KR200201439Y1 - 열교환기가 구비된 실내환기장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 실내환기장치에 관한 것으로, 특히 흡기를 흡입송풍기(30)로 강제흡입하여 흡기필터(22)로 여과시킨 후 실내로 공급하고, 배출송풍기(43)로 실내공기를 외부로 강제배출시키며, 상기 흡기를 실내로 공급하기전에 배기와 열교환기(10)에서 열교환시켜 그 배기의 폐열을 이용함으로써 에너지를 절감하고, 상기 흡기유도덕트(31)와 배기유도덕트(44)로써 흡기 및 배기를 유도함으로써 흡기 또는 배기가 이루어질 때 공기의 급격한 체적팽창에 의한 소음을 줄이는 한편, 흡기와 배기가 열교환하면서 결로현상에 의해 발생하는 수분을 증발제거하여 별도의 배수장치가 필요없는 실내환기장치이다.

Description

열교환기가 구비된 실내환기장치{ Room air conditioner with a heat transfer }

본 고안은 실내환기장치에 관한 것으로, 특히 냉방 또는 난방을 위하여 밀폐된 실내공간의 공기를 환기정화시키며, 아울러 배기의 폐열을 이용하여 흡기의 온도를 조절함으로써 냉난방에 소요되는 에너지를 절감하는 실내환기장치에 관한 것이다.

겨울철 난방이나 여름철 난방중에는 냉난방효율을 높이기 위해 실내공간은 밀폐된다. 따라서 냉난방중인 실내공간은 환기가 되지 않아 산소가 부족하고, 시간이 경과함에 따라 실내공기는 점차 오염되게 되는 문제가 있다. 따라서 최근에는 냉난방시설이 갖추어진 실내의 벽이나 창문에 실내환기장치를 설치하여 오염된 실내공기를 배출하고 외부의 신선한 공기를 실내로 강제유입시킴으로써 상기와 같은 문제점을 해결하고 있다.

그런데 상기와 같은 종래 실내환기장치는 여러가지 단점을 가지고 있다. 즉 종래 실내환기장치에 의해 실내로 유입되는 외기는 외기온도를 유지한 채 실내공기와 혼합됨으로써 실내온도를 변화시키게 되고, 따라서 외기의 영향에 의해 변화된 실내온도를 원래 설정해두었던 실내온도로 유지하기위해 에너지가 낭비되는 단점이 있다.

즉 실내를 냉방하는 경우, 실내환기장치를 통하여 실내로 강제유입되는 외기는 실내온도보다 상대적으로 높아서 실내온도를 상승시키게 되고, 이 상승한 온도를 원하는 소정온도로 낮추기 위해서는 그만큼 냉방장치를 가동하여야 하므로 이 냉방장치를 가동하는 데 에너지소모가 따르게 된다. 그리고 실내난방의 경우는 그 반대의 현상으로 난방장치를 가동하는 데 에너지가 추가로 소요되는 문제가 있다.

또한 종래 실내환기장치에서는 흡입송풍기에 의해 강제흡입되는 외기가 상대적으로 좁은 흡기체임버에서 상대적으로 넓은 케이싱안으로 통과하면서 상당한 소음을 발생시키고, 배출송풍기에 의해 실외로 배출되는 과정중에 같은 이유로 상당한 소음을 발생시키는 문제가 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 흡기와 배기를 열교환시켜 흡기를 미리 예열하거나 예냉함으로써 실내공기를 설정온도로 유지하는 데 소요되는 에너지를 절감하는 실내환기장치를 제공함에 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 흡기를 흡입하거나 배기를 배출하는 데 발생하는 소음을 줄인 실내환기장치를 제공함에 목적이 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 흡기와 배기가 열교환하면서 결로현상에 의해 발생하는 수분을 증발제거하여 별도의 배수장치가 필요없는 실내환기장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은,

실내로 유입되는 흡기와 실내에서 외부로 배출되는 배기를 서로 열교환시켜 흡기를 예열 또는 예냉하는 열교환기와, 실외로 노출된 외기흡입구를 가지고 상기 열교환기의 흡기채널 입구측에 연결되며, 외기를 여과하는 흡기필터가 구비된 흡기체임버와, 입구가 상기 열교환기의 흡기채널 출구측에 연결되어 외기를 실내쪽으로 강제흡입하는 흡입송풍기와, 입구선단이 실내로 노출된 흡입구를 가지고 상기 열교환기의 배기채널 입구측에 연결되며, 유입되는 실내공기를 여과하는 배기필터가 구비된 배기체임버 및 입구가 상기 열교환기의 배기채널 출구측에 연결되어 실내공기를 상기 배기체임버를 통하여 실외측으로 강제배출하는 배출송풍기;를 포함한 실내환기장치에 있어서, 상기 열교환기는 실내로 유입되는 흡기가 통과하는 흡기채널과 실내에서 외부로 배출되는 배기가 통과하는 배기채널이 교대로 복수개 적층되고, 서로 인접하는 흡기채널과 배기채널끼리는 격판으로 서로 분리차단되어 상기 흡기채널을 통과하는 흡기와 배기채널을 통과하는 배기사이에 열교환이 이루어지게 한 판형 열교환기로 구성된 것에 특징이 있다.

또한 본 고안의 실내환기장치는 단일의 케이싱으로 둘러쌓여지며, 상기 판형 열교환기는 상기 케이싱의 대략 중앙에 설치되며, 좌우폭에 비하여 상하방향의 길이가 상대적으로 길어서 대략 마름모형태로 구성되어 전열면적이 증대되게 한 것에 특징이 있다.

또 본 고안의 실내환기장치는 상기 열교환기에서 흡기와 배기를 열교환시키면서 결로현상에 의해 발생하는 응결수를 히터로 증발시켜 흡기 또는 배기와 함께 실내 또는 실외로 배출함으로써 실내의 습도를 조절할 수 있고, 아울러 응결수를 처리하기 위한 배수장치가 필요없도록 한 것에 특징이 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 고안에 따르면

첫째, 외부에서 실내로 공급되는 흡기를 여과하여 실내로 공급하고 오염된 실내공기를 여과하여 외부로 배출함으로써 실내외 공기오염을 방지할 수 있고,

둘째, 외부로 배출되는 배기의 폐열을 실내로 흡입되는 흡기로 열전달하여 흡기의 온도를 조절하므로 실내를 냉방 또는 난방하는 데 소요되는 에너지를 절감할 수 있다. 또한 본 고안은 흡입송풍기와 배출송풍기의 입구 및 출구가 모두 덕트로 연결되어 있으므로 소음을 줄일 수 있다.

또 본 고안은 열교환기의 좌우폭이 상하길이에 비하여 짧은 대략 마름모형으로 구성되므로 설치공간이 한정된 케이싱안에서 정방형으로 설치되는 열교환기에 비하여 전열면적을 증대시킬 뿐아니라 케이싱의 좌우폭을 줄임으로써 케이싱의 전체크기를 컴팩트하게 할 수 있다.

또 본 고안은 흡기와 배기가 열교환하면서 온도차에 의하여 발생하는 응결수를 전열히터로 가열하여 증발시킨 후, 흡기를 통하여 실내로 공급함으로써 실내습도를 조절할 수 있고, 배기를 통하여 외부로 배출함으로써 응결수 배출을 위한 별도의 배수장치를 제거할 수 있다.

도 1은 본 고안에 따른 실내환기장치의 사시도,

도 2는 본 고안에 따른 실내환기장치의 결합단면도,

도 3은 도 2의 'A-A'선을 따라 절단하여 도시한 단면도,

도 4는 본 고안에 따른 실내환기장치의 제어기구를 도시한 개략도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 케이싱 10: 열교환기

11: 흡기채널 12: 배기채널

13: 격벽 20: 흡기체임버

21: 외기흡입구 22: 흡기필터

23: 흡기온도센서

30: 흡입송풍기 31: 흡기유도덕트

32: 흡기배출덕트 40: 배기체임버

41: 실내공기흡입구 42: 배기필터

43: 배출송풍기 44: 배기유도덕트

45: 배기배출덕트 46: 배기온도센서

51,52: 전열히터 60: 제어부

이하, 본 고안에 따른 실내환기장치를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

도 1에는 본 고안에 따른 실내환기장치의 사시도가 도시되어 있고, 도 2는 도 1의 환기장치를 상하 길이방향으로 절단하여 내부구조를 도시한 결합단면도이다.

본 고안에 따른 실내환기장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 대략 직사각통형태로 된 케이싱(1)으로 둘러싸여 있다.

실내로 유입되는 흡기와 실내에서 외부로 배출되는 배기를 서로 열교환시켜 흡기를 예열 또는 예냉하는 열교환기(10)가 상기 케이싱(1)의 대략 중앙에 배치되어 전면과 후면이 각각 케이싱(1)의 전후면에 밀착하게 설치되어 있다. 상기 열교환기(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 흡기(점선화살표로 표시됨)가 통과하는 흡기채널(11)과 실내측에서 외부로 배출되는 배기(지면 앞쪽으로 진행하는 화살표의 모양으로 도시됨)가 통과하는 배기채널(12)이 서로 교대로 복수개 적층되어 이루어지고, 서로 인접하는 흡기채널(11)가 배기채널(12)은 격벽(13)으로 서로 차단된 구조로 되어 있다.

그리고 상기 흡기채널(11)과 배기채널(12)은 단면이 좌우폭방향의 길이가 상하높이방향의 길이보다 큰 마름모형상으로 되고, 상기 흡기채널(11)의 입구들은 상기 마름모의 상단 좌측변쪽으로 개방되게 형성되어 있으며, 상기 배기채널(12)의 입구들은 상기 마름모의 상단 우측변쪽으로 개방되게 형성되어 있다. 따라서 흡기와 배기는 각각의 채널(11,12)들을 통과하면서 그들의 상하 격벽(13)을 매개로 열교환이 이루어진다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 열교환기(10)의 흡기채널(11)의 입구측에는 흡기체임버(20)가 연통되고 이 흡기체임버(20)는 외부의 공기가 유입되는 외기흡입구(21)를 구비한다. 그리고 상기 흡기체임버(20)가 연결되는 상기 열교환기의 흡기채널(11)의 입구측에는 흡기를 여과하는 흡기필터(22)가 설치된다.

상기 열교환기(10)의 흡기채널(11)의 출구는 흡입송풍기(30)의 입구와 흡기유도덕트(31)를 매개로 연통되고, 상기 흡입송풍기(30)의 출구는 흡기배출덕트(32)를 통하여 실내에 연통된다. 따라서 상기 흡입송풍기(30)를 운전하면 도 2에서 점선화살표로 도시된 외기는 외기흡입구(21)를 통하여 흡기체임버(20)안으로 강제유입된 후 흡기필터(22)를 통과하면서 여과되어 열교환기(10)의 흡기채널(11)을 통과하고나서 흡입송풍기(30)의 흡기배출덕트(32)를 통하여 실내로 공급된다.

한편, 상기 열교환기(10)의 배기채널(12)의 입구측에는 배기체임버(40)가 연결되고 이 배기체임버(40)는 실내공기가 유입되는 실내공기흡입구(41)를 구비한다. 그리고 상기 배기체임버(40)가 연결되는 상기 열교환기의 배기채널(12)의 입구측에는 실내공기를 여과하는 배기필터(42)가 설치된다.

상기 열교환기(10)의 배기채널(12)의 출구는 배출송풍기(43)의 입구와 배기유도덕트(44)를 매개로 연통되고, 상기 배출송풍기(43)의 출구는 배기배출덕트(45)를 통하여 외부로 연통된다. 따라서 상기 배출송풍기(43)를 운전하면 실선 검은 색 화살표로 도시된 실내공기는 실내공기흡입구(41)를 통하여 배기체임버(40)안으로 강제유입된 후 배기필터(42)를 통과하여 여과되고나서 열교환기(10)의 배기채널(12)을 통과하면서 흡기채널(11)의 흡기와 열전달한 후, 배출송풍기(43)의 배기배출덕트(45)를 통하여 외부로 배출되게 되는 것이다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 흡기체임버(20)안에는 흡기온도(To)를 감지하는 흡기온도센서(23)가 설치되고, 상기 배기체임버(40)안에는 배기온도(Ti)를 감지하는 배기온도센서(46)가 설치된다. 이들 온도센서(23,46)는 각각 흡기온도(To)와 배기온도(Ti)를 감지하여 제어부(60)에 인가한다.

또한 상기 흡기유도덕트(31)의 바닥면과 상기 배기유도덕트(44)의 바닥면에는 전열히터(51,52)가 각각 설치된다. 이들 전열히터(51,52)들은 상기 제어부(60)의 신호를 인가받아 작동한다. 즉 상기 제어부(60)는 도 4에 도시된 바와 같이, 흡기온도센서(23)를 통하여 감지한 흡기온도(To)와 배기온도센서(46)에서 감지한 배기온도(Ti)를 서로 비교연산하고, 그 온도차이를 미리 입력된 노점온도와를 서로 비교하여 흡배기 온도차이가 노점온도보다 클 경우 상기 전열히터(51,52)에 전원을 인가하여 전열히터(51,52)를 가열한다. 그 경우 흡기와 배기가 서로 열교환되면서 결로현상에 의하여 흡기유도덕트(31) 또는 배기유도덕트(44)에 집수된 응결수는 상기 전열히터(51,52)에 의해 가열증발하여 흡기에 포함되어 실내로 공급되거나 배기와 함께 실외로 배출되므로 상기 응결수를 배출하기 위한 별도의 배수장치가 필요없을 뿐아니라 실내의 습도를 자동으로 조절하게 된다. 이 경우 응결수의 증발로 인하여 열효율이 증대된다.

또한 흡입송풍기(30)와 배출송풍기(43)는 각각 제어부(60)에 의해 연결되어 상기 제어부(60)의 출력신호에 따라 각각 개별적으로 속도제어된다. 따라서 제어부(60)가 흡입송풍기(30)와 배기송풍기(43)의 회전속도를 별도로 제어함으로써 실내압력을 최적의 정압으로 유지할 수 있고, 실내측 압력이 외부의 압력보다 높도록 상기 흡입송풍기(30)와 배출송풍기(43)를 각각 제어하면 실내측에는 양압이 유지되어 외부공기 침투현상(infiltration)를 방지할 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 고안의 실내환기장치는 흡기를 흡입하여 필터로 여과한 후 실내로 공급하므로 실내에 신선하고 정화된 공기를 공급하고, 흡기를 실내로 공급하기 전에 그 흡기를 외부로 배출되는 배기와 열전달시켜 미리 예냉하거나 예열하므로 외부에서 새로 유입되는 흡기에 의한 실내공기의 온도변화량을 감소시켜 실내를 냉방 또는 난방하는 데 소요되는 에너지를 절감할 수 있다.

또 본 고안의 실내환기장치는 흡기와 배기가 열교환하면서 결로현상에 의해 발생하는 수분을 전열히터로 가열하여 강제 증발시킨 후, 그 수증기를 외부로 배출하거나 실내에 공급하므로 별도의 배수장치가 필요없는 것은 물론 실내의 습도를 자동으로 조절할 수 있고, 열효율을 증대할 수 있다.

특히 흡입송풍기와 배출송풍기의 회전속도를 다르게 제어하여 실내측 압력을 양압으로 유지하면 외부공기침투현상을 방지할 수도 있다.

그리고 본 고안의 실내환기장치는 흡/배기채널의 출구측과 흡입/배출송풍기의 입구측을 원추형 덕트로 연통시킴으로써 흡기 또는 배기의 유출입시 공기팽창에 따른 소음을 감소시켜 소음을 크게 줄일 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 실내로 유입되는 흡기와 실내에서 외부로 배출되는 배기를 서로 열교환시켜 흡기를 예열 또는 예냉하는 열교환기(10); 실외로 노출된 외기흡입구(21)를 가지고 상기 열교환기(10)의 흡기채널(11) 입구측에 연결되며, 외기를 여과하는 흡기필터(22)가 구비된 흡기체임버(20); 입구가 상기 열교환기(10)의 흡기채널(11) 출구측에 연결되어 외기를 실내쪽으로 강제흡입하는 흡입송풍기(30); 입구선단이 실내로 노출된 실내공기흡입구(41)를 가지고 상기 열교환기(10)의 배기채널(12) 입구측에 연결되며, 유입되는 실내공기를 여과하는 배기필터(42)가 구비된 배기체임버(40); 및 입구가 상기 열교환기(10)의 배기채널(12) 출구측에 연결되어 실내공기를 상기 배기체임버(40)를 통하여 실외측으로 강제배출하는 배출송풍기(43);를 포함한 실내환기장치에 있어서,

   상기 열교환기(10)는 실내로 유입되는 흡기가 통과하는 흡기채널(11)과 실내에서 외부로 배출되는 배기가 통과하는 배기채널(12)이 교대로 복수개 적층되고, 서로 인접하는 흡기채널(11)과 배기채널(12)끼리는 격판으로 서로 분리차단되어 상기 흡기채널(11)을 통과하는 흡기와 배기채널(12)을 통과하는 배기사이에 열교환이 이루어지게 한 판형 열교환기(10)로 구성되며, 상기 흡기채널(11)과 배기채널(12)은 각각 좌우폭에 비하여 상하방향의 길이가 상대적으로 긴 대략 마름모형태로 구성되어 전열면적을 증대시킨 것을 특징으로 하는 열교환기가 구비된 실내환기장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 열교환기(10)의 흡기채널(11)의 출구는 상기 흡입송풍기(30)의 입구와 흡기유도덕트(31)를 매개로 연통되고, 상기 흡입송풍기(30)의 출구는 상기 흡기배출덕트(32)를 통하여 연통된 것을 특징으로 하는 열교환기가 구비된 실내환기장치.
3. 제2항에 있어서, 흡기온도를 감지하는 흡기온도센서(23)와, 배기온도를 감지하는 배기온도센서(46)와, 상기 흡기유도덕트(31)의 바닥면과 상기 배기유도덕트(44)의 바닥면에 설치된 전열히터(51,52) 및 상기 흡기온도센서(23)를 통하여 감지한 흡기온도(To)와 상기 배기온도센서(46)에서 감지한 배기온도(Ti)를 서로 비교연산하고, 그 온도차이를 미리 입력된 노점온도와를 서로 비교하여 흡배기 온도차이가 노점온도보다 클 경우 상기 전열히터(51,52)에 전원을 인가하여 전열히터(51,52)를 가열시키는 제어부(60)로 이루어진 습도 자동조절장치를 더 포함한 열교환기를 구비한 실내환기장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 흡입송풍기(30)와 배출송풍기(43)는 상기 제어부(60)에 각각 연결되어 이들 송풍기(30,43)들의 회전속도가 개별적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 열교환기를 구비한 실내환기장치.