KR100859577B1 - 전열교환장치 - Google Patents

Abstract

흡기 및 배기용 블로어, 전열교환소자 어셈블리 및 케이스로 이루어진 전열교환장치에 있어서, 상기 케이스는 분리 가능하게 결합하는 탄성 재질의 상부 및 하부 케이스로 이루어지고, 상기 상부 및 하부 케이스 자체에 각각 상기 블로어와 전열교환소자 어셈블리가 수납되는 수납공간이 형성되고, 상기 수납공간 사이에 상기 블로어와 전열교환소자 어셈블리를 경유하여 실내공기와 외부공기가 흐르는 통로공간이 형성됨으로써 상기 통로공간의 기밀성이 확보되는 전열교환장치가 개시된다.

전열교환장치, 기밀, 소음, 무게, 중량, 조립성

Description

전열교환장치{Heat exchange apparatus}

도 1은 본 발명의 전열교환장치를 보여주는 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명에 적용되는 금속관의 일 예를 보여주는 사시도이다.

도 3은 본 발명의 전열교환장치를 보여주는 평면도이다.

본 발명은 전열교환장치에 관한 것으로, 특히 전열교환장치에서 단열과 소음 특성을 개선하고 중량을 줄이는 기술에 관련한다.

최근 들어, 에너지 절약을 위한 방편과 소음 등의 문제로 점차 인간의 주거공간, 가령 사무실이나 주택이 기밀화 및 단열화 되는 경향으로 나아가고 있다.

이러한 기밀화와 폐쇄화에 따라 폐쇄된 주거공간의 공기는 시간이 지남에 따라 오염되어 거주하는 사람들의 건강에 악영향을 미친다. 따라서, 이러한 주거공간은 주기적으로 환기를 시켜야 한다.

통상적으로, 주기적인 환기를 위해서, 전열교환 방식을 이용한 환기장치가 이용되는데, 전열교환장치를 통하여 배출되는 실내공기와 흡입되는 실외공기가 열 교환을 함으로써, 에너지 절약을 할 수 있다는 이점이 있다.

따라서, 전열교환장치는 흡입되는 외부공기와 배출되는 내부공기가 직접 접촉되지 않도록, 다시 말해, 섞이지 않도록 독립적인 흐름 공간을 확보하는 것이 중요하며, 이를 위해 전열교환소자를 중심으로 각 흐름 공간이 기밀성을 유지해야 한다.

그러나, 종래의 전열교환장치는 케이스를 철판을 이용하여 제작함으로써 케이스와 전열교환소자의 접촉부에서의 누설을 피할 수 없어 기밀성이 떨어진다는 문제점이 있다.

또한, 흡기 및 배기용 팬 유닛의 회전에 의한 진동이 케이스에 전달되어 소음이 발생한다는 문제점이 있다.

이에 더하여, 케이스를 철판으로 제작함으로써 중량이 크기 때문에 취급이 용이하지 않으며, 철판 표면에 결로현상에 의한 부식이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

한편, 종래의 전열교환장치에서는 전열교환소자를 이용하여 실내공기와 실외공기가 열교환을 하지만 열교환을 수행한 실내공기는 여전히 열에너지를 갖는바 효율적인 측면에서 충분한 열교환이 이루어지지 않는다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된다.

본 발명의 목적은 전열교환소자를 중심으로 실내공기 및 실외공기의 흐름 공간에 충분한 기밀성이 확보되는 전열교환장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 실내공기와 실외공기가 충분한 열교환을 이룰 수 있는 전열교환장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 중량이 적으며, 케이스 표면의 결로 현상을 방지함과 동시에 조립성이 좋은 전열교환장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적은 흡기 및 배기용 블로어, 전열교환소자 어셈블리 및 케이스로 이루어진 전열교환장치에 있어서, 상기 케이스는 분리 가능하게 결합하는 탄성 재질의 상부 및 하부 케이스로 이루어지고, 상기 상부 및 하부 케이스 자체에 각각 상기 블로어와 전열교환소자 어셈블리가 수납되는 수납공간이 형성되고, 상기 수납공간 사이에 상기 블로어와 전열교환소자 어셈블리를 경유하여 실내공기와 외부공기가 흐르는 통로공간이 형성됨으로써 상기 통로공간의 기밀성이 확보되는 것을 특징으로 하는 전열교환장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 실내공기는 금속관을 통하여 유입되어 상기 전열교환소자 어셈블리에 제공되고, 상기 금속관은 상기 실외공기가 유입되는 통로공간 내에 설치된다.

바람직하게, 상기 금속관은 다수개의 독립적인 주름 금속관일 수 있다.

상기 전열교환소자 어셈블리가 수납되는 수납공간에서 상기 하부 케이스의 저면에는 개구부가 형성되고, 상기 전열교환소자 어셈블리는, 상기 하부 케이스의 이면에 설치되는 하부 플레이트; 상기 개구부를 통하여 상기 하부 플레이트의 네 모서리에 고정되는 가이드 포스트(guide post); 상기 하부 플레이트에 그 하단이 접촉하도록 상기 가이드 포스트에 끼워지는 다수의 필터와 하나의 전열교환소자; 및 상기 가이드 포스트 상단에 결합하여 상기 필터와 전열교환소자를 덮는 커버를 포함하며, 상기 커버, 전열교환소자 및 하부 플레이트는 이들에 형성된 관통공을 통과하는 볼트에 의해 상호 결합되고, 상기 다수의 필터는 상기 전열교환소자를 둘러싸도록 상기 가이드 포스트에 의해 구획될 수 있다.

또한, 상기 전열교환소자 어셈블리가 수납되는 수납공간에서 상기 하부 케이스의 저면에는 개구부가 형성되고, 상기 전열교환소자 어셈블리는, 상기 하부 케이스의 이면에 설치되는 하부 플레이트; 상기 개구부를 통하여 상기 하부 플레이트의 네 모서리에 고정되는 가이드 포스트(guide post); 상기 가이드 포스트 상단에 결합하며 개구부가 형성된 중간 지지 플레이트; 상기 하부 플레이트에 그 하단이 접촉하도록 상기 중간 지지 플레이트의 개구부에 끼워지는 다수의 필터와 하나의 전열교환소자; 및 상기 중간 지지 플레이트 상단에 결합하여 상기 필터와 전열교환소자를 덮는 커버를 포함하며, 상기 커버, 전열교환소자 및 하부 플레이트는 이들에 형성된 관통공을 통과하는 볼트에 의해 상호 결합되고, 상기 다수의 필터는 상기 전열교환소자를 둘러싸도록 상기 중간 지지 플레이트에 의해 구획될 수 있다.

바람직하게, 상기 상부 및 하부 케이스는 스티로폼(발포 폴리스티렌; expanded polystyrene)이나 우레탄 폼(polyurethane foam)으로 이루어진다.

바람직하게, 상기 상부 및 하부 케이스의 외표면은 내화 도료 또는 난연성 도료로 도포될 수 있다.

본 발명의 기술적 특징과 이점은 이하에 기술되는 실시예를 통하여 명확하게 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 전열교환장치를 보여주는 분해 사시도이다.

본 발명에 따르면, 전열교환장치의 하부 케이스(100)와 상부 케이스(200)는 분리 가능하게 결합되고, 스티로폼(발포 폴리스티렌; expanded polystyrene)이나 우레탄 폼(polyurethane foam) 등의 재질로 사출 성형된다.

도 1을 참조하면, 하부 케이스(100)에는 구성부품을 수납하도록 구성부품의 형상에 대응하는 수납공간(106a, 106b, 106c)과 공기의 흐름을 안내하는 통로공간(105a, 105b, 105c, 105d) 및 흡기관 및 배기관이 설치되는 입출력공간(107a, 107b, 107c, 107d)이 사출 성형시 일체로 형성된다. 또한, 하부 케이스(100)의 중앙에는 개구부(104)가 형성되어, 후술하는 바와 같이, 하부 케이스(100)의 외측면에 부착되는 하부 플레이트(110)에 의해 닫히며, 하부 플레이트(110)는 개구부(104)보다 약간 큰 사이즈로 제작된다.

이러한 구성에 의하면, 구성부품의 형상에 대응하는 수납공간(106a, 106b, 106c)이나 입출력공간(107a, 107b, 107c, 107d)이 케이스에 일체로 형성되기 때문에 구성부품을 조립하기가 용이하고, 이와 같이 구성부품이 수납공간(106a, 106b, 106c)에 정확히 들어맞기 때문에 수납공간(106a, 106b, 106c) 사이에 형성되는 통로공간(105a, 105b, 105c, 105d)을 흐르는 공기가 누설될 가능성이 작아 기밀성이 확보된다.

또한, 케이스(100, 200)로서 발포 스티로폼과 같은 탄성 재질을 이용함으로써 흡기 및 배기용 팬 유닛의 모터에 의해 발생하는 진동을 흡수함으로써 소음에 강한 이점을 갖는다. 특히, 발포 스티로폼의 경우는 중량이 가볍기 때문에 전열교환장치의 설치 등에 있어서 취급이 용이하다.

도 1을 다시 참조하면, 실내에서 흡입되는 공기는 금속관(180)을 통하여 유입되어 전열교환소자 어셈블리에 제공되는데, 금속관(180)은 실외에서 공기가 유입되는 통로(105) 내에 설치된다.

이러한 구성에 의하면, 실내에서 흡입되는 공기와 실외에서 흡입되는 공기가 전열교환소자(120)에 도착하기 전에 1차로 열교환을 수행하기 때문에 실내에서 흡입되는 공기와 실외에서 흡입되는 공기가 전열교환소자(120)에서 충분히 열교환하지 못하는 단점을 극복할 수 있다.

도 2는 본 발명에 적용되는 금속관의 일 예를 보여주는 사시도이다.

도시된 바와 같이, 금속관(180)은 4개의 주름 금속관(180a, 180b, 180c, 180d)로 이루어지며, 각 금속관(180a, 180b, 180c, 180d)은, 그 일단이 흡기용 커넥터(101)에 결합되고 타단은 브라켓(108)에 결합된다. 브라켓(108)은 케이스(100)와 동일한 재질로 구성되며, 케이스(100)의 통로공간(105b)내 정해진 위치에 끼워 고정된다. 바람직하게, 금속관(180a, 180b, 180c, 180d)은 열전도성이 좋은 알루미늄으로 만들어질 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 다수개의 금속관(180a, 180b, 180c, 180d)을 이용함으로써 열교환 면적을 넓힐 수 있고, 특히 금속관(180a, 180b, 180c, 180d)의 표면이 주름져 있어 열교환 면적을 더 넓히게 된다.

도 3은 본 발명의 전열교환장치를 보여주는 평면도이다.

도 1과 3을 참조하면, 전열교환소자 어셈블리는 하부 케이스(100)의 중앙에 형성된 수납공간(106)에 수납되고, 전열교환소자 어셈블리의 좌측과 하측에는 각각 흡기용 블로어(blower)(190)와 배기용 블로어(170)가 수납된다. 흡기용 블로어(190)와 배기용 블로어(170)는 각각 모터(191, 171)와 베인(192, 172)으로 구성되는데, 기존의 블로어에서 공기를 안내하는 하우징을 제거하고 케이스(100, 200) 자체가 하우징의 역할을 하도록 함으로써 소음이 적고 중량을 줄일 수 있게 된다.

도 1을 참조하면, 전열교환소자 어셈블리는, 하부 플레이트(110), 가이드 포스트(guide post; 160), 중간 지지 플레이트(130), 전열교환소자(120), 필터(150) 및 커버(140)로 이루어진다.

하부 플레이트(110)는 네 모서리에 다수개의 관통공(112)이 형성되고 중앙에 관통공(111)이 형성된다.

가이드 포스트(160)는 필터(150)를 가이드하는 역할을 하며 그 하단이 하부 플레이트(110)의 네 모서리에 고정되는데, 각각의 가이드 포스트(160)는 알루미늄이나 PVC 등으로 압출 성형된다. 가이드 포스트(160)는 단면이 십자가 형상을 이루고 십자가의 어느 한 사분면에 길이방향으로 3개의 파이프(161, 161a, 162)가 일체로 형성된다. 이때, 파이프(161, 161a, 162)는 길이방향을 따라 절개하여 파이프(161, 161a, 162)가 직경 방향으로 늘어나도록 할 수 있다.

전열교환소자(120)의 중앙에는 하부 플레이트(110)의 관통공(111)에 대응하는 위치에 관통공(121)이 형성된다.

중간 지지 플레이트(130)는 가이드 포스트(160)의 상단에 결합하며, 네 모서 리에 가이드 포스트(160)의 3개의 파이프(161, 161a, 162)에 대응하여 관통공(135, 135a, 136)이 형성된다. 또한, 중앙에는 사각형상의 개구(138)가 형성되고 각 측변으로부터 리세스(130, 313, 132, 134)가 형성된다. 또한, 중간 지지 플레이트(130)는 개구부(104)보다 큰 사이즈로 제작된다.

커버(140)의 네 모서리에는 중간 지지 플레이트(130)의 관통공(136)에 대응하는 위치에 관통공(141)이 형성되고, 중앙에 전열교환소자(120)의 관통공(121)에 대응하는 위치에 관통공(142)이 형성된다. 또한, 커버(140)는 개구부(104)보다 큰 사이즈로 제작된다.

이하, 전열교환소자 어셈블리를 하부 케이스에 장착하는 방법을 도 1과 3을 참조하여 설명한다.

먼저, 하부 플레이트(110)를 하부 케이스(100)의 이면에 접촉한 상태에서 가이드 포스트(160)의 파이프(161, 161a)가 하부 플레이트(110)의 관통공(112, 112a)에 대응하도록 가이드 포스트(160)를 하부 케이스(100)의 수납공간(106a) 내에 세운 다음, 하부 플레이트(110)의 이면으로부터 나사(113)를 이용하여 나사 결합하여 고정한다.

이어 중간 지지 플레이트(130)의 관통공(135, 135a, 136)과 파이프(161, 161a, 162)가 일치하도록 중간 지지 플레이트(130)를 가이드 포스트(160) 상단 위에 놓고, 나사를 관통공(135, 135a)에 끼워 파이프(161, 161a)와 나사 결합하여 중간 지지 플레이트(130)를 가이드 포스트(160)에 고정한다.

이 상태에서, 4개의 필터(150)를 각 리세스(130, 131, 132, 133)에 위로부터 끼우고 게구(138)에 전열교환소자(120)를 끼운다. 이때, 필터(150)와 전열교환소자(120)는 가이드 포스트(160)에 의해 분리 구획된다.

다음, 커버(140)의 관통공(141, 142)이 각각 중간 지지 플레이트(130)의 관통공(136)과 전열교환소자(120)의 관통공(121)에 일치하도록 한 후, 나사를 관통공(141, 136)에 끼워 파이프(162)에 나사 결합한다. 또한, 커버(140)의 관통공(142)에 볼트(143)를 끼우면 볼트(143)는 전열교환소자(120)의 관통공(121) 및 하부 플레이트(110)의 관통공(111)을 통과하여 노출되며 노출된 부분에 너트를 체결한다.

이와 같이, 하부 플레이트(110)가 하부 케이스(100)의 이면에 노출되고 중간 지지 플레이트(130) 및 커버(140)가 하부 케이스(100)에 걸린 상태에서 가이드 포스트(160)를 개재하여 하부 플레이트(110)와 중간 지지 플레이트(130) 및 커버(140)가 일체로 결합되므로 전열교환소자 어셈블리를 하부 케이스(100)에 단단히 고정된다.

상기한 바와 같이, 전열교환소자 어셈블리를 장착한 다음, 수납공간(105a)에는 금속관(180)을 수납하고, 수납공간(105c, 105d)에 각각 흡기용 블로어(190)와 배기용 블로어(170)를 각각 수납한다.

본 발명에 따른 전열교환장치에 전원을 인가하면, 배기용 블로어(170)가 구동하고 이에 따라, 도 3의 흑색 화살표로 나타낸 바와 같이, 실내공기가 통로공간(105a)을 통하여 유입되고 필터(150)와 전열교환소자(130) 및 배기용 블로어(170)를 경유하고 통로공간(105d)을 통하여 실외로 배기된다.

이와 동시에, 흡기용 블로어(190)가 구동하고, 도 3에 흰색 화살표로 나타낸 바와 같이, 실외공기가 금속관(180)을 통하여 통로공간(105b)에 유입된다. 이때, 상기한 바와 같이 유입되는 차가운 실외공기가 뜨거운 실내공기와 금속관(180)을 통하여 1차 열교환하거나(겨울), 유입되는 뜨거운 실외공기가 금속관(180)을 통하여 차가운 실내공기와 1차 열교환을 함으로써(여름) 낭비되는 열에너지를 효율적으로 이용할 수 있게 된다.

통로공간(105b)으로 유입된 실외공기는 필터(150)와 전열교환소자(130) 및 흡기용 블로어(190)를 경유하고 통로공간(105c)을 통하여 실내로 유입된다. 이때, 전열교환소자(130)를 통하여 실외공기와 실내공기가 2차로 열교환함으로써 낭비되는 열에너지를 더욱 효율적으로 이용하게 된다.

이와 같이 하여 전열교환소자 어셈블리와 흡기 및 배기용 블로어를 수납한 다음, 상부 케이스(200)를 덮고 플라스틱 재질의 고정볼트(109)를 이용하여 하부 케이스(100)와 결합하여 전열교환장치를 제작한다.

한편, 화재 가능성을 고려하여 상부 및 하부 케이스(100, 200)의 외표면에는 내화도료 또는 난연성 도료를 도포할 수 있다. 이를 위해, 접착성을 좋게 하기 위하여, C51과 같은 수용성 에폭시를 먼저 케이스의 외표면에 도포하고 건조한 다음, SS700과 같은 내화 도료를 그 위에 도포하면, 내화 도료에 함유된 톨루엔 성분이 에폭시 수지에 침투하여 케이스의 표면을 용융시키는데 다시 건조된 후에는 내화 도료의 접착을 더욱 단단하게 한다. 필요하다면, 고강도의 도료(에나멜, 조합 페인트)를 부가 도포하여 강도가 증가된 외장재의 역할을 하도록 할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만 당업자의 수준에서 다음과 같은 변형이 가능하다.

1) 상기 실시예에서는 중간 지지 플레이트를 이용하고 있으나, 중간 지지 플레이트를 생략하고 가이드 포스트 상단에 커버를 직접 결합할 수 있다. 이 경우에는 다수의 필터와 전열교환소자는 가이드 포스트에 의해 구획된다.

2) 상기 실시예에서는 다수의 필터와 전열교환소자가 단면이 십자형인 가이드 포스트에 의해 실질적으로 구획되고 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 가이드 포스트의 단면의 십자형상을 없애고 중간 지지 플레이트의 개구부와 리세스를 구획함으로써 그 결과 다수의 필터와 전열교환소자가 구획되도록 할 수 있다.

3) 흡기 및 배기용 블로어의 모터와 베인은 상하로 편심이 있기 때문에 빈 공간이 형성되는데, 이와 같이 빈 공간이 형성되는 경우에는 케이스와 동일한 재질의 충진편을 이용하여 빈 공간을 채울 수 있다.

4) 케이스 내 수납공간과 통로공간의 레이아웃은 실내공기 및 실외공기 흡기구와 실내공기 및 실외공기 배기구의 위치에 따라 적절하게 변경될 수 있다.

따라서, 본 발명의 범위는 상기한 실시예에 한정되어서는 안 되며 이하에 기술하는 특허청구범위에 따라 해석되어야 한다.

본 발명에 따르면, 전열교환소자를 중심으로 실내공기 및 실외공기의 흐름 공간에 충분한 기밀성을 확보할 수 있다.

또한, 실내공기와 실외공기가 2차에 걸쳐 충분한 열교환을 이룰 수 있어 열에너지를 효율적으로 이용할 수 있다.

또한, 경량의 케이스를 이용함으로써 중량이 적으며, 케이스 표면의 결로 현상을 방지함과 동시에 조립성이 좋다는 이점이 있다.

Claims (14)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 흡기 및 배기용 블로어, 전열교환소자 어셈블리 및 케이스로 이루어진 전열교환장치에 있어서,

   상기 케이스는 분리 가능하게 결합하는 폼(foam) 재질의 상부 및 하부 케이스로 이루어지고,

   상기 상부 및 하부 케이스의 대향하는 면에 각각 상기 블로어와 전열교환소자 어셈블리의 외형에 대응하는 형상의 수납공간이 형성되어 상기 상부 및 하부 케이스가 결합하여 형성되는 내부벽에 의해 상기 블로어와 전열교환소자 어셈블리를 고정되고, 상기 내부벽을 통하여 상기 수납공간 사이를 연결하는 통로공간을 형성하여 상기 블로어와 전열교환소자 어셈블리를 경유하는 실내공기와 외부공기가 각각 분리되어 흐르며,

   상기 전열교환소자 어셈블리 교환용 개구부가 상기 하부 케이스 수납공간에서 그 이면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전열교환장치.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 실내공기는 금속관을 통하여 유입되어 상기 전열교환소자 어셈블리에 제공되고, 상기 금속관은 상기 실외공기가 유입되는 통로공간 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 전열교환장치.
11. 청구항 10에 있어서,

    상기 금속관은 병렬로 연결된 다수개의 독립적인 주름 금속관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전열교환장치.
12. 청구항 9에 있어서,

    상기 전열교환소자 어셈블리가 수납되는 수납공간에서 상기 하부 케이스의 저면에는 개구부가 형성되고,

    상기 전열교환소자 어셈블리는,

    상기 하부 케이스의 이면에 설치되는 하부 플레이트;

    상기 개구부를 통하여 상기 하부 플레이트의 네 모서리에 고정되는 가이드 포스트(guide post);

    상기 하부 플레이트에 그 하단이 접촉하도록 상기 가이드 포스트에 끼워지는 다수의 필터와 하나의 전열교환소자; 및

    상기 가이드 포스트 상단에 결합하여 상기 필터와 전열교환소자를 덮는 커버를 포함하며,

    상기 커버, 전열교환소자 및 하부 플레이트는 이들에 형성된 관통공을 통과하는 볼트에 의해 상호 결합되고,

    상기 다수의 필터는 상기 전열교환소자를 둘러싸도록 상기 가이드 포스트에 의해 구획되는 것을 특징으로 하는 전열교환장치.
13. 청구항 12에 있어서,

    상기 가이드 포스트 상단에 상기 전열교환소자가 끼워지는 개구부가 형성된 중간 지지 플레이트를 결합하고, 상기 중간 지지 플레이트 상단에 상기 커버를 결합하는 것을 특징으로 하는 전열교환장치.
14. 청구항 9에 있어서,

    상기 상부 및 하부 케이스는 스티로폼(발포 폴리스티렌; expanded polystyrene)이나 우레탄 폼(polyurethane foam)으로 이루어지며, 그 외표면은 내화 도료 또는 난연성 도료로 도포되는 것을 특징으로 하는 전열교환장치.

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