KR102446373B1 - 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광촉매 모듈의 자외선 조사에 의한 광촉매 작용으로 실내로 흡입되는 공기와 실외로 배기되는 공기에 포함된 세균, 곰팡이, 바이러스 등의 병원균을 멸균시킬 수 있는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기는 실내측 급기구(121)와 연통되는 제1 내부공간(111)과, 실외측 배기구(122)와 연통되는 제2 내부공간(112)과, 실내측 환기구(123)와 연통되는 제3 내부공간(113)과, 실외측 외기구(124)와 연통되는 제4 내부공간(114)으로 분할 형성되는 케이스(100); 상기 케이스(100)의 내부에 설치되어 실외공기와 실내공기를 서로 열교환시키는 전열교환소자(200); 상기 실내측 급기구(121) 측에 설치되는 급기팬(300) 및 상기 실외측 배기구(122) 측에 설치되는 배기팬(400); 및 상기 급기팬(300)에 근접 설치되어 자외선 조사에 의한 광촉매 작용으로 실외공기 또는 실내공기에 포함된 병원균을 분해시켜 제거하는 광촉매 모듈(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기{Total heat exchanger with air cleaning and sterilization function}
본 발명은 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광촉매 모듈의 자외선 조사에 의한 광촉매 작용으로 실내로 흡입되는 공기와 실외로 배기되는 공기에 포함된 세균, 곰팡이, 바이러스 등의 병원균을 멸균시킬 수 있는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 실내의 공기를 실외의 공기와 환기시키기 위해 일정 건축면적 이상의 건축물과 유동인구가 많은 학교, 병원, 관공서 등에는 환기장치가 설치된다.
이러한 환기장치는 실내의 공기를 강제적으로 배출하고, 실외의 공기를 실내로 공급하는 형태로 환기를 수행하는데, 환기를 수행할 때 실외온도와 실내온도가 많이 차이나는 경우, 실내의 냉난방의 효과가 떨어지기 때문에 근래에는 실내외의 온도 차이를 최소화시킬 수 있는 전열교환소자가 설치된 전열교환기가 주로 사용되고 있다.
이러한 기술의 일예가 하기 문헌 1에 개시되어 있다.
특허문헌 1에는 실내공기가 유입되는 제1 배기구와, 유입된 실내공기가 실외로 배출되는 제2 배기구와, 실외공기가 유입되는 제1 급기구와, 실외공기가 실내로 배출되는 제2 급기구가 형성되는 커버; 전원부를 통해 공급되는 전원에 의해 구동되고, 상기 커버 내에 실장되어 실내공기와 실외공기의 흐름을 유도하는 팬부재; 상기 커버 내에서 상기 커버의 모서리에 일면이 대향되게 배치되고, 제1 배기구, 제2 배기구, 제1 급기구 및 제2 급기구 각각과 타면에서 서로 분리되게 연결되는 전열교환요소; 상기 제1 급기구와 제1 배기구 중 하나 이상에 장착되어 상기 제1 급기구를 통과하는 실외공기 또는 제1 배기구를 통과하는 실내공기를 필터링하는 필터장치를 포함하고, 상기 필터장치는 필터의 사용시간 및 먼지집적량에 따라 필터교환이 이루어지도록 구성되고, 상기 커버 내에는 곡면 형태로 이루어져 제1 급기구, 제2 급기구, 제1 배기구 및 제2 배기구로부터 유입 또는 유출되는 공기의 흐름을 안내하는 가이드부가 더 구비되며, 상기 전열교환요소의 2개의 타면 중 제1 타면은 반분되어 제1 배기구와 제2 배기구에 각각 연결되고, 제2 타면은 반분되어 제1 급기구와 제2 급기구에 각각 연결되고, 상기 제1 배기구와 제1 급기구를 통해 전열교환요소로 유입된 공기는 상기 가이드부에 안내되어 각 타면에 대향하는 일면으로 재유입되어 상기 제2 배기구와 제2 급기구로 각각 배출되는 것을 특징으로 하는 필터 일체형 전열교환기에 대해 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는 실외공기가 실내로 공급되는 급기덕트 및 상기 급기덕트와 교차하며 실내공기가 실외로 배출되는 배기덕트; 상기 급기덕트 상에 구비된 급기팬 및 상기 배기덕트 상에 구비된 배기팬; 상기 급기덕트와 배기덕트가 교차하는 지점에 구비되며, 내부에 상기 급기덕트와 연통되는 다수의 급기통로와 상기 배기덕트와 연통되는 다수의 배기통로가 서로 이웃하도록 구획되어 급기와 배기가 열교환하는 전열교환기; 상기 급기덕트와 배기덕트를 구획하는 격벽의 일측에 구비되며, 실외로 배출되는 실내공기 중 일부가 급기팬에 의해 실내로 재유입될 수 있도록 상기 급기덕트와 배기덕트를 연통시키는 댐퍼를 포함하는 환기장치에 대해 개시되어 있다.
특히, 상기 댐퍼와 전열교환기 사이에 위치하는 급기덕트 상에는 실외공기 및 실내로 재유입되는 실내공기 중의 오염물을 제거하는 공기정화필터가 구비된다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 전열교환기의 내부공간은 물론 전열교환소자, 댐퍼, 필터 등에 세균, 곰팡이는 물론 코로나19 등과 같은 전염성 및 치사율이 높은 바이러스가 그대로 잔류하고 있기 때문에 실내로 외부 공기를 공급하는 과정에서 공기 중에 포함된 바이러스가 실내로 유입되어 전파되면서 많은 사람들의 호흡기를 통해 감염을 일으키는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1132982호(2012.03.28. 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-0845837호(2008.07.07. 등록)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 실내측 급기구와 실외측 배기구에 근접 설치된 광촉매 모듈의 자외선 조사에 의한 광촉매 작용으로 실내로 흡입되는 공기와 실외로 배기되는 공기에 포함된 세균, 곰팡이, 바이러스 등의 병원균을 멸균시킬 수 있는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 광촉매를 포함하는 케이스 격벽부가 2단 이상으로 다중 배치됨과 동시에 상호 엇갈림 배치되는 광촉매 모듈을 통해 광촉매에 대한 공기의 접촉면적을 크게 증가시킬 수 있어, 원패스(One pass) 성능과 공기 순환(Circulation) 효율의 합의점을 도출할 수 있는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 실내측 환기구와 실외측 외기구에 각각 설치된 필터어셈블리를 통해 실내공기 또는 실외공기에 포함된 이물질을 여과함은 물론 필터어셈블리의 프리필터를 분리하지 않고 프리필터에 붙어있는 이물질을 편리하게 청소할 수 있는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 필터어셈블리의 프리필터를 청소하는 과정에서 발생된 이물질을 필터어셈블리와 배기하우징 사이에 연결된 배출덕트를 통해 외부로 배출시킬 수 있는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기는 실내측 급기구(121)와 연통되는 제1 내부공간(111)과, 실외측 배기구(122)와 연통되는 제2 내부공간(112)과, 실내측 환기구(123)와 연통되는 제3 내부공간(113)과, 실외측 외기구(124)와 연통되는 제4 내부공간(114)으로 분할 형성되는 케이스(100); 상기 케이스(100)의 내부에 설치되어 실외공기와 실내공기를 서로 열교환시키는 전열교환소자(200); 상기 실내측 급기구(121) 측에 설치되는 급기팬(300) 및 상기 실외측 배기구(122) 측에 설치되는 배기팬(400); 및 상기 급기팬(300)에 근접 설치되어 자외선 조사에 의한 광촉매 작용으로 실외공기 또는 실내공기에 포함된 병원균을 분해시켜 제거하는 광촉매 모듈(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 내부공간(111)과 제2 내부공간(112)의 사이를 개폐하는 제1 댐퍼(131); 상기 제1 내부공간(111)과 제3 내부공간(113)의 사이를 개폐하는 제2 댐퍼(132); 상기 실외측 배기구(122)에 설치되어 실외측 배기구(122)를 개폐하는 제3 댐퍼(133); 및 상기 실외측 외기구(124)에 설치되어 실외측 외기구(124)를 개폐하는 제4 댐퍼(134);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광촉매 모듈(500)은 공기가 통과될 수 있도록 통기구(511)가 형성된 판상의 커버(510); 상기 커버(510)의 후면에 설치되되 상기 통기구(511)에 연통되게 배치되는 광촉매 필터(520); 상기 광촉매 필터(520)의 둘레에 결합되어 광촉매 필터(520)를 지지하는 필터 프레임(530); 상기 필터 프레임(530)의 후면에 착탈 가능하게 설치되며, 상기 광촉매 필터(520)에 자외선을 조사하도록 다수개의 광원이 구비된 LED 프레임(540);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광촉매 필터(520)는 육각형의 셀이 다수로 배열된 허니컴 구조체(521); 상기 허니컴 구조체(521)의 셀에 수용되는 구형의 광촉매 비드(522); 및 상기 허니컴 구조체(521)의 후면에 설치되는 메쉬망(523);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광촉매 비드(522)는 광원에 의해 자외선을 조사하여 산화반응을 통해 라디칼을 생성하도록 광촉매 물질인 이산화티타늄(TiO2)이 코팅되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LED 프레임(540)은 상기 필터 프레임(530)의 후면에 일정 간격으로 형성된 보강리브(531)와 직교되는 방향으로 배치되어 기판서포트(532)에 의해 고정되며, 정면에 다수개로 구비된 LED(541)가 전기적으로 병렬 연결되는 LED 기판인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광촉매 모듈(500)은 광촉매 비드(522)가 위치될 수 있는 공간이 격자형으로 복수개 마련된 제1 케이스 격벽부(551); 상기 제1 케이스 격벽부(551)의 후단에 결합되며, 상기 제1 케이스 격벽부의 격자형 공간과 엇갈려서 위치되는 격자형 공간이 복수개 마련된 제2 케이스 격벽부(552); 상기 제1 케이스 격벽부(551) 및 상기 제2 케이스 격벽부(552)의 격자형 공간 내부에 수용되는 복수의 광촉매 비드(522); 상기 제1 케이스 격벽부(551)의 전면을 덮어 상기 광촉매 비드(522)가 빠져나오는 것을 방지하는 제1 덮개(553); 및 상기 제2 케이스 격벽부(552)의 후면을 덮어 상기 광촉매 비드(522)가 빠져나오는 것을 방지하는 제2 덮개(554);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광촉매 비드(522)는 공기의 흐름에 대응하여 수용되는 격자형 공간 내에서 유동할 수 있도록 상기 제1 케이스 격벽부(551)의 격자형 공간 또는 상기 제2 케이스 격벽부(552)의 격자형 공간의 크기보다 작게 구비되고, 상기 제1 덮개(553) 및 상기 제2 덮개(554)는 공기를 통과시키되 상기 광촉매 비드(522)의 이탈을 방지하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광촉매 모듈(500)은 전방으로부터 상기 제1 케이스 격벽부(551) 및 상기 제2 케이스 격벽부(552)의 순으로 공기가 통과되도록 배치되고, 상기 제2 케이스 격벽부(552)는 격자형 공간 측면에 이웃하는 격자형 공간과 통하는 홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광촉매 비드(522)는 광촉매 성형 볼 또는 세라믹이나 메탈 재질의 볼에 광촉매를 코팅한 볼인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광촉매 모듈(500)은 상기 제1 케이스 격벽부(551) 및 상기 제2 케이스 격벽부(552)를 향하여 광을 조사하는 활성 광원부를 더 포함하며, 상기 광원부는 상기 제1 케이스 격벽부(551)의 전방 또는 상기 제2 케이스 격벽부(552)의 후방 상에 위치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광촉매 모듈(500)은 상기 제1 케이스 격벽부(551) 또는 제2 케이스 격벽부(552)와 활성 광원부 간의 이격거리 및 공기 유로를 확보하기 위한 가이드 프레임; 활성 광원 드라이버; 및 전원 공급하기 위한 공급라인;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광촉매 모듈(500)은 격벽에 의해 격자형 내부 공간이 조밀하며, 공기가 이동할 수 있는 격자형 내부 공간이 복수개 마련된 제1 케이스 격벽부(551); 및 상기 제1 케이스 격벽부(551)의 후면에 엇갈려 결합되며, 격벽에 의해 격자형 내부 공간이 조밀하고, 공기가 이동할 수 있는 격자형 내부 공간이 복수개 마련된 제2 케이스 격벽부(552);를 포함하고, 상기 제1 케이스 격벽부(551) 및 제2 케이스 격벽부(552)는 광촉매로 코팅되거나 성형되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광촉매 모듈(500)은 일체형 또는 조립형인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전열교환소자(200)의 실외공기 및 실내공기가 유입되는 측면 및 상기 광촉매 모듈(500)의 양측에는 필터부재(700)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 실내공기를 환기시키는 경우, 상기 제1 댐퍼(131)와 제2 댐퍼(132)는 폐쇄되고, 상기 제3 댐퍼(133)와 제4 댐퍼(134)는 개방되면서, 급기팬(300) 및 배기팬(400)이 작동되어 실외공기는 제4 내부공간(114)과 제1 내부공간(111)을 통해 실내로 유입되는 공기흐름을 이루고, 실내공기는 제3 내부공간(113)과 제2 내부공간(112)을 통해 실외로 배기되는 공기흐름을 이루며, 환기 과정에서 광촉매 모듈(500)을 통과하면서 병원균이 제거되는 것을 특징으로 한다.
또한, 실내공기를 순환시키는 경우, 상기 제1 댐퍼(131), 제3 댐퍼(133) 및 제4 댐퍼(134)는 폐쇄되고, 상기 제2 댐퍼(132)는 개방되면서, 배기팬(400)이 작동 정지되고 급기팬(300)이 작동되어 실내공기는 제3 내부공간(113)과 제1 내부공간(111)을 통해 실내로 순환되는 공기흐름을 이루며, 순환 과정에서 광촉매 모듈(500)을 통과하면서 병원균이 제거되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실내측 환기구(123)와 실외측 외기구(124)에 각각 설치되어 공기를 여과하는 필터어셈블리(800)를 더 포함하며, 상기 필터어셈블리(800)는 상기 실내측 환기구(123)와 실외측 외기구(124)에 각각 결합되며, 내측에 프리필터(811)가 구비되는 필터하우징(810); 상기 필터하우징(810)의 내측에 회전 가능하게 결합되어 프리필터(811)를 청소하는 회전브러시(820); 상기 필터하우징(810)의 일측에 설치되어 회전브러시(820)를 회전시키는 구동모터(830); 및 상기 필터하우징(810)의 하부에 형성되어 상기 회전브러시(820)에 의해 프리필터(811)를 청소하는 과정에서 분리된 이물질을 수집하는 수집챔버(840);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전브러시(820)는 상기 구동모터(830)의 구동축에 결합되어 연동 회전되는 회전가이드(821); 상기 회전가이드(821)의 일면에 형성되어 상기 프리필터(811)의 표면을 향해 돌출되는 브러시모(822);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실내측 환기구(123)에 결합된 필터하우징(810)의 수집챔버(840)와 실외측 외기구(124)에 결합된 필터하우징(810′)의 수집챔버(840′) 사이에 제1 배출덕트(850)가 연결되고, 상기 실외측 외기구(124)에 결합된 필터하우징(810′)의 상부와 상기 실외측 배기구(122) 사이에 제2 배출덕트(860)가 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 배출덕트(860)의 내부 일측에는 개폐를 조절하기 위한 조절댐퍼(870)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실외측 배기구(122)에는 원통형의 배기하우징(880)이 결합되고, 상기 배기하우징(880)의 하부에는 상기 제2 배출덕트(860)의 상단이 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배기하우징(880)의 내부에는 배기하우징(880)의 내부공간을 선택적으로 개폐시키도록 노즐댐퍼(890)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기는 광촉매 모듈의 자외선 조사에 의한 광촉매 작용으로 실내로 흡입되는 공기와 실외로 배기되는 공기에 포함된 세균, 곰팡이, 바이러스 등의 병원균을 멸균시킴으로써 공기 중에 포함된 바이러스가 실내로 유입되는 것을 차단하여 호흡기 감염을 예방하는 효과가 있다.
또한, 광촉매를 포함하는 케이스 격벽부가 2단 이상으로 다중 배치됨과 동시에 상호 엇갈림 배치됨으로써, 광촉매에 대한 공기의 접촉면적을 크게 증가시킬 수 있어, 공기 중에 포함된 감염원(바이러스 또는 세균)에 대한 항바이러스 또는 항균 기능을 효율적으로 발휘할 수 있고, 원패스(One pass) 성능과 공기 순환(Circulation) 효율의 합의점을 도출하는 효과가 있다.
또한, 필터어셈블리를 통해 실내공기 또는 실외공기에 포함된 이물질을 여과함은 물론 필터어셈블리의 프리필터를 분리하지 않고 프리필터에 붙어있는 이물질을 편리하게 청소하는 효과가 있다.
또한, 필터어셈블리의 프리필터를 청소하는 과정에서 발생된 이물질을 필터어셈블리와 배기하우징 사이에 연결된 배출덕트를 통해 외부로 배출시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기의 개방상태를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기를 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기의 다른 실시예를 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광촉매 모듈을 나타낸 정면사시도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광촉매 모듈을 나타낸 배면사시도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 프레임을 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광촉매 모듈을 개략적으로 나타낸 정면도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광촉매 모듈을 개략적으로 나타낸 배면도.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광촉매 모듈의 제1 덮개 및 제1 케이스 격벽부를 설명하기 위한 정면도.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광촉매 모듈의 제2 케이스 격벽부 및 제2 덮개를 설명하기 위한 배면도.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광촉매 모듈의 제1 케이스 격벽부와 제2 케이스 격벽부의 엇갈림 배치를 설명하기 위한 단면도.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광촉매 모듈의 제1 케이스 격벽부와 제2 케이스 격벽부의 엇갈림 배치를 설명하기 위한 정면도.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광촉매 모듈의 제1 케이스 격벽부와 제2 케이스 격벽부의 엇갈림 배치를 설명하기 위한 개념도.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광촉매 모듈의 제1 케이스 격벽부와 제2 케이스 격벽부의 엇갈림 배치 시 광촉매 비드의 크기, 격자 공간의 크기, 격벽 두께 등의 설정에 따라 정면에서 바라보았을 때 제1 케이스 격벽부에 수용된 광촉매 비드와 제2 케이스 격벽부에 수용된 광촉매 비드 사이에 간격(공간)이 형성되는 정도 또는 양 광촉매 비드가 상호 중첩되는 정도를 설명하기 위한 개념도.
도 16은 광촉매 비드의 배치에 따른 배치 면적을 고려하기 위한 설계 예시를 나타낸 도면.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광촉매 모듈의 활성 광원(검은색 점으로 표시)이 제2 케이스 격벽부의 후방에 배치된 일 구현예를 나타낸 배면도.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광촉매 모듈의 제1 덮개의 일체형(1-Body 타입)의 구현예(가장 좌측 그림) 및 조립형(Module 타입)의 구현예(나머지 그림)를 설명하기 위한 도면.
도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광촉매 모듈의 제1 케이스 격벽부의 일체형(1-Body 타입)의 구현예(가장 좌측 그림) 및 조립형(Module 타입)의 구현예(나머지 그림)를 설명하기 위한 도면.
도 20은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광촉매 모듈의 제1 케이스 격벽부 또는 제2 케이스 격벽부의 제작 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면.
도 21은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광촉매 모듈의 제2 케이스 격벽부의 일체형(1-Body 타입)의 구현예(가장 좌측 그림) 및 조립형(Module 타입)의 구현예(나머지 그림)를 설명하기 위한 도면.
도 22는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광촉매 모듈의 제2 덮개의 일체형(1-Body 타입)의 구현예(가장 좌측 그림) 및 조립형(Module 타입)의 구현예(나머지 그림)를 설명하기 위한 도면.
도 23은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광촉매 모듈이 광촉매 비드의 배치없이 케이스 격벽부에 광촉매를 코팅하거나 케이스 격벽부 자체를 광촉매를 포함하는 재질로 성형하여 제공되는 일 구현예를 설명하기 위한 도면.
도 24는 본 발명에 따른 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기의 실내 환기 시 공기흐름을 나타낸 도면.
도 25는 본 발명에 따른 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기의 실내공기 순환 시 공기흐름을 나타낸 도면.
도 26은 본 발명에 따른 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기의 또 다른 실시예를 나타낸 평면도.
도 27은 본 발명에 따른 필터어셈블리를 나타낸 사시도.
도 28은 본 발명에 따른 필터어셈블리를 나타낸 정단면도.
도 29는 본 발명에 따른 필터어셈블리를 나타낸 측단면도.
도 30은 본 발명에 따른 배기하우징 및 노즐댐퍼를 나타낸 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기는 케이스(100), 전열교환소자(200), 급기팬(300), 배기팬(400) 및 광촉매 모듈(500)을 포함한다.
상기 케이스(100)는 사각형 구조로서, 내부에 전열교환소자(200), 급기팬(300) 및 배기팬(400) 등과 같은 부품을 설치할 수 있도록 수용공간이 형성된다.
상기 케이스(100)에는 내부에 설치된 부품들의 교체 및 유지관리를 위하여 덮개(150)가 탈부착이 가능하도록 결합된다.
특히, 상기 케이스(100)는 전열교환소자(200)를 기준으로 4개의 공간으로 분할 형성되며, 실내측 급기구(121)와 연통되는 제1 내부공간(111)과, 실외측 배기구(122)와 연통되는 제2 내부공간(112)과, 실내측 환기구(123)와 연통되는 제3 내부공간(113)과, 실외측 외기구(124)와 연통되는 제4 내부공간(114)으로 분할 형성된다.
상기 실내측 급기구(121), 실외측 배기구(122), 실내측 환기구(123) 및 실외측 외기구(124)에는 원통형의 배기덕트(160)가 각각 연결될 수 있다.
한편, 상기 케이스(100)에는 실내공기 및 실외공기의 흐름을 조절하기 위한 댐퍼가 설치된다. 상기 댐퍼는 상기 제1 내부공간(111)과 제2 내부공간(112)의 사이를 개폐하는 제1 댐퍼(131)와, 상기 제1 내부공간(111)과 제3 내부공간(113)의 사이를 개폐하는 제2 댐퍼(132)와, 상기 실외측 배기구(122)에 설치되어 실외측 배기구(122)를 개폐하는 제3 댐퍼(133) 및 상기 실외측 외기구(124)에 설치되어 실외측 외기구(124)를 개폐하는 제4 댐퍼(134)를 포함하여 구성된다.
상기 제1 댐퍼(131), 제2 댐퍼(132), 제3 댐퍼(133) 및 제4 댐퍼(134)는 수동 또는 자동으로 제어가 가능하며, 자동으로 제어하는 경우에는 케이스(100)의 내부에 설치된 제어부(900)의 제어에 의해 구동되는 모터에 의해서 작동된다.
부연하면, 상기 제1 댐퍼(131)는 상기 제1 내부공간(111)과 제2 내부공간(112) 사이에 형성된 제1 격벽(141)에 설치된다. 상기 제2 댐퍼(132)는 상기 제1 내부공간(111)과 제3 내부공간(113) 사이에 형성된 제2 격벽(142)에 설치된다. 상기 제3 댐퍼(133)는 상기 실외측 배기구(122)에 설치되고, 상기 제4 댐퍼(134)는 상기 실외측 외기구(124)에 설치된다.
상기 전열교환소자(200)는 상기 케이스(100)의 내부에 설치되어 실외공기와 실내공기를 서로 열교환시키는 것으로, 실내로 유입되는 공기와 실외로 배기되는 공기를 서로 교차시켜 열교환이 이루어지게 한다.
상기 전열교환소자(200)의 실외공기 및 실내공기가 유입되는 측면에는 필터부재(700)가 설치될 수 있다. 또한, 상기 필터부재(700)는 상기 광촉매 모듈(500)의 양측에도 각각 설치될 수 있다.
상기 필터부재(700)는 프리필터 또는 헤파필터로 구성되며, 헤파필터와 프리필터가 상호 중첩된 형태로 배치될 수도 있다.
이처럼, 상기 필터부재(700)는 공기에 포함된 먼지 등의 이물질과 세균, 곰팡이, 바이러스 등이 전열교환소자(200)의 주변에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 급기팬(300)은 상기 실내측 급기구(121) 측에 설치되어 흡입력을 발생시켜 실외측 외기구(124)로부터 실외공기를 흡입하여 실내측 급기구(121)를 통해 실내로 공급한다.
상기 배기팬(400)은 상기 실외측 배기구(122) 측에 설치되어 흡입력을 발생시켜 실내측 환기구(123)로부터 실내공기를 흡입하여 실외측 배기구(122)를 통해 실외로 배기한다. 상기 급기팬(300)과 배기팬(400)의 작동은 전술한 제어부(900)에 의해 제어된다.
즉, 상기 급기팬(300)과 배기팬(400)의 작동에 따라 실외공기와 실내공기의 급기 또는 배기를 통해 환기가 이루어진다.
한편, 상기 광촉매 모듈(500)은 상기 급기팬(300)에 근접 설치되어 자외선 조사에 의한 광촉매 작용으로 실외공기 또는 실내공기에 포함된 병원균을 분해시켜 제거하는 역할을 한다. 또한, 상기 광촉매 모듈(500)은 도 4에서와 같이 상기 배기팬(400)의 일측에도 근접 설치될 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 광촉매 모듈(500)은 커버(510), 광촉매 필터(520), 필터 프레임(530) 및 LED 프레임(540)을 포함하여 구성된다.
상기 커버(510)는 판상 형상으로 형성되되 공기가 통과될 수 있도록 통기구(511)가 형성된다.
상기 광촉매 필터(520)는 상기 커버(510)의 후면에 설치되되 상기 통기구(511)에 연통되게 배치된다.
이러한 광촉매 필터(520)는 육각형의 셀이 다수로 배열된 허니컴 구조체(521)와, 상기 허니컴 구조체(521)의 셀에 수용되는 구형의 광촉매 비드(522) 및 상기 허니컴 구조체(521)의 후면에 설치되는 메쉬망(523)으로 이루어진다.
상기 허니컴 구조체(521)는 허니컴 형상으로 이루어지되, 합성수지 또는 알루미늄 재질 등으로 제작되는 것이 바람직하다.
상기 광촉매 비드(522)는 상기 허니컴 구조체(521)의 셀에 1개 또는 1개 이상의 개수로 수용될 수 있다.
상기 광촉매 비드(522)는 광원인 LED(541)에 의해 자외선을 조사하여 산화반응을 통해 라디칼(Radical)을 생성하도록 광촉매 물질인 이산화티타늄(TiO2)이 코팅된다. 따라서, 상기 LED(541)의 조도 양에 따라 상기 광촉매 비드(522)의 광촉매 물질이 활성화되어 강력한 라디칼을 생성하여 세균, 곰팡이, 바이러스 등을 멸균시키게 된다.
상기 광촉매 비드(522)는 볼 자체가 광촉매 재질을 포함하는 재질로 이루어진 볼이거나 또는 다른 재질(예를 들면 세라믹이나 메탈 재질)의 볼 형상에 광촉매를 코팅한 볼일 수 있다. 광촉매를 코팅한 볼의 경우, 종래에 알려져 있거나 향후 개발될 다양한 코팅방식이 적용되어 제공될 수 있다.
또한, 광촉매 비드(522)의 직경 사이즈는 조절이 가능하다. 예를 들면, 공기 순환(Circulation) 효율을 높여 공기 정화 성능을 향상하고자, 광촉매 비드(522)의 크기(직경)를 허니컴 구조체(521)의 셀의 크기(폭 또는 높이)보다 작게 설정함으로써, 공기의 흐름에 있어 공기 유동이 보다 원활해지도록 유도할 수 있다. 즉, 광촉매 비드(522)가 공기의 흐름에 대응하여 수용되는 공간 내에서 유동할 수 있도록 허니컴 구조체(521)의 각 셀의 크기보다 작게 구비됨으로써, 광촉매 비드(522)의 유동에 따라 공기 유동 또한 보다 원활해질 수 있다. 이와 달리, 원패스(One pass) 성능을 높여 공기 정화 성능을 향상시키고자 광촉매 비드(522)의 크기(직경)를 허니컴 구조체(521)의 셀의 크기와 유사하게 설정함으로써, 유동하는 공기가 광촉매 비드(522) 표면에 최대한 접촉할 수 있도록 유도할 수 있다. 즉, 광촉매 비드(522)가 공기를 따라 유동하는 공기 내 감염원(바이러스 또는 세균)과 최대한 접촉할 수 있도록 허니컴 구조체(521)의 각 셀의 크기와 유사한 크기(직경)로 촘촘히 구비됨으로써, 감염원(바이러스 또는 세균)에 대한 항바이러스 또는 항균 성능을 극대화할 수 있다.
상기 메쉬망(523)은 가느다란 철선을 엮어 만든 그물망 형태로서, 구멍을 통해 공기가 통과하게 된다.
이러한 메쉬망(523)은 허니컴 구조체(521)의 각 공간에 수용된 광촉매 비드(522)가 외부로 빠져나오는 것을 방지한다.
상기 필터 프레임(530)은 각형 또는 원형 구조로 이루어지되, 상기 광촉매 필터(520)의 둘레에 결합되어 광촉매 필터(520)를 지지한다. 상기 필터 프레임(530)은 합성수지 또는 알루미늄 재질 등으로 제작되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 필터 프레임(530)의 후면에는 일정 간격을 두고 다수개의 보강리브(531)가 횡방향으로 형성된다.
또한, 상기 보강리브(531)의 최상부와 최하부에는 후술하게 될 LED 기판을 고정시키기 위한 다수개의 기판서포트(532)가 일정 간격으로 설치된다.
상기 LED 프레임(540)은 상기 필터 프레임(530)의 후면에 소정의 간격을 두고 다수개가 설치된다. 상기 LED 프레임(540)에는 상기 광촉매 필터(520)에 자외선을 조사하도록 다수개의 광원이 구비된다.
상기 광원으로부터 광촉매 비드(522)에 조사되는 광은 광촉매 반응을 활성화할 수 있는 특성을 가지는 광일 수 있다. 이러한 광의 특성은 광촉매 비드(522)에 포함되는 광촉매 물질의 특성을 함께 고려하여 설정함이 바람직하겠지만, 예시적으로, 상기 광은 자외선 영역대의 파장을 포함하는 광일 수 있다. 예를 들어, 광원의 광은 자외선의 파장인 200nm 내지 390nm 대역의 파장을 조사할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 광촉매 반응 효율이 높은 피크 파장을 포함하는 광으로 설정함이 바람직할 것이다. 예시적으로, 광촉매 비드(522)에 포함되는 광촉매 물질은 이산화티타늄을 포함할 수 있고, 광원으로부터 조사되는 광은 이러한 이산화티타늄의 광촉매 반응의 효율을 극대화하는 특성(파장대 등)을 갖는 광으로 설정될 수 있다. 다만, 본원에서 광촉매는 반드시 이산화티타늄으로만 한정되는 것은 아니며, 통상적으로 알려진 광촉매 및 향후 개발되는 다양한 광촉매가 적용될 수 있음은 물론이다.
구체적으로, 상기 LED 프레임(540)은 상기 필터 프레임(530)의 후면에 일정 간격으로 형성된 보강리브(531)와 직교되는 방향으로 배치되어 기판서포트(532)에 의해 고정되며, 정면에 다수개로 구비된 LED(541)가 전기적으로 병렬 연결되는 LED 기판으로 이루어진다.
도 7에 도시된 바와 같이, 다수개로 구비된 LED(541)가 전기적으로 병렬 연결됨에 따라 다수개의 LED 중 어느 하나의 LED에 문제가 발생하는 경우 해당 LED 기판만 교체하고, 이웃하는 다른 LED 기판에 구비된 LED는 정상적으로 점등된다. 또한, LED 모듈의 크기를 다양하게 구현할 수 있다.
상기 LED 프레임(540)의 상부 및 하부에는 상기 기판서포트(532)에 착탈 가능하게 결합되도록 결합공(542)이 각각 형성된다. 따라서, 상기 LED 프레임(540)은 상기 기판서포트(532)에 착탈 가능하여 설치가 용이하고, 필요에 따라 설치 개수를 쉽게 조절할 수 있다.
한편, 상기 LED 프레임(540)은 제어부와 전기적으로 연결되고, 외부 전원을 공급받을 수 있도록 전원플러그(미도시)가 연결될 수 있다.
도 8 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광촉매 모듈(500)은 제1 케이스 격벽부(551), 제2 케이스 격벽부(552), 제1 덮개(553) 및 제2 덮개(554)를 포함한다. 또한, 상기 광촉매 모듈(500)은 활성 광원(도 17을 예시적으로 참조)을 포함할 수 있다.
먼저, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광촉매 모듈(500)은 공기의 흐름이 존재하는 장소에 광촉매를 활성화하는 활성 광원이 제1 덮개(553)의 전방쪽 및 제2 덮개(554)의 후방쪽 중 일측 또는 전술된 전후방 양측(다시 말해 적어도 일측)에 배치되는 형태로 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 광촉매 모듈(500)이 배치되는 대상 공간은 공기 정화 장치의 내부의 공기 이동 통로, 건물 내부의 공기 순환 통로 및 교통수단(자동차, 열차, 항공기, 선박 등) 공조 장치 내부 등을 포함할 수 있으며, 이 외에도 광촉매 모듈에 의한 항바이러스 기능 발현이 필요로 되는 다양한 공간일 수 있다. 즉, 상기 광촉매 모듈(500)은 공기의 흐름이 존재하고 항바이러스 기능의 수행, 공기 정화 등 광촉매 활성으로 인한 유익한 작용이 필요로 되는 장소(공간)에 활성 광원을 포함하여 설치될 수 있다.
또한, 상기 광촉매 모듈(500)을 통과하도록 제공되는 공기의 흐름은 팬(Fan), 써큘레이터, 송풍기 등의 다양한 기계장치에 의해 구현될 수 있다. 이러한 공기의 흐름을 유발하는 기계장치는 당 분야의 통상의 기술자에게 자명하므로 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 또한, 상기 공기의 흐름은 공기의 흐름이 자연적으로 형성되는 대상 공간에 본 필터 모듈을 배치함으로써 광촉매 모듈(500)에 인위적인 기계장치 없이도 제공될 수 있을 것이다.
상기 광촉매 모듈(500)은 격자형 공간이 개구된 방향(도면 기준 전후 방향)으로 공기의 흐름이 형성될 수 있도록 광촉매 모듈(500)의 배치 방향을 적정히 조정할 수 있다. 예를 들어, 제1 케이스 격벽부(551)의 전방측의 공기가 제1 케이스 격벽부(551)와 제2 케이스 격벽부(552)를 통과하여 제2 케이스 격벽부(552)의 후방으로 이동될 수 있도록 제2 케이스 격벽부(552)의 후방측에 흡입형 팬을 배치할 수 있다. 보다 구체적인 예로, 상기 광촉매 모듈(500)이 하우징 내에 배치되고, 광촉매 모듈(500)의 전방 측의 하우징 전면 부재에 공기가 유입되는 유입구가 형성되고, 광촉매 모듈(500)의 후방 측의 하우징 내측에 공기를 흡입하여 광촉매 모듈(500)을 통과시키는 흡입 팬이 설치되고, 하우징 상면 부재에 광촉매 모듈(500)을 통과한 공기를 배출하는 배출구가 형성되는 형태로, 상기 광촉매 모듈(500)이 장착된 항바이러스 기능을 갖는 공기 정화 장치가 구비될 수 있다. 이때, 하우징 내부에는 광촉매 모듈(500)의 광촉매 비드(522)를 효과적으로 활성화 할 수 있는 위치에 활성 광원이 배치될 수 있다.
활성 광원은 격자형 공간 내에 배치된 광촉매 비드(522)를 향하여 광을 조사하도록, 제2 케이스 격벽부(552)의 후방 및 제1 케이스 격벽부(551)의 전방 일측 또는 전술된 전후방 양측(다시 말해 적어도 일측)에 하나 이상(1개 또는 복수개) 배치될 수 있다. 예를 들어 도 17을 참조하면, 5x5의 격자형 공간을 갖는 광촉매 모듈(500) 하나당 한 개의 활성 광원이 배치(일대일 대응 배치)될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 활성 광원은 광촉매 모듈(500)의 규격을 고려하여 광촉매 비드(522)의 활성 효율을 보다 높일 수 있는 위치 및 개수로 배치됨이 바람직하다.
예시적으로 도 17을 참조하면, 활성 광원은 제2 케이스 격벽부(552)의 후방에 배치될 수 있다. 광촉매 모듈(500)이 하우징 내부에 배치되는 공기 정화 장치 형태로 구현되는 경우, 제1 케이스 격벽부(551)의 전방으로부터 유입되어 제2 케이스 격벽부(552)까지 통과하여 후방으로 이동된 공기는 하우징의 상측이나 후방(배면)쪽에 마련된 공기 배출구를 통해 배출되기 전까지 차압에 의해 공기 흐름 방향을 일정하게 형성하지 못하고 와류를 형성할 수 있다. 즉, 공기가 통과되고 난 제2 케이스 격벽부(552)의 후방 공간에서는 차압에 의하여 와류가 형성되므로, 제2 케이스 격벽부(552)에 수용된 광촉매 비드(522)의 경우 와류로 인해 공기와의 접촉면이 보다 넓어져 광촉매 반응이 보다 활발하게 이루어질 수 있으므로, 활성 광원은 이러한 점을 고려하여 제2 케이스 격벽부(552)의 후방에 배치될 수 있다. 다만, 활성 광원의 배치 위치는 반드시 이에만 한정되는 것은 아니며, 우수한 공기정화 능력 및 에너지 소비 절감이 가능한 위치로 설정될 수 있다.
여기서, 상기 광촉매 비드(522)에 조사되는 광의 특성은 전술한 제1 실시예의 광촉매 모듈에서 언급한 내용과 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 광촉매 모듈(500)은 활성 광원과 광촉매 비드(522) 사이의 이격거리를 확보하기 위한 가이드 프레임, 활성 광원 드라이버 및 전원 공급라인을 포함할 수 있다.
예시적으로, 상기 광촉매 모듈(500)의 활성 광원이 광 조사각이 120도인 UV LED인 경우, 10mm의 이격을 주었을 때 40mm의 범위까지 광을 조사할 수 있다.
다만, 조사각 내 광량의 편차는 발생할 수 있다. 또한, 조사각이 넓어질수록 광량의 편차는 상승될 수 있다. 이처럼 채택한 활성 광원의 광 조사각, 광량 편차 등을 고려하여, 광촉매 비드(522)의 광촉매 반응 활성을 높이는 측면 및 에너지 효율을 확보하는 측면을 함께 고려하여 활성 광원과 광촉매 비드(522) 사이의 이격거리 및 활성 광원의 개수, 활성 광원 사이의 간격 등을 설정함이 바람직하다.
활성 광원 드라이버 및 전원 공급라인은 당 분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항이므로 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편 도 8 내지 도 12를 참조하면, 광촉매 비드(522)는 광촉매 모듈(500)의 제1 케이스 격벽부(551) 및 제2 케이징 격벽부(552)의 격자형 공간(상하좌우 각각에 위치하는 격벽에 의해 형성되는 격벽 내측 공간)에 수용될 수 있다.
또한, 광촉매 비드(522)는 그 볼 자체가 광촉매 재질을 포함하는 재질로 이루어진 볼이거나 또는 다른 재질(예를 들면 세라믹이나 메탈 재질)의 볼 형상에 광촉매를 코팅한 볼일 수 있다. 광촉매를 코팅한 볼의 경우, 종래에 알려져 있거나 향후 개발될 다양한 코팅방식이 적용되어 제공될 수 있다.
또한, 광촉매 비드(522)의 직경의 사이즈는 조절이 가능하다. 예를 들면, 공기 순환 (Circulation) 효율을 높여 공기 정화 성능을 향상하고자, 광촉매 비드(522)의 크기(직경)를 후술할 격벽부의 격자형 공간 내부의 크기(폭 또는 높이)보다 작게 설정함으로써, 공기의 흐름에 있어 공기 유동이 보다 원활해지도록 유도할 수 있다. 즉, 광촉매 비드(522)가 공기의 흐름에 대응하여 수용되는 격자형 공간 내에서 유동할 수 있도록 제1 케이스 격벽부(551)의 격자형 공간 또는 제2 케이스 격벽부(552)의 격자형 공간의 크기보다 작게 구비됨으로써, 광촉매 비드(522)의 유동에 따라 공기 유동 또한 보다 원활해질 수 있다. 이와 달리, 원패스(One pass) 성능을 높여 공기 정화 성능을 향상하고자 광촉매 비드(522)의 크기(직경)를 후술할 격벽부 격자형 공간 내부의 크기와 유사하게 설정함으로써, 유동하는 공기가 광촉매 비드(522) 표면에 최대한 접촉할 수 있도록 유도할 수 있다. 즉, 광촉매 비드(522)가 공기를 따라 유동하는 공기 내 감염원(바이러스 또는 세균)과 최대한 접촉할 수 있도록 제1 케이스 격벽부(551)의 격자형 공간 또는 제2 케이스 격벽부(552)의 격자형 공간의 크기와 유사한 크기(직경)로 촘촘히 구비됨으로써, 감염원(바이러스 또는 세균)에 대한 항바이러스 또는 항균 성능을 극대화할 수 있다.
또한, 광촉매 비드(522)는 직경이 균일하도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 격자형 공간의 내부 크기(폭 또는 높이)가 4.5mm이고, 광촉매 비드(522)의 직경은 4mm 내외 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 격벽부의 격자형 공간 내부의 크기(폭 또는 높이)의 조절을 통해 공기 순환(Circulation) 효율 또는 원패스(One pass) 성능을 조절할 수 있다. 즉 제1 케이스 격벽부(551)의 격자형 공간 또는 제2 케이스 격벽부(552)의 격자형 공간의 크기(폭 또는 높이)를 광촉매 비드(522)의 직경보다 크게 설정함으로써, 공기의 흐름에 있어 공기 유동이 보다 원활해지도록 유도할 수 있으며, 이와 달리 제1 케이스 격벽부(551)의 격자형 공간 또는 제2 케이스 격벽부(552)의 격자형 공간의 크기(폭 또는 높이)를 광촉매 비드(522)의 크기(직경)와 유사하게 설정함으로써, 광촉매 비드(522)가 공기를 따라 유동하는 공기 내 감염원(바이러스 또는 세균)과 최대한 접촉할 수 있도록 유도할 수 있다.
또한, 광촉매 비드(522)와 후술할 격벽 간의 이격 거리는 공기의 흐름에 따른 차압의 크기, 공기 정화 능력 및 에너지 소비 효율 등을 고려하여 설정할 수 있다.
한편, 제1 케이스 격벽부(551)는 전술한 광촉매 비드(522)가 위치될 수 있는 공간(격자형 공간)이 격자형으로 복수개 마련된 구성이다. 예를 들어, 제1 케이스 격벽부(551)는 방충망 형태(메쉬 또는 격자 형태)로 구비될 수 있다. 제1 케이스 격벽부(551)는 광촉매 비드(522)를 수용할 수 있는 정도의 전후 방향 두께를 갖도록 구비됨이 바람직하다. 도 12를 참조하면, 제1 케이스 격벽부(551)는 제2 케이스 격벽부(552)보다 상대적으로 전방에 배치될 수 있다.
또한, 도 8 및 도 10을 참조하면, 제1 케이스 격벽부(551)는 제1 덮개(553)의 뒤쪽에 배치될 수 있다. 예시적으로, 제1 케이스 격벽부(551)는 제1 덮개(553)와 체결수단을 통해 결합(연결)될 수 있다. 다만, 제1 케이스 격벽부(551) 및 그 전방에 배치되는 제1 덮개(553) 간의 체결 방식은 나사 결합으로만 한정되는 것은 아니며, 종래에 알려진 다양한 체결 방식이 적용될 수 있다.
예시적으로, 제1 케이스 격벽부(551)는 정면에서 바라보았을 때 직사각형 윤곽을 갖는 형상으로 구비될 수 있다. 또한, 제1 케이스 격벽부(551)에 광촉매 비드(522) 수용을 위해 형성되는 격자형 공간은 정면에서 바라보았을 때 직사각형 윤곽을 갖는 공간으로 구비될 수 있다. 다만, 제1 케이스 격벽부(551) 및 그에 형성되는 격자형 공간의 형상과 규격 등은 이에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 예시적으로, 제1 케이스 격벽부(551)의 재질은 메탈, 아크릴, 세라믹, 플라스틱(PVC, PC, PE, ABS 등) 및 EGI 강판 등을 포함하는 재질일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 이러한 제1 케이스 격벽부(551)의 재질은 소음, 진동, 격자형 내부 공간의 광촉매 비드(522)의 유동 등을 고려하여 결정될 수 있다.
또한, 제1 케이스 격벽부(551)는 광촉매로 코팅되거나 성형된 것일 수 있다. 즉, 광촉매 비드(522)와는 독립적으로(별개로) 제1 케이스 격벽부(551) 자체가 광촉매 활성 반응에 의한 목표 기능을 수행하도록 구비될 수 있다. 이러한 광촉매 재질의 코팅 또는 성형은 해당 분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 다양한 광촉매 코팅 또는 성형 방식에 의해 구현될 수 있다.
예시적으로, 제1 케이스 격벽부(551)의 제작 방식은 사출 금형, 프레스 금형, 레이저 커팅, water jet 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 20을 참조하면, 제1 케이스 격벽부(551)의 격벽은 가로 격벽과 세로 격벽 각각을 별도로 제작하고, 가로 격벽과 세로 격벽 각각에 전후 방향으로 절개된 절개부가 형성되도록 하여, 이러한 절개부에 대한 끼움 결합 방식으로 가로 격벽과 세로 격벽이 상호 결합될 수 있다.
예시적으로, 가로 격벽과 세로 격벽 중 어느 하나는 전방으로부터 후방으로 함몰되는 절개부를 가지고, 다른 하나는 반대로 후방으로부터 전방으로 함몰되는 절개부를 가짐으로써, 이러한 절개부가 상호 대향하는 형태로 가로 격벽과 세로 격벽이 결합될 수 있다.
격벽의 두께는 0.1mm~1.2mm 정도일 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.5mm 내지 1.0mm일 수 있다. 격벽이 너무 두꺼우면 차압이 커지게 되고 공기의 유동량이 줄어들어 바람직하지 않고, 너무 얇으면 형태를 유지할 만한 강성을 얻기 힘들 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 재질, 공기 정화 능력 및 비용 등을 고려하여 결정될 수 있다.
한편, 제1 덮개(553)는 제1 케이스 격벽부(551)의 전면을 덮어 제1 케이스 격벽부(551)의 격자형 공간에 수용된 광촉매 비드(522)가 빠져나오는 것을 방지하는 구성으로서, 제1 케이스 격벽부(551)의 전방에 배치될 수 있다. 도 10을 참조하면, 제1 덮개(553)는 제1 케이스 격벽부(551)의 격자형 공간의 중간(예를 들면 중앙)을 가로지르도록 연장되는 볼 이탈 방지 부재를 포함할 수 있다. 예시적으로, 볼 이탈 방지 부재는 세로 방향으로 연장되고, 가로 방향으로 간격을 두고 배치되는 복수의 부재일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 볼 이탈 방지 부재는 가로 방향으로 연장되는 부재 또는 가로 방향으로도 연장되고, 세로 방향으로도 연장되는 메쉬 형태의 부재일 수도 있다. 또한, 볼 이탈 방지 부재의 배치 간격은 광촉매 비드(522)의 크기(직경)를 고려하여 광촉매 비드(522)의 이탈을 방지할 수 있는 간격으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 광촉매 비드(522)의 크기가 격자형 공간의 내부 크기 대비 상당히 작은 경우에는 하나의 격자형 공간에 복수의 볼 이탈 방지 부재가 가로지르도록 배치될 수도 있을 것이다. 또한, 하나의 격자형 공간에 직경이 작은 광촉매 비드(522)를 복수개 넣고 메쉬 형태의 덮개로 덮어 고정할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 제1 케이스 격벽부(551)와 체결수단을 통해 상호 결합될 수 있다. 예시적으로, 체결수단은 제1 덮개(553), 제1 케이스 격벽부(551), 제2 케이스 격벽부(552) 및 제2 덮개(554)를 일거에 연결할 수 있는 긴 나사를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 체결수단에는 종래에 공지되거나 향후 개발되는 다양한 종류의 체결수단이 적용될 수 있다. 이하에서 후술할 체결수단들에도 결합수단들도 마찬가지로 적용될 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 제2 케이스 격벽부(552)는 제1 케이스 격벽부(551)의 후단에 결합되며, 상기 제1 케이스 격벽부(551)의 격자형 공간과 엇갈려서 위치되는 격자형 공간이 복수개 마련된 구성이다. 이러한 제2 케이스 격벽부(552)는 제1 케이스 격벽부(551)와 동일 내지 유사한 재질, 제작 방식 등에 의해 구비될 수 있고, 동일 내지 유사한 체결수단에 의해 이웃하는 구성들(제1 케이스 격벽부 및 제2 덮개)과 연결될 수 있으므로, 제1 케이스 격벽부(551)와의 차이점을 중심으로 설명하고, 제1 케이스 격벽부에서 이미 설명한 내용 및 도면을 참조하여 이해될 수 있는 내용에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
예시적으로, 제2 케이스 격벽부(552)의 재질은 상술한 활성 광원(미도시)의 위치에 따라서 제1 케이스 격벽부(551)의 재질과 동일할 수 있다. 예를 들어, 활성 광원이 와류 등을 고려하여 제2 케이스 격벽부(552)의 후방에 위치하도록 설정되는 경우, 광 조사량은 제2 케이스 격벽부(552) 측이 상대적으로 더 많을 수 있으므로, 제2 케이스 격벽부(552)는 광촉매로 코팅되거나 성형된 것일 수 있다.
도 12 내지 도 14를 참조하면, 상기 제2 케이스 격벽부(552)는 제1 케이스 격벽부(551)의 후방에 제1 케이스 격벽부(551)와는 엇갈린 상태로 중첩되게 전후 방향에 대하여 적층될 수 있다. 이러한 엇갈림 중첩은 제1 케이스 격벽부(551)에 수용된 광촉매 비드(522)와 제2 케이스 격벽부(552)에 수용된 광촉매 비드(522)의 표면을 타고 넘어 지나가는 공기의 흐름을 고려하여, 광촉매 모듈(500)을 통과하는 공기가 광촉매 비드(522)와 접촉되는 접촉 면적이 보다 증가될 수 있도록 하기 위함이다. 따라서, 엇갈림 중첩방식의 적층시에는 광촉매 모듈을 통과하는 공기의 흐름에 따른 후방 차압 발생정도, 광촉매 활성 반응에 따른 공기 정화 능력 등을 고려하여 엇갈림 중첩 정도를 설정함이 바람직하다.
보다 구체적으로, 제1 케이스 격벽부(551)와 제2 케이스 격벽부(552)의 엇갈림 배치라 함은, 전방(정면) 또는 후방(배면)에서 바라보았을 때 제1 케이스 격벽부(551)의 격벽이 제2 케이스 격벽부(552)의 격자형 공간의 중간을 가로지르고, 반대로 제2 케이스 격벽부(552)의 격벽이 제1 케이스 격벽부(551)의 격자형 공간의 중간을 가로지르도록, 양 격벽이 서로 일치하지 않고 어긋나게(횡방향으로 이격되게) 배치되는 것을 의미한다. 이는 도 12 내지 도 14에 도시된 사항을 통해서도 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
예시적으로 도 15를 참조하면, 직경 4mm의 광촉매 비드(522)를 약간의 공간 여유를 두고 가두기 위해 격자형 공간의 간격을 4.5mm로 설정하고, 상술한 바와 같이 격자형 공간을 엇갈려 배치하는 경우, 정면에서 바라보았을 때 제1 케이스 격벽부(551)의 광촉매 비드(522) 및 이와 이웃하는 제2 케이스 격벽부(552)의 광촉매 비드(522) 사이의 최대 이격거리(s)는 0.2426mm 일 수 있다.
도 15를 참조하면, 격자형 공간 내에서 광촉매 비드(522)를 최대한 좌측 위 또는 우측 아래로 밀착시킨 상태에서의 이격거리를 최대 이격거리로 본 것이다. 이처럼, 직경 4mm인 광촉매 비드(522)를 가두기 위해 격벽 간의 간격을 4.5mm 공간에 배치하는 경우, 이러한 이격거리에 따른 사이 공간 형성으로 인해, 광촉매 비드(522)를 2단으로 배치하더라도 이를 통과하는 공기가 광촉매 비드(522)와 접촉하지 않은 상태로 통과될 가능성이 있음을 알 수 있다.
따라서, 공기의 유량 및 광촉매 비드(522)와의 접촉 수준을 고려한 광촉매 비드(522) 간 최적의 이격거리를 실험 및 시뮬레이션 등을 통해 설정할 필요가 있다.(도 16 참조)
상기 광촉매 모듈의 경우, 필터 성능 최적화, 대량 생산 등을 감안한 재료의 선정 및 부품 모듈화가 필요하며, 특히 차압과 효율(One pass, 공기순환 등)을 고려하여 제작할 필요가 있다.
또한, 도 11의 (a), 도 12 및 도 13의 (b)를 참조하면, 제2 케이스 격벽부(552)는 격자형 공간을 형성하는 상하좌우 격벽 중 적어도 하나에 그와 이웃하는 격자형 공간과 상호 공기가 소통되는 홀이 홀가공 등을 통해 형성될 수 있다. 따라서, 전방으로부터 유입되어 광촉매 모듈의 케이스 격벽부들을 통과한 공기는 그 뒤쪽의 공기 유출구를 제외하고는 닫힌 공간 내에서 와류를 형성할 수 있으며, 이에 따라 공기 회전이 제2 케이스 격벽부(552)의 뒤쪽에서 발생될 수 있으므로, 이러한 뒤쪽 와류 발생에 의한 공기 유동을 보다 원활하게 하기 위해 제2 케이스 격벽부(552)의 격자형 공간을 형성하는 격벽에 홀을 형성할 수 있다. 이러한 홀에 의해, 특정 격자형 공간으로 이동된 공기가 홀을 통해 이웃하는 격자형 공간으로 재이동 됨으로써, 차압을 줄임과 동시에 광촉매 비드(522)에 대한 접촉면적 또한 증가시킬 수 있다. 상기 홀은 공기 유동 효율성을 고려하여 하나의 격벽에 하나 이상 형성될 수 있다.
한편, 도 9 및 도 11을 참조하면, 제2 덮개(554)는 제2 케이스 격벽부(552)의 후면을 덮어 제2 케이스 격벽부(552)의 격자형 공간에 수용된 광촉매 비드(522)가 빠져나오는 것을 방지하는 구성이다. 이러한 제2 덮개(554)는 도면을 참조하여 제1 덮개(553)와 동일 내지 유사하게 이해될 수 있으므로, 볼 이탈 방지 부재, 체결수단 등과 같은 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 18, 도 19, 도 21 및 도 22를 참조하면, 광촉매 모듈의 제1 덮개, 제1 케이스 격벽부, 제2 케이스 격벽부, 제2 덮개 등은 일체형으로 제작되거나, 또는 각 구성을 이루는 하위 구성(부품)들이 분리되는 조립형으로 제작될 수 있다. 다시 말해, 광촉매 모듈은 일체형으로 구비될 수도 있지만, 모듈의 제작 및 유지 관리 용이성 확보를 위하여 조립형으로 모듈화 될 수도 있으며, 이러한 모듈의 타입은 본 필터 모듈이 적용되는 여건 등을 고려하여 결정함이 바람직하다.
도 23을 참조하면, 본 발명은 전술한 광촉매 모듈에서 광촉매 비드(522)를 제외하는 대신, 제1 케이스 격벽부(551) 및 제2 케이스 격벽부(552)의 간격을 보다 조밀(예를 들면 1mm 내지 2mm이나, 이에 한정되는 것은 아님)하게 구성하여, 케이스 격벽부 자체를 광촉매로 코팅하거나 성형하는 형태 또한 제공할 수 있다. 이러한 경우에도, 제1 케이스 격벽부(551)와 제2 케이스 격벽부(552)가 엇갈림 배치됨에 따라, 엇갈림 배치된 격자형 공간을 통과하는 공기를 따라 유동하는 공기 내 감염원(바이러스 또는 세균)이 격벽 전체 표면에 존재하는 광촉매와 접촉됨으로써, 상술한 감염원(바이러스 또는 세균)에 대한 항바이러스 또는 항균 성능을 구현할 수 있다.
예시적으로 도 23을 참조하면, 광촉매 비드(522)가 제외된 광촉매 모듈의 일 구현예는 제1 케이스 격벽부(551) 및 제2 케이스 격벽부(552)를 포함할 수 있다. 또한, 광촉매 비드(522)가 제외된 광촉매 모듈의 일 구현예는 정면 또는 후면에서 바라보았을 때를 기준으로, 제1 케이스 격벽부(551)의 격자형 공간을 제2 케이스 격벽부(552)의 격벽이 가로지르거나, 반대로 제2 케이스 격벽부(551)의 격자형 공간을 제1 케이스 격벽부(551)의 격벽이 가로지르는 형태로 제공될 수 있다. 또한, 광촉매 비드(522)가 제외된 광촉매 모듈의 일 구현예의 경우, 전술한 광촉매 비드(522)가 포함된 구현예와 달리, 격자형 공간에 광촉매 비드(522)가 배치되지 않으므로, 제1 덮개 또는 제2 덮개가 필요에 따라 생략될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 24에 도시된 바와 같이, 실내공기를 환기시키는 경우에는, 상기 제1 댐퍼(131)와 제2 댐퍼(132)가 폐쇄되고, 상기 제3 댐퍼(133)와 제4 댐퍼(134)가 개방된 상태에서 급기팬(300)과 배기팬(400)을 작동시키면, 실외공기는 제4 내부공간(114)으로 흡입되어 전열교환소자(200)를 통과한 후 제1 내부공간(111)을 통해 실내로 유입되는 공기흐름을 이룬다. 실내공기는 제3 내부공간(113)으로 흡입되어 전열교환소자(200)를 통과한 후 제2 내부공간(112)을 통해 실외로 배기되는 공기흐름을 이룬다.
따라서, 배기팬(400)에 의해 실내공기가 외부로 배기되고, 급기팬(300)에 의해 실외공기가 흡입되어 전열교환소자(200)에서 열교환이 이루어지게 된다. 이에 따라 열교환시킨 공기를 실내로 공급할 수 있다
특히, 실외공기가 제4 내부공간(114)과 제1 내부공간(111)을 통해 실내로 유입되는 과정에서 광촉매 모듈(500)을 통과하면서 공기 중에 포함된 세균, 곰팡이, 바이러스 등의 병원균이 멸균되는 것이다.
도 25에 도시된 바와 같이, 실내공기를 순환시키는 경우에는, 상기 제1 댐퍼(131), 제3 댐퍼(133) 및 제4 댐퍼(134)가 폐쇄되고, 상기 제2 댐퍼(132)가 개방된 상태에서 배기팬(400)의 작동을 정지하고 급기팬(300)을 작동시키면, 실내공기는 제3 내부공간(113)과 제1 내부공간(111)을 통해 실내로 순환되는 공기흐름을 이루며, 순환 과정에서 광촉매 모듈(500)을 통과하면서 공기 중에 포함된 세균, 곰팡이, 바이러스 등의 병원균을 멸균시킨다.
도 26 내지 도 29에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기는 상기 실내측 환기구(123)와 실외측 외기구(124)에 각각 설치되어 공기를 여과하는 필터어셈블리(800)를 더 포함한다.
이러한 필터어셈블리(800)는 필터하우징(810), 회전브러시(820), 구동모터(830) 및 수집챔버(840)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 필터하우징(810)은 상기 실내측 환기구(123)와 실외측 외기구(124)에 각각 결합되며, 내측에 프리필터(811)가 구비된다. 상기 필터하우징(810)은 합성수지 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 원형의 형태로 형성된다. 또한, 상기 필터하우징(810)의 일측에는 방사상으로 다수의 리브(812)가 형성될 수 있다.
상기 회전브러시(820)는 상기 필터하우징(810)의 내측에 회전 가능하게 결합되어 프리필터(811)를 청소한다. 상기 회전브러시(820)의 작동으로 상기 프리필터(811)에 쌓인 이물질을 제거함으로써 공기질과 흡입력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기 회전브러시(820)는 상기 구동모터(830)의 구동축에 결합되어 연동 회전되는 회전가이드(821)와, 상기 회전가이드(821)의 일면에 형성되어 상기 프리필터(811)의 표면을 향해 돌출되는 브러시모(822)로 이루어진다.
상기 회전가이드(821)는 상기 구동모터(830)의 구동축의 연결 부위로부터 외측으로 갈수록 서로 상하 대칭되는 형상으로 만곡지게 형성된다. 즉, 상기 회전가이드(821)의 일측이 상부로 볼록하게 만곡 형성되면 타측은 하부로 볼록하게 만곡 형성되는 것이다.
이러한 구조는 상기 회전가이드(821)의 회전에 따른 프리필터(811)의 표면 청소 시 브러시모(822)와 프리필터(811)의 표면간 접촉에 따른 저항을 최소화할 수 있다.
상기 브러시모(822)는 상기 프리필터(811)의 표면과 접촉되면서 상기 프리필터(811)의 표면에 붙어있던 먼지 등의 이물질을 쓸어내면서 떨어뜨린다.
상기 구동모터(830)는 상기 필터하우징(810)의 일측에 설치되어 회전브러시(820)를 회전시킨다.
상기 수집챔버(840)는 상기 필터하우징(810)의 하부에 형성되어 상기 회전브러시(820)에 의해 프리필터(811)를 청소하는 과정에서 분리된 이물질을 수집한다.
즉, 상기 구동모터(830)에 의해 회전브러시(820)가 회전을 하면서 프리필터(811)의 표면에 붙어있는 먼지 등의 이물질을 제거하고, 상기 프리필터(811)에서 분리 제거된 이물질은 수집챔버(840)로 수집되게 된다.
이처럼, 상기 필터어셈블리(800)를 통해 실내공기 또는 실외공기에 포함된 이물질을 여과함은 물론 프리필터(811)를 분리하지 않고 프리필터(811)에 붙어있는 이물질을 편리하게 청소할 수 있는 장점이 있다.
도 26에 도시된 바와 같이, 상기 실내측 환기구(123)에 결합된 필터하우징(810)의 수집챔버(840)와 실외측 외기구(124)에 결합된 필터하우징(810′)의 수집챔버(840′) 사이에 제1 배출덕트(850)가 연결되고, 상기 실외측 외기구(124)에 결합된 필터하우징(810′)의 상부와 상기 실외측 배기구(122) 사이에 제2 배출덕트(860)가 연결된다.
상기 제1 배출덕트(850) 및 제2 배출덕트(860)는 베르누이 원리에 따라 실외측 배기구(122)로 배기되는 실내공기의 유속에 의해 실내측 환기구(123) 및 실외측 외기구(124)에 설치된 필터어셈블리(800)의 프리필터(811)에서 분리된 이물질을 실외측 배기구(122)를 통해 외부로 배출시키는 통로 역할을 한다.
상기 제1 배출덕트(850) 및 제2 배출덕트(860)는 상기 실외측 배기구(122), 실외측 외기구(124) 및 실내측 환기구(123)를 서로 직렬로 연결된 것으로 도시되었지만, 상기 실외측 배기구(122)와 실외측 외기구(124)를 연결하는 배출덕트와 상기 실내측 환기구(123)와 실외측 배기구(122)를 연결하는 배출덕트가 각각 개별적으로 설치될 수도 있다.
상기 제2 배출덕트(860)의 내부 일측에는 개폐를 조절하기 위한 조절댐퍼(870)가 설치될 수 있다. 상기 조절댐퍼(870)는 모터에 의해 회전되어 자동으로 개폐 조절된다.
예를 들면, 조절댐퍼(870)를 개방하면, 프리필터(811)에서 분리된 이물질은 실외측 배기구(122)로 배출되는 실내공기의 유속에 의해 제1 배출덕트(850) 및 제2 배출덕트(860)를 거쳐 실외측 배기구(122)로 배출되면서 실외측 배기구(122)에 연결된 배기덕트(160)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
그리고, 상기 제1 배출덕트(850)에는 외부공기를 흡입하거나 실내공기를 배출할 때, 실내측 환기구(123)와 실외측 외기구(124)간의 공기가 이동하는 것을 방지하기 위한 차단댐퍼(미도시)가 설치될 수 있으며, 차단댐퍼는 조절댐퍼(870)와 연동하여 제1 배출덕트(850)를 폐쇄할 때 함께 폐쇄되고, 개방할 때 함께 개방될 수 있다.
한편, 상기 실외측 배기구(122)에는 원통형의 배기하우징(880)이 결합될 수 있다. 또한, 상기 배기하우징(880)의 하부에는 상기 제2 배출덕트(860)의 상단이 연결된다.
상기 배기하우징(880)의 일단은 실외측 배기구(122)에 결합되고, 타단에는 배기덕트(160)가 연결된다.
상기 배기하우징(880)에는 제1 배출덕트(850) 및 제2 배출덕트(860)를 통해 배출되는 이물질이 유입되고, 상기 이물질은 배기덕트(160)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
도 30에 도시된 바와 같이, 상기 배기하우징(880)의 내부에는 배기하우징(880)의 내부공간을 선택적으로 개폐시키도록 노즐댐퍼(890)가 설치될 수 있다. 상기 노즐댐퍼(890)는 모터에 의해 회전되어 자동으로 개폐되도록 구성된다.
상기 노즐댐퍼(890)는 배기하우징(880)의 중앙을 중심으로 상부 또는 하부를 밀폐하는 반원의 형상으로 형성되어, 노즐댐퍼(890)가 회전함에 따라 배기하우징(880)의 내부공간을 개방하거나 또는 내부공간을 감소시켜 배기하우징(880)을 통과하는 유속을 증가시킴으로써, 제1 배출덕트(850) 및 제2 배출덕트(860)로부터 배기하우징(880)으로 이물질이 유입되는 압력을 높일 수 있다.
이때, 상기 배기하우징(880)에 연결되는 제2 배출덕트(860)의 단부는 배기하우징(880)에서 공기가 배출되는 방향을 향해 기울어져 설치될 수 있다.
또한, 상기 노즐댐퍼(890)는 반타원의 형상으로 형성되어 배기하우징(880)의 상부를 밀폐한 상태에서는 내부공간이 점점 작아지도록 경사지게 밀폐되어 공기의 흐름을 방해하지 않을 뿐만 아니라, 반타원의 형상에서 상부로 볼록한 곡면을 가지도록 형성되어 유체의 흐름성을 개선할 수도 있다.
한편, 상기 노즐댐퍼(890)는 배기하우징(880)의 공기의 흐름 경로와 나란하게 회전한 상태에서는 밀폐되었던 배기하우징(880)의 상부 공간을 개방하여 배기하우징(880)의 상부와 하부를 통해 공기가 배출됨으로써, 배기하우징(880)의 내부공간을 최대한 확보하면서 공기에 의한 저항성을 최소화할 수 있다. 이때, 배기하우징(880)에 연결된 제2 배출덕트(860)는 노즐댐퍼(890)에 의해 가장 면적이 좁아져 유속이 가장 빠르게 발생하는 부분에 연결될 수 있다.
상기와 같이, 상기 노즐댐퍼(175)의 설치로 인하여 제1 배출덕트(850) 및 제2 배출덕트(860)의 흡입력을 증가시켜 이물질의 외부 배출성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기는 필터어셈블리(800)의 프리필터(811)에 이물질이 쌓여 공기질과 흡입력이 저하되는 경우 프리필터(811)를 청소할 수 있다.
즉, 조절댐퍼(870)를 작동시켜 제1 배출덕트(850)와 제2 배출덕트(860)를 개방하고, 노즐댐퍼(890)를 작동시켜 배기하우징(880)의 내부공간을 일부 축소시킨 상태에서 배기팬(400)을 작동시킨다.
배기팬(400)이 작동하면, 실외측 배기구(122)를 통해 배출되는 실내공기가 노즐댐퍼(890)를 통과하면서 유속이 증가되고, 유속이 증가되면 배기하우징(880)의 내부 압력이 낮아지면서, 제1 배출덕트(850)와 제2 배출덕트(860) 내의 공기가 배기하우징(880) 측으로 이동한다.
이와 동시에 구동모터(830)의 구동에 의해 회전브러시(820)가 회전을 하며, 회전브러시(820)에 의해 프리필터(811)에 쌓인 이물질을 제거한다.
이후, 프리필터(811)에서 분리된 이물질은 필터하우징(810)의 수집챔버(840)에 수집되고, 배기하우징(880) 측에서 발생하는 흡입력에 의해 제1 배출덕트(850) 및 제2 배출덕트(860)를 통해 배기하우징(880)으로 배출되며, 최종적으로 배기하우징(880)에 연결된 배기덕트를 통해 외부로 배출되는 것이다.
따라서, 실외측 외기구(124)로 실외공기가 흡입되기 이전 및 실내측 환기구(123)로 실내공기가 배기되기 이전에 프리필터(811)에 의해 이물질을 여과하여 이물질에 의한 케이스(100)의 내부 및 전열교환소자(200)에 오염이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 케이스(100)의 내부에는 댐퍼, 급기팬(300) 및 배기팬(400) 등의 작동을 제어하고, LED 프레임(540)과 전기적으로 연결되는 제어부(900)가 설치된다.
상기 제어부(900)에는 실내 또는 실외로부터 유해인자를 검출하기 위한 유해인자 검출부(미도시)가 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 유해인자 검출부는 온도센서, 습도센서, 산소센서, 오존센서, 일산화탄소센서, 이산화탄소센서, 휘발성유기 화합물(VOC)센서 등이 포함된다.
상기 유해인자 검출부는 상기 케이스(100)의 실내공기의 흡입 방향 또는 실외공기의 흡입 방향 등에 설치될 수 있다.
특히, 상기 제어부(900)는 상기 유해인자 검출부로부터 출력된 검출값이 설정 범위를 초과하는 경우 급기팬(300), 배기팬(400) 및 광촉매 모듈(500) 등의 작동을 제어한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.
100 : 케이스 111 : 제1 내부공간
112 : 제2 내부공간 113 : 제3 내부공간
114 : 제4 내부공간 121 : 실내측 급기구
122 : 실외측 배기구 123 : 실내측 환기구
124 : 실외측 외기구 131 : 제1 댐퍼
132 : 제2 댐퍼 133 : 제3 댐퍼
134 : 제4 댐퍼 141 : 제1 격벽
142 : 제2 격벽 150 : 덮개
160 : 배기덕트 200 : 전열교환소자
300 : 급기팬 400 : 배기팬
500 : 광촉매 모듈 510 : 커버
511 : 통기구 520 : 광촉매 필터
521 : 허니컴 구조체 522 : 광촉매 비드
523 : 메쉬망 530 : 필터 프레임
531 : 보강리브 532 : 기판서포트
540 : LED 프레임 541 : LED
542 : 결합공 551 : 제1 케이스 격벽부
552 : 제2 케이스 격벽부 553 : 제1 덮개
554 : 제2 덮개 700 : 필터부재
800 : 필터어셈블리 810 : 필터하우징
811 : 프리필터 812 : 리브
820 : 회전브러시 821 : 회전가이드
822 : 브러시모 830 : 구동모터
840 : 수집챔버 850 : 제1 배출덕트
860 : 제2 배출덕트 870 : 조절댐퍼
880 : 배기하우징 890 : 노즐댐퍼
900 : 제어부

Claims (23)

  1. 실내측 급기구(121)와 연통되는 제1 내부공간(111)과, 실외측 배기구(122)와 연통되는 제2 내부공간(112)과, 실내측 환기구(123)와 연통되는 제3 내부공간(113)과, 실외측 외기구(124)와 연통되는 제4 내부공간(114)으로 분할 형성되는 케이스(100);
    상기 케이스(100)의 내부에 설치되어 실외공기와 실내공기를 서로 열교환시키는 전열교환소자(200);
    상기 실내측 급기구(121) 측에 설치되는 급기팬(300) 및 상기 실외측 배기구(122) 측에 설치되는 배기팬(400); 및
    상기 급기팬(300)에 근접 설치되어 자외선 조사에 의한 광촉매 작용으로 실외공기 또는 실내공기에 포함된 병원균을 분해시켜 제거하는 광촉매 모듈(500);를 포함하고,
    상기 광촉매 모듈(500)은,
    격벽에 의해 격자형 내부 공간이 조밀하며, 공기가 이동할 수 있는 격자형 내부 공간이 복수개 마련된 제1 케이스 격벽부(551); 및
    상기 제1 케이스 격벽부(551)의 후면에 엇갈려 결합되며, 격벽에 의해 격자형 내부 공간이 조밀하고, 공기가 이동할 수 있는 격자형 내부 공간이 복수개 마련된 제2 케이스 격벽부(552);를 포함하며,
    상기 제1 케이스 격벽부(551) 및 제2 케이스 격벽부(552)는 광촉매로 코팅되거나 성형되는 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 내부공간(111)과 제2 내부공간(112)의 사이를 개폐하는 제1 댐퍼(131);
    상기 제1 내부공간(111)과 제3 내부공간(113)의 사이를 개폐하는 제2 댐퍼(132);
    상기 실외측 배기구(122)에 설치되어 실외측 배기구(122)를 개폐하는 제3 댐퍼(133); 및
    상기 실외측 외기구(124)에 설치되어 실외측 외기구(124)를 개폐하는 제4 댐퍼(134);를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 광촉매 모듈(500)은 공기가 통과될 수 있도록 통기구(511)가 형성된 판상의 커버(510);
    상기 커버(510)의 후면에 설치되되 상기 통기구(511)에 연통되게 배치되는 광촉매 필터(520);
    상기 광촉매 필터(520)의 둘레에 결합되어 광촉매 필터(520)를 지지하는 필터 프레임(530);
    상기 필터 프레임(530)의 후면에 착탈 가능하게 설치되며, 상기 광촉매 필터(520)에 자외선을 조사하도록 다수개의 광원이 구비된 LED 프레임(540);을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 광촉매 필터(520)는 육각형의 셀이 다수로 배열된 허니컴 구조체(521);
    상기 허니컴 구조체(521)의 셀에 수용되는 구형의 광촉매 비드(522); 및
    상기 허니컴 구조체(521)의 후면에 설치되는 메쉬망(523);을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 광촉매 비드(522)는 광원에 의해 자외선을 조사하여 산화반응을 통해 라디칼을 생성하도록 광촉매 물질인 이산화티타늄(TiO2)이 코팅되는 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 LED 프레임(540)은 상기 필터 프레임(530)의 후면에 일정 간격으로 형성된 보강리브(531)와 직교되는 방향으로 배치되어 기판서포트(532)에 의해 고정되며, 정면에 다수개로 구비된 LED(541)가 전기적으로 병렬 연결되는 LED 기판인 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 케이스 격벽부(551) 및 상기 제2 케이스 격벽부(552)의 격자형 공간 내부에 수용되는 복수의 광촉매 비드(522);
    상기 제1 케이스 격벽부(551)의 전면을 덮어 상기 광촉매 비드(522)가 빠져나오는 것을 방지하는 제1 덮개(553); 및
    상기 제2 케이스 격벽부(552)의 후면을 덮어 상기 광촉매 비드(522)가 빠져나오는 것을 방지하는 제2 덮개(554);를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 광촉매 비드(522)는 공기의 흐름에 대응하여 수용되는 격자형 공간 내에서 유동할 수 있도록 상기 제1 케이스 격벽부(551)의 격자형 공간 또는 상기 제2 케이스 격벽부(552)의 격자형 공간의 크기보다 작게 구비되고,
    상기 제1 덮개(553) 및 상기 제2 덮개(554)는 공기를 통과시키되 상기 광촉매 비드(522)의 이탈을 방지하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 광촉매 모듈(500)은 전방으로부터 상기 제1 케이스 격벽부(551) 및 상기 제2 케이스 격벽부(552)의 순으로 공기가 통과되도록 배치되고,
    상기 제2 케이스 격벽부(552)는 격자형 공간 측면에 이웃하는 격자형 공간과 통하는 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 광촉매 비드(522)는 광촉매 성형 볼 또는 세라믹이나 메탈 재질의 볼에 광촉매를 코팅한 볼인 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 광촉매 모듈(500)은 상기 제1 케이스 격벽부(551) 및 상기 제2 케이스 격벽부(552)를 향하여 광을 조사하는 활성 광원부를 더 포함하며,
    상기 광원부는 상기 제1 케이스 격벽부(551)의 전방 또는 상기 제2 케이스 격벽부(552)의 후방 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 광촉매 모듈(500)은 상기 제1 케이스 격벽부(551) 또는 제2 케이스 격벽부(552)와 활성 광원부 간의 이격거리 및 공기 유로를 확보하기 위한 가이드 프레임;
    활성 광원 드라이버; 및
    전원 공급하기 위한 공급라인;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  13. 삭제
  14. 청구항 7에 있어서,
    상기 광촉매 모듈(500)은 일체형 또는 조립형인 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 전열교환소자(200)의 실외공기 및 실내공기가 유입되는 측면 및 상기 광촉매 모듈(500)의 양측에는 필터부재(700)가 설치되는 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  16. 청구항 2에 있어서,
    실내공기를 환기시키는 경우, 상기 제1 댐퍼(131)와 제2 댐퍼(132)는 폐쇄되고, 상기 제3 댐퍼(133)와 제4 댐퍼(134)는 개방되면서, 급기팬(300) 및 배기팬(400)이 작동되어 실외공기는 제4 내부공간(114)과 제1 내부공간(111)을 통해 실내로 유입되는 공기흐름을 이루고, 실내공기는 제3 내부공간(113)과 제2 내부공간(112)을 통해 실외로 배기되는 공기흐름을 이루며, 환기 과정에서 광촉매 모듈(500)을 통과하면서 병원균이 제거되는 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  17. 청구항 2에 있어서,
    실내공기를 순환시키는 경우, 상기 제1 댐퍼(131), 제3 댐퍼(133) 및 제4 댐퍼(134)는 폐쇄되고, 상기 제2 댐퍼(132)는 개방되면서, 배기팬(400)이 작동 정지되고 급기팬(300)이 작동되어 실내공기는 제3 내부공간(113)과 제1 내부공간(111)을 통해 실내로 순환되는 공기흐름을 이루며, 순환 과정에서 광촉매 모듈(500)을 통과하면서 병원균이 제거되는 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 실내측 환기구(123)와 실외측 외기구(124)에 각각 설치되어 공기를 여과하는 필터어셈블리(800)를 더 포함하며,
    상기 필터어셈블리(800)는 상기 실내측 환기구(123)와 실외측 외기구(124)에 각각 결합되며, 내측에 프리필터(811)가 구비되는 필터하우징(810);
    상기 필터하우징(810)의 내측에 회전 가능하게 결합되어 프리필터(811)를 청소하는 회전브러시(820);
    상기 필터하우징(810)의 일측에 설치되어 회전브러시(820)를 회전시키는 구동모터(830); 및
    상기 필터하우징(810)의 하부에 형성되어 상기 회전브러시(820)에 의해 프리필터(811)를 청소하는 과정에서 분리된 이물질을 수집하는 수집챔버(840);를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 회전브러시(820)는 상기 구동모터(830)의 구동축에 결합되어 연동 회전되는 회전가이드(821);
    상기 회전가이드(821)의 일면에 형성되어 상기 프리필터(811)의 표면을 향해 돌출되는 브러시모(822);를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 실내측 환기구(123)에 결합된 필터하우징(810)의 수집챔버(840)와 실외측 외기구(124)에 결합된 필터하우징(810′)의 수집챔버(840′) 사이에 제1 배출덕트(850)가 연결되고,
    상기 실외측 외기구(124)에 결합된 필터하우징(810′)의 상부와 상기 실외측 배기구(122) 사이에 제2 배출덕트(860)가 연결되는 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 제2 배출덕트(860)의 내부 일측에는 개폐를 조절하기 위한 조절댐퍼(870)가 설치되는 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  22. 청구항 20에 있어서,
    상기 실외측 배기구(122)에는 원통형의 배기하우징(880)이 결합되고, 상기 배기하우징(880)의 하부에는 상기 제2 배출덕트(860)의 상단이 연결되는 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 배기하우징(880)의 내부에는 배기하우징(880)의 내부공간을 선택적으로 개폐시키도록 노즐댐퍼(890)가 설치되는 것을 특징으로 하는 공기 정화 및 살균 기능을 갖는 전열교환기.
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