KR101594604B1 - 외기 인입 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비교적 간단한 구조로 외기의 온도를 조절하여 건물의 냉난방 비용을 절감할 수 있는 외기 인입 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적 달성을 위하여 본 발명은, 건물 외벽에 설치되어 환기구를 통하여 유입되는 외기의 온도를 조절하는 외기 인입 장치에 있어서, 내부에 설치된 분리벽에 의하여 투명부와 불투명부로 구분되는 케이스; 상기 투명부 전면에 설치되어 외기가 유입되는 제1유입부; 상기 투명부 배면에 설치되어 유입된 외기가 환기구로 배출되는 제1배출부; 상기 불투명부 전면에 설치되어 외기가 유입되는 제2유입부; 상기 불투명부 배면에 설치되어 유입된 외기가 환기구로 배출되는 제2배출부; 상기 투명부 내부에 설치되어 태양광을 집열하여 투명부 내부의 온도를 증가시키는 흡수부; 및 내부에 냉매를 포함하는 폐루프 형태이며, 상기 투명부, 불투명부 및 케이스 외부에 걸쳐 설치되어 상기 불투명부 내부의 온도를 감소시키는 열이동 수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

외기 인입 장치{Oudoor air intake device}

본 발명은 외기 입출력 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 건물의 냉난방 비용을 절감할 수 있는 외기 인입 장치에 관한 것이다.

통상의 건물은 내부 공기의 순환을 위하여 외기와 연통하는 형태의 환기 구조를 가지나, 상기의 환기 구조는 건물 내부의 냉난방 에너지를 증가시키는 요인이되므로, 효율적으로 환기를 진행해야 냉난방 에너지를 절감시킬 수 있다.

상기와 같은 필요에 의하여 환기 구조와 연동하여 건물을 냉난방하는 방식들이 다양하게 제안되었다.

예를 들면, 공개특허 제2004-0083845호에는 덕트와 연결되어 외기가 유입되는 외기흡입구와, 실내의 내기가 유입되는 내기흡입구와, 상기 외기흡입구와 내기흡입구를 구획하여 격리하기 위한 격벽 및 유입된 외기 및 내기를 실내로 공급하기 위한 취출구가 형성된 본체; 상기 외기흡입구의 하면에 설치되어 외기를 유입 및 차단하도록 하는 제1 댐퍼; 상기 본체의 내측에 설치되어 상기 외기흡입구를 통해 유입된 외기를 여과하기 위한 제1 필터; 및 상기 본체의 내측에 설치되어 상기 내기흡입구를 통해 유입되는 내기를 여과하기 위한 제2 필터를 포함하는 고 여과효율과 에너지 절감을 위한 내기 및 외기도입식 공기청정환기시스템이 개시되어 있다.

또한 등록특허 제943356호에는 여름철 외기 또는 전외기를 받아들여 내부 공기순환을 하면서 실내를 냉각시킨 후 실내의 공기를 계속 배기 또는 전배기하여 실내 냉방 및 환기를 동시에 수행할 수 있는 구성이 개시되어 있다.

또한 등록특허 제485433호에는 실내와 케이스가 순환덕트에 의해 내기의 순환궤도가 형성되고, 외기가 케이스를 통해 유입되어 내기와 일부 혼합되며 공기조화를 수행하고, 순환되는 공기를 냉각 또는 가열하는 열교환장치부를 갖는 냉난방 공기조화장치에 있어서, 상기 케이스의 내부에서 양측의 열교환기 내측으로 이격되어 각 열교환기와의 사이에 순환 및 배기혼합실이 형성되도록 하는 격벽이 설치되며, 상기 격벽 사이의 공간이 내기가 순환되는 덕트와 연통되도록 구비된 내기챔버와; 상기 내기챔버의 양측 격벽에 각각 설치되며, 순환되는 내기의 일부가 재순환되도록 하고 나머지 일부가 배기되도록 하기 위한 분기비율을 설정하는 댐퍼와; 상기 케이스 내부의 배기혼합실로 외기가 유입되는 외기유입덕트가 결합되며, 외기유입덕트에서 분기된 분기덕트가 순환혼합실과 연통되도록 형성되며, 분기덕트에 외기유입덕트로 유입된 외기가 분기되는 정도를 설정하기 위한 분기댐퍼가 결합된 외기유입부와; 상기 외기유입덕트에서 분기형성된 제상덕트가 배기덕트와 연통되고, 제상덕트와 배기덕트에 각각 제상/배기를 선택하기 위한 절환댐퍼가 장착된 제상장치부를 포함한 구성이 개시되어 있다.

또한, 등록특허 제485437호에는 실내와 케이스가 순환덕트에 의해 내기의 순환궤도가 형성되고, 외기가 케이스를 통해 유입되어 내기와 일부 혼합되며 공기조화를 수행하고, 순환되는 공기를 냉각 또는 가열하는 열교환장치부를 갖는 냉난방 공기조화장치에 있어서, 상기 케이스의 내부에서 양측의 열교환기 내측으로 이격되어 각 열교환기와의 사이에 순환 및 배기혼합실이 형성되도록 하는 격벽이 설치되며, 상기 격벽 사이의 공간이 내기가 순환되는 덕트와 연통되도록 구비된 내기챔버와; 상기 내기챔버의 양측 격벽에 각각 설치되며, 순환되는 내기의 일부가 재순환되도록 하고 나머지 일부가 배기되도록 하기 위한 분기비율을 설정하는 댐퍼와; 상기 케이스 내부의 배기혼합실로 외기가 유입되는 외기유입덕트가 결합되며, 외기유입덕트에서 분기된 분기덕트가 순환혼합실과 연통되도록 형성되며, 분기덕트에 외기유입덕트로 유입된 외기가 분기되는 정도를 설정하기 위한 분기댐퍼가 결합된 외기유입부를 포함한 구성이 개시되어 있다.

상기의 구성들은 외기를 내부의 공기조화시설과 연동하여 조절하는 것에 그 장점이 있다. 그러나 장치 자체가 다소 복잡하여 가격이 높으며, 제어장치와 연동하여 동작하는 것으로, 유지 보수가 어려운 단점이 있다.

따라서, 전자 장치의 제어를 최소한으로 하면서, 외기의 영향을 최소화하면서 외기를 실내로 유입할 수 있는 새로운 방식의 외기 인입 장치가 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 비교적 간단한 구조로 외기의 온도를 조절하여 건물의 냉난방 비용을 절감할 수 있는 외기 인입 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적 달성을 위하여 본 발명은, 건물 외벽에 설치되어 환기구를 통하여 유입되는 외기의 온도를 조절하는 외기 인입 장치에 있어서, 내부에 설치된 분리벽에 의하여 투명부와 불투명부로 구분되는 케이스; 상기 투명부 전면에 설치되어 외기가 유입되는 제1유입부; 상기 투명부 배면에 설치되어 유입된 외기가 환기구로 배출되는 제1배출부; 상기 불투명부 전면에 설치되어 외기가 유입되는 제2유입부; 상기 불투명부 배면에 설치되어 유입된 외기가 환기구로 배출되는 제2배출부; 상기 투명부 내부에 설치되어 태양광을 집열하여 투명부 내부의 온도를 증가시키는 흡수부; 및 내부에 냉매를 포함하는 폐루프 형태이며, 상기 투명부, 불투명부 및 케이스 외부에 걸쳐 설치되어 상기 불투명부 내부의 온도를 감소시키는 열이동 수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 열이동 수단은: 상기 투명부에 위치하는 가열부; 상기 불투명부에 위치하는 증발부; 및 상기 케이스 외기에 위치하는 응축부;를 포함하여 구성되되, 상기 냉매는 상기 가열부에 의하여 초기 기화하여 상기 증발부에서 기화가 완료되어 상기 불투명부의 온도를 저감시키고, 상기 증발부에 의하여 응출한 후 상기 가열부로 이동하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 가열부와 상기 증발부 사이에는 체크 밸브가 위치하여 상기 냉매를 가열부에서 증발부로만 이동시키는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 냉매는 에탄올 화합물인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1유입부와 제2유입부에는 유입하는 외기의 이물질 제거를 위한 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1배출부 및 제2배출부에는 송풍기를 더 포함하며, 상기 송풍기는 스크류 타입인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 투명부에 해당하는 케이스는 투명 소재로 이루어지고, 상기 불투명부에 해당하는 케이스는 백색으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 건물 내부에 난방을 실시하는 경우에 상기 제1배출부의 송풍기를 가동하고, 상기 건물 내부에 냉방을 실시하는 경우에는 상기 제2배출부의 송풍기를 가동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 외기 인입 장치는 비교적 간단한 구조로 구성되며, 또한 건물 외부에 장착하여 태양열, 태양열에 따른 복사 열 등에 의하여 외기의 온도를 상승 또는 저감시켜 건물 내부로 유입시키므로 건물 내부 냉난방 비용을 절감할 수 있는 장점이 있으며, 또한 장치 자체를 공기만 유입시키는 형태로 구성하여 유지보수가 편리한 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 외기 인입 장치의 설치 구성도이며,
도 2는 도 1에 도시된 외기 인입 장치의 구성도이며,
도 3은 도 1에 도시된 열이동 수단의 구성도이며,
도 4는 도 3에 도시된 증발부의 다른 실시예이다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 외기 인입 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 건물(1) 외벽(2) 외부에 설치된다. 이때 상기 외기 인입 장치(100)는 외부 태양광 또는 복사열에 노출되며, 건물(1) 내부로 외기를 유입하는 환기부(3)와 연통하여 환기부(3)를 통하여 유입하는 외기의 온도를 일정 수준 조절하는 기능을 수행한다.

본 발명에 따른 외기 인입 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 직육면체 형상으로 내부에 공간이 형성된 케이스(10), 상기 케이스(10) 내부 중앙에 형성되는 분리벽(13), 상기 분리벽(13)에 의하여 구분되는 케이스(10) 내부 공간인 투명부(11)와 불투명부(12), 상기 투명부(11) 내부에 위치하는 흡수부(60), 상기 투명부(11) 전면에 형성되는 제1유입부(31), 상기 불투명부(12) 전면에 형성되는 제2유입부(32), 상기 투명부(11) 배면에 형성되어 환기부(3)와 연통하는 제1배출부(21), 상기 불투명부(12) 배면에 형성되어 환기부(3)와 연통하는 제2배출부(22), 상기 투명부(11)와 불투명부(12) 그리고 케이스(10) 외부에 걸쳐 설치되는 열이동 수단(50)을 포함하여 구성된다.

이하 상기 구성들에 대하여 설명한다.

상기 케이스(10)는 직육면체의 형태로 구성되며, 내부에 분리벽(13)이 형성되어 상기 케이스(10) 내부를 투명부(11)와 불투명부(12)로 구분한다.

상기 투명부(11)는 전체 외부를 투명체, 유리, 투명 플라스틱 등으로 구성하여 외부의 태양광이 통과되도록 구성한다.

그리고 불투명부(12)는 외부 태양광이 통과되지 않는 형태로 구성하며, 상기 분리벽(13) 역시 불투명 소재로 구성한다.

따라서, 상기 투명부(11)는 배면을 제외하는 경우, 적어도 4개의 면을 통하여 태양광이 통과될 수 있는 형태이다.

반면에 상기 불투명부(12)의 외부는 태양광에 의한 직사와 복사를 방지하기 위하여 백색으로 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 투명부(11)의 전면에는 제1유입부(31)가 형성된다. 상기 제1유입부(31)를 통하여 외기가 유입되며, 상기 제1유입부(31)에는 공기만을 통과시키는 필터가 부착되어, 이물질을 걸러준다. 이때 상기 필터는 멤브레인으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 불투명부(12)의 전면에도 제2유입부(32)가 형성되고, 상기 제2유입부(32)는 상기 제1유입부(31)와 동일한 구조로 공기만을 통과시키는 필터가 부착된다.

한편, 투명부(11) 배면에는 제1배출부(21)가 형성되어 건물(1) 환기부(3)와 연통한다. 상기 제1배출부(21)에는 송풍기가 부착되어 있으며, 상기 송풍기는 필요에 따라 회전하나, 정지 시 외기의 이동을 위하여 스크류 형태로 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 불투명부(12) 배면에는 제2배출부(22)가 형성되며, 상기 제2배출부(22) 역시 상기 환기부(3)와 연통되며, 상기 제1배출부(21)와 동일하게 송풍기가 부착되며, 상기 송풍기 역시 스크류 형태로 구성하여 정지 시에도 외기가 유동할 수 있도록 구성한다.

한편, 상기 투명부(11) 내부 하단에는 흡수부(60)가 배치된다. 상기 흡수부(60)는 투명부(11)를 통과한 태양광을 열로 변환시키는 역할을 담당하는 것으로 흑색의 평판으로 구성되는 것이 가장 바람직하며, 필요한 경우, 복수개로 구성할 수 있다.

즉, 상기 흡수부(60)는 상기 투명부(11) 내부의 온도를 증가시켜 제1유입부(31)를 통하여 유입된 공기의 온도를 올리는 역할을 한다.

한편, 상기 케이스(10)의 내부와 케이스(10)의 외부에는 열이동 수단(50)이 위치한다.

상기 열이동 수단(50)은 배관(54)이 페루프 형태로 구성된 것으로 내부에는 냉매가 위치하나, 상기 배관(54)의 직경은 필요에 따라 달리 구성할 수 있으며, 특히 증발부(55)의 경우에는 다수의 배관이 연결되어 표면적을 넓게 구성하는 경우 열전달 측면에서 유리하다.

상기 냉매는 에탈올 또는 에탄올 화합물을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 에탄올은 일정 온도 이상에서 기화하고 기화 시 증발잠열에 의하여 주변의 열을 흡수한다.

상기 열이동 수단(50)은 투명부(11)에 가열부(51)가 위치하고, 불투명부(12)에 증발부(55)가 위치하고, 케이스(10) 외부에 응축부(54)가 각각 위치하도록 배치된다.

또한 가열부(51)와 증발부(55) 사이 그리고 응축부(54)와 가열부(51) 사이에 체크 밸브(52)가 위치하여 일정한 압 이상인 경우에 내부의 냉매가 일방향으로만 이동하도록 하는 역할을 한다.

필요한 경우, 상기 흡수부(60)는 상기 가열부(51)에 부착되는 형태로 구성하여 태양광에 의한 온도 상승을 바로 가열부(51)에 전달하도록 구성할 수도 있다.

또한 상기 증발부(55)는 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 배관이 연결된 형태로 구성할 수도 있다.

이때 상기 냉매는 가열부(51), 증발부(55), 응축부(54) 및 가열부(51)로 순환하여 이동한다.

상기 열이동 수단(50)의 작용은 설명하면, 먼저 상기 투명부(11)는 흡수부(50)에 의하여 태양광의 복사열에 의하여 온도가 주변보다 높게 형성되어 있으므로, 상기 투명부(11)에 위치하는 가열부(51) 내의 액체 냉매는 투명부(11)의 온도에 서서히 기화한다.

이후 초기 기화된 냉매는 상기 체크 밸브(52)를 통하여 증발부(55)로 이동하면서 완전히 기화하여 주변의 열을 흡수한다.

따라서, 불투명부(12) 내부의 온도를 떨어진다.

이때 상기 증발부(55) 배관의 직경을 가열부(51) 배관의 직경보다 크게 형성하는 경우 기화에 유리하다.

이후 완전히 기화된 냉매는 케이스(10) 외부에 위치하는 응축부(54)로 이동하여, 외기에 의하여 서서히 액화한 후, 다시 체크 밸브(52)를 이동하여 상기 가열부(51)로 이동한 후 상기의 과정을 반복한다.

상기 열이동 수단(50)은 냉매를 압축하는 별도의 압축기가 없으므로, 높은 성능을 가질 수는 없지만, 온도차에 의하여 자연적으로 냉매를 순화시켜 유입되는 외기의 온도를 일정 범위 이내로 낮출 수 있으므로, 건물(1) 내부의 냉방 비용을 절감할 수 있으며, 특히 열이동 수단(50)의 구동을 위한 별도의 에너지원을 요구하지 않는 장점이 있다.

한편, 상기 제1배출부(21)는 외부에서 유입된 외기가 가열되어 배출되므로, 겨울철에 송풍기를 작동시켜 환기구(3)로 가열된 외기를 공급하도록 작동하며, 반대로 제2배출부(22)는 외부에서 유입된 외기가 냉각되어 배출되므로, 여름철에 송풍기를 작동시켜 환기구(3)로 냉각된 외기를 공급하도록 작동하는 것이 바람직하다.

또한, 봄과 가을철에는 별도로 상기 제1배출부(21) 및 제2배출부(22)를 동시에 가동하면, 냉기 및 온기가 동시에 공급되어 일반적인 외기가 환기구(3)로 공급된다.

필요한 경우, 상기한 바와 같이, 스크류 타입의 송풍기를 사용하므로, 가동하지 않는 경우, 자연적으로 외기가 공급되는 역할을 한다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시 예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시 예들을 모두 포함한다.

1: 건물 2: 외벽
3: 환기부 10: 케이스
11: 투명부 12: 불투명부
13: 분리벽 21: 제1배출부
22: 제2배출부 32: 제1유입부
32: 제2유입부 50: 열이동 수단
51: 가열부 52: 체크 밸브
54: 응축부 55: 증발부
60: 흡수부 100: 외기 인입 장치

Claims (8)

1. 건물 외벽에 설치되어 환기구를 통하여 유입되는 외기의 온도를 조절하는 외기 인입 장치에 있어서,
   내부에 설치된 분리벽에 의하여 투명부와 불투명부로 구분되는 케이스;
   상기 투명부 전면에 설치되어 외기가 유입되는 제1유입부;
   상기 투명부 배면에 설치되어 유입된 외기가 환기구로 배출되는 제1배출부;
   상기 불투명부 전면에 설치되어 외기가 유입되는 제2유입부;
   상기 불투명부 배면에 설치되어 유입된 외기가 환기구로 배출되는 제2배출부;
   상기 투명부 내부에 설치되어 태양광을 집열하여 투명부 내부의 온도를 증가시키는 흡수부; 및
   내부에 냉매를 포함하는 폐루프 형태이며, 상기 투명부, 불투명부 및 케이스 외부에 걸쳐 설치되어 상기 불투명부 내부의 온도를 감소시키는 열이동 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 외기 인입 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서, 열이동 수단은:
   상기 투명부에 위치하는 가열부;
   상기 불투명부에 위치하는 증발부; 및
   상기 케이스 외기에 위치하는 응축부;를 포함하여 구성되되, 상기 냉매는 상기 가열부에 의하여 초기 기화하여 상기 증발부에서 기화가 완료되어 상기 불투명부의 온도를 저감시키고, 상기 증발부에 의하여 응출한 후 상기 가열부로 이동하는 것을 특징으로 하는 외기 인입 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 가열부와 상기 증발부 사이에는 체크 밸브가 위치하여 상기 냉매를 가열부에서 증발부로만 이동시키는 것을 특징으로 하는 외기 인입 장치.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 냉매는 에탄올 화합물인 것을 특징으로 하는 외기 인입 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1유입부와 제2유입부에는 유입하는 외기의 이물질 제거를 위한 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외기 인입 장치.
   
6. 청구항 1에 있어서, 상기 제1배출부 및 제2배출부에는 송풍기를 더 포함하며, 상기 송풍기는 스크류 타입인 것을 특징으로 하는 외기 인입 장치.
   
7. 청구항 1에 있어서, 상기 투명부에 해당하는 케이스는 투명 소재로 이루어지고, 상기 불투명부에 해당하는 케이스는 백색으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 외기 인입 장치.
   
8. 청구항 6에 있어서, 건물 내부에 난방을 실시하는 경우에 상기 제1배출부의 송풍기를 가동하고, 상기 건물 내부에 냉방을 실시하는 경우에는 상기 제2배출부의 송풍기를 가동하는 것을 특징으로 하는 외기 인입 장치.
   

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