KR101742532B1 - 열회수용 환기장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열회수용 환기장치에 관한 것으로, 외측면에 실외공기가 유입되는 급기덕트 및 실내공기를 배기하는 배기덕트가 형성되며 그 내부에 상기 급기덕트를 통해 유입된 공기를 안내하는 급기유로와 상기 배기덕트를 통해 유입된 공기를 안내하는 배기유로가 형성된 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치되되, 상기 급기유로와 배기유로에 걸쳐지게 설치되며 다수의 평판형 히트파이프가 적층되어 급기유로와 배기유로를 따라 흐르는 공기와 열교환하는 열교환기 및 상기 급기유로와 배기유로에 제각기 설치되어 공기를 강제 송풍하는 송풍팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 열회수용 환기장치가 개시된다.

Description

열회수용 환기장치{VENTILATING DEVICE}
본 발명은 열회수용 환기장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실외로 배기되는 공기로부터 열 에너지를 회수하여 실내로 급기되는 공기를 가열시키는 열회수용 환기장치에 관한 것이다.
근래에 들어, 건물 부문 에너지절약 기준이 강화됨에 따라, 건물의 밀폐성능은 나날이 향상되고 있는 반면, 이 높은 밀폐성능으로 건물 내 공기의 오염도는 악화되고 있다. 따라서, 수시로 환기를 시킴으로써 실내공기를 실외공기와 교환해야 쾌적한 공기환경을 조성할 수 있다.
실내 공기환경을 인간의 보건위생에 적합하도록 개선하기 위하여 사용되었던 종래의 대표적인 환기방법으로는 창문을 열어 건물의 바람이 불어오는 쪽 창문으로부터 실외공기를 유입시키고 반대쪽 창문으로 실내의 오염된 공기를 배출시켜 교환시키는 풍력환기가 있다. 하지만, 이러한 풍력환기는 실내공기와 실외공기에 포함되어 있는 열에너지가 그대로 배출되고 유입되므로 환기 후 실내온도가 급변하게 되는 문제점이 있었다.
즉, 온도차와 환기량(실외공기 유입량)에 따른 열손실이 발생되어 동절기 난방 시에는 실내온도가 급격히 하강하고 하절기 냉방 시에는 실내온도가 급격히 상승하게 되는 문제점이 있었던 것이다.
이와 같은 풍력환기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이 실내로 유입되고 실외로 배출되는 공기의 열에너지를 교환하면서 환기를 시키는 기계식 환기시스템이다. 이를 도 1에 의거하여 설명한다.
도 1은 일반적인 기계식 환기시스템을 나타낸 개략도이며, 도 2는 종래의 열교환기를 나타낸 분해사시도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 일반적인 환기시스템은 급기덕트(10), 배기덕트(20) 및 열교환기(30)를 포함한다. 실외공기는 열교환기(30)에서 배기덕트(20)로부터의 실내공기와 열을 교환한 후 급기덕트(10)를 따라 실내에 공급된다.
이러한 선행기술에 따른 환기시스템은 열교환기(30)의 내부에 구리로 이루어진 히트파이프(31)가 지그재그 형태로 배치되어 배기덕트(20)를 통해 외부로 빠져나가는 실외공기의 열에너지가 열교환기(30)를 통해 급기덕트(10)로 전달되어 실내로 급기되는 공기에 열에너지를 전달하게 된다.
이렇게 배기덕트(20)와 급기덕트(10) 간에 열교환을 시키게 되는 열교환기(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 열에 의해 기화하는 작동 유체가 충전된 히트파이프(31)가 지그재그 형태로 다수의 방열 핀(32)을 관통하도록 형성된다.
이러한 종래의 열교환기(30)는 히트파이프(31)가 구리(Cu)로 이루어지며 히트파이프(31)가 방열 핀(32)과 억지끼움에 의해 조립되기 때문에 히트파이프(31)와 방열 핀(32) 간에 열교환 효율이 낮은 문제가 있다.
부연하자면, 방열 핀(32)과 히트파이프(31)가 억지끼움에 의해 조립된 상태이기 때문에 방열 핀(32)과 히트파이프(31) 간에 완전한 접촉이 이루어지지 않아 열 이동 경로가 제한됨으로써 열교환 효율이 낮은 문제가 있다.
또한, 작동유체가 충전된 히트파이프(31)는 구리(Cu)로 이루어지기 때문에 열교환기(30)의 전체 무게가 무거워지게 될 뿐만 아니라 방열 핀(32)은 내식성의 향상을 위해 스테인리스강(stainless steel)으로 이루어지기 때문에 서로 재질을 달리하는 히트파이프(31)와 방열 핀(32) 간의 열교환 효율이 낮아지게 된다.
또한, 방열 핀(32)과 공기의 접촉 면적을 증가시키기 위해 히트파이프(31)에 관통되는 방열 핀(32)은 매우 조밀한 간격을 유지하게 되는데, 이와 같이 방열 핀(32)의 간격이 매우 조밀하게 되는 경우 공기 중에 부유하는 이물질이 방열 핀(32)의 표면에 부착되어 공기와 방열 핀(32) 간의 열교환을 방해하는 요소로 작용하여 열교환 효율이 낮아지는 문제가 있다.
KR 10- 0626698 B (2006.09.14)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건물에 설치되어 흡기덕트를 통해 실내로 공급되는 공기와 배기덕트를 통해 실외로 유입되는 공기 간에 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 열회수용 환기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 외면에 실외공기가 유입되는 급기덕트 및 실내공기를 배기하는 배기덕트가 형성되며 그 내부에 상기 급기덕트를 통해 유입된 공기를 안내하는 급기유로와 상기 배기덕트를 통해 유입된 공기를 안내하는 배기유로가 형성된 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치되되, 상기 급기유로와 배기유로에 걸쳐지게 설치되며 다수의 평판형 히트파이프가 적층되어 급기유로와 배기유로를 따라 흐르는 공기와 열교환하는 열교환기 및 상기 급기유로와 배기유로에 제각기 설치되어 공기를 강제 송풍하는 송풍팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 열회수용 환기장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 케이스는 그 내부에 상기 급기유로와 배기유로를 구획하는 격벽이 형성되고, 상기 열교환기는 상기 격벽을 가로질러 일측과 타측이 제각기 급기유로와 배기유로에 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 열교환기는 평판의 형태를 갖으며 그 내부에 열에 의해 기화하는 작동 유체가 충전되며, 상기 케이스 내부에서 다층을 형성하도록 적층된 히트파이프 및 상기 적층된 히트파이프 사이에 개재되어 히트파이프와 히트파이프를 이격시키면서 공기가 통과하는 관통공간을 제공하는 스페이서를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 스페이서는 상기 급기유로와 배기유로를 따라 흐르는 공기가 통과하는 다수의 채널이 형성되어 상기 관통공간을 제공하고, 상기 채널은 히트싱크가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 히트파이프와 스페이서는 동일한 재질로 이루어지는 것이 바람직히다.
또한, 상기 히트파이프와 스페이서는 열계면 페이스트에 의해 고정되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 열계면 페이스트는 단일체로 이루어진 메시(Mesh)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 열교환기는 상기 적층된 히트파이프와 스페이서의 외각을 감싸 고정하는 프레임을 더 포함하고, 상기 프레임은 상기 케이스의 내부에 고정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 프레임은 상기 히트파이프와 스페이서의 측면과 마주하는 면에 걸림턱이 형성되고, 상기 걸림턱에 히트파이프 또는 스페이서가 안치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 히트파이프는 상기 스페이서가 점착성의 열계면제에 의해 점착됨에 따라 상기 스페이서와 일체를 이루는 것이 바람직하다.
또한, 상기 프레임에 설치되는 히트파이프는 상기 배기유로에서 급기유로를 향해 상향되게 기울어져 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 스페이서는 상기 히트파이프와 히트파이프 사이에 위치하는 판재로 형성되되, 상기 판재는 사인곡선의 형태를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 스페이서는 상기 히트파이프와 히트파이프를 이격시키면서 공기가 통과하는 관통공간을 제공하는 박스로 이루어지되, 상기 스페이스의 내부에 사인곡선의 형태를 갖는 히트싱크가 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 열회수용 환기장치에 의하면, 열교환기를 구성하는 히트파이프와 스페이서가 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 동일한 재질로 형성됨으로써 히트파이프와 스페이서 간의 열전달이 신속하게 이루어질 뿐만 아니라 그 중량이 가벼워져 환기장치를 경량화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 히트파이프와 히트파이프 사이에 개재되는 방열 핀의 역할을 하는 스페이서가 조밀하게 배치되지 않아 공기 중에 포함된 이물질이 스페이서에 달라붙는 것을 최소화시켜 열교환 효율이 우수하다.
또한, 본 발명에 따르면 히트파이프와 스페이서가 열계면 페이스트에 의해 고정됨으로써 열전달을 원활하게 할 뿐만 아니라 견고하게 히트파이프와 스페이서가 고정된다.
도 1은 일반적인 기계식 환기시스템을 나타낸 개략도이다.
도 2는 종래의 열교환기를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 열회수용 환기장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 열회수용 환기장치를 나타낸 평단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 열회수용 환기장치 중 열교환기를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 열회수용 환기장치 중 열교환기의 적층을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 열회수용 환기장치 중 열교환기에 프레임이 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 열회수용 환기장치 중 열교환기에 설치되는 프레임의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 열회수용 환기장치 중 열교환기에 설치되는 프레임의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 열회수용 환기장치 중 스페이서의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 열회수용 환기장치 중 스페이서의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 열회수용 환기장치를 나타낸 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 열회수용 환기장치를 나타낸 평단면도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 열회수용 환기장치는 급기덕트(110)와 배기덕트(120)가 마련된 케이스(100), 케이스(100)의 내부에 설치되어 급기덕트(110)와 배기덕트(120)를 통해 유입된 공기를 열교환시키는 열교환기(200), 케이스(100) 내부로 유입된 공기를 강제 송풍하는 송풍팬(300)으로 구성된다.
부연하자면, 케이스(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 그 내부가 중공된 박스의 형태로 이루어지는데, 케이스(100)는 상부가 개방되며 그 내부에 열교환기(200), 송풍팬(300)이 설치되는 본체(101)와 개방된 본체(101)의 상면에 설치되는 커버(102)로 구성된다.
이러한 본체(101)와 커버(102)는 볼트와 같은 체결수단에 의해 조립되어 일체화되며, 본체(101)와 커버(102)는 스테인리스강으로 이루어져 우수한 내식성을 갖게 되어 장시간 습기에 노출되어도 안정적으로 열교환기(200), 송풍팬(300)을 보호하게 된다.
또한, 본체(101)의 일측 외면에는 실외공기가 유입되는 급기덕트(110)가 형성되며, 본체(101)의 타측 외면에는 실내공기가 배기되는 배기덕트(120)가 형성된다. 이러한 급기덕트(110)와 배기덕트(120)는 본체(101)의 내부와 연통되어 급기덕트(110)를 통해 실외공기가 본체(101)의 내부로 유입되며 배기덕트(120)를 통해 실내공기가 본체(101)의 내부로 유입된다.
이렇게 급기덕트(110)와 배기덕트(120)를 통해 실외공기, 실내공기가 유입되는 본체(101)의 내부에는 도 4에 도시된 바와 같이 실외공기와 실내공기를 안내하는 급기유로(A) 및 배기유로(B)가 형성되어 급기덕트(110)와 배기덕트(120)를 통해 본체(101)의 내부로 유입된 공기를 제각기 급기유로(A)와 배기유로(B)를 통해 실내로 급기하거나 실외로 배기한다.
이렇게, 본체(101)로 유입된 실외공기 및 실내공기를 안내하도록 본체(101)의 내부에 마련되는 급기유로(A) 및 배기유로(B)는 격벽(130)에 의해 구획되어 본체(101)의 내부로 유입된 실외공기 및 실내공기가 섞이지 않도록 차단하게 된다.
격벽(130)은 본체(101) 내부를 양분하여 일측으로 실외공기가 타측으로 실내공기가 흐르도록 본체(101)의 내측 선단에서 기단을 향해 연장되고, 이러한 격벽(130)을 가로질러 열교환기(200)가 설치되어 실외로 배기되는 공기와 실내로 유입되는 공기의 열 에너지를 교환시키게 된다.
즉, 열교환기(200)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 케이스(100) 내부 공간을 급기유로(A)와 배기유로(B)로 구획하는 격벽(130)을 가로질러 위치하도록 설치되는데, 이때 열교환기(200)의 일측과 타측이 제각기 급기유로(A)와 배기유로(B)에 위치하도록 설치되어 급기덕트(110) 및 배기덕트(120)를 통해 케이스(100) 내부로 유입된 실외공기 및 실내공기가 열교환기(200)를 통과하면서 열을 전달하여 배기덕트(120)를 통해 실외로 배기되는 공기가 가지고 있는 열 에너지를 급기덕트(110)를 통해 실내로 급기되는 공기에 전달하게 된다.
이렇게, 케이스(100) 내부에 설치되어 실외공기와 실내공기의 열 에너지를 교환시키게 되는 열교환기(200)는 다수의 평판형 히트파이프(210)가 적층된 구조로 이루어진다. 이러한 열교환기를 도 5 및 도 6에 의거하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 열회수용 환기장치 중 열교환기를 나타낸 사시도이이고, 도 6은 본 발명에 따른 열회수용 환기장치 중 열교환기의 적층을 나타낸 단면도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 열교환기는 평판의 형태를 갖는 챔버(211)의 내부에 열에 의해 기화하는 작동 유체(212)가 충전되며 케이스(100)의 내부에서 다층을 형성하도록 적층된 히트파이프(210) 및 적층된 히트파이프(210) 사이에 개재되어 히트파이프(210)와 히트파이프(210)를 이격시켜 공기가 통과하는 틈새를 형성하는 스페이서(220)로 구성된다.
부연하자면, 히트파이프(210)는 얇은 두께를 갖는 평판과 같은 형태를 갖는 챔버(211)와 상기 챔버(211) 내부에 충전되는 작동 유체(212)로 구성되어 히트파이프(210)를 지나는 공기의 열 에너지가 챔버(211)에 전달되면서 작동 유체(212)가 기화되어 열을 전달하는 구조로 이루어진다.
특히, 본 발명에 따른 열교환기(200)는 상기한 형태의 히트파이프(210)가 복수로 마련되어 급기유로(A) 또는 배기유로(B)의 축선방향과 직교하도록 케이스(100) 내부에 적층되어 급기유로 또는 배기유로를 따라 흐르는 실외공기 또는 실내공기가 열교환기(200)를 통과하게 된다. 이때, 챔버(211)는 열전도율이 우수하고 구리에 비해 중량이 가볍고, 가공성이 우수한 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진다.
그리고, 상기와 같이 적층된 히트파이프(210)와 히트파이프(210) 사이에는 스페이서(220)가 개재되어 실외공기 또는 실내공기가 히트파이프(210)를 통과할 수 있도록 틈새를 형성하게 된다.
이렇게, 케이스(100) 내부에 유입된 실외공기 또는 실내공기가 통과하도록 히트파이프(210) 간에 틈새를 형성하게 되는 스페이서(220)는 급기유로(A)와 배기유로(B)를 따라 흐르는 공기가 통과하는 다수의 채널(221)이 형성된다.
또한, 스페이서(220)에 형성된 채널(221)은 다수의 히트싱크(222)가 형성되어 스페이서(220)의 채널(221)을 통과하는 실외공기 또는 실내공기와 접촉면적을 극대화시켜 열 전달 효과를 향상시키게 된다. 이러한 스페이서(220)는 압출에 의해 채널(221)과 방열핀 형태의 히트싱크(222)가 일체로 성형된다.
이때, 스페이서(220)의 채널(221) 내부에 형성된 히트싱크(222)는 요철형태로 형성되는데, 이렇게 히트싱크(222)가 요철형태로 채널(221) 내부에 형성되면 공기통로를 확보하기 유리하고, 먼지와 같은 이물질이 히트싱크(222)의 표면에 달라붙는 것을 최소화시켜 열전달 효과를 향상시킬 수 있다.
이렇게, 다층으로 적층된 히트파이프(210)에 개재되는 스페이서(220)는 바람직하게 챔버와 동일하게 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어져 히트파이프(210)와 히트파이프(210) 간의 열 전달 효율을 향상시키게 된다.
즉, 앞서 설명한 바와 같이 챔버(211)와 스페이서(220)가 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 경우 챔버(211)와 스페이서(220)가 2종의 재질로 이루어진 것에 비해 우수한 열 전달 효과를 갖게 된다.
한편, 케이스(100) 내에 적층된 히트파이프(210)와 스페이서(220)는 통상의 열계면 페이스트(230)에 의해 고정된다. 히트파이프(210)와 스페이서(220)를 고정하게 되는 열계면 페이스트(230)는 물체 간 열전달 향상을 목적으로 전자제품 등과 같이 방열하고자 하는 제품에 부착되는 부재이다.
이러한 열계면 페이스트(230)는 도 6에 도시된 바와 같이 시트, 테이프 등의 얇은 두께로 제작되거나 또는 액상, 겔과 같은 점도를 갖는 상태에서 도포될 수 있으며, 제품의 종류나 크기에 따라 다양한 형태로 제작될 수 있다. 여기서, 열계면 페이스트(230)를 구성하는 배합물은 본 발명이 속하는 기술분야에 널리 알려진 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.
한편, 열계면 페이스트(230)는 단일체로 이루어진 메시(Mesh)를 더 포함할 수도 있는데, 단일체로 이루어진 메시는 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 열전달이 우수한 재질로 이루어진 망의 형태로 이루어진다. 이렇게 열계면 페이스트(230)에 메시가 마련되는 경우 열계면 페이스트(230)에 대한 강성이 증대되어 열계면 페이스트(230)가 찢기는 것을 방지하게 된다.
또한, 히트파이프와 스페이서는 앞서 설명한 열계면 페이스트에 의해 일체로 이루어질 수도 있지만 경우에 따라서는 점착성의 열계면제에 의해 스페이서와 히트파이프가 일체로 이루어질 수도 있으며, 이러한 히트파이프와 스페이서를 일체로 형성하기 위한 접착수단으로는 열전도성 시트, 열계면 그리스, 열전도성 엘라스토머(Thermoconductive elastomer) 등이 될 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 열회수용 환기장치에 의하면, 열교환기를 구성하는 히트파이프(210)와 스페이서(220)가 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 동일한 재질로 형성됨으로써 히트파이프(210)와 스페이서(220) 간의 열전달이 신속하게 이루어질 뿐만 아니라 그 중량이 가벼워져 환기장치를 경량화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 히트파이프(210)와 히트파이프(210) 사이에 개재되는 방열 핀의 역할을 하는 스페이서(220)가 조밀하게 배치되지 않아 공기 중에 포함된 이물질이 스페이서(220)에 달라붙는 것을 최소화시켜 열교환 효율이 우수하다.
한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.
예를 들어, 앞선 설명에서는 스페이서(220)의 채널 내부에 히트싱크(222)가 형성된 것으로 설명하고 있으나 경우에 따라서는 도 6의 원호 안에 도시된 바와 같이 스페이스(220)가 중공된 튜브의 형태로 이루어지되 그 내부가 평탄한 형태로 이루어질 수도 있을 것이다.
또한, 본 발명에 따른 열회수용 환기장치는 열교환기(200)와 케이스(100)의 조립을 용이하게 할 수 있도록 프레임(240)이 마련되거나, 히트파이프(210)의 열전달이 더욱 신속하게 이루어질 수 있게 경사지게 설치되거나 또는 스페이서(220)의 구조가 변경되어 실시될 수도 있다. 이를 도 7 내지 도 10에 의거하여 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 열회수용 환기장치 중 열교환기에 프레임이 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 다층으로 적층된 히트파이프(210)와 스페이서(220)를 모듈화시켜 케이스(100)에 간편하고 조립할 수 있도록 적층된 히트파이프(210)와 스페이서(220)의 둘레에 프레임(240)이 설치된다.
이러한, 프레임(240)은 케이스(100)로 유입된 공기가 스페이서(220)를 통해 히트파이프(210)와 열교환할 수 있도록 히트파이프(210)와 스페이서(220)의 측면을 감싸는 중공된 관의 형태로 이루어진다.
이때, 프레임(240)은 스테인리스강과 같은 내식성이 우수한 재질로 이루어지거나 또는 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 히트파이프(210), 스페이서(220)와 동일한 재질로 이루어져 다층으로 적층된 히트파이프(210)와 스페이서(220)의 외측면을 감싸도록 형성된다.
그리고, 프레임(240)과 히트파이프(210), 스페이서(220)의 고정은 앞서 설명한 열계면 페이스트(230)에 의해 이루어질 수 있다. 즉, 적층된 히트파이프(210), 스페이서(220)를 프레임(240)에 고정하기 위해 중공된 관의 형태로 이루어진 프레임(240)의 내측면에 열계면 페이스트(230)가 구비되어 히트파이프(210), 스페이서(220)가 고정될 수 있다.
이러한 프레임(240)은 케이스(100)와의 조립을 용이하게 할 수 있도록 볼트가 관통되어 케이스(100)에 조립되는 나사공(미도시)이 형성되거나 또는 프레임(240)에 후크와 같은 결속구(미도시)를 형성하여 케이스(100)와 조립될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 열회수용 환기장치 중 열교환기에 설치되는 프레임의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 다층으로 적층된 히트파이프(210) 및 스페이서(220)와 프레임(240)의 견고한 고정을 위해 프레임(240)에 걸림 구조가 적용될 수 있다.
즉, 프레임(240)에 적용된 걸림 구조는 프레임(240)의 내부 양측면에 걸림턱(241)이 형성되어 히트파이프(210) 또는 스페이서(220)가 안치된다. 이러한 걸림턱(241)은 프레임(240)의 내측면에서 내부를 향해 돌출되는데, 이때 걸림턱(241)과 걸림턱(241) 사이의 간격은 도 8에 도시된 바와 같이 히트파이프(210)의 두께만큼이 되도록 형성되어 프레임(240)에 적층된 히트파이프(210) 및 스페이서(220)가 설치될 때 걸림턱(241)과 걸림턱(241) 사이에 히트파이프(210)가 위치하도록 형성된다.
그리고, 상기와 같이 프레임(240)에 걸림턱(241)이 형성된 경우 걸림턱(241)의 돌출된 길이만큼 스페이서(220)의 측단으로 걸림턱(241)이 인입될 수 있는 공간을 형성하게 되어 적층된 히트파이프(210) 및 스페이서(220)가 프레임(240)에 설치될 때 마치 조립 블록과 같은 형태로 끼움된다.
또한, 경우에 따라서는 프레임(240)의 걸림턱(241)과 걸림턱(241) 사이의 간격이 스페이서(220)의 두께만큼이 되도록 형성되어 프레임(240)에 적층된 히트파이프(210) 및 스페이서(220)가 설치될 때 걸림턱(241)과 걸림턱(241) 사이에 스페이서(220)가 위치하도록 형성될 수도 있다.
도 9는 본 발명에 따른 열회수용 환기장치 중 열교환기에 설치되는 프레임의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 히트파이프(210)의 열전달이 더욱 신속하게 이루어질 수 있게 프레임(240)에 히트파이프(210) 및 스페이서(220)는 경사지게 설치된다.
이때, 프레임(240)에 설치되는 히트파이프(210)는 도 9에 도시된 바와 같이 배기유로(B)에서 급기유로(A)를 향해 상향되게 기울어지도록 설치된다. 이와 같이 히트파이프(210)가 배기유로(B)에서 급기유로(A)를 향해 상향되게 기울어지도록 설치되면 배기유로(B)를 통해 실외로 배기되는 공기가 배기유로(B) 측에 위치한 히트파이프(210)에 열을 전달하게 된다.
이처럼 배기유로(B) 측에 위치한 히트파이프(210)에 열이 전달되면 히트파이프(210)에 충전된 작동 유체(212)가 기화하면서 급기유로(A) 측에 위치한 히트파이프(210)로 이동하게 되며, 이때 급기유로(A)를 통해 실내로 급기되는 공기가 가열되고, 이렇게 실내로 급기되는 공기에 열을 전달한 작동 유체(212)는 응축되면서 히트파이프(210)를 따라 배기유로(B)로 이동하게 되어 열전달이 신속하게 이루어진다.
한편, 히트파이프(210)와 히트파이프(210) 사이에 개재되는 스페이서(220)는 판재로 형성되되 사인곡선의 형태를 갖도록 형성되어 히트파이프(210)와 히트파이프(210) 사이로 공기가 통과할 수 있는 틈새를 형성하게 된다. 이를 도 10에 의거하여 설명한다.
도 10은 본 발명에 따른 열회수용 환기장치 중 스페이서의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 스페이서(220)는 사인곡선과 같은 웨이브가 형성된 판재로 이루어져 사인곡선의 상사점과 하사점에 해당하는 부분에 히트파이프(210)가 접하게 된다.
이렇게 스페이서(220)가 사인곡선과 같은 웨이브를 반복 형성하게 되면 스페이서(220)가 구조적으로 탄성복원력이 발휘되는 구조를 갖게 된다.
따라서, 히트파이프(210)의 상부에서 외력이 가해지면 외력에 준하게 히트파이프(210) 간의 간격이 가까워졌다가 스페이서(220)로부터 발휘되는 탄성복원력에 의해 히트파이프(210) 간의 간격이 원래의 상태로 복원되어 충격을 흡수하기 때문에 충격에 의해 열교환기(200)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 스페이서는 그 내부에 사인곡선의 형태를 갖는 히트싱크가 구비될 수도 있다. 이를 도 11에 의거하여 설명한다.
도 11은 본 발명에 따른 열회수용 환기장치 중 스페이서의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 스페이서(220)는 히트파이프(210)와 히트파이프(210)를 이격시키면서 공기가 통과하는 관통공간을 제공하는 박스로 이루어지며 그 내부에 사인곡선의 형태를 갖는 판재로 이루어진 히트싱크(222a)가 구비된다.
이렇게 히트싱크(222a)가 사인곡선과 같은 형태를 갖는 판재로 이루어지게 되면 히트싱크(222a)가 구조적으로 탄성 복원력이 발휘되는 구조를 갖게 된다. 따라서, 히트싱크(222a)가 스페이서(220)의 내부에 설치되었을 때 히트싱크(222a)의 상사점과 하사점에 해당하는 부분이 스페이서(220)의 내측면에 접하게 되면서 탄성력을 발휘하기 때문에 히트싱크(222a)와 스페이서(220)의 접촉을 긴밀하게 할 수 있고, 따라서 히트싱크(222a)와 스페이서(220) 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기와 같이 히트싱크(222a)가 사인곡선의 형태를 갖는 판재로 이루어진 경우 히트싱크(222a)와 스페이서(220)를 고정하기 위한 별도의 부재 또는 가공이 불필요하여 생산성을 향상시킬 수 있으며, 필요에 따라 히트싱크(222a)를 스페이서(220)로부터 분리시켜 히트싱크(222a)의 표면에 달라붙은 이물질을 용이하게 제거할 수 있다.
100 : 케이스 101 : 본체
102 : 커버 110 : 급기덕트
120 : 배기덕트 130 : 격벽
200 : 열교환기 210 : 히트파이프
211 : 챔버 212 : 작동 유체
220 : 스페이서 221 : 채널
222,222a : 히트싱크 230 : 열계면 페이스트
240 : 프레임 241 : 걸림턱
A : 급기유로 B : 배기유로

Claims (12)

  1. 외면에 실외공기가 유입되는 급기덕트 및 실내공기를 배기하는 배기덕트가 형성되며 그 내부에 상기 급기덕트를 통해 유입된 공기를 안내하는 급기유로와 상기 배기덕트를 통해 유입된 공기를 안내하는 배기유로가 형성된 케이스;
    상기 케이스의 내부에 설치되되, 상기 급기유로와 배기유로에 걸쳐지게 설치되며 다수의 평판형 히트파이프가 적층되어 급기유로와 배기유로를 따라 흐르는 공기와 열교환하는 열교환기; 및
    상기 급기유로와 배기유로에 제각기 설치되어 공기를 강제 송풍하는 송풍팬;을 포함하고,
    상기 케이스는 그 내부에 상기 급기유로와 배기유로를 구획하는 격벽이 형성되고,
    상기 열교환기는 상기 격벽을 가로질러 일측과 타측이 제각기 급기유로와 배기유로에 위치하며,
    상기 열교환기는
    평판의 형태를 갖으며 그 내부에 열에 의해 기화하는 작동 유체가 충전되며, 상기 케이스 내부에서 다층을 형성하도록 적층된 히트파이프; 및
    상기 적층된 히트파이프 사이에 개재되어 히트파이프와 히트파이프를 이격시키면서 공기가 통과하는 관통공간을 제공하는 스페이서;를 포함하고,
    상기 스페이서는,
    상기 급기유로와 배기유로를 따라 흐르는 공기가 통과하는 다수의 채널이 형성되어 상기 관통공간을 제공하고, 상기 채널은 히트싱크가 형성되며,
    상기 히트파이프와 스페이서는 동일한 재질로 이루어지고,
    상기 히트파이프와 스페이서는 열계면 페이스트에 의해 고정되며,
    상기 열계면 페이스트는 단일체로 이루어진 메시(Mesh)를 더 포함하고,
    상기 열교환기는
    상기 적층된 히트파이프와 스페이서의 외각을 감싸 고정하는 프레임을 더 포함하고,
    상기 프레임은 상기 케이스의 내부에 고정되며,
    상기 프레임에 설치되는 히트파이프는 상기 배기유로에서 급기유로를 향해 상향되게 기울어져 설치되고,
    상기 프레임은 상기 히트파이프와 스페이서의 측면과 마주하는 면에 걸림턱이 형성되고, 상기 걸림턱에 히트파이프 또는 스페이서가 안치되는 것을 특징으로 하는 열회수용 환기장치.
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