KR20100005741A - 고효율 축열식 전열교환기를 구비한 열회수형 환기장치 - Google Patents

고효율 축열식 전열교환기를 구비한 열회수형 환기장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공간절약적인 납작한 대략 정사각형 박스(함체) 형상으로 체적을 축소시킨 일체형 케이스 내에 열회수형 전열교환기를 중심으로 배기팬과 급기팬을 대각선 방향의 엇갈리는 대칭으로 대향되게 형성하여 공기가 통과하는 유로상의 접촉 체류 공간을 넓히되 열회수형 전열교환기는 고효율의 전열 소재인 다공성으로 비표면적이 커서 열과 습기의 전달력이 월등히 향상되고 공기 중에 혼재되어 있는 이물질을 걸러 주게 하는 정화효율과 제습 효과가 좋게끔 현열 및 잠열 축열 기능의 플라이 애쉬(fly ash, 석탄회) 또는 석묵(graphite)를 주원료로 미세 직경 관통공이 횡방향으로 관통 형성된 고효율 축열식 열교환기를 구비한 열회수형 환기장치를 구성함으로써, 설치하고자 하는 공간의 크기나 천정고, 천정 덕트 설치 여부 등 시공상의 제약에 관계없이 공간절약적이면서 실내외 유도 공기의 체류 시간과 접촉 면적을 극대화시킬 수 있는 고효율 축열식 열교환기를 구비한 열회수형 환기장치에 관한 것이다.
열회수형 환기장치, 축열식 열교환기, 플라이 애쉬, 석묵, 공간절약, 정사각형 박스, 다공성, S자 유로 라인, 정화 필터, 열교환, 관통공, 축열, 공기 정화, 제습

Description

고효율 축열식 전열교환기를 구비한 열회수형 환기장치{High efficient compact and slim type heat recovery ventilator}
본 발명은 고효율 축열식 전열교환기를 구비한 열회수형 환기장치에 관한 것으로서,
더욱 자세히는 공간절약적인 납작한 대략 정사각형 박스(함체) 형상으로 체적을 축소시킨 일체형 케이스 내에 열회수형 전열교환기를 중심으로 배기팬과 급기팬을 대각선 방향의 엇갈리는 대칭으로 위치되게 형성하여 공기가 통과하는 유로상의 접촉 체류 공간을 넓히되 열회수형 전열교환기는 고효율의 전열 소재인 다공성으로 비표면적이 커서 열과 습기의 전달력이 월등히 향상되고 공기 중에 혼재되어 있는 이물질을 걸러 주게 하는 정화효율과 제습 효과가 좋게끔 현열 및 잠열 축열 기능의 플라이 애쉬(fly ash, 석탄회) 또는 석묵(graphite)를 주원료로 미세 직경 관통공이 횡방향으로 관통 형성된 고효율 축열식 전열교환기를 구비한 열회수형 환기장치를 구성함으로써,
설치하고자 하는 공간의 크기나 천정고, 천정 덕트 설치 여부 등 시공상의 제약에 관계없이 공간절약적이면서 실내외 유도 공기의 체류 시간과 접촉 면적을 극대화시킬 수 있는 고효율 축열식 전열교환기를 구비한 열회수형 환기장치에 관한 것이다.
환기시스템은 환경부의 '다중이용시설 등의 실내공기질 관리법' 및 건교부의 '주택법', 보건복지부의 '공중위생관리법', 교육인적자원부의 '학교보건법' 등을 통해 각 정부부처별로 실내공기질과 관련하여 권고기준 및 유지관리기준을 꾸준히 강화해 옴에 따라 현재는 의무설치로 되어 있다.
따라서 공공시설뿐만 아니라 민간시설에 대해서도 실내공기질 관리 대상이 확대되고 최근 아파트와 주상복합아파트, 학교 등 100세대 이상 다중이용시설에의 환기장치 설치가 법규로 의무화되면서 실내공기질 관리 대상이 확대되므로서 밀폐된 공간에서 실내와 외부 공기의 열교환을 통해 냉난방 에너지손실을 최소화하며 공기를 정화시킬 수 있는 에너지 절약형 첨단 환기장치의 수요가 크게 늘어나고 있다.
그러나 종래의 환기장치는 실내의 오염된 공기를 외부로 배출하고 외부의 신선한 공기를 단순 유입시키는 방식이므로 오염되고 더워진 실내의 공기가 그대로 배출되고 차가운 외기가 들어오면서 온도차로 인한 에너지소비가 많아 냉난방 부하를 증가시키는 원인이 되었다.
상기한 문제점을 해결한 환기장치로서 필요한 환기를 수행하면서 에너지절약 을 도모하기 위하여 배기되는 공기로부터 에너지를 회수함으로써 환기에 의한 냉난방 부하를 절감시킬 수 있는 열회수형 환기시스템이 도입되었다.
통상 열회수형 환기장치는 아파트와 같은 밀폐된 공간에서 실내와 외부 공기의 열교환을 통해 냉난방 에너지손실을 최소화하며 공기를 정화시킬 수 있는 에너지 절약형 첨단 환기장치로서 일정시간 배기를 하면서 축열재에 열과 습기를 저장하고,다시 일정시간 급기를 하면서 저장된 열과 습기를 실내에 공급해주는 구조이다
그러나 상기 열회수형 환기시스템은 천정고(층고)가 낮은 한국형 아파트나 다중이용시설의 특성상 천정에 덕트 설치 공간이 요구되고 복잡한 덕트 배관이 설치되는 등 번거롭고 설치비가 많이 들어 비경제적이며 2~3년 주기로 열교환기를 교체하여야 하는 번거로움과 경제적인 부담이 있으며, 시공기간이 길어 생산성이 나쁘고 천정고 낮은 공간에는 시공상에 제약이 따르는 문제점이 있었다.
본 발명자는 전술한 종래 기술의 문제점을 모두 해결하면서도 하루 중 상당 시간을 보내는 밀폐된 공간으로서 다중이용시설의 용도에 따른 필요환기량을 제공하는 실내 공기질 관리 기준을 충족시키는 환기시스템으로서,
선행 특허 발명인 특허 제 10-0727227호(등록일자: 2007년06월04일) "환기장치용 축열식 전열교환기"를 창안한바 있는데, 이는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이,
배기구(32)와 급기구(22)가 양단의 배기부(30)와 급기부(20)에 각각 형성되고 힌지 개폐식의 개폐 덮개(11)가 본체(12)에 형성된 길다랗고 납작하고 폭이 좁은 직사각 형상의 케이스 내측 중앙으로는 미세 다공성 재질의 탄소(숯)재질로 전열 교환기 몸체(41) 양측면에 원형의 관통공(42)이 상하좌우 등간격으로 다수 개 형성된 전열 교환기(40)를 중심으로 급기구(22)와 연통되는 일측의 급기부(20)로는 급기팬(21)이, 배기구(32)가 연통되는 타측의 배기부(30)로는 배기팬(31)이 양쪽 대칭의 직선상에 구비되어 송풍능력을 향상시키면서도 전열효율을 향상시키는 직사각형 환기장치(10) 기구적 구성에다,
숯을 압축 성형한 다공성 탄소체의 전열교환기(40)는 내외부 온도차를 최소화시키는 축열성, 습도조절의 제습성, 오염공기를 정화시키는 공기정화기능, 습기를 차단하는 내수성과 공기나 가스를 통과시키는 통기성, 뜨겁거나 차가운 공기를 차단하는 단열성, 건강에 유익한 원적외선과 음이온 방출의 건강 기능성 등 복합 기능을 구현함으로써 소재 특성과 기계적 특성이 한데 아우러지는 복합시너지 효과가 있는 발명이다.
그러나 이 역시 열회수형 교환장치가 가지는 외형 구조와 소재 특성의 유기적 결합으로 인한 복합 효과가 있음에도 불구하고, 전체 제품 외형이 직사각형 형상으로 형성되므로 외관이 미려하지 않을 뿐 아니라 제품의 길이가 길어져서 공공 주택 아파트 등의 베란다 폭이 좁은 곳은 설치가 어려우며, 복수 개 급배기 팬의 배치가 열교환기와 함께 일직선상에 배치되므로 환기장치의 길이가 길어지며, 또한 급배기 공기 흐름이 거의 일직선으로 열교환기와 공기 접촉 시 공기의 바이 패스(By Pass)량이 많아 열교환 효율이 낮아짐과 동시에 숯과 카본을 주소재로 형성하게 되어 수입에 의존하여야 하기 때문에 고가이며, 환기 장치 내 필터 설치 공간이 협소한 문제점이 있었다.
따라서 본 발명자는 종래 본인이 창안한 환기 시스템 기술이 가지는 장점은 살리면서 문제점을 종합적으로 해결하고자 노력한 결과 계속 개량 발명으로서 본 발명을 완성하게 된 것이다.
전술한 바와 같이 종래 기술의 열회수형 환기장치는 개선하여야 할 제반 문제점을 가지고 있는바,
고효율의 경제적인 열회수 축열 소재를 사용하면서도 설치하고자 하는 공간의 크기나 천정고, 천정 덕트 설치 여부 등 시공상의 제약에 관계없이 공간절약적이면서 실내외 유도 공기의 체류 시간과 접촉 면적을 극대화시킬 수 있으면서 외관을 미려하게 하고 길이를 짧게 하여 시공이 용이하며 필터 등의 관련 부품을 모주 장착할 수 있는 환기장치를 개발하여야 하는 기술적 과제가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로,
천정고, 천정 덕트 설치 여부 등 시공상의 제약이 없게끔 사방 길이가 짧으면서도 많은 부품을 커버할 수 있는 부품 실장 능력이 있어 공간 절약적인 일체형 사각형 케이스로 환기 장치 외관을 형성하되,
현열 및 잠열 축열 기능의 자원 재활용 효과가 있으며 다공성으로 비표면적이 큰 플라이 애쉬(fly ash,, 석탄회) 또는 석묵(graphite)을 주원료로 미세 직경 관통공이 횡방향으로 관통 형성되어 열과 습기의 전달력으로 열교환 효율이 월등히 향상되고 공기 중에 혼재되어 있는 이물질을 걸러 주게 하는 정화효율과 제습 효과를 좋게 하는 전열교환기를 중심으로 배기팬과 급기팬을 대각선 방향의 엇갈리는 대칭으로 대향되는 S라인의 유로를 형성하여 충분한 정압과 풍량을 유지할 수 있으면서도 공기가 통과하는 유로상의 접촉 체류 공간과 체류 시간을 넓히는 구성으로,
비표면적이 큰 소재 특성과 유도 공기의 체류 시간과 접촉 면적을 극대화시키는 구조적 특성이 유기적으로 결합된 고효율 축열식 열교환기를 구비한 열회수형 환기장치를 제공하는데 목적이 있다.
이와 같이 된 본 발명은,
고효율 고 비표면적의 소재로 형성된 공기의 체류 시간과 접촉 면적을 극대화시키는 축열식 열교환기에 부가하여 축열식 열교환기의 열교환 효율이 극대화되게끔 S라인의 유로를 형성하여 충분한 정압과 풍량을 유지할 수 있으면서도 공기가 통과하는 유로상의 접촉 체류 공간과 체류 시간을 넓히게 함과 동시에,
사방 길이가 짧으면서도 많은 부품을 커버할 수 있는 부품 실장 능력으로 공간 절약적이면서 시공을 용이하게 하는 일체형 사각형 케이스를 구성하여 시공이 용이하고 경제적이며 시공 기간이 단축되며 기둥이나 보, 칸막이 등 장애물에 구애받지 않고 시공 장소에 관계 없이 설치되는 생산성 향상 효과를 구현함으로써,
전열교환 장치 소재 특성과 효과적으로 기류의 접촉 면적을 넓게 할 수 있도록 설계된 공기 흐름의 구조적 특성이 한데 어우러지는 복합 상승효과로,
체적이 감소된 하나의 복합 기능 환기장치로 환기 장치 설치 의무가 되는 한정된 좁은 공간의 건축물도 간단하고 용이하게 최적 설치 및 사용될 수 있으므로 배기되는 공기로부터 에너지를 효율적으로 회수 및 정화시켜 축열하여 환기에 따른 냉난방 부하를 효과적으로 절감시킬 수 있는 유용한 효과가 있다.
본 발명의 구성을 첨부 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같으며 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴수 있다고 판단되는 경우 그 설명은 생략한다.
본 발명은 몸체(102)와 힌지 개폐식 덮개(101)로 이루어지는 납작한 박스(함체) 형상으로 체적을 축소시킨 사각형 케이스 내에 원형의 미세 직경 관통공(42)이 상하좌우 등간격으로 다수 개 형성된 축열식 전열교환기(140)를 중심으로 급기구(122)와 연통되는 일측의 급기부(120)로는 급기팬(121)이, 배기구(132)가 연통되는 타측의 배기부(130)로는 배기팬(131)이 엇갈린 양쪽 대칭으로 구비된 축열식 전열교환기를 구비한 열회수형 환기장치에 있어서,
축열식 전열교환기(140)는 현열 및 잠열 축열 기능의 다공성으로 자원 재활용 효과가 있으며 비표면적이 큰 플라이 애쉬(fly ash,, 석탄회) 또는 석묵(graphite)을 주원료로 첨가제를 혼가 혼합 성형하여 열교환 효율과 제습 효율, 공기 정화 효율을 극대화 시키고,
급기구(122)와 급기팬(121), 배기구(132)와 배기팬(131) 사이로는 먼지와 분진 흡착 기능의 급기 필터(123)와 배기 필터(133)를 각각 기류가 연통되게 장착하 되 배기팬(131)과 급기팬(121)을 대각선 방향의 엇갈리는 대칭으로 위치되는 S자 통기 라인(유로)을 형성하여 충분한 정압과 풍량을 유지할 수 있으면서도 공기가 통과하는 유로상의 접촉 체류 공간과 체류 시간을 넓히는 구성의 고효율 축열식 전열교환기를 구비한 열회수형 환기장치를 특징으로 한다.
또한 상기 축열식 전열교환기의 원료 조성에 의한 제조방법은,
환경 친화적 주재료로서 플라이 애쉬(fly ash,, 석탄회)를 중량비로 30-40%, 바인더(Binder)로서 규산 나트륨(Sodium Silicates) 40-50% 또는 규산 칼리(Potassium Silicate) 30-40%, 기타 버미큘라이트(질석) 5-6%, 일라이트(ILLITE) 8-16%와 물 3-15%를 혼합한 반죽물을 소성하지 않고 프레스를 이용 성형압력 50-80 kg/㎠G로 가압 성형하고 건조기에서 150 ℃ 온도조건에서 80-120 시간 건조시키게 되는데,
규산 나트륨(Sodium Silicates) 또는 규산 칼리(Potassium Silicate)를 가압 혼련기(pressure kneader)에 넣고 물을 투입 후 플라이 애쉬와 버미큘라이트(질석), 일라이트(ILLITE)를 서서히 혼합 균일하게 반죽한 후 금형에 넣어 성형하게 되는 것이다.
이때 플라이 애쉬(Fly Ash)의 성분은 중량비로 SiO2 57.09%, Al2O3 24.66%, Fe2O3 10.5%, CaO 2.58%, MgO 1.37%, SO3 0.94%, 기타 잔량으로서,
플라이 애쉬는 구상입자이므로 동일한 양의 성형재료로 낮은 점도를 가지고 있으므로 유기 혼합제 바인더인 규산 나트륨(Sodium Silicates) 또는 규산 칼리(Potassium Silicate)의 비율을 30-50%(전체 원료 대비 중량비)로 하는 것이 바람직한 데 30% 미만이면 강도가 약해지고 50%를 초과하게 되면 성형성에 문제가 있다.
또한 규산카리(액상규산칼륨,Potassium Silicate)는 SiO 와 KCo (탄산칼륨)을 고열로에서 용융시켜 제조되는 수용액으로서 화학식은 K OㆍnSiO ㆍmH O이다.
또한 규산나트륨(규산소다)은 수용성 규산염 중 가장 널리 사용되고 있는 무기화합물로서 Na2O-nSiO2-xH2O 의 분자식으로 표현되며, 물에 대한 용해성이 있기 때문에 물유리(water glass)라고도 불리운다.
일라이트는 원적외선을 방사하는 연질 운모 광물로 악취제거, 정균작용(바이러스, 박테리아 등을 제거하는 기능을 가지고 있다.
팽창성 광물로서 버미큘라이트(질석)는 흑운모가 풍화 또는 열수 변질에 의해 생성된 광물로서, 그 내부에 물분자가 결합되어 있어, 고온으로 가열되면 광물 내부의 수분이 증발하면서 형성되는 기포로 인해 내부에 무수한 기공이 형성되고
원석 부피의 20 ~ 40배까지 팽창하게 된다.
플라이 애쉬(FLY ASH)를 특수 접착제인 규산카리나 규산나트륨과 혼합하게 되면 분말이 기공을 채워주므로서 접착재의 소요량이 절감되고 적정한 강도와 흡수율을 가지게 되는데 경량성, 흡음성, 단열성, 흡착성, 내부식성, 해취성 등의 특성이 있는 버미큘라이트(질석)를 첨가하여 상온에서 가압 몰딩하게 되면 전체 원료에 기공이 형성되어 단위 체적당 중량이 감소하게 되고 보습과 축열작용을 증대시키게 되고 이를 건조로에서 건조하게 되면 플라이 애쉬(fly ash,, 석탄회)를 주재로 하는 고효율의 축열식 전열교환기가 생성되는 것이다.
팽창성 광물인 버미큘라이트(질석)에 무기질 접착제를 혼합하여 가압하는 가압력은 50-80 kg/㎠G가 바람직한 데 상기 가압 조건에서 바인더인 규산 카리 또는 규산 나트륨이 버미큘라이트와 플라이 애쉬 입자 사이에 끼어 들어가게 되므로 단단히 접착되어 기계적 물성의 성형 강도가 좋아지게 되며 150 ℃ 온도조건에서 80-120시간 건조시키게 되는데, 플라이 애쉬의 활성화효과가 큰 150 ℃에서 건조에 따른 수축 및 균열 없이 건조시키게 되는 것이다.
일라이트는 2:1층의 점토질 광물이지만 버미큘라이트와는 달리 층간이 팽창되지 낳는 운모와 같은 구조를 가지고 있으며 음이온을 발산하여 중금속 및 유해 원소들을 흡착하는 특성이 있는데 본 발명은 고온소성을 하지 않으므로 물리화학적 변성을 최소화할 수 있어 점토질 광물의 흡착성 및 반응성을 보존하면서 복합재의 기계적 강도를 유지할 수 있게 한다.
결국 상기한 플라이 애쉬(fly ash,, 석탄회)를 주재료로 하는 축열식 전열교환기는 축열 및 열교환특성이 우수하며, 흡습성이 뛰어나 잠열을 발생시키므로 전열교환을 할 수 있으며 발전소에서 발생하는 재를 이용하므로 자원 재생의 효과가 있고, 원자재의 수입 대체 효과가 있게 되는데, 반 영구적으로 사용할 수 있어 교체 비용이 전혀 들지 않는 장점이 있다.
또한 또 다른 실시예로서 석묵을 주재료로 이용한 축열식 전열교환기 제조에 있어,
석묵(石墨, graphite, plumbago, 有機鑛物의 일종)을 분쇄기로 미분쇄하고 미세한 분말로 만들어 고온에서 열처리하고 블록(Block) 형상으로 성형한 다음 이를 상하좌우 일정한 간격(Pitch)으로 관통공을 홀(hole) 가공하여 축열성 및 열교환성, 흡습성이 좋아지도록 가공하는데 축열 및 열교환특성이 우수하며, 흡습성이 뛰어나 잠열을 발생시키므로 전열교환을 효율적으로 수행할 수 있다.
석묵(黑鉛, graphite)은 육방정계(六方晶系)에 속하는 광물로서 화학성분은 열손실이 적은 카본(C)이며, 거의 순수한 탄소로 이루어지고 다이아몬드와 동질이상(同質異像)인데,인상편상(片狀)의 결정을 이루게 되며 그물구조 공유결합을 하고 있어 열전도율이 상당히 우수하고 방열 및 항균, 탈취효과를 가지게 되는 것으로서,
기공용적과 비표면적 및 중량과 강도의 최적 조합 조건인 1,250 ℃ 내지 1,300 ℃ 의 온도 범위에서 약 700-720시간 가열 숙성하고 가열된 블록을 다시 2800℃의 전기로에서 약 170 시간 가열 후 서냉한 후 탄소순도와 강도 및 밀도가 우수한 석묵을 주재료로 이용한 축열식 전열교환기가 얻어지게 되는데, 5-10mm 직경의 관통공이 다수 형성된 성형 구조에 의해 기공 용적과 비표면적이 증대되어 열교환 효율을 향상시키게 된다.
이하 본 발명을 첨부 도면에 의하여 상세히 설명한다.
본 발명은 몸체(102)와 힌지(103) 개폐식의 덮개(101)로 이루어지는 납작하고 운전하중 및 진동도 충분히 커버할 수 있는 강도와 기밀성을 유지하는 대략 정육면체의 박스(함체) 형상으로 체적을 축소시킨 사각형 케이스 내에 원형의 미세 직경 관통공(42)이 상하좌우 등간격으로 다수 개 형성된 원형의 고밀도 타공 구조 열회수형 전열교환기(140)를 중심으로 급기구(122)와 연통되는 일측의 급기부(120)로는 급기팬(121)이, 배기구(132)가 연통되는 타측의 배기부(130)로는 배기팬(131)이 엇갈린 양쪽 대칭으로 구비된 열회수형 환기장치(100)를 구성한다.
특히 본 발명은 길이를 짧게 하고 높이를 낮춰서 체적을 축소시킴으로써 환기 장치의 층고를 줄일 수 있으며 면적 사용율이 높은 대략 정사각형 형상으로 아 파트 베란다 등의 폭이 좁고 협소한 한정된 부지에서도 부착하고자 하는 위치에 누구나 쉽고 용이하게 공간절약적 시공이 가능하며 미려한 외관을 유지하게 되는데, 압력손실이 상대적으로 낮아져서 전력비가 적게 들어가고 수평으로 케이스를 장착할 수 있어 측면에 부착될 수 있기 때문에 유지보수가 용이하며, 환기장치의 대각선 방향 모서리에는 고정구(104)가 형성되어 있어 벽면 등에 부착이 쉬우며 잠금장치(105)를 이용 덮개(101)를 개폐 유지보수를 용이하게 할 수 있다.
또한 케이스 길이에 맞춰 중앙의 축열식 열교환기를 중심으로 급기구(122)와 연통되는 일측의 급기부(120)로는 급기팬(121)이, 배기구(132)가 연통되는 타측의 배기부(130)로는 배기팬(131)이 서로 엇갈리는 양쪽 대칭으로 서로 간섭을 받지 않도록 나란히 배치되므로서 2개의 대향되는 공기 흐름이 열회수형 전열 교환기를 경유하면서 번갈아서 열교환을 수행하는 압력이나 풍량 손실이 없는 환기 구조를 형성한다.
이때 선택적으로 또는 동시에 가동되는 급기팬(121)과 배기팬(131)은 동일수직선상이 아니라 대각선 방향으로 나란히 배치되어 저항을 받지 않고 공기 흐름을 극대화시키는 선회 곡선의 흐름으로서 S자 통기 라인(유로)을 형성하되 직사각형의 전열교환기(140)가 통과 공기를 폭 방향으로 넓게 확산시켜 커버하여 공기의 접촉시간과 접촉면적을 증가시키고 바이-패스(by-pass)량을 적게하므로서 송풍능력의 저감 없이도 열교환 효율이 향상된다.
그리고 외부 공기의 흡입 공급이 가능한 급기팬(121)과 실내공기를 흡입 배출하는 배기팬(131)의 내측면으로는 각종 이물질의 침입을 방지하기 위한 급기 필터(123)와 배기 필터(133)를 설치하게 되는데 케이스가 사각형이어서 오염 공기를 1 차적으로 걸러줄 수 있는 프리 필터(pre-filter) 뿐 아니라 헤파 필터, 카본 필터 등 다양한 필터를 연달아서 다수 개 장착할 수 있어 공기정화 효율을 한층 높일 수 있다.
축열식 열회수형 전열교환기(140)는 주성분을 볼 밀 등으로 고도로 미분화시킨 플라이 애쉬로 하고 바인더(Binder)로서 규산 나트륨(Sodium Silicates) 40-50% 또는 규산 칼리(Potassium Silicate) 30-40%, 기타 버미큘라이트(질석) 5-6%, 일라이트(ILLITE) 8-16%와 물 3-15%를 혼합한 반죽물을 소성하지 않고 프레스를 이용 성형압력 50-80 kg/㎠G로 가압 성형하고 건조기에서 150 ℃ 온도조건에서 80-120 시간 건조시키게 되는데,
주성분을 플라이 애쉬로 하되 보다 여러 가지 재료를 첨가하므로써 종래의 단순 조성 열교환소재로는 가능하지 못했던 보다 다양하고 새로운 특성을 부여하여 다기능성의 고부가가치 축열식 전열교환기 성형용 조성물을 제공하게 된다.
이때 전열교환기의 통기 구조는 관통공(42)을 통하여 서로 번갈아 흐르는 공기 사이에서 직접적인 열이동과 축열재료로 성형된 축열체를 통하여 양 공기간의 온도차에 의하여 축적된 열로 전도되는 열투과형 방식이 동시에 구현되게 한다.
특히 석탄을 연소하거나 석탄과 석유를 연소시키는 보일러 시스템에서 배출되는 산업폐기물로써 플라이 애쉬를 주재료로 하는 전열교환기는 다공성으로서 일정 공간에서 다른 형태의 축열재에 비하여 축열재의 열교환 속도를 좌우하는 표면적이 클 뿐 아니라 같은 표면적이라 하더라도 타 축열재에 비하여 공기 저항이 아주 작은 특성을 가지게 되며 구조적 특성과 어우러져 공기의 흐름을 고르게 분배시키면서도 축열 효율을 증가시키게 되는 것으로, 미연 탄소 함유량이 5% 이하인 플라이 애쉬를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 석묵을 주재료로 이용한 축열식 전열교환기도,
기공용적과 비표면적 및 중량과 강도가 최적 조합인 소재 특성으로 탄소순도와 강도 및 밀도가 우수하고 5-10mm 직경의 관통공이 다수 형성된 성형 구조에 의해 기공 용적과 비표면적이 증대되어 열교환 효율을 종래 기술에 비하여 대폭 향상시키게 된다.
또한 이렇게 형성된 본 발명의 환기장치는 소정의 프로토콜 프로그램이 내장되고 마이크로 프로세서가 장착된 컨트롤러로서 PCB기판(150)의 조작에 의해 공기의 흐름을 제어하고 외기(外氣)와 내기(內氣)를 열 교환하면서 환기시키도록 하는 것이다.
* 비교예
구분 종래 방식(선행발명) 개선 후(본 발명)
외형 -직사각형으로 제품의 길이가 길다 - 아파트 베란다의 폭이 좁은 곳은 적용하기가 어렵다. -사각형으로 제품의 길이가 짧다. -거의 정사각형으로 폭이 좁은 베란다 설치에 용이
Fan의 배치 -급기 및 배기Fan이 열교환기와 함께 일직선상에 배치되므로 제품의 길이가 길다. -급기 및 배기Fan이 열교환기와 나란하게 배치되어 - 제품의 길이가 짧음
공기의 흐름 - 기기 내에서의 공기 흐름이 거의 일직선으로 급배기가 이루어짐 -열교환기와 공기 접촉 시 공기의 By Pass량이 많아 열교환 효율이 낮다. -기기 내에서의 공기 흐름이 S-Line으로 급배기가 이루어짐 -열교환기와 공기 접촉 시 공기의 By Pass량이 적어 열교환 효율이 높다.
열교환기 -숯과 카본을 주 재료로 하여 제품이 고가이며, 수입에 의존한다. -세라믹 열교환기로는 화력발전소에서 나오는 FlyAsh를 주원료로 제조하므로 자원 재활용 및 수입 대체 효과가 있다. - 카본 열교환기로는 숯+카본, 석묵을 가공하여 주원료로 제조한다.
필터 -필터 설치 공간이 협소하여 부직포(Pre-Filter) 만 설치 -필터 성치 공간이 넓어 Pre-Filter와 함께 Hepa Filter, 카본필터 등 필터를 다양하게 적용할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 종래 기술에 따른 직사각형 축열식 전열교환기를 구비한 열회수형환기장치의 외관 사시도
도 2는 종래 기술에 의한 환기장치 내부 구조 평면 구성도
도 3은 종래 기술에 따른 축열식 전열교환기 사시도
도 4는 본 발명에 따른 고효율 축열식 열회수형 전열교환기를 구비한 환기장치의 외관 사시도
도 5는 본 발명에 따른 고효율 축열식 열회수형 전열교환기를 구비한 환기장치의 내부 평면 구성도
도 6은 본 발명에 따른 열회수형 환기장치의 사용상태 예시도
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10:직사각형 환기장치 11:개폐덮개
12:본체 20:급기부
21:급기팬 22:급기구
30:배기부 31:배기팬
32:배기구 40:전열교환기
41:전열교환기 몸체 42:관통공
100:열회수형 환기장치 101:덮개
102:몸체 103:힌지
104:고정구 105:잠금장치
120:급기부 121:급기팬
122:급기구 123:급기 필터
130:배기부 131:배기팬
132:배기구 133:배기필터
140:열회수형 전열 교환기 150:PCB 회로기판

Claims (4)

  1. 몸체(102)와 힌지(103) 개폐식 덮개(101)로 이루어지는 납작한 박스(함체) 형상으로 체적을 축소시킨 사각형 케이스 내에 원형의 미세 직경 관통공(42)이 상하좌우 등간격으로 다수 개 형성된 축열식 열회수형 전열교환기(140)를 중심으로 급기구(122)와 연통되는 일측의 급기부(120)로는 급기팬(121)이, 배기구(132)가 연통되는 타측의 배기부(130)로는 배기팬(131)이 엇갈린 양쪽 대칭으로 구비된 축열식 열회수형 전열교환기(140)를 구비한 환기장치(100)에 있어서,
    축열식의 열회수형 전열교환기(140)는 현열 및 잠열 축열 기능의 다공성으로 자원 재활용 효과가 있으며 비표면적이 큰 플라이 애쉬(fly ash,, 석탄회)를 주재료로 하는 축열식 전열교환기 또는 석묵(graphite)을 주재료로 하는 축열식 전열교환기로 성형하여 열교환 효율과 제습 효율, 공기 정화 효율을 극대화 시키고,
    급기구(122)와 급기팬(121), 배기구(132)와 배기팬(131) 사이로는 먼지와 분진 흡착 기능의 급기 필터(123)와 배기 필터(133)를 각각 기류가 연통되게 장착하되 배기팬(131)과 급기팬(121)을 대각선 방향의 엇갈리는 대칭으로 위치되는 S자 통기 라인(유로)을 형성하여 충분한 정압과 풍량을 유지할 수 있으면서도 공기가 통과하는 유로상의 접촉 체류 공간과 체류 시간을 넓히는 구성임을 특징으로 하는 고효율 축열식 전열교환기를 구비한 열회수형 환기장치
  2. 제 1항에 있어서,
    플라이 애쉬(fly ash,, 석탄회)를 주재료로로 하는 축열식 전열교환기는 플라이 애쉬(fly ash,, 석탄회)를 중량비로 30-40%, 바인더(Binder)로서 규산 나트륨(Sodium Silicates) 40-50% 또는 규산 칼리(Potassium Silicate) 30-40%, 기타 버미큘라이트(질석) 5-6%, 일라이트(ILLITE) 8-16%와 물 3-15%를 혼합한 반죽물을 소성하지 않고 프레스를 이용 성형압력 50-80 kg/㎠G로 가압 성형하고 건조기에서 150 ℃ 온도조건에서 80-120시간 건조시켜 제조함을 특징으로 하는 고효율 축열식 전열교환기를 구비한 열회수형 환기장치
  3. 제 1항에 있어서,
    석묵(graphite)을 주재료로로 하는 축열식 전열교환기는 분쇄기로 미분쇄한 미세 석묵 분말을 1,250 ℃ 내지 1,300 ℃ 의 온도 범위에서 700-720시간 가열 숙성하고 가열된 블록을 다시 2800℃의 전기로에서 170 시간 가열 후 서냉한 후 탄소순도와 강도 및 밀도가 우수한 석묵을 주재료로 이용한 축열식 전열교환기를 제조함을 특징으로 하는 고효율 축열식 전열교환기를 구비한 열회수형 환기장치
  4. 제 2항 내지 제 3항에 있어서,
    축열식 전열교환기는 양 측면에 상하좌우 등간격으로 5-10mm 직경의 원형 관통공이 형성된 성형 구조임을 특징으로 하는 고효율 축열식 전열교환기를 구비한 열회수형 환기장치
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