KR100938917B1 - 전열교환 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전열교환 시트부재의 소재와 구성을 개선하여, 높은 투습과 전열과 공기 차폐로 전열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 형성된 시트와, 시트의 평면에 망을 부착시켜 유동공기의 대류가 발생 되도록 형성된 것을 사용한 전열교환 소자를 특징으로 하는, 전열교환 소자를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 전열교환 소자(70)는 전열교환 시트부재(76)의 전열교환 시트(71)는, 셀룰로오스(cellulose) 소재로 마련된 전열지(71a)(71a´)를 3겹층(71a)(71b)(71a´) 중의 양면층(71a)(71a´)으로 하고, 가운데층(71b)에는 일정 두께의 탄소섬유촙(71b)층을 마련하여, 3겹(71a)(71b)(71a´)층을 합지 하되 높은 투습과 공기차폐와 전열이 되는 얇은 시트가 되도록 형성하고, 대류가 발생되도록 전열교환 시트(71) 평면 위에 투습과 축열과 전열이 되는 망(75)을 부착시켜 형성된 것을 포함하는 전열교환 시트부재(76)와, 전열교환 시트부재(76) 사이의 간격을 유지시키며 급배기의 공기 유동통로(61)(62)를 형성하는 세퍼레이터(72)로 구성되어 지도록 하는 단위 전열교환부(77)를 복수 구비하고, 공기 유동통로(61)(62)가 인접한 단위 전열교환부(77)를 교차 적층하여, 하나의 공기 유동통로가 실외 공기의 급기통로를 형성하고 다른 하나의 공기 유동통로가 실내 공기의 배기 통로를 형성하는 구조로 구성하여 마련된 것을 특징으로 하는 전열교환 소자이다.

상기와 같은 구성으로 하는 것에 의해, 높은 전열(현열, 잠열)교환 효율과, 배기의 오염가스가 급기에 혼입되지 않도록 마련되어 제공됨으로, 청정 환기와 에너지 절약을 얻는 효과를 얻을 수 있다.

전열교환 소자, 전열교환기, 전열교환 시트, 전열교환 망, 전열교환 용지, 환기장치

Description

전열교환 소자{Total heat exchanger Element}

도 1은 일반적인 전열교환 소자를 채용한 환기장치를 나타낸 개략도,

도 2는 도 1에 따른 환기장치에 채용된 전열교환 소자를 도시한 사시도,

도 3은 도 2의 전열교환 소자의 단위 전열교환부 및 적층 사시도,

도 4는 통상의 전열교환 소자를 나타낸 제품 사진,

도 5는 본 발명 실시예의 전열교환 소자를 도시한 사시도,

도 6은 도 5의 급배기 단위 전열교환부를 도시한 사시도,

도 7은 도 6의 단위 전열교환부의 시트부재와 시트의 단면도 및 제품 사진,

도 8은 도 7의 시트부재 망의 대류형성 평면도 및 단면도,

도 9는 도 5의 본 발명 실시예의 단위 전열교환부 교차 적층 조립 사시도,

도 10은 도 5의 본 발명 실시예의 전열교환 소자를 나타낸 사진이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

61, 62 : 소자의 급배기 유동 통로

70 : 전열교환 소자 71 : 전열교환 시트 71a, 71a' : 전열지

71b : 미세 탄소섬유촙 72 : 세퍼레이터 73 : 마감판 74 : 마감판

75 : 망 76 : 시트부재 77 : 단위 전열교환부

79 :지지 후레임 A : 축열공간(air bank) F : 대류

본 발명은, 3겹 층이 합지 된 전열교환 시트에 의하여 높은 투습과 공기차폐와 전열이 이루어지게 하며, 시트 평면 위에 부착된 투습과 축열과 전열이 되는 망에 의하여, 유동공기가 지나면서 대류를 발생시켜 체류시간의 연장과 운동량을 증가시킴으로서, 전열(현열:顯熱; sensible heat;온도), 잠열(潛熱; latent heat;습도)교환 효율이 향상될 수 있도록 형성한 전열교환 시트(Sheet)와 망(net)과 이것을 사용한 전열교환 소자(Element)를 특징으로 하는 전열교환 소자이다.

일반적으로 환기장치에는, 실내의 온도와 습도를 유지시키면서 오염된 실내 공기를 배출하고, 실외의 신선한 공기를 실내로 공급하여 주는 환기장치에 전열교환 소자가 채용되어 있다.

전열교환 판 부재는, 급배기 유동통로 2기류 사이에 존재하고, 현열 및 잠열 교환을 위한 매체로서 존재하고 있기 때문에, 전열교환 판 부재의 투습성과 공기 차폐성과 전열성은 전열교환 소자로서의 현열 및 잠열 교환 효율에 큰 영향을 준다.

그러나 이제까지의 전열교환 소자의 전열교환 판 부재는 전열성과 투습성을 가진 반면, 다공질계 기재를 사용하고 있으므로, 예컨대 이산화 탄소 등의 오염된 기체 성분의 통기성도 가지고 있어 전열교환 때에 배출되는 공기와 공급되는 공기가 소자 내부에서 혼입되어 실내에 공급되는 환기의 목적인 청정공기를 공급하는 데에 모순된 문제점이 발생하고 있다.

한편, 전열교환 판 부재에 요구되는 특성으로서는 통기성이 낮고, 투습성이 높은 것이다. 일반적으로 양면의 문제를 해결하기 위하여 전열교환 판 부재를 다공질 부재에 수용성 고분자 물질을 함침 또는 도포하여 투습성과 기체 차폐성이 되도록 구성한 전열교환 판 부재를 사용하고 있다.

한편, 전열교환 소자의 전열교환 방식에 있어서, 실내공기와 실외공기의 전열교환은 급기통로 및 배기통로를 지나는 유동공기와 전열교환 판 부재 사이의 온도 전달에 의해 이루어지며, 대부분은 대류에 의한 것이다. 즉, 실외공기와 실내공기는 각각 급기통로 및 배기통로를 지나면서 상하의 전열교환 판 부재의 대류에 의해 전열을 전달하며, 이 열이 전열교환 판 부재를 통해 인접한 공기에 전달되는 것이다. 그런데, 대류에 의한 열전달 효율은 공기의 운동량에 비례하기 때문에, 결국 전열교환 소자의 전열교환 효율은 급기통로 및 배기통로의 구조에 크게 의존할 수 밖에 없다.

또한, 급기되는 실외공기와 배기되는 실내공기가 지나는 공기 유동통로의 구조를 개선하여, 공기의 마찰에 의한 대류효과를 증진시키도록, 공기의 유동통로인 열교환 판에 마찰홈인 엠보싱을 다수 형성하거나 간격유지부재인 세퍼레이터을 분할하여 간격을 이격시키거나 또는 개구부를 형성하여 체류시간을 연장시키고 운동량을 증진시키는 방법을 사용하고 있다.

이하, 일반적인 환기장치의 전열교환 소자의 구조를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

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

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

또한, 급기배출구(13) 측에 실외공기를 강제 흡입하는 급기팬(15)이 구비되고, 배기배출구(23) 측에 실내공기를 강제 배출하는 배기팬(25)이 구비되어 있으며, 급기흡입구(11)와 전열교환 소자(30) 사이에는 실외공기에 포함된 각종 이물질을 제거하는 공기정화필터(17)가 구비되어 있다.

여기서, 상기 전열교환 소자의 내부로 유입된 실내공기와 실외 공기간의 전열교환 방식을 설명하면 다음과 같다.

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

한편, 상기 전열교환 소자(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 열교환 판(35a)과 간격을 유지시키며 공기의 일방향 유동통로를 형성하는 세퍼레이터(35b)로 구성된다.

이들 단위 열교환부(35)는 도 2에 도시된 바와 같이, 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 급기 덕트와 연통되게 되어 있다.

이와 같은 전열교환기는 급기팬(15) 및 배기팬(25)의 구동으로 전열교환 소자(30)를 경유하면서 급/배기 될 때 현열 및 잠열교환이 이루어지면서, 실내 온도 및 습도의 급격한 상승이나 하강을 방지할 수 있게 한다.

상기의 일반적인 전열교환 방식 전열교환 소자(30)에 있어서, 실내공기와 실외공기의 열교환은 상기 급기통로(39) 및 배기통로(37)를 지나는 공기가 열교환 판(35a)에 온도와 습도가 전달되어 이루어지며, 열교환 효율의 향상 역할은 열교환 판(35a)의 투습도 및 전열성에 의하여 좌우된다.

또한, 전열교환 소자의 열교환 효율 상승 효과는 열교환 판(35a)의 대류에 의한 운동량의 증가에 따라 투습과 열전도가 비례하기 때문에, 결국 열교환 효율을 좌우하는 것은 열교환 판(35a)의 구조이다.

그러나, 상기와 같은 종래 환기장치의 전열교환 소자는 다음과 같은 문제점을 가진 다.

첫째, 도 2 및 도 3에서와 같이, 통상 열교환 판(35a)에 습도(잠열)의 투습 도를 높이기 위하여, 흡습제를 도포, 함침, 혼합하여 사용하고 있으나, 반복 사용에 의하여 흡습제의 박리 내지 탈리되어 전열교환 효율 및 공기 차폐성이 급속하게 저감되는 심각한 문제점이 있다.

“비교례”

〔특허 문헌 1〕대한민국 등록특허공보(B1) 10-0520722에는 이러한 종래 전열교환 소자용지가 개시되어 있다.

청구항 2. 제1항에 있어서, 흡습제를 추가로 함유하는 전열교환 소자용지.

“실시예” 제2측면에 대해 설명한다. 「용지 단면 방향(두께 방향)의 수분의 이동을 용이하게 하기 위해서 이 무공질의 전열교환 소자용지에는 흡습제를 혼합해서 제조할 수 있다.」

아래의 표는 일반적인 전열교환 판 부재의 투습도와 공기 투과도에 대한 비교 시험 자료를 제시한다.

〔특허 문헌 2〕대한민국 특허등록 10-0520722호에 투습도에 대하여 개시되어 있다.

청구항 5. 실질적으로 이산화탄소 투과계수가 5.0×10^-13 mol·m/㎡·s·Pa 이하인 무공질(無孔質; non-porous)의 셀룰로오스계 기재와, 이 기재 중에 함유하는 흡습제로 된 무공질 전열교환 소자용지.

청구항 7. JIS Z 0208에서 규정되는 40℃ 및 90% RH의 투습도가 1000g/㎡·24Hr인 무공질 전열교환 소자용지.

〔참조 문헌〕3개회사 투습도 실험 데이터 / 실험 기간 : 2006. 5. 23-2006. 5. 23 24시간

시험 조건	#1 cortex	#2 awa paper	#3 미래소재
W.V.T.R (g/㎡ 24h) 온도:25.7℃, 습도90%	2419-3209	3355-3814	1940-2244
제조회사 국가명	미국	일본	한국

〔특허 문헌 3〕대한민국 등록특허공보(B1) 10-0621716에는 이러한 종래 전열교환 소자가 개시되어 있다.

청구항 3. 제2항에 있어서, 상기 기재에 흡습제를 부여하고,

“실시예” 5페이지에서, 「흡습제(2b)는 염화리듐이나 염화칼슘 등의 알칼리금속염으로 하고, 이 흡습제(2b)를 기재(2a)에 함침 또는 도장한다.

둘째, 종래 전열교환기의 급기통로(39)와 배기통로(37)를 따라 유동공기가 전열교환 판(35a)을 지날 때에 대류가 발생하도록 전열교환 판(35a)에 요철이나 엠보싱을 형성하는 구조는 공기의 충돌에 의한 와류는 발생할 수 있으나, 유동공기가 체류하여 투습과 축열과 전열을 할 수 있는 구조는 아니었다. 즉 상기의 구조가 급배기의 유동공기가 대류에 의하여 투습과 축열과 전열될 수 있는 공간이 없기 때문에 체류시간과 운동량이 충분하지 못하여, 높은 전열교환 효율을 얻기에는 미흡한 문제점이 있다.

또한, 상기의 수단에 있어서, 대류에 의하여 유동공기의 운동량을 증가 시키려면 체류시간이 있어야 하고, 체류시간을 증가 시키려면 체류공간이 있어야 하는데, 종 래의 돌기 즉 엠보싱 형상은 유동공기가 충돌하면서 난류가 형성되면서 체류되지 못하고 넘어가며, 요철 형상의 높이와 크기에 따라 압력손실만 증감되고, 꼭 필요한 체류공간이 부족하다는 것이 문제점으로 발견되었다.

또한, 상기에 있어서, 요철 즉 엠보싱 부위는 체류공간이 되지 못하고, 오히려 소자 유동통로 내부의 공간을 축소시키므로 유동공기의 압력손실의 상승과 풍량의 감소라는 심각한 문제점이 발견되었다.

〔특허 문헌 4〕대한민국 등록특허공보(B1) 10-0655334에는 이러한 종래 환기장치용 전열교환기가 개시되어 있다.

청구항 4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열교환 판에 공기의 마찰 및 대류현상에 의한 운동량을 증가시키기 위하여 엠보싱을 형성하여 된 것을 특징으로 하는 환기장치용 전열교환기.

〔특허 문헌 5〕대한민국 공개특허공보(A) 특2003-0030474에는 이러한 종래 환기장치용 전열교환기가 개시되어 있다.

청구항 1. 일정 간격을 두고 돌출된 엠보싱부와, 공기의 마찰에 의한 대류효과를 증진시키도록 상기 엠보싱부 사이에 구비되는 다수의 마찰홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 환기장치용 전열교환기.

셋째, 일반적인 환기장치의 전열교환 소자 전열교환 판(35a)에 있어서는, 특히 급배기 유동통로(37)(39) 2기류 사이에서 이산화탄소(CO₂), VOCs, 포름알데히트 등의 배기의 오염된 공기가 급기에 혼입되지 않도록 요구되고 있으나 대부분의 전열교환 판(35a)은 공기 차폐성이 낮은 문제점이 있다.

또한, 종래의 미세 다공성 셀룰로오스 전열교환 판(35a)이나, 발포성 멤브레인 전열교환 판(35a)를 사용할 경우, 0.01-5㎛의 미세기공으로 열기와 습기는 잘 통과 되지만, 공기 차폐가 이루어지지 않고, 배기의 오염된 이산화탄소(CO₂), VOCs, 포름알데히트 등의 배기공기가 통과되어 급기에 혼입되는 문제점이 있다.

〔특허 문헌 6〕대한민국 공개특허공보(A) 10-2006-0056106에는 이러한 종래의 전열소자 및 이를 갖춘 전열교환기가 개시되어 있다.

청구항 2. 제 1항에 있어서, 「상기 라이너는 다수의 미세기공을 구비하는 고밀도 직물형태로 제조된 것을 특징으로 하는 전열교환 소자.」

“실시예” 4페이지 「고밀도의 직물형태로 마련되면서도 원사(51)와 원사(51) 사이에 틈(52)에 의해 형성되는 무수히 많은 미세기공(53)을 구비하게 되며, 이를 통해 라이너(50)는 흡습제를 첨가하지 않더라도 높은 투습성을 갖게 된다.

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

첫째, 투습도를 높이기 위하여, 종래와 같이 시트에 흡습제를 도포 함침 혼합하지 않고, 투습성과 공기 차폐성과 전열성이 향상 된 전열교환 시트를 제공하는데 목적 이 있다.

둘째, 일반적인 시트는 투습과 전열성을 높이기 위해 미세 다공성 셀룰로오스 종이나 멤브레인 시트를 사용하나 이는 미세기공으로 기체가 투과되어 공기 차폐성이 낮은 문제점이 있으므로, 이를 해결하기 위해 무공질로서 공기 차폐성이 높은 시트를 마련하여 제공하는데 목적이 있다.

셋째, 소자 내부에 흐르는 급배기 유동공기의 대류가 발생되어 충분한 체류시간과 운동량이 증가되도록 구조를 개선하여, 높은 투습과 축열과 전열이 되도록 하는 체류공간을 마련하되, 압력손실은 최소화시키고 풍량은 감소되지 않는 구조로 형성하고 마련하여 제공하는데 목적이 있다.

넷째, 일반적으로 항균 탈취를 위하여 화학 소재를 시트에 도포 함침 하여 사용할 때에 화학 소재의 2차 오염 발생으로 인체에 해로운 문제점을 해결하기 위하여, 천연소재 항균제를 사용하여 실내공기질(IAQ)을 높여 재실자의 건강을 보호하는데 목적이 있다.

다섯째, 종래의 일반적인 4각형 소자나 6각형 대항류식 소자보다 켐팩트 하고 슬림화 된 소자를 공급함으로 설치공간의 축소와 경제적인 이익을 제공할 수 있는 전열교환 소자를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 한쌍의 전열교환 시트부재(76)와 상기 전열교환 시트부재(76) 사이의 간격을 유지시키며 공기 유동통로(61)(62)를 형성하는 세퍼레이터(72)로 구성되는 단위 전열교환부(77)를 복수 구비하고, 상기 공기 유동통로(61)(62)가 인접한 단위 전열교환부(77)의 공기 유동통로와 교차되도록 단위 전열교환부(77)를 적층하여, 하나의 공기 유동통로가 실외공기의 급기통로를 형성하고 다른 하나의 공기 유동통로가 실내공기의 배기통로를 형성하는 대항류형 전열교환 소자(70)에 있어서,

상기 각 전열교환 시트부재(76)는, 전열지층(71a)(71a')을 양면으로 하고, 탄소섬유촙층(71b)을 가운데로 하여 3겹층(71a)(71b)(71a')을 합지하여 형성된 시트(71)와, 대류가 발생되도록 시트(71) 평면 위에 투습 축열 전열이 되는 망(75)을 부착시켜 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 각 전열교환 시트부재(76)의 전열교환 시트(71)는, 흡습제를 도포 함침 혼합하지 않고도, 투습과 공기차폐와 전열이 되도록 섬유소(纖維素)인 셀룰로오스(cellulose)로 형성된 전열지 층(71a)(71a')과 미세입자 탄소섬유촙(micro carbon fiber chop) 층(71b)을 합지하여 형성된 것을 특징으로 한다. 여기서 상기 탄소섬유촙은 짧게 절단된 탄소섬유를 의미하며, 탄소섬유촙층은 짧게 절단된 탄소섬유로 형성된 층을 의미한다.

상기, 각 전열교환 시트부재(76)의 전열교환 시트(71)는, 3겹층(71a)(71b)(71a')을 합지 형성하되, 접합제에 의하여 양면의 전열지층(71a)(71a')과 탄소섬유촙층(71b)의 투습과 전열이 방해되지 않도록 접합제를 사용하지 않고, 공기 압착 방법인 돗트 방법으로 3겹층(71a)(71b)(71a')을 부착 형성하여, 한 장의 무공질 투습성을 갖는 전열교환 시트(71)로 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 전열교환 시트(71) 전열지(71a)(71a')의 소재는, 친수성이며 고분자인 셀룰로오스(cellulose)인 미셀 분자를 결합 형성하여, 무공질 투습성 전열성을 가지는 기재가 되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 전열교환 시트(71) 전열지(71a)(71a')는, 셀룰로오스의 미셀분자로 그 지름이 0.05∼0.25㎚와 길이는 0.6∼2.0㎚로 된 소재로 형성되고, 기체 차폐성의 관점에서 밀도는 1.2∼1.5g/㎤ 이상이며, 빠른 투습과 전열을 위하여 기재의 두께는 7∼35㎛로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 전열교환 시트(71)의 양면에 접합되는 무공질 투습성 전열지(71a)(71a')의 소재는, 곡물에서 추출한 섬유소(纖維素)인 셀룰로오스(cellulose)로서, 상기 셀룰로오스는 다당류 중에서 분자량이 가장 큰 물질로 분자량은 천연상태에서 수만 내지 수십만에 이르는 고분자이며, 이러한 셀룰로오스 분자 다수가 모여서 섬유(纖維)를 이루는데 그 최소 단위는 미셀이라 하여 지름이 0.05㎚, 길이가 0.6㎚ 이상이며, 셀룰로오스 섬유는 친수성 OH를 많이 가지고 있으므로 투습성이 뛰어나고, 고분자화합물이기 때문에 물에 잘 녹지 않으므로 인장력이 좋으며, 미셀 분자로 결합된 섬유이기 때문에 공기 차폐성이 뛰어난 소재의 특성을 발견하여, 높은 투습성과 공기 차폐성과 전열성으로 전열교환이 향상되도록 형성된 것을 특징으로 하여 마련하였다.

한편, 상기 각 전열교환 시트(71)의 3겹층(71a)(71b)(71a')이 합지 되는 미세 탄소섬유촙층(71b)의 소재는, 앞면의 전열지층(71a)으로 흡습된 습도와 열을 보다 많고 빠르게 뒷면의 전열지층(71a')으로 이동 및 전달이 될 수 있도록 형성되고, 흡착과 탈착 속도 및 흡습량과 축열량이 입상활성탄소 보다 10-100배가 되는 미세 탄소섬유촙층(71b)의 소재로 마련하고, 흡습량과 축열량이 많으며 그 비표면적(surface area)이 1200-1500㎡/g 인 것과, 흡착과 탈착과 열전도 속도가 빠른 전달기공(trans pore)인 중기공(Meso Pore)으로서 그 직경이 2∼50㎚로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 전열교환 시트(71)의 미세입자 탄소섬유촙층(71b)의 평량은 13∼25g/㎡이며, 습도와 열이 빠르고 높게 전달되도록 기재의 두께는 7∼20㎛로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 전열교환 시트(71)의 3겹(71a)(71b)(71a') 합지 된 두께는 90㎛ 이하이며, 평량은 55∼95g/㎡이 되도록 형성하고 바람직하게는 55~70g/㎡의 평량으로 형성한다.

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또한, 상기 각 전열교환 시트(71)는, 녹차 잎에서 추출한 항산화제인 카테킨 성분의 항균제가 도포 내지 함침 되어 항균과 탈취가 되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 각 전열교환 시트부재(76)의 전열교환 시트(71) 평면에 투습과 축열과 전열이 되도록 망(75)를 부착시켜, 유동공기가 급배기 유동통로(61)(62)를 따라 이동할 때에 망(75)에 충돌하여 대류(F)가 발생되어 체류시간이 연장되고 운동량이 증가되도록 형성하고, 망(75)으로 형성된 다수의 각 직사각형 축열 공간(A)(air bank)에서 유동공기의 투습과 축열과 전열이 이루어지게 되며, 이 때에 보다 많은 량의 열과 습기가 전열교환 시트(71)에 투습과 전열이 이루어지게 되며, 유동통로(61)(62)를 따라 흐르는 공기에 열과 습기가 전달되어 전열교환이 이루어지도록 형성함으로써, 보다 더 전열교환 효율이 향상될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 전열교환 시트(71)에 투습과 축열과 전열이 되도록 부착 된 망(75)에 형성된 다수의 축열공간(A)에서 충분한 축열이 이루어지도록, 직사각형 망의 가로 폭은 1.5­2.5㎜ 와 세로 유로 방향 길이는 3.5­5.5㎜로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 전열교환 시트부재(76)의 전열교환 시트(71)에 부착되는 망(75)의 소재는, 면사망과 황마섬유사망과 탄소섬유사망인 것과, 동망과 알루미늄망인 것과, 글라스화이바망과 PP, PE, PTFE 등으로 이루어진 군으로부터 일종 선택사용될 수 있으며, 상기 선택된 망에, 녹차 잎에서 추출한 항산화제인 카테킨 성분의 항균제가 도포 내지 함침 되어 항균과 탈취가 되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 각 전열교환 시트부재(76)는, 녹차 잎에서 추출한 항산화제인 카테킨 성분의 항균제가 도포 내지 함침 되어 항균과 탈취가 되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 전열교환 시트(71)에 투습과 축열과 전열이 되도록 형성되는 망(75)은, 유동공기의 대류 마찰에 의한 압력손실을 최소화 할 수 있도록, 망(75)의 두께는 세퍼레이터 산 높이의 1/10 ~ 1/8 정도로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 전열교환 시트부재(76)에 있어서, 투습과 공기차폐와 전열이 되도록 형성된 전열교환 시트(71)와, 대류(F)가 발생되어 투습과 축열(A)과 전열이 되도록 형성된 망(75)인 것으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 전열교환 시트부재(76)에 있어서, 투습과 공기차폐와 전열이 되도록 형성된 전열교환 시트(71)와, 대류(F)가 발생되어 투습과 축열(A)과 전열이 되도록 형성된 망(75)과, 이것을 사용한 전열교환 소자를 특징으로 한다.

또한, 상기 전열교환 소자는, 전열교환 효율이 향상되도록 구성되어진 대류식 슬림형 전열교환 소자로 마련되어 제공할 수 있으므로 에네지 절약과 가격의 절감 및 설치공간의 축소로 소비자에게 경제적인 이익을 제공할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 구체적으로 설명하며, 종래와 중복되는 내용에 대하여는 자세한 설명을 생략한다.

도 1은 통상의 환기장치이며, 도 2 내지 도 3과 도 4의 전열교환 소자는 통상의 환 기장치에 채용되는 것으로써, 종래 환기장치의 전열교환 소자에 대한 구체적 설명은 생략한다.

본 발명 실시예의 전열교환 소자(70)를 나타낸 도 5내지 도 6를 참조하면, 이는 밀폐된 양측면의 마감판(73)(74)과, 상기 마감판(73)(74) 사이에 단위 전열교환부(77)가 교차 적층되며, 급기 되는 실외공기 및 배기 되는 실내공기의 일방향 유동통로(61)(62)를 형성하는 다수의 단위 전열교환부(77)들을 지지 시키는 프레임(79)으로 구성된다.

도 5 내지 도 6 및 도 7의 상기 단위 전열교환부(77)는 투습과 공기 차폐와 전열이 이루어지도록 형성된 전열교환 시트(71)와, 시트 평면 위에 투습과 축열과 전열이 되는 망(75)을 부착 형성하여 도 8과 같이 대류(F)가 발생되고 투습과 축열과 전열이 되도록 축열공간(A)(Air Bank)을 형성하여 마련된 전열교환 시트부재(76)와, 교차 층간의 전열교환 시트부재(76)의 간격을 유지시키며, 공기의 일 방향 유동통로(61)(62)를 형성하는 급배기 세퍼레이터(72)로 구성된다.

도 9의 상기 단위 전열교환부(77)는 세퍼레이터(72)에 의해 형성되는 공기 유동통로(61)(62)가 서로 직교하도록 교차 적층되어서, 하나의 유동통로(61)는 급기덕트(도 1참조)와 연통되고, 다른 하나의 유동통로(62)는 배기덕트와 연통되어, 도 10과 같이 본 발명 실시예의 전열교환 소자가 마련되어 제공된다.

이하 상기와 같이 구성된 본 발명 실시예의 전열교환 소자는 다음과 같이 작동된다.

먼저, 환기장치의 급기팬 및 배기팬(도 1 참조)의 운전으로 실외공기 및 실내공기는 각각 소정의 경로를 통해 전열교환 소자(70)의 급기유동통로(61) 및 배기유동통로(62)로 유입된다.

이때, 상기 전열교환 소자(70)의 급기통로(61)와 배기통로(62)를 통과하는 공기는 세퍼레이터(72)의 유로(61)(62)를 따라 전열교환 시트(71)와 투습 축열 전열망(75)을 지나면서, 대류(F) 현상으로 투습과 축열과 전열이 되는 망(75)의 축열공간(A)(Air Bank)에서, 유동공기의 체류시간과 운동량이 증가되어 높은 투습과 축열이 되어, 온도(현열)와 습도(잠열)가 급배기의 유동통로(61)(62)를 따라 유동하는 공기에 전달되어 전열교환 소자(70) 내부에서 열교환이 이루어져 환기가 된다.
실시예
도 7(사진)의 본 발명 각 전열교환 시트(71)의 투습도와 공기 투과도를 한국원사직물시험연구원(FITI)에서 시험한 자료를 하기와 같이 제시한다.
실험예1 - 투습도 시험(접수번호 : H216-07-00357 발급일자 : 2007-01-26 품명 : 시트 )
상기 전열교환 시트는, ASTM E 96:2000, Inverted Cup Water Method 시험 방법과, 시험조건은 흡습제:water 온도:23℃ 상대습도:50% 일때 실시하였으며 그 결과 투습도는 8,328 g/㎡/24h 인 것으로 나타났다.
실험예2 - 공기투과도(접수번호 : H216-07-00493 발급일자 : 2007-02-02 품명 : 종이)
상기 전열교환 시트의 ASTM D 737:2004 : ㎤/㎠/s 시험 방법에 의하여 공기투과도를 측정하였으며, 그 결과 0.1 이하로 나타났다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 상기 본원의 정신과 범위를 벗어나지 않고 변형이 가능하고, 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속하며, 상기 실시 예에 한정되지 아니하고 많은 변형을 가하여 실시될 수 있다.

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상기한 바와같이 본 발명에 따른 전열교환 소자는,

구성요소인 시트를 3겹 합지된 무공질의 투습성을 갖는 전열지로 사용하여 투습성과 공기차폐성과 전열성의 향상으로 전열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 시트에 부착된 투습 축열 전열망에 의하여, 유동공기의 대류 현상으로 투습과 축열과 전열이 되므로, 고효율의 전열(현열,잠열)교환이 이루어지게 할 수 있다.

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또한, 공기 차폐성 무공질 시트로서, 배기되는 오염된 공기가 급기에 혼입되어 실내에 공급되지 않으므로 청정한 실내공기를 유지할 수 있으며, 항균성이 있는 전열교환 시트와 투습 축열 전열망과 세퍼레이터를 사용하므로 실내에 신선한 공기를 공급할 수 있어 실내공기질(IAQ) 개선에 효과가 있다.

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그리고, 신개념의 대항류 구성으로, 고효율 전열교환에 의한 에너지 절약과, 전열교환 소자의 슬림화와 설치 공간의 축소로 경제적 이익을 도모할 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명의 전열교환 소자는, 공기조화기나 환기장치 등의 공조 분야에 전열교환기 소자를 사용하면, 산업자원부 에너지관리공단에서 에너지절약을 위하여 시행하고 있는 고효율에너지기자재보급촉진에 관한 규정과, 환경부 및 건교부에서 시행 공고된 다중이용시설물의 실내공기질(IAQ) 개선에 부합되어 유효하게 이용할 수 있는 것이다.

Claims (7)

1. 전열지 층을 양면으로 하고 탄소섬유촙 층을 가운데로 하여 3겹 층을 합지해 형성된 전열교환시트와, 직사각형의 통공인 축열공간(A)에 의해 유통되는 공기의 대류가 발생하도록 시트 평면 위에 투습 축열 전열이 되는 망을 부착시켜 이루어진 전열교환시트부재 한쌍과; 상기 전열교환 시트부재 사이의 간격을 유지시키며 공기 유동통로를 형성하는 세퍼레이터;로 구성되는 단위 전열교환부를 복수 구비하고,

   상기 공기 유동통로가 인접한 단위 전열교환부의 공기 유동통로와 교차되도록 단위 전열교환부를 적층하여, 하나의 공기 유동통로가 실외공기의 급기통로를 형성하고 다른 하나의 공기 유동통로가 실내공기의 배기통로를 형성하는 전열교환 소자에 있어서,

   상기 전열교환시트는

   무공질 투습성 전열성을 갖도록 0.05∼0.25㎚지름과 0.6∼2.0㎚ 길이의 셀룰로오스의 미셀분자로 1.2∼1.5g/㎤의 밀도와 7~35㎛의 두께로 전열지층을 형성하고; 1200-1500㎡/g 의 비표면적과, 2∼50㎚ 직경의 중기공이 형성된 미세 탄소섬유촙으로 13∼25g/㎡의 평량과 7∼20㎛의 두께로 탄소섬유촙층;을 형성하여,

   ASTM E 96에서 흡습제로 물(Water)을 사용하고, 23℃의 온도와 50% 상대습도에서 8,328 g/㎡/24h 투습도를 갖고, ASTM D 737에서 0.1 ㎤/㎠/s 이하의 공기투과도가 나타나는 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 전열교환소자.
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