KR102250975B1 - 열교환기 바이패스 기능과 실내 기류 전환이 가능한 공기순환기 - Google Patents

열교환기 바이패스 기능과 실내 기류 전환이 가능한 공기순환기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열교환기 바이패스 기능과 실내 기류 전환이 가능한 공기순환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환기 내부에 바이패스 공간을 두어 용도에 따라 댐퍼를 온,오프시킴으로써 비공조기간인 봄, 가을철에 열교환을 최소화시키고 빠른 환기가 이루어질 수 있도록 하여 실내 공기질(이산화탄소, 냄새, 먼지 등 제거)을 향상시켜 쾌적한 실내환경을 조성하고, 나아가 정압손실을 줄이며, 외기 냉방 기능까지 수행할 수 있도록 개선된 열교환기 바이패스 기능과 실내 기류 전환이 가능한 공기순환기에 관한 것이다.

Description

열교환기 바이패스 기능과 실내 기류 전환이 가능한 공기순환기{Air circulator with bypass function of heat exchanger and indoor air flow switching}
본 발명은 열교환기 바이패스 기능과 실내 기류 전환이 가능한 공기순환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환기 내부에 바이패스 공간을 두어 용도에 따라 댐퍼를 온,오프시킴으로써 비공조기간인 봄, 가을철에 열교환을 최소화시키고 빠른 환기가 이루어질 수 있도록 하여 실내 공기질(이산화탄소, 냄새, 먼지 등 제거)을 향상시켜 쾌적한 실내환경을 조성하고, 나아가 정압손실을 줄이며, 외기 냉방 기능까지 수행할 수 있도록 개선된 열교환기 바이패스 기능과 실내 기류 전환이 가능한 공기순환기에 관한 것이다.
일반적으로, 공기순환기는 일정한 공간을 사람이 활동하기에 알맞은 온도·습도·기류(氣流) 분포로 조절하고, 동시에 공기 속의 먼지 등을 제거하기 위해 사용되는 기기를 말한다.
보통, 사람이 쾌적하게 느끼는 실내온도는 감각에 의한 것이므로 사람에 따라 다를 수 있으나, 여름철의 경우 외기(外氣)와 기온차가 5∼6℃ 정도, 실내온도 25~29℃, 습도 50~70%가 적당하며, 겨울철에는 실내온도 18∼21℃, 습도 55∼70% 정도가 가장 적정하다고 알려져 있다.
이러한 공기순환기(폐열회수환기장치)의 기본이자 주요기능은 실내,외 공기의 환기, 그리고 환기시 버려지는 공기의 열에너지를 회수하는데 있으며, 실내 공기를 버리고 신선한 실외 공기를 유입함으로써 실내 공기질을 향상시키게 된다.
그러나, 최근 미세먼지가 외부공기에서 많이 나타나고 있어 기존에 있던 필터로는 미세먼지를 다 거르지를 못하여 초미세먼지는 그대로 실내로 유입되게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 미디엄필터 등 고기능성 필터를 추가로 설치하여 문제를 일부 해결하고 있는 실정이다.
그런데, 미세먼지까지 걸러 주는 필터의 경우 기존의 프리필터 보다 조밀한 구조이기 때문에 공기 통과시 차압이 많이 발생하게 된다.
이에, 차압을 줄이기 위해 미디엄필터만 사용하는 경우가 있는데, 이 경우 비교적 큰 입자의 먼지로 인해 빨리 오염되어 사용 수명이 짧아지는 문제가 발생한다.
이와 같이, 필터 막힘에 의해 차압이 많이 발생하게 되면 송풍기의 소비전력은 올라가게 되며, 압력에 의한 소음도 상승하게 된다.
한편, 미세먼지의 문제점으로 인하여 실내에서 생활 또는 활동이 많아지고 있으며, 이에 따라 외기의 미세먼지를 차단하는 것도 중요하지만 실내 활동으로 인한 이산화탄소, 냄새, 먼지 등을 빨리 외부로 배출시키는 것도 중요하므로 실내순환형인 공기청정기 보다 외기도입형인 공기순환기가 생활 건강에 더 좋은 영향을 미치게 된다.
현재 공기순환기 종류는 천정매립형, 바닥상치형, 스탠드형, 창문형 등이 많이 나오고 있다.
기본 개념인 천정매립형은 실내 천정속에 설치하여 덕트로 연결된 취출구와 흡입구인 디퓨져로 공기가 이동하게 된다.
바닥상치형이나 스탠드형의 경우 실내에 노출되어 설치되므로 미관, 설치공간 등에 제약을 받게되며, 소음 또한 전달이 잘된다. 또한, 한쪽 측면에 설치되어 천정매립형보다 실내에 기류 분포가 잘 이루어지지 않으며 장애물에 의한 차단도 많이 된다. 이러한 문제점 때문에 아직까지는 천정매립형을 선호하게 된다.
하지만, 천정매립형의 경우 공기순환기 설치시 실내 한쪽으로 급기 디퓨져를 설치하게 되며, 반대편으로 환기 디퓨져를 설치하여 급/배기로 기류가 형성되며 환기가 이루진다. 즉, 천정에 고정된 디퓨져에서 토출, 흡입이 이루어지므로 기류가 일방향으로 계속 이루어져 실내 구조나 용도 변경, 인테리어가 바뀌게 되더라도 기류 방향은 그대로 유지되기 때문에 자칫 기류 형성이 원활하게 이루어지기 힘든 경우도 발생하기도 한다. 이것은 고정된 실내 구조라 하더라도 오염원이 발생하는 위치가 다를 수 있고 재실자의 위치에 따라 다를 수 있다.
등록실용 제0447885호 등록특허 제0562843호
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 열교환기 내부에 바이패스 공간을 두어 용도에 따라 댐퍼를 온,오프시킴으로써 비공조기간인 봄, 가을철에 열교환을 최소화시키고 빠른 환기가 이루어질 수 있도록 하여 실내 공기질(이산화탄소, 냄새, 먼지 등 제거)을 향상시켜 쾌적한 실내환경을 조성하고, 나아가 정압손실을 줄이며, 외기 냉방 기능까지 수행할 수 있도록 개선된 열교환기 바이패스 기능과 실내 기류 전환이 가능한 공기순환기를 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 함체(100); 함체(100)의 중앙의 열교환실(110)에 설치되는 열교환기(112); 상기 열교환기(112)를 사이에 두고 함체(100)의 양측면에 각각 설치되는 외기구(OA)와 배기구(EA) 및 급기구(SA)와 환기구(RA)를 포함하되, 상기 외기구(OA)와 배기구(EA) 각각 및 급기구(SA)와 환기구(RA) 각각은 서로 분리 구획되게 형성되어 외기는 외기구(OA)로 도입된 후 열교환기(112)를 거쳐 열교환된 후 급기구(SA)를 통해 실내로 급기되고, 내기는 환기구(RA)로 도입된 후 열교환기(112)를 거쳐 열교환된 후 배기구(EA)를 통해 실외로 배기되게 설계된 공기순환기에 있어서; 상기 열교환기(112)는 좌,우 양측 꼭지점에서 수평하게 연장된 후 길이 절반이 하부 및 상부로 각각 수직하게 절곡되어 상기 열교환실(110)을 상하로 구획하는 제1,2구획벽(122,124)이 더 형성되고; 상기 열교환기(112)의 일단에는 바이패스부(114)를 더 형성하되, 상기 바이패스부(114)는 외기구(OA)로 도입된 외기의 열교환을 최소화시키고 급기구(SA)로 직접 공급하는 OA바이패스덕트(116)와, 환기구(RA)로 도입된 내기의 열교환을 최소화시키고 배기구(EA)로 직접 배기하는 RA바이패스덕트(118)를 포함하고; 상기 OA바이패스덕트(116)에는 OA댐퍼모터(116a)에 의해 회전되면서 상기 OA바이패스덕트(116)를 개폐하는 OA댐퍼(116b)가 설치되며, 상기 RA바이패스덕트(118)에는 RA댐퍼모터(118a)에 의해 회전되면서 상기 RA바이패스덕트(118)를 개폐하는 RA댐퍼(118b)가 설치된 것을 특징으로 하는 열교환기 바이패스 기능과 실내 기류 전환이 가능한 공기순환기를 제공한다.
이때, 상기 환기구(RA)와 열교환실(110) 사이의 공간은 환기도입챔버(C2)가 되고, 상기 급기구(SA)와 열교환실(110) 사이의 공간은 급기배출챔버(C4)가 되며; 상기 환기도입챔버(C2)와 급기배출챔버(C4)의 일측에는 연장챔버(EC)가 더 설치되고; 상기 연장챔버(EC)에는 급기배출챔버(C4)와 급기구(SA)를 연결하는 SA연결덕트(210)와, 환기도입챔버(C2)와 환기구(RA)를 연결하는 RA연결덕트(220)가 더 구비되며; 상기 SA연결덕트(210)와 RA연결덕트(220)는 각각 제1,2치환덕트(212,222)에 의해 서로 간섭되지 않게 크로스 연결되고; 상기 제1치환덕트(212)의 SA연결덕트(210)측 일단에는 모터에 의해 90°회전되면서 제1치환덕트(212)와 SA연결덕트(210)를 선택적으로 개폐하는 제1치환댐퍼(214)가 설치되며; 상기 제2치환덕트(222)의 RA연결덕트(220)측 일단에는 모터에 의해 90°회전되면서 제2치환덕트(222)와 RA연결덕트(220)를 선택적으로 개폐하는 제2치환댐퍼(224)가 설치된 것에도 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 편방향 기류를 양방향으로 전환시킴으로써 실내 환기가 전체적으로 원활하게 이루어질 수 있다.
둘째, 급배기 구간이 번갈아서 사용되기 때문에 덕트나 디퓨져에 먼지 등이 누적되어 쌓이는 것을 방지할 수 있다.
셋째, 양방향 환기에 따라 곰팡이나 세균이 번식하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
넷째, 열교환기의 바이패스로 환기량이 증가하고, 반송동력을 줄일 수 있다.
다섯째, 실내 이산화탄소 증가로 외기도입량이 많이 필요할 경우 또는 먼지, 냄새 및 가스 발생으로 실내 공기를 빨리 배출할 필요가 있는 경우 열교환기 바이패스의 선택적 사용이 가능한 장점이 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 공기순환기의 예시도이다.
도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 공기순환기의 작동을 상태별로 구분하여 보인 예시도이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기 바이패스 기능과 실내 기류 전환이 가능한 공기순환기는 함체(100)를 포함한다.
함체(100)는 사각박스 형상이고, 중앙에는 열교환실(110)이 형성되고, 상기 열교환실(110)을 사이에 두고 양측면에는 각각 외기구(OA)와 배기구(EA), 급기구(SA)와 환기구(RA)가 형성되며, 외기구(OA)와 배기구(EA) 각각 및 급기구(SA)와 환기구(RA) 각각은 제1,2격벽(W1,W2)에 의해 서로 분리 구획된다.
이때, 상기 열교환실(110)에는 열교환기(112)가 설치된다.
이와 같은 기본 구조에서 본 발명은 공기순환기의 급기구(SA)와 환기구(RA)에서 방향을 전환할 수 있는 구조로 급기구덕트가 환기구덕트로, 그리고 환기구덕트가 급기구덕트로 전환되어 공기순환기의 기기와 송풍기는 고정된 상태에서 유로가 변경될 수 있도록 구성된다.
이 경우, 덕트의 유로전환은 모터댐퍼를 통하여 기류 방향을 바꾸도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 기존의 편방향 기류를 양방향으로 변화를 주어 실내에 전체적으로 환기가 완활히 이루어질 수 있게 된다. 또한, 급배기 구간이 번갈아서 사용되기 때문에 덕트나 디퓨져에 먼지 등이 누적되어 쌓이는 것을 방지할 수 있으며, 곰팡이나 세균번식을 억제도 할 수 있을 것으로 기대된다.
한편, 상기 외기구(OA)와 열교환실(110) 사이의 공간은 외기도입챔버(C1)가 되고, 상기 환기구(RA)와 열교환실(110) 사이의 공간은 환기도입챔버(C2)가 되며, 상기 배기구(EA)와 열교환실(110) 사이의 공간은 배기배출챔버(C3)가 되고, 상기 급기구(SA)와 열교환실(110) 사이의 공간은 급기배출챔버(C4)가 된다.
아울러, 상기 배기배출챔버(C3)에는 배기팬(FD)이 설치되고, 상기 급기배출챔버(C4)에는 급기팬(FS)이 설치된다.
뿐만 아니라, 상기 외기도입챔버(C1)에는 교체가능한 외기프리필터(FT1)가 내장되고, 상기 환기도입챔버(C2)에는 교체가능한 내기프리필터(FT2)가 내장된다.
또한, 상기 열교환기(112)에는 좌,우 양측 꼭지점에서 수평하게 연장된 후 길이 절반이 하부 및 상부로 각각 수직하게 절곡되어 상기 열교환실(110)을 상하로 구획하는 제1,2구획벽(122,124)이 더 형성된다.
이러한 상기 제1,2구획벽(122,124)은 열교환실(110) 내부에서 도입공기와 배출공기가 서로 섞이지 않도록 분리시키기 위한 것이며, 도입공기와 배출공기의 열교환은 오로지 열교환기(112) 속에서만 이루어지도록 유도한다.
덧붙여, 본 발명에서는 상기 열교환기(112)의 일단에 더 연장된 형태로 바이패스부(114)가 더 형성된다.
상기 바이패스부(114)는 열교환기 구조를 갖지 아니하고 덕트구조를 갖는데 외기구(OA)로 도입된 외기의 열교환을 최소화시키고 급기구(SA)로 직접 공급할 수 있도록 하여 열교환기(112)에 걸리는 정압을 해소하도록 구성되는 OA바이패스덕트(116)를 포함한다.
이때, 상기 OA바이패스덕트(116)에는 도 2의 예시와 같이, OA댐퍼모터(116a)에 의해 회전되면서 상기 OA바이패스덕트(116)를 개폐하는 OA댐퍼(116b)가 설치된다.
또한, 상기 바이패스부(114)는 환기구(RA)로 도입된 내기의 열교환을 최소화시키고 배기구(EA)로 직접 배기할 수 있도록 하여 열교환기(112)에 걸리는 정압을 해소하도록 구성되는 RA바이패스덕트(118)를 포함한다.
이때, 상기 RA바이패스덕트(118)에는 도 3의 예시와 같이, RA댐퍼모터(118a)에 의해 회전되면서 상기 RA바이패스덕트(118)를 개폐하는 RA댐퍼(118b)가 설치된다.
이 경우, 상기 OA바이패스덕트(116)와 상기 RA바이패스덕트(118)는 서로 간섭되지 않게 교차 배열된다.
그리하여, 바이패스가 필요없는 경우에는 도 1처럼 OA댐퍼(116b) 및 RA댐퍼(118b)가 폐쇄되어 있기 때문에 외기구(OA)로 도입된 외기는 열교환기(112)를 거쳐 급기구(SA)로 공급되고, 환기구(RA)로 도입된 내기는 열교환기(112)를 거쳐 배기구(EA)로 배출된다.
만약, 정압해소를 위해 도입되는 외기의 바이패스가 필요한 경우, 도 2의 예시와 같이 OA댐퍼모터(116a)가 회전되어 OA댐퍼(116b)가 열림으로써 OA바이패스덕트(116)를 개방시킨다.
그러면, 압이 걸리는 열교환기(112) 보다는 더 많은 양의 외기가 OA바이패스덕트(116)를 통해 곧바로 급기구(SA)로 공급되게 된다.
예컨대, 통과되는 외기의 공기량을 비교한다면 도입된 외기가 OA바이패스덕트(116)와 열교환기(112)를 대략 7:3의 비율로 통과한다고 보면 된다.
마찬가지로, 내기의 바이패스가 필요한 경우, 도 3의 예시와 같이 RA댐퍼모터(118a)가 회전되어 RA댐퍼(118b)가 열림으로써 RA바이패스덕트(118)를 개방시킨다.
그러면, 압이 걸리는 열교환기(112) 보다는 더 많은 양의 내기가 RA바이패스덕트(118)를 통해 곧바로 배기구(EA)로 배출되게 된다.
한편, 도 4 및 도 5의 예시와 같이, 환기도입챔버(C2)와 급기배출챔버(C4)의 일측에는 연장챔버(EC)가 더 설치된다.
그리고, 상기 연장챔버(EC)에는 급기배출챔버(C4)와 급기구(SA)를 연결하는 SA연결덕트(210)와, 환기도입챔버(C2)와 환기구(RA)를 연결하는 RA연결덕트(220)가 구비된다.
따라서, 환기구(RA)를 통해 배출되는 내기는 RA연결덕트(220)를 거쳐 환기도입챔버(C2)로 들어가고, 열교환기(112)를 거쳐 배기구(EA)로 배출된다.
또한, 열교환기(112)를 거쳐 급기배출챔버(C4)로 유입된 외기는 SA연결덕트(210)를 거쳐 급기구(SA)로 급기된다.
이러한 구조에서 SA연결덕트(210)와 RA연결덕트(220)는 각각 제1,2치환덕트(212,222)에 의해 서로 간섭되지 않게 크로스 연결된다.
이때, 제1치환덕트(212)의 SA연결덕트(210)측 일단에는 모터에 의해 90°회전되면서 도 5의 예시와 같이 제1치환덕트(212)와 SA연결덕트(210)를 선택적으로 개폐하는 제1치환댐퍼(214)가 설치된다.
마찬가지로, 제2치환덕트(222)의 RA연결덕트(220)측 일단에는 모터에 의해 90°회전되면서 도 5의 예시와 같이 제2치환덕트(222)와 RA연결덕트(220)를 선택적으로 개폐하는 제2치환댐퍼(224)가 설치된다.
그리하여, 기류 전환이 필요한 경우 혹은 설정에 의해 주기적으로 기류 전환을 위해 상기 제1,2치환댐퍼(214,224)의 폐쇄위치를 전환시키게 되면 평상시에는 도 5와 같은 상태로 기류가 움직이며 도입되는 외기가 급기구(SA)가 아닌 환기구(RA)를 통해 공급되기 때문에 이때는 환기구(RA)의 위치가 급기구(SA)로 전환되고, 반대로 급기구(SA) 위치는 환기구(RA)로 바뀌게 된다.
때문에, 기존의 편방향 기류를 양방향으로 변화를 주어 실내에 전체적으로 환기가 완활히 이루어질 수 있게 된다.
이와 같이, 급배기 구간이 번갈아서 사용되기 때문에 덕트나 디퓨져에 먼지 등이 누적되어 쌓이는 것을 방지할 수 있으며, 곰팡이나 세균번식을 억제도 할 수 있을 것으로 기대된다.
100: 함체
112: 열교환기

Claims (2)

  1. 함체(100); 함체(100)의 중앙의 열교환실(110)에 설치되는 열교환기(112); 상기 열교환기(112)를 사이에 두고 함체(100)의 양측면에 각각 설치되는 외기구(OA)와 배기구(EA) 및 급기구(SA)와 환기구(RA)를 포함하되, 상기 외기구(OA)와 배기구(EA) 각각 및 급기구(SA)와 환기구(RA) 각각은 서로 분리 구획되게 형성되어 외기는 외기구(OA)로 도입된 후 열교환기(112)를 거쳐 열교환된 후 급기구(SA)를 통해 실내로 급기되고, 내기는 환기구(RA)로 도입된 후 열교환기(112)를 거쳐 열교환된 후 배기구(EA)를 통해 실외로 배기되게 설계된 공기순환기에 있어서;
    상기 열교환기(112)는 좌,우 양측 꼭지점에서 수평하게 연장된 후 길이 절반이 하부 및 상부로 각각 수직하게 절곡되어 상기 열교환실(110)을 상하로 구획하는 제1,2구획벽(122,124)이 더 형성되고;
    상기 열교환기(112)의 일단에는 바이패스부(114)를 더 형성하되,
    상기 바이패스부(114)는 급기구(SA)로 직접 공급하는 OA바이패스덕트(116)와, 환기구(RA)로 도입된 내기를 열교환을 최소화시키고 배기구(EA)로 직접 배기하는 RA바이패스덕트(118)를 포함하고; 상기 OA바이패스덕트(116)에는 OA댐퍼모터(116a)에 의해 회전되면서 상기 OA바이패스덕트(116)를 개폐하는 OA댐퍼(116b)가 설치되며, 상기 RA바이패스덕트(118)에는 RA댐퍼모터(118a)에 의해 회전되면서 상기 RA바이패스덕트(118)를 개폐하는 RA댐퍼(118b)가 설치되어, 외기구(OA)로 도입된 외기가 바이패스부(114)와 열교환기(112)를 7:3의 비율로 통과하도록 용량 설계된 것을 특징으로 하는 열교환기 바이패스 기능과 실내 기류 전환이 가능한 공기순환기.
  2. 청구항 1에 있어서;
    상기 환기구(RA)와 열교환실(110) 사이의 공간은 환기도입챔버(C2)가 되고, 상기 급기구(SA)와 열교환실(110) 사이의 공간은 급기배출챔버(C4)가 되며;
    상기 환기도입챔버(C2)와 급기배출챔버(C4)의 일측에는 연장챔버(EC)가 더 설치되고;
    상기 연장챔버(EC)에는 급기배출챔버(C4)와 급기구(SA)를 연결하는 SA연결덕트(210)와, 환기도입챔버(C2)와 환기구(RA)를 연결하는 RA연결덕트(220)가 더 구비되며;
    상기 SA연결덕트(210)와 RA연결덕트(220)는 각각 제1,2치환덕트(212,222)에 의해 서로 간섭되지 않게 크로스 연결되고;
    상기 제1치환덕트(212)의 SA연결덕트(210)측 일단에는 모터에 의해 90°회전되면서 제1치환덕트(212)와 SA연결덕트(210)를 선택적으로 개폐하는 제1치환댐퍼(214)가 설치되며;
    상기 제2치환덕트(222)의 RA연결덕트(220)측 일단에는 모터에 의해 90°회전되면서 제2치환덕트(222)와 RA연결덕트(220)를 선택적으로 개폐하는 제2치환댐퍼(224)가 설치된 것을 특징으로 하는 열교환기 바이패스 기능과 실내 기류 전환이 가능한 공기순환기.
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