KR102484540B1 - 탄소중립 고효율 열 회수 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실외로 배출되는 실내 유체와 유입되는 실외 유체가 각각 배출관과 유입관을 통과하면서 실외 유체의 압축 후 팽창을 유도해 분자활동에 의해 열교환이 이루어지게 하며, 특히 열교환이 단시간에 이루어지면서 실외로 배출되는 열에너지를 회수해 실내로 공급되게 함으로써, 공조기 등을 활용한 냉난방이나 설비용 냉각 장치, 환기유닛, 에어컨 등의 열교환 효율을 높여서 종국적으로 탄소중립에 일조할 수 있게 하는 열 회수 시스템에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 열 회수 시스템은, 실내 유체를 실외로 배출하는 배출관; 실외 유체를 실내로 공급하는 유입관;을 포함하고, 상기 배출관과 유입관은 전부 또는 일부가 서로 접하게 설치되어 있어 배출되는 실내 유체와 유입되는 실외 유체 사이에 열교환이 이루어지되, 상기 유입관은 상기 배출관과 접하는 일부에 실외 유체의 압축 후 팽창이 이루어지면서 열교환이 발생하게 하는 분자열교환부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

탄소중립 고효율 열 회수 시스템{AIR VENTILATION SYSTEM}

본 발명은 실외로 배출되는 실내 유체와 유입되는 실외 유체가 각각 배출관과 유입관을 통과하면서 실외 유체의 압축 후 팽창을 유도해 분자활동에 의해 열교환이 이루어지게 하며, 특히 열교환이 단시간에 이루어지면서 실외로 배출되는 열에너지를 회수해 실내로 공급되게 함으로써, 공조기 등을 활용한 냉난방이나 설비용 냉각 장치, 환기유닛, 에어컨, 냉동기 등의 열교환 효율을 높여서 종국적으로 탄소중립에 일조할 수 있게 하는 열 회수 시스템에 관한 것이다.

공장 등의 대형 건물에 대한 공조와 환기를 동시에 수행할 수 있는 환기 겸용 복합 공조장치가 개발되어 있다.

도 7은 종래의 환기 겸용 복합 공조장치를 개략적으로 도시한 구성도로써, 종래의 환기 겸용 복합 공조장치는, 본체(1)의 내부에 공조(냉방 또는 난방)를 위한 냉난방용 열교환기(2)와, 실내로부터 오염된 실내 공기를 실외로 배기되도록 하는 배기팬(3)과, 실외로부터 급기된 신선한 실외 공기가 상기 냉난방용 열교환기(2)를 거쳐 실내로 공급되도록 하는 공급팬(4)이 설치되어 있다.

이러한 종래의 환기 겸용 복합 공조장치는, 배기팬(3)의 작동에 의해 실내에서 흡기된 실내 공기가 실외로 배기됨과 동시에, 공급팬(4)의 작동에 의해 실외에서 흡기된 실외 공기가 냉난방용 열교환기(2)를 거치면서 열교환이 이루어져 냉각 또는 가열된 후 실내로 급기된다.

이때 냉난방용 열교환기로 공급되는 공기는 냉방 시 온도가 낮고, 난방 시 온도가 높아야, 냉난방용 열교환기를 거치면서 발생하는 열교환 효율이 높아져 냉난방에 사용되는 열에너지를 절감할 수 있음은 주지의 사실이다.

그러나 하절기에 실외 공기의 온도가 높고, 동절기에 실외 공기의 온도가 낮은 것이 당연하므로, 각 절기마다 냉난방을 위한 열교환 효율이 떨어질 수밖에 없어 건물 공조에 많은 열에너지가 사용되고 있다.

특히 동남아와 같은 기후를 갖는 지역에서는, 1년 내내 실외 공기가 고온다습하게 유지되므로, 공조를 위해 흡기되는 실외 공기의 온도가 매우 높아(평균 40℃ 내외) 냉방을 위한 열교환 효율이 매우 떨어질 수밖에 없다.

한편 이러한 종래의 환기 겸용 복합 공조장치는 실내의 냉난방 공조와 동시에 환기가 이루어지므로, 일정 시간 이상 냉난방에 사용된 실내 공기를 실외로 그냥 배기하게 되는데, 이때 하절기 냉방된 실내 공기 또는 동절기 난방된 실내 공기가 배기되면서 냉난방에 필요한 열에너지도 함께 배기되어, 그만큼 냉난방 공조에 필요한 열에너지의 사용량이 증가될 수밖에 없는 문제점이 있다.

참고로 환기 겸용 복합 공조장치와 관련된 기술로는 등록특허 제10-0902502호, 등록특허 제10-0567416호 등이 있다.

아울러 원자력발전소 등의 플랜트 설비에는 바닷물 등을 끌어와 설비를 냉각시키는 경우가 있는데, 이때 설비 냉각으로 가열된 바닷물 등을 그대로 방류할 수가 없기 때문에 방류 전 바닷물 등을 추가로 냉각시켜야 하는 바, 이 또한 추가적인 전력에너지의 소비가 발생하여 효율성이 떨어지는 단점이 있다.

이에 상기한 문제점들을 해결하면서 열교환을 이용한 에너지 회수 효율을 높여서 종국적으로 탄소중립에 이바지할 수 있는 기술의 필요성이 제기되고 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

실외로 배출되는 열에너지를 회수해 냉난방 효율의 향상 및 열에너지의 절약이 가능하게 하면서, 특히 분자활동에 의한 빠른 열교환으로 에너지 낭비를 줄이면서, 일반 냉난방 공조기는 물론 플랜트 설비용 냉각 장치, 환기유닛, 에어컨, 냉동기 등으로 활용하여 탄소중립에 일조할 수 있는 고효율 열 회수 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 열 회수 시스템은,

실내 유체를 실외로 배출하는 배출관;

실외 유체를 실내로 공급하는 유입관;을 포함하고,

상기 배출관과 유입관은 전부 또는 일부가 서로 접하게 설치되어 있어 배출되는 실내 유체와 유입되는 실외 유체 사이에 열교환이 이루어지되,

상기 유입관은 상기 배출관과 접하는 일부에 실외 유체의 압축 후 팽창이 이루어지면서 열교환이 발생하게 하는 분자열교환부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 열 회수 시스템에서,

상기 실내 유체와 실외 유체의 흐름 방향이 서로 반대로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 열 회수 시스템에서,

상기 분자열교환부는 나선형 구조를 포함하는 것을 특징으로 한다.

나아가 본 발명에 따른 열 회수 시스템에서,

상기 배출관은 외장 덕트로써, 외장 덕트 내부에 상기 유입관이 거치되어 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 열 회수 시스템은,

배출관과 유입관을 통해 실내 유체와 실외 유체가 서로 반대 방향으로 송풍되면서 실내 유체에 포함된 열에너지를 회수함으로써, 분자활동을 이용한 열교환 효율을 높여 냉난방 공조 등에 필요한 에너지를 절약할 수 있음과 동시에, 분자들 간의 활성 에너지 교환으로 열에너지를 회수하여 빠른 열교환 및 고효율을 달성함으로써, 환기유닛, 에어컨, 공조용냉동기 및 공조기 등 실생활, 산업용, 업무용 등의 다방면으로 활용할 수 있으며,

단위 면적 대비 실내 유체와 실외 유체가 서로 접하는 면적을 최대한으로 증대시켜 열 회수 효율을 극대화하면서, 외장 덕트 시공의 원가 절감을 달성할 수 있고,

유입관을 사각 외장 덕트인 배출관 내부에 안전하게 설치하여, 시공 안정성을 높일 수 있고,

종국적으로 고효율 열에너지 회수를 통해, 냉난방 공조나 냉각에 필요한 에너지 사용량을 줄여서 탄소중립 정책에 일조할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열 회수 시스템을 개략적으로 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 열교환 원리를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 열교환 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 열 회수 시스템의 냉난방 공조를 개략적으로 도시한 개념도.
도 5는 본 발명에 따른 행거를 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 의 행거에 사용되는 너트고정 끼움부재를 설명하기 위한 도면.
도 7은 종래의 환기 겸용 복합 공조장치를 도시한 구성도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 열 회수 시스템을 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 1을 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

이하에서는 본 발명에 따른 열 회수 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 크게, 실내 유체를 실외로 배출하기 위한 배출라인, 실외 유체를 실내로 배출하기 위한 공급라인을 포함한다.

구체적으로 본 발명에 따른 열 회수 시스템은, 실내 유체를 흡입하는 배출기와 흡입된 실내 유체를 실외로 배출하는 관로인 배출관(12)이 배출라인(10)을 구성하고, 실외 유체를 흡입하는 공급기와 흡입된 실외 유체를 실내로 공급하는 관로인 유입관(23)이 공급라인(20)을 구성하게 되며,

상기 배출관(12))과 유입관(23)은 전부 또는 일부가 서로 접하게 설치되어 있어 배출되는 실내 유체와 유입되는 실외 유체 사이에 열교환이 이루어지되,

상기 유입관(23)은 상기 배출관(21)과 접하는 일부에 실외 유체의 압축 후 팽창이 이루어지면서 열교환이 발생하게 하는 분자열교환부(23a)가 형성되어 있다.

아울러 본 발명은 상기 실내 유체와 실외 유체의 흐름 방향이 서로 반대로 형성되어 있어, 열교환 효율을 높인다.

또한 상기 분자열교환부(23a)는 나선형 구조를 포함하여, 실외 유체가 분자열교환부(23a)에서 수축 후 팽창되면서 실내 유체의 유체와 에너지(열)교환이 발생하게 한다.

나아가 상기 배출관(21)은 외장 덕트(D)로써, 외장 덕트(D) 내부에 상기 유입관(23)이 거치되어 설치되어서, 최상의 열교환 환경을 제공한다.

이러한 본 발명은 열교환으로 에너지를 회수할 수 있는 모든 장치에 적용 가능한 것으로, 대표적으로,

상기 배출기와 공급기를 각각 환기팬(11)과 공조팬(21)으로 구성하면 건물 내부의 환기 및 냉난방 조절이 가능하게 하는 환기 겸용 냉난방 공조장치를 구성하게 되고,

상기 배출기와 공급기를 각각 배출펌프와 공급펌프로 구성하면 원자력발전소 등에서 원자로 냉각에 사용된 물을 원래 온도로 냉각시킬 수 있는 플랜트 설비용 냉각장치를 구성하게 되며,

이하에서는 이해의 편의를 위해 환기팬(11)과 공조팬(21)을 갖는 환기 겸용 냉난방 공조장치를 대표하여 설명한다.

먼저 상기 배출라인(10)과 공급라인(20)은 건물에 설치된 덕트(D)를 형성할 수 있으며, 벽에 설치되는 액자형 환기유닛, 천정 설치용 열 회수 환기유닛 등으로 변형될 수 있고,

이러한 배출라인(10)과 공급라인(20)은 그 자체만으로 열교환을 통해 열을 회수함은 물론, 별도의 열교환기(22)로 열교환된 실외 공기를 공급하는 용도로 사용될 수 있다.

본 명세서에서는 이해의 편의를 위해, 열교환기(22)로 공급되기 전의 실외 공기와 배출되는 실내 공기 사이에 열교환이 이루어지는 실시예를 대표하여 설명한다.

구체적으로 본 발명은 실내 공기를 흡기하는 배출팬(11)과, 흡기된 실내 공기를 실외로 배출하는 배출관(12)을 구비한 배출라인(10) 및

실외 공기를 흡기하는 공급팬(21)과, 흡기된 실외 공기를 냉난방용 열교환기(22)로 공급하는 유입관(23)과, 열교환된 냉난방 공기를 실내로 공급하는 송풍관(24)을 구비한 공급라인(20)을 포함한다.

상기 배출관(12)과 유입관(23)은 구리를 포함한 금속 재질이면서, 동판 또는 동코일 또는 동관 중 하나 이상의 조합을 포함하여, 상기 배출관(12)과 유입관(23) 중 하나의 내부에 상기 배출관(12)과 유입관(23) 중 복수개의 다른 하나가 소정 간격 이격되게 배열되어, 배출되는 실내 공기와 흡기되는 실외 공기 사이에 열교환이 이루어지게 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 배출관(12)에 복수개의 유입관(23)이 내장되거나 또는 상기 유입관(23) 내부에 복수개의 배출관(12)이 내장되는 형태로써, 각 관이 플레이트 또는 코일형 관 또는 일반 파이프형 관을 통해 서로 열교환 가능하게 설치된다.

상기 배출팬(11)은 실외와 연결된 배출관(12)과, 건물 내부에 설치된 환풍관(13) 사이에 설치되는 것으로, 흡기된 실내 공기를 상기 배출관(12)을 거쳐 실외로 강제 배출한다.

상기 환풍관(13)은 건물의 벽면이나 천장 등에 구비된 환기구에 연결되는 것으로, 각 환기구에는 실내 유입관(23)을 위한 별도의 환풍기 등이 추가로 설치될 수 있으며, 별도의 환풍기로 실내 흡기가 이루어지는 경우, 상기 배출팬(11)은 배출관(12)의 출구 측에 설치되어 배출관(12)으로 배출된 실내 공기를 실외로 배출할 수 있다.

상기 배출관(12)은 상기 배출팬(11)에 의해 배출되는 실내 공기가 흐르는 관으로, 사각 단면 형상의 외장 덕트(D)로 구비된다.

이때 상기 배출관(12)과 환풍관(13)은, 실내 공기가 배출될 때 유입관(23)과 열교환이 가능하도록 설치되어 있냐는 기준에 따른 편의상의 구분으로써, 흡기된 실내 공기가 배출되는 기능상으로 동일한 부재로 해석되어야 하며, 건물의 모든 실내 환기를 위한 배관 구조, 환기구의 개수나 배출팬(11)(또는 환풍기)이 설치되는 위치 등에 따라 배출관(12)과 환풍관(13)의 별도의 연도로 상호 연결될 수 있음은 물론, 동일한 유로를 갖는 하나의 연도 그 자체일 수 있으며, 배출관(12) 외장 덕트(D)에 다수개의 환풍관(13)이 분기되어 연결되는 형태일 수도 있다.

다음으로 상기 공급라인(20)은 신선한 실외 공기를 실내로 공급하며, 이때 공급되는 실외 공기를 냉난방 목적에 맞게 냉각 또는 가열시켜 공급한다.

상기 공급팬(21)은 실외에 설치되는 것으로, 실외 공기를 흡기하여 열교환기(22)로 강제 공급하고, 열교환기(22)를 거치면서 냉각 또는 가열된 냉난방 공기를 상기 송풍관(24)을 거쳐 실내로 강제 배출한다.

상기 열교환기(22)는 실내의 냉난방 공조를 위한 것으로, 공급되는 실외 공기를 냉각하거나 가열하는 공지의 장치로써, 유입관(23)과 송풍관(24) 사이에 설치되어, 냉난방 공기를 각 송풍관(24)으로 중앙 공급하여, 일종의 패키지 공조 방식(packaged air conditioner, 중앙 냉난방 방식)의 공조 장치를 구성하게 된다.

이러한 열교환기(22)는, 예를 들어 필요에 따라 냉매가 흐르게 하거나 온수가 흐르게 가변할 수 있는 코일 등으로 구성될 수 있는데, 이에 한정되지 않으며 다양한 공지의 형태로 구성될 수 있다.

상기 유입관(23) 및 송풍관(24)은 상기 공급팬(21)에 의해 흡기된 실외 공기 및 열교환기(22)를 거친 냉난방 공기가 흐르는 관도로써, 일종의 파이프이다.

상기 유입관(23) 및 송풍관(24)은 흡기된 실외 공기가 열교환기(22)의 전, 후에서 흐르는 위치에 따른 편의상의 구분으로, 흡기된 실외 공기가 실내로 유입되는 기능상으론 동일한 부재로 해석되어야 하며, 건물의 실내 구조, 유입구의 개수나 열교환기(22)가 설치되는 개수(또는 위치) 등에 따라 유입관(23) 및 송풍관(24)의 별도의 연도로 상호 연결될 수 있음은 물론, 송풍관(24)이 생략되고 열교환기(22)에서 냉난방 공기가 실내로 바로 유입되어 열교환기(22) 자체가 송풍관(24)의 기능을 대신할 수도 있다.

상기 베출관(12) 또는 유입관(23)은 열전도성 및 살균성이 뛰어난 구리를 포함한 금속 재질의 동관으로 이루어지며, 여기서 구리 성분을 포함한다는 것은 순수 구리 재질뿐만 아니라 구리 성분이 소정 이상의 비율로 포함된 구리 합금을 포괄하는 것을 의미한다.

이때 상기 유입관(23)을 열교환기(22)와 연결된 복수개로 구성하고, 상기 배출관(12)을 상기 파이프들이 내장되는 외장 덕트(D)로 구성하여, 배출관(12)의 외장 덕트(D) 내부에 복수개의 동관이 소정 간격으로 이격되게 행렬로 배열된 형태의 순동열교환부를 형성하게 되며, 유입관(23)의 개수나 배치 형태에 제한이 없다.

이렇게 동관인 유입관(23)을 배출관(12)의 외장 덕트(D) 내부에 배열하면, 외장 덕트(D) 전체의 단위 면적 대비 실내 공기가 접촉되는 유입관(23)의 표면적을 최대한으로 증대시켜, 실내 공기와 실외 공기 사이의 열교환 효율을 높일 수 있다.

특히 상기 유입관(23)은 일정 길이 구간에 나선형 구조를 갖는 상기 분자열교환부(23a)가 형성되어 있어, 배기되는 실내 공기와 급기되는 실외 공기가 서로 반대 방향으로 흐르면서 분자열교환부(23a)에서 급속 열교환이 이루어지게 한다.

이하에서는 상기한 구성의 열 회수 시스템을 이용한 실내 공조 작동을 구체적으로 설명한다.

우선 하절기에 실내를 냉방으로 공조시키기 위해 시스템을 가동하면, 상기 배출팬(11)과 공급팬(21) 및 열교환기(22)가 작동한다.

그리고 배출팬(11)의 작동에 의해, 환기구 등으로 흡기된 실내 공기는 배출관(12)을 통해 실외로 배출된다.

동시에 공급팬(21)의 작동에 의해 흡기된 실외 공기는 유입관(23)을 통해 열교환기(22)로 투입되며, 열교환기(22)에서는 냉매 등을 이용한 열교환이 이루어지면서 실외 공기를 냉각시키고, 이렇게 냉각된 공기(이하 냉기로 통칭함.)는 송풍관(24)을 통해 실내로 유입된다.

그리고 시스템의 가동이 일정 시간 경과되면, 유입되는 냉기에 의해 실내의 온도가 설정 온도까지 하강하여 건물의 냉방 공조가 이루어지는데,

이때 본 발명은 실내 공기에 대한 환기가 계속 이루어지므로, 실내의 냉기가 배출라인(10)을 통해 실외로 계속 배출된다.

그리고 본 발명은 배출관(12)과 유입관(23)이 구리를 포함한 금속 재질의 동관으로써, 상호간에 열교환이 가능한 형태로 설치되어 있는 바,

유입관(23)을 지나는 고온다습의 실외 공기는 배출관(12)을 통해, 서로 크로스(cross)되는 방향(반대 방향)으로 흐르는 실내 냉기로부터 냉열을 회수하게 된다.

즉, 배출관(12)의 실내 냉기가 유입관(23)을 흐르는 고온의 외기로부터 열에너지를 흡수하여, 실외 공기가 냉각된다.

특히 고온의 외기는 상기 분자열교환부(23a)에서 압축이 발생하면서 열에너지를 발산하여 냉각이 이루어진 후 팽창을 통해 저온의 외기로 변환되어 실내로 공급된다.

그리고 저온의 내기는 상기 분자열교환부(23a)를 지나면서 열에너지를 흡수하여 가열이 이루어진 후 고온의 내기로 변환되어 실외로 배출된다.

여기서 열교환은 총 3가지의 법칙에 따라 열교환이 이루어지는데,

첫째, 물체가 냉각되는 비율은 그 물체와 이를 둘러싼 주위의 온도차에 비례한다고 정의될 수 있는, 즉 물체를 공간에 놓아두었을 때 시간이 경돠되면서 공간의 온도가 같아진다는 뉴턴의 냉각 법칙이고,

둘째, 유체의 부피는 압력에 반비례하고 절대온도에 정비례한다고 정의될 수 있는, 즉 분자 활동의 증가, 감소, 소멸에 관련된 보일-샤를의 법칙이고,

셋째, 에너지 전환 시 전환 전후의 에너지 총합은 항상 동일하게 보존된다고 정의할 수 있는, 즉 초기의 에너지를 지속, 보존한다는 에너지 보존의 법칙이다.

따라서 본 발명은 상기 분자열교환부(23a) 상에서 고온의 외기가 압축(수축)되면서 고온의 외기인 활성분자들의 운동에너지(열에너지)를 저온의 내기인 비활성분자들에 발산함에 따라 단시간에 열교환이 이루어지면서 비활성분자들로 이루어진 저온의 외기로 냉각되고,

반대로 저온의 내기인 비활성분자들이 고온의 외기인 활성분자들의 운동에너지(열에너지)를 흡수해 활성분자들로 이루어진 고온의 내기로 가열이 발생한다.

이때 실외 공기는 분자열교환부(23a)를 지나면서 팽창하여 실내 공기와의 열교환이 분자활동에 의해 촉진되어, 해당 구간이 일종의 팽창밸브와 유사한 기능으로 급속 냉각, 즉 열교환의 시간을 초단위로 단축하면서 그 효율을 높일 수 있다.

이렇게 냉각된 실외 공기는 유입관(23)을 통해 열교환기(22)로 투입되거나, 또는 직접 실내로 급기되어 냉방이 이루어진다.

이때 실내로 유입되는 실외 공기는 유입관(23)의 구리 성분에 의해 살균 작용이 발생한다.

이렇게 배출되는 실내 냉기로부터 냉열을 흡수해 일정 온도 이하로 냉각된 실외 공기가 열교환기(22)로 공급되면, 열교환기(22) 자체에서의 열교환 효율이 높아져, 더 적은 에너지로의 사용만으로 종전 방식과 동일한 냉방 공조를 유지할 수 있다.

반대로 동절기에는 저온으로 흡기되는 실외 공기가 고온으로 배출되는 실내 공기로부터 온열을 흡수하여, 일정 온도 이상으로 가열된 상태로 열교환기(22)에 공급되므로 난방 공조에 필요한 에너지 소비량을 줄일 수 있으며, 난방 공조 시 적용되는 구체적인 작동은 냉방 공조와 실내외 공기의 온도만 차이가 있을 뿐 대동소이하므로 상세한 설명을 생략한다.

이러한 열 회수 시스템은, 실외 공기가 실내로 공급되기 전에 열교환이 이루어지므로, 열교환기(22)를 거치지 않더라도 계절에 맞게 실내 공기로부터 열 회수가 이루어진 상태로 실내로 공급될 수 있어, 그 자체만으로 환기유닛 또는 냉난방 공조기로 사용될 수 있다.

이때 상기한 열 회수 시스템을 원자로 등의 냉각장치에 적용할 경우, 원자로로 바닷물 등의 냉각수가 계속 공급될 때, 원자로의 냉각 후 가열된 고온의 냉각수는 저온의 냉각수와 즉각적인 열교환이 이루어지기 때문에, 고온의 냉각수를 별도의 냉각장치로 추가 냉각할 필요 없이(또는 냉각에 필요한 전력을 최소한으로 사용한 상태로) 사용된 냉각수를 바닷가 등으로 바로 방류할 수 있어,

에너지 생산 시 필수적으로 수반되는 냉각에 필요한 전력에너지를 절감시켜, 종국적으로 탄소 중립에 일조할 수 있다.

한편 상기 유입관(23)은 배출관(12)인 외장 덕트(D)에 도 5의 행거(H)로 설치될 수 있는데, 내기와 외기를 흐름에 따른 진동이 발생하여 행거(H)의 볼트(B), 보다 엄밀하게는 너트(N)가 풀릴 수 있다.

이에 본 발명은 도 6의 너트고정 끼움부재(W)를 도입하여 상기한 문제점을 해결한다.

먼저 상기 배출관(12) 내부에 상기 유입관(23)을 거치하는 행거(H)를 더 포함하고,

상기 행거(H)는 거치부의 양 측단(H1)을 관통하겨 결합되는 볼트(B)와, 상기 볼트(B)의 나사부(B1)에 결합되는 너트(N)와, 상기 너트(N)가 풀리지 않게 고정하는 너트고정 끼움부재(W)를 포함한다.

구체적으로 상기 볼트(B)는 나사부(B1)의 일측 외주면에 길이방향으로 형성된 슬라이딩홈(B13)과, 상기 슬라이딩홈(B13)의 양 벽면에 길이방향으로 형성된 가이드홈(B14)을 포함하고,

상기 너트고정 끼움부재(W)는 상기 슬라이딩홈(B13)에에 끼워져 이동 가능하되 상기 나사부(B1)의 나사골(B12) 외측으로 돌출되는 쐐기 형태의 억지끼움부(W1)와, 상기 억지끼움부(W1)의 양 측면에서 돌출되어 상기 가이드홈(B14)에 끼워지는 날개부(W2)와, 상기 억지끼움부(W1)에서 상기 나사부(B1)의 나사산 외측으로 돌출되도록 연결된 타격부(W3)를 포함한다.

상기 슬라이딩홈(B13) 및 가이드홈(B14)은 상기 나사부(B1)의 길이방향으로 가공되어 볼트(B)의 헤드면까지 연결되어 있다.

그리고 너트고정 끼움부재(W)는 상기 슬라이딩홈(B13)과 가이드홈(B14)에 대응하는 '+'자형 단면 구조를 갖는데, 다만 억지끼움부(W1)의 외측면(도면 상 상면)이 쐐기 형태로 뾰족하면서 그 끝단이 상기 나사부(B1)의 나사골(B12) 저부 표면보다 더 돌출되게 형성되어 있고, 타격부(W3)가 상기 나사부(B1)의 나사산(B11) 외경보다 더 높게 돌출되도록 억지끼움부(W1)에 연결되어 있다.

이때 도면과 달리 억지끼움부(W1)가 선단부로 갈수록 두께가 좁아지는 쐐기 형상이면 더 바람직하다.

이에 상기 너트고정 끼움부재(W)를 상기 나사부(B1)에서 분리한 상태에서는 상기 나사부(B1)와 너트(N)의 나사 결합을 간섭하지 않는다.

그리고 볼트(B)의 나사부(B1)에 너트(N)를 체결한 상태에서, 상기 너트고정 끼움부재(W)를 너트(N)의 일면에 접하도록 끼워서 밀어 이동시킨 다음, 망치 등의 공구로 상기 타격부(W3)를 타격하면, 상기 억지끼움부(W1)가 너트(N)의 나사공(N1) 안쪽으로 파고들어서 억지 끼움된다.

이때 억지끼움부(W1)의 쐐기 형상으로 인해 상기 너트(N)의 나사산(N11)이 볼트(B)의 길이방향으로 끊어지면서 억지끼움부(W1)가 너트(N) 안쪽으로 끼워지고, 이렇게 끼워진 억지끼움부(W1)는 나사산(B11)(N11)들의 회전 경로를 막게 되어, 결국 너트(N)의 회전이 불가능해짐에 따라, 진동 등의 이유로 너트(N)가 풀리는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 열 회수 시스템을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 배출라인 11 : 배출팬
12 : 배출관 13 : 환풍관
20 : 공급라인 21 : 공급팬
22 : 열교환기 23 : 유입관
24 : 송풍관

Claims (4)

1. 실내 유체를 실외로 배출하는 배출관(12);
   실외 유체를 실내로 공급하는 유입관(23);을 포함하고,
   상기 배출관(12)과 유입관(23)은 전부 또는 일부가 서로 접하게 설치되어 있어 배출되는 실내 유체와 유입되는 실외 유체 사이에 열교환이 이루어지되,
   상기 유입관(23)은 상기 배출관(12)과 접하는 일부에 실외 유체의 압축 후 팽창이 이루어지면서 열교환이 발생하게 하는 분자열교환부(23a)가 형성되어 있고,
   상기 배출관(12)은 외장 덕트(D)로써, 외장 덕트(D) 내부에 상기 유입관(23)이 행거(H)로 거치되어 설치되며,
   상기 행거(H)는 거치부의 양 측단(H1)을 관통하겨 결합되는 볼트(B)와, 상기 볼트(B)의 나사부(B1)에 결합되는 너트(N)와, 상기 너트(N)가 풀리지 않게 고정하는 너트고정 끼움부재(W)를 포함하고,
   상기 볼트(B)는 나사부(B1)의 일측 외주면에 길이방향으로 형성된 슬라이딩홈(B13)과, 상기 슬라이딩홈(B13)의 양 벽면에 길이방향으로 형성된 가이드홈(B14)을 포함하고,
   상기 너트고정 끼움부재(W)는 상기 슬라이딩홈(B13)에에 끼워져 이동 가능하되 상기 나사부(B1)의 나사골(B12) 외측으로 돌출되는 쐐기 형태의 억지끼움부(W1)와, 상기 억지끼움부(W1)의 양 측면에서 돌출되어 상기 가이드홈(B14)에 끼워지는 날개부(W2)와, 상기 억지끼움부(W1)에서 상기 나사부(B1)의 나사산 외측으로 돌출되도록 연결된 타격부(W3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 회수 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 실내 유체와 실외 유체의 흐름 방향이 서로 반대로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열 회수 시스템.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 분자열교환부(23a)는 나선형 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 회수 시스템.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 배출관(12)과 유입관(23)은 구리를 포함한 금속 재질이면서, 동판 또는 동코일 또는 동관 중 하나 이상의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 회수 시스템.

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