KR100675748B1 - 고효율 다단식 열교환기 - Google Patents

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KR100675748B1
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윤희규
이춘우
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주식회사 이피아
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Abstract

본 발명은 고효율 다단식 열교환기에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 환기장치에 장착되는 열교환기에는 다수개의 열교환기실을 형성하고, 상기 각각의 열교환기실은 실외측공기와 실내측공기가 교차되어 여러번 열교환이 이루어짐으로써, 온도 및 습도의 열교환 효율이 증가하고, 그로 인한 연료비 절감과 생활의 쾌적함이 향상될 수 있는 것을 특징으로 한다.
이를 위해, 본 발명은 상기 열교환기는 길이방향으로 제 1열교환기실과 제 2열교환기실로 나누어져 실외측급기와 실내측배기가 각각의 열교환기실에서 상호 교차되어 열교환이 이루어지고, 상기 실내측배기는 실내측공기가 제 1열교환기실의 전면에 형성된 제 1실내측공기 유입면에 유입되고, 상기 제 1실내측공기 유입면의 반대면에는 제 1실내측공기 유출면이 형성되어 실내측공기가 유출되고, 상기 제 1실내측공기 유출면을 통해 유출된 실내측공기는 제 2열교환기실의 후면에 형성된 제 2실내측공기 유입면으로 유입되고, 상기 제 2실내측공기 유입면의 반대면에는 제 2실내측공기 유출면이 형성되어 실내측공기가 유출되고, 상기 유출된 실내측공기는 실외로 유출되며, 상기 실외측급기는 실외측공기가 실내측배기공기와 교차되어 제 2열교환실의 후면에 형성된 제 2실외측공기 유입면에 유입되고, 상기 제 2실외측공기 유입면의 반대면에는 제 2실외측공기 유출면이 형성되어 실외측공기가 유출되고, 상기 제 2실외측공기 유출면을 통해 유출된 실외측공기는 실내측공기가 유입된 제 1열교환기실의 제 1실내측공기 유입면과 대칭되도록 형성된 제 1실외측공 기 유입면에 유입되고, 상기 제 1실외측공기 유입면의 반대면에는 제 1실외측공기 유출면이 형성되어 실외측공기가 유출되고, 상기 유출된 실외측공기는 실내로 유입되며, 상기 실외측급기와 실내측배기의 공기흐름은 제 1실내측공기 유입면과 제 2실내측공기 유출면이 접합되는 부위와 상기 제 1실외측공기 유출면과 제 2실외측공기 유입면이 접합되는 부위에 형성되는 가이드판에 의해 원활하게 이동되는 것을 특징으로 한다.
열교환기, 열교환기실, 실내측공기, 실외측공기, 가이드판

Description

고효율 다단식 열교환기{High Efficiency Multi-Stage Heat Exchanger}
도 1은 종래의 열교환기를 나타낸 개략도이고,
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 고효율 다단식 열교환기를 나타낸 개략도이고,
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 고효율 다단식 열교환기를 나타낸 개략도이고,
도 4는 도 3의 각각의 열교환기실을 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 제 1열교환기실 11 : 제 1실내측공기 유입면
12 : 제 1실내측공기 유출면 13 : 제 1실외측공기 유입면
14 : 제 1실외측공기 유출면 20 : 제 2열교환기실
21 : 제 2실내측공기 유출면 22 : 제 2실내측공기 유입면
23 : 제 2실외측공기 유출면 24 : 제 2실외측공기 유입면
30 : 제 3열교환기실 31 : 제 3실외측공기 유출면
32 : 제 3실외측공기 유입면 33 : 제 3실내측공기 유출면
34 : 제 3실내측공기 유입면 40 : 제 4열교환기실
41 : 제 4실외측공기 유입면 42 : 제 4실외측공기 유출면
43 : 제 4실내측공기 유입면 44 : 제 4실내측공기 유출면
50 : 가이드판 60 : 환기장치케이스
본 발명은 고효율 다단식 열교환기에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 환기장치에 장착되는 열교환기에는 다수개의 열교환기실을 형성하고, 상기 각각의 열교환기실은 실외측공기와 실내측공기가 교차되어 여러번 열교환이 이루어짐으로써, 온도 및 습도의 열교환 효율이 증가하고, 그로 인한 연료비 절감과 생활의 쾌적함이 향상될 수 있는 고효율 다단식 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로, 밀폐된 공간의 공기는 생명체의 호흡에 의해 시간이 지나면서 이산화탄소의 함량이 증가하게 되어 생명체의 호흡에 지장을 주게된다.
따라서, 사무실이나 차량과 같이 많은 사람이 협소한 공간에 머물게 되는 경우 실내의 오염된 공기를 실외의 신선한 공기로 수시로 대체해 주어야 하고, 이 때 통상적으로 사용되는 것이 환기장치의 열교환기이다.
상기 환기장치의 열교환기는 공조설비에서 환기를 위해 외기를 도입하는 동시에 실내공기를 배기하고 있다. 이 과정에서 도입외기와 배기 사이의 열교환을 통 해 도입외기의 온,습도 상태를 가능한 한 실내공기의 온,습도 상태에 가깝게 할 수 있으며, 그 만큼 에너지 절약을 할 수 있는 것이다.
이러한, 목적으로 공기 중의 전열(온도, 습도)교환을 위한 전열교환기 또는 현열(온도)교환을 위한 현열교환기가 이미 알려진 기술이다.
도 1은 종래의 열교환기를 나타낸 개략도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 실내측공기는 실내측에 접하는 실내측공기유입면(3)으로 유입되어 상기 실내측공기유입면(3)의 반대측 면에 위치하는 실내측공기유출면(4)으로 유출되고, 실외측공기는 실외측에 접합되는 실외측공기유입면(1)으로 유입되며, 상기 실내측공기유입면(3)으로 유입되는 실내측공기와 상호 열교환되면서 반대측 면에 위치한 실외측공기유출면(2)으로 유출되는 것이다.
이러한 과정에서, 여름철에는 실내측공기가 에어콘(Air conditoner)의 작동으로 인하여 차가우며, 오염된 실내측공기는 더워져 신선한 실외측공기와 상호 열교환을 거쳐 신선하고 시원한 실외측공기를 실내로 제공하는 것이며, 겨울철에는 보일러(Boiler)의 작동으로 인하여 더우며, 오염된 실내측공기는 차가우며, 신선한 실외측공기와 상호 열교환을 거쳐 신선하고 따뜻한 실외측공기를 실내로 제공하는 것이다.
그런데, 상기 열교환기는 실내측공기와 실외측공기가 한번의 상호 열교환에 의하여 온도 및 습도의 열교환 효율이 저하되고, 그로 인한 연료비용이 증가하는 문제점이 발생되는 것이다.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,
환기장치에 장착되는 열교환기에는 다수개의 열교환기실을 형성하고, 상기 각각의 열교환기실은 실외측공기와 실내측공기가 교차되어 여러번 열교환이 이루어짐으로써, 온도 및 습도의 열교환 효율이 증가하고, 그로 인한 연료비 절감과 생활의 쾌적함을 향상시키는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 더불어 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 고효율 다단식 열교환기을 나타낸 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 열교환기는 길이방향으로 제 1열교환기실(10)과 제 2열교환기실(20)로 나누어져 실외측급기와 실내측배기가 각각의 열교환기실에서 상호 교차되어 열교환이 이루어진다.
상기 실내측배기는 실내측공기가 제 1열교환기실(10)의 전면에 형성된 제 1실내측공기 유입면(11)에 유입되고, 상기 제 1실내측공기 유입면(11)의 반대면에는 제 1실내측공기 유출면(12)이 형성되어 실내측공기가 유출되고, 상기 제 1실내측공기 유출면(12)을 통해 유출된 실내측공기는 제 2열교환기실(20)의 후면에 형성된 제 2실내측공기 유입면(22)으로 유입되고, 상기 제 2실내측공기 유입면(22)의 반대면에는 제 2실내측공기 유출면(21)이 형성되어 실내측공기가 유출되고, 상기 유출 된 실내측공기는 실외로 유출된다.
상기 실외측급기는 실외측공기가 실내측배기공기와 교차되어 제 2열교환실의 후면에 형성된 제 2실외측공기 유입면(24)에 유입되고, 상기 제 2실외측공기 유입면(24)의 반대면에는 제 2실외측공기 유출면(23)이 형성되어 실외측공기가 유출되고, 상기 제 2실외측공기 유출면(23)을 통해 유출된 실외측공기는 실내측공기가 유입된 제 1열교환기실(10)의 제 1실내측공기 유입면(11)과 대칭되도록 형성된 제 1실외측공기 유입면(13)에 유입되고, 상기 제 1실외측공기 유입면(13)의 반대면에는 제 1실외측공기 유출면(14)이 형성되어 실외측공기가 유출되고, 상기 유출된 실외측공기는 실내로 유입된다.
상기 실외측급기와 실내측배기의 공기흐름은 제 1실내측공기 유입면(11)과 제 2실내측공기 유출면(21)이 접합되는 부위와 상기 제 1실외측공기 유출면(14)과 제 2실외측공기 유입면(24)이 접합되는 부위의 양측으로 가이드판(50)이 설치되고, 상기 가이드판(50)은 공기의 흐름을 원활히 하는 역할이 바람직하다.
여기서, 상기 열교환기는 환기장치케이스(60)의 내부에 삽입되어 형성되고, 상기 가이드판(50)의 재질은 금형가공의 플라스틱(Plastic)인 것이 바람직하다.
또한, 본 실시에서는 비록 상기 가이드판(50)의 재질을 플라스틱(PL)으로 사용하였으나, 상기 가이드판(50)의 재질을 환기장치케이스(60)과 동일한 재질도 사용 가능함은 물론이다.
이하, 본 발명의 바람직한 다른 실시예를 첨부된 도면과 더불어 상세히 설명한다.
다른 실시예에 앞서 이상에서 전술한 동일 구성은 동일도번으로 설명한다.
도 3는 본 발명의 제 2실시예에 따른 고효율 다단식 열교환기을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 각각의 열교환기실을 나타낸 단면도이다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 열교환기는 길이방향으로 제 1열교환기실(10)과 제 2열교환기실(20)로 이루어지고, 상기 제 1열교환기실(10)과 제 2열교환기실(20)은 측면의 모서리부위에 일정한 각도를 이루어 대칭되도록 모서리부위와 모서리부위가 밀착되어 제 3열교환기실(30)과 제 4열교환기실(40)로 이루어지되, 상기 제 3열교환기실(30)과 제 4열교환기실(40)은 열교환기의 길이방향으로 이루어지고, 상기 열교환기실은 측면의 모서리부위와 모서리부위가 일정한 각도로 대칭되도록 밀착되어 N개(다수개)로 형성되고, 실외측급기와 실내측배기가 각각의 열교환기실에서 상호 교차되어 열교환이 이루어진다.
상기 실내측배기는 실내측공기가 제 1열교환기실(10)의 전면에 형성된 제 1실내측공기 유입면(11)에 유입되고, 상기 제 1실내측공기 유입면(11)의 반대면에는 제 1실내측공기 유출면(12) 형성되어 실내측공기가 유출되고, 상기 제 1실내측공기 유출면(12)을 통해 유출된 실내측공기는 제 3열교환기실(30)의 후면에 형성된 제 3실내측공기 유입면(34)에 유입되고, 상기 제 3실내측공기 유입면(34)의 반대면에는 제 3실내측공기 유출면(33)이 형성되어 실내측공기가 유출되고, 상기 제 3실내측공기 유출면(33)을 통해 유출된 실내측공기는 제 4열교환기실(40)의 정면에 형성된 제 4실내측공기 유입면(43)에 유입되고, 상기 제 4실내측공기 유입면(43)의 반대면에는 제 4실내측공기 유출면(44)이 형성되어 실내측공기가 유출되고, 상기 제 4실 내측공기 유출면(44)을 통해 유출된 실내측공기는 제 2열교환기실(20)의 후면에 형성된 제 2실내측공기 유입면(22)에 유입되고, 상기 제 2실내측공기 유입면(22)의 반대면에는 제 2실내측공기 유출면(21)이 형성되어 실내측공기가 실외로 유출된다.
상기 실외측급기는 실외측공기가 제 2열교환기실(20)의 후면에 형성된 제 2실외측공기 유입면(24)에 유입되고, 상기 제 2실외측공기 유입면(24)의 반대면에는 제 2실외측공기 유출면(23)이 형성되어 실외측공기가 유출되고, 상기 제 2실외측공기 유출면(23)을 통해 유출된 실외측공기는 제 4열교환실의 정면에 형성된 제 4실외측공기 유입면(41)에 유입되고, 상기 제 4실외측공기 유입면(41)의 반대면에는 제 4실외측공기 유출면(42)이 형성되어 실외측공기가 유출되고, 상기 제 4실외측공기 유출면(42)을 통해 유출된 실외측공기는 제 3열교환기실(30)의 후면에 형성된 제 3실외측공기 유입면(32)에 유입되고, 상기 제 3실외측공기 유입면(32)의 반대면에는 제 3실외측공기 유출면(31)이 형성되어 실외측공기가 유출되고, 상기 제 3실외측공기 유출면(31)을 통해 유출된 실외측공기는 제 1열교환기실(10)의 정면에 형성된 제 1실외측공기 유입면(13)에 유입되고, 상기 제 1실외측공기 유입면(13)의 반대면에는 제 1실외측공기 유출면(14)이 형성되어 실외측공기가 유출되고, 상기 유출된 실외측공기는 실내로 유입된다.
상기 실외측급기와 실내측배기의 공기흐름은 제 1,2,3,4열교환기실(10,20,30,40)이 접합되는 부위와 상기 제 1,2열교환기실(10,20)이 접합되는 부위의 양측에 가이드판(50)이 형성되고, 상기 가이드판(50)은 공기의 흐름을 원활히 하는 역할이 바람직하다.
여기서, 상기 열교환기는 환기장치케이스(60)의 내부에 삽입되어 형성되고, 상기 가이드판(50)의 재질은 금형가공의 플라스틱(PL)인 것이 바람직하다.
또한, 본 실시에서는 비록 상기 가이드판(50)의 재질을 플라스틱(PL)으로 사용하였으나, 상기 가이드판(50)의 재질을 환기장치케이스(60)과 동일한 재질도 사용 가능함은 물론이다.
이하에서는 상기와 같은 구성 및 구조를 갖는 본 발명에 따른 고효율 다단식 열교환기에 대해 설명하도록 한다.
상기와 같은 작동원리를 설명하면, 상기 고효율 다단식 열교환기는 길이방향으로 제 1열교환기실(10)과 제 2열교환기실(20)로 나누어져 실외측급기와 실내측배기가 각각의 열교환기실에서 상호 교차되어 열교환이 이루어진다.
상기 실외측급기는 실외측의 낮은 온도의 공기가 제 2열교환기실(20)의 제 2실외측공기 유입면(24)으로 유입되고, 상기 제 2실외측공기 유입면(24)을 통해 유입된 실외측공기는 제 2열교환기실(20)의 내부 온도와 1차 열교환되고, 상기 1차 열교환된 실외측공기는 제 2실외측공기 유출면(23)을 통해 유출되어 제 1열교환기실(10)의 제 1실외측공기 유입면(13)으로 유입되고, 상기 제 1실외측공기 유입면(13)을 통해 유입된 실외측공기는 제 1열교환기실(10)의 내부 온도와 2차 열교환이 되어 제 1실외측공기 유출구를 통해 실내로 유입된다.
상기 실내측배기는 실내측의 따뜻한 공기가 제 1열교환기실(10)의 제 1실내측공기 유입면(11)으로 유입되어 제 1실외측공기 유입면(13)을 통해 들어오는 실외측공기와 상호 교차해서 1차 열교환이 이루어지고, 상기 1차 열교환된 실내측공기 는 제 1실내측공기 유출면(12)을 통해 유출되어 제 2열교환기실(20)의 제 2실내측공기 유입면(22)을 통해 유입되고, 상기 제 2실내측공기 유입면(22)을 통해 유입된 실내측공기는 제 2실외측공기 유입면(24)을 통해 들어온 실외측공기와 상호 교차해서 2차 열교환이 되어 제 2실내측공기 유출면(21)을 통해 실외로 유출된다.
이러한 과정에서, 상기 실외측급기와 실내측배기는 실외측급기가 위에서 아래로 이동하고, 상기 실내측배기는 아래에서 위로 이동하는 상호 대류현상 및 교차현상으로 열교환이 이루어진다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 고효율 다단식 열교환기는 다수개의 열교환기실을 형성하고, 상기 각각의 열교환기실은 실외측공기와 실내측공기가 교차되게 여러번 열교환이 이루어짐으로써, 온도 및 습도의 열교환 효율이 증가하고, 그로 인한 연료비 절감과 생활의 쾌적함을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 환기장치에 장착되는 열교환기에 있어서,
    상기 열교환기는 길이방향으로 제 1열교환기실(10)과 제 2열교환기실(20)로 나누어져 실외측급기와 실내측배기가 각각의 열교환기실에서 상호 교차되어 열교환이 이루어지고,
    상기 실내측배기는 실내측공기가 제 1열교환기실(10)의 전면에 형성된 제 1실내측공기 유입면(11)에 유입되고, 상기 제 1실내측공기 유입면(11)의 반대면에는 제 1실내측공기 유출면(12)이 형성되어 실내측공기가 유출되고, 상기 제 1실내측공기 유출면(12)을 통해 유출된 실내측공기는 제 2열교환기실(20)의 후면에 형성된 제 2실내측공기 유입면(22)으로 유입되고, 상기 제 2실내측공기 유입면(22)의 반대면에는 제 2실내측공기 유출면(21)이 형성되어 실내측공기가 유출되고, 상기 유출된 실내측공기는 실외로 유출되며,
    상기 실외측급기는 실외측공기가 실내측배기공기와 교차되어 제 2열교환실의 후면에 형성된 제 2실외측공기 유입면(24)에 유입되고, 상기 제 2실외측공기 유입면(24)의 반대면에는 제 2실외측공기 유출면(23)이 형성되어 실외측공기가 유출되고, 상기 제 2실외측공기 유출면(23)을 통해 유출된 실외측공기는 실내측공기가 유입된 제 1열교환기실(10)의 제 1실내측공기 유입면(11)과 대칭되도록 형성된 제 1실외측공기 유입면(13)에 유입되고, 상기 제 1실외측공기 유입면(13)의 반대면에는 제 1실외측공기 유출면(14)이 형성되어 실외측공기가 유출되고, 상기 유출된 실외 측공기는 실내로 유입되며,
    상기 실외측급기와 실내측배기의 공기흐름은 제 1실내측공기 유입면(11)과 제 2실내측공기 유출면(21)이 접합되는 부위와 상기 제 1실외측공기 유출면(14)과 제 2실외측공기 유입면(24)이 접합되는 부위에 형성되는 가이드판(50)에 의해 원활하게 이동되는 것을 특징으로 하는 고효율 다단식 열교환기.
  2. 환기장치에 장착되는 열교환기에 있어서,
    상기 열교환기는 길이방향으로 제 1열교환기실(10)과 제 2열교환기실(20)로 이루어지고, 상기 제 1열교환기실(10)과 제 2열교환기실(20)은 측면의 모서리부위에 일정한 각도를 이루어 대칭되도록 모서리부위가 밀착되어 제 3열교환기실(30)과 제 4열교환기실(40)로 이루어지되, 상기 제 3열교환기실(30)과 제 4열교환기실(40)은 열교환기의 길이방향으로 이루어지고, 상기 열교환기실은 측면의 모서리부위와 모서리부위가 밀착되어 N개(다수개)로 형성되고, 실외측급기와 실내측배기가 각각의 열교환기실에서 상호 교차되어 열교환이 이루어지고,
    상기 실내측배기는 실내측공기가 제 1열교환기실(10)의 전면에 형성된 제 1실내측공기 유입면(11)에 유입되고, 상기 제 1실내측공기 유입면(11)의 반대면에는 제 1실내측공기 유출면(12) 형성되어 실내측공기가 유출되고, 상기 제 1실내측공기 유출면(12)을 통해 유출된 실내측공기는 제 3열교환기실(30)의 후면에 형성된 제 3실내측공기 유입면(34)에 유입되고, 상기 제 3실내측공기 유입면(34)의 반대면에는 제 3실내측공기 유출면(33)이 형성되어 실내측공기가 유출되고, 상기 제 3실내측공 기 유출면(33)을 통해 유출된 실내측공기는 제 4열교환기실(40)의 정면에 형성된 제 4실내측공기 유입면(43)에 유입되고, 상기 제 4실내측공기 유입면(43)의 반대면에는 제 4실내측공기 유출면(44)이 형성되어 실내측공기가 유출되고, 상기 제 4실내측공기 유출면(44)을 통해 유출된 실내측공기는 제 2열교환기실(20)의 후면에 형성된 제 2실내측공기 유입면(22)에 유입되고, 상기 제 2실내측공기 유입면(22)의 반대면에는 제 2실내측공기 유출면(21)이 형성되어 실내측공기가 실외로 유출되며,
    상기 실외측급기는 실외측공기가 제 2열교환기실(20)의 후면에 형성된 제 2실외측공기 유입면(24)에 유입되고, 상기 제 2실외측공기 유입면(24)의 반대면에는 제 2실외측공기 유출면(23)이 형성되어 실외측공기가 유출되고, 상기 제 2실외측공기 유출면(23)을 통해 유출된 실외측공기는 제 4열교환실의 정면에 형성된 제 4실외측공기 유입면(41)에 유입되고, 상기 제 4실외측공기 유입면(41)의 반대면에는 제 4실외측공기 유출면(42)이 형성되어 실외측공기가 유출되고, 상기 제 4실외측공기 유출면(42)을 통해 유출된 실외측공기는 제 3열교환기실(30)의 후면에 형성된 제 3실외측공기 유입면(32)에 유입되고, 상기 제 3실외측공기 유입면(32)의 반대면에는 제 3실외측공기 유출면(31)이 형성되어 실외측공기가 유출되고, 상기 제 3실외측공기 유출면(31)을 통해 유출된 실외측공기는 제 1열교환기실(10)의 정면에 형성된 제 1실외측공기 유입면(13)에 유입되고, 상기 제 1실외측공기 유입면(13)의 반대면에는 제 1실외측공기 유출면(14)이 형성되어 실외측공기가 유출되고, 상기 유출된 실외측공기는 실내로 유입되며,
    상기 실외측급기와 실내측배기의 공기흐름은 제 1,2,3,4열교환기실 (10,20,30,40)이 접합되는 부위와 상기 제 1,2열교환기실(10,20)이 접합되는 부위에 형성되는 가이드판(50)에 의해 원활하게 이동되는 것을 특징으로 하는 고효율 다단식 열교환기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 열교환기는 환기장치케이스(60)의 내부에 삽입되어 형성된 것을 특징으로 하는 고효율 다단식 열교환기.
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