KR20070121078A - 열교환효율이 향상된 환기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 열교환효율이 향상된 환기장치는 일측에 실외공기가 흡입되는 실외공기흡기구와, 상기 실외공기흡기구에서 흡입된 공기가 통과되는 중간에 설치되고 상기 실외공기나 실내공기가 통과되면서 가열되거나 냉각되게 잠열과 현열을 교환하는 전열교환기와, 상기 실외공기흡기구와 전열교환기사이에 설치되며 지그재그로 배열된 자외선램프 및 상기 자외선램프의 주변의 공간에 충진되며 라미네이트코팅된 나노칩 및 그물형의 나노튜브가 구비된 살균부와, 실외공기가 실내로 급기되는 실외공기급기부와, 실내공기가 흡입되는 실내공기흡입구와, 상기 실내공기흡입구로 흡입된 실내공기가 배출되는 실내공기배기구로 구성되고, 상기 실외공기흡기구 및 실내공기배기구에는 개폐가능한 댐퍼가 설치되고, 상기 실외공기흡기구와 실내공기배기구사이를 차단하도록 가로지는 차단벽상에는 통기구가 형성되고 상기 차단벽의 통기구는 바이패스댐퍼에 의하여 개폐되는 구조로서, 전열교환기의 가동시 열교환기에서 열교환 환기시에 실내에서 실외로 버려지는 폐열을 100% 회수하여 에너지 낭비를 막아 열효율을 제고시킴과 아울러 외부 공기 흡입을 자동으로 차단하면서 살균되거나 정화된 공기가 자체순환하게 하므로서 실내공기의 살균처리와 각종 실내의 냄새를 제거하고 미세먼지를 제거하여 청정한 실내공기의 청정도를 향상시켜 실내거주자의 건강을 증진시키는 것이 가능한 효과가 있다.

Description

열교환효율이 향상된 환기장치 {A ventilation contrivance}

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환효율이 향상된 환기장치가 설치된 개략적인 건물의 개요도

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 덮개와 측판이 분리된 열효환효율이 향상된 환기장치의 개략적인 사시도

도3은 바이패스댐퍼의 일실시예를 도시한 평면도

도4는 살균부의 일실시예를 도시한 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1. 실외공기흡기구 2. 전열교환기 3. 살균부

4. 실외공기급기부 5. 실내공기흡입구 6. 실외공기배기부

7. 차단벽 11, 61 댐퍼 8. 바이패스댐퍼

본 발명은 열교환효율이 향상된 환기장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 70% 이상의 우수한 열예너지의 교환효율이 있는 전열교환기가 설치된 환기장치의 전열교환기의 작동시 환기사에 내부에서 외부로 버려지는 폐열을 100% 회수하는 것이 가능하게 되어 에너지 낭비를 막고 열효율을 높이며 외부의 공기의 흡입을 자동으로 차단하여 실내공기의 살균처리와 각적 실내 냄새 및 미세먼지 등을 제거하여 실내의 청정한 공기를 유지시키는 것이 가능한 열교환효율이 향상된 환기장치에 관한 것이다.

일반적으로, 서구형태의 건축구조는 밀폐도가 높아 환기와 배기가 전혀 이루어지지 않는 구조이므로 서구의 건축구조는 환기구조가 발달되어 있으나, 국내의 건축구조는 저렴한 건축비용과 주택보급 달성에만 치중하다 보니 반드시 필요하고 중요한 환기구조가 불충분하여 환기구조가 있다하여도 실내공기를 그대로 배출하는 방식으로 환기를 수행하므로 열손실이 크게 되는 문제점이 있었다. 또한, 세계보건기구는 2000년 9월호 관보에 게재한 보고서에서 공기오염에 의한 사망자수는 최대 600만명에 이를 것이라면서 특히 실내공기 오염에 의한 사망자는 280만명이라고 분석했다. 또, 실내공기 오염은 영유아 사망의 주요 원인 가운데 하나로 지적되었다. 미국 환경청의 보고서와 미국 알레르기 학회 보고서에 의하면 모든 질병의 상당수가 오염된 실내공기에 의해 발병되고 있음이 밝혀지고 있으며, 오염물질들을 효율 적으로 제거할 수 있는 환경처리기술개발의 필요성을 강조하고 있다. 이러한 환기장치를 통하여 실내로 공급되는 공기내에는 alt한 바이러스나 박테리아 등을 포함하는 오염물질이 포함되어 있으나 이러한 오염물질을 제거하기는 용이하지 않다는 문제점이 있었다. 그리고, 세계보건기구 및 미국질병관리센터는 세계적인 바이러스 전염병이 발생할 가능성이 높다고 경고하고 있는 실정이며, 이러한 재앙의 징조는 이미 조류독감과 사스에서 볼 수 있듯이 바이러스에 의한 전염병은 엄청난 인류의 재앙이 될 것이나 이와 같은 바이러스를 제거하는 환기장치는 현재까지고 제안된 바 없다는 문제점이 있었다. 또한, 실내에 유입되는 공기의 탈취를 위하여 활성탄으로 만들어진 활성탄 탈취필터를 사용하고 있으나 탈취성능 및 내구성이 좋지 않고 공기중에 포함된 유해한 바이러스나 박테리아 같은 미생물을 살균할 수 없다는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본출원인은 대한민국 특허출원 제2005-107596호로 '환기장치'라는 명칭의 살균력이 있는 환기장치를 제안한 바 있으나, 상기 특허의 환기장치는 전열교환기의 작동시 실내에서 실외로 버려지는 폐열을 단지 전열교환기의 열교환막을 통한 잠열과 현열을 포함하는 전열교환만에 의하여 회수할 수 있으므로 실외로 버려지는 에너지를 원천적으로 회수할 방법이 없다는 문제점이 있으며, 현재는 고유가로 인한 국가경제의 어려움과 에너지의 절약을 위해서는 이러한 환기장치에서도 최대한의 에너지를 절약할 수 있는 필요가 절실하게 대두되고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 환기장치내에서 전열교환기의 가동시 열교환기에서 열교환 환기시에 실내에서 실외로 버려지는 폐열을 100% 회수하여 에너지 낭비를 막아 열효율을 제고시킴과 아울러 외부 공기 흡입을 자동으로 차단하면서 살균되거나 정화된 공기가 자체순환하게 하므로서 실내공기의 살균처리와 각종 실내의 냄새를 제거하고 미세먼지를 제거하여 청정한 실내공기의 청정도를 향상시켜 실내거주자의 건강을 증진시키는 것이 가능한 열교환효율이 향상된 환기장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적은 일측에 실외공기가 흡입되는 실외공기흡기구와, 상기 실외공기흡기구에서 흡입된 공기가 통과되는 중간에 설치되고 상기 실외공기나 실내공기가 통과되면서 가열되거나 냉각되게 잠열(수분의 열량)과 현열(공기중의 기체의 열량)을 교환하는 전열교환기와, 상기 실외공기흡기구와 전열교환기사이에 설치되며 지그재그로 배열된 자외선램프 및 상기 자외선램프의 주변의 공간에 충진되며 라미네이트코팅된 나노칩 및 그물형의 나노튜브가 구비된 살균부와, 실내공기가 흡입되는 실내공기흡입구와, 상기 실내공기흡입구로 흡입된 실내공기가 배출되는 실내공기배기구로 구성된 환기장치에 있어서, 상기 실외공기흡기구 및 실내공기배기구에는 개폐가능한 댐퍼가 설치되고, 상기 실외공기흡기구와 실내공기배기구사이를 차단하도록 가로지는 차단벽상에는 통기구가 형성되고 상기 차단벽의 통기구는 바이패스댐퍼에 의하여 개폐되는 본 발명에 따른 열교환효율이 향상된 환기장치에 의하여 달성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 열교환효율이 향상된 환기장치는 첨부된 도면을 참고로 하여 이하에 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징 및 장점들을 보다 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 열효관효율이 향상된 환기장치(A)는, 도1에 도시된 바와 같이, 통상적으로 건물의 천정에 설치되고, 환기장치(A)는 덕트를 통하여 거실이나 방의 환기구까지 연결설치된다.

본 발명의 일실시예에 따른 열교환효율이 향상된 환기장치(A)는, 도2에 도시된 바와 같이, 일측에 실외공기가 흡입되는 실외공기흡기구(1)와, 상기 실외공기흡기구(1)에서 흡입된 공기가 통과되는 중간에 설치되고 상기 실외공기나 실내공기가 통과되면서 가열되거나 냉각되게 잠열(수분의 열량)과 현열(공기중의 기체의 열량)을 교환하는 전열교환기(2)와, 상기 실외공기흡기구(1)와 전열교환기(2)사이에 설치되며 지그재그로 배열된 자외선램프 및 상기 자외선램프의 주변의 공간에 충진되며 라미네이트코팅된 나노칩 및 그물형의 나노튜브가 구비된 살균부(3)와, 실외공기가 실내로 급기되는 실외공기급기부(4)와, 실내공기가 흡입되는 실내공기흡입구(5)와, 상기 실내공기흡입구(5)로 흡입된 실내공기가 배출되는 실내공기배기구(6)로 구성되고, 상기 실외공기흡기구(1) 및 실내공기배기구(6)에는 개폐가능한 댐퍼(11)(61)가 설치되고, 상기 실외공기흡기구(1)와 실내공기배기구(6)사이를 차단하도록 가로지는 차단벽(7)상에는 통기구(71)가 형성되고 상기 차단벽(7)의 통기구(71)는 바이패스댐퍼(8)에 의하여 개폐되는 구조이다.

상기 실외공기급기부(4)상에는 급기팬(41)이 부착되어 강제적으로 실외공기 또는 순환되는 실내공기를 흡입한다. 도2에서 화살표는 공기의 흐름을 도시한 것이 다.

상기 전열교환기(2)는 실외공기가 실내로 들어오는 통로와 실내공기가 외부로 나가는 통로가 교차되는 중간지점에 설치되며 통상적으로 사용되는 펄프지로 형성된다. 이와 같은 전열교환기는 실내공기와 실외공기가 섞이지 않지만 투습성을 가지기 때문에 열교환막을 통한 잠열과 현열을 포함하는 전열교환이 이루어지며 이러한 전열교환기의 구성을 공지된 것이라 할 것이다.

도4에 도시된 바와 같이, 상기 살균부(3)는 실외공기가 전열교환기(2)를 통과하여 실내로 공급되기 직전인 실외공기급기부(4)내에 설치된다. 상기 살균부(3)는 전열교환기(2)를 통과한 실외공기가 유입되는 공기흡입구(31)와, 상기 공기흡입구(31)를 통하여 흡입된 공기가 자외선 조사와 광촉매반응을 통해 살균 및 정화되도록 공기흐름상에 지그재그로 배치된 자외선램프(32)와 상기 자외선램프(32)와는 별도로 일정구간마다 충진설치되는 나노칩(33)과, 상기 자외선램프(32)와 나노칩(33)이 설치된 구간을 통과한 살균정화된 공기가 배출되는 공기배출구(34)가 설치되어 있다. 상기 자외선램프(32)는 석영관에 내장되고, 상기 자외선램프(32)는 근자외선, 중자외선, 원자외선과 같은 방사강도를 방출할 수 있도록 선택적으로 선택가능하다.

상기 나노칩(33)은 자외선램프(32)의 자외선 방출에 의해 공기의 살균효율이 극대화될 수 있도록 설치되는 것이다. 특히, 나노칩(33)은 자외선램프(32)로부터 자외선이 조사되면 광촉매반응에 의해 공기중의 유해물질이 분해되면서 악취가 제거될 수 있도록 그 표면에 나노실버와 광촉매인 TiO2나 ZnO 중 어는 하나로 라미네 이트코팅되며 본 실시예에서는 TiO2로 코팅된다. 이러한 나노칩(33)을 통하여 생성되는 광촉매반응은 아나타제형 결정구조를 갖는 초미립자 이산화티타늄에 자외선 등의 빛이 쪼여지면 자외선을 흡수하면서 표면으로 전자와 정공이 생성되고 이들 전자, 정공이 대부분의 유해물질을 분해시키는 반응을 의미한다. 나노칩(33)의 이산화티타늄이 태양광이나 형광등 등의 자외선을 받으면 마치 태양전지의 원리처럼 -전기를 가진 전자와 +전기를 가진 정공이 형성되도록 이온화하는 것으로, 그 중에서 정공은 특히 강력한 산화작용을 하는 수산화물을 형성하여 강력한 산화력을 갖는 성질을 이용하여 본 발명에서 사용되는 것이다.

또한, 상기 나노칩(33)이 들어 있는 그물상의 나노튜브(34)의 표면에는 나노칩(33)과 마찬가지로 그 표면에 나노실버와 광촉매인 TiO2나 ZnO 중 어는 하나로 라미네이트코팅되며 본 실시예에서는 TiO2로 코팅된다.

이상과 같이 본 발명의 살균부(3)에서는 나노칩(33)과 나노튜브(34)와 자외선램프(32)로 구성되어 흡입된 실외공기가 자외선램프(32)의 살균기능과 자외선을 광원으로 한 나노칩(33)과 나노튜브(34)의 광촉매반응에 의하여 수산화물을 형성하여 강한 산화력에 의한 살균기능을 발휘할 수 있게 되는 것이다.

상기 실외공기흡기구(1) 및 실내공기배기구(6)를 개폐시키는 댐퍼(11)(61)와 상기 실외공기흡기구(1)와 실내공기배기구(6)를 사이를 가로지르는 차단벽(7)의 통기구(71)를 개폐시키는 바이패스댐퍼(8)는 그 구성이 동일하므로 이하에는 바이패스댐퍼(8)의 구성만을 기술하며, 이러한 바이패스댐퍼(8) 역시 공지된 구성이라고 할 것이다.

도3에 도시된 바와 같이, 바이패스댐퍼(8)는, 구동모터(81)의 축단부에 워엄기어(82)가 설치되고 상기 워엄기어(82)에 워엄휠(83)이 치합되며 워엄휠(83)의 중심축상에 연결대(84)가 힌지결합되고, 상기 연결대(84)의 단부에 차단판(85)이 결합되고, 상기 차단판(85)은 안내레일(86)을 따라 이동되면서 차단벽(7)의 통기구(71)를 개폐시키는 구성이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 열교환효율이 향상된 환기장치(A)의 작용효과를 이하에 설명한다.

하절기에 공기를 환기를 시키고자 본 발명에 따른 환기장치(A)가 작동되면, 살균청정기능을 오프시킨 통상적인 경우에는 신선한 더운 공기(32℃)가 환기장치(A)내로 유입되고, 유입된 더운공기는 살균부(3)의 공기흡입구(31)로 들어가고 지그재그로 배열된 자외선램프(32)군을 통과하면서 살균처리되고 자외선램프(32)사이에 설치된 나노칩(33)과 나노튜브(34)가 자외선(hv:253.nm)을 조사받아 광에너지로 부터 자극받은 나노입자는 에너지밴드(Eg)를 뛰어 넘어 전자와 정공으로 이온화되고, 이온화된 전자는 공기중의 극성을 가지고 있는 물분자를 자극하여 다량의 하이드록실 래디칼(OH-)을 생성하며, 이러한 하이드록실 래디칼은 2.80의 산화력을 가진 수산래디칼기로서 살균 및 유해성화학물질의 분해효과가 탁월하므로 냉각된 실외공기는 살균과 유해물질이 제거된 상태에서 실내로 공급되게 되는 것이다. 이와 같이 살균과 유해물질이 제거된 상태로 공급된 실외공기는 전열교환기(2)를 통과하면서 전열교환기(2)에서 열교환되면서 약 25℃로 냉각되고 이와 같이 냉각된 신선한 공기는 실내에 공급될 경우 전열교환기(2)에서 온기를 빼앗기게 되어 약 7 ℃ 가 냉각된 상태로 공급되므로 냉각시킬 에너지를 절약함과 아울러 실내에 살균되고 신선한 공기가 공급되게 되는 것이다. 또한, 실내에 머물던 공기는 실내온도인 20℃ 로 유지된 상태에서 실내공기흡입구(5)를 통하여 배출되고 배출되는 통로의 중간에 설치된 전열교환기(2)를 통과하면서 실내공기가 갖고 냉기가 전열교환기(2)를 통하여 흡수되고, 환기장치에서는 냉각된 실내공기가 실내공기배기구(6)를 통하여 배출될 경우에는 실내공기는 냉각된 상태에서 배출되므로, 냉각된 공기가 배출되는 만큼 외부로 버려지는 폐열이 발생되므로 그 만큼 에너지의 손실이 발생되는 것이다.

그러나, 본발명의 환기장치에서 살균청정기능을 선택할 경우에는 실내로 유입되는 공기는 살균부(3)에 의하여 이미 살균되고 유해성화학물질이 분해되어 있어 공기가 청정한 상태이므로 실내에 장시간 머물러도 유해물질이나 병원균이 포함되지 않게 되는 것이다.

즉, 살균청정기능을 선택할 경우에는,본 발명에 따른 환기장치(A)는 살균천정기능하에서는, 상기 실내공기배기구(6)는 댐퍼(61)가 작동되어 폐쇄되고 역시 실외공기흡기구(1)의 댐퍼(11)가 작동되어 폐쇄되며, 차단벽(7)의 통기구(71)를 차단하던 바이패스댐퍼(8)가 작동되어 통기구(71)가 개방되며 상기 실외공기급기부(4)상에는 급기팬(41)이 부착되어 강제적으로 실외공기를 흡입하도록 작동되는 구조이므로, 실내의 공기는 실외의 공기와는 교환되지 않고 실내에서 계속적으로 순환되게 되는 것이다. 즉, 실내공기흡입구(5)를 통하여 배출되는 실내공기는 댐퍼(61)에 의하여 실내공기배기구(6)가 폐쇄되어 있으므로 통기구(71)를 통하여 실외공기흡기 구(1)로 유입되어 살균부(3)로 유입되며 이와 같이 유입된 실내공기는 살균부(3)가 작동되면서 살균부(3)의 공기흡입구(31)로 들어가고 지그재그로 배열된 자외선램프(32)군을 통과하면서 살균처리되고 자외선램프(32)사이에 설치된 나노칩(33)과 나노튜브(34)가 자외선(hv:253.nm)을 조사받아 광에너지로 부터 자극받은 나노입자는 에너지밴드(Eg)를 뛰어 넘어 전자와 정공으로 이온화되고, 이온화된 전자는 공기중의 극성을 가지고 있는 물분자를 자극하여 다량의 하이드록실 래디칼(OH-)을 생성하며, 이러한 하이드록실 래디칼은 2.80의 산화력을 가진 수산래디칼기로서 살균 및 유해성화학물질의 분해효과가 탁월하므로 순환되는 실내공기는 살균과 유해물질이 제거된 상태에서 실내로 순환공급되게 되는 것이다. 이와 같이 살균과 유해물질이 제거된 상태로 순환되는 실실공기는 전열교환기(2)를 통과하면서 전열교환기(2)에서 열교환되면서 약 20℃로 유지되고 이와 같이 냉각이 유지된 신선한 순환공기는 냉각이 유지된 상태로 다시 실내에 공급되므로 에너지를 절약함과 아울러 실내에 살균되고 신선한 공기가 계속하여 순환공급되게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 열교환효율이 향상된 환기장치는 일측에 실외공기가 흡입되는 실외공기흡기구와, 상기 실외공기흡기구에서 흡입된 공기가 통과되는 중간에 설치되고 상기 실외공기나 실내공기가 통과되면서 가열되거나 냉각되게 잠열과 현열을 교환하는 전열교환기와, 상기 실외공기흡기구와 전열교환기사이에 설치되며 지그재그로 배열된 자외선램프 및 상기 자외선램프의 주변의 공간에 충진되며 라미네이트코팅된 나노칩 및 그물형의 나노튜브가 구비된 살균부와, 실외공기 가 실내로 급기되는 실외공기급기부와, 실내공기가 흡입되는 실내공기흡입구와, 상기 실내공기흡입구로 흡입된 실내공기가 배출되는 실내공기배기구로 구성되고, 상기 실외공기흡기구 및 실내공기배기구에는 개폐가능한 댐퍼가 설치되고, 상기 실외공기흡기구와 실내공기배기구사이를 차단하도록 가로지는 차단벽상에는 통기구가 형성되고 상기 차단벽의 통기구는 바이패스댐퍼에 의하여 개폐되는 구조로서, 전열교환기의 가동시 열교환기에서 열교환 환기시에 실내에서 실외로 버려지는 폐열을 100% 회수하여 에너지 낭비를 막아 열효율을 제고시킴과 아울러 외부 공기 흡입을 자동으로 차단하면서 살균되거나 정화된 공기가 자체순환하게 하므로서 실내공기의 살균처리와 각종 실내의 냄새를 제거하고 미세먼지를 제거하여 청정한 실내공기의 청정도를 향상시켜 실내거주자의 건강을 증진시키는 것이 가능한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 일측에 실외공기가 흡입되는 실외공기흡기구(1)와, 상기 실외공기흡기구(1)에서 흡입된 공기가 통과되는 중간에 설치되고 상기 실외공기나 실내공기가 통과되면서 가열되거나 냉각되게 잠열(수분의 열량)과 현열(공기중의 기체의 열량)을 교환하는 전열교환기(2)와, 상기 실외공기흡기구(1)와 전열교환기(2)사이에 설치되며 지그재그로 배열된 자외선램프 및 상기 자외선램프의 주변의 공간에 충진되며 라미네이트코팅된 나노칩 및 그물형의 나노튜브가 구비된 살균부(3)와, 실외공기가 실내로 급기되는 실외공기급기부(4)와, 실내공기가 흡입되는 실내공기흡입구(5)와, 상기 실내공기흡입구(5)로 흡입된 실내공기가 배출되는 실내공기배기구(6)로 구성된 환기장치에 있어서,

   상기 실외공기흡기구(1) 및 실내공기배기구(6)에는 개폐가능한 댐퍼(11)(61)가 설치되고, 상기 실외공기흡기구(1)와 실내공기배기구(6)사이를 차단하도록 가로지는 차단벽(7)상에는 통기구(71)가 형성되고 상기 차단벽(7)의 통기구(71)는 바이패스댐퍼(8)에 의하여 개폐되고, 상기 실외공기급기부(4)상에는 급기팬(41)이 부착되어 강제적으로 실외공기 또는 순환되는 실내공기를 흡입시키는 것을 특징으로 하는 열교환효율이 향상된 환기장치

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