KR101337942B1 - 폐열 회수 기능을 갖는 에너지 절감형 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에너지 절감형 공기조화기에 관한 것이며, 그 목적은 순환공기 일부를 방출하는 배출구의 전단부와 신선공기를 유입하는 도입구의 후단부에 순환 구조를 이루는 폐열회수 구조의 열교환기를 두어, 외기측 냉난방 부하를 줄이고, 냉난방 열교환기와 연결되는 냉동기 또는 보일러 및 냉각탑의 가동시간을 줄이는 등의 냉난방 열교환 효율을 극대화시킬 수 있는 에너지 절감형 공기조화기를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 실내로 도입된 순환공기의 일부는 배기댐퍼(131)를 통해 실외로 방출시키고, 방출된 순환공기의 용량과 상응하는 용량의 실외 신선공기를 외기댐퍼(141)를 통해 유입하여, 냉난방 열교환기(600)를 통해 상기 신선공기가 혼합된 순환공기에 대해 열교환을 수행한 후 실내로 공급하는 공기조화기(100)에 있어서; 상기 배기댐퍼(131)의 전방에 설치되어 실외로 방출되는 순환공기의 폐열을 회수하는 제1 열교환기(300); 상기 외기댐퍼(141)의 후방에 설치되어 내부로 유입되는 실외 신선공기에 대해 예비 열교환을 수행하는 제2 열교환기(400); 상기 제1 열교환기(300)에 구성된 제1 급수구(361)와 상기 제2 열교환기(400)에 구성된 제2 퇴수구(461)를 연결하는 제1 이송관(510); 상기 제2 열교환기(400)에 구성된 제2 급수구(471)와 상기 제1 열교환기(300)에 구성된 제1 퇴수구(371)를 연결하는 제2 이송관(520); 및 상기 제1 이송관(510) 또는 제2 이송관(520)에 설치되어 열교환매체의 이송압을 발생시키는 이송펌프(530);를 포함하며, 실외로 방출되는 순환공기의 폐열을 이용하여 실내로 유입되는 신선공기를 예비 열교환시킨 다음 예비 열교환된 신선공기를 포함한 순환공기를 냉난방 열교환기(600)로 공급시키도록 구성한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

폐열 회수 기능을 갖는 에너지 절감형 공기조화기{Energy saving type air conditioner with wasted heat regeneration}

본 발명은 실내를 순환하는 공기의 일부를 실외로 방출하고 실외로 방출된 공기에 상응하는 용량의 신선공기를 실내로 도입하여 실내 순환공기와 실외 신선공기를 혼합하고, 이렇게 혼합된 공기를 공기여과기, 열교환기, 가습기 등의 조화유닛을 통하여 조화시켜 실내로 송출하여 실내 냉, 난방을 수행하는 공기조화기에 관한 것으로, 특히 순환공기 일부를 방출하는 배출구의 전단부와 신선공기를 유입하는 도입구의 후단부에 순환 구조를 이루는 폐열회수 구조의 열교환기를 두어, 외기측 냉난방 부하를 줄이고, 냉, 난방 열교환기와 연결되는 냉동기 또는 보일러 및 냉각탑의 가동시간을 줄이는 등의 냉난방 열교환 효율을 극대화시킬 수 있는 에너지 절감형 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 공기여과기, 냉, 난방 열교환기, 가습기, 송풍기를 구비하여 여름에는 냉방용 열교환기를 이용하여 실내공간을 냉방하고, 겨울에는 난방용 열교환기를 이용하여 난방을 하게 되는데 오피스 빌딩, 병원, 백화점, 극장, 공장, 연구소, 지하철역사 등에 널리 쓰인다.

도 1은 종래 공기조화기의 구성을 보이는 예시도이다.

도 1을 참조하면, 종래 공기조화기(1)는, 환기도입부(2), 배기부(3), 외기도입부(4), 열교환부(5), 급기부(6)의 영역을 가지며, 환기용 송풍기(7), 공기여과기(9), 냉난방용 열교환기(50), 급기용 송풍기(8) 유닛을 기본적으로 구비하게 된다. 도시되진 않았지만 냉난방 열교환기(50)의 후단(공기의 흐름방향)에는 가습기가 설치 구성될 수도 있다.

구체적으로 상기 환기용 송풍기(7)는 환기도입부(2)와 배기부(3)의 경계에 설치 구성되어, 도입구(21)를 통하여 실내공기를 환기도입부(2)의 내부로 유입시키며, 이렇게 내부로 도입된 순환공기 중 일부는 배기부(3)에 설치된 배기댐퍼(31)를 통하여 실외로 방출시키고, 나머지 순환공기는 배기부(3)와 외기도입부(4)의 경계에 설치된 바이패스댐퍼(35)를 통하여 외기도입부(4)로 공급시킨다.

또한 상기 급기용 송풍기(8)의 작동에 의한 내압으로 상기 외기도입부(4)에 설치된 외기댐퍼(41)를 통하여 실외공기(신선공기)가 외기도입부(4)의 내부로 유입되며, 이렇게 외기도입부(4)로 유입된 신선공기는 상기 바이패스댐퍼(35)를 통해 외기도입부(4)로 유입된 순환공기와 혼합된다.

여기서 일반적으로 상기 외기댐퍼(41)를 통해 유입되는 신선공기의 용량은 상기 배기댐퍼(31)를 통해 방출되는 순환공기의 용량과 상응하는 용량이다.

이렇게 실외 신선공기가 혼합된 순환공기는 공기여과기(9)를 거쳐 열교환부(5)의 냉난방 열교환기(50) 및 도시되진 않은 가습기를 통과하면서 조화되고, 급기용 송풍기(8)를 거치면서 급기부(6)의 토출구(61)를 통하여 다시 실내로 순환 공급되는 구조를 이루게 된다.

하지만 도 1에 도시된 공기조화기(1)는 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저 환기도입부(2)로 도입된 순환공기(실내공기)가 배기부(3)를 거치면서 실외로 일정량 방출됨으로서 순환공기가 보유하고 있는 귀한 에너지 역시 그대로 방출되는 구조를 이룬다. 결국 이와 비례하여 열교환부(5)에 설치된 냉난방 열교환기(50)와 연결되는 냉동기 또는 냉온수기의 가동부하가 증가하기 때문에 그에 따른 에너지 낭비로 인한 비용 부담과 이산화탄소 배출 증가로 인한 환경문제가 발생된다.

또한 순환공기와 신선공기가 혼합되는 과정에서 순환공기와 신선공기의 급격한 온도차이로 인하여 혼합실내에서 성층이 조성됨으로서 냉난방 열교환기(50)의 냉각 또는 가열 효율을 떨어뜨리는 문제가 발생된다.

한편 도 2 내지 도 4는 종래 공기조화기에 구성된 냉난방 열교환기의 구성을 보이는 예시도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 냉난방 열교환기(50)는, 공기가 지나는 중앙 유로를 형성하면서 상기 중앙 유로에 다수개의 열전달용 핀(52)이 적층 구조를 이루도록 고정 설치되는 프레임(51)과; 상기 프레임(51)에 설치된 열전달용 핀(52)을 지그재그로 관통하는 다수개의 분지관(53)들과; 상기 다수개 분지관(53)들의 일단과 연결되어 도시 생략된 냉동기(또는 냉온수기)와 연결된 공급관(56)으로부터 공급되는 열전달매체(냉수 또는 온수)를 각 분지관(53)들로 공급해 주는 공급헤더(54)와; 상기 다수개 분지관(53)들의 타단과 연결되어 각 분지관(53)들로부터 유입된 열전달매체를 도시 생략된 냉각탑과 연결된 리턴관(57)을 향해 배출해 주는 리턴헤더(55)를 포함하여 이루어진다.

이러한 구성의 냉난방용 열교환기(50)는 공급관(56)을 통해 공급된 열전달매체는 공급헤더(54)를 통해 다수개의 분지관(53)으로 공급되고, 이러한 분지관(53)의 내부를 따르는 열전달매체는 열전달용 핀(52)의 사이공간을 지나는 공기와 열교환이 이루어지며, 이렇게 열교환된 열전달매체는 리턴헤더(55)를 거쳐 리턴관(57)으로 배출되고, 도시되지 않은 가열기(또는 냉각탑)와 펌프를 거친 다음 다시 상기 공급관(56)으로 공급되는 순환 구조를 이룬다.

한편 도 3 및 도 4를 참조하여 종래 냉난방 열교환기(50)를 구성하는 분지관(53)들의 구성을 구체적으로 살펴보면, 분지관(53)은 프레임(51)의 높이방향으로 다수개로 구성되는데, 각 분지관(53)은 열전달용 핀(52)을 관통하면서 실제 열교환이 이루어지는 다수개의 열전달용 직선관부(53a)와, 상기 다수개의 열전달용 직선관부(53a)들의 이웃하는 끝단을 서로 연결하는 다수개의 방향전환용 곡선관부(53b)로 이루어진다. 이러한 열전달용 직선관부(53a)와 방향전환용 곡선관부(53b)로 이루어진 각각의 분지관(53)은 수평선에 대해 일정 기울기의 경사각(a)을 이루면서 배치되어 있다.

결국 각 분지관(53)을 구성하는 다수개의 열전달용 직선관부(53a)들 중, 최전방(도면에서 우측표시)에 위치하는 각 열전달용 직선관부(53a)의 끝단은 공급헤더(54)와 연결되어 공급관(56)으로부터 제공하는 열전달용매체를 내부로 유입시키는 구조를 만족하고, 최후방(도면에서 좌측표시)에 위치하는 각 열전달용 직선관부(53a)의 끝단은 상기 리턴관(57)과 연결되어 리턴관(57)을 향해 열전달용매체를 외부로 배출(리턴)시키는 구조를 만족한다. 그리고 방향전환용 곡선관부(53b)는 서로 이웃하는 열전달용 직선관부(53a)의 끝단을 서로 연결하면서 분지관(53)을 지나는 열전달매체의 방향을 전환하는 구조를 만족한다.

그리고 도 2 및 도 4를 참조하면 공급헤더(54)와 연결되는 공급관(56)의 하단 일측에는 드레인 밸브(56a)가 구비되고, 상기 리턴헤더(55)와 연결되는 리턴관(57)의 상단 일측에는 공기빼기 밸브(57a)가 구비되어 있다.

이처럼 전술한 바와 같이 사선 배열 구조의 분지관(53)과 드레인 밸브(56a) 및 공기빼기 밸브(57a)를 구성하여, 열교환기(50)를 포함한 공기조화기의 미사용 시 , 공급관(56)과 리턴관(57)에 구비된 드레인 밸브(56a)와 공기빼기 밸브(57a)를 개방하여 분지관(53) 내에 잔존하는 열교환매체(냉수 또는 온수)를 외부로 퇴수시켜, 겨울철 분지관(53)뿐만 아니라 공급헤더(54)와 리턴헤더(55)에서 발생되는 동파문제를 해소할 수 있도록 하고 있다.

하지만 이러한 구성의 종래 냉난방 열교환기(50)는 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저 종래 냉난방 열교환기(50)는 분지관(53)에 잔존하는 열교환 매체의 완전한 퇴수가 이루어지지 못하는 문제가 있다.

상세히 일반적으로 분지관(53)은 공기가 지나는 통로 즉, 사각 구조의 프레임(51)과 이에 대응하는 형상의 열전달용 핀(52)을 관통하는 열전달용 직선관부(53a)들의 사이 간격을 일정하게 유지함으로서 균일하고 우수한 열교환 성능이 만족되어야 하는데, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 종래 열교환기(50)는 상대적으로 중앙부에 배치되는 분지관(53)의 경우 열전달용 직선관부(53a)들의 간격을 일정하게 유지하면서 사선 배열 구조를 만족할 수 있으나, 표시번호 'A'로 표현된 최상단부와 최하단부에 배치되는 분지관(53)의 경우 열전달용 직선관부(53a)들의 간격을 일정하게 유지하기 위해서는 부득이하게 사선 배열 구조가 만족되지 못하고 수평 배열 구조가 적용되어야 하는 구조적인 문제가 발생된다.

결국 종래 냉난방 열교환기(50)는 구조적으로 부분적인 수평배열을 포함할 수밖에 없기 때문에, 드레인 밸브와 공기빼기 밸브를 개방하여 열교환 매체를 퇴수시키고자 하더라도, 최상단부 혹은 최하단부에 배치된 특정 분지관(53)에는 열교환 매체는 잔존하게 되어 겨울철 동파 예방이 완벽하게 이루어지지 못하였다.

또한 종래 냉난방 열교환기는 열교환 효율이 떨어지는 문제가 있다.

상세히 전술한 바와 같이 종래 냉난방 열교환기는 최상단부와 최하단부에 배치되는 분지관(53)의 경우 열전달용 직선관부(53a)의 간격을 일정하게 유지하기 위해서는 사선 배열 구조가 만족되지 못할 뿐만 아니라, 이 부분에서 상대적으로 많은 수의 열전달용 직선관부(53a)와 방향전환용 곡선관부(53b)가 구비되어야 한다.

결국 종래 냉난방 열교환기(50)는 열전달용 핀(52)을 관통하는 열전달용 직선관부(53a)의 간격을 일정하게 유지하기 위해 부분적으로 특정 분지관(53)의 경우에는 상대적으로 많은 수의 열전달용 직선관부(53a)와 방향전환용 곡선관부(53b)를 구비할 수밖에 없기 때문에, 공급헤더(54)와 리턴헤더(55)를 연결하는 다수개의 분지관(53)마다 그 길이에 차이가 생기고, 이러한 차이는 각 분지관(53)의 내부를 흐르는 열교환 매체의 유동저항에 차이를 발생시킴으로서 각 분지관(53)의 주위를 지나는 공기에 대한 열교환 성능의 불균형을 초래하게 되는 문제가 있었다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 순환공기 일부를 방출하는 배출구의 전단부와 신선공기를 유입하는 도입구의 후단부에 순환 구조를 이루는 폐열 회수 구조의 열교환기를 두어, 외기측 냉난방 부하를 줄이고, 냉난방 열교환기와 연결되는 냉동기 또는 보일러 및 냉각탑의 가동시간을 줄이는 등의 냉난방 열교환 효율을 극대화시킬 수 있는 에너지 절감형 공기조화기를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 분지관들의 이격거리뿐만 아닐 분지관을 순환하는 열교환매체의 이동거리를 동일하게 유지하는 것은 물론 공기가 통과하는 공기유로에 대해 전후 및 높이방향으로 열교환매체를 균등 분배하여 줌으로서, 모든 분지관들의 사이공간을 지나는 공기에 대해 전체적으로 균일한 열교환 성능을 확보할 수 있는 유로 개선 구조의 고효율 공기조화기를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 사선 구조의 분지관을 구성하고, 각 분지관을 연결하는 다수개의 집수헤더를 구성함으로서, 각 분지관에서 이루어지는 열교환 성능의 불균형을 해소함과 동시에 겨울철과 같이 공급펌프가 장시간 정지하는 경우 모든 분지관 내에 열교환 매체를 완전히 퇴수시킬 수 있는 유지보수가 용이한 고효율 열교환기를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명은 도입구(121)를 통해 내부로 도입된 실내 순환공기 중 일부는 배기댐퍼(131)를 통해 실외로 방출시키고, 상기 방출된 순환공기의 용량과 상응하는 용량의 실외 신선공기를 외기댐퍼(141)를 통해 내부로 유입하여, 냉난방 열교환기(600)를 통해 상기 신선공기가 혼합된 순환공기에 대해 열교환을 수행한 다음 급기구(161)를 통해 실내로 공급하는 공기조화기(100)에 있어서,

상기 배기댐퍼(131)의 전방에 설치되어 실외로 방출되는 일부 순환공기로부터 폐열을 회수하는 제1 열교환기(300);

상기 외기댐퍼(141)의 후방에 설치되어 내부로 유입되는 실외 신선공기에 대해 예비 열교환을 수행하는 제2 열교환기(400);

상기 제1 열교환기(300)에 구성된 제1 급수구(361)와 상기 제2 열교환기(400)에 구성된 제2 퇴수구(461)를 연결하는 제1 이송관(510);

상기 제2 열교환기(400)에 구성된 제2 급수구(471)와 상기 제1 열교환기(300)에 구성된 제1 퇴수구(371)를 연결하는 제2 이송관(520); 및

상기 제1 이송관(510) 또는 제2 이송관(520)에 설치되어 열교환매체의 이송압을 발생시키는 이송펌프(530);를 포함하며,

상기 실외로 방출되는 순환공기로부터 회수한 폐열을 이용하여 실외로부터 유입되는 신선공기를 예비 열교환시킨 다음 예비 열교환된 신선공기를 포함한 순환공기를 상기 냉난방 열교환기(600)로 공급시키도록 구성한 것을 특징으로 한다.

이때 상기 제1 열교환기(300)와 제2 열교환기(400)는, 순환공기 또는 신선공기가 통과하는 공기유로(A)상에 열교환매체를 순환시켜 열교환을 수행하는 대칭 구조를 이루는 대향류형 습식 열교환기로 구성된 것일 수 있다.

또한 상기 열교환매체는 에틸렌글리콜(Ethylene glycol)인 것이 좋다.

또한 상기 제1 열교환기(300) 또는 제2 열교환기(400) 또는 냉난방 열교환기(600)는, 전후방향(X) 및 높이방향(Y)으로 일정 크기의 공기유로(A)를 갖는 프레임(310)과; 상기 공기유로(A)의 전후방향(X)과 높이방향(Y)으로 각각 일정간격(D,H)을 유지하며 설치 구성되는 다수개의 분지관유닛(330)과; 상기 다수개의 분지관유닛(330)들 중, 전방 하단에서 후방 상단을 향하며 대각방향으로 서로 이웃하는 분지관유닛(330)을 연결하는 연결용 곡선관부(340)와; 최후방에 설치된 분지관유닛(330)을 기준으로 전방 최상단에 설치된 분지관유닛(330)과 상기 최상단에 설치된 분지관유닛(330)과 이웃하는 후방 최하단에 설치된 분지관유닛(330)을 각각 연결하는 연결용 집수헤더(350);를 포함하며, 최전방에 설치된 분지관유닛(330)으로 공급된 열교환매체가 후방에 설치된 분지관유닛(330)을 거치면서 단계별 높이변화를 형성하면서 최후방에 설치된 분지관유닛(330)으로 이동하도록 구성된 것일 수 있다.

또한 프레임(310)의 일측에 설치되어, 공급관으로부터 유입된 열교환매체를 일시적으로 집수한 다음 상기 분지관유닛(330)을 향해 열교환매체를 공급하는 급수헤더(360)와; 프레임(310)의 일측에 설치되어, 분지관유닛(330)을 순환하고 배출된 열교환매체를 일시적으로 집수한 다음 리턴관으로 열교환매체를 퇴수시키는 퇴수헤더(370)를 포함하여 구성된다.

또한 상기 급수헤더(360)에는 높이차를 유지하며 최전방에 설치되는 다수개의 분지관유닛(330)과 각기 연결되어, 각 분지관유닛(330)의 하단부를 향해 열교환매체를 공급하는 다수개의 급수분배관(363)이 구비되며; 상기 퇴수헤더(370)에는 높이차를 유지하며 최후방에 설치되는 다수개의 분지관유닛(330)과 각기 연결되어, 각 분지관유닛(330)의 상단부로부터 열교환매체를 배출시키는 다수개의 퇴수분배관(373)이 구비된다.

한편 상기 분지관유닛(330)은 공기유로(A)의 전후방향(X) 혹은 높이방향(Y)의 크기에 비례하여 전후방향(X) 혹은 높이방향(Y)으로 추가 설치 구성되는 것일 수 있다.

또한 상기 분지관유닛(330)은 공기유로(A)의 전후방향(X)과 높이방향(Y)으로 각각 일정간격(D,H)을 유지하며 2열 구조를 갖는 다수개의 열전달용 직선관부(331)와; 전후방향(X)으로 서로 이웃하는 열전달용 직선관부(331)의 끝단을 서로 연결하면서 하단에서 상단을 향해 지그재그 형태의 유로를 형성하는 방향전환용 곡선관부(332);로 구성된 것일 수 있다.

또한 상기 급수헤더(360), 퇴수헤더(370), 연결용 집수헤더(350)의 하단부에는 드레인 밸브(710)가 구비되며, 상단부에는 공기빼기 밸브(720)가 구비된 것일 수 있다.

본 발명은 폐열 회수 장치를 이용하여 방출되는 일부 순환공기의 폐열을 회수하고 이렇게 획득된 폐열을 이용하여 유입되는 실외 신선공기를 예빌 열교환시킨 다음 냉난방 열교환기를 향해 혼합된 순환공기를 공급하여 열교환시키는 구조를 구현함으로서, 냉난방 열교환기의 부하를 줄이고, 냉난방 열교환기와 연결되는 냉동기, 보일러, 냉각탑 등의 가동시간을 줄이는 등의 열교환 효율을 극대화시킬 수 있는 이점이 있다.

또한 각 분지관들의 이격거리뿐만 아니라 분지관을 이동하는 열교환매체의 이동거리를 동일하게 유지하는 것은 물론 공기가 통과하는 공기유로에 대해 전후 및 높이방향으로 열교환매체가 유동 저항의 편차 없이 균등 분배됨으로서, 모든 분지관들의 사이공간을 지나는 공기에 대한 열교환 효율 향상과 비용을 크게 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한 실제 열교환이 이루어지는 열전달용 직선관부들이 사선 구조를 이루면서 서로 연결되어 있고, 모든 열전달용 직선관부와 연결되는 집수헤더, 공급헤더, 퇴수헤더를 구성함으로서, 상기 집수헤더, 공급헤더, 퇴수헤더의 하단에 드레인 밸브를 구성함으로서, 겨울철과 같이 열교환기를 포함한 공기조화기의 미사용 시에는 모든 분지관 내에 열교환매체를 외부로 완전히 퇴수시켜 배관의 동파를 완벽히 예방할 수 있게 된다.

또한 열교환기의 크기에 따라 비례하여 분지관유닛의 설치 구조를 비례적으로 증가하거나 감축시킬 수 있기 때문에, 열교환기의 크기와 무관하게 설계 호환성이 우수한 이점이 있다.

도 1은 종래 공기조화기의 구성을 보이는 예시도.
도 2는 종래 공기조화기에 사용된 열교환기의 구성을 보이는 사시도.
도 3은 종래 열교환기의 구성을 보이는 평단면도.
도 4는 종래 열교환기의 구성을 보이는 측면도.
도 5는 본 발명에 의한 공기조화기의 구성을 보이는 예시도.
도 6은 본 발명에 의한 폐열 회수 장치의 구성을 보이는 사시도.
도 7은 본 발명에 의한 열교환기의 구성을 보이는 사시도.
도 8은 본 발명에 의한 분지관유닛의 구성을 보이는 측면 예시도.
도 9는 본 발명에 의한 분지관유닛의 연결상태를 보이는 측면 예시도.
도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 열교환매체의 유로 중심의 구성을 보인 측면 예시도.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 열교환매체의 유로 중심의 구성을 보인 측면 예시도.
도 12는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 열교환매체의 유로 중심의 구성을 보인 측면 예시도.
도 13은 본 발명의 제4 실시 예에 의한 열교환기의 구성을 보이는 사시도.

위에 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명의 특징과 효과들은 이하 첨부도면을 참조한 본 발명의 실시 예들을 통하여 더욱 명백히 한다.

도 5는 본 발명에 의한 공기조화기의 구성을 보이는 예시도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 공기조화기(100)는, 환기도입부(120)와, 배기부(130), 외기도입부(140), 열교환부(150), 급기부(160) 공간을 구비하는 케이싱(110)을 포함한다.

구체적으로 상기 환기도입부(120)의 일측에는 실내 순환공기를 내부로 도입하는 도입구(121)가 구비된다.

또한 상기 환기도입부(120)와 배기부(130)의 경계부에는 환기용 송풍기(170)가 구비된다.

또한 상기 배기부(130)의 일측에는 내부로 도입된 순환공기의 일부를 실외로 방출하는 배기댐퍼(131)가 구비된다. 이러한 배기댐퍼(131)는 방출되는 순환공기의 용량을 적절히 조절할 수 있다.

또한 상기 배기부(130)와 외기도입부(140)는 바이패스댐퍼(132)로 연결된다.

또한 상기 외기도입부(140)의 일측에는 실외 신선공기를 내부로 유입하는 외기댐퍼(141)가 구비된다. 이러한 외기댐퍼(141) 역시 유입되는 신선공기의 용량을 적절히 조절할 수 있다.

여기서 상기 배기댐퍼(131)를 통해 실외로 방출되는 순환공기의 용량과 상응하는 용량의 신선공기를 상기 외기댐퍼(141)를 통하여 내부로 유입하는 구조를 이루게 된다.

또한 상기 외기도입부(140)에서 신선공기가 혼합된 순환공기에 대해 열교환을 수행하는 냉난방 열교환기(600)가 구비된다. 도시되진 않았지만 상기 냉난방 열교환기(600)의 후방(공기흐름방향 기준)에는 가습기 등의 공기 조화유닛이 부가적으로 구성될 수 있다.

또한 상기 열교환부(150)와 급기부(160)의 경계부에는 급기용 송풍기(180)가 구비된다.

또한 상기 급기부(160)의 일측에는 열교환이 이루어진 순환공기를 실내로 공급하는 급기구(161)가 구비된다.

도시된 실시 예에 의한 본 발명의 케이싱(110)은, 외기도입부(140)와 열교환부(150)와 급기구(161)가 순차적으로 연결된 하나의 제1 케이싱(111)과, 그 위에 배기부(130)와 환기도입부(120)가 순차적으로 연결된 하나의 제2 케이싱(112)이 적층된 복층 구조를 이루고 있다.

이러한 구성으로부터 상기 도입구(121)를 통해 내부로 도입된 실내 순환공기 중 일부는 상기 배기댐퍼(131)를 통해 실외로 방출시키고, 상기 방출된 순환공기의 용량과 상응하는 용량의 실외 신선공기를 상기 외기댐퍼(141)를 통해 내부로 유입하여, 상기 냉난방 열교환기(600)를 통해 신선공기가 혼합된 순환공기에 대해 열교환을 수행한 다음 상기 급기구(161)를 통해 실내로 공급하는 구조를 만족하게 된다.

여기서 본 발명은 실외로 방출되는 순환공기가 보유하는 폐열을 회수하여, 실외로부터 도입 보충되는 신선공기에 대해 예비 열교환을 수행함으로서, 상기 냉난방 열교환기(600)를 통한 순환공기의 최종 열교환 효율을 향상시키도록 하는 폐열 회수 장치(200)를 포함하여 구성한다.

도 6은 본 발명에 의한 폐열 회수 장치의 구성을 보이는 사시도이다.

도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 주요 특징부인 상기 폐열 회수 장치(200)에 설명하면 다음과 같다.

먼저 상기 배기부(130)에는 제1 열교환기(300)가 구비된다. 즉, 배기댐퍼(131)의 전방(공기흐름방향 기준)에 제1 열교환기(300)를 설치하여 순환공기의 일부가 배기댐퍼(131)를 통해 실외로 방출되기 전 순환공기가 가지고 있는 폐열을 회수한다.

또한 상기 외기도입부(140)에는 제2 열교환기(400)가 구비된다. 즉, 외기댐퍼(141)의 후방(공기흐름방향 기준)에 제2 열교환기(400)를 설치하여 실외로부터 유입된 신선공기가 상기 순환공기와 혼합되기 전 신선공기에 대해 예비 열교환을 수행한다.

여기서 폐열은 냉방 시에는 상대적으로 저온 에너지에 해당할 수 있고, 난방 시에는 상대적으로 고온 에너지에 해당하는 것이며, 이처럼 그대로 버려지는 저온 또는 고온 에너지에 대해 설명의 편의 상 모두 폐열이라고 표현한다.

계속해서 상기 제1 열교환기(300)와 제2 열교환기(400)는 순환공기와 신선공기가 각각 통과하는 공기유로(A)상에 열교환매체를 순환시키는 대칭 구조를 이루는 대향류형 습식 열교환기를 구성하게 되는데, 구체적으로 상기 제1 열교환기(300)에 구성된 제1 급수구(361)와 상기 제2 열교환기(400)에 구성된 제2 퇴수구(461)를 연결하는 제1 이송관(510)이 구비되며, 상기 제2 열교환기(400)에 구성된 제2 급수구(471)와 상기 제1 열교환기(300)에 구성된 제1 퇴수구(371)를 연결하는 제2 이송관(520)을 포함하여 구성하며, 상기 제1 이송관(510) 또는 제2 이송관(520)에는 열교환매체를 순환시키기 위한 이송압을 발생시키는 이송펌프(530)가 구비된다.

이러한 구성의 폐열 회수 장치(200)로 인하여 상기 제1 열교환기(300)는 실외로 방출되는 일부 순환공기가 가지고 있는 폐열로부터 열교환매체의 가열시키거나 냉각시키고, 이렇게 열교환된 열교환매체는 제1 이송관(510)을 통하여 제2 열교환기(400)로 공급되어 실외로부터 도입 보충되는 신선공기를 예비 가열시키거나 예비 냉각시킨 후, 다시 제2 이송관(520)을 통하여 제1 열교환기(300)로 순환하는 구조를 이루게 된다.

예를 들어 냉방 시에는 배기부(130)를 지나는 저온의 일부 순환공기로부터 제1 열교환기(300)의 열교환매체를 냉각시키고, 이렇게 냉각된 열교환매체는 제2 열교환기(400)로 공급되어 외기도입부(140)를 지나는 고온의 신선공기를 예비 냉각시키게 된다. 그리고 난방 시에는 배기부(130)를 지나는 고온의 일부 순환공기로부터 제1 열교환기(300)의 열교환매체를 가열시키고, 이렇게 가열된 열교환매체는 제2 열교환기(400)로 공급되어 외기도입부(140)를 지나는 저온의 신선공기를 예비 가열시키게 된다.

또한 상기 제2 열교환기(400)를 통해 예비 가열되거나 예비 냉각된 신선공기는 상기 바이패스댐퍼(132)를 통해 배기부(130)에서 외기도입부(140)로 이동하는 순환공기와 혼합된 상태로 열교환부(150)에 구비된 냉난방 열교환기(600)로 이동하게 된다.

한편 상기 열교환매체로는 증류수가 이용될 수 있으나, 겨울철 동파 예방을 위해 에틸렌글리콜(Ethylene glycol)을 권장한다.

이러한 폐열 회수 장치(200)로 인해 열교환부(150)에 구비된 냉난방 열교환기(600)용 열교환매체의 열원을 제공하는 냉온수기, 냉동기, 보일러, 냉각탑 등의 부하감소로 가동시간 및 비용을 줄일 수 있고, 그에 따른 에너지 절감과 이산화탄소 배출 감소로 인한 환경개선을 도모할 수 있다.

또한 냉난방 열교환기(600)로 유입되는 순환공기와 이 순환공기와 혼합되는 신선공기가 상기 제2 열교환기(400)를 통해 예비 열교환이 이루어지기 때문에, 서로 혼합되는 순환공기와 신선공기의 온도차를 크게 줄일 수 있음으로서, 종래와 같이 급격한 온도차로 인해 혼합실내에서 성층이 조성되는 것을 차단할 수 있고, 이로 인해 냉난방 열교환기(600)의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

한편 본 발명은 폐열 회수 장치(200)를 구성하는 제1,2 열교환기(300,400)를 지나는 열교환매체의 유로를 개선하여 열교환기를 포함한 공기조화기의 에너지 절감효과를 더욱 개선할 수 있게 한다.

기본적으로 상기 제1,2 열교환기(300,400)는 열교환매체의 입수 및 퇴수 방향의 반대로 인해 대칭 구조를 이루는 구성 외에는 서로 동일한 구성으로 이루어지는 것이며, 이하 제1 열교환기(300)에 구성된 열교환매체의 유로 개선 구조에 대해서 설명한다.

도 7은 본 발명에 의한 열교환기의 구성을 보이는 사시도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 먼저 제1 열교환기(300)는 공기가 통과하는 사각 형상의 공기유로(A)를 형성하는 프레임(310)을 포함하며, 상기 프레임(310)에 내부에 형성된 사각 형상의 공기유로(A)에는 공기가 지나는 공간을 형성하도록 전후방향(공기흐름방향)에 대해 좌우방향으로 일정 간격을 유지하면서 적층된 다수개의 열전달용 핀(320)을 포함한다.

또한 제1 열교환기(300)에는 다수개의 분지관유닛(330)이 포함하여서 구성된다.

도 8 및 도 9는 분지관유닛의 구성 및 연결상태를 보이는 측면 예시도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면 분지관유닛(330)은 공기유로(A)상에서 상기 열전달용 핀(320)을 관통하는 구조를 이루는 것이며, 일단(전방)이 상기 제1 이송관(510)과 연결되고 타단(후방)이 상기 제2 이송관(520)과 연결되어 열교환매체의 순환 구조를 만족하게 된다.

이러한 분지관유닛(330)은 공기유로(A)의 전후방향(X)과 높이방향(Y)으로 각각 일정간격(D,H)을 유지하며 2열 구조를 갖는 다수개의 열전달용 직선관부(310)와, 상기 전후방향(X)으로 서로 이웃하는 열전달용 직선관부(331)의 끝단을 순차적으로 연결하는 방향전환용 곡선관부(332)의 조립체로 이루어진다.

상기 분지관유닛(330)을 구성하는 열전달용 직선관부(331)의 개수 및 간격(D,H)은 적절한 개수 및 간격으로 설계될 수 있으나, 하나의 분지관유닛(330)이 형성하는 높이는 공기유로(A)의 전체 높이(H)의 1/2(H)크기를 넘지 않도록 한다.

결국 이러한 분지관유닛(330)은 최하단에 구성된 열전달용 직선관부(331)로 유입된 열교환매체는 방향전환용 곡선관부(332)를 통해 대각방향 상부에 놓인 열전달용 직선관부(331)로 지그재그 형태로 이동하면서 최상단에 구성된 열전달용 직선관부(331)로 이동하는 유로를 만족하게 된다.

한편 도 9에서와 같이 상기와 같은 구성의 분지관유닛(330)은 공기유로(A)의 전후방향(X)과 높이방향(Y)으로 각각 일정간격(D,H)을 유지하며 다수개로 배열 구성된다.

결국 프레임(310)에 형성된 공기유로(A)상에 설치 구성되어 있는 열전달용 직선관부(331)를 주시하여 보면, 전후방향(X)과 높이방향(Y)으로 모두 균일한 일정간격(D,H)을 유지하게 된다.

이처럼 공기유로(A)에 설치되는 다수개의 분지관유닛(330)은 전후방향(X)과 높이방향(Y)에 대한 그 개수를 특별히 한정되는 것이 아니라, 프레임(310)이 갖는 공기유로(A)의 전후방향(X) 혹은 높이방향(Y)의 크기에 비례하여 전후방향(X) 혹은 높이방향(Y)으로 추가적으로 설치 구성되는 것이다.

계속해서 제1 열교환기(300)에는 연결용 곡선관부(340)를 포함하여서 구성된다.

상기 연결용 곡선관부(340)는 상기 다수개의 분지관유닛(330)들 중, 전방 하단에서 후방 상단을 향하며 대각방향으로 서로 이웃하는 분지관유닛(330)을 연결하도록 구성된다.

다시 말해 대각방향에 대해 상대적으로 하단에 위치하는 분지관유닛(330)을 구성하는 최상단부 열전달용 직선관부(331)의 끝단과, 상대적으로 상단에 위치하는 분지관유닛(330)을 구성하는 최하단부 열전달용 직선관부(331)의 끝단을 서로 연결하도록 구성된다.

결국 이러한 연결용 곡선관부(340)는 상기 방향전환용 곡선관부(332)와 그 구성에 있어서 동일하게 구성된다.

이러한 구성의 연결용 곡선관부(340)로 인하여, 하단에 위치하는 분지관유닛(330)을 순환한 열교환매체는 연결용 곡선관부(340)를 통하여 대각방향으로 상단에 위치하는 분지관유닛(330)으로 공급되는 구조를 만족하게 된다.

계속해서 도 7 및 도 10을 참조하면 제1 열교환기(300)에는 연결용 집수헤더(350)를 포함하여서 구성된다.

상기 연결용 집수헤더(350)는 최후방에 설치된 분지관유닛(330) 보다 전방 최상단에 설치된 분지관유닛(330)과 상기 최상단에 설치된 각 분지관유닛(330)과 이웃하는 후방 최하단에 설치된 분지관유닛(330)을 각각 연결하도록 구성된다.

다시 말해 연결용 집수헤더(350)는 제1 열교환기(300)의 외부 일측에 수직관 구조를 이루면서 설치 구성되며, 상대적으로 전방 최상단에 위치하는 분지관유닛(330)을 구성하는 최상단부 열전달용 직선관부(331)의 끝단과, 상대적으로 후방 최하단에 위치하는 분지관유닛(330)을 구성하는 최하단부 열전달용 직선관부(331)의 끝단을 서로 연결하도록 구성된다.

결국 이러한 구성의 연결용 집수헤더(350)로 인하여, 최전방에 설치된 각각의 분지관유닛(330)으로 도입된 열교환매체는 상기 연결용 곡선관부(340)를 통하여 후방 상향인 대각방향으로 설치된 분지관유닛(330)을 따라 각각 이동하게 되고, 최종 최상단에 설치된 분지관유닛(330)을 완전히 순환한 열교환매체는 연결용 집수헤더(350)를 통하여 후방 최하단에 설치된 분지관유닛(330)으로 재차 공급되는 구조를 만족하게 된다.

계속해서 도 7 및 도 10을 참조하면 제1 열교환기(300)에는 급수헤더(360)와 퇴수헤더(370)를 포함하여서 구성된다.

상기 급수헤더(360)는 상기 제1 이송관(510)과 분지관유닛(330)을 연결하며 제1 이송관(510)으로부터 공급된 열교환매체를 집수한 다음 상기 분지관유닛(330)으로 공급한다.

이러한 급수헤더(360)는 상기 제1 이송관(510)과 연결되는 제1 급수구(361)가 구비되며, 상기 분지관유닛(330)들 중, 최전방에 설치된 다수개의 분지관유닛(330)과 각기 연결되어 각 분지관유닛(330)으로 열교환매체를 분배하여 공급하는 다수개의 급수분배관(363)이 구비된다.

다시 말해 급수헤더(360)는 제1 열교환기(300)의 외부 전방 일측에 수직관 구조를 이루면서 설치 구성되며, 각 급수분배관(363)은 최전방에서 서로 높이차를 유지하는 각 분지관유닛(330)을 구성하는 최하단부 열전달용 직선관부(331)의 끝단과 연결되도록 구성된다.

결국 이러한 구성의 급수헤더(360)로 인하여, 제1 이송관(510)으로부터 내부로 도입된 열교환매체는 각 급수분배관(363)을 통하여 최전방에 설치된 분지관유닛(330)을 향해 일괄적으로 균등하게 공급되는 구조를 만족하게 된다.

한편 퇴수헤더(370)는 상기 제2 이송관(520)과 분지관유닛(330)을 연결하며 분지관유닛(330)을 순환한 열교환매체를 집수한 다음 제2 이송관(520)으로 퇴수한다.

이러한 퇴수헤더(370)는 상기 제2 이송관(520)과 연결되는 제2 퇴수구(371)가 구비되며, 상기 분지관유닛(330)들 중, 최후방에 설치된 다수개의 분지관유닛(330)과 각기 연결되어 각 분지관유닛(330)으로부터 배출되는 열교환매체를 집수하는 다수개의 퇴수분배관(373)이 구비된다.

다시 말해 퇴수헤더(370)는 제1 열교환기(300)의 외부 후방 일측에 수직관 구조를 이루면서 설치 구성되며, 각 퇴수분배관(373)은 최후방에서 서로 높이차를 유지하는 각 분지관유닛(330)을 구성하는 최상단부 열전달용 직선관부(331)의 끝단과 연결되도록 구성된다.

결국 이러한 구성의 퇴수헤더(370)로 인하여, 분지관유닛(330)으로부터 각 퇴수분배관(373)을 통하여 열교환매체가 일괄하여 집수되고 이어서 제2 퇴수구(371)를 통하여 제2 이송관(520)으로 퇴수되는 구조를 만족하게 된다.

도 10을 참조하여, 열교환기를 순환하는 열교환매체의 이동을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저 도 10에서는 프레임(310)에 형성된 공기유로(A)의 전후방향(X)과 높이방향(Y)으로 3*3의 분지관유닛(330)이 배열되어 있다.

즉, 제1 급수구(361)를 통해 열교환매체가 급수헤더(360)에 집수된 다음, 급수분배관(363)을 통하여 최전방에 설치된 3개의 분지관유닛(330)의 하단으로 균등히 공급된다.

여기서 최전방 하단부에 설치된 분지관유닛(330)으로 공급된 열교환매체는, 해당 분지관유닛(330)을 상향 순환한 다음, 연결용 곡선관부(340)와 연결된 대각방향에 놓인 다른 분지관유닛(330)을 계속해서 상향 순환하면서 단계별 이동하게 되고, 최종적으로 최후방 최상단부에 설치된 분지관유닛(330)을 순환하게 된다.

마찬가지 최전방 중간부에 설치된 분지관유닛(330)으로 공급된 열교환매체는, 해당 분지관유닛(330)을 상향 순환한 다음, 연결용 곡선관부(340)와 연결된 대각방향에 놓인 다른 분지관유닛(330)을 계속해서 상향 순환하면서 단계별 이동하게 된다. 이때 최상단부에 설치된 분지관유닛(330)을 상향 순환한 다음에는 연결용 집수헤더(350)에 집수되고, 이어서 최종적으로 최후방 최하단부에 설치된 분지관유닛(330)을 순환하게 된다.

끝으로 최전방 상단부에 설치된 분지관유닛(330)으로 공급된 열교환매체는, 해당 분지관유닛(330)을 상향 순환한 다음, 연결용 집수헤더(350)에 집수되고, 이어서 후방 최하단부에 설치된 분지관유닛(330)을 계속해서 상향 순환하면서 단계별 이동하게 되고, 최종적으로 최후방 중간부에 설치된 분지관유닛(330)을 순환하게 된다.

이와 같이 최전방에 배열된 각 분지관유닛(330)으로 공급된 각 열교환매체는 공기유로(A)의 단계별 높이변화를 계속해서 유지함에 따라 높이방향으로 균등한 순환 경로를 만족하고, 이와 함께 각각의 경로를 이동하는 열교환매체는 공기유로(A)의 전후방향(X)으로 균등히 중첩되는 순환 경로를 만족하기 때문에, 공기유로(A)를 통과하는 공기의 전 영역에 대해 불균형 없이 고른 열전달 성능을 만족하게 된다.

한편 도 11은 도 10과 비교되는 본 발명의 제2 실시 예를 보이는 것으로, 도시된 바와 같이 프레임(310)이 갖는 공기유로(A)의 전후방향(X)과 높이방향(Y)으로 2*2의 분지관유닛(330)이 배열되어 있다.

그리고 도 12는 도 10과 비교되는 본 발명의 제3 실시 예를 보이는 것으로, 도시된 바와 같이 프레임(310)이 갖는 공기유로(A)의 전후방향(X)과 높이방향(Y)으로 4*4의 분지관유닛(330)이 배열되어 있다.

이처럼 분지관유닛(330)은 프레임(310)이 갖는 공기유로(A)의 전후방향(X) 혹은 높이방향(Y)의 크기에 비례하여 전후방향(X) 혹은 높이방향(Y)으로 추가적인 설치가 가능하며, 그에 따라 급수분배관(363), 퇴수분배관(373), 연결용 곡선관부(340), 연결용 집수헤더(350) 역시 설치되는 분지관유닛(330)의 개수에 상응하도록 설치 구성되는 것이다.

이때 제2,3 실시 예에 의한 열교환기 역시 도 10에 도시된 제1 실시 예에서와 동일한 열교환매체의 흐름 경로를 가지는 것으로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.

아울러 이상의 설명에서는 제1 열교환기(300)에 대한 유로 개선 구조 및 그에 따른 열교환매체의 경로 및 설치분포에 대해 설명하였으나, 제2 열교환기(400) 및 냉난방 열교환기(600) 역시 동일한 구성 및 작용을 구현하게 되고, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.

한편 도 13은 본 발명의 제4 실시 예에 의한 열교환기의 구성을 보이는 도면이다.

도 13을 참조하면 급수헤더(360), 퇴수헤더(370), 연결용 집수헤더(350)의 하단부에는 드레인 밸브(710)가 구비되어 있으며, 상단부에는 공기빼기 밸브(720)가 구비되어 있다.

이러한 구성의 드레인 밸브(710)와 공기빼기 밸브(720)가 구성됨으로서, 만약 제1 열교환기(300)를 포함한 공기조화기(100)가 사용되진 않는 경우(순환펌프가 정지한 경우), 상기 드레인 밸브(710)와 공기빼기 밸브(720)를 모두 개방하게 되면, 급수헤더(360), 퇴수헤더(370), 연결용 집수헤더(350)의 내부에 집수되어 있던 열교환매체가 드레인 밸브(710)를 통하여 외부로 모두 퇴수되는 구조가 만족된다.

그리고 각 분지관유닛(330)을 구성하는 다수개의 열전달용 직선관부(331)들은 전후방향(X)과 높이방향(Y)으로 일정간격(D,H)을 유지하면서 사선을 유지하고 있기 때문에, 방향전환 곡선관부(332) 및 연결용 곡선관부(340)를 통하여 최하단부에 배치된 열전달용 직선관부(331)로 하향 이동하게 되고, 결국 최하단부에 배치된 열전달용 직선관부(331)로 연결되어 있는 급수헤더(360) 또는 퇴수헤더(370) 또는 연결용 집수헤더(350)로 열교환매체가 완전히 집수된 다음 드레인 밸브(710)를 통하여 외부로 완전히 퇴수된다.

상기 공기빼기 밸브(720)는 드레인 밸브(710)의 개방 시 함께 개방함으로서 열교환매체가 드레인 밸브(710)를 통해 원활히 배출되도록 하는 기능을 한다.

이상과 같이, 제1 열교환기(300)를 포함한 공기조화기(100)의 미사용 시 드레인 밸브(710)를 개방하여 모든 분지관유닛(330)과, 급수헤더(360), 퇴수헤더(370), 연결용 집수헤더(350) 내부에 채워져 있던 열교환매체를 완전히 외부로 배출할 수 있기 때문에, 겨울철 등과 같이 잔존하는 열교환매체로 인해 동파되는 것으로 완벽히 예방할 수 있다.

또한 드레인 밸브(710)는 급수헤더(360), 퇴수헤더(370), 연결용 집수헤더(350)에 직접 연결된 소켓(Socket)과, 이 소켓에 나사 결합되는 플러그(Plug)로 구성되어 있으며, 이는 도시된 실시 예에 특별히 한정하지 않으며 다양한 공지의 드레인 밸브의 구성이 적용될 수 있다. 이는 동일한 구성으로 이루어지는 공기빼기 밸브(720)도 동일하게 적용된다.

한편 도시되진 않았지만 동파 예방을 위한 드레인 밸브(710)를 구성하는 경우, 상기 분지관유닛(330)을 구성하는 열전달용 직선관부(331)는 드레인 밸브(710)와 인접하는 일단을 향해 소정 각도로 하향 기울어지게 구성될 수 있다. 이러한 구성으로부터 만약 순환펌프(미 표시)가 정지된 상태에서 드레인 밸브(710)와 공기빼기 밸브(720)를 개방하게 되면, 열전달용 직선관부(331)에 남아있는 열교환매체가 상기 급수헤더(360) 또는 퇴수헤더(370) 또는 연결용 집수헤더(350)로 잔존 없이 신속히 모두 집수되는 구조를 만족하게 된다.

아울러 도 13을 통해 설명된 드레인 밸브(710) 및 공기빼기 밸브(720)는 제1 열교환기(300)뿐만 아니라 제2 열교환기(400) 및 냉난방 열교환기(600)에도 마찬가지로 동일한 구성으로 설치 적용될 수 있으며, 이에 대한 중복 설명 역시 생략한다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100: 공기조화기 110: 케이싱
111: 제1 케이싱 112: 제2 케이싱
120: 환기도입부 121: 도입구
130: 배기부 131: 배기댐퍼
132: 바이패스댐퍼 140: 외기도입부
141: 외기댐퍼 145: 공기여과기
150: 열교환부 160: 급기부
161: 급기구 170: 환기용 송풍기
180: 급기용 송풍기 200: 폐열 회수 장치
300: 제1 열교환기 310: 프레임
320: 열전달용 핀 330: 분지관유닛
331: 열전달용 직선관부 332: 방향전환용 곡선관부
340: 연결용 곡선관부 350: 연결용 집수헤더
360: 급수헤더 361: 제1 급수구
363: 급수분배관 370: 퇴수헤더
371: 제1 퇴수구 373: 퇴수분배관
400: 제2 열교환기 461: 제2 퇴수구
471: 제2 급수구 510: 제1 이송관
520: 제2 이송관 530: 이송펌프
600: 냉난방 열교환기

Claims (16)

1. 도입구(121)를 통해 내부로 도입된 실내 순환공기 중 일부는 배기댐퍼(131)를 통해 실외로 방출시키고, 상기 방출된 순환공기의 용량과 상응하는 용량의 실외 신선공기를 외기댐퍼(141)를 통해 내부로 유입하여, 냉난방 열교환기(600)를 통해 상기 신선공기가 혼합된 순환공기에 대해 열교환을 수행한 다음 급기구(161)를 통해 실내로 공급하는 공기조화기(100)에 있어서,
   상기 배기댐퍼(131)의 전방에 설치되어 실외로 방출되는 일부 순환공기로부터 폐열을 회수하는 제1 열교환기(300);
   상기 외기댐퍼(141)의 후방에 설치되어 내부로 유입되는 실외 신선공기에 대해 예비 열교환을 수행하는 제2 열교환기(400);
   상기 제1 열교환기(300)에 구성된 제1 급수구(361)와 상기 제2 열교환기(400)에 구성된 제2 퇴수구(461)를 연결하는 제1 이송관(510);
   상기 제2 열교환기(400)에 구성된 제2 급수구(471)와 상기 제1 열교환기(300)에 구성된 제1 퇴수구(371)를 연결하는 제2 이송관(520); 및
   상기 제1 이송관(510) 또는 제2 이송관(520)에 설치되어 열교환매체의 이송압을 발생시키는 이송펌프(530);를 포함하여,
   상기 실외로 방출되는 순환공기로부터 회수한 폐열을 이용하여 실외로부터 유입되는 신선공기를 예비 열교환시킨 다음 예비 열교환된 신선공기를 포함한 순환공기를 상기 냉난방 열교환기(600)로 공급시키도록 구성하며,
   상기 제1 열교환기(300)와 제2 열교환기(400)는,
   전후방향(X) 및 높이방향(Y)으로 일정 크기의 공기유로(A)를 갖는 프레임(310)과;
   상기 공기유로(A)의 전후방향(X)과 높이방향(Y)으로 각각 일정간격(D,H)을 유지하며 다수개로 설치 구성되는 분지관유닛(330)과;
   상기 다수개의 분지관유닛(330)들 중, 전방 하단에서 후방 상단을 향하며 대각방향으로 서로 이웃하는 분지관유닛(330)을 연결하는 연결용 곡선관부(340)와;
   최후방에 설치된 분지관유닛(330)을 기준으로 전방 최상단에 설치된 분지관유닛(330)과 상기 최상단에 설치된 분지관유닛(330)과 이웃하는 후방 최하단에 설치된 분지관유닛(330)을 각각 연결하는 연결용 집수헤더(350);를 포함하여 구성된 폐열 회수 기능을 갖는 에너지 절감형 공기조화기.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 열교환기(300)와 제2 열교환기(400)는, 순환공기 또는 신선공기가 통과하는 공기유로(A)상에 열교환매체를 순환시켜 열교환을 수행하는 대칭 구조를 이루는 대향류형 습식 열교환기인 폐열 회수 기능을 갖는 에너지 절감형 공기조화기.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 열교환매체는 에틸렌글리콜(Ethylene glycol)인 폐열 회수 기능을 갖는 에너지 절감형 공기조화기.
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 분지관유닛(330)은, 공기유로(A)의 전후방향(X) 혹은 높이방향(Y)의 크기에 비례하여 전후방향(X) 혹은 높이방향(Y)으로 추가 설치 구성되는 폐열 회수 기능을 갖는 에너지 절감형 공기조화기.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 분지관유닛(330)은, 공기유로(A)의 전후방향(X)과 높이방향(Y)으로 각각 일정간격(D,H)을 유지하며 2열 구조를 갖는 다수개의 열전달용 직선관부(331)와;
   전후방향(X)으로 서로 이웃하는 열전달용 직선관부(331)의 끝단을 서로 연결하면서 하단에서 상단을 향해 지그재그 형태의 유로를 형성하는 다수개의 방향전환용 곡선관부(332);로 구성된 폐열 회수 기능을 갖는 에너지 절감형 공기조화기.
7. 제1 항에 있어서,
   프레임(310)의 일측에 설치되어, 제1 이송관(510) 또는 제2 이송관(520)으로부터 유입된 열교환매체를 일시적으로 집수한 다음 상기 분지관유닛(330)을 향해 열교환매체를 공급하는 급수헤더(360)와;
   프레임(310)의 일측에 설치되어, 분지관유닛(330)을 순환하고 배출된 열교환매체를 일시적으로 집수한 다음 제2 이송관(520) 또는 제1 이송관(510)으로 열교환매체를 퇴수시키는 퇴수헤더(370)를 포함하는 폐열 회수 기능을 갖는 에너지 절감형 공기조화기.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 급수헤더(360)에는 높이차를 유지하며 최전방에 설치되는 다수개의 분지관유닛(330)과 각기 연결되어, 각 분지관유닛(330)의 하단부를 향해 열교환매체를 공급하는 다수개의 급수분배관(363)이 구비되며,
   상기 퇴수헤더(370)에는 높이차를 유지하며 최후방에 설치되는 다수개의 분지관유닛(330)과 각기 연결되어, 각 분지관유닛(330)의 상단부로부터 열교환매체를 배출시키는 다수개의 퇴수분배관(373)이 구비된 폐열 회수 기능을 갖는 에너지 절감형 공기조화기.
9. 제7 항에 있어서,
   상기 급수헤더(360), 퇴수헤더(370), 연결용 집수헤더(350)의 하단부에는 드레인 밸브(710)가 구비되며, 상단부에는 공기빼기 밸브(720)가 구비된 폐열 회수 기능을 갖는 에너지 절감형 공기조화기.
10. 제6 항에 있어서,
    상기 열전달용 직선관부(331)는 일단을 향해 소정의 각도로 하향 기울어지게 구성된 폐열 회수 기능을 갖는 에너지 절감형 공기조화기.
11. 제1 항에 있어서,
    상기 냉난방 열교환기(600)는,
    전후방향(X) 및 높이방향(Y)으로 일정 크기의 공기유로(A)를 갖는 프레임(310)과;
    상기 공기유로(A)의 전후방향(X)과 높이방향(Y)으로 각각 일정간격(D,H)을 유지하며 설치 구성되는 다수개의 분지관유닛(330)과;
    상기 다수개의 분지관유닛(330)들 중, 전방 하단에서 후방 상단을 향하며 대각방향으로 서로 이웃하는 분지관유닛(330)을 연결하는 연결용 곡선관부(340)와;
    최후방에 설치된 분지관유닛(330)을 기준으로 전방 최상단에 설치된 분지관유닛(330)과 상기 최상단에 설치된 분지관유닛(330)과 이웃하는 후방 최하단에 설치된 분지관유닛(330)을 각각 연결하는 연결용 집수헤더(350);를 포함하며,
    최전방에 설치된 분지관유닛(330)으로 공급된 열교환매체가 후방에 설치된 분지관유닛(330)을 거치면서 단계별 높이변화를 형성하면서 최후방에 설치된 분지관유닛(330)으로 이동하도록 구성된 폐열 회수 기능을 갖는 에너지 절감형 공기조화기.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 분지관유닛(330)은, 공기유로(A)의 전후방향(X) 혹은 높이방향(Y)의 크기에 비례하여 전후방향(X) 혹은 높이방향(Y)으로 추가 설치 구성되는 폐열 회수 기능을 갖는 에너지 절감형 공기조화기.
13. 제11 항에 있어서,
    상기 분지관유닛(330)은, 공기유로(A)의 전후방향(X)과 높이방향(Y)으로 각각 일정간격(D,H)을 유지하며 2열 구조를 갖는 다수개의 열전달용 직선관부(331)와;
    전후방향(X)으로 서로 이웃하는 열전달용 직선관부(331)의 끝단을 서로 연결하면서 하단에서 상단을 향해 지그재그 형태의 유로를 형성하는 다수개의 방향전환용 곡선관부(332);로 구성된 폐열 회수 기능을 갖는 에너지 절감형 공기조화기.
14. 제11 항에 있어서,
    프레임(310)의 일측에 설치되어, 공급관으로부터 유입된 열교환매체를 일시적으로 집수한 다음 상기 분지관유닛(330)을 향해 열교환매체를 공급하는 급수헤더(360)와;
    프레임(310)의 일측에 설치되어, 분지관유닛(330)을 순환하고 배출된 열교환매체를 일시적으로 집수한 다음 리턴관으로 열교환매체를 퇴수시키는 퇴수헤더(370)를 포함하는 폐열 회수 기능을 갖는 에너지 절감형 공기조화기.
15. 제14 항에 있어서,
    상기 급수헤더(360), 퇴수헤더(370), 연결용 집수헤더(350)의 하단부에는 드레인 밸브(710)가 구비되며, 상단부에는 공기빼기 밸브(720)가 구비된 폐열 회수 기능을 갖는 에너지 절감형 공기조화기.
16. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 열교환기(400)의 전방에는 실외로부터 유입되는 신선공기에 포함된 이물질을 분리시키는 공기여과기(145)가 구비된 폐열 회수 기능을 갖는 에너지 절감형 공기조화기.

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