KR20050087797A - 환기 장치용 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실외공기와 실내공기가 통과하는 공기통로에 메쉬(mash) 타입 전열부재를 배치하여 통과하는 공기에 터블런트(turbulent)를 증대시켜 열전달 성능을 향상시킬 수 있는 환기 장치용 열교환기를 제공하기 위한 것으로, 일정 간격을 두고 적층되는 다수의 전열판과; 상기 전열판들 사이에 적층되고 실외공기가 통과하는 제1공기통로에 부착되어 흐르는 실외공기에 터블런트(turbulent)를 증가시키도록 메시(mesh) 타입으로 형성되는 제1전열부재와; 상기 제1전열부재과 교차되게 상기 전열판들 사이에 적층되고 실내공기가 통과하는 제2공기통로에 부착되어 흐르는 실내공기에 터블런트(turbulent)를 증가시키도록 메시 타입으로 형성되는 제2전열부재로 구성된다.

Description

환기 장치용 열교환기 {HEAT EXCHANGE OF VENTILATING SYSTEM}

본 발명은 실내공기와 실외공기를 교환하는 환기 장치에 관한 것으로서, 특히 실내공기와 실외공기의 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 실외 공기로 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 전열부재를 나타낸 일부 사시도이다.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 환기 장치용 열교환기의 전열부재를 나타낸 일부 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 : 제1공기통로

54 : 제1전열부재 56 : 제2공기통로

58 : 제2전열부재 66 : 제1격벽

68 : 제2격벽

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) 사이에 적층되고 실외공기가 통과하는 제1공기통로(52)에 부착되어 상기 실외공기의 흐름시 경계층의 발달을 억제하도록 메시(mesh) 구조를 갖는 제1전열부재(54)와, 상기 제1전열부재(54)와 교차되게 상기 전열판들(50) 사이에 적층되고 실내공기가 통과하는 제2공기통로(56)에 부착되어 상기 실내공기의 흐름시 경계층의 발달을 억제하도록 메시 구조를 갖는 제2전열부재(58)로 구성된다.

그리고, 상기 실외공기가 통과하는 열교환기(8)의 양쪽 측면에는 각각 제1공기통로(52)로 실내공기가 유입되는 것을 방지하기 위한 제1격벽(66)이 부착되고, 상기 실내공기가 통과하는 열교환기(8)의 다른 양쪽 측면에는 각각 제2공기통로(56)로 실외공기가 유입되는 것을 방지하는 제2격벽(68)이 부착된다.

상기 전열판(50)은 전열효율이 뛰어난 재질로 형성됨이 바람직하며, 그 실시예로서, 얇은 알루미늄 판이나 종이 재질로 형성될 수 있다.

상기 제1전열부재(54)와 제2전열부재(58)는 동일한 형태로 형성되고 단지, 공기가 유입되는 방향에 따라 서로 직각방향으로 교차되게 설치되며 교대로 적층된다.

이와 같은 제1 및 제2전열부재(54,58)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 전열판들(50) 사이에 제1공기통로(52)와 제2공기통로(56)를 확보할 수 있도록 주름진 형태로 배치되고, 상기 제1 및 제2공기통로(52,56)로 유입된 실외 및 실내공기가 상기 전열부재(54,58)의 상면에서 하면으로, 또는 하면에서 상면으로 통과할 수 있도록 메시 타입의 알루미늄 재질로 형성됨이 바람직하다.

그리고, 상기 전열부재(54,58)는 공기가 흐르는 방향과 일정 각도만큼 기울어지게 형성된다. 즉, 공기가 흐르는 화살표 P 방향에서 각도(θ)만큼 기울어지게 배치되어 공기가 상기 전열부재(54,58)의 상면에서 하면으로, 또는 전열부재(54,58)의 하면에서 상면으로 통과하면서 공기에 터블런트(turbulent)를 증대시켜 열전달 효율을 증가시킬 수 있다.

여기에서, 상기 공기가 흐르는 방향과 전열부재가 배치되는 각도(θ)는 30°∼60°정도인 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 열교환기의 작용을 다음에서 설명한다.

흡입용 송풍팬(6)이 구동되면 실외공기는 실외 흡입구(10)로 흡입되어 공기 정화기를 통과하면서 각종 먼지 및 이물질이 제거되고, 제1공기통로(52)를 통과하여 실내 토출구(14)를 통해 실내로 공급된다. 그리고, 토출용 송풍팬(4)이 구동되면 실내공기는 실내 흡입구(16)로 흡입되어 상기 제2공기통로(56)를 통과하여 실외 토출구(12)를 통해 실외로 토출된다.

여기에서, 상기 제1공기통로(52)를 통과하는 실내공기와 재2공기통로(56)를 통과하는 실외공기가 서로 교차되어 흐르면서 실내공기에 함유된 열이 전열판(50)을 통해 실외공기로 흡수되고 상기 열교환이 완료된 실외공기는 실내로 공급된다.

상기 열교환기(8)의 작용을 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 제1 및 제2공기 통로(52,56)로 유입된 실외 및 실내공기가 상기 망상 구조를 갖는 전열부재(54,58)의 상면에서 하면으로, 또는 하면에서 상면으로 통과하면서 공기의 터블런트(turbulent)를 증대시켜 경계층의 발달을 억제하게 되어 열전달 성능을 향상시킨다.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 열교환기의 구조를 나타낸 일부 사시도이다.

제2실시예에 따른 열교환기는 상기 일 실시예에서 설명한 열교환기(8)와 동일한 구조로 형성되며, 다만 전열부재(70)가 다수의 관통홀(72)을 갖는 플레이트 타입으로 형성된다.

즉, 상기 제2실시예에 따른 전열부재(70)는 공기가 통과할 수 있는 다수의 관통홀(72)이 형성되는 일정 각도로 주름진 플레이트 형태로 형성된다.

여기에서, 상기 전열부재(70)는 알루미늄 등의 금속재 또는 종이 재질에 다수의 관통홀을 뚫어 제작된다. 그리고, 상기 전열부재는 다공성 수지막으로 형성될 수 있다. 이와 같은 상기 전열부재의 배치되는 각도(α)는 상기 일 실시예에서와 동일하게 공기가 흐르는 방향(P)에서 약 30°∼60°정도 기울어지게 상태로 배치된다.

따라서 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 실외공기와 실내공기가 통과하는 공기통로에 메쉬(mesh) 타입 전열부재를 배치하여 통과하는 공기에 터블런트(turbulent)를 증대시켜 열전달 성능을 향상시킬 수 있는 환기 장치용 열교환기를 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 환기 장치의 열교환기는 일정 간격을 두고 적층되는 다수의 전열판과; 상기 전열판들 사이에 적층되고 실외공기가 통과하는 제1공기통로에 부착되어 흐르는 실외공기에 터블런트(turbulent)를 증가시키도록 메시(mesh) 타입으로 형성되는 제1전열부재와; 상기 제1전열부재과 교차되게 상기 전열판들 사이에 적층되고 실내공기가 통과하는 제2공기통로에 부착되어 흐르는 실내공기에 터블런트(turbulent)를 증가시키도록 메시 타입으로 형성되는 제2전열부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 열교환기의 상기 전열판은 알루미늄 판 또는 종이 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 열교환기의 상기 제1 및 제2전열부재는 상기 전열판들 사이에 제1공기통로와 제2공기통로를 확보할 수 있도록 주름진 형태로 배치되고, 상기 제1 및 제2공기통로로 유입된 실외 및 실내공기가 상기 전열부재의 상면에서 하면으로, 또는 하면에서 상면으로 통과할 수 있도록 메시 타입의 알루미늄 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 열교환기의 상기 제1 및 제2전열부재는 공기가 흐르는 방향과 일정 각도만큼 기울어지게 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 열교환기의 제1 및 제2전열부재는 공기가 흐르는 방향에서 30°∼ 60°만큼 기울어지게 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 열교환기의 상기 제1 및 제2전열부재는 상기 전열판들 사이에 제1공기통로와 제2공기통로를 확보할 수 있도록 주름진 형태로 배치되고, 상기 제1 및 제2공기통로로 유입된 실외 및 실내공기가 상기 전열부재의 상면에서 하면으로, 또는 하면에서 상면으로 통과할 수 있도록 다수의 관통홀이 형성되는 플레이트 타입으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 열교환기의 상기 제1 및 제2전열부재는 금속 재질 또는 종이 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 열교환기의 상기 제1 및 제2전열부재는 다공성 수지막으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 의한 환기 장치의 열교환기는 전열부재가 다수의 홀이 형성되는 메시 구조를 갖고 공기가 흐르는 방향과 일정 각도로 기울어지게 배치되어, 제1 및 제2공기통로를 통과하는 공기가 전열부재의 상면에서 하면으로, 하면에서 상면으로 흐르게 함으로써, 흐르는 공기에 터블런트(turbulent)를 발생시켜 경계층의 발달을 억제함으로써, 열전달 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

그리고, 상기와 같은 구성에 의해 열전달 성능이 향상됨에 따라 실내공기의 변화가 적기 때문에 에너지 소비를 줄일 수 있고 실내 온도를 일정하게 유지할 수 있어 보다 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있는 이점이 있다.

Claims (10)

1. 일정 간격을 두고 적층되는 다수의 전열판과;

   상기 전열판들 사이에 적층되고 실외공기가 통과하는 제1공기통로에 부착되어 흐르는 실외공기에 터블런트(turbulent)를 증가시키도록 메시(mesh) 타입으로 형성되는 제1전열부재와;

   상기 제1전열부재과 교차되게 상기 전열판들 사이에 적층되고 실내공기가 통과하는 제2공기통로에 부착되어 흐르는 실내공기에 터블런트(turbulent)를 증가시키도록 메시 타입으로 형성되는 제2전열부재를 포함하는 환기 장치용 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전열판은 알루미늄 판 또는 종이 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 환기 장치용 열교환기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2전열부재는 상기 전열판들 사이에 제1공기통로와 제2공기통로를 확보할 수 있도록 주름진 형태로 배치되고, 상기 제1 및 제2공기통로로 유입된 실외 및 실내공기가 상기 전열부재들의 상면에서 하면으로, 또는 하면에서 상면으로 통과할 수 있도록 메시 타입의 알루미늄 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 환기 장치용 열교환기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2전열부재는 공기가 흐르는 방향과 일정 각도만큼 기울어지게 배치되는 것을 특징으로 하는 환기 장치용 열교환기.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2전열부재는 공기가 흐르는 방향에서 30°∼ 60°만큼 기울어지게 배치되는 것을 특징으로 하는 환기 장치용 열교환기.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2전열부재는 상기 전열판들 사이에 제1공기통로와 제2공기통로를 확보할 수 있도록 주름진 형태로 배치되고, 상기 제1 및 제2공기통로로 유입된 실외 및 실내공기가 상기 전열부재의 상면에서 하면으로, 또는 하면에서 상면으로 통과할 수 있도록 다수의 관통홀이 형성되는 플레이트 타입으로 형성되는 것을 특징으로 하는 환기 장치용 열교환기.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2전열부재는 금속 재질 또는 종이 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 환기 장치용 열교환기.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2전열부재는 다공성 수지막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 환기 장치용 열교환기.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2전열부재는 공기가 흐르는 방향과 일정 각도만큼 기울어지게 배치되는 것을 특징으로 하는 환기 장치용 열교환기.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 제1 및 제2전열부재는 공기가 흐르는 방향에서 30°∼ 60°만큼 기울어지게 배치되는 것을 특징으로 하는 환기 장치용 열교환기.