KR20050086741A - 환기 장치용 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실내공기가 통과하는 공기통로와 실외공기가 통과하는 공기통로의 공기 흐름 구조를 각각 다르게 하여 경계층의 발달을 억제함으로써, 실내공기와 실외공기 사이의 열전달 성능을 향상시킬 수 있는 환기 장치의 열교환기를 제공하기 위한 것으로, 일정 간격을 두고 적층되어, 실외공기가 통과하는 실외 공기통로와 실내공기가 통과하는 실내 공기통로를 구획하는 전열판과, 상기 전열판들에 의해 구획된 실외 공기통로와 실내 공기통로 중 적어도 어느 하나의 공기 통로에는 흐르는 공기에 터블런트(turbulent)를 발생시키는 다수의 엠보싱 돌기가 부착되게 구성된다.

Description

환기 장치용 열교환기 {HEAT EXCHANGER OF VENTILATING SYSTEM}

본 발명은 실내공기와 실외공기를 교환하는 환기 장치에 관한 것으로서, 특히 실외에서 실내로 유입되는 실외공기와 실내에서 실외로 배출되는 실내공기 사이의 열교환 성능을 향상시킬 수 있는 환기 장치의 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 환기 장치는 오염된 실내공기를 실외로 배출함과 아울러 실외의 신선한 공기를 실내로 흡입하는 장치로서, 실외공기 중에 함유된 먼지 및 이물질을 제거하는 공기 정화기와 토출되는 실내공기의 열을 흡입되는 실외공기로 전달하는 열교환기가 구비된다.

도 1은 일반적인 환기 장치의 사시도이다.

환기 장치는 실외와 실내를 구획하는 벽에 장착되는 케이스(2)와, 상기 케이스(2)에 내장되어 흡입 및 토출되는 공기의 송풍 작용을 하는 송풍팬(4,6)과, 상기 케이스(2) 내부의 실외공기가 흡입되는 부위에 설치되어 실내로 흡입되는 실외공기를 정화시키는 공기 정화기(미도시)와, 상기 케이스(2) 내부에 배치되어 실외로 배출되는 실내공기와 실내로 흡입되는 실외공기 사이의 열교환 작용을 수행하는 열교환기(8) 등으로 구성된다.

여기에서, 상기 케이스(2)는 실내와 실외를 구획하는 벽에 관통되어 그 한쪽 측면은 실내에 위치되고 반대쪽 측면은 실외에 위치된다. 이때, 실외에 위치되는 케이스(2)의 측면에는 실외공기가 흡입되는 실외 흡입구(10)와 실내공기가 실외로 토출되는 실외 토출구(12)가 각각 형성되고, 실내에 위치되는 케이스(2)의 측면에는 실내공기가 토출되는 실내 토출구(14)와 실외공기가 실내로 흡입되는 실내 흡입구(16)가 각각 형성된다.

그리고, 상기 송풍팬(4,6)은 상기 실외 토출구(12)와 연결되는 부위에 설치되어 실내공기를 실외로 토출시키기 위한 송풍압을 제공하는 토출용 송풍팬(4)과, 상기 실내 토출구(14)와 연결되는 부위에 설치되어 실외공기를 실내로 흡입하기 위한 송풍압을 제공하는 흡입용 송풍팬(6)으로 구성된다.

도 2는 종래 기술에 따른 환기 장치용 열교환기의 사시도이고, 도 3은 종래 기술에 따른 환기 장치용 열교환기의 일부 사시도이다.

종래 기술에 따른 열교환기(heat exchanger:8)는 얇은 평판 형태로 일정 간격을 두고 적층되는 다수의 베이스 플레이트들(base plates:20)과, 상기 베이스 플레이트들(20) 사이의 공간에 각각 적층되고 실내공기가 통과하는 제1주름 플레이트들(first corrugation plates:22)과, 상기 제1주름 플레이트들(22)과 교대로 상호 직교되게 상기 베이스 플레이트(22)에 적층되고 실외공기가 통과하는 제2주름 플레이트들(second corrugation plates:24)로 구성된다.

여기에서, 상기 제1 및 제2 주름 플레이트(22,24)는 삼각 형태로 절곡되어 그 내측면과 외측면으로 각각 실내공기 및 실외공기가 통과하면서 상호 열교환이 이루어진다.

이와 같은 열교환기(8)는 전체적인 모양이 제1주름 플레이트들(22), 베이스 플레이트들(20), 제2주름 플레이트들(24)이 순차적으로 적층되어 직육면체 형태로 형성되고, 상기 열교환기(8)의 상면과 하면은 각각 베이스 플레이트(20)에 의해 밀폐되고, 상기 열교환기의 양쪽 측면은 각각 실외 흡입구(outdoor suction hole:10) 및 실내 토출구(14)와 연결되어 실외공기가 통과하고, 상기 열교환기의 다른 양쪽 측면은 각각 실외 토출구(12) 및 실내 흡입구(16)와 연결되어 실내공기가 통과하게 된다.

즉, 상기 제1주름 플레이트들(22)을 통과하는 실외공기와 상기 제2주름 플레이트들(24)을 통과하는 실내공기가 서로 교차되게 통과하면서 상기 베이스 플레이트들(20)을 통해 실내공기의 열이 실외공기로 전달되는 열교환이 이루어진다.

이와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 환기 장치용 열교환기의 작용을 다음에서 설명한다.

흡입용 송풍팬(6)이 구동되면 실외공기는 상기 실외 흡입구(10)로 흡입되고 제1주름 플레이트(22)를 통과하여 실내 토출구(14)를 통해 실내로 공급된다. 그리고, 토출용 송풍팬(4)이 구동되면 실내공기는 실내 흡입구(16)로 흡입되고 제2주름 플레이트(24)를 통과하여 실외 토출구(12)를 통해 실외로 토출된다.

여기에서, 상기 제1주름 플레이트(22)를 통과하는 실외공기와 제2주름 플레이트(24)를 통과하는 실내공기가 서로 교차되어 흐르면서 실내공기가 가지고 있는 열이 베이스 플레이트(20)를 통해 실외공기로 전달되고 상기 실내공기의 열을 흡수한 실외공기가 실내로 공급된다.

이와 같이, 토출되는 실내공기에 함유된 열을 흡입되는 실외공기가 흡수하여 실내로 토출되기 때문에 환기 작용시 실내의 온도가 급격하게 변화되는 것을 방지한다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술의 환기 장치용 열교환기는 제1주름 플레이트(22)와 제2주름 플레이트(24)가 일정 형태의 주름을 갖는 하나의 플레이트 형태로 형성되어 상기 제1 및 제2 주름 플레이트를 흐르는 공기가 입구측에서 출구측으로 갈수록 점차적으로 경계층(S)이 발달되어 열전달 효율이 저하되고, 이로 인하여 실내로 흡입되는 실외공기가 실내공기의 열을 흡수하지 못하여 환기시 실내의 온도가 급격하게 변화되고, 또한 실내 공기를 회복하기 위한 에너지 소비가 증가되며 실내 공기조화 성능을 저하시키는 문제점이 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1주름 플레이트(22)와 제2주름 플레이트(24)의 관내를 흐르는 점성을 가진 공기가 관내 표면을 흘러가면 공기입자가 관내 표면과 접촉하는 면에서 공기의 점성 때문에 관내 표면에 달라붙는 현상이 발생되고, 관내 표면에서 떨어지면서 공기는 점점 자신의 속도를 회복해서 고체표면으로부터 어느 정도 떨어진 곳에서는 자유흐름의 속도를 갖게 된다. 이때 흐르는 공기와 관내 표면에서 떨어지면서 경계층(S)을 형성하게 된다.

이와 같이, 관내 표면을 흐르는 공기가 진행될수록 경계층이 발달되어 관내 표면에서 떨어지게 되므로 실내공기의 열이 베이스 플레이트(20)를 통해 실외공기로 전달되는 열전달 성능이 저하된다.

도 1은 일반적인 환기 장치의 구성을 나타낸 일부 절개된 사시도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 환기 장치용 열교환기의 일부 사시도이다.

도 3은 종래 기술에 따른 환기 장치용 열교환기의 주름 플레이트의 사시도이다.

도 4는 종래 기술에 따른 환기 장치용 열교환기가 적용된 공기의 관로 유동을 나타낸 단면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 환기 장치용 열교환기의 일부 사시도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 환기 장치용 열교환기의 일부 분해 사시도이다.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 환기 장치용 열교환기의 일부 분해 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 케이스 4 : 토출용 송풍팬

6 : 흡입용 송풍팬 8 : 열교환기

10 : 실외 흡입구 12 : 실외 토출구

14 : 실내 흡입구 16 : 실내 토출구

50 : 전열판 52 : 실외 공기통로

54 : 엠보싱 돌기 56 : 실내 공기통로

58 : 실내 공기통로 60 : 격벽

62 : 제1열의 엠보싱 돌기 66 : 제2열의 엠보싱 돌기

발명의 실시를 위한 최선의 형태

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 환기 장치용 열교환기의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 환기 장치용 열교환기의 실시 예로서는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 환기 장치의 열교환기의 사시도이다.

본 발명에 따른 환기 장치는 도 1을 참조하여 설명하면, 실외와 실내를 구획하는 벽에 관통되게 케이스(2)가 장착되고, 상기 케이스(2)의 일측면은 실외에 위치되고 타측면은 실내에 위치된다. 여기에서, 상기 케이스(2)의 실외에 위치되는 측면에는 실외공기가 흡입되는 실외 흡입구(10)와 실내 공기가 토출되는 실외 토출구(12)가 각각 형성되고, 상기 케이스(2)의 실내에 위치되는 측면에는 실내공기가 흡입되는 실내 흡입구(14)와 실외공기가 실내로 토출되는 실내 토출구(16)가 각각 형성된다.

그리고, 상기 케이스(2) 내부의 실외 토출구(12)와 연결되는 부위에는 실내공기를 실외로 토출시키는 송풍압을 부여하는 토출용 송퐁팬(4)이 설치되고, 상기 케이스(2) 내부의 실내 토출구(14)와 연결되는 부위에는 실외공기를 실내로 흡입하는 송풍압을 부여하는 흡입용 송풍팬(6)이 설치된다.

그리고, 상기 케이스(2) 내부의 흡입 유로 상에는 실내로 흡입되는 실외공기 중 함유된 각종 불순물 및 먼지 등을 제거하는 공기 정화기(미도시)가 설치되고, 상기 케이스(2)의 내부에는 실외로 토출되는 실내공기의 열을 실내로 흡입되는 실외공기로 전달하는 열교환기(8)가 설치된다.

상기 열교환기(8)는 도 5에 도시된 바와 같이, 얇은 평판 형태로 일정 간격을 두고 적층되는 전열판(heat exchange plates:50)과, 상기 전열판들(50) 사이의 실외공기가 통과하는 실외 공기통로(52)에 부착되어 상기 실외 공기통로(52)를 흐르는 실외공기에 터블런트(터블런트(turbulent))를 발생시키는 다수의 엠보싱 돌기(54)와, 상기 실외 공기통로(52)와 교대로 교차되게 배치되는 실내 공기통로(56)에 설치되어 상기 실내공기가 통과하는 공간을 확보하는 주름 플레이트(58)로 구성된다.

그리고, 상기 실외공기가 통과하는 열교환기(8)의 양쪽 측면에는 각각 상기 실외 공기통로(52)로 실내공기가 유입되는 것을 방지하기 위한 격벽(60)이 설치된다. 상기 실내공기가 통과하는 열교환기(8)의 다른 양쪽 측면은 상기 주름 플레이트(58)의 양쪽 측면에 의해 밀폐되어 상기 실외공기가 유입되는 것을 방지한다.

여기에서, 상기 엠보싱 돌기들(54)은 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 전열판(50)의 상면에 일정 높이를 갖는 볼록한 형태로 형성된다. 그리고, 상기 전열판(80)의 전방에 제1열의 엠보싱 돌기들(62)이 일정 간격을 두고 배열되고, 상기 제1열의 엠보싱돌기들(62)의 후방으로 일정 간격을 두고 제2열의 엠보싱 돌기들(66)이 배열되고, 상기 제1열의 엠보싱 돌기들(62)과 상기 제2열의 엠보싱 돌기들(66)이 순차적으로 배열된다.

여기에서, 상기 제1열의 엠보싱 돌기들(62) 사이의 공간을 통과하는 실외공기에 부딪혀 확산될 수 있도록 상기 제1열의 엠보싱 돌기들(62) 사이의 공간에 각각 제2열의 엠보싱 돌기들(66)이 설치되는 구조를 갖는다.

상기 주름 플레이트(58)는 일정 높이를 갖는 웨이브가 반복적으로 형성되어 웨이브에 의해 형성되는 공간을 통해 실내공기가 통과하게 된다.

상기한 바와 같이 구성되는 일 실시예에 따른 열교환기의 작용을 다음에서 설명한다.

흡입용 송풍팬(6)이 구동되면 실외공기는 상기 실외 흡입구(10)로 흡입되어 공기 정화기를 통과하면서 각종 먼지 및 이물질이 제거되고, 실외 공기통로(52)를 통과하여 실내 토출구(14)를 통해 실내로 공급된다. 그리고, 토출용 송풍팬(4)이 구동되면 실내공기는 실내 흡입구(16)로 흡입되어 상기 실외 공기통로(56)를 통과하여 실외 토출구(12)를 통해 실외로 토출된다.

여기에서, 상기 실외 공기통로(52)를 통과하는 실외공기와 실내 공기통로(56)를 통과하는 실내공기가 서로 교차되게 흐르면서 실내공기에 함유된 열이 전열판(50)을 통해 실외공기로 흡수되고 상기 열교환이 완료된 실외공기는 실내로 공급된다.

이와 같은 상기 열교환기의 작용을 살펴보면, 상기 실외 공기통로(52)를 통과하는 실외공기가 실외 공기통로(52)에 부착되는 엠보싱 돌기(54)에 부딪히면서 불규칙적으로 확산되어 경계층의 발달이 억제되며, 엠보싱 돌기들(54)에 부딪힌 공기가 전열판(50)의 표면에 접촉된 상태로 흐르게 되고 상기 실내 공기통로(56)에 부착된 주름 플레이트(58)를 통과하는 실내공기와의 열전달 성능이 향상된다.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 환기장치의 열교환기의 일부 분해 사시도이다.

제2실시예에 따른 열교환기는 다수의 전열판(50)이 일정 간격을 두고 적층되고, 상기 전열판(50) 사이의 공기통로 중 실외공기가 통과하는 실외 공기통로(52)에는 일정 간격으로 주름이 형성되는 주름 플레이트(58)가 부착되고, 상기 실내공기가 통과하는 실내 공기통로(56)에는 다수의 엠보싱 돌기(54)가 부착된다.

즉, 상기 열교환기(50)는 상기 일 실시예에서 설명한 경우와는 반대로 실내공기가 통과하는 실내 공기통로(56)에 다수의 엠보싱 돌기들(54)을 부착하여 실내공기를 확산시키고 상기 주름 플레이트(58)가 설치된 실외 공기통로(52)를 통과하는 실외공기와의 열교환 성능을 향상시킨다.

여기에서, 상기 엠보싱 돌기(54)는 상기에서 설명한 실내 공기통로(56)와 실외 공기통로(52) 중 어느 하나에 선택적으로 부착됨과 아울러 상기 실내 공기통로(56)와 실외 공기통로(52) 전부에 부착될 수 있으며, 또한 상기 실내 공기통로(56)와 실외 공기통로(52)에 구분되지 않고 상기 주름 플레이트(58)와 엠보싱 돌기(54)가 불규칙적으로 배치될 수 있다.

따라서 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 실내공기가 통과하는 공기통로와 실외공기가 통과하는 공기통로의 공기 흐름 구조를 각각 다르게 하여 경계층의 발달을 억제함으로써, 실내공기와 실외공기 사이의 열전달 성능을 향상시킬 수 있는 환기 장치의 열교환기를 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 환기 장치의 열교환기는 일정 간격을 두고 적층되어, 실외공기가 통과하는 실외 공기통로와 실내공기가 통과하는 실내 공기통로를 구획하는 전열판과; 상기 전열판들에 의해 구획된 실외 공기통로에 부착되어 상기 실외 공기통로를 흐르는 실외공기에 터블런트(터블런트(turbulent))를 발생시키는 다수의 엠보싱 돌기와; 상기 실내 공기통로에 배치되어 실내공기가 통과하는 공간을 확보하는 주름 플레이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 열교환기의 상기 엠보싱 돌기가 부착되는 실외 공기통로의 양쪽 측면에는 각각 실외 공기통로로 실내공기가 유입되는 것을 방지하기 위한 격벽이 부착되는 것을 특징으로 한다.

상기 열교환기의 상기 엠보싱 돌기는 상기 전열판의 상면에 부착되는 일정 높이를 갖는 볼록한 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 열교환기의 상기 엠보싱 돌기들은 상기 전열판의 전방에 제1열의 엠보싱 돌기들이 일정 간격을 두고 배열되고, 상기 제1열의 엠보싱 돌기의 후방으로 일정 간격을 두고 제2열의 엠보싱 돌기들가 배열되고, 상기 제1열의 엠보싱 돌기들과 제2열의 엠보싱 돌기가 순차적으로 배열되는 구조를 갖고, 상기 제1열의 엠보싱 돌기들 사이의 공간에 각각 제2열의 엠보싱 돌기들이 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 열교환기는 일정 간격을 두고 적층되어 실외공기가 통과하는 실외 공기통로와, 실내공기가 통과하는 실내 공기통로를 구획하는 전열판과; 상기 전열판들에 의해 구획된 실외 공기통로에 부착되어 실외 공기가 통과하는 공간을 확보하는 주름 플레이트와; 상기 실내 공기통로에 배치되어 상기 실내 공기통로를 흐르는 실내공기에 터블런트(터블런트(turbulent))를 발생시키는 다수의 엠보싱 돌기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 환기 장치의 열교환기는 일정 간격을 두고 적층되어 실외공기가 통과하는 실외 공기통로와, 실내공기가 통과하는 실내 공기통로를 구획하는 전열판과; 상기 전열판들에 의해 구획된 실외 공기통로에 부착되어 상기 실외 공기통로를 흐르는 실외공기에 터블런트(터블런트(turbulent))를 발생시키는 다수의 실외측 엠보싱 돌기; 상기 실내 공기통로에 배치되어 상기 실내 공기통로를 흐르는 실내공기에 터블런트(터블런트(turbulent))를 발생시키는 다수의 실내측 엠보싱 돌기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 의한 환기 장치의 열교환기는 실외공기가 통과하는 실외 공기통로와 실내 공기가 통과하는 실내 공기통로 의 적어도 어느 하나의 공기통로에 다수의 엠보싱 돌기를 부착하여 유입되는 공기가 불규칙적으로 확산되게 함으로써, 경계층의 발달을 억제하여 열전달 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 열교환기의 열전달 성능을 향상시킴에 따라 환기시 발생되는 실내 내부의 온도변화를 최소화하여 에너지 소비를 줄일 수 있고 실내 온도를 일정하게 유지할 수 있어 보다 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있는 이점이 있다.

Claims (9)

1. 일정 간격을 두고 적층되어, 실외공기가 통과하는 실외 공기통로와 실내공기가 통과하는 실내 공기통로를 구획하는 전열판과;

   상기 전열판들에 의해 구획된 실외 공기통로에 부착되어 상기 실외 공기통로를 흐르는 실외공기에 터블런트(turbulent)를 발생시키는 다수의 엠보싱 돌기와;

   상기 실내 공기통로에 배치되어 실내공기가 통과하는 공간을 확보하는 주름 플레이트를 포함하는 환기 장치의 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 엠보싱 돌기가 부착되는 실외 공기통로의 양쪽 측면에는 각각 실외 공기통로로 실내공기가 유입되는 것을 방지하기 위한 격벽이 부착되는 것을 특징으로 하는 환기 장치의 열교환기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 엠보싱 돌기는 상기 전열판의 상면에 부착되는 일정 높이를 갖는 볼록한 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 환기 장치의 열교환기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 엠보싱 돌기들은 상기 전열판의 전방에 제1열의 엠보싱 돌기들이 일정 간격을 두고 배열되고, 상기 제1열의 엠보싱 돌기의 후방으로 일정 간격을 두고 제2열의 엠보싱 돌기들가 배열되고, 상기 제1열의 엠보싱 돌기들과 제2열의 엠보싱 돌기가 순차적으로 배열되는 구조를 갖고,

   상기 제1열의 엠보싱 돌기들 사이의 공간에 각각 제2열의 엠보싱 돌기들이 배치되는 것을 특징으로 하는 환기 장치의 열교환기.
5. 일정 간격을 두고 적층되어 실외공기가 통과하는 실외 공기통로와, 실내공기가 통과하는 실내 공기통로를 구획하는 전열판과;

   상기 전열판들에 의해 구획된 실외 공기통로에 부착되어 실외 공기가 통과하는 공간을 확보하는 주름 플레이트와;

   상기 실내 공기통로에 배치되어 상기 실내 공기통로를 흐르는 실내공기에 터블런트(turbulent)를 발생시키는 다수의 엠보싱 돌기를 포함하는 환기 장치의 열교환기.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 엠보싱 돌기가 부착되는 실내 공기통로의 양쪽 측면에는 각각 실내 공기통로로 실외공기가 유입되는 것을 방지하기 위한 격벽이 부착되는 것을 특징으로 하는 환기 장치의 열교환기.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 엠보싱 돌기는 상기 전열판의 상면에 부착되는 일정 높이를 갖는 볼록한 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 환기 장치의 열교환기.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 엠보싱 돌기들은 상기 전열판의 전방에 제1열의 엠보싱 돌기들이 일정 간격을 두고 배열되고, 상기 제1열의 엠보싱 돌기의 후방으로 일정 간격을 두고 제2열의 엠보싱 돌기들가 배열되고, 상기 제1열의 엠보싱 돌기들과 제2열의 엠보싱 돌기가 순차적으로 배열되는 구조를 갖고,

   상기 제1열의 엠보싱 돌기들 사이의 공간에 각각 제2열의 엠보싱 돌기들이 배치되는 것을 특징으로 하는 환기 장치의 열교환기.
9. 일정 간격을 두고 적층되어 실외공기가 통과하는 실외 공기통로와, 실내공기가 통과하는 실내 공기통로를 구획하는 전열판과;

   상기 전열판들에 의해 구획된 실외 공기통로에 부착되어 상기 실외 공기통로를 흐르는 실외공기에 터블런트(turbulent)를 발생시키는 다수의 실외측 엠보싱 돌기와;

   상기 실내 공기통로에 배치되어 상기 실내 공기통로를 흐르는 실내공기에 터블런트(turbulent)를 발생시키는 다수의 실내측 엠보싱 돌기를 포함하는 환기 장치의 열교환기.