KR100683055B1 - 로터리형 열회수 환기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상호 평행하게 흐르는 유입 공기와 배출 공기 간에 열교환이 수행되는 환기장치에 관한 것으로서 이러한 장치는 내부에 흡입덕트와 배출덕트를 구비하는 본체;와 열을 이동시키기 위하여 상기 본체의 흡입덕트와 배출덕트의 내부공간을 관통하면서 주축을 중심으로 회전하는, 복수의 통공이 형성된 다수의 전열판;과 상기 흡입덕트 및 배출덕트의 일측면에 장착되어 공기를 송풍하고 배풍하는 한 쌍의 송풍팬; 및 상기 주축을 회전시키는 모터;를 포함하여 구성된다. 이와 같은 발명에 의해 실내 환기시 배출 공기로부터 회수되는 열을 유입 공기에 전달하는 동시에 통과되는 공기에서 각종 이물질을 여과함에 따라 에너지 손실없이 난방이나 냉방시 신선한 공기의 순환을 수행할 수 있는 효과가 있다.

열회수, 열교환, 환기, 순환, 에너지, 로터리

Description

로터리형 열회수 환기장치{Heat recovering ventilation apparatus of rotary type}

도1은 본 발명의 일실시예 따른 장치의 주요부를 개략적으로 나타낸 전체 사시도.

도2는 도1에 따른 따른 장치의 구성도.

도3은 도1에 따른 본체의 분리 사시도.

도4는 도1에 따른 본체의 측면도.

도5는 도1에 따른 전열판의 정면도.

도6은 도1에 따른 격리판을 분리하여 나타내는 평면도와 정면도.

도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 장치의 주요부를 개략적으로 나타낸 전체 사시도.

도8은 도7에 따른 장치의 부분 절단사시도.

도9는 도7에 따른 장치의 절단 사시도.

도10은 도7에 따른 전열판의 사시도.

도11a와 도11b는 분할구를 설명하기 위한 도면.

도12는 도7에 따른 장치의 단면도 및 요부 확대도.

도13은 도7에 따른 본체의 분해사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10,100: 본체 11,110: 흡입덕트

12,120: 배출덕트 13,113: 송풍팬

15: 모터 20: 격리판

25: 밀봉체 30,130: 전열판

35,135: 주축 150: 분할구,

160:원주프레임, 170:격리프레임,

본 발명은 내측의 공기를 외측의 공기와 순환시키는 환기장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 환기시 실내에서 배출되는 공기로부터 회수되는 열을 실내로 유입되는 공기에 전달하여 재공급함에 따라 에너지 손실없이 난방이나 냉방시 신선한 공기의 순환을 수행할 수 있는 로터리형 열회수 환기장치에 관련된다.

단순히 덕트상에 송풍팬을 설치하여 실내 공기를 외부로 배출시키고 실외 공기를 실내로 유입시키는 구조의 일반적인 환기장치에 있어 실내에서 가열되거나 냉각된 공기가 그대로 외부로 배출되기 때문에 에너지 손실이 증대되어 결국 열효율 이 낮아지는 폐단이 있다.

이와 같은 폐단을 보완하기 위해 다양한 열회수형 환기장치가 제안되는데, 크게 로터리(Rotary) 타입, 히트파이프(Heat pipe) 타입, 플레이트(Plate) 타입으로 대별된다. 히트파이프 타입은 프레온과 같은 냉매를 사용하므로 빌딩과 같은 대규모 시설에 적합하나 설치, 유지, 보수에 따른 비용 부담이 크다. 플레이트 타입은 공조기에 내장이 가능한 구조이지만 내부에 무수하게 형성된 냉각핀을 청소하여 성능을 유지하는 관리가 매우 불편하다. 로터리 타입은 상대적으로 처리용량이 작지만 구조가 간단하므로 가정, 사무실 뿐아니라 축사, 온실, 버섯 재배사, 지렁이 사육사 등의 소규모 용도에도 적합하다.

그러나 주거용도나 산업용도를 불문하고 눈에 보이는 단순한 폐열을 회수하는 차원이 아니라 계절에 따라 난방, 냉방, 제습 기능과 함께 외부의 각종 위험물질을 여과하여 청정한 실내공기를 유지하도록 환기하는 기능이 향후 열회수형 환기장치 기술에 있어 중요한 과제로 대두된다.

따라서 본 발명은 상기한 점에 착안하는 것으로서, 실내 환기시 배출 공기로부터 회수되는 열을 유입 공기에 전달하는 동시에 통과되는 공기에서 각종 이물질을 여과함에 따라 에너지 손실없이 난방이나 냉방시 신선한 공기의 순환을 수행할 수 있는 로터리형 열회수 환기장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이러한 상기 목적은 본 발명에 의해 달성되며, 본 발명의 일면에 따라,

상호 평행하게 흐르는 유입 공기와 배출 공기 간에 열교환이 이루어지는 로터리형 열회수 환기장치는, 내부에 흡입덕트와 배출덕트를 구비하는 본체;와 열을 이동시키기 위하여 상기 본체의 흡입덕트와 배출덕트의 내부공간을 관통하면서 주축을 중심으로 회전하는, 복수의 통공이 형성된 다수의 전열판;과 상기 흡입덕트 및 배출덕트의 일측면에 장착되어 공기를 송풍하고 배풍하는 한 쌍의 송풍팬; 및 상기 주축을 회전시키는 모터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 본체는 중공부가 형성되는 원통형상이고, 평판 형상의 격리판에 의하여 상기 중공부가 이분되어서 상기 흡입덕트와 배출덕트을 형성하며, 상기 격리판에는 상기 전열판이 관통할 수 있는 복수의 절개홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 본체는 상하로 이분할되어 플랜지로 결합되고, 상기 절개홈에는 상기 전열판이 삽입된 상태에서 기체의 흐름이 차단되는 밀봉체가 추가로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일면에 따라, 상기 본체는 결합볼트가 관통할 수 있는 볼트구멍이 일정거리 마다 이격되게 형성되는 링 형상의 원주프레임과, 주축이 관통되는 축구멍이 중심부에 형성되고 상기 원주프레임의 직경방향으로 형성되는 격리프레임이 일체로 성형된 분할구;가 복수로 연결되어서 원통형상을 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 다수의 상기 분할구는 상기 볼트구멍에 장착되는 결합볼트에 의해서 결합되고, 상기 분할구와 분할구 사이에는 전열판(30)이 안착되며, 상기 전열판은 상기 축구멍에 안착되는 주축에 의하여 회전되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 분할구의 원주프레임의 단부 일측면에는 돌출턱이 형성되고 타측면에는 단턱이 형성되어, 연결되는 상기 분할구는 상기 돌출턱과 단턱에 의하여 서로 밀착되게 결합되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명의 일실시예 따른 장치의 전체 사시도이고, 도2는 주요부를 개략적으로 나타내는 구성도이다.

본 발명은 상호 평행하게 흐르는 유입 공기와 배출 공기 간에 열교환이 수행되는 환기장치에 관한 것이다. 특히 로터리(Rotary) 타입, 히트파이프(Heat pipe) 타입, 플레이트(Plate) 타입 중에서 가정, 사무실, 축사, 온실, 버섯 재배사, 지렁이 사육사 등에 적합한 로터리 타입에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 흡입덕트(11)와 배출덕트(12)를 구비하는 본체(10)가 구비된다. 상기 본체(10)는 후술하는 바와 같이 내부에 회전체를 수용하므로 원통형으로 형성하는데, 단열성이 양호한 합성수지를 사용하거나 금속소재의 외면을 단열 처리하는 것이 바람직하다. 흡입덕트(11)와 배출덕트(12)는 실내에 수용되도록 본체(10)의 같은 면에 나란히 설치한다.

도3을 참조하면 본 발명의 상기 본체(10)는 상하로 이분할되어 플랜지(10a) 로 결합된다. 상기 본체(10)는 소성가공에 의해 반원 단면의 형태로 형성하는 동시에 양측으로 플랜지(10a)가 절곡되어 연장되도록 한다. 상하로 구분되는 상기 본체(10)는 플랜지(10a)를 이용하여 볼트로 결합하는데, 도면에는 생략되나 결합면에는 기밀을 위한 패킹을 개재할 수도 있다.

또, 본 발명에 따르면 상기 본체(10)의 내부공간을 상하로 구분하도록 격리판(20)이 설치된다. 상기 격리판(20)은 본체(10)의 중간에서 플랜지(10a) 사이에 수평으로 설치되며, 이에 따라 상기 본체(10)의 상측으로 유입공간, 하측으로 배출공간이 독립된 공간을 형성하게 된다. 도3에서 상기 격리판(20)은 중간에 곡면부(20a)가 형성되는데, 이는 후술하는 주축(35)이 간섭 없이 통과되어 회전하도록 하기 위함이다. 상기 본체(10)와 비교할 때 상기 격리판(20)은 기계적 강도보다 열전도성이 더 요구된다.

또, 본 발명에 따르면 상기 본체(10)의 상하 내부공간을 연통하여 회전하도록 상기 주축(35) 상에 다공의 전열판(30)이 일정 간격으로 설치된다. 상기 주축(35)은 상기 본체(10)의 양단에서 베어링(18)에 의해 회전 가능하게 지지되며 모터(15)의 구동력을 받기 위해 본체(10)의 전방으로 연장된다. 상기 주축(35) 상에 결합되는 상기 전열판(30)은 기본적으로 열전도성이 좋아야 하지만 정밀한 형상공차(평면도 등)로 성형되고 상기 주축(35) 상에 흔들림없이 결합되어야 한다.

도5에서 동일한 크기의 다수의 통공(30a)이 전열판(30)의 전체 면적에 걸쳐 균일하게 형성된다. 하나의 전열판(30)에 형성된 통공(30a) 전체를 합한 유로단면적은 흡입덕트(11) 및 배출덕트(12)를 합한 유로단면적보다 크게 하는 것이 바람직 하다. 상기 전열판(30)의 중심에는 주축(35)과 키로 결합하기 위한 축홈(30b)이 형성된다. 이러한 상기 전열판(30)은 모두 동일한 소재를 사용하는 것이 무난하지만 서로 다른 2개 이상의 소재로 성형하여 교호로 배치할 수도 있다.

또, 본 발명에 따르면 상기 흡입덕트(11) 및 배출덕트(12)로 공기를 유동하도록 상기 주축(35)에 송풍팬(13)이 각각 연결되어 구동된다. 상기 본체(10)의 상측공간에서 흡입덕트(11)의 반대측에 일측 송풍팬(13)이 설치되고, 상기 본체(10)의 하측공간에서 배출덕트(12)의 반대측에 타측 송풍팬(13)이 설치된다. 도면에는 생략되나 송풍팬(13)은 각각 공기 유입구와 배출구를 지닌다. 이러한 상기 송풍팬(13)은 도1처럼 기어(16)(17)를 직렬로 배치하는 방식으로 주축(35)과 연결되므로 주축(35)의 회전에 따라 양측의 송풍팬(13)이 상호 반대 방향으로 구동되면서 흡입과 배출 작용이 동시에 수행된다. 모터(15)와 주축(35)은 벨트, 체인 등의 일반적인 전동수단을 이용하여 연결할 수 있다.

도6은 본 발명에 따른 격리판(20)을 분리하여 나타내는 평면도와 정면도이다.

본 발명의 상기 격리판(20)은 상기 전열판(30)이 회전 가능하게 관통하도록 절개홈(25a)이 형성된 격리판(25)를 구비한다. 전열판(30)이 격리판(20)을 통과한 상태로 회전할 때 상하 공간사이의 공기누설을 방지하기 위해서 격리판(20)에 밀봉체(25)가 구비된다. 상기 밀봉체(25)에 형성되는 절개홈(25a)은 전열판(30)의 회전을 구속하지 않으면서 기밀도 유지할 수 있는 치수로 한다. 상기 밀봉체(25)는 이물질이 흡착되는 상기 전열판(30)과 마찰될 수도 있으므로 내마모성이 요구된다.

작용에 있어서, 모터(15)의 구동에 따라 주축(35)이 회전하는 동시에 기어(16)(17)를 통해 양측의 송풍팬(13)이 구동되면 본체(10)의 상측공간과 하측공간에는 각각 공기유입과 유출을 행하는 공기흐름이 발생된다. 주축(35)과 함께 회전하는 전열판(30)을 통과하는 유입, 유출 공기가 전열판(30)에 타공된 많은 통공(30a)을 지날 때 전열판(30)에 열을 전달하면서 연속적으로 열을 교환한다. 이에 따라 더운쪽의 열기를 찬 공기에 전달하여 열을 보전하면서 매체인 공기만 교체하는 열회수형 환기장치의 역할을 하게 된다.

이때, 유입 및 배출되는 공기에 함유된 이물질은 전열판(30)에 형성된 수막에 부착되고 전열판(30)의 회전에 따라 격리판(20)의 밀봉체(25)에서 닦인다. 이물질이 적층되는 밀봉체(25)는 주기적으로 청소하여 제거하는데, 혹시 이물질이 하방향으로 낙하하더라도 외부로 배출되고 실내로 유입되지는 않는다. 상기 본체(10)를 분리하기 용이하므로 유지관리가 편리하다.(도2 참조)

이와 같은 본 발명의 환기장치는 전열판(30)의 수량을 증가하고 격리판(20)의 설계를 약간 변경함에 따라 산업용으로 대용량화하는 것도 가능하다. 본체(10), 격리판(20), 전열판(30)의 크기가 증가하여도 구동장치의 구성이 동일하므로 설치가 용이하고 유지보수가 저렴하여 경제성이 보장된다.

한편, 도면에는 없으나 본체(10)의 내부에 수집되는 물을 배출하도록 드레인코크를 설치하는 것도 가능하다.

본 발명의 다른 실시예는 도7 내지 도13을 참조하여 상술한다. 도면에 도시된 바와 같이 제2실시예에 따른 환기장치는 본체(100)의 조립과 구성이 상술한 실 시예와 차이가 있고 구동은 서로 동일하게 이루어진다.

상술한 일실시예에서는 상기 본체(10)는 상부와 하부로 나누어지고 플랜지에 의하여 결합되었으나, 제2실시예에서의 본체(100)는 분할구(150)의 결합에 의하여 조립되며, 이렇게 조립된 본체(100)의 좌우 양단부에는 결합구(200)가 결합된다. 도11a와 도11b에 도시된 상기 분할구(150)는 링(Ring) 형상의 원주프레임(160)과 상기 원주프레임(160)의 직경방향으로 형성되는 격리프레임(170)이 일체로 형성된다. 상기 원주프레임(160)에는 결합볼트(180)가 관통할 수 있는 볼트구멍(185)이 원주상에 복수로 형성되고, 상기 격리프레임(170)에는 상기 주축(135)이 관통할 수 있는 축구멍(195)이 형성되며, 상기 주축(135)은 모터(115)에 의해 구동된다.

그리고 상기 분할구(150)와 분할구(150) 사이에는 일실시예에서 도시된 상기 전열판(130)이 삽입 된다. 즉 상기 본체(100)는 도13에 도시된 바와 같이 상기 분할구(150)와 상기 전열판(130)이 순차적으로 결합볼트(180) 및 볼트구멍(185)에 의하여 결합되어서 형성된다. 상기 원주프레임(160)의 적층에 의하여 원통형상의 본체(100)가 형성되고, 상기 격리프레임(170)이 서로 연결됨에 따라, 상기 본체(100) 내부의 공간이 이등분된다.

전열판(130)은 다수의 통공(130a)을 구비하고, 이 전열판(130)의 중심에는 주축(135)이 축결합되는 축홈(130b)을 구비한다.
상기 전열판(130)의 외경은 상기 원주프레임(160)의 내경보다는 작게 하여서, 상기 전열판(130)의 회전이 상기 원주프레임(160)에 의하여 방해를 받지 못하도록 하여야 한다.

그리고 서로 연결되는 상기 분할구(150)의 상기 원주프레임(160)의 단부에는 도11b의 확대도에 도시된 바와 같이 일측면에는 돌출턱(151)이 형성되고 이에 대응되는 타측면에는 상기 돌출턱(151)에 결합되는 단턱(152)이 형성된다. 이와 같이 상기 원주프레임(160)에 형성된 상기 돌출턱(151)과 단턱(152)에 의하여 상기 분할구(150)는 밀착되게 결합될 수 있게 된다.

상기 전열판(130)의 중심에는 축구멍(195)이 형성되어서 주축(135)의 회전에 의하여 상기 전열판(130)도 회전하게 된다. 또한 도10에 도시된 바와 같이 상기 전열판(130)에도 다수의 통공(130a)가 형성되게 된다.

이에 따라 본 발명은 실내 환기시 배출 공기로부터 회수되는 열을 유입 공기에 전달하는 동시에 통과되는 공기에서 각종 이물질을 여과함에 따라 에너지 손실없이 난방이나 냉방시 신선한 공기의 순환을 수행할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 로터리형 열회수 환기장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하고 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

Claims (8)

1. 상호 평행하게 흐르는 유입 공기와 배출 공기 간에 열교환이 이루어지는 환기장치에 있어서:

   내부에 상호 평행한 흡입덕트 및 배출덕트를 구비하는 본체;

   열을 이동시키기 위하여 상기 본체의 흡입덕트와 배출덕트의 내부공간을 관통하면서 주축을 중심으로 회전하고, 복수의 통공이 형성된 다수의 전열판;

   상기 흡입덕트 및 배출덕트의 일측면에 장착되어 공기를 송풍하고 배풍하는 한 쌍의 송풍팬; 및

   상기 주축을 회전시키는 모터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로터리형 열회수 환기장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 본체는 중공부가 형성되는 원통형상이고, 평판 형상의 격리판에 의하여 상기 중공부가 이분되어서 상기 흡입덕트와 배출덕트가 형성되며, 상기 격리판에는 상기 전열판이 관통할 수 있는 복수의 절개홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리형 열회수 환기장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 본체는 상하로 이분할되어 플랜지로 결합되는 것을 특 징으로 하는 로터리형 열회수 환기장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 절개홈에는 상기 전열판이 삽입된 상태에서 기체의 흐름이 차단되는 밀봉체가 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리형 열회수 환기장치.
5. 제1항에 있어서, 본체는 결합볼트가 관통할 수 있는 볼트구멍이 일정거리 마다 이격되게 형성되는 링 형상의 원주프레임과, 주축이 관통되는 축구멍이 중심부에 형성되고 상기 원주프레임의 직경방향으로 형성되는 격리프레임이 일체로 성형된 분할구;가 복수로 연결되어서 원통형상을 이루어지는 것을 특징으로 하는 로터리형 열회수 환기장치.
6. 제5항에 있어서, 다수의 상기 분할구는 상기 볼트구멍에 장착되는 결합볼트에 의해서 결합되는 것을 특징으로 하는 로터리형 열회수 환기장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 분할구와 분할구 사이에는 전열판이 안착되고, 상기 전열판은 상기 축구멍에 안착되는 주축에 의하여 회전되는 것을 특징으로 하는 로터리형 열회수 환기장치.
8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 분할구의 원주프레임의 단부 일측면에는 돌출턱이 형성되고 타측면에는 단턱이 형성되어, 연결되는 상기 분할구는 상기 돌출턱과 단턱에 의하여 서로 밀착되게 결합되는 것을 특징으로 하는 로터리형 열회수 환기장치.

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