KR100569608B1 - 공기안내날개를 구비한 열교환 환기장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실내 공기를 실외로 배출시키는 동시에 실외 공기를 실내 공기와 열교환시킨 후 실내로 유입시키는 열교환 환기장치에 관한 것으로, 일단에 실내 공기가 유입되는 실내기 흡입구가 형성되며 타단에 실내 공기가 배출되는 실내기 배출구가 형성되는 실내기통로 및 일단에 실외 공기가 배출되는 실외기 배출구가 형성되며 타단에 실외 공기가 유입되는 실외기 흡입구가 형성되며, 중간부에서 상기 실내기통로와 교차되는 실외기통로가 형성되는 본체 ;상기 실내기통로에 마련되는 실내기 송풍기 ; 상기 실외기통로에 마련되는 실외기 송풍기 ; 및 상기 실외기통로와 상기 실내기통로가 교차되는 부위에 마련되어, 상기 실내기통로로 유입된 실내 공기와 상기 실외기통로로 유입된 실외 공기를 열교환시키는 열교환기 ; 를 포함하여 이루어지는 열교환 환기장치에 있어서, 상기 열교환기에 대한 공기 유입 방향의 통로에 마련되어 상기 열교환기로 유입되는 공기를 균등하게 분배하기 위한 공기안내날개를 포함하는 것을 특징으로 한다.
열교환, 환기, 공기, 안내, 날개

Description

공기안내날개를 구비한 열교환 환기장치{HEAT EXCHANGING VENTILATOR COMPRISING AIR GUIDE VANE}
도 1은 일반적인 열교환 환기장치의 종단면 개념도,
도 2는 도 1의 실외기 통로(21)에서의 횡단면 공기 유량 분포도,
도 3은 본 발명에 의한 제1실시예의 종단면 개념도,
도 4는 도 3의 실외기 통로(21)에서의 횡단면 공기 유량 분포도,
도 5는 도 3의 공기안내날개의 사시도,
도 6은 본 발명에 의한 제2실시예의 종단면 개념도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
11, 12 : 실내기통로 21, 22 : 실외기통로
30 : 열교환기
40 : 격벽
100 : 공기안내날개 110 : 고정틀
본 발명은 열교환 환기장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내 공기를 실외로 배출시키는 동시에 실외 공기를 실내 공기와 열교환시킨 후 실내로 유입시키는 열교환 환기장치에 관한 것이다.
종래의 환기장치는 하나의 송풍기를 이용하여 실내의 공기만을 실외로 배출시키는 방식을 채택하였다. 그러나 하나의 송풍기를 이용하여 실내의 공기만을 강제로 배출시킬 경우 실내의 냉기 또는 열기가 별도의 여과없이 외부로 배출되며, 더불어 실외 공기가 문이나 창틈 등을 통하여 열교환없이 유입됨으로써 실내를 냉방 또는 난방하기 위한 경비가 많이 소요되었다.
또한 갑작스런 냉기 또는 열기가 외부에서 내부로 유입되어 실내 공기의 급격한 온도 변화가 발생하며, 이로 인하여 실내에 존재하는 사람들이 불쾌감을 느끼게 된다.
또한 실내를 밀폐시킨 상태에서 실내 공기만을 실외로 배출시킬 경우 외부의 신선한 공기 유입이 차단되어 실내에 산소결핍현상이 발생할 수 있을 뿐만 아니라 실내 공기의 습도 조절이 전혀 이루어지지 않아 쾌적한 실내 환경을 유지시키기 어렵다는 문제가 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 실내 공기를 실외로 배출시키는 동시에 실외 공기를 실내 공기와 열교환시킨 후 실내로 유입시키는 열교환 환기장치가 제시되었다.
이러한 열교환 환기장치로서, 본 명세서에 일체화된 종래의 기술로서 국내 실용신안등록번호 제20-0334100호 "전열 교환형 환기장치", 국내 실용신안등록번호 제20-0274979호 "창문일체형 고정식 열교환 환기장치" 등을 포함하는 다수의 열교환 환기장치가 제시되었다.
도 1은 일반적인 열교환 환기장치의 종단면 개념도이다.
열교환 환기장치 본체 내에는 실내기 통로(11, 12)와 실외기 통로(21, 22)가 형성되어 있다.
실내 공기는 실내기 흡입구(13), 실내기통로(11), 열교환기(30), 실내기통로(12), 실내기 송풍기(15), 실내기 배출구(14)를 거쳐 실외로 배출된다.
실내 공기의 유로는 도 1에서 흑색 화살표로 도시하였다.
이에 반해 실외 공기는 실외기 흡입구(23), 실외기 통로(21), 열교환기(30), 실외기통로(22), 실외기 송풍기(25), 실외기 배출구(24)를 거쳐 실내로 유입된다.
실외 공기의 유로는 도 1에서 백색 화살표로 도시하였다.
실내기 흡입구(13), 실내기 배출구(14), 실외기 흡입구(23), 실외기 배출구(24)는 별도의 연결 장치없이 직접 실내 또는 실외의 공기를 흡입 또는 배출할 수도 있지만, 통상적으로 덕트와 연결되어 실내 또는 실외의 공기를 흡입 또는 배출한다.
열교환기(30)는 통상적으로 플레이트형 전열 교환기를 사용하며, 전열 교환이란 현열 교환과 잠열 교환을 통하여 열교환하는 것을 말한다. 다만 경우에 따라서는 현열 교환 및 잠열 교환 중 어느 하나만에 의해서 열을 교환할 수 있다.
도 2는 도 1의 실외기 통로(21)에서의 횡단면 공기 유량 분포도이다.
일반적으로 관내를 지나는 유체의 경우 관벽에 의한 마찰 등으로 인하여 관내 중앙 부위의 유속이 관벽에 인접한 부위에 비하여 빠르며 이러한 유속 편차는 도 2의 점선과 같이 표현될 수 있다. 또한 관내에서의 유량 편차는 유속 편차에 비례한다.
이와 같이 관내에서의 유량 편차가 발생할 경우 열교환 환기장치에 마련되는 열교환기의 열교환 효율을 저하시키는 요인이 된다.
즉, 열교환기의 중앙 부위에만 유량이 집중될 경우 열교환은 중앙 부위에 편중되어 발생하며, 따라서 최악의 경우에는 열교환기의 최가장자리에는 열교환이 전혀 발생하지 않을 가능성이 있다.
특히 이러한 문제는 실내기통로의 실내기 흡입구 또는 실외기통로의 흡입구가 실내기통로 또는 실외기통로보다 작은 유로 단면적을 가지며, 그 흡입구가 중앙이나 어느 한 쪽으로 치우쳐 형성된다는 점에서 열교환기 전면에서의 유량 편차를 더욱 크게 한다.
따라서 본 발명의 목적은 열교환 환기장치에 있어서 열교환기에 대한 공기 유입 방향 즉, 열교환기의 전면에 마련되어 상기 열교환기로 유입되는 공기를 균등하게 분배하기 위한 공기안내날개를 부가하여 열교환 환기장치의 열교환 효율을 극대화시키는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 환기장치 본체, 실내기 송풍기, 실외기 송풍기, 열교환기, 공기안내날개를 포함하여 이루어진다.
환기장치 본체에는 실내기통로와 실외기통로가 형성된다.
실내기통로는 그 일단에 실내 공기가 유입되는 실내기 흡입구가 형성되며 그 타단에 실내 공기가 배출되는 실내기 배출구가 형성되어 있다.
실외기통로는 그 일단에 실외 공기가 배출되는 실외기 배출구가 형성되며 그 타단에 실외 공기가 유입되는 실외기 흡입구가 형성되며, 중간부에서 상기 실내기통로와 교차된다.
상기의 실내기 흡입구, 실내기 배출구, 실외기 배출구, 실외기 흡입구는 덕트와 연결되도록 구성되거나 혹은 직접 실내 또는 실외의 공기를 유입 또는 배출하도록 구성할 수 있다.
실내기 송풍기는 실내기통로에 마련되어 실내 공기를 유입하여 배출시키며, 실외기 송풍기는 실외기통로에 마련되어 실외 공기를 유입하여 배출시킨다.
열교환기는 상기 실외기통로와 상기 실내기통로가 교차되는 부위에 마련되어, 상기 실내기통로로 유입된 실내 공기와 상기 실외기통로로 유입된 실외 공기를 열교환시킨다.
공기안내날개는 상기 열교환기에 대한 공기 유입 방향의 통로에 마련되어 상기 열교환기로 유입되는 공기를 균등하게 분배하기 위한 것이다.
상기 및 이하에서 열교환기에 대한 공기 유입 방향의 통로란 열교환기에 대하여 실내 공기 또는 실외 공기가 유입되는 방향의 통로를 말한다. 즉, 실내기통로의 경우 실내 공기가 열교환기로 유입되기 직전까지의 실내기통로를 말하여, 실외기통로의 경우 실외 공기가 열교환기로 유입되기 직전까지의 실외기통로를 말한다.
상기에 있어서, 상기 실내기통로 및 상기 실외기통로는 상기 공기안내날개가 마련되는 부위에서 격벽을 사이에 두고 서로 인접하며, 상기 공기안내날개는 상기 격벽보다 열전도도가 높은 재질로 이루어지며, 상기 공기안내날개는 상기 격벽을 관통하여 상기 공기안내날개가 마련된 통로와 인접하는 상기 열교환기에 대한 공기 배출 방향의 통로로 연장되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 공기안내날개가 알루미늄 또는 구리 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 공기안내날개를 열전도도가 매우 높은 금속인 알루미늄 또는 구리로 이루어지도록 하고, 상기 공기안내날개가 열교환기에 대한 공기 유입 방향의 통로에서는 공기를 분배시키며, 상기 공기안내날개가 마련된 통로와 인접하는 열교환기에 대한 공기 배출 방향의 통로로 연장 돌출되어, 상기 공기안내날개에 의한 열전도를 통하여 실외 공기가 열교환기에 유입되기 전에 미리 예열 혹은 예냉되거나 실외 공기가 열교환기를 거친 후에 후열 혹은 후냉될 수 있으므로, 열교환 환기장치의 열교환 효율을 높일 수 있다.
상기에 있어서, 상기 본체에 탈착가능하게 결합되는 고정틀이 부가되며, 상기 공기안내날개는 상기 고정틀에 고정결합되는 것이 바람직하다. 이에 의하여 공 기안내날개를 열교환 환기장치에 용이하게 설치할 수 있으며 또한 필요에 따라서는 제거할 수 있다.
상기에 있어서, 상기 고정틀은 상기 본체 중 상기 격벽에 탈착가능하게 결합되어 상기 격벽과 면접촉을 이루는 것이 바람직하다. 상기 공기안내날개가 상기 격벽을 관통하여 다른 통로로 연장되기 위하여는 상기 격벽에 일정 정도의 틈새가 발생할 수 밖에 없으며, 그 틈새로 실내 공기 또는 실외 공기의 누설이 발생한다. 따라서 상기 고정틀을 상기 격벽에 탈착가능하게 결합시키고 상기 격벽과 면접촉을 이루도록하여 고정틀과 격벽에 의한 면접촉을 통하여 공기 누설을 방지할 수 있다.
상기에 있어서, 열교환기에 대한 공기 유입 방향의 통로에 마련되는 상기 공기안내날개는 상기 열교환기 방향에 위치하는 일단이 상기 열교환기 방향의 반대 방향에 위치하는 타단보다 공기의 최대 유량 연결선으로부터 이격되는 것이 바람직하다. 상기 및 이하에서 공기의 최대 유량 연결선이란 통로의 유로 단면에서 공기의 유량이 가장 많은 지점 즉 공기의 유속이 가장 빠른 지점을 통로를 따라 연결한 가상의 선을 말한다.
이하 본 발명에 의한 제1실시예에 따라 그 구성과 작용을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 제1실시예의 종단면 개념도이며, 도 4는 도 3의 실외기 통로에서의 횡단면 공기 유량 분포도이며, 도 5는 도 3의 공기안내날개의 사시 도이다.
열교환 환기장치 본체 내에는 실내기 통로(11, 12)와 실외기 통로(21, 22)가 형성되어 있다.
실내 공기는 실내기 흡입구(13), 실내기통로(11), 열교환기(30), 실내기통로(12), 실내기 송풍기(15), 실내기 배출구(14)를 거쳐 실외로 배출된다.
실내 공기의 유로는 도 3에서 흑색 화살표로 도시하였다.
이에 반해 실외 공기는 실외기 흡입구(23), 실외기 통로(21), 열교환기(30), 실외기통로(22), 실외기 송풍기(25), 실외기 배출구(24)를 거쳐 실내로 유입된다.
실외 공기의 유로는 도 3에서 백색 화살표로 도시하였다.
실내기 흡입구(13), 실내기 배출구(14), 실외기 흡입구(23), 실외기 배출구(24)는 별도의 연결 장치없이 직접 실내 또는 실외의 공기를 흡입 또는 배출할 수도 있지만, 통상적으로 덕트와 연결되어 실내 또는 실외의 공기를 흡입 또는 배출한다.
열교환기(30)에 대한 공기 유입 방향의 통로는 실내기통로(10)의 경우 실내기통로(11)가 해당되며, 실외기통로(20)의 경우 실외기통로(21)가 해당된다. 본 실시예는 실외기통로(21)에 공기안내날개(100)를 마련하는 것으로 하였다.
공기안내날개(100)가 마련되는 부위에서 실외기통로(21)와 실내기통로(12)는 격벽(40)을 두고 서로 인접한다.
격벽(40)은 플라스틱 또는 일반강 등의 재질로써, 열교환 환기장치 본체와 동일한 재질로 이루어진다.
이에 반해 공기안내날개(100)는 열전도도가 높은 재질인 알루미늄 또는 코팅된 구리로 이루어진다.
공기안내날개(100)는 공기안내날개(100)와 동일한 재질로 이루어진 고정틀(110)에 고정결합되며, 공기안내날개(100)는 고정틀(110)의 반대방향으로까지 연장된다. 즉 공기안내날개(100)는 도 3과 같이 격벽(40)을 관통하여 실외기통로(21)와 인접하는 실내기통로(12)로 연장된다.
따라서 공기안내날개(100)의 상부 일단은 실외기통로에서 실외 공기와 만나는 동시에 그 하부 타단은 실내기통로에서 실내 공기와 만나 열전도를 통하여 열교환을 일으키며, 이에 의하여 실외 공기는 열교환기(30)를 거치기 전에 미리 예열 혹은 예냉된다.
상기의 실시예와는 달리, 공기안내날개(100)가 실내기통로(11) 및 실외기통로(22)에 마련되어 열교환기(30)를 거친 실외 공기를 후열 혹은 후냉하도록 구성할 수 있다.
공기안내날개(100)가 고정결합된 고정틀(110)은 격벽(40)에 탈착가능하게 결합되며, 이를 위하여 고정틀(110)은 공기안내날개(100)의 중간부에 마련되어 있으며, 공기안내날개(100)가 관통되는 부위의 격벽(40)은 개방되어 있으며, 그 개방된 양 끝에는 ㄷ형의 레일홈(41)이 마련되어 있다.
고정틀(110)의 양단은 상기 격벽(40)의 레일홈(41)에 슬라이딩 삽입된다.
따라서 고정틀(110) 양단의 상면 및 하면은 상기 레일홈(41)과 면접촉하게 되며, 이에 의하여 실외기통로(21)와 실내기통로(12) 사이의 공기 누설이 방지된 다.
공기안내날개(100)의 형상은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 열교환기(30) 방향에 위치하는 일단이 열교환기(30) 방향의 반대 방향에 위치하는 타단보다 공기의 최대 유량 연결선으로부터 이격된다.
공기의 최대 유량 연결선이란 통로의 유로 단면에서 공기의 유량이 가장 많은 지점 즉 공기의 유속이 가장 빠른 지점을 통로를 따라 연결한 가상의 선을 말하며, 본 실시예의 경우 공기의 최대 유량 연결선은 통로의 중심을 지난다.
공기안내날개(100)는 열교환기(30) 방향에 위치하는 일단이 열교환기(30) 방향의 반대 방향에 위치하는 타단보다 통로 중심으로부터 이격되어, 경사면을 이룬다.
본 실시예의 경우 열전도성 재질의 공기안내날개를 바 형태로 하고, 상기 바 형태의 공기안내날개를 일렬로 배치하되, 각 바 형태의 공기안내날개는 공기의 최대 유량 연결선과 예각을 이루도록 하였다.
한편, 실내기통로(12)에 위치하는 공기안내날개(100)는 공기 분포와는 무관하나 제작의 편의상 실외기통로(21)에 위치하는 공기안내날개(100)가 하부로 그대로 연장되는 것으로 하였다.
그러나 공기안내날개의 형태는 본 실시예에 한정되지 않으며 다양한 변형이 가능하다. 가령 실내기통로(12)와 실외기통로(21)의 공기안내날개(100)의 형상이 서로 상이할 수 있으며, 또한 본 실시예의 바 형태의 공기안내날개(100)의 형상에 한정되지 않는다.
도 4와 같이 공기안내날개(100)를 지나기 전의 실외 공기는 그 유속 분포 혹은 유량 분포가 포물선 형태에 가깝지만, 공기안내날개(100)를 통과한 후의 실외 공기는 그 유로단면적을 따라 어느정도 균등하게 분포되는 유속 분포 혹은 유량 분포를 가진다.
따라서 열교환기(30)의 전면에 걸쳐 어느정도 균등하게 분배된 실외 공기가 유입되어 열교환기(30)의 열교환 효율이 상승한다.
도 6은 본 발명에 의한 제2실시예의 종단면 개념도이다.
본 실시예는 고정틀 및 격벽의 결합을 위한 구성만이 제1실시예와 상이하며, 다른 구성은 동일하다.
공기안내날개(100)가 고정결합된 고정틀(110)은 격벽(40)에 탈착가능하게 결합된다.
이를 위하여 본 실시예의 경우 공기안내날개(100)가 관통되는 부위의 격벽(40)은 개방되어 있다.
본 실시예의 경우 고정틀(110)의 양단에 ㄷ형의 레일홈(111)이 마련되어 있다.
고정틀(110)의 레일홈(111)이 상기 격벽(40)이 개방된 부위의 양단에 슬라이딩 삽입되면서, 상기 고정틀(110)이 상기 격벽(40)에 결합된다.
따라서 상기 개방된 부위의 격벽(40) 양단의 상면 및 하면은 상기 레일홈(111)과 면접촉하게 되며, 이에 의하여 실외기통로(21)와 실내기통로(12) 사 이의 공기 누설이 방지된다.
상기의 실시예들은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상은 당업자에 의하여 다양하게 변형 내지 조정될 수 있다. 이러한 변형 내지 조정이 본 발명의 기술적 사상을 이용한다면 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
본 발명은 열교환 환기장치에 있어서 열교환기에 대한 공기 유입 방향 즉, 전면에 마련되어 상기 열교환기로 유입되는 공기를 균등하게 분배하기 위한 공기안내날개를 부가하여 열교환 환기장치의 열교환 효율을 극대화시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 일단에 실내 공기가 유입되는 실내기 흡입구가 형성되며 타단에 실내 공기가 배출되는 실내기 배출구가 형성되는 실내기통로 및 일단에 실외 공기가 배출되는 실외기 배출구가 형성되며 타단에 실외 공기가 유입되는 실외기 흡입구가 형성되며, 중간부에서 상기 실내기통로와 교차되는 실외기통로가 형성되는 본체 ;
    상기 실내기통로에 마련되는 실내기 송풍기 ;
    상기 실외기통로에 마련되는 실외기 송풍기 ; 및
    상기 실외기통로와 상기 실내기통로가 교차되는 부위에 마련되어, 상기 실내기통로로 유입된 실내 공기와 상기 실외기통로로 유입된 실외 공기를 열교환시키는 열교환기 ;
    를 포함하여 이루어지는 열교환 환기장치에 있어서,
    상기 열교환기에 대한 공기 유입 방향의 통로에 마련되어 상기 열교환기로 유입되는 공기를 균등하게 분배하기 위한 공기안내날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환 환기장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 실내기통로 및 상기 실외기통로는 상기 공기안내날개가 마련되는 부위에서 격벽을 사이에 두고 서로 인접하며, 상기 공기안내날개는 상기 격벽보다 열전도도가 높은 재질로 이루어지며, 상기 공기안내날개는 상기 격벽을 관통하여 상기 공기안내날개가 마련된 통로와 인접하는 상기 열교환기에 대한 공기 배출 방향의 통로로 연장되는 것을 특징으로 하는 열교환 환기장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 공기안내날개는 알루미늄 및 구리 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환 환기장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 본체에 탈착가능하게 결합되는 고정틀이 부가되며, 상기 공기안내날개는 상기 고정틀에 고정결합되는 것을 특징으로 하는 열교환 환기장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 고정틀은 상기 격벽에 탈착가능하게 결합되어 상기 격벽과 면접촉을 이루는 것을 특징으로 하는 열교환 환기장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 열교환기에 대한 공기 유입 방향의 통로에 마련되는 상기 공기안내날개는 상기 열교환기 방향에 위치하는 일단이 상기 열교환기 방향의 반대 방향에 위치하는 타단보다 공기의 최대 유량 연결선으로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 열교환 환기장치.
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