 공기 오염을 일으키는데, 공기 배출 면적이 큰 경우에 이와 같은 문제를 극대화하는 것이다.
종래의 응축기 냉각 장치에 따르면, 냉각팬 후면의 공기만 흡입하므로 냉각 부위가 제한적이고 응축기의 냉각 면적을 확장할 수 없는 단점이 있다.
또한, 냉각 면적 확장을 위해서는 장치가 커지고, 공기 배출 면적이 증가하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명에 따르면, 넓은 범위의 공기를 끌어들여 배출시킬 수 있어 냉각 성능을 향상시킬 수 있고, 장치의 전체적인 크기에 비하여 냉각 능력이 우수하며, 공기 배출 면적을 줄일 수 있다.
또한, 풍량을 증가시켜 냉각 성능을 높일 수 있다.
또한, 공기의 유로를 형성하기 위한 유도 수단을 극단적으로 단순화하여 제조 비용 및 장치의 무게를 감소시키고, 고장률을 낮춰 장치 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
110 : 케이스 120 : 흡입공
130 : 배출공 210 : 냉각팬
211 : 돌출핀 220 : 안내판
310 : 응축기

Claims (3)

  1. 내부 공간을 가지고 박스 형상으로 형성되며, 전면의 중앙부에는 공기의 배출을 위한 배출공이 관통 형성되고, 측면 및 후면에는 복수의 흡입공이 관통 형성되는 케이스;
    상기 케이스의 내부에 회전 가능하도록 구비되고, 서로 소정 간격 이격되어 마주하며, 회전축 방향으로 서로 평행하도록 배치되는 한 쌍의 냉각팬; 및
    가늘고 긴 판형상을 가지고, 길이 방향이 상기 냉각팬의 회전축을 따르도록 상기 냉각팬에 근접하여 배치되며, 일측 방향 모서리가 상기 냉각팬을 향하는 안내판
    을 포함하고,
    상기 냉각팬은 복수의 블레이드를 가지는 크로스 플로우 팬(cross flow fan)이며, 상기 냉각팬은 상기 케이스의 내부로부터 상기 배출공을 향하여 기류가 형성되도록 서로 반대 방향으로 회전하고, 상기 블레이드에는 링 형상의 돌출핀이 상기 블레이드의 이동 방향과 평행하도록 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각팬과 상기 안내판 사이의 서로 마주하는 거리는 상기 냉각판의 회전 진행 방향으로 갈수록 줄어드는 것을 특징으로 하는 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각팬과 상기 케이스의 후면, 그리고 상기 냉각팬과 상기 케이스의 양 측면의 사이를 따라 배치되는 'U' 자 형상의 응축기
    를 더 포함하는 풍량 증가 히트펌프용 방열 장치.
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