KR101117229B1 - 상치형 환기유니트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전열교환 환기장치에 관한 것으로, 오염된 실내공기를 배출시키고 신선한 실외공기를 제공할 수 있도록 건물의 내부바닥이나 벽의 일측에 설치하여 건물 밖에 설치된 후드(Hood)를 통해 실외공기를 챔버(Chamber) 내부로 흡입하여 유속을 감소시킨 상태에서 전열교환소자(엘리먼트)를 통과시켜 실내공기 및 실외공기를 상호 열교환시킴으로써, 전열교환 효율을 향상하여 열교환된 공기를 실내에 공급하기 위한 상치형 환기유니트에 관한 것이다.

상치형, 환기유니트, 직접토출, 열교환, 실외공기, 실내공기, 엘리먼트

Description

상치형 환기유니트{FLOOR-TYPE VENTILATION UNIT}

본 발명은 상치형 환기유니트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건물의 내부에 설치되어 오염된 실내공기를 배출시키고 신선한 실외공기를 직접토출방식으로 제공하여 실내를 환기시키기 위한 상치형 환기유니트에 관한 것이다.

일반적으로, 건물의 내부에는 실내의 오염된 공기를 외부로 배출시키고 외부의 새로운 공기를 실내공간으로 공급할 수 있도록 환기유니트(VENTILATION UNIT)를 설치하여 사용하고 있다.

특히, 학교 및 병원 등과 같이 대중이용시설의 경우에는 실내의 공기가 급격하게 오염될 수 있어 환기유니트의 사용이 필수적이며, 이를 통해 신선한 외부공기를 탁한 실내공기와 환기시켜 공기오염도를 낮추고 있다.

이러한 환기유니트는 실내의 천장 등에 매립하여 사용하는 매립방식과 실내의 바닥에 설치하는 상치형(FLOOR-TYPE)으로 구분할 수 있으며, 사용처에 따라 매립방식과 상치형을 선택적으로 사용하고 있다.

상기 상치형 환기유니트(FLOOR-TYPE VENTILATION UNIT)는 실내의 바닥에 설치하여 실내공기를 환기시키는 장치로써, 실내공기와 실외공기를 환기하는 과정에 서 상호 열교환을 하도록 한 열교환(HEAT EXCHANGE) 방식을 채택한 환기유니트도 개시되어 사용하고 있다.

이러한 상치형 환기유니트의 대표적으로는 [문헌 1], [문헌 2], [문헌 3]을 예로 들 수 있으며, 이들의 기술구성을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

즉, 건물의 실내 바닥에 팬과 덕트가 설치되어 있는 사각형상의 케이스를 설치하고, 상기 케이스의 내부에 전열교환소자(엘리먼트)를 내장하여 실내공기와 실외공기를 상호 열교환함과 동시에 환기시키고 있다.

그러나, 상기 [문헌 1]은 실내공기 또는 실외공기를 토출시키기 위하여 다수의 블로워(Blower)를 횡렬배치하고, 이 블로워에 각각 전열교환소자를 횡렬배치하고 있어 공기가 직접공급되는 유로구조로 인하여 공기의 유속이 빨라 열교환 및 환기성능이 전체적으로 저하되는 문제점이 있고, 나아가 블로워 및 전열교환소자의 횡렬배치로 인해 환기유니트의 전체적인 크기가 불필요하게 커져 설치공간을 상당수 차지하는 문제점이 있다.

상기 [문헌 2]는 케이스의 내부 중앙에 흡기를 담당하는 팬과 배기를 담당하는 팬을 설치하고, 이 팬의 양측에 각각 전열교환소자를 수직배치하여 실내공기와 실외공기를 열교환 함과 동시에 환기시키고 있어 [문헌 1]에 비해 그 크기를 줄이는 일부 개선사항이 있으나, 흡기 및 배기한 공기가 곧바로 상기 전열교환소자에 공급되는 유로구조로 형성되어 있어 유속이 여전히 빠르다는 문제점이 있다.

즉, 공기의 유속이 빠를 경우 전열교환소자의 전체면적을 충분히 활용할 수 없어 부분적으로 이슬 맺힘, 누설발생 및 결로현상이 발생할 수 있고, 나아가 열교 환 효율이 저하되고, 흡?배기소음이 크다는 문제점으로 이어질 수 있다.

상기 [문헌 3]은 이를 인지하여 실외공기의 유입 및 유출이 열교환기의 내부 전체에 걸쳐 이루어지도록 유로구조를 형성하고 있으나, 유입된 실외공기를 유도하기 위한 안내부의 공간이 매우 협소하게 형성되어 있어 있을 뿐만 아니라 다수의 굴절구간이 존재함에 따라 공기 흐름이 원활하지 않고 일종의 병목현상이 발생하는 문제가 있어 근본적인 해결에는 미치지 못하고 있다.

[문헌 1] KR 10-0513170, 2005.08.31

[문헌 2] KR 10-0684257, 2007.02.12

[문헌 3] KR 10-2008-0080830, 2008.09.05

따라서, 본 발명은 [문헌 1]이 갖고 있던 팬과 전열교환소자를 다수로 설치해야 하는 문제점을 해결하고, [문헌 1] 내지 [문헌 3]이 공통으로 갖고 있던 유로구조의 문제로 인한 이슬 맺힘, 누설발생 및 결로발생의 문제점과 함께 열교환효율의 저하와 소음증가의 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은, 실외공기의 흐름을 안내하기 위한 유로구조를 개선하여 공기의 유속감소를 유도하고, 이로 인해 전반적인 성능의 향상을 도모할 수 있도록 한 상치형 환기유니트를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 건물 밖에 설치되어 실외공기를 흡기하는 후드(Hood)와 연통하는 흡,배기-홀이 일면에 위,아래 나란히 형성되고, 측면에 환기구멍이 형성되며, 내부에 수용공간이 형성된 케이스와;

상기 흡기-홀을 통해 공급된 실외공기를 수용공간의 양측으로 분기하는 유로공간이 형성되도록 케이스에 설치된 챔버(Chamber)와;

상기 배기-홀과 연통하도록 케이스에 설치되어 실내공기를 건물 밖으로 배기하는 배기-팬과;

상기 유로공간을 통해 분기배출된 실외공기와 실내공기를 상호 열교환 할 수 있도록 수용공간에 기울어진 상태로 수평배치된 한 쌍의 전열교환소자와;

이 전열교환소자에서 배출된 열교환공기를 흡기하여 상부에 설치된 분기-관 에 직접토출할 수 있도록 상기 전열교환소자 사이에 배치된 급기-팬과;

상기 분기-관을 통해 토출된 열교환공기를 실내로 분기하기 위한 덕트가 장착되어 상기 케이스의 상부에 설치된 상부덮개를 포함하여 달성된다.

본 발명에 따르면, 수용공간에 유로공간이 형성되어 이를 지나는 실외공기의 유속이 현저히 감소하게 되고, 이로 인해 전열교환소자의 전체면적을 고르게 이용할 수 있어 이슬 맺힘, 누설발생 및 결로현상을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상부가 넓고 하부가 좁은 상광하협(上廣下夾)의 형상으로 형성된 분기-관이 포함됨으로써, 챔버와 더불어 공기의 유속을 이중으로 감소시켜 실외공기와 실내공기의 열교환효율이 향상될 뿐만 아니라 소음이 감소하여 이로 인한 피해를 방지하게 되는 등 환기유니트의 전반적인 성능이 향상되는 효과가 있다.

한편, 환기구멍의 상부에 씌워진 보호커버가 더 포함됨으로써, 실내청소과정에서 오염물질이 상기 환기구멍에 침투하여 환기유니트의 내부 또는 전열교환소자를 직접적으로 오염시키는 것을 방지하게 되는 효과가 있다.

아울러, 소자가이드가 더 포함됨으로써, 오염된 전열교환소자를 손쉽게 교체할 수 있게 되는 등의 매우 유용한 발명인 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 상치형 환기유니트를 사시도로 보인 것으로, 프런트패널을 개방하여 내부에 실외공기와 실내공기를 열교환하기 위한 한 쌍의 전열교환소자가 좌우에 기울어지게 설치된 것을 보이고 있다.

도 2는 본 발명에 따른 상치형 환기유니트의 구성을 분해 사시도로 보인 것으로, 실내를 환기시키기 위한 각 구성요소들을 분해하여 보이고 있다.

도 3은 본 발명에 따른 상치형 환기유니트를 일부 절개하여 측면에서 단면도로 보인 것으로, 흡기-홀을 통해 실외공기를 흡기하여 유로공간을 이용하여 전열교환소자로 분기하는 과정 및 배기-팬을 이용하여 실내공기를 배기하는 과정을 보이고 있다.

도 4는 본 발명에 따른 상치형 환기유니트를 통한 환기과정을 정면도로 보인 것으로, 실외공기가 한 쌍의 전열교환소자를 통과하면서 실내공기와 열교환한 후 급기-팬을 거쳐 덕트를 통해 실내로 분기하는 것을 보이고 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 상치형 환기유니트의 설치상태를 단면도로 보인 것으로, 건물 밖에 설치된 후드와 실내에 설치된 상치형 환기유니트가 상호 연통하는 것을 보이고 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 환기유니트(Ventilation unit)는 건물 밖에 설치된 후드(Hood)를 통해 흡기한 실외공기를 호흡에 적합한 맑은 공기로 정제한 후 실내에 공급하여 환기하기 위한 것이다.

이를 위하여 본 발명에 따른 환기유니트(1)는 상기 후드(2)와 연통하는 하부케이스(10), 이 하부케이스(10)의 내부에 설치되어 유로공간을 형성하는 챔버(Chamber), 실내공기를 배기하는 배기-팬(17), 실외공기를 정제함과 동시에 실내공기와 실외공기를 상호 열교환 하는 전열교환소자(30), 열교환공기를 실내에 직접토출하는 급기-팬(40) 및 상부덮개(50)를 포함하는 것을 그 구성상의 기본특징으로 하게 된다.

상기 하부케이스(10)는 도 1에서 보인 것과 같이, 바닥(11) 및 이를 둘러싼 사이드커버(12)로 이루어진 사각박스의 형태로써, 상기 사이드커버(12)의 전방에는 내부 수용공간(10a)에 설치된 구성요소들을 보호하기 위한 프런트패널(13)이 탈부착된다.

이러한 하부케이스(10)의 일면에는 도 2에서 보인 것과 같이, 후드(2)와 연통하는 흡,배기-홀(14)(15)이 위,아래 나란히 형성되고, 측면에는 실내공기를 흡기하기 위한 환기구멍(16)이 배열형성된다.

따라서, 후드(2)를 통해 흡기한 실외공기는 흡기-홀(14), 챔버(20)의 유로공간(21)을 거쳐 전열교환소자(30)를 통과하여 수용공간(10a)에 급기되고, 실내공기는 환기구멍(16)을 거쳐 전열교환소자(30)를 통과한 후 배기-홀(15) 및 후드(2)를 통해 건물 밖으로 배기되며, 이러한 일련의 과정을 통해 실내의 환기가 이루어지게 된다.

본 발명에 포함되는 챔버(Chamber)는 상기 사이드커버(12)에 부착되어 흡기-홀(14)을 통해 공급된 실외공기를 수용공간(10a)의 양측으로 분기하기 위한 유로공간(21)을 형성하게 된다.

여기서, 상기 챔버(20)를 이용하여 수용공간(10a)에 유로공간(21)을 형성하는 이유는 흡기한 실외공기의 분기를 위한 목적과 함께 공기의 흐름인 유속을 느리 게 하기 위한 것으로, 상기 유로공간(21)에 의해 실외공기의 유속이 느려짐에 따라 얻어지는 작용효과로는 전열교환소자(30)의 전체면적으로 고르게 이용할 수 있고, 이로 인해 열효율의 향상과 결로현상이 방지되며, 나아가 통상 60～65㏈을 초과하던 환기소음을 50㏈미만으로 낮추는 소음감소효과 등이 있다.

이러한 유로공간(21)을 통한 유속감소가 가능하도록 본 발명에 따른 챔버(20)는 도 2에서 보인 것과 같이, 흡기-홀(14)을 전체적으로 덮는 전면부(22), 이 전면부(22)의 양측에 연장 형성되는 확장부(23)로 형성하되, 상부에 인접배치되는 배기-팬(17)을 고려함과 동시에 실외공기의 분기각도를 고려하여 일부 설계변경은 가능하다.

따라서, 상기 흡기-홀(14)을 통과한 실외공기는 전면부(22)에 막힌 상태로 양측으로 연장 형성된 확장부(23)의 내부 유로공간(21)을 통과하면서 유속이 현저하게 감소하게 되고, 이와 같이 유속이 감소한 상태로 전열교환소자(30)의 전면에 걸쳐 고르게 공급되어 오염물질이 정제됨과 동시에 실내공기와 열교환하게 된다.

본 발명에 따른 배기-팬(17)은 도 3에서 보인 것과 같이, 배기-홀(15)과 연통하도록 사이드커버(12)에 설치되어 실내공기를 건물 밖으로 배기하게 되며, 이는 통상의 블로워(Blower)를 바닥(11)에 설치된 제어부(PCB BOX)와 전기적으로 연결한 상태에서 상기 사이드커버(12)에 설치함으로써 달성된다.

즉, 상기 제어부(11a)를 이용한 배기-팬(17)의 회전구동에 의해 실내공기는 환기구멍(16)을 거쳐 전열교환소자(30)를 통과하면서 실외공기와 열교환 하게 되고, 배기-팬(17)과 연통하는 배기-홀(15)을 거쳐 최종적으로 건물 밖에 설치된 후 드(2)를 통해 대기중으로 배출되는 것이다.

본 발명에 포함된 전열교환소자(엘리먼트)는 유로공간(21)을 통해 유속이 감소한 상태로 분기배출되는 실외공기를 맑은 공기로 정제함과 동시에 이 실외공기와 실내공기를 상호 열교환 하게 되는데, 본 발명에 따른 전열교환소자(30)는 한 쌍으로 제공되어 수용공간(10a)의 좌우 양측에 각각 기울어지게 설치된다.

이러한 전열교환소자(30)는 사각형상의 골판지를 겹겹이 쌓아 상치형 환기유니트(1)에 적합한 육면체의 형태로 만든 것으로, 이를 이용하여 정제되지 않은 실외공기를 흡착, 분해, 정화기능을 거쳐 실내에 공급하게 됨으로써, 최종적으로 호흡에 적합한 가장 맑은 공기를 실내에 공급하여 환기시키게 된다.

이와 같은 전열교환소자(30)는 도 4에서 보인 것과 같이, 수용공간(10a)의 좌우 양측에 45°기울어지게 설치하되, 각각 전면을 향하도록 수평배치하여 실외공기는 상부에서 하부방향으로 통과되고, 실내공기는 하부에서 상부방향으로 통과하면서 상호 열교환 하게 된다.

본 발명에 포함된 급기-팬(40)은 상기 전열교환소자(30) 사이에 배치되도록 상부에 결합한 분기-관(41)을 이용하여 수용공간(10a)에 설치되어 전열교환소자(30)를 통과하면서 실내공기와 열교환 되어 배출되는 열교환공기를 흡기하여 상기 분기-관(41)에 직접토출하게 된다.

즉, 상기 급기-팬(40)은 통상의 블로워(Blower)로 구성하되, 상부에 분기-관(41)을 결합하여 이 분기-관(41)을 통해 제어부(11a)와 전기적으로 연결된 상태에서 수용공간(10a)의 중앙에 설치되어 한 쌍의 전열교환소자(30) 사이에 배치됨으 로써, 전열교환소자(30)를 최종통과한 열교환공기를 곧바로 흡기하여 상기 분기-관(41)에 직접토출하게 된다.

여기서, 상기 분기-관(41)은 실시 예로 통상의 배기다기관(Manifold)을 이용하여도 무방하나, 다른 실시 예로는 상측이 넓고 하측이 좁은 일종의 상광하협(上廣下夾)의 형상으로 형성하여 급기-팬(40)의 상부 토출구에 맞춤 결합하게 되고, 이러한 분기-관(41)을 이용함으로써, 상기 급기-팬(40)에서 열교환공기가 토출될 경우 상측의 넓은 공간에 분산되어 공기의 유속이 저하됨은 물론이고, 이로 인한 소음감소의 효과를 제공하게 되어 바람직하다.

본 발명에 따른 상치형 환기유니트(1)는 분기-관(41)을 통해 급기되는 열교환공기를 실내로 분기할 수 있도록 한 쌍의 덕트(51)가 장착된 상부덮개(50)를 포함하며, 이 상부덮개(50)를 하부케이스(10)의 상부에 설치함으로써, 최종적으로 실내의 환기가 이루어지게 된다.

여기서, 상기 상부덮개(50)를 포함하여 상술한 하부케이스(10), 챔버(20), 배기-팬(17), 전열교환소자(30) 및 급기-팬(40)을 포함하는 본 발명에 따른 상치형 환기유니트(1)를 이용하여 실내를 환기하는 과정을 도 3 내지 도 5를 통해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 후드(2)를 통해 흡기한 실외공기는 도 3에서 보인 것과 같이, 흡기-홀(14)을 거쳐 챔버(20)에 의해 형성된 유로공간(21)에 공급되어 유속이 현저히 감소한 상태로 수용공간(10a)의 양측으로 분기배출되어 한 쌍의 전열교환소자(30)를 상부에서 하부방향으로 통과하게 된다.

이때, 상기 전열교환소자(30)를 통과하는 과정에서 실외공기는 전열교환소자(30)에 의한 흡착, 분해, 정화기능을 통해 정제되는 한편, 도 4에서 보인 것과 같이, 실내공기와 열교환 되어 최종적으로 열교환공기로 배출되고, 인접한 급기-팬(40)에 곧바로 흡기된 상태로 분기-관(41)에 의해 유속이 감소한 상태로 덕트(51)를 거쳐 급기되어 실내를 환기시키게 된다.

한편, 오염된 실내공기는 배기-팬(17)의 회전구동에 의해 환기구멍(16)을 거쳐 전열교환소자(30)를 통과하면서 실외공기와 열교환 하게 되고, 상기 전열교환소자(30)를 통과한 실내공기는 배기-홀(15)을 거쳐 후드(2)로 공급되어 최종적으로 건물 밖으로 배출된다.

따라서, 이와 같은 일련의 환기과정에 의해 깨끗한 실외공기가 실내에 공급됨에 따라 소음의 발생을 최소화한 상태로 환기효과는 물론이고, 열효율향상효과를 동시에 누릴 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 상치형 환기유니트(1)는 상술한 구성요소를 포함하면서 환기구멍(16)의 상부에 씌워진 보호커버(18)를 더 포함하는 것을 특징으로 하게 되며, 이러한 보호커버(18)를 더 포함하는 것은 실내청소과정에서 먼지 또는 물 등의 오염물질이 상기 환기구멍(16)에 침투하여 환기유니트(1)의 내부 또는 전열교환소자(30)를 직접적으로 오염시키는 것을 방지하기 위함이다.

즉, 도 1에서 확대하여 보인 것과 같이, 하부케이스(10)의 측면에 배열형성된 환기구멍(16)의 상부에 보호커버(18)를 씌우게 되면, 실내 낙진에 의한 먼지 등이 상기 환기구멍(16)을 통과하여 수용공간(10a)에 자연침투하는 것을 방지함은 물론이고, 실내바닥청소과정에서 걸레 등에 의해 물 등이 침투하여 전열교환소자(30)를 직접 오염시켜 교체주기가 빨라지는 것을 방지하게 된다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 상치형 환기유니트(1)는 하부케이스(10)의 내부에 설치된 소자가이드(31)를 더 포함하게 되며, 이 소자가이드(31)를 통해서 전열교환소자(30)가 하부케이스(10)에 슬라이드 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하게 된다.

여기서, 본 발명에 따른 전열교환소자(30)는 오염시 세척을 통해 반복적인 재사용이 가능하므로, 공지의 브래킷 또는 고정볼트를 대신하여 소자가이드(31)를 통해 상기 전열교환소자(30)가 하부케이스(10)에 슬라이드 가능하게 설치되면, 오염 정도에 따라 손쉽게 꺼내어 세척할 수 있어 관리편의성이 향상된다.

더욱 바람직하게는 도 4에서 확대하여 보인 것과 같이, 상기 소자가이드(31)에 기본적인 전열교환소자는 물론이고, 부직포필터(32)와 프리필터(33)가 설치되는 것이며, 이를 통해서 실외공기에 포함되어 있는 오염물질을 다중 정제하여 실내에 더욱 맑은 공기를 공급하는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 상치형 환기유니트(1)는 전열교환소자(30)의 전면에 부착된 손잡이(34)를 더 포함하며, 이와 같은 손잡이(34)를 이용하여 상기 전열교환소자(30)를 전방으로 인출하여 세척할 수 있어 사용편의성은 물론이고, 관리편의성이 우수하다.

도 1은 본 발명에 따른 상치형 환기유니트를 보인 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 상치형 환기유니트의 구성을 보인 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 상치형 환기유니트를 일부 절개하여 측면에서 보인 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 상치형 환기유니트를 통한 환기과정을 보인 정면도.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 상치형 환기유니트의 설치상태를 보인 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 - 하부케이스 11 - 바닥

12 - 사이드커버 14 - 흡기-홀

15 - 배기-홀 16 - 환기구멍

17 - 배기-팬 20 - 챔버

21 - 유로공간 30 - 전열교환소자

31 - 소자가이드 40 - 급기-팬

41 - 분기-관 50 - 상부덮개

51 - 덕트

Claims (4)

1. 바닥 및 이를 둘러싼 사이드커버를 포함하며, 건물 밖에 설치되어 실외공기를 흡기하는 후드(Hood)와 연통하는 흡,배기-홀이 일면에 위,아래 나란히 형성되고, 측면에 환기구멍이 형성되며, 내부에 수용공간이 형성된 하부케이스와;

   상기 흡기-홀을 통해 공급된 실외공기를 수용공간의 양측으로 분기하는 유로공간이 형성되도록 전면부 및 상기 전면부의 양측으로 연장 형성된 확장부로 구성되어 사이드커버에 설치된 챔버(Chamber)와;

   상기 배기-홀과 연통하도록 하부케이스에 설치되어 실내공기를 건물 밖으로 배기하는 배기-팬과;

   상기 유로공간을 통해 분기배출된 실외공기와 실내공기를 상호 열교환 할 수 있도록 수용공간에 기울어진 상태로 수평배치된 한 쌍의 전열교환소자와;

   이 전열교환소자에서 배출된 열교환공기를 흡기하여 상부에 설치된 분기-관에 직접토출할 수 있도록 한 쌍의 전열교환소자 사이에 배치된 급기-팬과;

   상기 분기-관을 통해 토출된 열교환공기를 실내로 분기하기 위한 덕트가 장착되어 상기 하부케이스의 상부에 설치된 상부덮개를 포함하는 것을 특징으로 하는 상치형 환기유니트.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 분기-관은 급기-팬에서 토출된 열교환공기의 유속을 저하시킬 수 있도록 상부가 넓고 하부가 좁게 형성된 것을 특징으로 하는 상치형 환기유니트.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 환기구멍은 상부에 보호커버가 씌워진 것을 특징으로 하는 상치형 환기유니트.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 하부케이스의 내부에는 소자가이드가 설치되고, 이 소자가이드를 이용하여 전열교환소자가 슬라이드 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 상치형 환기유니트.

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