KR100655334B1 - 환기장치용 전열 교환기 - Google Patents

Abstract

세퍼레이터 및 열교환판의 구조를 개선하여 전열교환효율을 향상시키고, 순환공기중의 냄새 제거 및 살균효과를 향상시킨 전열교환기에 대해 개시한다.

이 전열교환기는 열교환판(51)과 열교환판 사이의 간격을 유지시키며 공기 유동통로를 형성하는 세퍼레이터(52)로 구성되는 단위 열교환부를 복수 구비하고, 공기 유동통로가 인접한 단위 열교환부의 공기유동통로와 교차되도록 단위 열교환부를 적층하여, 하나의 공기 유동통로가 실외공기의 급기통로를 형성하고 다른 하나의 공기 유동통로가 실내공기의 배기통로를 형성하는 구조를 가지며, 특히 각 열교환판(51)은 금속으로 형성되고 일정한 크기의 구멍(51a)이 형성되며, 구멍에 흡착지(55)가 부착된 구조로 되어 있다.

이와 같은 전열교환기는 열교환판에 구멍을 형성시키고 흡착지로 부착시킴으로써, 잠열 교환효율을 향상시킨다.

전열교환기, 잠열, 흡착지, 열교환판

Description

환기장치용 전열 교환기{A ventilating device}

도 1은 통상의 전열교환기를 채용한 환기장치를 나타낸 개략도,

도 2는 도 1의 전열교환기를 나타낸 사시도,

도 3은 통상의 전열교환기를 나타낸 제품 사진,

도 4는 도 3의 요부 확대 사진,

도 5는 본 발명 실시예의 전열교환기를 나타낸 사시도,

도 6a 및 도 6b는 본 발명 전열교환기의 열교환판과 세퍼레이터를 결합한 일부분의 제품 사진,

도 7은 도 5 및 도 6의 일부분을 분리하여 나타낸 사시도,

도 8은 열교환판을 분리하여 나타낸 사시도,

도 9는 도 8의 단면도,

도 10은 도 5의 단면도,

도 11은 본 발명 실시예의 전열교환기를 나타낸 사진이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

50...전열교환기 51...열교환판

52...세퍼레이터 53,54...마감판

55...흡착지 61,62...유동통로

본 발명은 환기장치에 채용되는 전열교환기에 관한 것으로서, 특히 세퍼레이터 및 열교환판의 구조를 개선하여 전열교환효율을 향상시키고, 순환공기중의 냄새 제거 및 살균효과를 향상시킨 전열교환기에 관한 것이다.

실내 온도를 유지시키면서 실내공기를 배출하고 실외의 신선한 공기를 유입시키는 환기장치가 알려져 있다.

환기장치에는 현열(sensible heat)교환기능과 잠열(latent heat)교환기능을 갖는 전열교환기가 채용되어 있다.

도 1 및 도 2는 통상의 환기장치 및 전열교환기를 나타낸 것으로써, 이는 박스형태의 케이스(1) 내부에 실외공기가 실내로 안내되는 급기덕트(10)와, 급기덕트(10)와 소정 위치에서 교차하며 실내공기가 실외로 안내되는 배기덕트(20)와, 급기덕트(10)와 배기덕트(20)가 교차하는 지점에 급기되는 실외공기와 배기되는 실내공기를 전열교환시키는 전열교환기(30)를 구비한다.

급기덕트(10)의 일단에는 실외와 연통되는 급기흡입구(11)가 형성되고 타단에는 실내와 연통되는 급기배출구(13)가 형성되며, 또한 배기덕트(20)의 양단에는 배기흡입구(21)와 배기배출구(23)가 형성되어 있다.

또한, 급기 배출구(13) 측에 실외공기를 강제 흡입하는 급기팬(15)이 구비되고, 배기 배출구(23) 측에 실내공기를 강제 배출하는 배기팬(25)이 구비되어 있으 며, 급기 흡입구(11)와 전열교환기(30) 사이에는 실외공기에 포함된 각종 이물질을 제거하는 공기정화필터(17)가 구비되어 있다.

한편,상기 전열교환기(30)는 내부에 급기덕트(10)와 연통되는 다수의 급기유동통로(37)와, 배기덕트(20)와 연통되는 다수의 배기유동통로(39)를 구비한다.

상기 전열교환기(30)는 밀폐된 양측면의 지지판(31) 사이에 급기되는 실외공기 및 배기되는 실내공기의 일방향 유동통로(37,39)를 형성하는 다수의 단위 열교환부(35)가 적층되며, 이들 단위 열교환부(35)는 보강대(33)에 의해 지지된다.

상기 단위 열교환부(35)는 양면에 구비된 열교환판(35a)과, 열교환판(35a) 사이 간격을 유지시키며 공기의 일방향 유동통로를 형성하는 세퍼레이터(35b)로 구성된다.

이들 단위 열교환부(35)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 교대로 적층되고, 주름형상으로 된 세퍼레이터(35b)는 상호 직교 교차되도록 적층되어 공기 유동통로(37)(39)들이 상호 직교하도록 되어 있다.

따라서 하나의 공기 유동통로(37)는 배기덕트(20)와 연통되게 되어 있고, 다른 하나의 유동통로(39)는 급기덕트(10)와 연통되게 되어 있다.

이와 같은 환기장치는 급기팬(15) 및 배기팬(25)의 구동으로 전열교환기(30)를 경유하면서 급/배기될때 현열 및 잠열교환이 이루어지면서, 실내온도 및 습도의 급격한 상승이나 하강을 방지할 수 있게 한다.

그러나 상기와 같은 종래의 전열교환기는 다음과 같은 문제점을 가진다.

첫째, 도 3 및 도 4에서와 같이, 통상 열교환판(35a)과 세퍼레이터(35b)는 종이재질로 형성됨으로써 현열교환 효율이 낮다.

즉, 통상 전열교환은 급기공기와 배기공기의 온도차이에 따른 열교환이 열교환판(35a)을 통하여 이루어지는 현열교환과, 하절기의 경우 습도가 높은 외기가 유입되면서 종이재질의 열교환판(35a)에 습기가 흡수되면서 열교환이 이루어지는 잠열교환으로 이루어지는 데, 현열교환의 경우 열교환판(35a)이 종이재질로 형성됨으로써 현열교환효율이 낮아지게 된다.

또한, 열교환판(35a)과 세퍼레이터(35b)는 종이재질로 형성됨으로써 수명이 짧아 자주 교체하여야 하는 문제점이 있다.

둘째, 단위 열교환부(35)를 형성하는 물결형상의 세퍼레이터(35b)가 형성하는 일방향의 공기 유동통로를 통하여 급기가 신속하게 이루어짐으로써, 통과되는 공기의 운동량이 낮으므로 전열교환효율이 낮다.

세째, 급기유동통로(37)를 통하여 외부 공기가 실내로 유입되므로 외부의 냄새, 세균으로부터 무방비상태로 놓여 실내공기의 오염을 초래한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 다음과 같은 목적을 가진다.

첫째, 전열교환효율이 향상되고, 종래 보다 수명이 길고 세정등을 통하여 재생하여 사용할 수 있도록 한 전열교환기를 제공하는 데 있다.

둘째, 살균 및 탈취로 실내공기질(IAQ:Indoor Air Quality) 개선을 하여, 쾌적한 실내분위기를 유지할 수 있도록 한 전열교환기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명은 한쌍의 열교환판과 상기 열교환판 사이의 간격을 유지시키며 공기 유동통로를 형성하는 세퍼레이터로 구성되는 단위 열교환부를 복수 구비하고, 상기 공기 유동통로가 인접한 단위 열교환부의 공기유동통로와 교차되도록 단위 열교환부를 적층하여, 하나의 공기 유동통로가 실외공기의 급기통로를 형성하고 다른 하나의 공기 유동통로가 실내공기의 배기통로를 형성하는 환기장치용 전열교환기에 있어서,

상기 각 열교환판은 금속으로 형성되고 일정한 크기의 구멍이 형성되며, 상기 구멍에 수분흡수가 가능한 흡착지가 부착된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 전열교환기는, 상기 각 단위 열교환부의 세퍼레이터는 물결형상으로서 금속박판으로 형성되고,

공기 입구측과 출구측에 각각 마련되는 사이드세퍼레이터와, 사이드세퍼레이터 사이에 마련되고 사이드세퍼레이터와 일정간격 이격되는 센터세퍼레이터로 분할되어 마련된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사이드세퍼레이터는 표면에 살균촉매제가 코팅된 알루미늄으로 형성되고, 상기 센터세퍼레이터는 표면에 활성탄이 진공상태에서 도포된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열교환판에 공기의 마찰 및 대류현상에 의한 운동량을 증가시키기 위하여 엠보싱을 형성하여 된 것을 특징으로 한다.

또한, 공기 유동방향과 나란한 상기 열교환판의 가장자리는 상기 세퍼레이터 의 가장자리를 수용하기 위한 결합리브가 절곡형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 사이드세퍼레이터는 공기 유동방향이 동일하고, 상기 센터세퍼레이터의 물결형상의 골과 산은 사이드세퍼레이터의 골과 산에 어긋나게 배치된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

본 발명 실시예의 전열교환기는 도 1에서와 같이 통상의 환기장치에 채용되는 것으로써, 환기장치의 구체적 설명은 생략한다.

본 발명 실시예의 전열교환기(50)를 나타낸 도 5 내지 도 7을 참조하면, 이는 밀폐된 양측면의 마감판(53)(54)과, 상기 마감판(53)(54) 사이에 적층되며 급기되는 실외공기 및 배기되는 실내공기의 일방향 유동통로(61,62)를 형성하는 다수의 단위 열교환부(56)와, 상기 단위 열교환부(56)들을 지지시키는 프레임(59)으로 구성된다.

상기 단위 열교환부(56)는 일정간격 이격된 열교환판(51)과, 열교환판(51) 위치되어 간격을 유지시키며 공기의 일방향 유동통로를 형성하는 세퍼레이터(52)로 구성된다.

상기 단위 열교환부(56)는 세퍼레이터(52)에 의해 형성되는 공기 유동통로(61)(62)가 서로 직교하도록 적층되어서, 하나의 유동통로(61)는 급기덕트(도 1참조)와 연통되고, 다른 하나의 유동통로(62)는 배기덕트와 연통된다.

한편, 본 발명의 특징적 구성으로서, 각 열교환판(51)은 구리와 같은 금속박판으로 형성되고, 도 8에서와 같이 일정한 크기의 구멍(51a)들이 형성되며, 상기 구멍(51a)에 흡착지(55)가 부착된다.

상기 흡착지(55)는 나노실버 또는 흡습제(제오라이트, 실리카겔 등)이 포함된 종이재로서 급기공기중의 수분을 흡수한다.

상기 각 단위 열교환부(56)의 세퍼레이터(52)는 물결형상으로서 알루미늄과 같은 금속박판으로 형성되고, 도 6a 및 도 7에서와 같이 공기 입구측과 출구측에 각각 마련되는 사이드세퍼레이터(52a)(52b)와, 사이드세퍼레이터(52a)(52b) 사이에 마련되고 사이드세퍼레이터(52a)(52b)와 일정간격 이격되는 센터세퍼레이터(52a)(52b)로 분할되어 마련된다.

이때 도 7에서와 같이, 상기 센터세퍼레이터(52c)의 물결형상의 골과 산은 사이드세퍼레이터(52a)(52b)의 골과 산에 어긋나게 배치된다. 이 경우 사이드세퍼레이터(52a)를 통과한 공기는 세터세퍼레이터(52c)와의 경계부근에서 와류로 인한 운동량이 증가되어 대류를 활발하게 함으로써 전열교환효율을 향상시킨다.

또한, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 열교환판(51)에는 공기의 마찰 및 대류현상에 의한 운동량을 증가시키기 위하여 엠보싱(51b)을 형성하였으며,도 9에서와 같이 엠보싱(51b)을 열교환판(51)의 상하면에 형성하여서 상하의 단위 열교환부에서 대류가 활발히 형성되도록 하였다.

다른 실시예로서, 도 7에서와 같이 상기 사이드세퍼레이터(52a)(52b)는 동판 또는 표면에 살균촉매제가 코팅된 알루미늄으로 형성되고, 상기 센터세퍼레이 터(52c)는 표면에 활성탄이 진공상태에서 도포된다. 이 경우 유입되는 공기중에 포함된 유해세균은 사이드세퍼레이터(52a)(52b)를 경유하면서 살균되고, 센터세퍼레이터(52c)를 경유하면서 냄새 및 유해가스가 제거되어 실내로 유입된다.

또한, 도 7에서와 같이, 공기 유동방향과 나란한 상기 열교환판(51)의 가장자리는 상기 세퍼레이터(52)의 가장자리를 수용하기 위한 결합리브(51c)가 절곡형성되어서, 배출 되는 실내공기의 누설에 의한 급기공기의 오염이 방지되도록 하였다.

한편, 상기 열교환판(51)에 형성된 엠보싱(51b)의 형상은 공기의 운동량과 압력손실 측면에서 중요한 인자가 된다. 즉, 형성된 엠보싱(51b)의 높이가 높을수록, 그 형성된 숫자가 많을수록 공기와의 마찰면적을 높일수 있어서 공기의 운동량을 증가 시킬수 있으나, 반면에 급기통로의 유효단면적을 축소시켜 급기통로의 전/후방에서 압력손실을 야기시킨다.

따라서 본 발명 실시예에서는 엠보싱(51b)의 높이를 상기 세퍼레이터(52) 높이에 대해 대략 1/8 정도로 형성하였다.

상기에 있어서, 전열교환기의 급기통로(유동통로 61)와 배기통로(유동통로 62)는 동일한 구조를 갖는 것으로서, 각 통로에서의 세퍼레이터(52)의 구조와 열교환판(51)의 구조는 동일하게 형성된다.

이하 상기와 같이 구성된 본 발명 실시예의 전열교환기는 다음과 같이 작동된다.

먼저, 환기장치의 급기팬 및 배기팬(도 1 참조)의 운전으로 실외공기 및 실 내공기는 각각 소정의 경로를 통해 전열교환기(50)의 급기통로(유동통로 61) 및 배기통로(유동통로 62)로 유입된다.

이때 상기 급기통로(61)와 배기통로(62)를 통과하는 공기는 사이드세퍼레이터(52a,52b)와 센터세퍼레이터(52c) 사이의 경계부분을 지나면서 와류되어 공기의 대류현상에 의한 운동량이 증가되어서 상기 열교환판(51) 및 흡착지(55)를 통하여 전열교환(현열,잠열)효과를 향상시킨다.

즉, 하절기에 실내에 에어컨을 가동하여 냉방중인 상태에서 실내의 오염된 공기가 배기통로(유동통로 62)를 경유하여 배출되고 외부의 습도 높은 공기가 급기통로(유동통로 61)를 통하여 유입되는 동안, 금속의 열교환판(51)을 통하여 현열교환이 이루어진다.

또한, 실내로 유입되는 외부공기중 포함된 수분은 흡습지(55)에 흡수되고 동시에 배기통로(유동통로 62)를 통해 배기되는 실내공기에 의해서 흡습지(55)의 수분이 증발되면서 외부로 배출되면서 잠열교환이 이루어지게 된다.

이와 같이 본 발명 실시예의 전열교환기는 금속의 열교환판(55)에 의해서 현혈교환효율이 향상될 뿐만 아니라, 구멍(51a)이 형성된 열교환판(51)에 부착된 흡습지(55)를 통하여 잠열교환이 이루어지게 된다.

또한, 열교환판(51)의 양방향으로 형성된 엠보싱(51b)에서도 급/배기공기의 마찰에 의한 운동량의 증가로 고효율의 전열교환(현열,잠열)이 이루어진다.

또한, 활성탄이 도포된 센터세퍼레이터(52c)에 의해서 실외공기와 실내공기가 포함하고 있는 각종 시설물의 배기가스 및 악취, 기타 냄새가 제거되고, 동판 또는 표면에 살균촉매제가 코팅된 알루미늄으로 형성된 사이드세퍼레이터(52a)(52b)에 의해서 공기중 포함된 세균들을 살균할 수 있어 공기청정의 효과도 발생한다. 이러한 살균은 구리로 형성된 열교환판(51)에 의해서도 가능해진다.

상술한 바와 같은 본 발명은 상기 본원의 정신과 범위를 이탈함이 없이 상기 실시예에 한정되지 아니하고 많은 변형을 가하여 실시될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명은 다음과 같은 이점을 가진다.

첫째, 금속의 열교환판에 구멍을 형성시키고 흡착지를 부착시킴으로써, 잠열교환이 이루어지면서 현열 교환효율을 향상시킨다.

둘째, 일정간격 이격된 세퍼레이터를 복수 구비하고, 각 세퍼레이터의 골과 산들이 상호 어긋나게 배치되도록 함으로써, 공기와류에 의한 대류가 활발히 이루어지도록 하여 전열교환효율을 향상시킨다.

세째, 열교환판에 엠보싱을 형성시킴으로써 전열교환면적을 향상시키고 공기의 대류를 활성화하여 전열교환효율을 향상시킨다.

네째, 열교환판의 가장자리에 결합리브를 절곡 형성시킴으로써, 배기공기의 누설을 방지하여 급기공기의 오염을 방지할 수 있게 한다.

다섯째, 활성탄이 도포된 센터세퍼레이터(52c)에 의해서 실외공기와 실내공기가 포함하고 있는 각종 시설물의 배기가스 및 악취, 기타 냄새가 제거되고, 동판 또는 표면에 살균촉매제가 코팅된 알루미늄으로 형성된 사이드세퍼레이 터(52a)(52b) 및 동판의 열교환판(51)에 의해서 공기중 포함된 세균들을 살균할 수 있어 공기를 청정하게 할 수 있게 한다.

Claims (6)

1. 한쌍의 열교환판과 상기 열교환판 사이의 간격을 유지시키며 공기 유동통로를 형성하는 세퍼레이터로 구성되는 단위 열교환부를 복수 구비하고, 상기 공기 유동통로가 인접한 단위 열교환부의 공기유동통로와 교차되도록 단위 열교환부를 적층하여, 하나의 공기 유동통로가 실외공기의 급기통로를 형성하고 다른 하나의 공기 유동통로가 실내공기의 배기통로를 형성하는 환기장치용 전열교환기에 있어서,

   상기 각 열교환판은 금속으로 형성되고 적어도 하나의 구멍이 형성되며, 상기 구멍에 수분흡수가 가능한 흡착지가 부착된 것을 특징으로 하는 환기장치용 전열교환기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 단위 열교환부의 세퍼레이터는 물결형상으로서 금속박판으로 형성되고,

   공기 입구측과 출구측에 각각 마련되는 사이드세퍼레이터와, 사이드세퍼레이터 사이에 마련되고 사이드세퍼레이터와 일정간격 이격되는 센터세퍼레이터로 분할되어 마련된 것을 특징으로 하는 환기장치용 전열교환기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 사이드세퍼레이터는 표면에 살균촉매제가 코팅된 알루미늄으로 형성되고, 상기 센터세퍼레이터는 표면에 활성탄이 진공상태에서 도포된 것을 특징으로 하는 환기장치용 전열교환기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 열교환판에 공기의 마찰 및 대류현상에 의한 운동량을 증가시키기 위하여 엠보싱을 형성하여 된 것을 특징으로 하는 환기장치용 전열교환기.
5. 제 4 항에 있어서, 공기 유동방향과 나란한 상기 열교환판의 가장자리는 상기 세퍼레이터의 가장자리를 수용하기 위한 결합리브가 절곡형성된 것을 특징으로 하는 환기장치용 전열교환기.
6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 센터세퍼레이터의 물결형상의 골과 산은 사이드세퍼레이터의 골과 산에 어긋나게 배치된 것을 특징으로 하는 환기장치용 전열교환기.

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