KR100676258B1 - 전열교환기 - Google Patents

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Abstract

이물질에 의해 막히기 쉬운 흡기 및 배기측의 유로를 개선한 전열교환기가 개시된다. 본 발명의 전열교환기는 외관을 이루며 실외 공기를 실내로 안내하는 흡입유로와 실내 공기를 실외로 안내하는 배출유로가 서로 교차하도록 마련된 본체와, 흡입유로와 배출유로의 교차 지점에 배치되어 흡입유로를 통과하는 공기와 배출유로를 통과하는 공기가 열교환되도록 하는 전열교환유닛을 구비한 전열교환기에 있어서, 전열교환유닛에 마련되는 흡기유로와 배기유로의 넓이가 서로 다르되, 바람직하게는 배기유로를 흡기유로보다 넓게 형성함으로써, 실내의 이물질이 신속하게 실외로 배출되어 실내외 공기의 순환이 원활히 이루어지도록 할 수 있다.

Description

전열교환기{Heat exchanger}
도 1은 본 발명에 따른 전열교환기의 내부 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 전열교환유닛을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 전열효환유닛의 흡기유로와 배기유로를 간략하게 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 전열교환기와 종래 전열교환기의 먼지 첨착에 따른 차압 변화를 도시한 도면이며, 도 5는 결로 발생에 따른 배기 풍량 변화를 도시한 것이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
11..흡입유로 12..배출유로
20..열교환유닛 21..흡기유로
22.배기유로 24..라이너
26..스페이서
본 발명은 전열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내외 공기를 효율적으로 순환 및 교환시킬 수 있는 전열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 전열교환기는 건물 공조시스템의 일부 구성요소로 사용되는 것으로서, 건물을 환기하기 위해 실내공기를 실외로 배출하고 실외공기를 실내로 흡입하며, 이러한 과정 중에 실내외 공기가 서로 열교환되도록 함으로써 열손실을 저감할 수 있도록 한 장치이다.
이러한 전열교환기 내에는 실내로 흡입되는 실외공기가 통과하는 유로와 실외로 토출되는 실내공기가 통과하는 유로가 서로 직각을 이루도록 적층하여, 실내로 흡입되는 실외공기와 실외로 배출되는 실내공기가 서로 혼합됨 없이 교차하면서 열교환하도록 하는 전열교환유닛이 마련되어 있다.
그런데, 상기 전열교환유닛의 유로들은 시간이 지남에 따라 실내외 공기가 통과하면서 내부에 먼지, 분진 등의 이물질이 쌓이게 되므로, 점진적으로 풍량이 감소하고 소음 등이 발생하는 문제점이 있었다. 또한, 실내공기와 실외공기의 열교환이 이루어지면서 결로 현상이 내부에 발생하게 되는데, 이러한 결로에 의해 이물질들이 고형화되면서 점차적으로 공기의 흐름을 막는 문제점이 있었다. 특히, 이러한 현상은 오염물질이 많은 실내 공간 예컨대, 먼지와 분필 가루 등의 분진이 다량 발생하는 교실에서는 단기간에 발생하기 때문에, 열교환이 효율적으로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 이물질 에 의해 막히기 쉬운 흡입 및 배출 유로를 개선하여 실내외 공기의 흐름이 원활하면서 효율적으로 이루어지도록 하는 전열교환기를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전열교환기는 외관을 이루며 실외 공기를 실내로 안내하는 흡입유로와 실내 공기를 실외로 안내하는 배출유로가 서로 교차하도록 마련된 본체와, 흡입유로와 배출유로의 교차 지점에 배치되어 흡입유로를 통과하는 공기와 배출유로를 통과하는 공기가 열교환되도록 하는 전열교환유닛을 구비한 전열교환기에 있어서, 전열교환유닛에 마련되는 흡기유로와 배기유로는 넓이가 서로 다르되, 바람직하게는 배기유로가 흡기유로보다 넓다.
또한, 상기 유로들은 복수개의 스페이서가 층을 이루고 그 사이 사이로 라이너가 요철 형상으로 삽입되어 흡기 및 배기 공간을 형성하며, 배기측 핀 높이 및/또는 피치가 흡기측 핀 높이 및/또는 피치보다 크다.
또한, 상기 전열교환유닛은 흡기유로 및 배기유로에 각각 팬 모터를 더 구비하여, 상기 흡기유로와 배기유로의 풍량이 동일하도록 모터의 RPM을 차등 적용하는데, 바람직하게는 배기유로측 팬 모터의 RPM을 저감시킨다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 전열교환기는 건물 특히 교실의 천장 등에 매설되도록 설치되어, 실내를 환기할 경우 실내로 흡입되는 실외공기와 실외로 배출되는 실내공기가 서로 열교환되도록 함으로써, 실외공기와 실내온도와의 차이를 줄여 열손실을 저감할 수 있도록 되어 있다.
이러한 전열교환기에는 도 1에 도시된 바와 같이 외관을 이루는 본체(10) 내부에 실외공기를 실내로 안내하는 흡입유로(11)와 실내공기를 실외로 안내하는 배출유로(12)가 대각선으로 구획되게 마련된다. 본체(10) 일측에는 실내공기가 흡입되는 실내 흡기구(12a)와 실외공기가 실내로 배출되는 실내 배기구(11b)가 마련되고, 본체(10) 타측에는 실외 공기가 흡입되는 실외 흡기구(11a)와 실내 공기가 실외로 배출되는 실외 배기구(12b)가 각각 마련되어 있다. 그래서, 실외 흡기구(11a)와 실내 배기구(11b)가 흡입유로(11)에 의해 연결되어 있으며, 실내 흡기구(12a)와 실외 배기구(12b)가 배출유로(12)에 의해 연결되어 있다.
또한, 흡입유로(11)와 배출유로(12)에는 공기가 유로를 따라 유동할 수 있도록 송풍력을 발생시키는 흡기팬(11c)과 배기팬(12c)이 각각 배치되어 있다. 그래서, 흡기팬(11c)과 배기팬(12c)의 동작에 따라 실외공기와 실내공기가 각각 흡입유로(11) 및 배출유로(12)를 따라 원활하게 유동함으로써, 실내의 환기가 신속하게 이루어질 수 있도록 되어 있다.
또한, 흡입유로(11)와 배출유로(12)는 실내로 흡입되는 실외공기와 실외로 배출되는 실내공기가 서로 열교환할 수 있도록 그 중도에서 서로 교차하도록 되어 있다. 그 교차지점에는 흡입유로(11)를 통과하는 공기와 배출유로(12)를 통과하는 공기가 서로 혼합되지 않으면서도 서로 열교환 할 수 있게 하는 전열교환유닛(20)이 배치되어 있다.
도 2 및 도 3는 본 발명에 따른 전열교환기의 전열교환유닛을 도시한 것이 다. 이를 참조하면, 전열교환유닛(20)은 흡입유로(11)를 따라 내부로 흡입되는 공기가 통과하는 흡기유로(21)와 배출유로(12)를 따라 외부로 배출되는 공기가 통과하는 배기유로(22)가 서로 직각을 형성함과 동시에 교대로 적층되어, 흡기유로(21)를 통과하는 공기와 배기유로(22)를 통과하는 공기가 서로 혼합됨 없이 교차하면서 열교환할 수 있도록 되어 있다.
도 3은 흡기유로(21)와 배기유로(22)를 간략하게 분리 도시한 도면이다. 도면을 참조하면, 전열교환유닛(20)은 복수개의 라이너(24)가 적층되어 층을 형성하며, 그 사이 사이에 스페이서(26)가 요철 형상으로 끼워지면서 흡기와 배기를 위한 유로를 형성한다. 흡기유로(21)와 배기유로(22)는 동일한 층수로 적층되는 것이 바람직한데, 이것은 흡기유로(21)와 배기유로(22)의 전열면적이 동일할수록 열교환이 효율적으로 이루어지기 때문이다. 도면에 있어서, 스페이서(26)의 골과 골 사이 또는 마루와 마루 사이를 피치(P)라고 하고, 라이너(24)와 스페이서(26)의 거리를 핀 높이(H)라 한다.
본 발명에 따르면, 교실과 같이 분진이나 먼지 등의 이물질이 많은 실내 공간에서는 흡기유로(21)와 배기유로(22)의 넓이를 달리함으로써 신속하게 실내외 공기를 교환시킬 수 있다. 바람직하게는 배기유로(22)를 흡기유로(21)보다 넓게 하는 것이 좋은데, 이것은 실내공기를 신속하게 배출토록 함으로써 쾌적한 실내 환경을 형성할 수 있기 때문이다. 더욱 바람직하게는 배기유로(22)의 핀 높이(H2)를 흡기유로(21)의 핀 높이(H1)보다 크게 하거나, 또는 배기유로(22)의 피치(P2)를 흡기유로(21)의 피치(P1)보다 크게할 수 있는데, 이와 같이 핀 높이(H) 또는 피치(P)를 상대적으로 달리하게 되면, 배기유로(22)의 공기 흐름이 빨라지게 되어 실내의 이물질이 신속하게 빠져나가게 될 뿐만 아니라, 실내의 습도 및 열도 빠르게 배출되므로 배기유로(22) 내의 결로 현상이 감소하는 효과도 발생한다.
일례로, 흡기유로(21)의 핀 높이가 2mm 일 경우에 배기유로(22)의 핀 높이는 2.6mm가 되며, 흡기유로(21)의 핀 높이가 1.7mm 일 경우에 배기유로(22)의 핀 높이는 2mm가 된다.
한편, 상기와 같이 흡기유로(21)와 배기유로(22)의 넓이가 서로 다를 경우에는 유로를 통과하는 실내외 공기의 유속이 달라지게 되어 열교환 효과가 저감될 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 상술한 팬 모터(11c, 12c)를 이용하여 유속을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이 배기유로(22)의 넓이가 상대적으로 확장되면, 동일 RPM일 경우 배기유로(22)측의 유속이 증가하여 유량이 늘어나게 되므로, 배기유로(22) 측의 팬 모터(12c) RPM을 저감시키거나 또는 흡기유로(21) 측의 팬 모터(11c) RPM을 증감시킨다. 바람직하게는 배기유로(22) 측의 팬 모터(12c) RPM을 저감시키는 것이 열교환 효율을 상대적으로 더 높일 수 있다.
일례로, 1200RPM으로 팬 모터(11c, 12c)가 회전할 때의 흡기 및 배기 유량을 100:100이라고 한다면, 상기와 같이 배기유로(22) 측 넓이가 확장된 경우 풍량은 약 100:120 정도로 차이가 발생하게 된다. 이때 배기유로(22)측 팬 모터(12c)의 RPM을 대략 912 정도로 조정하게 되면, 흡기유로(21)와 배기유로(22)의 유량이 동일하게 된다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 전열교환기의 효과를 종래 전열교환기와 비 교하여 도시한 그래프로서, 도 4는 먼지 첨착에 따른 차압 변화를 도시한 것이며, 도 5는 결로 발생에 따른 배기 풍량 변화를 도시한 것이다.
먼저, 도 4를 참조하면 본 발명에 따른 전열교환기는 배기유로(22)를 흡기유로(21)보다 확장함으로써, 먼지가 배기유로로 다량 유입되더라도 압력 변화가 크게 발생되지 않음을 알 수 있다. 따라서, 흡기유로(21)와 배기유로(22)를 통과하는 실내외 공기의 흐름이 동일하여 열교환이 효율적으로 이루어짐을 알 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면 본 발명에 따른 전열교환기는 배기유로(22)를 흡기유로(21)보다 확장함으로써, 시간이 지남에 따라 유로 상에 결로 현상이 발생하더라도 배기유로(22) 측의 유량 변화가 거의 없음을 알 수 있다. 따라서, 실내외 공기의 열교환이 효율적으로 이루어짐을 알 수 있다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전열교환기는 교실과 같이 분진이나 먼지 등의 이물질이 많이 실내 환경에서는 흡입유로와 배출유로가 교차하는 전열교환유닛의 배기유로측 넓이를 흡기유로보다 상대적으로 확장시킴으로써, 실내의 이물질이 신속하게 실외로 배출되어 실내외 공기의 순환이 원활히 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 상기와 같이 넓이가 다른 흡기유로와 배기유로의 유량이 동일하도록 각 유로에 마련된 팬 모터의 속도를 조정함으로써, 보다 원활하고 효율적인 열교환이 이루어지도록 할 수 있다.

Claims (5)

  1. 외관을 이루며 실외 공기를 실내로 안내하는 흡입유로와 실내 공기를 실외로 안내하는 배출유로가 서로 교차하도록 마련된 본체와, 상기 흡입유로와 배출유로의 교차 지점에 배치되어 흡입유로를 통과하는 공기와 배출유로를 통과하는 공기가 열교환되도록 하는 전열교환유닛을 구비한 전열교환기에 있어서,
    상기 흡입유로와 배출유로에 각각 연통되도록 상기 전열교환유닛에 마련되는 흡기유로와 배기유로는 복수개의 스페이서가 층을 이루고 그 사이 사이로 라이너가 요철 형상으로 삽입되어 흡기 및 배기 공간을 형성하되, 배기측 핀 높이 및/또는 피치는 흡기측 핀 높이 및/또는 피치보다 큰 것을 특징으로 하는 전열교환기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전열교환유닛은 흡기유로 및 배기유로에 각각 팬 모터를 더 구비하여,
    상기 흡기유로와 배기유로의 풍량이 동일하도록 모터의 RPM을 차등 적용하는 것을 특징으로 하는 전열교환기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전열교환유닛은 흡기유로 및 배기유로에 각각 팬 모터를 더 구비하고,
    상기 흡기유로와 배기유로의 풍량이 동일하도록 배기유로측 팬 모터의 RPM을 저감시키는 것을 특징으로 하는 전열교환기.
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