KR20170004692A - 외기유입관이 구비된 환풍기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외기유입관이 구비된 환풍기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정한 크기의 하우징 중앙부에 모터의 회전력에 의해 회전이 이루어지는 배기팬이 설치되어 실내의 오염된 공기를 외부로 배출시킬 수 있도록 천정 또는 벽체에 고정 설치되는 환풍기에 있어서, 상기 환풍기의 배기구 바깥쪽에는 일정 길이를 갖는 중공형의 외기유입관이 설치되되, 상기 외기유입관의 일단에는 외기유입관의 내부로 외기가 유입되도록 배기구 바깥쪽 방향으로 일정길이 돌 출되게 외기유입구가 형성되고, 상기 외기유입관의 타단에는 외기유입관의 내부로 유입된 외기가 외기유입관의 내부를 통과하여 환풍기가 설치된 실내로 유입되도록 하우징을 관통하여 실내를 향해 일정길이 돌출되는 외기배출구가 형성되어 실내공기와 일정한 온도차를 갖는 외기가 배기구를 통해 외부로 배출되는 실내공기가 접촉하는 외기유입관을 통해 열교환이 이루어지면서 실내로 유입되도록 구성되는 특징을 갖는다.

Description

외기유입관이 구비된 환풍기{Ventilator equipped with air intake-tube}

본 발명은 외기유입관이 구비된 환풍기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내의 오염된 공기를 외부로 배출시키는 환풍기의 배기구 일측에 외기가 실내로 유입될 수 있는 외기유입관을 설치하여 외부로 배출되는 실내공기와 실내로 유입되는 외기가 외기유입관을 통해 열교환 되도록 구성되어 냉난방 효율을 향상과 냉난방장치의 잦은 가동을 줄일 수 있도록 하는 외기유입관이 구비된 환풍기에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 환풍기는 팬의 회전을 통해 실내의 오염된 공기를 외부로 배기시키는 장치로, 일반 가정, 사무실, 공장 및 기타 산업시설 등 매우 광범위하게 사용되고 있다.

이러한 환풍기는 설치되는 장소나 용도에 따라 사용되는 규격이나 형상 등 그 성능 및 장치의 특성을 달리하여 설치될 수 있도록 매우 다양한 형태와 구조로 제작되어 이용되고 있다.

환풍기의 구성 및 구조를 살펴보면, 바람을 일으키는 복수개의 날개로 구성된 팬과, 상기 팬을 외부에서 공급된 전원으로 회전시키는 모터와, 상기 팬 및 모터를 고정 지지하는 틀을 제공하면서 팬이 설치되어 회전시 공기의 배출이 가능하도록 배기구가 형성된 하우징으로 구성되는 것이 일반적이다.

또한, 하우징의 배기구가 형성된 일측에는 환풍기의 미사용시에 배기구를 밀폐하고, 환풍기의 사용시에 배기되는 바람의 방향을 제어하기 위한 개폐구가 설치되는 경우도 있었다.

이와 같이, 환풍기는 회전하는 팬을 이용하여 실내 공기를 외부로 배출시켜 실내를 환기시킬 목적으로 주로 사용되는 것으로, 상술한 기본적인 구성 이외에 별도의 특별한 구성이 필요 없었다.

이러한 환풍기는 자연적인 공기순환이 이루어지는 공간의 경우에 특별한 설치가 필요하지 않으나, 밀폐된 공간에서 생활하는 경우나 실내에 각종 장비나 시설이 설치되어 실내의 온습도 등을 조절할 필요로 하는 경우에는 그 설치가 반드시 필요하게 된다.

특히, 지구 온난화에 기여하는 다양한 요인들에 의해 대기의 질이 나빠지면서 외부공기를 실내로 자연 순환시키는 것이 더욱 실내 공기를 오염시킬 수가 있기 때문에 창을 열어 놓고 실내를 환기시키기도 어려운 상황이 되고 있다.

또한, 지구 온난화에 따라 하절기와 동절기가 길어지면서 실내의 냉난방을 하는 경우가 점차 늘어나면서 실내는 점점 밀폐된 구조로 이루어지게 되고, 특히 밀폐된 실내의 오염공기의 배출이 어려워짐과 동시에 자연적인 실내공기의 순환이 어려워지면서 강제적인 실내공기순환 및 환풍을 위해 고가의 환기시스템 및 공기조절시스템을 적용하는 경우가 점점 늘어나고 있으며, 공기청정기와 같은 부수적인 공기정화장치의 설치 및 이용도 점점 늘어나고 있는 추세에 있다.

즉, 산업이 발전하고 생활수준이 향상되는 반면에 대기의 질은 더욱 악화되고, 인간이 생활하는 공간은 갈수록 밀폐된 구조로 이루어지게 되어 밀폐된 실내공간의 환기를 위해 환풍기의 설치가 점점 늘어나고 있는 추세에 있다.

하지만, 종래의 환풍기는 강제적으로 실내의 공기를 외부로 배출시키는 기능만 수행하게 되어 쾌적한 실내공간을 유지하기 위해 적정 실내온도를 유지하고 있는 실내공기를 외부로 배출시키고 외부공기가 유입됨으로 인해서 실내온도가 상승 또는 하강하게 되며, 이로 인해 냉난방장치의 잦은 가동이 필요하게 된다.

즉, 적정 실내온도를 유지하기 위해 냉난방장치의 잦은 가동이 이루어지는 과정이 반복적으로 수행되면서 전력소비량이 증가하고, 냉난방장치의 잦은 가동으로 실내 환기가 주기적으로 이루어지게 되고, 이는 또 다시 냉난방장치의 가동시간을 증가시켜 결국 산업용 전력이 부족하게 되는 경우 뿐만 아니라 냉난방장치의 잦은 가동으로 인해 고가의 전기사용료를 지불해야 하며, 전기 생산을 위한 발전설비의 가동으로 온실가스가 증가되는 상황이 반복된다.

이와 같이, 종래의 환풍기는 실내 공기의 온도나 질에 상관없이 무조건 외부로 배출만 시키게 되고, 출입구나 창문을 통해 실내로 외기가 유입되면서 쾌적한 실내환경을 유지시키기 위해 냉난방장치의 가동시간의 증가와 전력소비 및 생산이 늘어나는 악순환이 반복되면서 환경오염, 경제적 비용의 증가되는 등 많은 어려움과 문제점이 발생되고 있으나, 이에 대한 특별한 대응책은 전무한 상태이다.

- 한국 특허등록 제10-734204호(등록일: 2007.06.26, 발명의 명칭: 벽체 매입형 환풍기) - 한국 특허등록 제10-1355402호(등록일: 2014. 01.20, 발명의 명칭: 토출관 기반의 환풍기 설치장치 및 이를 이용한 환풍기 설치방법)

본 발명은 종래의 환풍기가 갖고 있는 단점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 환풍기의 동작시 외기가 환풍기의 배기구 영역을 거쳐 실내로 유입되도록 외기유입관을 설치하여 실내에서 배출되는 공기와 외부에서 유입되는 공기가 외기유입관에 의한 간접적인 접촉을 통해 열교환이 이루어진 후에 실내로 유입되어 외기 유입에 따른 냉난방장치의 잦은 가동을 줄이면서 쾌적한 실내공간을 신속하게 유지시킬 수 있도록 하는 외기 유입관이 구비된 환풍기를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 외기유입관이 구비된 환풍기는 일정한 크기의 하우징 중앙부에 모터에 의해 회전이 이루어지는 배기팬이 설치되어 실내의 오염된 공기를 외부로 배출시킬 수 있도록 천정 또는 벽체에 고정 설치되는 환풍기에 있어서, 상기 환풍기의 배기구 일측에는 일정 길이를 갖는 중공형의 외기유입관이 설치되되, 상기 외기유입관의 일단에는 외기유입관의 내부로 외기가 유입되도록 배기구 바깥쪽 방향으로 일정길이 돌출되게 외기유입구가 형성되고, 상기 외기유입관의 타단에는 외기유입관의 내부로 유입된 외기가 외기유입관의 내부를 통과하여 실내로 유입되도록 하우징을 관통하여 실내를 향해 일정길이 돌출되는 외기배출구가 형성되어 실내공기와 일정 온도차를 갖는 외기가 배기구를 통해 외부로 배출되는 실내공기가 접촉하는 외기유입관을 통해 열교환이 이루어지면서 실내로 유입되도록 구성된다.

특히, 상기 외기유입관은 배기구를 통해 배출되는 실내공기와 접촉면적을 극대화하여 그 내부로 유입되는 외기의 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 지그재그 또는 소용돌이 형태의 구조로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 외기유입구, 외기유입관 및 외기배출구 중 어느 한 곳에는 외부에서 실내로 유입되는 외기에 포함된 이물질을 걸러주거나 날벌레의 유입을 차단하기 위한 여과필터가 더 구비된 구성으로 이루어진다.

또한, 상기 외기유입관은 열교환성능을 향상시킬 수 있도록 동(銅)재 또는 스테인레스 재질로 이루어지면서 그 외주면에는 실내공기의 통과시 접촉면적을 향상시키기 위한 마찰편이 추가로 형성되고, 상기 외기배출구는 환풍기 하우징 측에서 그 선단부까지 점점 그 내경이 축소되는 테이퍼형 구조로 이루어져 외기배출구 말단에서 공기의 유속이 빨라져 실내 깊숙이 외기가 유입될 수 있도록 구성된다.

상술한 구성 및 구조로 이루어지는 본 발명에 따른 외기유입관이 구비된 환풍기는 계절에 따라 실내·외 간의 온도 차이가 발생된 상태에서 환기가 이루어질 경우, 외부 공기를 실내로 유입되도록 하면서 그 유입되는 외부 공기가 실내에서 배출되는 공기와 간접적인 접촉을 통해 실내공기에 가깝게 열 획득 또는 열 손실이 발생되어 신선한 외부공기가 실내로 유입될 때 실온에 가까워진 상태가 유입되어 냉방 또는 난방의 유지효율을 향상시키면서 자연스런 외기의 유입으로 부족한 산소공급이 원활하게 이루어져 쾌적한 실내 공간을 유지할 수 있도록 한다.

특히, 출입구가 많거나 잦은 출입으로 외기가 실내로 유입됨으로 인해서 실내에서 이루어지고 있는 냉방 또는 난방효과가 떨어지는 것을 방지하도록 한다.

또한, 설정된 온도를 유지하기 위해서 냉방 및 난방장치의 잦은 가동으로 전기의 이용효율성이 저하되면서 과다한 전기(電氣) 사용으로 경제적 비용손실이 발생되는 것을 방지하고, 전력 생산설비의 증가 및 가동시간의 증가에 따른 대기오염 악화를 방지할 수 있는 간접적인 유용한 효과도 제공할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 환풍기의 전면 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 환풍기의 후면 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 환풍기의 분해 사시도,
도 4는 도 1의 A-A선에 따른 수직 절단단면도 및 일부 확대도,
도 5는 본 발명에 다른 외기유입관의 다른 실시예,
도 6은 본 발명에 따른 환풍기가 건물의 벽체에 설치된 단면도이다.

이하, 명세서에 첨부된 도면을 참고하면서 본 발명에 따른 환풍기의 바람직한 실시예에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 상세한 설명에서는 일반적으로 공지된 환풍기의 구조 및 구성에 대해서는 그 자세한 설명을 생략하고, 본 발명의 특징부 위주로 자세한 설명을 하기로 한다.

그리고, 본 발명의 상세한 설명에서 본 발명의 특징부를 설명함에 있어서 표현되는 방향성 용어는 실내쪽을 향하는 방향을 내측 또는 전면으로 설명하고, 바깥쪽을 향하는 방향을 외측 또는 후면이라는 용어를 사용한다.

도 1은 본 발명에 따른 외기유입관이 구비된 환풍기(이하, “환풍기”로 약칭함, 50)의 전면 사시도이고, 도 2는 그 후면 사시도를 각각 도시하고 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 환풍기(50)는 하우징(10)의 중심부에 외부의 전원과 연결되어 모터(도시안됨)의 회전력으로 회전이 이루어지면서 내측에서 외측으로 공기를 배출시키는 배기팬(20)이 구비된다.

상기 배기팬(20)이 회전하면서 내측의 공기를 외측으로 강제 배출시키기 위해 상기 배기팬(20)이 설치된 하우징(10)의 중심부에는 하우징의 내외측 방향으로 일정 크기의 배기구(22)가 관통 형성된다.

즉, 박스형으로 이루어진 상기 하우징(10)의 중심부에 내외측 방향으로 관통된 배기구(22)가 형성되고, 상기 배기구(22)의 중심부에는 모터에 의해 회전이 이루어지는 배기팬(20)이 설치되며, 상기 배기구(22)의 외측면에는 선택적으로 적용되는 개폐 가능한 개폐구(12)가 상하 동작되도록 구성된다.

이와 더불어, 본 발명에 따른 환풍기(50)는 도 2의 후면도에 도시된 바와 같이 그 일측면, 바람직하게는 상기 배기팬(20)에 의해 실내공기가 배출되는 배기구(22)의 외측으로 일정길이 및 소통로를 갖는 중공형의 외기유입관(30)이 설치되고, 상기 외기유입관(30)으로 외부 공기가 유입되도록 환풍기의 바깥쪽 일측에는 외기유입구(32)가 외측방향으로 일정길이 돌출 설치되며, 상기 외기유입구(32)를 통해 그 내부로 유입된 외기가 외기유입관(30) 내부를 통과한 후에 환풍기의 하우징(10)을 관통하여 실내를 향해 배출되도록 하우징(10)의 내측면에 외기배출구(34)가 일정길이 돌출 형성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 환풍기(50)의 주요부가 도 3에 분리상태도로 도시되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 환풍기(50)의 하우징(10)은 전면커버(11) 및 모터를 포함한 배기팬(20)이 고정 설치되는 후면커버(13)로 분리 구성되어 일체로 조립 가능하도록 구성되고, 외기유입관(30)은 하우징(10)의 후면측에 결합되어 배기팬(20)의 회전으로 실내공기가 배출되는 배기구(22) 전방에 설치되어 배출되는 실내공기가 부딪히는 외기유입관(30)의 표면을 통해 외기유입관(30)의 내부를 통과하는 외부공기와 열교환이 이루어질 수 있도록 구성된다.

도면에 도시된 상기 외기유입관(30)은 그 형상이 지그재그 형태로 이루어져 배기되는 실내공기의 원활한 배출이 이루어지면서 그 외표면에 실내공기와 최대한 많은 부위에서 접촉될 수 있는 형상 및 구조로 이루어진다.

물론, 상기 외기유입관(30)은 도면에 도시된 지그재그 형상 이외에도 소용돌이형태의 원주방향으로 감겨진 구조로 이루어져 실내공기가 그 외표면에 최대한 접촉되면서 배출될 수 있는 구조로 이루어지고, 그 재질은 연전도성이 뛰어나 열교환능력이 우수한 동(銅)재나 스테인레스 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 외기유입관(30)의 일측 말단에 결합되어 외기유입관(30)을 통과한 외기가 실내로 배출되도록 하우징(10)의 전면에 일정길이 돌출 형성된 외기배출구(34)의 내경은 하우징측(d1)에서 그 선단부(d2)로 갈수록 점점 그 내경이 축소되는 테이퍼형태로 이루어져 외기배출구(34)를 빠져나오는 외기가 점점 좁아지는 내경에 의해 내부압력이 증가되면서 외기배출구를 빠져나오는 순간 그 흐름이 빨라지면서 실내 깊숙이 유입될 수 있도록 구성되는 것이 더욱 바람직하다(도 5참조).

도 4에는 도 1의 A-A선에 따른 환풍기(50)의 수직절단 단면도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 환풍기(50)는 회전하고 있는 배기팬(20)이 설치된 배기구(22) 영역을 거쳐 외기가 실내로 유입될 수 있도록 하우징(10)의 내외측면에 외기유입구(32)와 외기배출구(34)가 각각 설치되고, 상기 외기유입구(32)와 외기배출구(34) 사이에는 일정길이의 외기유입관(30)이 지그재그형 또는 소용돌이형으로 배치되어 외기가 외기유입관(30) 내부를 통해 유입되면서 강제 배출되는 실내공기와 간접적인 접촉을 통해 열교환이 이루어진 후에 실내로 공급될 수 있는 구조를 제공한다.

즉, 상기 외기유입구(32)와 외기유입관(30) 및 외기배출구(34)는 연속적으로 연결되어 서로 관통된 구조로 이루어져 외기의 유입 및 흐름이 원활하게 이루어지도록 구성된다.

또한, 상기 외기유입구(32)와 외기유입관(30) 및 외기배출구(34)를 통해 외기가 유입되는 동안, 유입되는 외기에 포함된 각종 이물질 및 날벌레가 실내로 유입되는 것을 차단할 수 있도록 상기 외기유입구(32)와 외기유입관(30) 및 외기배출구(34) 중 어느 한 곳에 여과필터(35)가 추가로 구비되는 것이 바람직하다.

도 4에 도시된 일 실시예에서는 상기 외기유입구(32)의 내측에 여과필터(35)가 설치되어 있으며, 상기 여과필터(35)가 설치된 후에 이의 교체를 위해 외기유입구(32)의 선단부는 분리가능한 구조로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

그리고, 상기 외기유입구(32)는 그 선단부가 하향으로 일정각도 기울어지는 구조로 이루어져 바깥쪽에서 빗물 등이 자연스럽게 외기유입관(30)의 내측으로 유입되는 것이 방지될 수 있는 구조로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

한편, 도 5에는 본 발명에 따른 환풍기에 적용 가능한 외기유입관(30)의 다른 실시예를 발췌 도시하고 있다.

도 5에 도시된 외기유입관(30)은 그 외주연에 일정간격으로 마찰편(36)이 추가로 형성되어 환풍기에서 배출되는 실내공기와의 접촉면적을 극대화할 수 있도록 구성된 특징을 갖는다.

즉, 본 발명에 따른 환풍기는 외기유입관(30) 내외부를 통과하는 외기와 실내공기 사이의 간접적인 접촉을 통한 열교환이 이루어지도록 하는데 그 특징이 있는 것이어서, 외기유입관(30)의 외주면에 일정 높이의 마찰편(36)이 추가로 형성되어 실내공기가 접촉할 수 있는 면적을 확대하여 외기의 열교환능력을 향상시킬 수 있도록 한다.

그리고, 상기 마찰편(36)은 외기유입관(30)의 형상이나 직경 및 설치구조에 따라 다양한 형성으로 구성될 수 있다.

이와 같은 구성 및 구조로 이루어지는 본 발명에 따른 환풍기(50)가 벽체(W)에 매립 설치된 상태가 도 6에 도시되어 있다.

환풍기는 건물의 구조나 실내 공기순환여건 등을 고려하여 천정이나 창문 등 다양한 위치에 설치되어 사용될 수 있는 것으로, 그 주요 목적은 실내의 오염된 공기를 외부로 배기시켜 새로운 외부공기가 유입되도록 하는 환기장치의 일종이다.

그러나, 종래의 환풍기는 단순히 실내공기를 배출시키는데만 이용되었을 뿐 다른 부가적인 기능을 수행하지는 못했다.

즉, 외부의 신선한 공기는 별도의 출입문이나 창문을 통해서만 유입되는 구조로 이루어지기 때문에, 실내의 적정 온도를 유지하기 위해 냉방 또는 난방 장치가 가동되거나 냉방 또는 난방이 유지되고 있는 상태에서 환풍기를 사용할 경우, 실내의 냉각된 공기 또는 따뜻한 공기가 환풍기를 통해 그냥 외부로 버려지게 되어 에너지의 이용효율을 저하시키는 요인이 되었다.

그러나, 본 발명에 따른 환풍기를 설치하게 되면, 별도로 출입문이나 창문으로 환기를 시키지 않더라도 환풍기에 일체로 설치된 외기유입관을 통해 외부의 신선한 공기가 실내로 유입되고, 또한 실내공기와 일정한 온도차를 갖는 외부공기는 외기유입관을 통해 실내로 유입되는 과정에서 배기구로 배출되는 실내공기가 마찰되는 외기유입관의 외표면을 통해 간접적인 열교환이 이루어지게 되어 외기배출구를 통해 실내로 유입되는 외기는 실내공기와 유사한 온도를 유지하게 되어 외기 유입에 따른 실내의 냉방 또는 난방을 유지시키는데 소요되는 냉난방장치의 가동시간을 줄일 수 있어 에너지의 이용효율을 향상시키면서 전기소모를 줄여 경제적인 비용손실을 줄일 뿐만 아니라 사회간접비용을 줄일 수 있도록 한다.

10 : 하우징 11 : 전면커버
12 : 개폐구 13 : 후면커버
20 : 배기팬 22 : 배기구
30 : 외기유입관 32 : 외기유입구
34 : 외기배출구 35 : 여과필터
36 : 마찰편 50 : 환풍기
W : 벽체

Claims (4)

1. 일정한 크기의 하우징 중앙부에 모터의 회전력에 의해 회전이 이루어지는 배기팬이 설치되어 실내의 오염된 공기를 외부로 배출시킬 수 있도록 천정 또는 벽체에 고정 설치되는 환풍기에 있어서,
   상기 환풍기의 배기구 바깥쪽에는 일정 길이를 갖는 중공형의 외기유입관이 설치되되, 상기 외기유입관의 일단에는 외기유입관의 내부로 외기가 유입되도록 배기구 바깥쪽 방향으로 일정길이 돌 출되게 외기유입구가 형성되고, 상기 외기유입관의 타단에는 외기유입관의 내부로 유입된 외기가 외기유입관의 내부를 통과하여 환풍기가 설치된 실내로 유입되도록 하우징을 관통하여 실내를 향해 일정길이 돌출되는 외기배출구가 형성되어 실내공기와 일정한 온도차를 갖는 외기가 배기구를 통해 외부로 배출되는 실내공기가 접촉하는 외기유입관을 통해 열교환이 이루어지면서 실내로 유입되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 외기유입관이 구비된 환풍기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 외기유입관은 배기구로 배출되는 실내공기와의 접촉면적을 극대화하여 그 내부로 유입되는 외기와의 열교환효율을 향상시킬 수 있도록 지그재그 또는 소용돌이 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 외기유입관이 구비된 환풍기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 외기유입구, 외기유입관 및 외기배출구 중 어느 한 곳에는 외부에서 실내로 유입되는 외기에 포함된 이물질을 걸러주거나 날벌레의 유입을 차단하기 위한 여과필터가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 외기유입관이 구비된 환풍기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 외기유입관은 열교환성능을 향상시킬 수 있도록 동재 또는 스테인레스 재질로 이루어지면서 그 외주면에는 실내공기의 통과시 접촉면적을 향상시키기 위한 마찰편이 추가로 형성되고,
   상기 외기배출구는 환풍기 하우징 측에서 그 선단부까지 점점 그 내경이 축소되는 테이퍼형 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 외기유입관이 구비된 환풍기.

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