KR100623527B1 - 냉·난방 겸용 폐열회수환기장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉·난방 겸용 폐열회수환기장치에 관한 것으로, 실내 및 실외로부터 흡입된 공기를 열교환하여 각각 실외 및 실내로 운반하는 열전 전열 열교환기를 구비하며, 상기 열전 전열 열교환기는 전기·온도적 특성이 서로 다른 각각의 금속체를 내장한 상부 열전소자 및 하부 열전소자가 상호 면대응하여 구비된 구성이다. 본 발명은 종래의 폐열회수장치가 단지 환기시 실내의 열원만을 회수하는 한계를 극복하여 냉·난방 기능을 추가로 갖춘 능동적인 환기장치로서, 열전 전열 열교환기에서의 '펠티에 효과'의 전열작용으로 실내 냉·난방을 실현하며, 별도의 실내 냉·난방기가 필요치 않아 냉방기 또는 난방기의 설치에 따른 공간적인 제약을 줄일 수 있는 장점이 있다.
냉·난방, 폐열회수, 환기, 열전, 전열, 열교환기, 열전소자, 펠티에

Description

냉·난방 겸용 폐열회수환기장치{WASTE HEAT WITHDRAWAL AND AIR VEATILATION APPARATUS AVAILABLE FOR COOLING AND HEATING ROOM}
도 1은 본 발명의 냉·난방 겸용 폐열회수환기장치의 구성을 보여주는 사시도,
도 2는 도 1의 폐열회수환기장치에 구비된 열전 전열 열교환기와 이를 통한 공기의 흐름상태를 도시한 개념도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 열전 전열 열교환기 11 : 상부 열전소자
12 : 하부 열전소자 11a,12a : 금속체
20,30 : 송풍기 21,31 : 필터
40 : 하우징 41,43 : 흡기구
42,44 : 배기구
본 발명은 냉·난방 겸용 폐열회수환기장치에 관한 것으로, 특히 실내 환기와 함께 열전전열소자를 통과하면서 발생된 온도차를 이용하여 실내 냉·난방을 동시에 구현할 수 있는 냉·난방 겸용 폐열회수환기장치에 관한 것이다.
통상적으로 공기조화기는 실내 냉방과 난방을 위한 냉·난방기와 실내 공기를 정화시킬 목적으로 이용되는 공기청정기 등을 포함하며, 실내에서 활동하는 인간에게 보다 쾌적한 환경을 제공한다.
주지하는 바와 같이 냉·난방기의 경우 난방을 위해 열원으로 전기 히터나 버너를 이용하고, 냉방시에는 냉매를 이용하게 된다. 또한, 최근에는 냉동사이클의 냉매 흐름을 반대로 하여 냉방은 물론 난방까지 동시에 구현할 수 있는 히트 펌프식 냉·난방용 공기조화기도 널리 사용되고 있다.
종래 기술의 냉방용 공기조화기는 프레온 가스 등의 냉매를 사용하므로 환경오염을 유발할 수 있는 단점이 있고, 또한 냉매를 강제 순환시키기 위해서는 압축기가 필요하게 되는 바, 이 압축기의 작동으로 소음 발생이 커지는 문제점도 있다.
이와 같은 문제점 때문에 국내에서는 공개실용신안 제1998-01684호에는 '열전소자를 이용한 저소음 냉온풍장치'가 출원된 바 있다.
그러나, 상기 열전소자를 이용한 저소음 냉온풍장치는 열전소자의 양측에 방냉핀 및 방열핀을 구비하여 송풍기를 통해 방냉핀 및 방열핀에 전달된 냉기 및 열기를 송풍하여 실내를 냉방하거나 난방할 수 있도록 구성한 것으로, 송풍 공기와 방냉핀 및 방열핀 사이의 열교환 효율을 높이는 데는 한계가 있다. 따라서, 공개 실용신안 제1998-01684호의 경우 보다 효과적인 냉난방을 실현하기가 어렵고, 열교환 효율을 높이도록 방냉핀 및 방열핀 구조를 설계하기도 쉽지 않은 문제점이 있었다.
또한, 종래의 폐열회수 환기장치의 경우 단순히 전열소자에서 오염된 실내공기와 쾌적한 실외공기 간에 열교환만을 수행하도록 된 것이어서 실내 냉방과 난방을 위해서는 별도의 냉·난방수단이 필요하였다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 실내 환기와 함께 열전소자에서의 펠티에 효과에 의해 냉매를 사용하지 않고서도 냉난방을 동시에 수행할 수 있도록 하는 냉·난방 겸용 폐열회수환기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 냉·난방 겸용 폐열회수환기장치는, 실내 및 실외로부터 흡입된 공기를 열교환하여 각각 실외 및 실내로 운반하는 열전 전열 열교환기를 구비하며, 상기 열전 전열 열교환기는 전기·온도적 특성이 서로 다른 각각의 금속체를 내장한 상부 열전소자 및 하부 열전소자가 상호 면대응하여 구비된 형태이다.
본 발명에서 상기 열전 전열 열교환기의 실외측 유입구 및 유출구에는 각각 공기 운반을 위한 송풍기가 설치된다. 한편, 송풍기를 대신하여 공기 여과를 위한 필터와 순방향 또는 역방향으로의 회전이 가능한 정·역 회전팬을 사용할 수도 있다.
본 발명에서 열전 전열 열교환기와 송풍기는 이들을 둘러싼 하나의 하우징 내부에 내장되고, 하우징의 실내 및 실외측 단부에는 공기를 환기시키기 위해 상기 실내 및 실외와 각각 연통하는 복수의 흡기구 및 배기구가 구비된다.
본 발명에서 상부 및 하부 열전소자는 전류가 인가되는 방향에 따라 이들 중 일측에서는 냉온이 발생하고 타측에서는 열온이 발생하되, 냉온과 열온의 발생 위치가 전류 흐름에 따라 선택적으로 이루어져 폐열회수는 물론 실내 냉·난방도 가능하게 된다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 냉·난방 겸용 폐열회수환기장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 폐열회수환기장치에 구비된 열전 전열 열교환기(10)와 이를 통한 공기의 흐름상태를 보인 것이다.
본 발명에서 폐열회수환기장치는 냉·난방 겸용으로, 실내 및 실외로부터 흡입된 공기를 열교환하여 각각 실외 및 실내로 운반하는 열전 전열 열교환기(10)를 내장한다.
본 발명에서 열전 전열 열교환기(10)의 작동은 '펠티에 효과'를 이용한다. 펠티에 효과란 서로 다른 두 금속에 전기를 통하였을 때 서로 다른 금속의 양 단면에 온도차가 발생하는 현상을 말한다.
본 발명에서는 이러한 펠티에 효과를 발생시키기 위해 열전 전열 열교환기(10)의 구조를 상하 2개의 공기유동로를 가지는 형태로 구성한다. 이러한 구성으로부터 상부 유통로와 하부 유통로는 서로 다른 온도로 작용하며 이들 유통로를 통해 유입 또는 유출되는 공기의 온도도 다르게 된다.
이러한 열전 전열 열교환기(10)는 전기·온도적 특성이 서로 다른 각각의 금속체(11a)(12a)를 내장한 상부 열전소자(11) 및 하부 열전소자(12)가 상호 면대응하여 구비된 형태이다.
상부 열전소자(11)와 하부 열전소자(12)는 전류 인가시 서로 온도차를 발생시키게 되는데, 이들 중 일측에서는 전류가 인가되는 방향에 따라 냉열이 발생하고 타측에서는 온열이 발생한다. 즉, 본 발명의 폐열회수환기장치에서 냉열과 온열의 발생 위치는 전류 흐름에 따라 선택적으로 이루어지게 되는 것이다.
본 발명의 폐열회수환기장치는 열전 전열 열교환기(10)의 실외측 유입구 및 유출구에 각각 공기 운반을 위한 송풍기(20)(30)를 설치한다. 이들 송풍기(20)(30)는 공기여과를 위한 필터(21)(31)를 포함한다. 열전 전열 열교환기(10)와 송풍기(20)(30)는 이들을 둘러싼 하나의 하우징(40) 내부에 내장된다. 한편, 하우징(40)의 내부에는 실내측으로 유입되는 공기와 실외측으로 배출되는 공기가 혼합되지 않도록 내부 공간을 분할하는 격벽(50)이 설치된다.
하우징(40)의 실내 및 실외측 단부에 환기를 위한 공기의 유입 및 유출용으로 실내·외로 각각 연통하는 복수의 흡기구(41)(43) 및 배기구(42)(44)가 구비된다. 즉, 흡기구(41)(43) 및 배기구(42)(44)는 하우징(40)의 양방향에 각각 구비된다. 흡기구(41)(43) 및 배기구(42)(44)는 상호 대칭되게 설치되는 것이 바람직하다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 냉·난방 겸용 폐열회수환기장치는 종래의 폐열회수장치가 단지 환기시 실내의 열원만을 회수하는 한계를 극복하여 냉·난방 기능을 추가로 갖춘 능동적인 환기장치로서, 열전 전열 열교환기(10)에서의 '펠티에 효과'의 전열작용으로 실내 냉·난방을 실현하며, 별도의 실내 냉·난방기가 필요치 않아 냉방기 또는 난방기의 설치에 따른 공간적인 제약을 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 종래의 빌트인 냉방기의 취약점인 냉매 누설시 과다한 수리비용 등의 발생을 방지할 수 있고, 아울러 압축기 등이 구비되지 않으므로 저소음으로 실내 냉·난방을 구현할 수 있다.
이상에서 본 발명은 첨부된 도면의 실시예를 중심으로 설명되었으나, 이러한 실시예에만 한정하지 않고 이하의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범위내에서 다양한 변형된 형태로 실시하는 정도는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다 할 것이다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명은 종래의 폐열회수장치가 단지 환기시 실내의 열원만을 회수하는 한계를 극복하여 냉·난방 기능을 추가로 갖춘 능동적인 환기장치로서, 열전 전열 열교환기에서의 '펠티에 효과'의 전열작용으로 실내 냉·난방을 실현하며, 별도의 실내 냉·난방기가 필요치 않아 냉방기 또는 난방기의 설치에 따른 공간적인 제약을 줄일 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 실내 및 실외로 각각 소통되는 복수의 흡기구와 배기구가 구비된 하우징;
    상기 하우징의 내부에 설치되고, 실내에서 실외로 배출되는 내부공기와 실외에서 실내로 유입되는 외부공기를 각각 분리시켜 소통시키는 공기유통로를 갖는 열전 전열 열교환기;
    상기 하우징 내부에 설치되고, 상기 하우징을 소통하는 내부공기와 외부공기가 혼합되지 않도록 상기 하우징의 내부공간을 분할하는 격벽; 및
    상기 격벽으로 분할된 상기 하우징의 내부공간에 각각 설치되는 송풍기를 포함하고,
    상기 열전 전열 열교환기는 전기·온도적 특성이 서로 다른 각각의 금속체를 내장한 상부 열전소자 및 하부 열전소자가 상호 면 대응하여 접촉하는 형태인 것을 특징으로 하는 냉·난방 겸용 폐열회수환기장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 상부 및 하부 열전소자는 전류가 인가되는 방향에 따라 이들 중 일측에서는 냉온이 발생하고 타측에서는 열온이 발생하되, 냉온과 열온의 발생 위치가 전류 흐름에 따라 선택적으로 이루어져 폐열회수는 물론 실내 냉·난방도 가능한 것을 특징으로 하는 냉·난방 겸용 폐열회수환기장치.
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