KR100848903B1 - 천장형 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자체 효율이 상승되며 생산비용이 감소되는 천장형 공기조화기에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 천장내부에 설치되며, 실내와 연통되도록 저면에 형성되는 흡입구 및 토출구를 갖는 케이스; 상기 케이스내부에 상기 토출구와 인접하게 설치되고 토출되는 공기를 위한 유로를 형성하는 리어 가이드 및 스태빌라이저를 포함하여 실내공기를 흡입 및 토출하는 송풍팬; 상기 케이스내부에 상기 흡입구와 인접하게 설치되어 흡입된 실내공기를 냉각시키는 열교환기; 그리고 상기 열교환기 하단에 설치되며 열교환중 생성된 응축수를 집수하는 드레인 팬을 포함하는 천장형 공기조화기에 있어서, 소음 및 유동저항이 감소되도록 상기 흡입구의 흡입면적이 35000mm² 이하인 것을 특징으로 하는 천장형 공기 조화기를 제공한다.

천장형 공기조화기, 흡입구, 흡입면적

Description

천장형 공기조화기{CEILING-INSTALLED AIR CONDITIONER}

도 1은 본 발명에 따른 천장형 공기조화기의 실내기를 나타내는 측단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 천장형 공기조화기 실내기를 나타내는 저면 단면도이다.

도 3a 및 도 3b는 일정 풍량하에서 흡입구의 흡입면적 변화에 대한 소음크기 변화를 나타내는 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

10 : 케이스 11 : 흡입구

12 : 토출구 20 : 송풍팬

21 : 단위팬 21a : 경계판

21b : 블레이드 22 : 리어 가이드

23 : 스태빌라이저 24 : 모터

30 : 열교환기 40 : 드레인 팬

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내기가 천장에 설치되는 형태의 공기 조화기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 실내의 쾌적한 환경을 조성하기 위해 실내공기를 냉방시키거나 또는 정화시켜 순환시키는 공기조절장치의 일종이다. 이러한 공기조화기는 냉동사이클(cooling cycle)을 구성하는 부품이 하나의 유니트(unit)에 구비되는 일체형과 2개의 유니트에 분리되어 구비되는 분리형으로 나눌 수 있다. 다른 한편으로 상기 공기조화기는 제품 형태에 따라 실내기를 벽에 거는 벽걸이형과 실내기를 바닥면에 설치하는 상치형과 실내기를 천장에 매달거나 천장 내부에 설치하는 천장형으로도 분류될 수 있다.

이 중에서도 천장 카세트형 공기조화기는 천장 내부에 설치되어 실내공기를 흡입 및 냉각 시켜 다시 실내에 공급하는 천장형 공기조화기의 일종이다. 상기 천장 카세트형 공기조화기는 앞서 언급된 분리형, 즉 압축기와 응축기 등을 내장하여 냉매를 압축 및 액화시키는 실외기(outdoor unit)와, 증발기 등을 내장하여 냉매를 증발시킴으로써 실내공기를 냉각시키는 실내기(indoor unit)로 이루어지는 것이 일반적이다.

한편, 최근 들어 사용자들의 요구를 반영하여 사용목적에 맞는 다양한 구조를 갖는 천장형 공기조화기가 개발되고 있다. 또한 동시에 성능향상 및 생산비용 절감을 위한 상기 천장형 공기조화기의 구조 개선도 지속적으로 이루어지고 있으며 이러한 개발 경향은 관련 기술의 발달로 인해 더욱 증가되는 추세이다.

본 발명은 이러한 경향을 따라 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 사용목적에 맞는 새로운 구조의 천장형 공기 조화기를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 성능이 향상되거나 생산비용이 절감될 수 있는 천장형 공기조화기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 천장내부에 설치되며, 실내와 연통되도록 저면에 형성되는 흡입구 및 토출구를 갖는 케이스, 상기 케이스내부에 상기 토출구와 인접하게 설치되고 토출되는 공기를 위한 유로를 형성하는 리어 가이드 및 스태빌라이저를 포함하여 실내공기를 흡입 및 토출하는 송풍팬, 상기 케이스내부에 상기 흡입구와 인접하게 설치되어 흡입된 실내공기를 냉각시키는 열교환기; 그리고 상기 열교환기 하단에 설치되며 열교환중 생성된 응축수를 집수하는 드레인 팬을 포함하는 천장형 공기조화기에 있어서, 소음과 유동저항을 줄이기 위하여, 상기 흡입구의 흡입면적이 35000mm² 이하의 값을 상한값으로 흡입면적을 결정해야 하는 경우, 상기 흡입면적은 그 상한값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 천장형 공기 조화기를 제공한다.
또한, 상기 흡입구의 흡입면적을 27000mm² 이하의 값을 상한값으로 흡입면적을 결정해야 하는 경우, 상기 흡입면적은 그 상한값으로 결정될 수 있다.

삭제

이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.

본 발명에 있어서, 상기 천장형 공기조화기의 실외기는 분리형 공기조화기의 일반적인 실외기와 동일한 구조를 가지므로 상세한 설명을 생략하며, 이하 상기 천장형 공기조화기의 실내기 구조를 첨부된 도면을 참조하여 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 천장형 공기조화기의 실내기를 나타내는 측단면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 천장형 공기조화기의 실내기를 나타내는 저면 단면도이다.

상기 천장형 공기조화기의 실내기는 전체적으로 천장 내부에 설치되는 케이스(10), 상기 케이스(10)의 내부 일측에 설치되며 실내공기를 강제 흡입 및 토출하는 송풍팬(20) 그리고 상기 케이스(10)의 내부 타측에 설치되며 상기 송풍팬(20)에 의해 흡입된 실내공기를 냉각시키는 열교환기(30)로 이루어진다. 또한, 상기 천장형 공기조화기의 실내기는 상기 열교환기(30)의 하단에는 설치되며 열교환 과정 중에 생성된 응축수를 집수하기 위해 상면이 개방된 박스형태를 갖는 드레인 팬(drain pan)(40)을 포함한다.

먼저 상기 케이스(10)는 상자형태(즉, 카세트 형태(cassette))를 가지며, 기본적으로 내부의 송풍팬(20)나 열교환기(30)와 같은 구성부들을 보호한다. 그리고 상기 케이스는 이의 저면에 형성되며 실내와 각각 연통되는 흡입구(11) 및 토출구(12)를 포함한다. 보다 상세하게는, 상기 흡입구(11)는 열교환기(30)와 인접하며, 상기 토출구(12)는 송풍팬(20)과 인접한다. 또한, 상기 케이스(10)의 외부에 는 제어장치부(도시안됨)가 부착되며, 그 내부에는 외부 입력에 따라 상기 송풍기(20) 및 열교환기(30)등의 작동을 제어하는 제어기 및 관련부품들이 위치된다.

상기 송풍팬(20)은 본 발명에 있어서 횡류팬(cross-flow fan)이 되며, 상기 횡류팬은 축방향으로의 흡입흐름이 없는 대신 팬의 축에 수직한 평면 내에서 공기를 흡입 및 토출시킨다. 이러한 특성을 갖는 횡류팬은 일반적으로 고정압 대풍량을 생산할 수 있으며 축방향으로 고른 흐름이 발생되기 때문에 공기조화기, 특히 본 발명과 같은 천장형 공기조화기에 유리하다.

보다 상세하게는, 상기 횡류형 송풍팬(20)은, 상기 송풍팬(20)의 상세한 도시를 위해 열교환기(20)등의 일부 구성요소가 생략된 도 2에 도시된 바와 같이, 전체적으로 회전가능하도록 구동축에 의해 일측에 설치된 모터(24)에 직결된다. 또한 상기 송풍팬(20)은 환형의 경계판(21a)을 개재하여 직렬로 연결된 다수개의 단위팬(21)으로 구성된다. 그리고 각각의 단위팬(21)은 한쌍의 경계판(21a)과 상기 경계판들(21a)사이에서 이의 원주방향으로 배열되는 다수개의 블레이드(21b)를 포함한다. 또한 상기 송풍팬(20)은 횡류팬의 특성상 토출되는 공기를 안내하는 구조인 리어 가이드(rear guide)(22) 및 스태빌라이저(stabilizer)(23)를 포함한다. 여기서 상기 리어 가이드(22)는 상기 송풍팬(20)의 외각 후방에 설치되는 판형 부재이며, 토출되는 공기를 토출구(12)까지 안내하도록 소정 곡률에 따라 만곡된다. 또한 상기 스태빌라이저(23)는 상기 송풍팬(20)의 외각 하부에 축방향을 따라 설치되는 판형 부재이다. 그리고 상기 스태빌라이저(23)는 상기 송풍팬(20)의 내부 및 주 변영역에 발생하는 와류를 안정화시키고 상기 리어 가이드(22)와 함께 토출되는 공기를 위해 상기 토출구(12)까지 연장되는 유로를 형성한다.

상기 열교환기(30)는 실외기에 구비된 압축기 및 응축기와 냉매관으로 연결되어 냉동사이클을 구성하는 증발기로서, 냉매관을 지나는 저온저압의 액냉매가 열교환 핀 사이를 지나는 실내공기의 열을 빼앗아 기화하면서 실내공기를 냉각시키게 된다. 또한 상기 열교환기(30)는 바람직하게는 전열면적을 증가시키기 위하여 본 발명에 있어서 도 1에 도시된 바와 같이 상기 흡입구(11)측으로 경사지게 설치된다. 여기서 상기 열교환기(30)가 지나치게 경사지는 경우, 응축수가 자중에 의해 상기 열교환기(30)로부터 상기 드레인 팬(40) 외부로 낙하될 수 있다. 따라서 수평면에 대한 상기 열교환기(30)의 경사각도(θ)는 열교환기(30)에서의 응축수 유동성을 고려하여 약 50°-60°로 설정되는 것이 바람직하다.

끝으로, 상기 드레인 팬(40)은 작동중 계속적으로 발생되는 응축수를 배출하기 위하여 일측에 연결되어 외부와 연통되는 배수관(도시안됨)을 포함한다. 또한, 상기 배수관에는 도시되진 않았으나 드레인 팬(40)내부의 응축수를 외부로 강제 배출하는 배수펌프가 연결된다.

한편, 앞서 설명된 본 발명의 천장형 공기조화기에 있어서, 흡입구(11)의 전체면적은 실제적으로 풍량 및 소음발생에 큰 영량을 미치게 된다. 즉, 먼저 흡입구(11) 면적(이하 '흡입면적')이 증가할수록 풍량이 증가되는 경향을 나타내는 것이 일반적이다. 또한 풍량이 일정하게 유지되는 경우 흡입면적이 증가될수록 소음은 감소하게 되며 이는 상기 소음발생의 원인이 되는 유동저항 또한 감소되는 것 을 의미하게 된다. 그러나 실질적으로 다른 설계조건들에 의해 상기 흡입구(11)의 크기는 제한되며, 뿐만 아니라 상기 흡입면적이 일정 크기이상이 되면 앞서 언급된 풍량증가 및 소음감소와 같은 효과가 둔화된다. 따라서, 상기 공기 조화기의 최적 설계를 위해서는 유효한 흡입면적의 임계값을 찾는 것이 중요하며, 본 발명에서는 이러한 임계값이 도 3a 및 도 3b에 도시된 실험결과에 따라 결정되었다.

상기 실험에서, 냉각능력 12kBtu 인 공기조화기에서 흡입면적(mm²)의 변화에 대한 소음크기(유동저항) 변화가 측정되었다. 보다 상세하게 설명하면, 정확한 결과치를 얻기 위하여 상기 흡입면적의 임계값은 흡입면적에 영향받는 인자들중 소음에 대해 평가되었으며, 다른 하나의 인자인 풍량은 도 3a의 실험에서는 9 m³/m, 도 3b의 실험에서는 10 m³/m 로 각각 고정되었다. 여기서 상기 풍량은 상기 토출구(12) 근처에서 직접 측정된 분당 토출된 공기체적(m³/m)이다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 각 풍량 크기에 따라 전체적인 소음 수준은 달라지나, 정성적인 소음 변화의 경향은 거의 동일하게 나타난다. 즉, 풍량 9 m³/m(도 3a) 및 풍량 10 m³/m(도 3b)의 둘 다에 있어서, 소음감소의 경향이 27000mm²에서부터 둔화되기 시작하며, 35000mm² 이상이 되면 거의 소음의 감소가 이루어지지 않음을 알 수 있다. 따라서, 상기 흡입면적의 임계치는 35000mm² 이며, 실질적인 소음 및 유동저항 감소 효과를 얻기 위해서는 상기 흡입면적은 35000mm² 이 하로 설계되어야 한다. 또한, 흡입면적의 설계변경에 대한 소음감소의 효과를 최대화하기 위해서는 상기 흡입면적이 27000mm² 이하인 것이 바람직하다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 천장형 공기조화기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 상기 모터(24)에 의해 상기 송풍팬(20)이 회전하게 되면, 송풍팬(20) 내부에 와류가 생성되며, 이 와류에 의해 공기의 강제 유동이 발생한다. 보다 상세하게는, 회전중 상기 송풍팬(20)의 전방(도면상 우측)에 저압영역이 형성되며 후방(도면상 좌측)에 고압영역이 형성된다. 즉, 공기는 상기 저압영역을 통해 송풍팬(20)의 내부로 흡입된 후 회전하는 와류가 되어 리어가이드(22) 및 스태빌라이저(23)의 안내를 받으면서 고압영역을 통해 토출된다. 이와 같은, 송풍팬(20)의 작용에 의해 상기 케이스(10)의 저면에 형성된 흡입구(11)를 통해 강제 흡입된 실내공기는 열교환기(30)를 지나면서 냉각되며, 이후 소정거리를 유동하여 상기 송풍팬(20)을 거쳐 최종적으로 토출구(12)를 통해 소정의 실내공간에 투입됨으로써 냉방시키게 된다.

이러한 일련의 작동중 앞선 설명된 실험에 의해 결정된 임계값(35000mm²)에 따라 상기 흡입구(11)의 흡입면적이 설계되므로 소음 및 유동저항이 감소되며, 이러한 소음감소 효과가 최대화되도록 공기조화기가 최적 설계된다.

상기에서 몇몇의 실시예가 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이의 취지 및 범주에서 벗어남없이 다른 여러 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 따라서, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등범위내의 모든 실시예는 본 발명의 범주내에 포함된다.

본 발명에 따른 천장형 공기조화기의 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 실험에 의해 실제 유효한 흡입면적의 임계값이 결정됨으로서 흡입면적 증가로 인한 소음 및 유동저항감소 효과가 최대화되며 공기 조화기 설계 자체가 최적화 될 수 있다. 따라서, 이러한 유동저항 및 소음 감소로 인해 공기 조화기의 효율이 상승되며, 최적화된 설계로 인해 생산비용이 상대적으로 감소될 수 있는 효과가 발생한다.

Claims (2)

1. 천장내부에 설치되며, 실내와 연통되도록 저면에 형성되는 흡입구 및 토출구를 갖는 케이스;

   상기 케이스내부에 상기 토출구와 인접하게 설치되고 토출되는 공기를 위한 유로를 형성하는 리어 가이드 및 스태빌라이저를 포함하여 실내공기를 흡입 및 토출하는 송풍팬;

   상기 케이스내부에 상기 흡입구와 인접하게 설치되어 흡입된 실내공기를 냉각시키는 열교환기; 그리고

   상기 열교환기 하단에 설치되며 열교환중 생성된 응축수를 집수하는 드레인 팬을 포함하는 천장형 공기조화기에 있어서,

   소음과 유동저항을 줄이기 위하여, 상기 흡입구의 흡입면적이 35000mm² 이하의 값을 상한값으로 흡입면적을 결정해야 하는 경우, 상기 흡입면적은 그 상한값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 천장형 공기 조화기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 흡입구의 흡입면적을 27000mm² 이하의 값을 상한값으로 흡입면적을 결정해야 하는 경우, 상기 흡입면적은 그 상한값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 천장형 공기 조화기.

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