KR102356119B1 - 성형성 종이를 이용한 대향류형 전열교환기 - Google Patents

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Abstract

"성형성 종이를 이용한 대향류형 전열교환기"가 개시된다. 본 발명에 의한 "성형성 종이를 이용한 대향류형 전열교환기"는 산과 골이 반복되며 실외공기가 실내로 유입되는 복수개의 외기공급유로(111)가 구비된 외기공급부(110)와; 상기 외기공급부(110)와 교번적으로 높이방향으로 적층되며 산과 골이 반복되며 실내공기가 상기 실외공기의 이동방향과 대향되는 방향으로 이동되게 복수개의 내기배출유로(121)가 구비된 내기배출부(120)와; 이웃하게 상하로 적층된 상기 외기공급부(110)와 상기 내기배출부(120) 사이에 구비되어 상기 실외공기와 상기 실내공기가 열전달될 수 있게 지지하는 라이너(130)를 포함한다.
여기서, 상기 외기공급부(110)와 상기 내기배출부(120)는 각각 상기 외기공급유로(111)와 상기 내기배출유로(121)의 테두리영역에 상하에 위치된 라이너(130)에 결합되게 구비되어 실내공기와 실외공기의 측면 기밀성을 확보하는 외기기밀유지벽부(113)와 내기기밀유지벽부(123)를 더 포함하며, 상기 외기공급부(110)와 상기 내기배출부(120)는 압진공성형에 의해 제조되는 것이 바람직하다.

Description

성형성 종이를 이용한 대향류형 전열교환기{Counter flow total heat exchanger device using formability paper}
본 발명은 대향류형 전열교환기에 관한 것으로서, 보다 자세히는 성형성 종이를 이용해 제조되어 가공성과 전열성능 및 수분전달이 우수한 대향류형 전열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 주택에서 빌딩, 백화점, 극장, 점포, 학교, 병원 등에 이르기까지 건축구조물에서 환기는 중요한 부분을 차지하고 있다. 그런데, 환기를 하게 되면 난방기기 또는 냉방기를 이용해 애써 따뜻하게 하거나 시원하게 한 실내공기가 실외로 빠져나가 버리게 되므로 실내가 추워지거나 더워지게 되어 실내 냉난방효과를 감소시키는 문제가 있다. 이러한 문제를 개선하기 위해 전열교환기를 구비한 환기장치가 개발되어 있다.
종래 전열교환기는 직교류형(cross flow), 평형류형(paraller flow), 대향류형(counter flow)으로 발전되어 왔다.
도 1은 직교류형 전열교환기(10)의 구성을 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이 직교류방식 전열교환기(10)는 산과 골(11)이 연속적으로 반복 형성된 골판지(13)를 그 골 형성방향이 서로 직교하도록 교대로 적층하고 그 사이에 전열막지(15)를 개재하여 형성된다.
직교류방식 전열교환기(10)는 골판지(13)에 형성된 골(11)이 서로 직교하도록 복수개의 골판지(13)를 적층하여 실외공기(A)의 공급과 실내공기(B)의 배출이 서로 교차하여 이루어지며 전열교환이 이루어진다.
이러한 직교류방식 전열교환기(10)는 골판지(13)를 대량 생산하여 소정 크기로 절단하여 제작하기 때문에 가격이 저렴하고, 골판지와 그 사이에 개재되는 전열막지(15)가 둘 다 종이재질로 이루어지므로 동종재질 접착으로 인해 누기율이 적음과 동시에 제작이 용이하고, 설계사양에 따라서 열교환면적을 가변적으로 조절할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 종래의 직교류형 전열교환기(10)는 실내공기(B)와 실외공기(A)가 직교하여 이동함에 따라 서로 접촉되는 시간이 짧아 열교환효율이 떨어진다는 단점이 있다.
도 2는 평형류형 전열교환기(20)의 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 대향류형 전열교환기(30)의 구성을 도시한 도면이다.
평형류형 전열교환기(20)와 대향류형 전열교환기(30)는 동일한 형상이나 급기방향과 배기방향이 서로 차이나게 구비된다.
평형류형 전열교환기(20)는 실외공기(A)를 실내로 공급하는 외기공급부(21)와 실내공기(B)를 실외로 배출하는 내기배출부(23)가 교대로 적층되고, 그 사이에 전열막지(25)가 개재된다.
대향류형 전열교환기(30)는 실외공기(A)를 실내로 공급하는 외기공급부(31)와 실내공기(B)를 실외로 배출하는 내기배출부(33)가 교대로 적층되고, 그 사이에 전열막지(35)가 개재된다.
도 4는 대향류형 전열교환기(30)의 외기공급부(31)과 내기배출부(33)를 각각 분리하여 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이 외기공급부(31)와 내기배출부(33)는 각각 공기가 이동되는 유로가 형성된 골판지 형태로 구비된다. 이 때, 각 외기공급부(31)는 외기유입관(31a)과 외기안내관(31b) 및 외기유출관(31c)이 연통되게 형성되고, 각 내기배출부(33)는 내기유입관(33a)과 내기안내관(33b) 및 내기유출관(33c)가 연통되게 형성된다.
여기서, 내기안내관(33b)은 외기안내관(31b)과 나란하게 형성되고, 내기유입관(33a)과 내기유출관(33c)는 외기유입관(31a) 및 외기유출관(31c)과 대향되는 방향으로 경사지게 형성된다.
이에 의해 실외공기(A)의 급기방향과 실내공기(B)의 배기방향이 서로 대향되어 이루어지고, 이 과정에서 전열교환이 이루어진다.
반면, 평형류형 전열교환기(20)는 내기배출부(21)에서의 실내공기(B)의 배출방향과 외기공급부(23)에서의 실외공기(A)의 공급방향이 동일방향으로 이루어지고, 이 과정에서 전열교환이 이루어진다.
전열교환기의 열교환 성능은 면적에 비례한다. 같은 면적으로 산정했을 때, 평형류형 전열교환기의 이론 열교환효율은 약 50%이고, 직교류형 전열교환기의 이론 열교환효율은 약 75%이고, 대향류형 전열교환기의 이론 열교환효율은 약 90%이므로 대향류형 전열교환기의 열교환효율이 가장 높다.
그런데, 종래 평형류형 전열교환기(20)와 대향류형 전열교환기(30)는 외기공급부와 내기배출부는 수지로 형성되고, 전열막지만 종이로 제작되었다.
이렇게 전열막지와 외기공급부 및 내기배출부의 재질이 상이할 경우, 수분의 교환이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있다.
우리나라는 겨울과 여름 습도 차이가 커서 습도 부하가 높다. 이러한 환경에서는 전열교환기에서 수분의 교환이 원활하게 이루어지는 것이 중요하다. 그러나, 구조적으로 대향류형 전열교환기는 상이한 재질로 제조되므로 실내공기와 실외공기가 이동되는 유로에서 습기를 고체면이 흡수했다가 반대편으로 습기를 전달해야한다. 이 때, 서로 다른 재질일 경우 습기의 전달이 원활하게 이루어지지 않게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 본 출원인은 등록특허 10-0911776호 "전열교환기 및 전열교환기의 제조방법"을 통해 롤루롤 방식으로 전열막지와 외기공급부 및 흡기안내부를 모두 종이로 형성하는 제조방법을 개시하였다.
개시된 전열교환기 제조방법은 도 5에 도시된 바와 같이 서로 대향되는 방향으로 요철이 형성된 한 쌍의 롤러(40, 40a) 사이에 종이(50)를 삽입하여 종이(50)에 산과 골이 반복된 유로(51)를 형성한다.
그런데, 이렇게 종이(50)에 유로(51)를 형성하는 것은 이론적으로는 가능하나, 실제로는 종이는 변형량이 거의 없는 재료이므로 산과 골의 유로 형상이 유지되기 어려워 실제 가공이 불가능한 한계가 있었다.
즉, 종이(50)를 이용해 희망하는 유로(51)를 성형하기 위해서는 종이(50)의 두께가 충분히 두꺼워야 하나 그렇게 되면 열교환 성능이 떨어지고, 종이(50)의 두께가 얇으면 찢어지거나 가공된 형상이 유지되기 어려운 한계가 있었다.
또한, 도 4에 확대된 단면도에 도시된 바와 같이 종래 대향류형 전열교환기(30)는 도 5에 도시된 롤투롤 방식으로 외기공급부(31)와 내기배출부(33)의 유로가 형성되므로 각 층의 외기공급부(31)와 내기배출부(33)의 측면 테두리로의 공기 누설을 차단할 수단이 없었다. 이에 제조시에 외기공급부(31)와 내기배출부(33)의 양쪽 측면에 작업자가 측벽을 직접 가공하여 붙이는 씰링과정이 추가되었다. 씰링작업은 수작업으로 진행되므로 대량제조에 적합하지 않으며, 불량률이 크게 증가하는 요인이 되었다.
문헌 1. 대한민국특허청, 등록번호 제10-0911776호, "전열교환기 및 전열교환기의 제조방법" 문헌 2. 대한민국특허청, 특허공개번호 제10-2016-0008981호, "전열교환기 엘리먼트용 원지 및 그 제조방법"
본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 열전달효율이 높으면서 수분전달도 원활하게 이루어질 수 있도록 동일재질로 형성되는 대향류형 전열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 가공성이 높은 성형성 종이로 이루어져 압진공 방식에 의해 측면격벽이 일체로 성형될 수 있으며 대량제조가 용이한 대향류형 전열교환기를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적은 성형성 종이를 이용한 대향류형 전열교환기에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 성형성 종이를 이용한 대향류형 전열교환기는, 산과 골이 반복되며 실외공기가 실내로 유입되는 복수개의 외기공급유로(111)가 구비된 외기공급부(110)와; 상기 외기공급부(110)와 교번적으로 높이방향으로 적층되며 산과 골이 반복되며 실내공기가 상기 실외공기의 이동방향과 대향되는 방향으로 이동되게 복수개의 내기배출유로(121)가 구비된 내기배출부(120)와; 이웃하게 상하로 적층된 상기 외기공급부(110)와 상기 내기배출부(120) 사이에 구비되어 상기 실외공기와 상기 실내공기가 열전달될 수 있게 지지하는 라이너(130)를 포함한다.
여기서, 상기 외기공급부(110)와 상기 내기배출부(120)는 각각 상기 외기공급유로(111)와 상기 내기배출유로(121)의 테두리영역에 상하에 위치된 라이너(130)에 결합되게 구비되어 실내공기와 실외공기의 측면 기밀성을 확보하는 외기기밀유지벽부(113)와 내기기밀유지벽부(123)를 더 포함하며, 상기 외기공급부(110)와 상기 내기배출부(120)는 압진공성형에 의해 제조되는 것이 바람직하다.
본 발명의 대향류형 전열교환기는 성형성 종이를 이용하므로 압진공성형장치를 통한 압진공 성형에 의해 간편하게 대량으로 제조될 수 있는 장점이 있다.
또한, 한번의 압진공 성형 과정을 통해 유로와 격벽이 일체로 성형되므로 별도로 격벽을 부착하는 과정이 생략될 수 있으며 내부공기 또는 외부공기의 누설을 효과적으로 차단할 수 있다.
또한, 외기공급부와 내기배출부 및 라이너를 모두 동일한 성형성 종이를 이용해 제조하므로 열전달 효율 상승과 더불어 수분전달 효율도 상승되는 장점이 있다.
도 1은 종래 직교류형 전열교환기의 구성을 도시한 사시도,
도 2는 종래 평형류형 전열교환기의 구성을 도시한 사시도,
도 3은 종래 대향류형 전열교환기의 구성을 도시한 사시도,
도 4는 종래 대향류형 전열교환기의 외기공급부와 내기배출부의 구성을 각각 도시한 예시도,
도 5는 종래 대향류형 전열교환기의 제조공정을 도시한 예시도,
도 6은 본 발명에 따른 대향류형 전열교환기의 구성을 도시한 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 대향류형 전열교환기의 외기공급부와 내기배출부의 구성을 도시한 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 대향류형 전열교환기의 단면구성을 도시한 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 대향류형 전열교환기를 압진공성형장치를 이용해 제조하는 과정을 개략적으로 도시한 예시도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.
발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
도 6은 본 발명에 따른 대향류형 전열교환기(100)의 구성을 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 대향류형 전열교환기(100)는 복수개의 외기공급부(110)와 복수개의 내기배출부(120)가 높이방향을 따라 서로 교번적으로 배치되고, 이웃하는 외기공급부(110)와 내기배출부(120) 사이에는 열과 수분을 전달하는 라이너(130)가 배치된다.
본 발명에 따른 대향류형 전열교환기(100)는 전체적으로 단면이 육각형인 기둥형태로 형성된다. 대향류형 전열교환기(100)는 대향류형 방식으로 실내공기(B)와 실외공기(A)를 이동시키며 열교환하여 열교환효율이 높으며, 외기공급부(110)와 내기배출부(120) 및 라이너(130)가 모두 성형성 종이로 동일한 재질로 형성되어 수분전달 효율이 향상될 수 있다.
성형성 종이는 기존 종이와 비교할 때 가공성이 향상되어 압진공 성형에 의해 용이하게 외기공급부(110)와 내기배출부(120)로 성형될 수 있는 장점이 있다. 또한, 압진공 성형에 의해 외기공급부(110)와 내기배출부(120)를 각각 성형할 때 측벽이 함께 성형되어 기밀성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 7은 각 외기공급부(110)와 내기배출부(120)의 구성을 도시한 예시도이다. 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 외기공급부(110)는 반복되게 형성된 산과 골 사이에 구비되며 실외공기(A)를 내부로 공급하는 복수개의 외기공급유로(111)와, 외기공급유로(111)의 외측에 연장형성되어 실외공기(A)의 이동시에 외부 누설을 차단하는 외기기밀유지벽부(113)을 포함한다.
복수개의 외기공급유로(111)는 각각 실외공기(A)가 유입되는 외기유입관(111a)과, 실외공기(A)를 내부로 유출시키는 외기유출관(111d)과, 외기유입관(111a)과 외기유출관(111d) 사이에 일정길이 수평하게 형성되어 실외공기(A)를 안내하는 외기안내관(111c)을 포함한다.
외기유입관(111a)은 수평하게 형성된 외기안내관(111c)의 일단에 일정각도 절곡되게 형성되고, 외기유출관(111d)은 외기안내관(111c)의 타단에 일정각도 절곡되게 형성된다. 외기유입관(111a)과 외기유출관(111d)은 동일한 각도로 외기안내관(111c)에 연장형성된다.
실외공기(A)는 외기유입관(111a)의 외기유입공(111b)으로 유입된 후, 외기안내관(111c)을 따라 일정거리 수평하게 이동된 후 외기유출관(111d)의 외기유출공(111e)을 통해 실내로 공급된다.
여기서, 복수개의 외기공급유로(111)들의 외기유입관(111a), 외기안내관(111c) 및 외기유출관(111d)은 서로 나란하게 형성된다.
외기기밀유지벽부(113)는 도 6에 도시된 바와 같이 단면이 육각형일 때, 외기유입공(111b)과 외기유출공(111e)이 형성되지 않은 네 변의 테두리영역에 외부로 연장형성되어 외기공급유로(111)를 통해 이동되는 실외공기(A)가 외부로 누설되지 않도록 차단한다.
도 7의 (a)에 확대된 단면도에 도시된 바와 같이 외기기밀유지벽부(113)는 복수개의 외기공급유로(111) 중 양측 외곽에 배치된 외기공급유로(111)로부터 일정면적 외측으로 연장형성된다. 외기기밀유지벽부(113)는 최외곽 외기공급유로(111)의 골에 일정 면적 수평하게 연장되는 외기하부결합면(113a)과, 외기하부결합면(113a)의 단부에 수직방향으로 일정높이 형성되는 외기측벽(113b)과, 외기측벽(113b)의 상단에 외측으로 수평하게 일정면적 형성되는 외기상부결합면(113c)을 포함한다.
외기하부결합면(113a)과 외기상부결합면(113c)은 외기측벽(113b)이 외기공급유로(111)의 측면에 수직하게 배치될 수 있도록 지지한다.
도 8의 (b)는 도 6의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면구성을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이 외기공급부(110)의 상부와 하부에 내기배출부(120)가 상하로 배치되고, 그 사이에 상부 라이너(130")와 하부 라이너(130')가 각각 배치된다. 이 때, 외기기밀유지벽부(113)의 외기하부결합면(113a)은 하부 라이너(130')의 상면에 접착되고, 외기상부결합면(113c)은 상부 라이너(130")의 하면에 접착된다.
외기상부결합면(113c)은 상부 라이너(130")의 끝단에 결합되고, 외기하부결합면(113a)은 하부 라이너(130')에서 외기상부결합면(113c)만큼 내측으로 이동된 위치에 결합된다.
외기측벽(113b)의 높이는 외기공급유로(111)의 산의 높이에 대응되게 형성된다. 외기하부결합면(113a)과 외기상부결합면(113c)이 각각 하부 라이너(130')의 상면과 상부 라이너(130")의 하면에 결합되면서 외기측벽(113b)은 수직방향으로 배치된다. 이에 의해 외기공급유로(111)가 상부 라이너(130")와 하부 라이너(130') 및 양측의 외기측벽(113b) 사이에 둘러 쌓여져 외부공기(A)의 누설이 차단된다.
외기기밀유지벽부(113)는 외기공급유로(111)와 함께 압진공 성형에 의해 일체로 성형된다. 이에 의해 종래 작업자가 별도로 측벽을 부착하던 공정을 진행하지 않아도 되므로 작업시간이 단축될 수 있고, 일체로 성형되므로 불량이 발생될 위험이 없으며 외기 누설 차단효율이 향상되는 장점이 있다.
내기배출부(120)는 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 반복되게 형성된 산과 골 사이에 구비되며 실내공기(B)를 실외로 배출하는 복수개의 내기배출유로(121)와, 내기배출유로(121)의 외측에 연장형성되어 실내공기(B)의 이동시에 외부 누설을 차단하는 내기기밀유지벽부(123)를 포함한다.
복수개의 내기배출유로(121)는 각각 실내공기(B)가 유입되는 내기유입관(121a)과, 실내공기(B)를 외부로 유출시키는 내기유출관(121d)과, 내기유입관(121a)과 내기유출관(121d) 사이에 일정길이 수평하게 형성되어 실내공기(B)를 안내하는 내기안내관(121c)을 포함한다.
내기안내관(121c)은 외기안내관(111c)과 수평하게 동일한 길이로 형성된다. 내기유입관(121a)은 외기유입관(111a)과 대향되는 방향에서 외기유출관(111d)과 교차되는 방향으로 경사지게 형성된다. 내기유출관(121d)은 외기유출관(111d)과 대향되는 방향에서 외기유입관(111a)과 교차되는 방향으로 경사지게 형성된다.
실내공기(B)는 내기유입관(121a)의 내기유입공(121b)으로 유입된 후 내기안내관(121c)을 따라 이동된 후 내기유출공(121e)으로 배출된다.
내기기밀유지벽부(123)는 내기배출유로(121)의 양측에 외측으로 연장형성되어 내기배출유로(121)를 따라 이동되는 실내공기(B)의 외부 누설을 차단한다. 내기기밀유지벽부(123)는 상술한 외기기밀유지벽부(113)과 동일한 구성으로 구비된다.
여기서, 본 발명의 내기배출부(120)와 외기공급부(110)는 도 6에 도시된 바와 같이 내기안내관(121c)과 외기안내관(111c)에서 실내공기(B)와 실외공기(A)가 충분히 접촉하며 열교환이 이루어지도록 내기안내관(121c)과 외기안내관(111c)의 길이를 도 3에 도시된 종래 대향류형 전열교환기(30) 보다 길게 형성하는 것이 바람직하다.
라이너(130)는 상하로 교번적으로 배치되는 복수개의 외기공급부(110)와 내기배출부(120) 사이사이에 배치되어 이들 사이에 열과 수분이 전달될 수 있게 한다. 본 발명에 따른 라이너(130)는 외기공급부(110) 및 내기배출부(120)와 동일하게 성형성 종이로 구비된다. 외기공급부(110)와 내기배출부(120)는 표면에 유로(111,121)와 기밀유지벽부(113,123)이 성형되나, 라이너(130)는 평평한 판상 형태로 구비된다.
라이너(130)의 두께는 외기공급부(110) 및 내기배출부(120)와 동일하거나 상대적으로 얇게 형성되는 것이 열과 수분의 전달에 더욱 효과적일 수 있어 바람직하다.
여기서, 외기공급부(110)와 내기배출부(120) 및 라이너(130)는 성형성 종이로 제조된다. 성형성 종이는 도 6에 확대 도시된 바와 같이 종이(P)에 성형용액(S)을 표면에 코팅하여 성형성이 향상되도록 제조된다.
성형용액(S)은 식품용으로 사용되는 한천(Agar, E406)과 암모늄 지르코늄 카보나이트(AmZrCarb)를 수용액상태로 혼합한 것이다. 성형성 종이는 종이(P) 평량 대비 성형용액(S)을 2~4% 양으로 양쪽 표면에 코팅하여 제조된다.
한천을 종이에 코팅하면 가공성이 좋아진다. 압진공 성형으로 종래 종이에 산과 골이 반복되는 유로를 형성하려고 하면 종래 종이는 가공성이 나빠 가공된 형상이 고정되지 않고 흐물흐물 형상이 풀어지게 된다. 반면, 한천을 종이에 코팅하면 가공된 형상이 장시간 안정적으로 유지된다.
암모늄 지르코늄 카보나이트(AmZrCarb)는 가교제 역할을 한다. 즉, 한천이 종이로부터 분리되지 않고 코팅된 상태가 안정적으로 유지될 수 있게 한다.
여기서, 성형용액(S)을 2% 미만으로 코팅하면 가공성이 종래 종이와 크게 차이가 나지 않고, 성형용액(S)을 4%를 초과하여 코팅하면 가공성능은 향상되나 열전달효율 및 수분 전달 효율이 저하될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 대향류형 전열교환기(100)의 동작과정을 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
대향류형 전열교환기(100)는 도 6에 도시된 바와 같이 복수개의 외기공급부(110)와 내기배출부(120)가 높이방향을 따라 서로 교번적으로 적층되고, 이들 사이에 라이너(130)가 배치된다.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 실외공기(A)는 외기공급부(110)에 형성된 복수개의 외기공급유로(111)를 통해 실내로 이동된다. 실외공기(A)는 외기유입공(111b)을 통해 외기유입관(111a)으로 유입되고, 외기안내관(111c)과 외기유출관(111d)을 따라 이동된 후 외기유출공(111e)을 통해 실내로 유출된다.
도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 실내공기(B)는 내기배출부(120)에 형성된 복수개의 내기배출유로(121)를 통해 실외로 이동된다. 실내공기(B)는 내기유입공(121b)을 통해 내기유입관(121a)으로 유입되고, 내기안내관(121c)과 내기유출관(121d)을 따라 이동된 후 내기유출공(121e)을 통해 실외로 유출된다.
도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 실내공기(B)와 실외공기(A)는 각각 내기안내관(121c)과 외기안내관(111c)에서 서로 대향되는 방향으로 이동되고, 이 과정에서 실내공기(B)의 열(H) 또는 냉기가 라이너(130)를 따라 이동된 후 실외공기(A)로 전달되며 열교환이 이루어진다.
또한, 외기공급부(110)와 내기배출부(120) 및 라이너(130)가 성형성 종이로 동일한 재질로 성형되므로 수분(W)이 흡수된 후 라이너(130)를 통해 이동되며 수분(W)의 교환이 원활하게 이루어진다.
한편, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 외기공급부(110)는 외기공급유로(111)의 외측에 일체로 형성된 외기기밀유지벽부(113)의 외기하부결합면(113a)과 외기상부결합면(113c)이 각각 하부 라이너(130')와 상부 라이너(130")에 각각 접착되어 외기측벽(113b)이 하부라이너(130')와 상부 라이너(130") 사이에 수직하게 배치된다. 이에 의해 외기공급유로(111)를 따라 이동되는 실외공기(A)가 외부로 누설되는 것을 차단할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 대향류형 전열교환기(100)는 성형성 종이에 의해 가공성이 향상되므로 압진공성형을 통해 대량 생산될 수 있다.
도 9는 본 발명의 대향류형 전열교환기(100)의 외기공급부(110)와 내기배출부(120)를 성형하는 압진공성형장치(200)의 구성과 동작과정을 개략적으로 도시한 개략도이다.
도시된 바와 같이 압진공성형장치(200)는 하부금형(210)과 상부금형(220)이 상하로 배치되고, 상부금형(220)이 금형구동부(250)에 의해 상하로 이동된다. 하부금형(210)의 내부에는 하부캐버티(211)가 형성되고, 상부금형(220)에는 상부캐버티(221)가 형성된다.
하부캐버티(211)와 상부캐버티(221)로 성형성 종이(T)가 공급되고, 상부금형(220)이 하부캐버티(211) 내부로 하강하면서 성형성 종이(T)가 외기공급부(110) 또는 내기배출부(120)로 성형된다.
하부캐버티(211)에는 외기공급부(110)와 내기배출부(120)의 외기공급유로(111) 또는 내기배출유로(121)에 대응되는 유로를 형성하는 하부유로몰드(211a)와, 외기기밀유지벽부(113) 또는 내기기밀유지벽부(123)를 형성하는 하부측벽몰드(211b)가 구비된다.
하부유로몰드(211a)와 하부측벽몰드(211b)에는 하부캐버티(211)를 향해 진공압을 인가하는 하부진공흡입공(212)이 복수개 전영역에 균일하게 형성된다.
상부캐버티(221)에는 하부캐버티(211)와 동일하게 상부유로몰드(221a)와 상부측벽몰드(221b)가 구비되고, 상부진공흡입공(222)이 복수개 형성된다.
상부진공흡입공(222)과 하부진공흡입공(212)은 연결관(222a)을 통해 진공압형성부(230)와 연결된다. 진공압형성부(230)는 진공펌프로 구비되어 연결관(222a)으로 진공압을 인가하여 상부진공흡입공(222)과 하부진공흡입공(212)에 진공압이 인가되게 한다.
한편, 연결관(222a)에는 압축공기공급부(240)도 연결된다. 진공압형성부(230)와 압축공기공급부(240)는 연결관(222a)과 연결된 관로 상에 제1밸브(231)와 제2밸브(241)가 각각 구비된다. 제1밸브(231)와 제2밸브(241)는 서로 선택적으로 사용된다. 제1밸브(231)가 열리면 제2밸브(241)는 닫힌 상태를 유지하고, 연결관(222a)을 통해 상부진공흡입공(222)과 하부진공흡입공(212)으로 진공압이 인가된다.
제1밸브(231)가 닫히며 제2밸브(241)가 열리고 연결관(222a)을 통해 상부진공흡입공(222)으로만 압축공기가 공급된다.
도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 금형구동부(250)에 의해 상부금형(220)이 상부로 상승되고, 성형성 종이(T)가 상부금형(220)과 하부금형(210) 사이로 공급된다. 성형성 종이(T)는 예열과정을 거친 후 압진공성형장치(200)로 공급된다.
성형성 종이(T)가 공급되면, 금형구동부(250)는 상부금형(220)을 하부금형(210) 측으로 하강시킨다. 이에 의해 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 상부유로몰드(221a)와 상부측벽몰드(221b)가 하부캐버티(211)로 삽입되며 하부유로몰드(211a) 및 상부측벽몰드(221b)와 맞물린다.
성형성 종이(T)는 상부금형(220)과 하부금형(210) 사이에 압착되고, 제1밸브(231)가 열리며 진공압형성부(230)가 진공압을 상부진공흡입공(222)과 하부진공흡입공(212)으로 인가한다. 상부진공흡입공(222)과 하부진공흡입공(212)이 진공압을 인가하면서 성형성 종이(T)가 상부유로몰드(221a)와 하부유로몰드(211a)에 흡착되며 유로(111,121)가 형성되고, 상부측벽몰드(221b)와 하부측벽몰드(211b) 사이에서 측벽(113b.123b)이 형성된다.
유로(111,121) 형성이 완료되면, 금형구동부(250)는 상부금형(220)을 상승시키고, 제1밸브(231)가 닫히고 제2밸브(241)가 개방된다. 압축공기공급부(240)가 구동되며 고압의 압축공기가 상부진공흡입공(222)을 통해 하부금형(210)에 흡착된 성형성 종이(T)로 분사된다. 이에 의해 성형성 종이(T)에 형성된 유로(111,121)와 측벽(113b.123b)의 형상이 보다 정밀하게 성형될 수 있다.
이렇게 유로(111,121)와 측벽(113b.123b)의 성형이 완료된 성형성 종이(T)는 외기공급부(110)와 내기배출부(120)의 크기에 맞게 절단된다. 절단된 외기공급부(110)와 내기배출부(120)는 각각 상하방향으로 교번적으로 적층되고, 그 사이에 라이너(130)가 접착되어 제조된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 대향류형 전열교환기는 성형성 종이를 이용하므로 압진공성형장치를 통한 압진공 성형에 의해 간편하게 대량으로 제조될 수 있는 장점이 있다.
또한, 한번의 압진공 성형 과정을 통해 유로와 격벽이 일체로 성형되므로 별도로 격벽을 부착하는 과정이 생략될 수 있으며 내부공기 또는 외부공기의 누설을 효과적으로 차단할 수 있다.
또한, 외기공급부와 내기배출부 및 라이너를 모두 동일한 성형성 종이를 이용해 제조하므로 열전달 효율 상승과 더불어 수분전달 효율도 상승되는 장점이 있다.
이상 몇 가지의 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 살펴보았다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 상기 살펴본 실시예를 다양하게 변형하거나 변경할 수 있음은 자명하다. 또한, 비록 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다. 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.
100 : 대향류형 전열교환기 110 : 외기공급부
111 : 외기공급유로 111a : 외기유입관
111b : 외기유입공 111c : 외기안내관
111d : 외기유출관 111e : 외기유출공
113 : 외기기밀유지벽부 113a : 외기하부결합면
113b : 외기측벽 113c : 외기상부결합면
120 : 내기배출부 121 : 내기배출유로
121a : 내기유입관 121c : 내기안내관
121d : 내기유출관 123 : 내기기밀유지벽부
123a : 내기하부결합면 123b : 내기측벽
123c : 내기상부결합면 130 : 라이너
200 : 압진공성형장치 210 : 하부금형
211 : 하부캐버티 211a : 하부유로몰드
211b : 하부측벽몰드 212 : 하부진공흡입공
220 : 상부금형 221 : 상부캐버티
221a : 상부유로몰드 221b : 상부측벽몰드
222 : 상부진공흡입공 222a : 연결관
230 : 진공압형성부 231 : 제1밸브
240 : 압축공기공급부 241 : 제2밸브
250 : 금형구동부
A : 외부공기
B : 내부공기
H : 열
P : 종이
S : 성형용액
W : 수분
T : 기능성종이

Claims (5)

  1. 산과 골이 반복되며 실외공기가 실내로 유입되는 복수개의 외기공급유로(111)가 구비된 외기공급부(110)와;
    상기 외기공급부(110)와 교번적으로 높이방향으로 적층되며 산과 골이 반복되며 실내공기가 상기 실외공기의 이동방향과 대향되는 방향으로 이동되게 복수개의 내기배출유로(121)가 구비된 내기배출부(120)와;
    이웃하게 상하로 적층된 상기 외기공급부(110)와 상기 내기배출부(120) 사이에 구비되어 상기 실외공기와 상기 실내공기가 열전달될 수 있게 지지하는 라이너(130)를 포함하며,
    상기 외기공급부(110)와 상기 내기배출부(120)는 각각 상기 외기공급유로(111)와 상기 내기배출유로(121)의 테두리영역에 상하에 위치된 라이너(130)에 결합되게 구비되어 실내공기와 실외공기의 측면 기밀성을 확보하는 외기기밀유지벽부(113)와 내기기밀유지벽부(123)를 더 포함하며,

    상기 외기기밀유지벽부(113)와 상기 내기기밀유지벽부(123)는 각각 상기 외기공급유로(111)와 상기 내기배출유로(121)의 골 영역으로부터 외측으로 일정면적 연장형성된 하부결합면(113a,123a)과, 상기 하부결합면(113a,123a)으로부터 수직하게 형성된 측벽(113b,123b)과, 상기 측벽(113b,123b)의 상단에 수평방향으로 일정면적 연장형성된 상부결합면(113c,123c)을 포함하며,
    결합 공정 단순화 및 측면 기밀성 확보를 위해, 상기 상부결합면(113c,123c)은 상기 외기공급부(110) 또는 상기 내기배출부(120)의 상부에 적층된 라이너(130)에 접착되고, 상기 하부결합면(113a,123a)은 상기 외기공급부(110) 또는 상기 내기배출부(120)의 하부에 적층된 라이너(130)에 접착되며,

    상기 외기공급부(110)와 상기 내기배출부(120) 및 상기 라이너(130)는 동일한 성형성 종이로 형성되며,

    상기 외기공급부(110)와 상기 내기배출부(120)는 압진공성형에 의해 제조되되,
    상기 압진공성형에 이용되는 압진공성형장치(200)는,
    상기 외기공급부(110)와 상기 내기배출부(120)의 상기 외기공급유로(111) 또는 상기 내기배출유로(121)에 대응되는 유로를 형성하는 하부유로몰드(211a)와, 상기 외기기밀유지벽부(113) 또는 상기 내기기밀유지벽부(123)를 형성하는 하부측벽몰드(211b)가 형성된 하부캐버티(211)를 구비하는 하부금형(210)과,
    상기 내기배출부(120)와 상기 외기공급부(110)의 상기 내기배출유로(121) 또는 상기 외기공급유로(111)에 대응되는 유로를 형성하는 상부유로몰드(221a)와, 상기 내기기밀유지벽부(123) 또는 상기 외기기밀유지벽부(113)를 형성하는 상부측벽몰드(221b)가 형성된 상부캐버티(221)를 구비하는 상부금형(220)을 포함하며,
    상기 하부유로몰드(211a)와 상기 하부측벽몰드(211b)에는 상기 하부캐버티(211)를 향해 진공압을 인가하는 하부진공흡입공(212)이 복수개 균일하게 형성되며,
    상기 상부유로몰드(221a)와 상기 상부측벽몰드(221b)에는 상기 상부캐버티(221)를 향해 진공압을 인가하는 상부진공흡입공(222)이 복수개 균일하게 형성되며,
    상기 상부금형(220)이 상기 하부금형(210)으로 하강하면서 상기 성형성 종이가 상기 외기기밀유지벽부(113)가 일체로 형성된 상기 외기공급부(110) 또는 상기 내기기밀유지벽부(123)가 일체로 형성된 상기 내기배출부(120)로 성형되는 것을 특징으로 하는 대향류형 전열교환기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 성형성 종이는 종이에 성형용액을 코팅하여 제조되며,
    상기 성형용액은 한천(Agar, E406)과 암모늄 지르코늄 카보나이트(AmZrCarb)를 혼합하여 수용액 상태로 제조한 것이며,
    상기 성형용액은 상기 종이의 평량 대비 2~4%양으로 종이의 표면에 코팅되는 것을 특징으로 하는 대향류형 전열교환기.
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