KR101860076B1 - 급, 배기구를 주기적으로 바꿔주는 듀얼 열교환 타입의 열교환 시스템 - Google Patents

급, 배기구를 주기적으로 바꿔주는 듀얼 열교환 타입의 열교환 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기의 직접 접촉을 통한 열교환 효율성을 높이면서 겨울철 배기부의 동파를 방지할 수 있는 급, 배기구를 주기적으로 바꿔주는 듀얼 열교환 타입의 열교환 시스템에 관한 것으로, 공기 급기부, 공기 배출부 및 공기 흐름 방향을 주기적으로 바꾸어주도록 제어하는 댐퍼, 급기 및 배기가 주기적으로 바뀌는 제1, 2 공기의 배기 및 급기부 및 제1, 2 열교환부로 이루어져 있어, 제1, 2 공기의 배기 및 급기부가 공기를 급기 및 배기하면서 제1, 2 열교환부와 직접적으로 열교환이 이루어진 후 배기를 하였던 배기부와 급기를 하였던 급기부가 주기적으로 배기 및 급기 작동이 바뀌어 이루어지도록 댐퍼가 작동하여 열교환을 실시하도록 공기의 흐름을 제어하여 공기와 열교환부가 직접 접촉하여 열효환이 이루어져 열교환에 따른 효율성을 높일 수 있고, 댐퍼의 공기 흐름 제어에 의해 제1, 2 공기의 배기 및 급기부가 주기적으로 배기 및 급기 작동을 번갈아가면서 실시하여 겨울철 동파를 방지하기 위한 별도 동파방지시설을 설치하지 않더라도 동파를 방지하여 동파방지시설의 설치에 따른 비용절감 및 유지보수에 따른 비용을 절감할 수 있는 급, 배기구를 주기적으로 바꿔주는 듀얼 열교환 타입의 열교환 시스템에 관한 것이다.

Description

급, 배기구를 주기적으로 바꿔주는 듀얼 열교환 타입의 열교환 시스템{System for heat exchange}
본 발명은 공기의 직접 접촉을 통한 열교환 효율성을 높이면서 겨울철 배기부의 동파를 방지할 수 있는 급, 배기구를 주기적으로 바꿔주는 듀얼 열교환 타입의 열교환 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 주택의 주거공간이나, 오피스텔 또는 사무실과 같은 건물의 작업공간에서는 여름철의 냉방과 겨울철의 난방이 에너지 소비의 주된 요인이 되고 있다.
최근에는 인구의 증가에 따른 주거공간의 확산과 산업개발에 따른 공장부지 및 사무실의 증가로 인하여 냉, 난방에 소요되는 에너지의 수요가 급격히 증가하고 있는 실정이다.
이와 같은 에너지의 급격한 수요는 기름이나 천연가스와 같은 화석연료의 가격상승요인으로 작용하고 있다.
특히 농, 축산업 및 수산업의 분야에서는 시설농가와 양식업의 경영자들이 화석연료의 가격상승에 따른 냉, 난방비의 상승으로 경영압박을 받고 있는 실정이고, 제조업의 분야에서도 마찬가지로 에너지의 조달에 소요되는 비용의 상승으로 제품의 생산원가가 상승하여 많은 어려움을 겪고 있다.
또한, 이러한 에너지 과소비 현상은 화석연료의 연소과정에서 발생하는 매연 등에 의한 환경오염으로 인하여, 지구온난화의 주된 요인으로 작용하고 있다.
최근에 와서는 공해를 발생시키지 않으면서도 화석연료의 연소에 의한 냉,난방 효과와 거의 동등한 수준의 에너지를 얻을 수 있도록 냉매의 압축, 증발, 응축의 순환과정에서 발생 및 회수되는 열을 이용하여 냉, 난방을 수행하는 공기조화기기의 사용이 보편화되어 있다.
한편, 상기와 같은 공기조화기는 외기온도가 영하로 떨어지는 동절기엔 열교환기인 냉각코일 및 가열코일 내부를 흐르는 열교환매체인 물이 동결되는 경우가 발생하면서 부피가 팽창하게 되며, 이러한 부피팽창은 압력으로 작용하여, 열교환기의 냉각코일 및 가열코일을 손상시켜, 부분적으로 보수를 해야 하거나 전체를 교환하여야 함으로, 보수 및 교환에 따른 시간적, 경제적 손실을 초래하게 되는 등의 문제가 있는 것이었다.
이러한 문제를 해결하기 위한 수단으로서 열교환기의 냉각 및 가열코일의 동파를 방지하기 위한 수단들이 제공된바 있다.
즉 국내실용신안등록 제20-225769호 "동파방지장치를 구비한 열교환기"(특허문헌 1)와, 국내실용신안등록 제20-227935호 "공기조화기용 방열기의 동파방지장치"(특허문헌 2)와, 국내실용신안등록 제20-300908호 "공조용 열교환기의 동파방지장치"(특허문헌 3)가 등록된바 있다.
상기 특허문헌 1의 기술내용을 검토하여 보면, 열교환기의 코일튜브 입구와 출구를 보조관으로 연결하되, 상기 보조관에 온도센서, 전기히터, 순환펌프, 체크밸브 및 제어부를 마련한 것인바, 이는 보조관이 영하로 떨어지게 되면 온도센서가 이를 감지하여 전기히터 및 순환펌프가 가동되면서 체크밸브가 개방되므로, 열교환기의 코일튜브 내부 유체를 가열하고 순환시킴으로서 동파를 방지케 한다는 것이다.
특허문헌 2의 기술내용을 검토하여 보면, 열교환기의 전방 주변의 온도센서로부터 신호를 받아 작동하는 히터를 설치한 구조로서, 외기온도가 영하로 떨어지면 히터가 작동하여 열교환기의 코일튜브가 동파되는 것을 방지케 한다는 것이다.
또한 특허문헌 3의 경우도 열교환기에 구성된 코일튜브에 온도센서를 설치하여 외기온도가 영하로 떨어지면 온도센서의 감지에 의해 히터를 작동, 열을 발산케 함으로서, 열교환기의 코일튜브가 동파되는 것을 방지케 한다는 것이다.
상기 특허문헌 1 내지 특허문헌 3의 기술구성 외기온도가 영하로 떨어지면 온도센서가 이를 감지하여 히터를 작동, 발열케 함으로서 열교환기의 코일튜브가 동파되는 것을 방지케 한다는 내용이나, 동절기의 외부온도가 거의 영하임을 감안할 때 히터의 가동시간이 늘어나게 되고, 그에 따른 전기에너지의 소모가 급격히 늘어나게 되므로 경제적인 부담이 가중되는 등의 문제가 있는 것이었다.
이러한 문제를 해결하기 위한 수단으로서 국내특허 제10-784771호 "수직형 열교환기를 구비한 공조기의 동파방지장치 및 시스템"(특허문헌 4)이 제공된바 있다.
상기 특허문헌 4의 기술내용을 검토하여 보면 다수개의 코일을 일정한 간격으로 수직 배열하여 각 상부 헤드와 하부 헤드에 연결시킨 다음 프레임을 조립하여 냉각코일과 가열코일을 구성하며, 상기 냉각코일과 가열코일의 내, 외부에 공기를 공급하는 진공제거변과 온도센서가 연결된 제어부에 의해 조절되는 솔레노이드밸브로 이루어진 동파방지장치에 관한 것이다.
따라서 공조기의 가동이 정지되면 수직으로 성형된 코일 내에 잔류하는 수분이 1차 배출되고, 수분이 잔류할 경우 진공제거변을 열어주면 공기의 압력에 의해 코일 내부에 잔류하는 수분이 외부로 배출되어 동파를 방지케 하며, 또한 온도센서가 코일 내부에 잔류하는 수온을 감지하여 1℃이하가 되면 솔레노이드밸브가 완전히 열리면서 코일 내의 수분이 완전히 배출되도록 한다는 것이다.
하지만 상기 특허문헌 4의 장치의 경우 진공제거변, 온도센서, 솔레노이드밸브등 복잡한 감지수단과 장치로 구성되어 있어 상대적으로 오작동의 우려가 있고, 잔류수분이 완전히 배출되지 못하고 코일 내에 잔류하게 될 경우에는 역시 동파의 우려가 있는 것이었다.
더욱이 별도의 동파방지를 위한 수단을 더 구비하여야 함으로써 제작비용 및 이들의 유지비용이 별도로 발생하는 문제점도 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 급, 배기구를 주기적으로 바꿔주는 듀얼 열교환 타입의 열교환 시스템은 열교환기에 냉열 및 온열을 포함한 공기가 직접 맞닿아 열교환이 이루어져 열교환 효율성을 높일 수 있는 급, 배기구를 주기적으로 바꿔주는 듀얼 열교환 타입의 열교환 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 공기 흐름 방향 제어를 통해 급기부 및 배기부가 주기적으로 배기 또는 급기 작동이 번갈아가면서 이루어져 겨울철 동파방지를 별도의 수단 없이도 실시할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명은 제1, 2 공기의 배기 및 급기부가 공기를 급기 및 배기하면서 제1, 2 열교환부와 직접적으로 열교환이 이루어진 후 배기를 하였던 배기부와 급기를 하였던 급기부가 주기적으로 배기 및 급기 작동이 바뀌어 이루어지도록 댐퍼가 작동하여 열교환을 실시하도록 공기의 흐름을 제어하여 공기와 열교환부가 직접 접촉하여 열효환이 이루어져 열교환에 따른 효율성을 높일 수 있다.
특히, 댐퍼의 공기 흐름 제어에 의해 제1, 2 공기의 배기 및 급기부가 주기적으로 배기 및 급기 작동을 번갈아가면서 실시하여 겨울철 동파를 방지하기 위한 별도 동파방지시설을 설치하지 않더라도 동파를 방지하여 동파방지시설의 설치에 따른 비용절감 및 유지보수에 따른 비용을 절감할 수 있는 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명의 급, 배기구를 주기적으로 바꿔주는 듀얼 열교환 타입의 열교환 시스템을 도시한 개략도.
도 2는 본 발명의 급, 배기구를 주기적으로 바꿔주는 듀얼 열교환 타입의 열교환 시스템의 공기 흐름을 나타낸 상태도.
도 3은 본 발명의 급, 배기구를 주기적으로 바꿔주는 듀얼 열교환 타입의 열교환 시스템의 공기 흐름을 변경하였을 때의 상태도.
이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 구성에 대해 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.
본 발명은 전체적인 구성이 수직방향으로 세워진 형태로 구성되며, 세부적인 구성은 하기와 같다.
우선, 도 1에서와 같이 공기 급기부(310)는 실내에 설치되어 외부의 공기를 공급받을 수 있도록 구성된다.
이를 위해 상기 공기 급기부(310)는 실내에 설치되는 공기 공급 디퓨져(311)와 상기 공기 공급 디퓨져(311)와 급기라인(313)에 의해 연결되는 급기팬(312)으로 구성된다.
또한, 상기 급기팬(312)에는 필터(F)가 구성될 수 있으며, 이때의 필터(F)는 프리필터(Pre-Filter) / 미디움필터(Medium Filter)로 이루어질 수 있다.
다음으로, 공기 배출부(320)는 실내에 설치되어 내부의 오염 공기를 외부로 배출할 수 있도록 구성된다.
이를 위해 상기 공기 배출구(320)는 실내에 설치되는 공기 배출 디퓨져(321)와 상기 공기 배출 디퓨져(321)와 배기라인(323)에 의해 연결되는 배기팬(322)으로 구성된다.
다음으로, 댐퍼(330)는 상기 공기 급기부(310)와 공기 배출구(320) 사이에 형성되어 공기의 흐름 방향을 제어할 수 있도록 구성된다.
이러한 댐퍼(330)는 서로 개폐가 반대로 이루어지는 제1, 2 댐퍼(331, 332)가 구성되어 있다.
다음으로, 제1 공기의 배기 및 급기부(340)는 실외에 설치되는 구성으로서 상술한 댐퍼(330)에 결합되어 댐퍼(330)의 작동에 의해 실내의 공기를 외부로 공기를 배출하는 역할을 하는 배기부 또는 외부의 공기를 흡입하여 실내로 외부 공기를 공급하는 역할을 하는 급기부 역할을 수행할 수 있도록 구성된다.
다음으로, 제2 공기의 배기 및 급기부(350)는 실외에 설치되는 구성으로서, 상술한 댐퍼(330)에 결합되어 댐퍼(330)의 작동에 의해 실내의 공기를 외부로 공기를 배출하는 역할을 하는 배기부 또는 외부의 공기를 흡입하여 실내로 외부 공기를 공급하는 역할을 하는 급기부 역할을 수행할 수 있도록 구성된다.
여기서, 상기 제1, 2 배기 및 급기부(340, 350)는 댐퍼(330)에 의해 공기의 흐름 방향이 제어될 때에 서로 다른 역할을 수행하도록 구성된다.
즉, 댐퍼(330)에 의해 공기 급기부(310)와 제1 공기의 배기 및 급기부(340)가 연결되어 제1 공기의 배기 및 급기부(340)가 급기부의 역할을 수행하게 되면 공기 배출부(320)와 제2 공기의 배기 및 급기부(350)가 연결되어 제2 공기의 배기 및 급기부(350)가 배기부의 역할을 수행하도록 구성된다.
다음으로, 제1 열교환부(360)는 댐퍼(330)와 제1 공기의 배기 및 급기부(340) 사이에 형성되어 급, 배기 되는 공기가 이동할 때에 공기 내에 포함된 냉열 및 온열을 포함하는 열에너지를 공기와 직접 접촉하여 흡수하기 위해 구성된다.
다음으로, 제2 열교환부(370)는 댐퍼(330)와 제2 공기의 배기 및 급기부(350) 사이에 형성되어 급, 배기 되는 공기가 이동할 때에 공기 내에 포함된 냉열 및 온열을 포함하는 열에너지를 공기와 직접 접촉하여 흡수하기 위해 구성된다.
상기와 같은 본 발명의 작용효과에 대해 살펴보면,
도 2에서와 같이 댐퍼(330)의 제1 댐퍼(331)가 개방되고, 제2 댐퍼(332)가 폐쇄되면, 제1 공기의 배기 및 급기부(340)는 급기부의 역할을 수행하고, 제2 공기의 배기 및 급기부(350)는 배출부의 역할을 수행한다.
즉, 제1 공기의 배기 및 급기부(340), 제1 열교환부(360), 댐퍼(330), 공기 공급부(310)의 순으로 공기가 이동하여 외부의 공기를 흡입하여 실내에 공급하도록 작동하게 되며, 이때에 상기 제1 열교환부(360)는 외부 공기와 직접 접촉하여 열교환이 이루어지게 된다.
또한, 공기 배출부(320), 댐퍼(330), 제2 열교환부(370) 및 제2 공기의 배기 및 급기부(350)의 순으로 공기가 이동하게 되어 내부 공기를 외부로 배출하게 되며, 이때에 제2 열교환부(370)는 내부공기와 직접 접촉하여 열교환이 이루어지게 된다.
한편, 상기와 같이 열교환이 이루어지면서 공기의 순환이 이루어지는 과정에서 60초 후에 댐퍼(330)가 통상의 제어부(도면에 미도시)에 의해 제어되어 제1 댐퍼(331)가 폐쇄되고, 제2 댐퍼(332)가 개방되면 제1 공기의 배기 및 급기부(340)는 배기부의 역할을 수행하고, 제2 공기의 배기 및 급기부(350)는 급기부의 역할을 수행하도록 공기의 흐름이 제어가 된다.
즉, 도 3에서와 같이 제2 공기의 배기 및 급기부(350), 제2 열교환부(370), 댐퍼(330), 공기 급기부(310)로 공기가 이동하도록 공기 흐름의 제어가 이루어지게 되고, 공기 배출부(320), 댐퍼(330), 제1 열교환부(360), 제1 공기의 배기 및 급기부(340)로 공기가 이동하도록 공기 흐름의 제어가 이루어지게 된다.
따라서, 상기 댐퍼(330)의 제1, 2 댐퍼(331, 332)의 개폐를 주기적으로 제어해 공기 흐름 방향을 지속적으로 제어하여 외부에 설치되어 있는 제1, 2 공기의 배기 및 급기부(340, 350)가 주기적으로 배기부 및 급기부의 역할를 수행할 수 있도록 하여 급, 배기되는 공기가 제1, 2 열교환부(360, 370)와 직접 접촉하여 열교환이 이루어져 열손실 없이 열교환을 실시할 수 있으면서 외부의 공기가 낮을 때에도 주기적으로 제1, 2 공기의 배기 및 급기부(340, 350)에 온열을 포함한 공기가 이동하기 때문에 별도의 동파방지시설을 구비하지 않더라도 겨울철 동파를 방지할 수 있는 역할을 수행할 수 있다.
상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 일 실시 에에 대해 기재한 것이지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음은 본 발명에 속하는 통상의 기술자에게 당연한 것임을 명시한다.
F : 필터
310 : 공기 급기부
311 : 공기 공급 디퓨져 312 : 급기팬
313 : 급기라인
320 : 공기 배출부
321 : 공기 배출 디퓨져 322 : 배기팬
323 : 배기라인
330 : 댐퍼
331 : 제1 댐퍼 332 : 제2 댐퍼
340 : 제1 공기의 배기 및 급기부
350 : 제2 공기의 배기 및 급기부
360 : 제1 열교환부
370 : 제2 열교환부
300 : 급, 배기구를 주기적으로 바꿔주는 듀얼 열교환 타입의 열교환 시스템

Claims (2)

  1. 실내에 공기를 공급하기 위해 공기 공급 디퓨져(311)와 급기팬(312) 및 급기라인(311)으로 이루어진 공기 급기부(310);
    실내의 공기를 외부로 배출하기 위해 공기 배출 디퓨져(321)와 배기팬(322) 및 배기라인(323)으로 이루어진 공기 배출부(320);
    상기 공기 급기부(310) 및 공기 배출부(320)의 공기 흐름 방향을 제어하기 위한 제1, 2 댐퍼(331, 332)로 이루어진 댐퍼(330);
    상기 댐퍼(330)에 의해 공기 급기부(310) 또는 공기 배출부(320)에 연결되어 실외의 외부 공기를 공급하거나 내부 공기를 배출하기 위한 제1 공기의 배기 및 급기부(340);
    상기 댐퍼(330)에 의해 공기 급기부(310) 또는 공기 배출부(320)에 연결되어 실외의 외부 공기를 공급하거나 내부 공기를 배출하기 위한 제2 공기의 배기 및 급기부(350);
    상기 댐퍼(330)와 제1 공기의 배기 및 급기부(240) 사이에 형성되어 댐퍼(330)에 의해 공기 급기부(310) 또는 공기 배출부(320)와 연결되는 제1 열교환부(360);
    상기 댐퍼(330)와 제2 공기의 배기 및 급기부(350) 사이에 형성되어 댐퍼(330)에 의해 공기 급기부(310) 또는 공기 배출부(320)와 연결되는 제2 열교환부(370);로 이루어져 있어,
    상기 댐퍼(330)의 제1 댐퍼(331)가 개방되고, 제2 댐퍼(332)가 폐쇄되면 외부의 공기가 제1 공기의 배기 및 급기부(340), 제1 열교환부(360), 댐퍼(330), 공기 공급부(310)의 순으로 공기가 이동하여 제1 공기의 배기 및 급기부(340)는 급기부의 역할을 수행하게 되며, 내부공기는 공기 배출부(320), 댐퍼(330), 제2 열교환부(370) 및 제2 공기의 배기 및 급기부(350)의 순으로 공기가 이동하게 되어 제2 공기의 배기 및 급기부(350)는 배기부의 역할을 수행하도록 하고,
    상기와 같은 공기의 순환이 이루어지는 과정에서 일정 시간 후 제1 댐퍼(331)가 폐쇄되고 제2 댐퍼(332)가 개방되면 공기 배출부(320), 댐퍼(330), 제1 열교환부(360), 제1 공기의 배기 및 급기부(340)로 공기가 이동되어 제1 공기의 배기 및 급기부(340)는 배기부의 역할을 수행하고, 제2 공기의 배기 및 급기부(350), 제2 열교환부(370), 댐퍼(330), 공기 급기부(310)로 공기가 이동되어 제2 공기의 배기 및 급기부(350)는 급기부의 역할을 수행하도록 공기의 흐름이 제어되며,
    상기 댐퍼(330)의 제1, 2 댐퍼(331, 332)의 개폐를 주기적으로 제어해 공기 흐름 방향을 지속적으로 제어하여 외부에 설치되어 있는 제1, 2 공기의 배기 및 급기부(340, 350)가 주기적으로 배기부 및 급기부의 역할를 수행할 수 있도록 하여 급, 배기되는 공기가 제1, 2 열교환부(360, 370)와 직접 접촉하여 열교환이 이루어져 열손실 없이 열교환을 실시할 수 있으면서 외부의 공기가 낮을 때에도 주기적으로 제1, 2 공기의 배기 및 급기부(340, 350)에 온열을 포함한 공기가 이동하기 때문에 별도의 동파방지시설을 구비하지 않더라도 겨울철 동파를 방지할 수 있도록 구성된 것에 특징이 있는 급, 배기구를 주기적으로 바꿔주는 듀얼 열교환 타입의 열교환 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4152233B2 (ja) * 2003-03-28 2008-09-17 大阪瓦斯株式会社 炉加熱用の蓄熱式燃焼装置
KR101263656B1 (ko) * 2012-01-05 2013-05-22 대림산업 주식회사 열교환기의 병렬배치와 댐퍼부재의 전환을 통한 바이패스 기능을 가지는 열교환기 조립체 및 이를 이용한 실내외 공기의 급배기방법

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