KR20030067206A - 전열식 열교환기를 포함하는 환기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전열식 열교환기를 포함하는 환기장치에 관한 것으로서, 기존 매립형의 창문 설치방식에서 발생하는 건물 개조 및 설치 공간의 제약을 극복하면서 가구식으로 제작하여 임의 장소에 용이하게 설치토록 한 것으로 위아래 일렬로 배치되는 다수의 전열매트를 구비한 입형구조를 채용하고, 또 실내외의 공기순환을 위한 강제 통풍수단과는 덕트 연결방식을 이용하여 독립형으로 구성한 전열식 열교환기를 포함하는 환기장치를 제공함으로써, 설치장소의 선택폭을 넓힐 수 있는 동시에 공간점유율도 최대한 낮출 수 있고, 회전가능한 다수의 전열매트를 복합식으로 조합하여 단위 면적당 전열효율 및 환기효율을 높여줌으로써, 전체적인 환기효과 및 전열효과 측면에서 최적의 실내 공조효과를 얻을 수 있으며, 폼(Form) 재질의 전열매트를 채용하여 대향 공기흐름 간의 열전달 효율을 증가시키는 한편, 폼 재질의 특성상 파티클 발생을 완전히 배제하면서 별도의 보조수단없이 자체적으로 손쉽게 착탈이 가능하여 유지 및 보수와 관련한 전반적인 취급을 용이하게 할 수 있도록 한 것이다.

Description

전열식 열교환기를 포함하는 환기장치{Ventilating equipment including heat transfer type heat exchanger}

본 발명은 빌딩이나 주택의 실내를 효과적으로 환기시키기 위하여 사용하는 전열식 열교환기를 포함하는 환기장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가구형으로 제작하여 실내의 탁한 공기는 추출하고 난방을 위한 열기는 회수하여 바람직한 환기를 수행하는 한편, 무엇보다도 일렬로 배열되는 다수의 전열매트를 구비하여 최적의 공조효과를 제공할 수 있으며, 또한 콤팩트한 입형구조로 제작되어 설치장소에 구애받지 않는 동시에 공간점유율도 최대한 줄일 수 있으므로, 관리유지와 관련한 취급이 용이하고 경제성 측면에서도 우수한 전열식 열교환기를 포함하는 환기장치에 관한 것이다.

일반적으로 빌딩이나 주택의 실내를 환기시키기 위한 수단들은 주로 환풍기 등과 같이 공기를 직접 배출 또는 유입하는 것들이 대부분이다.

위와 같은 환기수단들은 여름철 또는 겨울철 실내의 찬공기나 더운공기를 그대로 외부로 배출시킴으로 인해 열효율 측면에서 비효율적인 면이 있다.

최근에는 이러한 단점들을 보완한 열교환방식의 환기장치들이 많이 제공되고 있으나, 대부분 규모가 커서 공간점유율이 높아질 뿐만 아니라 유지 및 보수가 어려운 단점이 있고, 소형의 창문설치용 또한 설치와 관련하여 창문 등에 직접 매입 설치하려면 건물의 개조가 불가피하고 설치장소에 많은 제약이 따르는 단점이 있다.

또한, 기존 열교환방식의 환기장치에 사용되는 전열매트 수단들은 대부분 폴리에스테르, 섬유, 직물 등과 같은 재질을 사용하고 있는데, 이러한 재질들은 열적특성을 어느 정도 만족시키기는 하지만, 환기작용시 파티클 형태로 공기흐름에 함께 섞여서 부유하기 때문에 공기의 정화측면에서 볼 때 건강에 악영향을 줄 수 있는 단점이 있고, 이와 같은 단점을 보완하기 위하여 금속재질의 스크린, 실링수단 등을 추가로 설치하고는 있으나, 이로 인해 전열매트 수단 및 그 주변의 부재들을 포함하는 전체적인 어셈블리의 구조가 복잡해져 교환 등의 유지 및 보수와 관련한 관리적인 측면에서 많은 어려움이 따르는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 위아래 일렬로 배치되는 다수의 전열매트를 구비한 입형구조를 채용하고, 또 실내외의 공기순환을 위한 강제 통풍수단과는 덕트 연결방식을 이용한 독립형으로 구성함으로써, 건물 개조없이 가구식으로 임의 장소에 설치할 수 있게 함으로써 설치장소의 선택폭을 넓힐 수 있는 동시에 공간점유율도 최대한 줄일 수 있도록 한 전열식 열교환기를 포함하는 환기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 회전가능한 다수의 전열매트를 복합식으로 조합하여 단위 면적당 전열효율 및 환기효율을 높여줌으로써, 전체적인 환기효과 및 전열효과 측면에서 최적의 실내 공조효과를 얻을 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 폼(Form) 재질의 전열매트를 채용하여 대향 공기흐름 간의 열전달 효율을 증가시키는 한편, 폼 재질의 특성상 파티클 발생을 완전히 배제하면서 별도의 보조수단없이 자체적으로 손쉽게 착탈이 가능하여 유지 및 보수와 관련한 전반적인 취급을 용이하게 할 수 있도록 하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전열식 열교환기를 포함하는 환기장치를 나타내는 외관 사시도

도 2는 도 1의 분해 사시도

도 3은 본 발명에 따른 전열식 열교환기를 포함하는 환기장치의 내부를 보인 정단면도

도 4는 본 발명에 있어서의 격벽의 분리 사시도

도 5는 본 발명에 있어서의 전열매트가 장착된 휠부재의 설치상태를 나타낸 요부 확대단면도

도 6은 본 발명에 따른 전열식 열교환기를 포함하는 환기장치에 외부 송풍수단을 연결한 상태의 사시도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 열교환실 11 : 내부 흡입구

12 : 내부 배출구 13 : 외부 흡입구

14 : 외부 배출구 15a,15b : 공기 여과실

16 : 본체 17 : 격벽

18 : 전열매트 19a,19b : 공기통로

20 : 필터재 21 : 매트부재

22 : 휠부재 23 : 모터

24 : 벨트 25 : 매트 자리면

26 : 그릴 27 : 덕트

28 : 실부재 29 : 스포크

30 : 축

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 일정한 용적의 열교환실(10)을 갖고 있으며 상부와 하부에는 각각 내부 흡입구(11) 및 내부 배출구(12)를 갖는 동시에 후면에는 외부의 덕트수단과 연결되는 외부 흡입구(13) 및 외부 배출구(14)를 가지면서 열교환실(10)과 통하는 독립된 공기 여과실(15a),(15b)을 갖는 입형구조의 본체(16)와, 상기 본체(16)의 내부에 설치되며 열교환실(10)을 4개의 격리된 공간으로 조성하는 십자형 프레임구조의 격벽(17)과, 상기 격벽(17)의 한면을 이용하여 설치되며 자체 구동수단을 이용하여 회전되면서 출입하는 대향 공기흐름 간의 열교환작용을 수행하는 다수의 전열매트(18)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열교환실(10)이 갖는 4개의 격리된 공간은 전열매트(18)가 설치되어 있는 격벽(17)을 사이에 두고 앞뒤로 2개씩 배치되는 각각의 격리된 공간으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열교환실(10)이 갖는 4개의 격리된 공간 중에서 본체(16)의 전면과 접하는 2개의 격리된 공간은 격벽(17)의 한면을 기준으로 서로 반대위치에 형성되는 각각의 공기통로(19a),(19b)에 의해 상하부 공기 여과실(15a),(15b)과 통하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기 여과실(15a),(15b)의 내부에는 공기를 여과할 수 있는 필터재(20)가 충전되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전열매트(18)는 다수의 매트부재(21)와 이것들을 하나로 묶는 원형의 휠부재(22)로 구성되며, 본체(16)의 전후면과 나란한 격벽(17)의 한면을 이용하여 위아래로 일렬 배치되는 적어도 3개의 조합형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 휠부재(22)는 방사상으로 배치되는 다수의 스포크(29)에 의해 휠부재 내측으로 다수의 매트 자리면(25)을 확보하고, 이곳에 다수의 단위 매트부재 (21)를 1개씩 구분하여 수용할 수 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각각의 전열매트(18)는 모터(23)와 각 휠부재(22)를 연결하는 하나의 벨트(24)에 의해 동시에 회전가능한 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전열매트(18)의 매트부재(21)는 통기성을 갖는 폴리우레탄 발포체의 폼 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전열매트(18)의 매트부재(21)는 자체적인 탄력 팽창에 의한 압착력을 이용하여 휠부재(22)의 각 매트 자리면(25)에 삽입되는 구조로 장착되는 것을 특징으로 한다.

이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 환기장치의 본체(16)는 소정의 내용적을 가지면서 수직으로 세워지는 길다란 사각통 형태의 가구식의 입형구조로 이루어진다.

이러한 입형구조의 본체(16)는 장소에 관계없이 세워놓고 사용할 수 있고, 또 전후 및 좌우측으로 부피를 크게 차지하지 않기 때문에 설치장소를 선택하는 측면이나 공간점유율 측면에서 유리한 점이 있다.

상기 본체(16)의 내부는 크게 상하부의 공기 여과실(15a),(15b)과 나머지 중간부의 열교환실(10)로 각각 독립적으로 구분된다.

상기 공기 여과실(15a),(15b)은 어느 한쪽 또는 양쪽에 그릴(26)과 함께 형성되는 내부 흡입구(11)와 내부 배출구(12)를 갖고 있으며, 그 내부의 공간에는 필터재(20)가 충전되어 있어서 공기 중의 먼지 등의 이물질을 걸러내는 기능을 하게 된다.

즉, 하부의 공기 여과실(15b)을 통해서는 실내의 오염된 공기가 흡입되어 빠져나갈 수 있게 되고, 상부의 공기 여과실(15a)을 통해서는 실외의 신선한 공기가 실내로 공급될 수 있게 된다.

상기 각각의 공기 여과실(15a),(15b)은 후술하는 격벽(17) 및 전열매트(18)에 의해 분할되는 열교환실(10)의 4개의 격리된 공간 중에서 전면쪽으로 배치되는 2개의 격리된 공간과 각각 통할 수 있게 되며, 이를 위하여 각 격리된 공간측과 접하는 공기 여과실(15a),(15b)의 일부를 절개시켜 형성한 공기통로(19a),(19b)가 제공된다.

이때의 공기통로(19a),(19b)는 본체(16)의 전면과 접하는 격벽(17)의 한면을 기준으로 서로 반대위치에 각각 형성됨에 따라 하부의 공기 여과실(15b)에서 유입되는 공기가 곧바로 상부의 공기 여과실(15a)로 재차 유입되는 문제는 없게 된다.

상기 본체(16)의 후면에는 열교환실(10)과 통하는 위치에 각각 외부 흡입구(13) 및 외부 배출구(14)가 형성되는데, 이때의 각 외부 흡입구(13)와 외부 배출구(14)는 덕트(27)를 통하여 외부의 강제 송풍수단측과 연결되므로서, 이곳을 통해 외부로 공기가 빠져나가거나 외부의 공기가 들어올 수 있게 된다.

상기 본체(16)의 열교환실(10)은 공기의 출입은 허용하면서 공기속의 현열 또는 잠열을 포집하는 열교환작용의 수행을 위해 4개의 격리된 공간으로 조성된다.

이를 위하여, 열교환실(10)의 내부에는 그 상하 높이와 전후 및 좌우 폭에 맞는 4개의 판체를 세워서 십자형으로 제작한 격벽(17)이 설치되고, 이렇게 설치되는 격벽(17)에 의해 열교환실(10)의 내부 공간은 4개의 격리된 구역으로 분할될 수 있게 된다.

여기서, 본체(16)의 전후면과 나란한 격벽(17)의 한면에는 절연매트(18)의 설치를 위한 적어도 3개의 원형 자리면이 위아래로 형성되어 앞뒤 2개씩의 격리된 공간은 실질적으로 절연매트(18)에 의해 분할될 수 있게 되며, 격벽(17)의 다른 한면은 그 양측단이 본체(16)의 전후면과 완전히 접하면서 앞뒤에 배치되는 각 2개씩의 격리된 공간을 양편으로 완전히 차단할 수 있게 된다.

따라서, 각각의 격리된 공간들은 각 1개씩의 공기출입수단, 예를 들면 앞쪽 2개의 격리된 공간은, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 위아래의 공기통로 (19a),(19b)를 1개씩 포함하게 되고, 뒷쪽 2개의 격리된 공간은 양편의 외부 흡입구(13)와 외부 배출구(14)를 1개씩 포함하게 된다.

이에 따라, 열교환실(10)의 4개의 격리된 공간을 통하는 공기의 흐름은 반드시 전열매트(18)를 거치도록 유도되면서 자연스럽게 열교환작용이 이루어질 수 있게 된다.

공기에 대한 열교환작용을 수행하는 전열매트(18)는 보스에 있는 축(30)을 이용하여 회전가능한 구조로 설치되는 원형의 휠부재(22)와, 상기 휠부재(22)의 내측에 강제로 압착되는 구조로 장착되면서 현열 및 잠열을 포집하여 실질적인 전열작용을 하는 매트부재(21)로 이루어져 있다.

이러한 전열매트(18)는 적어도 3개가 제공되어 격벽에 있는 각 원형 자리면을 이용하여 배치되면서 그 둘레 전후면은 유연성 있는 실부재(28)로 마감되고, 각각의 전열매트(18)는 휠부재(22)의 외주에 접하게 결합된 하나의 벨트(24)로 연결되어 일정한 속도로 동시에 회전을 할 수 있게 된다. 바람직하게 휠부재(22)의 외주로는 홈을 형성하고 원형단면을 가진 벨트를 채용하여 접하게 함으로써 더욱 안정적으로 벨트(24)가 결합하게 된다.

이때의 구동수단으로는 격벽(17)상에 지지되는 모터(23) 및 그 축의 풀리를 적용할 수 있으며, 모터(23)의 회전속도, 즉 전열매트(18)의 회전속도는 분당 10∼50rpm 정도가 바람직하다.

즉, 전열매트(18)의 회전속도가 너무 낮으면 전열식 열교환기의 전체 효율이 떨어지게 되고, 또 회전속도가 과도하게 빠르면 공기의 흐름사이에서 교차 또는 혼합이 발생하여 환기량을 감소시키게 되므로, 전열매트(18)의 전열용량을 고려하여 그 회전속도를 적절히 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

특히, 본 발명의 큰 특징 중의 하나는 상기 전열매트(18)의 매트부재(21)가 소정의 통기성 및 열보유성을 갖는 폴리우레탄 발포체의 폼 재질로 이루어져 있다는데 있다.

이때의 매트부재(21)는 대략 인치당 80∼40ppi 정도의 다공성을 갖게 하는 것이 바람직한데, 80ppi 이상에서는 공기에 대한 저항이 너무 크게 되고 40ppi 이하에서는 자유로운 공기유동으로 인해 비효율적인 열전달이 초래된다.

이러한 매트부재(21)는 도 5에 도시한 바와 같이 휠부재(22)의 공간보다 약간 크게 형성되는데 폼 재질의 특성에 따라 매트부재(21)와 휠부재(22) 간의 결합방식을 매트부재(21)의 자체적인 탄력 팽창에 의한 압착력을 이용하여 강제 결합시키는 방식을 채용할 수 있게 되며, 따라서 기존과 같이 별도의 보조적인 수단없이도 매트부재(21) 자체만을 가지고 직접 장착 및 탈거할 수 있게 되므로, 교환이 용이하고 주변과의 구조도 단순화 할 수 있게 된다. 또 매트부재(21)의 폭도 휠부재(22)보다 2mm정도 크게 형성하여 격벽(17)과의 발생되는 틈새를 막을 수 있는 실링역할을 하게 된다.

또한, 상기 휠부재(22)는 보스부와 링부 사이를 방사상으로 뻗어나가 연결하는 다수의 스포크(29)에 의해 몇 개의 분할된 매트 자리면(25)을 확보할 수 있으며, 이에 따라 매트부재(21)를 몇 개의 단위로 나누어 수용할 수 있게 된다.

이는 일체형으로 된 하나의 매트부재보다 개별적인 교환을 가능하게 하므로, 사용성 측면에 더욱 유리한 잇점이 있다.

따라서, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 환기장치의 환기작용 및 열교환작용에 대해 살펴보면 다음과 같다.

도 2 및 도 6에 도시한 바와 같이, 외부의 강제 송풍수단이 가동되어 각각의 덕트(27)를 통한 공기의 흐름이 발생하면, 실내의 탁한 공기는 본체(16)의 하단에 있는 내부 흡입구(11)를 통해 공기 여과실(15b)로 유입되어 필터(20)에 의해 먼지 등의 굵은 이물질이 1차 제거된 후, 그 윗쪽에 있는 공기통로(19b)를 통해 열교환실(10)의 앞쪽으로 배치되는 한쪽의 격리된 공간으로 진행된다.

이곳에서의 공기는 전열매트(18)의 매트부재(21)를 통과하면서 가지고 있던 현열 및 잠열을 빼앗긴 상태로 그 바로 뒷쪽으로 배치되는 격리된 공간으로 진행된 다음, 그곳의 외부 배출구(14)를 통해 외부로 완전히 배출된다.

한편, 외부의 신선한 공기는 덕트(27)를 거쳐 본체(16)의 후면에 있는 외부 흡입구(13)를 통하여 열교환실(10)의 뒷쪽에 배치되는 한쪽의 격리된 공간으로 유입되고, 계속해서 공기의 강제흐름에 의해 전열매트(18)의 매트부재(21)를 통과한 후, 그 바로 앞쪽으로 배치되는 격리된 공간으로 진행된다.

이때의 외부공기는 연속해서 회전하는 전열매트(18)를 통과하면서 내부공기의 배출시 포집한 현열 및 잠열을 빼앗은 상태로 진행된 다음, 그 윗쪽의 공기통로(19a)를 통해 공기 여과실(15a)로 유입되고, 이곳을 경유하여 내부 배출구(12)를 통해 실내로 공급된다.

이와 같이, 현열 및 잠열의 포집이 가능하고 회전에 의해 공기흐름의 대향위치를 가변시킬 수 있는 전열매트(18)를 이용하여 열교환작용을 수행하면서 실내의 공기를 외부의 공기와 환기시킬 수 있게 되므로, 실내의 열손실을 최대한 억제하면서 효율적인 실내 공조효과를 도모할 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 회전가능한 다수의 전열매트를 구비한 입형구조를 채용하고, 실내외의 공기순환을 위한 강제 통풍수단과는 덕트 연결방식을 이용한 독립형으로 구성하며, 대향 공기흐름 간의 열전달 효율을 증가시킬 수 있는 폼(Form) 재질의 전열매트를 구비한 전열식 열교환기를 포함하는 환기장치를 제공함으로써, 설치장소의 선택폭을 넓힐 수 있는 동시에 공간점유율도 최대한 낮출 수 있고, 전체적인 환기효과 및 전열효과 측면에서 최적의 실내 공조효과를 얻을 수 있으며, 기존의 문제점으로 지적되었던 파티클 발생을 완전히 배제하면서 유지 및 보수와 관련한 전반적인 취급을 용이하게 할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (8)

1. 일정한 용적의 열교환실(10)을 갖고 있으며 상부와 하부에는 각각 내부 흡입구(11) 및 내부 배출구(12)를 갖는 동시에 후면에는 외부의 덕트수단과 연결되는 외부 흡입구(13) 및 외부 배출구(14)를 가지면서 열교환실(10)과 통하는 독립된 공기 여과실(15a),(15b)을 갖는 입형구조의 본체(16)와, 상기 본체(16)의 내부에 설치되며 열교환실(10)을 4개의 격리된 공간으로 조성하는 십자형 프레임구조의 격벽(17)과, 상기 격벽(17)의 한면을 이용하여 설치되며 자체 구동수단을 이용하여 회전되면서 출입하는 대향 공기흐름 간의 열교환작용을 수행하는 다수의 전열매트(18)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전열식 열교환기를 포함하는 환기장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 열교환실(10)이 갖는 4개의 격리된 공간은 전열매트(18)가 설치되어 있는 격벽(17)을 사이에 두고 앞뒤로 2개씩 배치되는 각각의 격리된 공간으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전열식 열교환기를 포함하는 환기장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 열교환실(10)이 갖는 4개의 격리된 공간 중에서 본체(16)의 전면과 접하는 2개의 격리된 공간은 격벽(17)의 한면을 기준으로 서로 반대위치에 형성되는 각각의 공기통로(19a),(19b)에 의해 상하부 공기 여과실(15a),(15b)과 통하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전열식 열교환기를 포함하는 환기장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 공기 여과실(15a),(15b)의 내부에는 공기를 여과할 수 있는 필터재(20)가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 전열식 열교환기를 포함하는 환기장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 전열매트(18)는 다수의 매트부재(21)와 이것들을 하나로 묶는 원형의 휠부재(22)로 구성되며 본체(16)의 전후면과 나란한 격벽(17)의 한면을 이용하여 위아래로 일렬 배치되는 적어도 2개의 조합형태로 이루어지되, 상기 휠부재(22)는 방사상으로 배치되는 다수의 스포크(29)에 의해 휠부재 내측으로 다수의 매트 자리면(25)을 확보하고, 이곳에 다수의 단위 매트부재(21)를 1개씩 구분하여 수용할 수 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전열식 열교환기를 포함하는 환기장치.
6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 각각의 전열매트(18)는 모터(23)와 각 휠부재(22)를 연결하는 하나의 벨트(24)에 의해 동시에 회전가능한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전열식 열교환기를 포함하는 환기장치.
7. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 전열매트(18)의 매트부재(21)는 통기성을 갖는 폴리우레탄 발포체의 폼 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전열식 열교환기를 포함하는 환기장치.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 전열매트(18)의 매트부재(21)는 자체적인 탄력 팽창에 의한 압착력을 이용하여 휠부재(22)의 각 매트 자리면(25)에 삽입되는 구조로 장착하되 폭이 휠폭보다 더 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 전열식 열교환기를 포함하는 환기장치.