KR20200043847A - 공기 조화기 및 이에 적용된 오리피스 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기는, 흡입구와 토출구가 구비되는 케이스; 상기 케이스 내부에 설치되는 송풍팬; 상기 송풍팬의 흡입 측에 설치되는 후방 열교환부와, 상기 후방 열교환부로부터 절곡하여 연장되는 측방 열교환부를 포함하는 실외 열교환기; 상기 송풍팬의 토출 측에 설치되는 링 형상의 오리피스(orifice); 및 상기 측방 열교환부와 대향되고, 상기 송풍팬과 오리피스가 그 사이에 위치되는 배리어(barrier);를 포함하고, 상기 오리피스는, 상하 방향 또는 양측 방향 중 적어도 어느 하나에 대해서 비대칭 형상으로 구성된다.

Description

공기 조화기 및 이에 적용된 오리피스 {Air conditioner and orifice applied to it}

본 발명은 실외 공기가 흐르는 유로와 인접한 구조물을 고려하여 유동 손실을 개선시킬 수 있는 공기 조화기 및 이에 적용된 오리피스에 관한 것이다.

일반적으로 공기 조화기는 압축기, 실외 열교환기, 팽창밸브 및 실내 열교환기를 포함하는 냉동 사이클을 이용하여 실내를 냉방 또는 난방시키는 장치이다.

이러한 공기 조화기는 실내기와 실외기로 구성되는데, 실내기는 압축기, 실외 열교환기 및 실외 팬 등을 포함하고, 실외기는 실내 열교환기 및 실내 팬 등을 포함한다.

최근 사용자의 주거형태의 변화에 따라, 좁은 공간에 설치될 수 있는 고성능의 공기 조화기가 요구된다. 상기 실외기의 용량을 증가시키기 위해서, 냉매를 열교환시키는 실외 열교환기의 열의 수를 증가시킬 수 있다. 이 때, 실외기의 크기는 증가시키지 않고, 실외 열교환기의 수를 증가시키려면, 실외기의 내부에 설치되는 구성들 사이에 간격이 상대적으로 짧아지게 된다.

일예로, ‘ㄱ’자로 절곡된 실외 열교환기가 포함되는 실외기의 경우, 실외 열교환기는 팬의 후방에 위치한 후방 열교환부와 팬의 측방에 위치한 측방 열교환부로 구분될 수 있다. 물론, 팬과 후방 열교환부 사이에는 모터가 위치되어, 후방 열교환부와 팬이 충분히 이격되어 배치될 수 있다. 하지만, 팬과 측방 열교환부 사이에는 별도의 구성을 포함하지 않으므로, 팬의 소음이 측방 열교환부를 통하여 실외기 외부로 방출될 수 있는 문제점이 있다.

한편, 일반적인 실외기에는 축류팬이 적용되고, 축류팬에서 발생되는 소음은 크게 이산 소음(Tonal Noise)과 광대역소음(Broadband noise)으로 나뉠 수 있다. 상기 이산 소음은 날개 통과 주파수(BPF: Blade Passing Frequency) 대역의 소음을 포함한다. 상기 날개 통과 주파수는 팬에서 공기와의 주기적인 교란에 의하여 발생하는 소음으로, 팬의 회전속도와 팬을 구성하는 날개의 수에 의해서 결정된다. 상기 날개 통과 주파수는 좁은 주파수 대역에서 큰 크기를 가지므로, 다른 소음보다 사용자의 청각에 예민하게 들릴 수 있는 문제점이 있다.

최근에는 상기 날개 통과 주파수 대역의 소음을 줄이기 위해서, 확장관이나 공명기를 이용하여 제거하는 방법이 제안되었다.

이에 대한 선행문헌으로는 다음과 같은 건이 있다.

출원번호(출원일자) : 10-2014-0170184 (2014년12월02일)

발명의 명칭 : 송풍장치 및 이를 포함하는 공기 조화기의 실외기

그러나 위 선행문헌에 의하면, 날개 통과 주파수를 감쇄하기 위한 확장관이나 공명기는 소음을 감소시킬 수 있으나, 회전하는 팬의 주위에 공기를 가이드하는 구조물을 추가로 배치해야 하므로, 실외기의 크기가 커질 수 있는 문제점이 있다.

또한, 공기를 가이드하는 구조물로 인하여 유동 저항이 커질 수 있으므로, 풍량이 저하될 뿐 아니라 풍량 소음이 커질 수 있는 문제점이 있었다.

따라서, 실외기의 크기는 설정된 크기를 유지하면서, 유동 저항을 저감할 수 있는 구조가 요구된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 실외 공기가 흐르는 유로와 인접한 구조물을 고려하여 유동 손실을 개선시킬 수 있는 공기 조화기 및 이에 적용된 오리피스를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 실외 공기의 유동 손실을 저감시키는 동시에 설치 공간을 최소화시킬 수 있는 공기 조화기 및 이에 적용된 오리피스를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기는, 흡입구와 토출구가 구비되는 케이스; 상기 케이스 내부에 설치되는 송풍팬; 상기 송풍팬의 흡입 측에 설치되는 후방 열교환부와, 상기 후방 열교환부로부터 절곡하여 연장되는 측방 열교환부를 포함하는 실외 열교환기; 상기 송풍팬의 토출 측에 설치되는 링 형상의 오리피스(orifice); 및 상기 측방 열교환부와 대향되고, 상기 송풍팬과 오리피스가 그 사이에 위치되는 배리어(barrier);를 포함하고, 상기 오리피스는, 상하 방향 또는 양측 방향 중 적어도 어느 하나에 대해서 비대칭 형상으로 구성된다. 따라서, 인접한 구조물의 형상과 위치 등을 고려한 오리피스의 형상을 제공함으로서, 오리피스를 통과하는 실외 공기의 유동 손실을 개선하여 송풍 효율 및 정압 능력을 향상시킬 수 있고, 오리피스와 인접 구조물 사이의 간격을 줄일 수 있어 설치 공간을 최소화시킬 수 있다.

상기 오리피스는, 상기 측방 열교환부와 인접하게 위치된 일 측부와, 상기 일 측부와 연결되고 상기 케이스의 바닥면으로부터 소정 간격 이격된 하부와, 상기 일 측부와 대향되도록 상기 하부와 연결되고 상기 배리어와 인접하게 위치되는 타 측부와, 상기 하부와 대향되도록 상기 일 측부와 타 측부 사이에 연결되는 상부를 포함하고, 상기 오리피스의 일 측부와 하부와 타 측부와 상부는, 공기가 송풍되는 방향인 축 방향 길이(L)가 서로 다르게 구성될 수 있다. 따라서, 오리피스를 기준으로 상측의 전장부 및 방열 구조를 비롯하여 하측의 베이스, 일 측과 타 측의 조립 구조를 고려하여, 송풍팬을 통과한 실외 공기가 인접한 구조물이 아니라 오리피스로 통과되도록 하여, 유동 손실을 저감시킬 수 있다.

상세하게, 상기 오리피스의 일 측부에서 축 방향 길이(L1) 보다, 상기 오리피스의 하부와 상부에서 축 방향 길이(L2,L4)가 더 길고, 상기 오리피스의 타 측부에서 축 방향 길이(L3)가 더 짧게 구성되는 것이 바람직하다.

상기 오리피스는, 축 방향 길이가 일정한 링 형상의 본체부와, 상기 본체부의 양측 일부 구간에 상기 본체부의 축 방향으로 연장된 한 쌍의 간섭 방지부와, 상기 본체부로부터 상기 송풍팬 방향으로 연장되고, 상기 본체부의 외측 방향으로 완만하게 확장된 흡입부와, 상기 본체부로부터 상기 케이스 방향으로 연장되고, 상기 본체부의 외측 방향으로 완만하게 확장된 토출부를 포함할 수 있다. 따라서, 본체부를 기준으로 간섭 방지부를 제외한 부분에서 흡입부와 토출부가 구비됨으로, 흡입 측과 토출 측의 유동 손실을 저감시킬 수 있고, 오리피스의 양측이 인접 구조물과 간섭 없이 용이하게 조립될 수 있다.

상기 흡입부는, 상기 본체부의 일 측부와 타 측부에서 상기 본체부의 상부와 하부로 갈수록 더 길게 연장되고, 최하측에서 반경이 최상측에서 반경보다 더 길게 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 오리피스의 흡입 측의 유동 손실을 저감시킬 수 있다.

상기 토출부는, 외측 방향으로 갈수록 직경이 커지는 곡선부와, 상기 곡선부의 단부에서 외측 반경 방향으로 연장된 직선부를 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 오리피스의 토출 측의 유동 손실을 저감시킬 수 있다.

상기 오리피스는, 상기 본체부의 내주면에 원주 방향을 따라 돌출된 와류 방지부를 더 포함하는데, 상기 와류 방지부는, 상기 흡입부 방향에 일면이 소정의 곡률을 가진 곡면 형상으로 형성되며, 상기 송풍팬의 트레일링 에지(trailing edge)와 팁 클리어런스(tip clearance)를 유지하도록 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 송풍팬에서 발생되는 익단누설와류를 억제할 수 있고, 익단누설와류에 의한 유동 저항을 개선시킬 수 있다.

상기 오리피스는, 상기 본체부의 외주면에 원주 방향의 일부 구간에만 구비된 보강용 리브를 더 포함하는데, 상기 보강용 리브는, 상기 본체부의 외주면 일부 구간에 원주 방향을 따라 돌출된 반경 방향 보강 리브와, 상기 본체부의 외주면 일부 구간에 축 방향을 따라 돌출된 복수개의 축 방향 보강 리브를 포함할 수 있으며, 상기 보강용 리브는, 상기 본체부의 두께와 동일하게 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 오리피스의 강도를 보강할 수 있고, 송풍팬의 회전에 의해 비대칭 형상의 오리피스 표면에 압력이 주기적으로 가해지더라도 진동 소음을 저감시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 오리피스는, 전후 방향 길이가 일정한 링 형상의 본체부; 상기 본체부의 양측 일부 구간에 상기 본체부의 방향으로 연장된 한 쌍의 간섭 방지부; 상기 본체부의 후단으로부터 상기 본체부의 외측 방향으로 완만하게 확장된 흡입부; 및 상기 본체부의 전단으로부터 상기 본체부의 외측 방향으로 완만하게 확장된 토출부;를 포함하고, 상하 방향 또는 양측 방향 중 적어도 하나에 대해서 비대칭 형상으로 구성된다.

상기 흡입부는, 상기 본체부의 후단 양측에서 상하측으로 갈수록 더 길게 연장되고, 최하측에서 반경이 최상측에서 반경보다 더 길게 구성되는 것이 바람직하다.

상기 토출부는, 상기 본체부의 전단에서 외측 방향으로 갈수록 직경이 커지는 디퓨저 형상으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 오리피스는, 상기 본체부의 내주면에 원주 방향을 따라 돌출된 와류 방지부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 오리피스는, 상기 본체부의 외주면 일부 구간에 원주 방향을 따라 돌출된 반경 방향 보강 리브와, 상기 본체부의 외주면 일부 구간에 축 방향을 따라 돌출된 복수개의 축 방향 보강 리브를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 실외 공기가 흐르는 유로와 인접한 구조물을 고려하여 상하 방향 또는 양측 방향 중 적어도 하나에 대해서 비대칭 형상의 오리피스를 적용함으로서, 실외 공기의 유동 손실을 개선하여 송풍 효율 및 정압 능력을 향상시킬 수 있고, 오리피스와 인접 구조물 사이의 간격을 줄일 수 있어 설치 공간을 최소화시킬 수 있다.

또한, 오리피스의 내주면에 와류 방지부가 구비됨으로서, 송풍팬에서 발생되는 익단누설와류를 억제할 수 있고, 익단누설와류에 의한 유동 저항을 개선시킬 수 있다.

또한, 오리피스의 외주면에 반경 방향 보강 리브 및 원주 방향 보강 리브가 구비됨으로서, 오리피스의 강도를 보강할 수 있고, 송풍팬의 회전에 의해 오리피스 표면에 압력이 주기적으로 가해지더라도 진동 소음을 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 실외기가 도시된 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 실외기가 도시된 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 실외기가 도시된 평단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 실외기가 도시된 측단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오리피스가 도시된 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오리피스가 도시된 측면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 오리피스가 도시된 측단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 오리피스와 송풍팬 일부가 도시된 사시도.

이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 실외기가 도시된 사시도와 분해 사시도와 평단면도 및 측단면도이다.

본 발명의 공기 조화기는, 냉방과 난방 중 어느 하나의 운전 모드로 동작되어 실내를 공기조화할 수 있는 냉난방 동시형 멀티 공기조화 시스템이거나, 냉방과 난방 중 어느 하나의 운전 모드로 절환되어 실내를 공기조화할 수 있는 히트 펌프 타입의 냉난방 절환형 멀티 공기조화시스템일 수 있으며, 한정되지 아니한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기는 복수개의 실내기와, 하나의 실외기(10)를 포함할 수 있다.

실외기(10)는, 외관을 형성할 뿐 아니라 다수의 부품을 내장하는 케이스를 포함한다.

실외기(10)의 케이스는, 실외기(10)의 전면을 구성하는 전방 패널(11)과, 전방 패널(11)의 후방에 이격되어 실외기의 후면을 구성하는 후방 패널(12)과, 전방패널(11)과 후방 패널(12)의 상측에 구비되어 실외기(10)의 상면을 구성하는 상면 패널(13)과, 전방 패널(11)과 후방 패널(12)의 양측에 구비되어 실외기(10)의 양측면을 구성하는 좌측 패널(14)과 우측 패널(15)을 포함한다.

실외기(10)의 케이스에 의해 둘러 쌓인 내부 공간이 형성된다.

실외기(10)는 내부 공간으로 실외 공기가 흡입되는 흡입구(12A, 14A, 15A)와, 내부공간에서 열교환된 실외 공기가 토출되는 토출구(11A)가 구비된다. 흡입구(12A, 14A, 15A)는 후방 패널(12)과 좌측 패널(14) 및 우측 패널(15)에 형성될 수 있고, 토출구(11A)는 전방 패널(11)에 형성될 수 있다. 실외기(10)의 후방 또는 측방에서 실외 공기가 흡입된 다음, 내부 공간에서 열교환되고, 실외기(10)의 전방으로 토출될 수 있다.

실외기(10)는 서비스 패널(16)을 더 포함한다. 서비스 패널(16)은 실외기(10) 전면에서 일측으로 라운드지게 형성될 수 있고, 서비스 커버(16A)를 포함할 수 있다. 따라서, 서비스 패널(16)은 하나의 패널로 전방과 측방을 동시에 개방 및 폐쇄할 수 있으므로, 작업자 또는 관리자가 서비스 커버(16A)를 통하여 후술할 전장실(60)에 쉽게 접근할 수 있다.

실외기(10)는, 실외기(10)의 하면을 이루는 베이스(17)를 더 포함한다. 베이스(17)의 상면에 후술할 냉동사이클의 일부 구성 요소를 비롯하여 각종 전장 부품 등이 배치될 수 있다. 베이스(17)의 하면이 지면과 접촉하여 실외기를 지면에 고정시킬 수 있다.

실외기(10)는 베이스(17)로부터 상방으로 연장된 배리어(barrier : 19)을 포함한다.

배리어(19)는 일종의 플레이트로서, 배리어(19)의 하단이 베이스(17)의 상면에 결합될 수 있고, 배리어(19)의 상단이 상면 패널(13)과 소정 간격 이격되게 위치될 수 있다. 또한, 배리어(19)의 선단이 후술할 오리피스(100)의 일측에 고정될 수 있고, 배리어(19)의 후단이 후술할 열교환기(24)의 일측에 고정될 수 있다.

배리어(19)는 실외기(10)의 내부 공간을 열교환실(50)과 전장실(60)로 나누어주고, 배리어(19)의 좌측에 열교환실(50)이 구비되고 배리어(19)의 우측에 전장실(60)이 위치될 수 있다.

열교환실(50)은 후술할 열교환기(24) 및 송풍팬(32)이 배치되는 공간으로서, 열교환기(24)를 통과하는 냉매와 송풍팬(32)에 의해서 유동하는 공기가 열교환 된다.

전장실(60)은 일종의 컨트롤박스인 전장부(70)가 위치하는 공간이다. 배리어(19)는 라운드지는 곡면을 포함할 수 있으며, 배리어(19)의 곡면은 전장실(60)에 배치되는 구성 요소와 대응되도록 곡률을 가지도록 구성될 수 있다.

실외기(10)에는, 냉매를 압축하는 압축기(21)와, 오일분리기(미도시)와, 사방밸브(미도시)와, 실외 열교환기(24)와, 실외 전자밸브(미도시)와, 기액 분리기(25) 및 다수의 냉매배관(26)이 구비될 수 있다.

압축기(21)에서 냉매가 압축된 다음, 오일 분리기에서 냉매로부터 오일이 분리되고, 사방밸브에 의해 유로를 가변하여 오일이 분리된 압축 냉매를 실외 열교환기(24)와 실내기의 실내 열교환기(미도시) 중 하나로 유동되도록 한다.

공기 조화기의 냉방 운전인 경우, 사방밸브에 의해 압축 냉매가 실외 열교환기(24)로 유동되고, 실외 열교환기(24)에서 응축된 냉매는 실외 팽창밸브를 통과하면서 감압된 다음, 실내기로 유동되며, 실내 열교환기에서 증발된 냉매는 다시 유동 전환부로 유입될 수 있다.

공기 조화기의 난방 운전인 경우, 사방밸브에 의해 압축 냉매가 실내기의 실내 열교환기로 유동되고, 실내 열교환기에서 응축된 냉매는 실내 팽창밸브를 통과하면서 감압된 다음, 실내기로 유동되고, 실외 열교환기(24)에서 증발된 냉매는 다시 유동 전환부로 유입될 수 있다.

유동 전환부를 통과한 냉매는 기액 분리기(25)로 유동하고, 기액 분리기(25)에서 액상 냉매가 분리된 다음, 기상 냉매만 압축기(21)로 유입되고, 상기와 같은 냉동 사이클을 따라 운전될 수 있다.

실외 열교환기(24)는 냉매를 외부 공기와 열교환하도록 구성되며, 냉방 운전 시에 응축기 역할을 하고, 난방 운전 시에 증발기 역할을 하게 된다.

실외 열교환기(24)는 'ㄱ’자로 절곡될 수 있다. 따라서, 실외 열교환기(24)는 후방 패널(12)과 좌측 패널(14)에 인접하게 위치될 수 있으나, 후방 패널(12)과 우측 패널(14)에 인접하게 위치될 수도 있다.

실외 열교환기(24)는, 후방 열교환부(24A)와, 후방 열교환부(24A)로부터 절곡하여 연장되는 측방 열교환부(24B)를 포함한다. 후방 열교환부(24A)는 후방 패널(12)에 대응되게 위치되고, 측방 열교환부(24B)는 좌측 패널(14)에 대응되게 위치될 수 있다.

실외 열교환기(24)는 실외 공기가 유입되는 유입면과 열교환된 공기가 토출되는 토출면을 포함한다. 유입면은 실외 열교환기(24)를 기준으로 후방 패널(12)과 좌측 패널(14)을 향하는 면이고, 토출면은 실외기(10)의 내부 공간을 향하는 면이다.

실외기(10)에는 모터(31)와, 송풍팬(32)과, 모터 브라켓(33)이 더 구비될 수 있다.

모터(31)는 송풍팬(32)에 회전력을 부여한다.

송풍팬(32)은 모터(31)의 회전축에 체결되어, 회전됨에 따라 실외 공기를 유동시킨다. 송풍팬(32)은 낮은 정압으로 높은 유량을 만들 수 있는 축류팬(axial flow fan)이 적용된다.

송풍팬(32)은 모터(31)의 회전축이 체결되는 허브와, 허브의 외주면에 형성된 복수개의 블레이드를 포함한다. 송풍팬(32)의 블레이드는 리딩 엣지(leading edge)와, 트레일링 에지(trailing edge)와, 반경 방향의 최외측단을 구성하는 팁(tip)을 포함한다. 송풍팬(32)의 팁이 회전하는 가상의 연장선을 회전경로(A)라고 정의할 수 있다.

모터 브라켓(33)은 모터(31)가 체결되어, 모터(31) 및 송풍팬(32)을 지지한다. 모터 브라켓(33)의 하단이 베이스(17)의 상면에 체결되고, 모터 브라켓(33)의 상단이 상면 패널(13)의 하면에 체결된다.

그리고, 모터(31)가 모터 브라켓(33)의 전면에 체결되고, 송풍팬(32)이 모터(31)의 회전축에 체결되는데, 모터(31)와 송풍팬(32)이 전면 패널(110의 토출구(11A)에 대응되도록 위치시킨다.

따라서, 열교환실(50)에는, 토출구(11A)와, 송풍팬(32)과, 모터(31)와, 모터 브라켓(33)과, 후방 열교환부(24A)가 전방에서 후방으로 차례로 배치될 수 있다.

실외기(10)는 토출구(11A)와 송풍팬(32) 사이에 구비되고, 전방 패널(11)에 체결되는 오리피스(100)를 더 포함한다.

오리피스(100)은 전방의 전방패널(11)과 후방의 송풍팬(32) 사이에 위치되고, 좌측의 측방 열교환부(24B)와 우측의 배리어(19)사이에 위치될 수 있다.

따라서, 오리피스(100)는 송풍팬(32)에서 토출구(11A)로 유동하는 실외 공기를 가이드하고, 송풍팬(32)의 회전에 따른 소음이 측방 열교환부(24B)를 통하여 실외기(10) 외부로 전달되는 것을 방지할 수 있다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 오리피스가 도시된 사시도와 측면도 및 측단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 오리피스와 송풍팬 일부가 도시된 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 오리피스(100)는 전체적으로 링 형상이지만, 인접한 구조물의 형상과 위치를 고려하여 좌, 우, 상, 하에서 축 방향 길이가 비대칭 형상으로 구성된다.

오리피스(100)의 일 측부가 좌측의 측방 열교환부(24B : 도 3에 도시)와 인접하게 위치되고, 오리피스(100)의 하부가 베이스(17 : 도 2에 도시)의 상측에 이격된다. 오리피스(100)의 타 측부가 우측의 배리어(19 : 도 2에 도시)와 인접하게 위치되고, 오리피스(100)의 상부가 상부 패널(13 : 도 2에 도시)의 하측에 이격된다.

오리피스(100)는 전면 패널(11 : 도 2에 도시0의 토출구(11A : 도 2에 도시)에 대응되게 위치하는데, 토출구(11A : 도 2에 도시)가 전면 패널(11 : 도 2에 도시)의 중심보다 상측으로 치우치게 위치된다. 즉, 전장부(70 : 도 2에 도시) 및 방열 구조가 실외기의 내부 공간 상부에 위치되고, 실외 공기의 일부를 전장부(70 : 도 2에 도시) 및 방열 구조로 송풍시키기 위하여, 토출구(11A : 도 2에 도시)와 오리피스(100)가 전면 패널(11 : 도 2에 도시)의 중심보다 상측으로 위치된다.

상기와 같은 오리피스(100)의 일 측부와 하부와 타 측부와 상부는, 공기가 송풍되는 방향인 축 방향 길이(L1, L2, L3, L4)가 서로 다르게 구성되는 것이 바람직하다.

오리피스(100)의 일 측부 길이(L1)는 측방 열교환기(24B : 도 3에 도시)를 통하여 흡입되는 유동의 저항을 줄이기 위하여 측방 열교환기(24B : 도 3에 도시)의 좌측면 끝 부분을 기준으로 하여 결정되는데, 오리피스(100)의 일 측부 길이(L1)는 55mm 로 구성될 수 있다.

오리피스(100)의 하부 길이(L2)는 오리피스(100)의 일 측부 길이(L1)보다 길게 구성되는 것이 바람직하며, 오리피스(100)의 하부 길이(L2)는 오리피스(100)의 일 측부 길이(L1)보다 길게 72mm 로 구성될 수 있다.

오리피스(100)의 타 측부 길이(L3)는 전장부(70 : 도 2에 도시) 및 방열 구조물을 고려하여 결정되는데, 오리피스(100)의 타 측부 길이(L3)는 오리피스(100)의 일 측부 길이(L1)보다 짧게 50mm 로 구성될 수 있다.

오리피스(100)의 상부 길이(L4)는 전장부(70 : 도 2에 도시) 및 방열 구조물의 유로 간섭을 고려하여 결정되는데, 오리피스(100)의 상부 길이(L4)는 오리피스(100)의 일 측부 길이(L1)보다 길게 58mm로 구성될 수 있다.

상기와 같은 오리피스(100)는, 축 방향 길이가 서로 비대칭인 링 형상으로서, 본체부(110)와, 간섭 방지부(121,122)와, 흡입부(130)와, 토출부(140)와, 와류 방지부(150)와, 보강용 리브(161,162)를 포함한다.

본체부(110)는, 송풍팬(32 : 도 2에 도시)의 일부를 둘러싸는 형상으로서, 송풍팬의 회전경로(A : 도 2에 도시) 외측에 위치되는 링 형상으로 형성될 수 있다.

본체부(110) 내측에 송풍팬(32 : 도 2에 도시)의 블레이드 일부가 수용될 수 있는데, 송풍팬(32 : 도 2에 도시)의 블레이드 중 트레일링 에지와 팁이 만나는 지점이 포함될 수 있다. 일예로, 본체부(110)는 내경이 546mm이고, 축 방향 길이가 20mm인 링 형상일 수 있다.

간섭 방지부(121,122)는, 본체부(110)의 양측 일부 구간에 축 방향으로 연장된 부분으로서, 본체부(110)와 동일한 면을 가지도록 연장된다.

후술할 흡입부(130)와 토출부(140)가 본체부(110) 전체에 걸쳐 반경 방향으로 확장되면, 오리피스(100)가 인접한 구조물과 간섭될 수 있다. 따라서, 본체부(110)의 양측 일부 구간에 간섭 방지부(121,122)가 구비됨으로서, 인접한 구조물인 측방 열교환기(24B : 도 3에 도시)와 배리어(19 : 도 3에 도시)와 간섭되는 것을 방지할 수 있다.

흡입부(130)는 본체부(110)의 후방에서 송풍팬(32 : 도 2에 도시)이 위치한 방향으로 연장되고, 본체부(110)의 외측 방향으로 완만하게 확장된 인듀서(inducer) 형태로 구성된다.

흡입부(130)는 본체부(110)와 간섭 방지부(121,122)와 서로 완만하게 연결되고, 흡입부(130)는 간섭 방지부(121,122)와 연결된 부분을 제외한 나머지 부분에서 동일한 곡률을 가진 곡면으로 형성될 수 있으나, 한정되지 아니한다.

흡입부(130)는 본체부(110)의 일 측부와 타 측부에서 본체부(110)의 상부와 하부로 갈수록 더 길게 확장된 형상일 수 있다. 즉, 흡입부의 상부 반경(R1) 보다 흡입부의 하부 반경(R2)이 더 크게 구성될 수 있다. 일예로, 흡입부(130)의 상부 반경(R1)이 287mm이고, 흡입부(130)의 하부 반경(R2)이 315mm 로 구성될 수 있다.

상기와 같이 흡입부(130)가 형성되면, 흡입부(130)를 통하여 송풍팬(32)으로부터 유동하는 공기를 본체부(110)의 내부로 가이드할 때, 오리피스(100)의 하측에서 실외 공기의 흡입 유량을 늘릴 수 있다. 또한, 오리피스(100)의 상측에서 실외 공기의 흡입 유량을 줄이는 대신 실외 공기가 전장부(70 : 도 2에 도시) 및 방열 구조로 흐르게 하고, 오리피스(100) 상측에 위치한 전장부(70 : 도 2에 도시) 및 방열 구조와 간섭을 방지할 수 있다.

상기와 같이 흡입부(130)가 형성되면, 전체적으로 오리피스(100)의 하부와 상부에서 축 방향 길이(L2,L4)가 오리피스(100)의 일 측부와 타 측부에서 축 방향 길이(L1,L3)보다 더 길게 구성할 수 있고, 좌우상하에 대해 비대칭 형상의 오리피스(100)를 구성할 수 있다.

토출부(140)는 흡입부(130) 반대 방향에 형성되는데, 본체부(110)의 전방에서 토출구(11A : 도 2에 도시)가 위치한 방향으로 연장되고, 본체부(110)의 외측 방향으로 완만하게 확장된 디퓨저(diffuser) 형태로 구성된다.

토출부(140)는 본체부(110)의 외측 방향으로 갈수록 직경이 커지는 곡선부(141)와, 곡선부(141)의 단부에서 외측 반경 방향으로 연장된 직선부(142)로 구성될 수 있다.

토출부(140)도 흡입부(130)와 마찬가지로 본체부(110)와 간섭 방지부(121,122)와 서로 완만하게 연결된다. 토출부의 곡선부(141)는 간섭 방지부(121,122)와 연결된 부분을 제외한 나머지 부분에서 동일한 곡률을 가진 곡면으로 형성될 수 있다. 측방 열교환부(24B : 도 2에 도시)와 배리어(19 : 도 2에 도시)와 간섭을 방지하기 위하여, 토출부의 직선부(142)는 간섭 방지부(121,122) 측에 형성되지 않고, 간섭 방지부(121,122)와 연결된 부분으로 갈수록 그 폭이 점차 좁아지게 형성될 수 있다. 일예로, 토출부(140)의 축 방향 길이는 12mm 로 구성될 수 있다.

상기와 같이 토출부(140)가 형성되면, 토출부의 곡선부(141)가 송풍팬(32 : 도 2에 도시)에서 토출되는 유동의 정압을 회복하고, 토출부의 직선부(142)가 전면 패널(11 : 도 2에 도시)의 배면에 체결됨에 따라 오리피스(100)를 토출구(11A : 도 2에 도시) 측에 고정시킬 수 있다.

한편, 축류팬 형태의 송풍팬(32 : 도 2에 도시)이 구동되면, 송풍팬(32 : 도 2에 도시)의 블레이드 압력면과 흡입면 사이의 압력 차이로 익단누설유동(tip-leakage flow)이 발생되고, 익단누설유동이 송풍팬(32 : 도 2에 도시)의 블레이드 흡입면에서 떨어져 익단누설와류(tip-leakage vortex)로 발생된다. 이러한 익단누설와류는 오리피스(100) 내에서 실외 공기의 유동 방향과 반대로 움직이기 때문에 오리피스(100) 내에서 유동 저항을 작용될 수 있으나, 후술할 와류 방지부(150)에 의해 익단누설와류의 흐름을 억제할 수 있다.

와류 방지부(150)는 본체부(110)의 내주면에 원주 방향을 따라 돌출되고, 흡입부(120) 방향에 일면이 소정의 곡률을 가진 곡면 형상으로 형성된다. 와류 방지부(150)는 송풍팬(32 : 도 2에 도시)의 트레일링 에지로부터 팁 클리어런스(tip clearance)를 확보하는 위치에 구비된다. 일예로, 와류 방지부(150)는 높이가 5mm 이고, 두께가 5mm 이며, 곡률이 3mm 인 형태로 구성될 수 있다.

상기와 같이 와류 방지부(150)가 형성되면, 익단누설와류의 흐름이 발생되더라도 오리피스 내측의 와류 방지부(150)에 의해 익단누설와류가 오리피스(100) 내부의 유동과 반대 방향으로 흐르는 것을 억제할 수 있다. 또한, 와류 방지부(150)가 오리피스(100) 내측에 송풍팬(32 : 도 2에 도시)과 팁 클리어런스를 유지하도록 하여 송풍팬(32 : 도 2에 도시)의 토출 유동 손실을 저감시킬 수 있다.

보강용 리브(161,162)는 본체부(110)의 외주면에 원주 방향의 일부 구간에만 구비되는데, 반경 방향 보강 리브(161)와, 축 방향 보강 리브(162)를 포함할 수 있다. 보강용 리브(161,162)는 본체부(110)와 흡입부(130) 및 토출부(140)의 강도를 보강하기 위한 것으로서, 보강용 리브(161,162)의 두께는 본체부(110)의 두께와 동일하게 구성될 수 있다.

반경 방향 보강 리브(161)는 본체부(110)의 외주면에 원주 방향을 따라 돌출된 것으로서, 간섭 방지부(121,122)가 형성된 구간에 구비되지 않는 것이 바람직하다.

축 방향 보강 리브(162)는 본체부(110)의 외주면에 축 방향을 따라 돌출된 것으로서, 흡입부와 토출부까지 연장될 수 있다. 축 방향 보강 리브(162)는 본체부(110)의 원주 방향으로 소정의 간격을 두고 복수개가 구비될 수 있고, 마찬가지로 간섭 방지부(121,122)가 형성된 구간에 구비되지 않는 것이 바람직하다.

상기와 같이 보강용 리브(161,162)가 형성되면, 오리피스의 강도를 보강할 수 있다. 또한, 송풍팬(32 : 도 2에 도시)의 회전에 의해 오리피스(110) 표면에 압력이 주기적으로 가해지더라도 오리피스(100)의 진동을 저감시키는 동시에 진동으로 인한 소음도 저감시킬 수 있다.

100 : 오리피스 110 : 본체부
121,122 : 간섭 방지부 130 : 흡입부
140 : 토출부 150 : 와류 방지부
161 : 원주 방향 보강 리브 162 : 축 방향 보강 리브

Claims (23)

1. 흡입구와 토출구가 구비되는 케이스;
   상기 케이스 내부에 설치되는 송풍팬;
   상기 송풍팬의 흡입 측에 설치되는 후방 열교환부와, 상기 후방 열교환부로부터 절곡하여 연장되는 측방 열교환부를 포함하는 실외 열교환기;
   상기 송풍팬의 토출 측에 설치되는 링 형상의 오리피스(orifice); 및
   상기 측방 열교환부와 대향되고, 상기 송풍팬과 오리피스가 그 사이에 위치되는 배리어(barrier);를 포함하고,
   상기 오리피스는,
   상하 방향 또는 양측 방향 중 적어도 어느 하나에 대해서 비대칭 형상으로 구성되는 공기 조화기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 오리피스는,
   상기 측방 열교환부와 인접하게 위치된 일 측부와,
   상기 일 측부와 연결되고 상기 케이스의 바닥면으로부터 소정 간격 이격된 하부와,
   상기 일 측부와 대향되도록 상기 하부와 연결되고 상기 배리어와 인접하게 위치되는 타 측부와,
   상기 하부와 대향되도록 상기 일 측부와 타 측부 사이에 연결되는 상부를 포함하고,
   상기 오리피스의 일 측부와 하부와 타 측부와 상부는,
   공기가 송풍되는 방향인 축 방향 길이(L)가 서로 다르게 구성되는 공기 조화기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 오리피스의 하부에서 축 방향 길이(L2)는,
   상기 오리피스의 일 측부에서 축 방향 길이(L1)보다 더 길게 구성되는 공기 조화기.
4. 제2항에 있어서,
   상기 오리피스의 타 측부에서 축 방향 길이(L3)는,
   상기 오리피스의 일 측부에서 축 방향 길이(L1)보다 더 짧게 구성되는 공기 조화기.
5. 제2항에 있어서,
   상기 오리피스의 상부에서 축 방향 길이(L4)는,
   상기 오리피스의 일 측부에서 축 방향 길이보다 더 길게 구성되는 공기 조화기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 오리피스는,
   축 방향 길이가 일정한 링 형상의 본체부와,
   상기 본체부의 양측 일부 구간에 상기 본체부의 축 방향으로 연장된 한 쌍의 간섭 방지부와,
   상기 본체부로부터 상기 송풍팬 방향으로 연장되고, 상기 본체부의 외측 방향으로 완만하게 확장된 흡입부와,
   상기 본체부로부터 상기 토출구 방향으로 연장되고, 상기 본체부의 외측 방향으로 완만하게 확장된 토출부를 포함하는 공기 조화기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 흡입부는,
   상기 본체부의 일 측부와 타 측부에서 상기 본체부의 상부와 하부로 갈수록 더 길게 연장되는 공기 조화기.
8. 제6항에 있어서,
   상기 흡입부는,
   최하측에서 반경이 최상측에서 반경보다 더 길게 구성되는 공기 조화기.
9. 제6항에 있어서,
   상기 토출부는,
   외측 방향으로 갈수록 직경이 커지는 곡선부와,
   상기 곡선부의 단부에서 외측 반경 방향으로 연장된 직선부를 포함하는 공기 조화기.
10. 제6항에 있어서,
    상기 오리피스는,
    상기 본체부의 내주면에 원주 방향을 따라 돌출된 와류 방지부를 더 포함하는 공기 조화기.
11. 제10항에 있어서,
    상기 와류 방지부는,
    상기 흡입부 방향에 일면이 소정의 곡률을 가진 곡면 형상으로 형성되는 공기 조화기.
12. 제10항에 있어서,
    상기 와류 방지부는,
    상기 송풍팬의 트레일링 에지(trailing edge)와 팁 클리어런스(tip clearance)를 확보하도록 구성되는 공기 조화기.
13. 제6항에 있어서,
    상기 오리피스는,
    상기 본체부의 외주면에 원주 방향의 일부 구간에만 구비된 보강용 리브를 더 포함하는 공기 조화기.
14. 제13항에 있어서,
    상기 보강용 리브는,
    상기 본체부의 외주면 일부 구간에 원주 방향을 따라 돌출된 반경 방향 보강 리브를 포함하는 공기 조화기
15. 제13항에 있어서,
    상기 보강용 리브는,
    상기 본체부의 외주면 일부 구간에 축 방향을 따라 돌출된 복수개의 축 방향 보강 리브를 포함하는 공기 조화기.
16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보강용 리브는,
    상기 본체부의 두께와 동일하게 구성되는 공기 조화기.
17. 전후 방향 길이가 일정한 링 형상의 본체부;
    상기 본체부의 양측 일부 구간에 상기 본체부의 방향으로 연장된 한 쌍의 간섭 방지부;
    상기 본체부의 후단으로부터 상기 본체부의 외측 방향으로 완만하게 확장된 흡입부; 및
    상기 본체부의 전단으로부터 상기 본체부의 외측 방향으로 완만하게 확장된 토출부;를 포함하고,
    상하 방향 또는 양측 방향 중 적어도 하나에 대해서 비대칭 형상으로 구성되는 공기 조화기의 오리피스.
18. 제17항에 있어서,
    상기 흡입부는,
    상기 본체부의 후단 양측에서 상하측으로 갈수록 더 길게 연장되는 공기 조화기의 오리피스.
19. 제18항에 있어서,
    상기 흡입부는,
    최하측에서 반경이 최상측에서 반경보다 더 길게 구성되는 공기조화기의 오리피스.
20. 제17항에 있어서,
    상기 토출부는,
    상기 본체부의 전단에서 외측 방향으로 갈수록 직경이 커지는 디퓨저 형상으로 구성되는 공기 조화기의 오리피스.
21. 제17항에 있어서,
    상기 본체부의 내주면에 원주 방향을 따라 돌출된 와류 방지부;를 더 포함하는 공기 조화기의 오리피스.
22. 제17항에 있어서,
    상기 본체부의 외주면 일부 구간에 원주 방향을 따라 돌출된 반경 방향 보강 리브;를 더 포함하는 공기 조화기의 오리피스.
23. 제17항에 있어서,
    상기 본체부의 외주면 일부 구간에 축 방향을 따라 돌출된 복수개의 축 방향 보강 리브;를 더 포함하는 공기 조화기의 오리피스.

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