KR100405982B1 - 천정형 공조기의 유로 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 천정형 공조기의 유로 구조는, 구동팬과 열교환기 및 열교환된 공기의 토출 경로에 디플렉터를 포함하는 천정형 공조기에 있어서;상기 열교환기를 거쳐 토출된 공기가 상기 열교환기와 케비넷의 사이공간에서 2차 유동이 발생되지 않도록 상기 열교환기와 케비넷의 사이에 상기 구동팬 및 열교환기에 대해 경사지게 디플렉터를 구비하고, 상기 디플렉터의 폭(WD)은 유로폭(W)의 60∼100% 범위 내에 있고, 경사각은 120∼150도 범위 내에 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 디플렉터가 포함되는 천정형 공조기의 유로가 적용됨으로써, 동일한 모터에서는 보다 많은 풍량을 얻을 수 있으며, 동일한 풍량에서는 소음의 영향을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 이와 같은 다양한 장점으로 인해 결국 천정형 공조기의 성능과 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

천정형 공조기의 유로 구조{Flow path structure for cassette typed air conditioner}

본 발명은 실내에 설치되어 실내 공기를 정화하기도 하고 또한 실내 공기의 습도와 온도를 적정하게 맞추어 줌으로써, 사람들이 보다 쾌적하게 생활할 수 있도록 하는 공조기에 관한 것인데, 보다 상세하게는 좁은 실내 공간에 별도로 공조기의 실내 기기를 설치하기 위해 일정한 공간을 마련할 필요없이, 천정에 설치함으로써 좁은 공간에 효율적으로 설치할 수 있고, 나아가서는 공조기를 통하여 배출되는 공기가 한층 더 원활히 실내로 확산될 수 있도록 하는 천정형 공조기에 관한 것이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 이러한 천정형 공조기의 구성을 설명하도록 한다.

도 1은 종래 천정형 공조기의 저면도이다.

도 1을 참조하면, 종래 천정형 공조기는 실내의 공기가 흡입되는 흡입구(11)와, 흡입구(11)의 모서리를 따라서 형성된 토출구(12)가 도시되어 있는데, 흡입구(11)를 통하여 흡입된 공기는 공조기의 내부에 설치된 열교환기를 통하여 적정한 온도와 습도를 가지도록 변화된 후에, 토출구(12)를 통하여 배출되어 실내가 보다 쾌적한 환경으로 유지되도록 하는데, 이하에서는 천정형 공조기의 내부 구성을 참조하여 보다 상세히 종래 천정형 공조기의 구성 및 작동을 설명하도록 한다.

도 2와 도 3은 종래 천정형 공조기의 횡단면도와 종단면도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 천정형 공조기는 공조기의 하측에 배치되는 흡입구(11)를 통하여 실내 공기가 흡입된 후에, 압력의 감소를 줄이기 위하여 소정의 형상으로 이루어져 있는 벨마우스(Bell Mouth)(16)를 통과하도록 하여 압력의감소로 인한 공조기 효율의 저하를 막도록 하고 있다. 그리고, 실내 공기가 흡입되도록 하는 회전력이 발생되도록 하기 위한 구동 모터(13)와, 구동 모터(13)의 회전축에 연결되어 공기가 흡입될 수 있도록 하기 위한 터보팬(17)이 설치되어 실내 공기가 흡입될 수 있는 것이다.

한편, 흡입구(11)와 벨마우스(16)와 터보팬(17)을 차례대로 통과한 실내 공기는 열교환기(14)에서 열을 흡수 또는 방출하게 되는데, 이와 같은 천정형 공조기의 열교환은 천정형 공조기의 동작 상태에 의존한다고 볼 수 있다.

그리고, 상기 열교환기(14)를 통과하며 적정한 온도로 맞추어진 공기는 토출구(12)를 통하여 다시금 실내로 배출되는데, 이때 캐비넷(15)의 형상에 따라 맞추어진 유로를 따라 가이드되어 토출구(12)로 안내된다.

상기된 바와 같은 천정형 공조기에서 공기의 유동을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 종래 천정형 공조기의 공기 유동을 설명하는 도면이다.

도 4를 참조하면, 구동 모터(13)와 터보팬(17)에 의해서 발생된 흡입력으로 인하여 흡입구(11)를 통하여 실내 공기가 흡입되며, 상기 터보팬(17)을 통하여 배출된 공기는 열교환기(14)를 통과하며 온도와 습도가 사용자가 미리 설정한 수치와 동일한 정도로 맞추어져 배출되고, 캐비넷(15)의 외형에 따라 형성된 유로로 가이드되어 토출구(12)를 통하여 배출되는 것이다. 도면에서 제시된 바와 같은 화살표는 이러한 공기의 유동을 설명하고 있다.

그런데, 이러한 종래의 천정형 공조기에서 열교환기(14)로 부터 배출된 공기는 캐비넷(15)으로 인하여 일차적인 장벽에 부딪혀 그 유동에 방해를 받게 되는데, 다시 설명하면, 공기의 정상적인 흐름에 캐비넷(15)이 방해물로 작용되어 공기의 유동에는 2차 유동이 발생되고, 이로 인하여 소음도 또한 커지게 되는 것이다. 그리고, 공기의 유동에서 발생되는 2차 유동은 공조기의 효율을 떨어뜨리는 일요인으로서 작용되는 것이다.

한편, 도 4에는 상술된 바와 같은 공기의 흐름에 방해로 되는 2차 유동 지점(21)을 지적하고 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 공기의 유동이 원활히 이루어지도록 천정형 공조기의 유로를 구성하여 소음의 발생이 억제될 수 있고, 또한 공기의 유동에서 발생되는 2차 유동을 없앰으로써 공조기의 효율을 높일 수 있는 천정형 공조기의 유로 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래 천정형 공조기의 저면도.

도 2와 도 3은 종래 천정형 공조기의 횡단면도와 종단면도.

도 4는 종래 천정형 공조기의 공기 유동을 설명하는 도면.

도 5와 도 6은 본 발명에 따른 천정형 공조기의 유로 구조를 설명하는 공조기의 횡단면도와 종단면도.

도 7은 본 발명에 따른 디플렉터 형상의 수치를 구체적으로 제안하는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11, 31 : 흡입구 12, 32 : 토출구

16, 36 : 벨마우스(Bell Mouth) 13, 33 : 구동 모터

17, 37 : 터보팬 14, 34 : 열교환기

15, 35 : 캐비넷 21 : 2차 유동 지점

38 : 디플렉터

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 천정형 공조기의 유로 구조는, 구동팬과 열교환기 및 열교환된 공기의 토출 경로에 디플렉터를 포함하는 천정형 공조기에 있어서;상기 열교환기를 거쳐 토출된 공기가 상기 열교환기와 케비넷의 사이공간에서 2차 유동이 발생되지 않도록 상기 열교환기와 케비넷의 사이에 상기 구동팬 및 열교환기에 대해 경사지게 디플렉터를 구비하고, 상기 디플렉터의 폭(WD)은 유로폭(W)의 60∼100% 범위 내에 있고, 경사각은 120∼150도 범위 내에 있는 것을 특징으로 한다.

언급된 바와 같이 본 발명에 따른 천정형 공조기의 유로 구조에는 공기의 흐름이 원활히 이루어질 수 있도록 디플렉터 구조가 포함되어 형성되는 것을 그 특징으로 하는데, 이러한 디플렉터 구조는 열교환기를 통과한 공기가 원활하게 배출될 수 있도록 하여 2차 유동의 발생을 억제하고, 또한 소음의 발생을 최소로 하고 있어, 사용자는 보다 안락하게 공조기를 사용할 수가 있고 공조기의 효율도 높아지게 되는 것이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 소개하도록 한다.

도 5와 도 6은 본 발명에 따른 천정형 공조기의 유로 구조를 설명하는 공조기의 횡단면도와 종단면도이다.

도 5와 도 6을 참조하면, 실내 공기가 흡입되는 흡입력이 제공되도록 하기 위하여 구동 모터(33)와, 구동 모터(33)의 회전축에 체결되는 터보팬(37)이 설치되어 있으며, 또한 공기의 온도와 습도가 조정되도록 하기 위한 열교환기(34)와 열교환기(34)를 통한 공기가 다시금 실내로 토출되는 토출구(32)가 형성되어 있다.

그리고, 터보팬(37)에서의 흡입력에 의해 실내 공기가 흡입되도록 하기 위하여 흡입구(31)가 형성되며, 흡입구(31)를 통하여 흡입된 실내 공기에서 압축 손실이 저감되도록 하기 위하여 흡입구(31)에서 연장되는 벨마우스(36)가 또한 형성되어 있다.

한편, 본 발명에서는 특징적으로 터보팬(37)과 열교환기(34)를 통하여 배출되는 실내 공기가 케비넷(35)과 충돌됨으로써 발생되는 2차 유동과, 그로 인한 효율의 저하 내지는 소음의 발생을 억제하기 위하여 디플렉터(Deflector)(38)가 형성되는데, 이와 같은 디플렉터(38)는 열교환기(34)를 통하여 적정한 온도와 습도를 가지게 된 공기가 한층 더 부드럽게 토출구(32)쪽으로 가이드되어 유동되도록 함으로써, 공기의 압력손실을 줄이도록 하고 있다.

도 6에 있어서, 화살표는 유체의 유동을 나타내는 것으로서, 종래의 천정형 공조기에서 볼 수 있었던 2차 유동 지점(도 4의 21참조)은 더 이상 나타나지 않고, 공기가 원활하게 배출 됨을 알 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 넓은 사상의 범위 내에서 가장 좋은 효과를 얻기 위하여 제안된 디플렉터(도 6의 38참조)의 형상을 다수의 실험으로 통하여 획득된 구체적인 수치를 바탕으로 이하에서 제안하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명의 사상에 따른 디플렉터 형상을 보다 상세히 설명하는 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 전체적인 구성에는 기 설명된 바와 같이 유체가 흡입되는 흡입구(31)와, 상기 유체가 흡입될 수 있는 흡입력이 발생되도록 하기 위한 구동 모터(33) 및 터보팬(37)과, 유체 내부에 포함되어 있는 열이 교환되어 유체 속의 온도와 습도가 조절되도록 하기 위한 열교환기(34)와, 열교환이 일어난 뒤에 유체가 배출되는 유로를 제공하기 위한 캐비넷(35)과 토출구(32)가 포함되어 있고, 또한 상기 열교환기(34)를 통하여 적정한 온도와 습도가 얻어진 유체가 유로 상에서 방해받지 않고 토출되도록 하기 위하여 디플렉터(38)가 더 포함되어 있다.

디플렉터(38)는 열교환기(34)를 통하여 적정 온도와 습도가 유지되어 배출된 유체의 2차 유동을 막고, 이에 더하여 소음이 저감되도록 하기 위하여 설치되는데, 디플렉터(38)의 구체적인 형상은 그 설계 인자로서 디플렉터의 폭(WD)과 유로폭(W)과 경사각(A)을 가지며, 이하에서는 이를 기준으로 하여 구체적인 형상을 제안하도록 한다.

먼저, 디플렉터의 폭(WD)을 유로폭(W)의 60 ~ 100% 범위 내에서 형성하고 또한, 디플렉터의 경사각(A)을 120 ~ 150도로 하면, 유체의 유동 중에 발생되는 2차 유동이 효과적으로 억제되어 원활한 유체 배출의 효과와 소음 저감의 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상기한 수치 제한의 범위 내에서 디플렉터(38)의 형상은 일직선으로 형성하는 것이 가공의 측면에서 바람직하다.

이상에서 제안된 바와 같은 형상의 디플렉터가 적용된 천정형 공조기에 종래와 동일한 구동 모터를 적용하여 실험한 결과, 동일한 풍량(13CMM)에서 소음이 약 0.6dB감소하는 실험적인 결과를 얻을 수 있었다.

또한, 경우에 따라 디플렉터의 형상을 외측으로 만곡된 곡면의 형상으로 가공하더라도 동일한 효과를 달성할 수 있는데, 이와 같이 디플렉터의 형상을 곡면으로 가공하는 경우에 그 설계인자를 제시하면 다음과 같다.

먼저, 디플렉터의 폭(WD)을 유로폭(W)의 60 ~ 100%의 범위 내로 하고, 디플렉터(38) 곡면상의 곡률 반지름(R)을 디플렉터 폭(WD)의 두배 이상으로 하면 2차 유동의 영향을 효과적으로 억제할 수 있으며, 이에 더하여 소음의 발생이 줄어들게 되고, 유동의 방해가 줄어들어 공조기의 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

상술된 바와 같은 구체적인 수치는 많은 실험과 수정에 의하여 획득된 것으로, 이러한 수치 한정에는 실험자의 다양한 형태의 실험과 노력이 투입된 것으로 단순히 제안된 공지 기술의 주합따위로 보아서는 아니되며, 또한 본 발명은 설명된바와 같은 실시예에 그 권리 범위가 그치는 것이 아니라, 본 실시예를 넘어서는 일정한 발명 사상의 범위를 가지게 되는 것에 유의하여야 한다.

이상에서 살펴 본 바와 같은 천정형 공조기의 유로가 적용됨으로써, 동일한 모터에서는 보다 많은 풍량을 얻을 수 있으며, 동일한 풍량에서는 소음의 영향을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 이와 같은 다양한 장점으로 인해 결국 천정형 공조기의 성능과 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 구동팬과 열교환기 및 열교환된 공기의 토출 경로에 디플렉터를 포함하는 천정형 공조기에 있어서;

   상기 열교환기를 거쳐 토출된 공기가 상기 열교환기와 케비넷의 사이공간에서 2차 유동이 발생되지 않도록 상기 열교환기와 케비넷의 사이에 상기 구동팬 및 열교환기에 대해 경사지게 디플렉터를 구비하고, 상기 디플렉터의 폭(WD)은 유로폭(W)의 60∼100% 범위 내에 있고, 경사각은 120∼150도 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 천정형 공조기의 유로 구조.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 디플렉터는 상기 유체의 유동에서 발생되는 저항이 줄어들도록 하기 위하여 외측으로 만곡된 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 천정형 공조기의 유로 구조.
4. 삭제
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 디플렉터의 만곡된 정도는 곡률 반지름이 디플렉터 폭(WD)의 2배 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 천정형 공조기의 유로 구조.