KR102679672B1

KR102679672B1 - 전열교환 환기장치

Info

Publication number: KR102679672B1
Application number: KR1020220024605A
Authority: KR
Inventors: 임석영; 박태영; 강준; 임승철; 강성희
Original assignee: 오텍캐리어 주식회사
Priority date: 2022-02-24
Filing date: 2022-02-24
Publication date: 2024-07-01
Also published as: KR20230127034A

Abstract

본 발명은, 전열교환 환기모드뿐만 아니라, 바이패스 급, 배기 모드, 실내 공기 청정 모드, 결로 및 결상 방지 모드 등의 다양한 운전이 가능한 효율적이고 경제적인 전열교환 환기장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전열교환 환기장치는, 전열교환소자(300)의 외부공기 출구 쪽 면과 실내공기 출구 쪽 면에 각각 급기측 플리넘 챔버(PI)/급기측 플리넘 방벽(120) 및 배기측 플리넘 챔버(PE)/배기측 플리넘 방벽(130)을 형성하고; 해당 방벽(120, 130)에 각각 게이트 댐퍼(141, 142)를 구비하며, 전열교환소자(300)의 모서리에 제1 ~ 제3 차단벽(151, 152, 153) 및 제1 ~ 제3 게이트 댐퍼(161)를 구비하여, 환기 컨트롤러에 의해 상기 각 댐퍼(141, 142, 161 ~ 163)를 적절히 제어하여 다양한 운전 모드를 수행할 수 있게 구성된다.

Description

전열교환 환기장치{Total Heat Exchange Ventilation System With Auxiliary Heating And Cooling Function}

본 발명은 전열교환 환기장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 환기장치의 케이스 내부에 냉난방을 위한 냉매 사이클 장치를 일체화하여 내장함으로써 냉난방을 위한 별도의 외부장치를 설치할 필요가 없고, 케이스 내부를 실내공기와 외부공기의 유동경로 제어를 위해 복수의 공간으로 나누고 전동 댐퍼를 설치하여, 각 전동 댐퍼의 적절한 개폐 제어를 통해 전열교환 모드뿐만 아니라, 바이패스 급, 배기 모드, 실내 공기 청정 모드, 결로(結露) 및 결상(結霜) 방지 모드의 운전이 가능하며, 결로 및 결상 방지 모드를 실내공기와 외부공기를 혼합하는 혼합급기에 의해 구현 가능함으로써 외부공기 가열을 위한 별도의 열원이 필요없는, 전체적으로 효율적이고 경제적인 전열교환 환기장치에 관한 것이다.

[국가지원 연구개발에 관한 설명]

본 연구는 산업통상자원부와 한국산업기술진흥원이 지원하는 지역대표중견기업육성사업[IoT Intergrated IAQ Solution을 적용한 청정 환기 및 보조냉난방 통합시스템 개발, 과제고유번호: 1415177386, 세부과제번호: P0017529]에 의하여 이루어진 것이다.

환기장치는, 가정이나 사무실 등의 거주 공간에서, 실내의 공기를 청정하게 유지 또는 개선하기 위해서 신선한 외기를 도입하고 내부의 오염된 공기를 외부로 배출하는 시스템이다.

전열교환 환기장치는, 실내에서 배출하는 공기의 열(온열·냉열)과 외부에서 들어오는 공기의 열을 서로 교환함으로써 에너지를 절감하는 환기장치로서, 이른바 '폐열 회수형 환기장치'로도 불린다.

전열교환 환기장치는, 특허문헌 1 내지 3을 포함하여 종래에 잘 알려진 바와 같이, 환기 케이스의 네 모서리 부근에 공기 출입구인 실내공기 유입구, 실외공기 유입구, 실내 급기구 및 실외 배출구를 구비하고, 이러한 출입구들에 공기 유동 덕트를 연결한 형태를 가진다.

또한, 환기 케이스 내에는 전열교환기, 급기 팬, 배기 팬, 그리고 출입구들과 공기 유로를 개폐하는 댐퍼가 설치된 구조를 가진다.

전열교환소자는, 특허문헌 2 내지 3을 포함하여 종래에 잘 알려진 바와 같이, 복수의 라이너를 상하방향으로 간격을 유지하여 배치하고, 각 라이너의 상부와 하부에 한 방향으로만 공기를 통과하게 하는 주름판 형태의 스페이서를 서로 방향이 엇갈리게(교차하게) 배치하여, 라이너의 상부와 하부에 실내공기와 실외공기가 교차하여 통과하면서 라이너를 통해 상하부 공기 사이에 열교환이 이루어지도록 구성되어 있다.

특허문헌 1에 개시된 전열교환 환기장치는, 실외공기를 실내로 공급하는 실외공기 배출덕트에 연결된 실외공기 배출공간(16-1)의 한쪽 벽에 냉온수 코일 유니트(30)를 설치하는 한편, 냉온수 코일 유니트(30)에 냉수 또는 온수를 순환시키는 축열조(40)를 구비하고, 다른 한쪽 벽에는 필터(32)를 설치한 것이다.

이는 전열교환 환기장치의 일반적인 기능인 환기 기능 외에, 축열조로부터 냉수나 온수를 공급하여 냉온수 코일 유니트(30)에 순환시킴으로써 여름철의 냉방과 겨울철의 난방을 수행할 수 있도록 하는 한편, IOT 기술을 이용하여 실외공기의 오염 정도를 판정한 후, 오염 정도가 소정 수준 이상이면, 실내공기만이 필터(32)를 통과하여 실내로 순환되도록 한 공기청정모드를 구현할 수 있도록 한 것이다.

이러한 특허문헌 1에 개시된 전열교환 환기장치는, 공기가 전열교환소자를 통과하는 환기모드와 실내공기가 필터를 통과하여 곧바로 실내로 재공급되는 공기청정모드만을 수행할 수 있음으로써, 환기장치의 운용이 단순하고 제한적이어서 소비자의 다양한 요구에 대응하기 어렵다(예를 들어, 공기가 전열교환소자를 우회하는 바이패스 모드, 결로 또는 결상 방지 모드 등).

또한, 특허문헌 1에 개시된 전열교환 환기장치는, 공기청정모드에서만 실내공기가 필터를 통과하는 형태로서, 외부공기를 실내로 공급하는 경로 상에는 필터가 설치되어 있지 않아 실내로 오염물질이 유입되는 것을 막을 수가 없다.

또한, 특허문헌 1과 같은 형태의 종래의 전열교환 환기장치는, 별도의 결로, 결상 방지 시스템이 구비되어 있지 않아, 겨울철에 외부공기와 실내공기의 온도차에 의해 전열교환소자의 결로 및 결상(또는 결빙) 문제가 발생한다.

또한, 특허문헌 1과 같은 형태의 종래의 전열교환 환기장치는, 냉, 난방을 위한 별도의 외부장치(즉, 축열조와 같은 규모가 큰 설비뿐만 아니라 냉, 온수 순환을 위한 펌프 및 배관 등)을 환기유니트 외부에 별도로 시공하여야 함으로써, 넓은 설치 공간이 필요하고, 시공 비용이 상승하는 폐단이 있다.

또한, 특허문헌 1과 같은 형태의 종래의 전열교환 환기장치는, 공기청정모드로 운전할 때, 실내 공기의 일부가 전열교환소자를 통과하여 배출됨으로써, 실내공기가 전열교환소자의 좁은 통로를 통해 유동할 때 높은 압력손실이 발생하고, 그에 따라 환기팬의 요구동력이 증가하고 에너지가 낭비되는 폐단이 있다.

한편, 특허문헌 2에 개시된 전열교환 환기장치는, 케이스의 네 모서리 쪽에서 유입 배출되는 공기의 흐름 방향이 가급적 직선으로 형성되도록 하여 공기가 확산하면서 고르게 안내되도록 하고 있다.

또한, 케이스의 바닥으로부터 일정 높이에 바이패스 격벽을 설치하고, 바이패스 격벽 위에 송풍 팬을 배치하여, 케이스의 바닥과 바이패스 격벽 사이에 바이패스 통로를 마련함으로써, 여름철 새벽 시간대에 외부의 차가운 공기를 전열교환소자를 우회하여 직접 실내로 유입시키거나 겨울철 오후 시간대의 외부의 따뜻한 공기를 직접 전열교환소자를 우회하여 직접 실내로 유입시킬 수 있도록 하여 에너지를 절감할 수 있도록 하고 있다.

또한, 전열교환소자 하부에 PTC 소자와 반사판으로 제공되는 별도의 발열수단을 구비하여 겨울철 유입되는 외부공기를 가열하여 전열교환소자의 동파 등을 방지할 수 있도록 하고 있다.

그러나 이러한 특허문헌 2를 포함하는 종래의 전열교환 환기장치는, 바이패스 모드를 구현하기 위한 바이패스 유로를, 전열교환소자의 상부 또는 하부에 구성하기 때문에, 바이패스 유로를 좁게 형성할 수밖에 없어서 바이패스 모드 작동 시 높은 정압손실을 야기하며, 이에 따라 팬의 소비 동력 증가 또는 팬의 풍량 감소 등의 문제를 발생시킨다.

또한, 바이패스 유로를 확보하기 위해서는, 전열교환소자의 높이를 줄여야 함으로써, 전열교환 효율이 감소하고 차압이 증가(압력손실 증가)하는 문제를 발생시킨다. 또, 전열교환소자의 높이를 정상적으로 확보하기 위해서는 케이스의 높이를 증가시켜야 하기 때문에 장치 전체의 부피가 비대해져서 설치공간 확보 상 불리하고 취급 또한 불편하다.

또한, 실내공기와 외부공기 사이의 전열교환이 이루어지는 '전열교환 환기모드' 작동 시에는 장치 내부에 배치된 비효율적이거나 불필요한 유동공간으로 인해, 시스템 정압이 증가하고 송풍 팬의 에너지 소비량이 증가하게 된다.

또한, 겨울철에 장치 내로 유입되는 저온의 외기는 전열교환소자 내부에 결로 및 경상(또는 결빙)을 야기하는데, 종래에는 이를 방지하기 위해, 별도의 열원인 PCB(PTC 소자)의 발열을 이용함으로써 전력 낭비가 심하고, 혹한기에 결로 및 결상을 방지하기 위한 정밀한 온도제어를 하기 어렵다.

위와 같은 사항을 종합하면, 종래의 전열교환 환기장치는, 선택할 수 있는 운전모드가 제한적이어서 소비자의 다양 요구에 부응하기 어렵다.

또한, 냉난방 기능을 수행할 수 없거나, 설령 수행할 수 있더라도 별도의 외부장치인 축열조, 펌프, 배관 등을 설치하여야만 하며, 냉난방을 수행 또는 보조할 수 있는 운전 형태도 매우 제한적이다.

또한, 전열교환소자를 우회하는 바이패스 운전을 할 수 없거나, 설령 가능하더라도 바이패스 유로가 전열교환소자의 상부 또는 하부에 구성하기 때문에, 바이패스 유로를 충분히 확보하기 어렵고 높은 정압손실을 야기할 뿐만 아니라, 바이패스 유로를 확보하기 위해서 전열교환소자의 높이를 줄여야 함으로써, 전열교환 효율이 감소하고 차압이 증가(압력손실 증가)하거나 전열교환소자의 높이를 확보하기 위해 케이스의 높이를 증가시켜야 한다.

또한, 전열교환소자의 결로 및 결상을 방지하기 위해서는, 별도의 열원인 PCB(PTC 소자)와 같은 프리 히터를 이용하여야 함으로써 전력 낭비가 심하고 정밀 제어가 어렵다.

대한민국 등록특허 제10-1932406호 공보(2018.12.19.) 대한민국 등록특허 제10-1630580호 공보(2016.06.08.) 대한민국 등록특허 제10-2185491호 공보(2020.11.26.)

위와 같은 종래의 제반 문제들을 개선하기 위하여, 본 발명은 환기장치 내의 공기 흐름 경로를 최적화하여 정압손실을 줄임으로써 송풍 팬의 요구동력을 감소시킬 수 있고, 바이 패스 운전을 포함하는 다양한 형태의 운전이 가능하여 소비자의 다양 요구에 부응할 수 있고, 별도의 외부장치 없이 환기장치 내에서 어떠한 운전모드에서도 냉난방을 수행할 수 있고, 전열교환소자의 높이를 줄이지 않고도 바이패스 유로를 충분히 넓게 확보하여 열교환 효율과 압력손실이 적으며, 프리 히터 등의 추가적인 열원을 제공하지 않아도 결로 및 결상을 방지할 수 있도록 하는 전열교환 환기장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 전열교환 환기장치는, 환기 케이스(100)의 한 대각 방향 양쪽에 구비되는 실내기 흡입구(211) 및 외부 배출구(212), 그리고 환기 케이스(100)의 다른 대각 방향 양쪽에 구비되는 외기 흡입구(213) 및 실내 급기구(214); 상기 실내기 흡입구(211) 및 외기 흡입구(213) 측과 상기 실내 급기구(214) 및 외부 배출구(212) 측 사이를 전후로 구획하는 제1 격벽(111); 상기 제1 격벽(111)에 의해 분할된 공간 중 상기 실내 급기구(214)와 외부 배출구(212) 사이의 공간을 좌우로 나누어, 급기 팬(51)을 설치하는 실내급기 챔버(R1)와 배기 팬(52)을 설치하는 실외배기 챔버(R2)를 형성하는 제2 격벽(112); 상기 제1 격벽(111)에 의해 상기 실내기 흡입구(211)와 외기 흡입구(213)가 위치하는 공간 내에, 하나의 공기 유동로는 상기 실내기 흡입구(211)와 외부 배출구(212)를 통하는 방향으로 다른 하나의 공기 유동로는 상기 외기 흡입구(213)와 실내 급기구(214)를 통하는 방향으로 설치되며, 네 모서리와 환기 케이스(100)의 둘레 측면 사이가 막히도록 설치되는 전열교환소자(300); 상기 전열교환소자(300)의 외부공기 출구 쪽 면을 둘러싸서 급기측 플리넘 챔버(PI)를 형성하는 급기측 플리넘 방벽(120); 상기 전열교환소자(300)의 실내공기 출구 쪽 면을 둘러싸서 배기측 플리넘 챔버(PE)를 형성하는 배기측 플리넘 방벽(130); 상기 좌측 측면판(103)과 상기 전열교환소자(300)의 인접 모서리 부위를 건너질러 막아, 전열교환소자(300)의 실내공기 유입 측으로는 제1 챔버(C1)를 형성하고 급기측 플리넘 방벽(120) 측으로는 제3 챔버(C3)를 형성하는 제1 차단벽(151); 상기 우측 측면판(104)과 상기 전열교환소자(300)의 인접 모서리 부위를 건너질러 막아, 전열교환소자(300)의 외부공기 유입 측으로는 제2 챔버(C2)를 형성하고 배기측 플리넘 방벽(130) 측으로는 제4 챔버(C4)를 형성하는 제2 차단벽(152); 상기 제1 격벽(111)과 상기 전열교환소자(300)의 인접 모서리 부위를 건너질러 막아, 상기 제3 챔버(C3)와 제4 챔버(C4)를 구획하는 제3 차단벽(153); 상기 제1 차단벽(151), 제2 차단벽(152), 제3 차단벽(153), 급기측 플리넘 방벽(120) 및 배기측 플리넘 방벽(130)에 각각 설치되는 전동조절방식의 제1 게이트 댐퍼(161), 제2 게이트 댐퍼(162), 제3 게이트 댐퍼(163), 급기 게이트 댐퍼(141) 및 배기 게이트 댐퍼(142); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전열교환 환기장치에서, 상기 급기 팬(51)이 설치된 실내급기 챔버(R1)에 접하는 상기 제1 격벽(111)에는 냉매 사이클의 증발기(53)를 설치하고, 상기 배기 팬(52)이 설치된 실외배기 챔버(R2)에 접하는 상기 제1 격벽(111)에는 냉매 사이클의 응축기(54)를 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 전열교환 환기장치에서, 상기 실내급기 챔버(R1) 또는 실외배기 챔버(R2) 내에는, 압축기(55) 및 오일 분리기(56)를 포함하는 냉매 사이클 구성요소들을 모두 내장하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 전열교환 환기장치에서, 상기 증발기(53) 상류 측에는, 상기 실내급기 챔버(R1)로 유입되는 공기를 여과하기 위한 필터 유닛(57)을 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 전열교환 환기장치에서, 상기 급기측 플리넘 방벽(120)은, 평면에서 볼 때, 상기 전열교환소자(300)의 외부공기 출구 쪽 면의 양측 모서리로부터 급기 게이트 댐퍼(141) 쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태로 이루어지고, 상기 배기측 플리넘 방벽(130)은, 평면에서 볼 때, 상기 전열교환소자(300)의 실내공기 출구 쪽 면의 양측 모서리로부터 배기 게이트 댐퍼(142) 쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.

전열교환 급/배기 운전모드에서, 환기 컨트롤러는, 제1 게이트 댐퍼(161), 제2 게이트 댐퍼(162), 제3 게이트 댐퍼(163)는 닫고, 급기 게이트 댐퍼(141) 및 배기 게이트 댐퍼(142)는 열어, 실내기 흡입구(211)를 통해 제1 챔버(C1)에 유입된 실내공기가, 전열교환소자(300) → 배기측 플리넘 챔버(PE) → 배기 게이트 댐퍼(142) → 제4 챔버(C4) → 실외배기 챔버(R2) → 외부 배출구(212)를 경유하여 외부로 배출되고, 외기 흡입구(213)를 통해 제2 챔버(C2)에 유입된 외부공기가, 상기 전열교환소자(300) → 급기측 플리넘 챔버(PI) → 급기 게이트 댐퍼(141) → 제3 챔버(C3) → 실내급기 챔버(R1) → 실내 급기구(214)를 경유하여 실내로 공급되도록 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 전열교환 환기장치에서, 바이패스 급기 운전모드에서, 환기 컨트롤러는, 제1 게이트 댐퍼(161), 급기 게이트 댐퍼(141) 및 배기 게이트 댐퍼(142)는 닫고, 제2 게이트 댐퍼(162) 및 제3 게이트 댐퍼(163)는 열어, 외기 흡입구(213)를 통해 제2 챔버(C2)에 유입된 외부공기가, 제2 게이트 댐퍼(162) → 제4 챔버(C4) → 제3 게이트 댐퍼(163) → 제3 챔버(C3) → 실내급기 챔버(R1) → 실내 급기구(214)를 경유하여 실내로 공급되도록 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 전열교환 환기장치에서, 바이패스 배기 운전모드에서, 환기 컨트롤러는, 제2 게이트 댐퍼(162), 급기 게이트 댐퍼(141) 및 배기 게이트 댐퍼(142)는 닫고, 제1 게이트 댐퍼(161) 및 제3 게이트 댐퍼(163)는 열어, 실내기 흡입구(211)를 통해 제1 챔버(C1)에 유입된 실내공기가, 제1 게이트 댐퍼(161) → 제3 챔버(C3) → 제3 게이트 댐퍼(163) → 제4 챔버(C4) → 실외배기 챔버(R2)를 경유하여 외부로 배출되도록 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 전열교환 환기장치에서, 결로, 결상 방지 전열교환 급/배기 운전모드에서, 환기 컨트롤러는, 제1 게이트 댐퍼(161) 및 제3 게이트 댐퍼(163)는 닫고, 제2 게이트 댐퍼(162), 급기 게이트 댐퍼(141) 및 배기 게이트 댐퍼(142)는 열어, 실내기 흡입구(211)를 통해 제1 챔버(C1)에 유입된 실내공기가, 전열교환소자(300) → 배기측 플리넘 챔버(PE) → 제4 챔버(C4) → 제2 게이트 댐퍼(162)를 경유하여 제2 챔버(C2)로 들어가서, 외기 흡입구(213)를 통해 제2 챔버(C2)에 유입된 외부공기와 혼합된 후 상기 전열교환소자(300)에 유입되도록 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 전열교환 환기장치에서, 실내공기 순환 냉방 운전 모드에서, 환기 컨트롤러는, 냉방 사이클을 수행하고, 급기 팬(51) 및 배기 팬(52)을 가동함과 함께, 급기 게이트 댐퍼(141), 배기 게이트 댐퍼(142) 및 제3 게이트 댐퍼(163)는 닫고, 제1 게이트 댐퍼(161) 및 제2 게이트 댐퍼(162)는 열어, 실내기 흡입구(211)로 흡입된 실내공기가, 제1 챔버(C1) → 제1 게이트 댐퍼(161) → 제3 챔버(C3) → 필터(57) → 증발기(53) → 실내급기 챔버(R1) → 실내 급기구(214)를 거쳐 실내로 순환하도록 하며, 외기 흡입구(213)로 흡입된 외부공기가, 제2 챔버(C2) → 제2 게이트 댐퍼(162) → 제4 챔버(C4) → 응축기(54) → 실외배기 챔버(R2) → 외부 배출구(212)를 거쳐 외부로 배출되도록 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 전열교환 환기장치에 의하면, 전열교환소자 주변으로 복수의 챔버와 복수의 전동 댐퍼를 기술적으로 조화롭게 배치하는 것으로서, 바이 패스 운전을 포함하는 다양한 형태의 운전이 가능하여 소비자의 다양 요구에 부응할 수 있다.

본 발명에 따른 동시 급/배기 바이패스가 가능한 전열교환 환기장치에 의하면, 종래에 좁은 바이패스 유로로 인한 정압손실 문제를 해결하기 위해, 전열교환소자를 제외한 영역(전열교환소자 측면 둘레에) 바이패스 유로를 배치함으로써, 유로의 높이를 증가시키고 전열교환소자의 높이를 감소시킬 필요가 없다. 따라서, 전열교환소자의 높이를 줄이지 않고도 바이패스 유로를 충분히 넓게 확보하여 열교환 효율과 압력손실이 적은 전열교환 환기장치가 구현된다.

또한, 겨울철에 차가운 실외공기에 따뜻한 실내공기를 섞어 실내, 외 공기의 온도 차이를 줄인 상태에서 전열교환소자를 통과하도록 하는 이른바 '혼합급기'를 수행함으로써, 전열교환소자(300)에 결로나 결상을 방지할 수가 있다. 이로써, 결로나 결상을 방지하기 위해, 종래의 프리 히터와 같은 별도의 열원을 구비할 필요 없이 경제적인 전열교환 환기장치의 구현이 가능해진다.

또한, 본 발명에 따른 전열교환 환기장치는, 바이패스 운전모드를 수행할 때, 전열교환소자가 유동 경로상에 포함되어 있지 않기 때문에, 정압손실이 적고 팬의 소비동력이 감소된다.

도 1은, 본 발명에 따른 동시 급/배기 바이패스가 가능한 전열교환 환기장치의 외관 사시도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 동시 급/배기 바이패스가 가능한 전열교환 환기장치의 내부(천장판을 제거한 상태)를 보여주는 평면도이다.
도 3은, 도 2에서 측면판 중 일부를 제거한 상태로 나타낸 사시도이다.
도 4는, 도 3에서 측면판을 모두 제거한 상태로 나타낸 사시도이다.
도 5는, 도 3을 다른 방향에서 바라본 사시도이다.
도 6은, 도 5에서 측면판을 모두 제거한 상태로 나타낸 사시도이다.
도 7은, 도 3을 또 다른 방향에서 바라본 사시도이다.
도 8은, 본 발명에 따른 전열교환 환기장치를 전열교환 급/배기 모드로 운전할 때의 공기 유동 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는, 본 발명에 따른 전열교환 환기장치를 바이패스 급기 모드로 운전할 때의 공기 유동 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은, 본 발명에 따른 전열교환 환기장치를 바이패스 배기 모드로 운전할 때의 공기 유동 상태를 나타내는 도면이다.
도 11은, 본 발명에 따른 전열교환 환기장치를 결로, 결상 방지 전열교환 급/배기 모드로 운전할 때의 공기 유동 상태를 나타내는 도면이다.
도 12는, 본 발명에 따른 전열교환 환기장치를 실내공기 순환 운전 모드(공기 청정 모드)로 운전할 때의 공기 유동 상태를 나타내는 도면이다.
도 13은, 본 발명에 따른 전열교환 환기장치를 실내공기 순환 냉방 운전 모드로 운전할 때의 공기 유동 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부도면을 참조하면서, 본 발명의 동시 급/배기할 수 있는 전열교환 환기장치의 실시 형태를 구체적으로 자세하게 설명한다.

도면, 발명의 설명 및 청구범위에서, 상(위), 하(아래), 좌(왼), 우(오른), 전(앞), 후(뒤)의 방향은, 도 1에 도시된 방위 표시를 따르며, 이는 상대적인 방향이지 절대적인 방향이 아니다.

도 1에는 본 발명에 따른 동시 급/배기 바이패스가 가능한 전열교환 환기장치의 외관 사시도가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전열교환 환기장치는, 바닥판(101), 천장판(102), 좌측 측면판(103), 우측 측면판(104), 전면판(105) 및 후면판(106)을 가지는 대략 직육면체 형태의 환기 케이스(100)를 구비한다.

환기 케이스(100)에는, 그것의 한 대각 방향 양쪽으로 실내기 흡입구(211)와 외부 배출구(212)를 배치하는 한편, 환기 케이스(100)의 다른 대각 방향 양쪽으로 외기 흡입구(213)와 실내 급기구(214)를 배치한 형태를 이룬다

실내기 흡입구(211)는 실내의 공기를 환기 케이스(100) 안으로 흡입하는 입구이고, 외부 배출구(212)는 환기 케이스(100) 안의 공기를 외부로 배출하는 출구이고, 외기 흡입구(213)는 외부의 공기를 환기 케이스(100) 안으로 흡입하는 입구이며, 실내 급기구(214)는 환기 케이스(100) 안의 공기를 실내로 공급하는 출구이다.

이러한 실내기 흡입구(211), 외부 배출구(212), 외기 흡입구(213), 실내 급기구(214)에는 공기를 유입 및 배출하기 위한 적절한 덕트나 호스(튜브)들이 접속되고, 덕트나 호스에는 디퓨저, 노즐 등이 연결된다.

또한, 실내기 흡입구(211), 외부 배출구(212), 외기 흡입구(213) 및 실내 급기구(214)에는, 각각 역류를 방지하기 위한 전동 댐퍼가 설치된다. 각 역류 방지 댐퍼는, 일반적인 사항으로서, 도면에 도시를 생략하며, 이하에 설명하는 각 운전모드에서는 각 역류방지 댐퍼가 환기 컨트롤러에 의해 적정하게 제어되는 것을 전제로 한다.

도 2 내지 도 7은, 본 발명에 따른 동시 급/배기 바이패스가 가능한 전열교환 환기장치를 보여주는 것으로서, 도 2에는 천장판을 제거한 상태의 내부를 보여주는 평면도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2에서 측면판 중 일부를 제거한 상태의 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3에서 측면판을 모두 제거한 상태의 사시도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 3을 다른 방향에서 바라본 사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5에서 측면판을 모두 제거한 상태의 사시도가 도시되어 있으며, 도 7에는 도 3을 또 다른 방향에서 바라본 사시도가 도시되어 있다.

도 2 내지 도 7을 참조하면, 환기 케이스(100)의 내부는, 제1 격벽(111)에 의해 전후로 구획되고, 제1 격벽(111)에 의해 구획된 후방 공간은 다시 제2 격벽(112)에 의해 좌우로 구획된다.

즉, 제1 격벽(111)은, 실내기 흡입구(211) 및 외기 흡입구(213) 측(전방측)과 실내 급기구(214) 및 외부 배출구(212) 측(후방측) 사이를 전후로 구획한다.

제2 격벽(112)은, 제1 격벽(111)에 의해 분할된 공간 중, 실내 급기구(214)와 외부 배출구(212) 사이의 공간을 좌우로 구획하여, 실내 급기구(214) 쪽에는 실내급기 챔버(R1)를 형성하고, 외기 흡입구(213) 쪽에는 실외배기 챔버(R2)를 형성한다.

그리고 실내급기 챔버(R1)에는 급기 팬(51)이 설치되어, 실내급기 챔버(R1)의 공기를 흡인하여 실내 급기구(214)로 송풍하게 되고, 실외배기 챔버(R2)에는 배기 팬(52)이 설치되어 실외배기 챔버(R2)의 공기를 흡인하여 외부 배출구(212)로 송풍한다.

본 발명에서는, 보조 냉난방을 위한 냉매 사이클 요소들을 모두 전열교환 환기장치의 환기 케이스(100) 안에 내장함으로써, 외부에 별도의 냉매 사이클 요소들을 추가로 설치할 필요가 없도록 하고 있다.

이를 위해, 실내급기 챔버(R1) 또는 실외배기 챔버(R2) 내에는, 압축기(55) 및 오일 분리기(56)를 포함하는 냉매 사이클 구성요소들이 모두 내장된다.

또한, 급기 팬(51)이 설치된 실내급기 챔버(R1)에 접하는 제1 격벽(111)에는, 즉, 급기 팬(51)의 상류 측에는, 냉매 사이클의 증발기(53)가 설치된다. 배기 팬(52)이 설치된 실외배기 챔버(R2)에 접하는 제1 격벽(111)에는, 즉, 배기 팬(52)의 상류 측에는 냉매 사이클의 응축기(54)가 설치된다.

또한, 증발기(53) 상류 측에는, 실내급기 챔버(R1)로 유입되는 공기를 여과하기 위한 필터 유닛(57)이 설치된다.

필터 유닛(57)은, 실내로 공급되는 공기 중의 미세 입자나 오염 물질을 여과하여 실내에 청정한 공기를 제공하고 오염을 방지할 수 있도록, 고성능 필터(헤파 필터)나 활성탄 필터를 사용할 수 있다.

도면들에서, 응축기(54) 부분은, 냉매 파이프와 그 표면의 열교환 핀으로 이루어지는 열교환기(54a)의 일부분만을 도시하고 나머지 부분은 빈 통로 모양으로 도시하였으나, 이는 이해의 편의를 위한 것이다. 즉, 실제로는 열교환기(54a)가 전체 통로에 형성된다.

환기 케이스(100) 내에는 전열교환소자(300)가 구비된다.

전열교환소자(300)는, '발명의 배경이 되는 기술'에서 특허문헌 1 내지 2를 통해 설명한 것과 같이, 복수의 라이너를 상하방향으로 간격을 유지하여 배치하고, 각 라이너의 상부와 하부에 한 방향으로만 공기를 통과하게 하는 주름판 형태의 스페이서를 서로 방향이 엇갈리게(교차하게) 배치하여, 라이너의 상부와 하부에 실내공기와 실외공기가 교차하여 통과하면서 라이너를 통해 상하부 공기 사이에 열교환이 이루어지도록 구성되어 있다.

전열교환소자(300)는, 제1 격벽(111)에 의해 구획된 앞쪽 공간, 즉, 실내기 흡입구(211)와 외기 흡입구(213)가 위치하는 공간 내에 설치된다.

전열교환소자(300)는, 그것의 두 방향의 공기 유동로 중, 하나의 공기 유동로는 실내기 흡입구(211)와 외부 배출구(212)를 통하는 방향으로 설치됨과 함께, 다른 하나의 공기 유동로는 외기 흡입구(213)와 실내 급기구(214)를 통하는 방향으로 설치된다. 따라서 대각 방향에 있는 실내기 흡입구(211)와 외부 배출구(212) 사이, 그리고 외기 흡입구(213)와 실내 급기구(214) 사이를 거의 직선으로 유동하도록 하여 유동 손실을 최소화한 구조를 취하고 있다.

전열교환소자(300)의 네 모서리와 환기 케이스(100)의 측면 둘레 사이는 막히도록 설치된다.

또한, 전열교환소자(300)의 외부공기 출구 쪽 면과 실내공기 출구 쪽 면은 각각, 급기측 플리넘 방벽(120)과 배기측 플리넘 방벽(130)으로 둘러싸인다.

즉, 급기측 플리넘 방벽(120)은, 전열교환소자(300)의 외부공기 출구 쪽 면을 둘러싸서 급기측 플리넘 챔버(PI)를 형성한다.

배기측 플리넘 방벽(130)은, 전열교환소자(300)의 실내공기 출구 쪽 면을 둘러싸서 배기측 플리넘 챔버(PE)를 형성한다.

급기측 플리넘 챔버(PI)와 배기측 플리넘 챔버(PE)는, 전열교환소자(300)를 빠져나온 공기의 대기압보다 높은 압력실을 형성함으로써 에너지를 축적함으로써 하여 정압손실을 최소화할 수 있고 급기 팬(51) 및 배기 팬(52)의 소비동력을 줄일 수 있다.

또한, 급기측 플리넘 방벽(120)은, 평면에서 볼 때, 전열교환소자(300)의 외부공기 출구 쪽 면의 양측 모서리로부터 급기 게이트 댐퍼(141) 쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태로 이루어지고, 마찬가지로 배기측 플리넘 방벽(130)은, 평면에서 볼 때, 전열교환소자(300)의 실내공기 출구 쪽 면의 양측 모서리로부터 배기 게이트 댐퍼(142) 쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태로 이루어진다(도 2 참조). 이에 의하면, 전열교환소자(300)를 통한 후 급기측 플리넘 챔버(PI) 및 배기측 플리넘 챔버(PE)로부터 나가는 공기의 유동저항을 최소화할 수 있다.

한편, 전열교환소자(300)는, 당연히 그것의 저면이 환기 케이스(100)의 바닥판(101)에 안착하고, 상면이 환기 케이스(100)의 천장판(102)에 밀착한다. 즉, 상하면이 환기 케이스(100)에 밀착된다.

급기측 플리넘 방벽(120) 및 배기측 플리넘 방벽(130)은, 전열교환소자(300)와 동일하게 하단이 환기 케이스(100)의 바닥판(101)에 안착하고 상단이 환기 케이스(100)의 천장판(102)에 밀착한다. 따라서, 전열교환소자(300)를 통과한 공기는 다른 곳으로 빠져나가지 못하고 반드시 급기측 플리넘 방벽(120) 및 배기측 플리넘 방벽(130)을 통과하도록 되어 있다.

다음으로, 전열교환소자(300)는, 그것의 네 모서리와 환기 케이스(100)의 둘레 측면 사이가 막히도록 설치된다.

도면에 도시된 실시 예에서, 전열교환소자(300)의 세 개의 모서리에는, 제1 차단벽(151), 제2 차단벽(152), 제3 차단벽(153)이 설치되어 환기 케이스(100)의 측면 둘레와 막혀있다. 다만, 전열교환소자(300)의 나머지 한 모서리, 즉, 도 2에서 전열교환소자(300)의 하단 측 모서리는, 환기 케이스(100)의 전면판(105)에 직접 접하거나 브래킷을 통해 접하여 차단되도록 할 수 있다.

제1 차단벽(151)은, 좌측 측면판(103)과 전열교환소자(300)의 인접 모서리 부위를 건너질러 막아, 전열교환소자(300)의 실내공기 유입 측으로는 제1 챔버(C1)를 형성하고 급기측 플리넘 방벽(120) 측으로는 제3 챔버(C3)를 형성한다.

제2 차단벽(152)은, 우측 측면판(104)과 전열교환소자(300)의 인접 모서리 부위를 건너질러 막아, 전열교환소자(300)의 외부공기 유입 측으로는 제2 챔버(C2)를 형성하고 배기측 플리넘 방벽(130) 측으로는 제4 챔버(C4)를 형성한다.

제3 차단벽(153)은, 제1 격벽(111)과 전열교환소자(300)의 인접 모서리 부위를 건너질러 막아, 제3 챔버(C3)와 제4 챔버(C4)를 좌, 우로 구획한다.

이 제3 챔버(C3)와 제4 챔버(C4)는, 본 발명에서의 바이패스 유로를 겸하게 된다. 즉, 제3 챔버(C3)와 제4 챔버(C4)로 이루어지는 바이패스 유로는, 전열교환소자(300)의 측면 둘레에 걸쳐서 형성된다. 즉, 종래처럼 전열교환소자(300)의 상부나 하부에 바이패스 유로를 형성하지 않고 전열교환소자(300)와는 별도의 공간으로 형성된다. 이에 따라 전열교환소자(300)와 상관없이 바이패스 유로를 최대한 넓게 확보할 수 있으며, 그에 따라 바이패스 유로의 정압 손실을 최소화하고 급기 팬(51) 및 배기 팬(52)의 에너지 소비량도 줄일 수 있다. 또한, 바이패스 유로가 전열교환소자(300)와 상하로 중첩되지 않음으로써, 전열교환소자(300)의 높이 감소로 인한 열교환 효율의 저하 및 차압 증가의 문제도 발생하지 않는다.

그리고 제1 차단벽(151)에는 제1 게이트 댐퍼(161)가 설치되고, 제2 차단벽(152)에는 제2 게이트 댐퍼(162)가 설치되며, 제3 차단벽(153)에는 제3 게이트 댐퍼(163)가 설치된다.

또한, 급기측 플리넘 방벽(120)에는 급기 게이트 댐퍼(141)가 설치되고, 배기측 플리넘 방벽(130)에는 배기 게이트 댐퍼(142)가 설치된다.

제1 게이트 댐퍼(161), 제2 게이트 댐퍼(162), 제3 게이트 댐퍼(163), 급기 게이트 댐퍼(141) 및 배기 게이트 댐퍼(142)는 모두 전동조절방식으로 이루어지며, 환기 컨트롤러(도시 생략)에 의해 개도가 조절된다.

환기 컨트롤러는, 제1 게이트 댐퍼(161), 제2 게이트 댐퍼(162), 제3 게이트 댐퍼(163), 급기 게이트 댐퍼(141) 및 배기 게이트 댐퍼(142)를 제어하여 본 발명의 전열교환 급/배기(환기) 모드, 바이패스 급기 모드, 바이패스 배기 모드, 결로/결상 방지 전열교환 급/배기 모드, 실내공기 순환 모드(청정 모드)라고 하는 다양한 운전 모드를 제공할 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 전열교환 환기장치의 운전모드별 동작을 설명한다. 제어 동작은 환기 컨트롤러에 의해 수행된다.

(전열교환 급/배기 운전모드)

도 8에는, 본 발명에 따른 전열교환 환기장치를 전열교환 급/배기 모드로 운전할 때의 공기 유동 상태를 나타내는 도면이 도시되어 있다.

도 8을 참조하면, 전열교환 급/배기 운전모드에서, 환기 컨트롤러는, 제1 게이트 댐퍼(161), 제2 게이트 댐퍼(162), 제3 게이트 댐퍼(163)는 닫고, 급기 게이트 댐퍼(141) 및 배기 게이트 댐퍼(142)는 연다(개도 조절을 병행할 수 있다).

급기 팬(51) 및 배기 팬(52)가 작동되면, 실내기 흡입구(211)를 통해 실내공기가 흡인되고, 외기 흡입구(213)를 통해 외부공기가 흡인된다.

실내기 흡입구(211)를 통해 제1 챔버(C1)에 유입된 실내공기는, 전열교환소자(300) → 배기측 플리넘 챔버(PE) → 배기 게이트 댐퍼(142) → 제4 챔버(C4) → 실외배기 챔버(R2) → 외부 배출구(212)를 경유하여 외부로 배출된다.

한편, 외기 흡입구(213)를 통해 제2 챔버(C2)에 유입된 외부공기는, 전열교환소자(300) → 급기측 플리넘 챔버(PI) → 급기 게이트 댐퍼(141) → 제3 챔버(C3) → 실내급기 챔버(R1) → 실내 급기구(214)를 경유하여 실내로 공급된다.

따라서, 실내공기와 외부공기가 전열교환소자(300)를 교차하여 통과하는 것에 의해 열교환이 이루어져, 실내에 공급되는 외부공기의 온도를 실내공기에 맞추어 증감시킬 수 있다.

또한, 여름철에 냉방 사이클을 구동하면, 실내급기 챔버(R1)로 유입되는 공기(외부공기)를 증발기(53)를 통해 냉각시킬 수 있어 실내의 냉방을 병행하여 수행할 수 있다.

냉방 모드 가동 시, 실내공기를 순환시켜 냉방을 하는 방식과 외기를 냉각하는 방식으로 구분된다. 실내 공기를 순환하는 방식은 추후 도 13을 통해 별도로 설명한다.

외기를 냉각하여 냉방을 수행하는 운전은 본 실시예의 전열교환 급/배기 운전모드을 수행하면서 냉방 사이클을 함께 운전하는 것으로 수행된다.

따라서, 외기를 냉각하는 방식은, 외부공기가 전열교환소자(300)를 통과하면서 상대적으로 저온인 실내공기와의 열교환에 의해 온도가 감소한 후, 증발기(53)를 통과하면서 냉각된다.

한편, 실내공기는 전열교환소자(300)를 통과하면서 상대적으로 고온인 외기와 열교환하여 온도가 상승한 후, 응축기(54)를 통과하면서 응축기의 열을 흡수하여 고온의 상태로 외부로 배출된다. 이때, 응축기(54)를 통과하는 공기(전열교환소자에서의 열교환에 의해 온도가 상승한 공기)의 온도가 외기의 온도보다 낮기 때문에, 후술하는 실내공기 순환 모드에 비해 응축기를 통과하는 공기의 온도가 낮아 COP(Coefficient Of Performance)가 증가하여 냉방효율이 향상된다.

마찬가지로, 겨울철에 난방 사이클(역사이클)을 구동하면, 상기 증발기(53)는 응축기로서 작용하고, 상기 응축기(54)는 증발기로서 작용하는데, 실내의 따뜻한 공기가 증발기에 활용됨으로써 증발 효율을 향상시킬 수 있다.

(바이패스 급기 운전모드)

도 9에는 본 발명에 따른 전열교환 환기장치를 바이패스 급기 모드로 운전할 때의 공기 유동 상태를 나타내는 도면이 도시되어 있다.

바이패스 급기 모드는, 외부공기를 전열교환소자(300)를 우회하여 실내로 공급하는 운전모드이다.

도 9를 참조하면, 바이패스 급기 운전모드에서, 환기 컨트롤러는, 제1 게이트 댐퍼(161), 급기 게이트 댐퍼(141) 및 배기 게이트 댐퍼(142)는 닫고, 제2 게이트 댐퍼(162) 및 제3 게이트 댐퍼(163)는 연다(개도 조절을 병행할 수 있다).

따라서, 외기 흡입구(213)를 통해 제2 챔버(C2)에 유입된 외부공기는, 제2 게이트 댐퍼(162) → 제4 챔버(C4) → 제3 게이트 댐퍼(163) → 제3 챔버(C3) → 실내급기 챔버(R1) → 실내 급기구(214)를 경유하여 실내로 공급된다.

이러한 바이패스 급기 모드로 운전할 때에는, 실내 측에 양압(+압)이 형성되기 때문에, 외부로부터 실내로 오염물질이 침입하는 것을 차단할 수 있다.

(바이패스 배기 운전모드)

도 10에는 본 발명에 따른 전열교환 환기장치를 바이패스 배기 모드로 운전할 때의 공기 유동 상태를 나타내는 도면이 도시되어 있다.

바이패스 배기 모드는, 실내 공기를 전열교환소자(300)를 우회하여 외부로 배출하는 운전모드이다.

도 10을 참조하면, 바이패스 배기 운전모드에서, 환기 컨트롤러는, 제2 게이트 댐퍼(162), 급기 게이트 댐퍼(141) 및 배기 게이트 댐퍼(142)는 닫고, 제1 게이트 댐퍼(161) 및 제3 게이트 댐퍼(163)는 연다(개도 조절을 병행할 수 있다).

따라서, 실내기 흡입구(211)를 통해 제1 챔버(C1)에 유입된 실내공기는, 제1 게이트 댐퍼(161) → 제3 챔버(C3) → 제3 게이트 댐퍼(163) → 제4 챔버(C4) → 실외배기 챔버(R2)를 경유하여 외부로 배출된다.

이러한 바이패스 배기 모드로 운전할 때에는, 실내 측에 음압(-압)이 형성되기 때문에, 실내로부터 외부로 오염물질이 유출하는 것을 차단할 수 있다.

(결로, 결상 방지 전열교환 급/배기 운전모드)

도 11에는 본 발명에 따른 전열교환 환기장치를 결로, 결상 방지 전열교환 급/배기 모드로 운전할 때의 공기 유동 상태를 나타내는 도면이 도시되어 있다.

결로, 결상 방지 전열교환 급/배기 운전모드에서, 환기 컨트롤러는, 제1 게이트 댐퍼(161) 및 제3 게이트 댐퍼(163)는 닫고, 제2 게이트 댐퍼(162), 급기 게이트 댐퍼(141) 및 배기 게이트 댐퍼(142)는 연다.

이에, 실내기 흡입구(211)를 통해 제1 챔버(C1)에 유입된 실내공기는, 전열교환소자(300) → 배기측 플리넘 챔버(PE) → 제4 챔버(C4) → 제2 게이트 댐퍼(162)를 경유하여 제2 챔버(C2)로 들어간다.

또한, 외부공기는 외기 흡입구(213)를 통해 제2 챔버(C2)에 유입된다.

따라서, 제2 챔버(C2) 내에서 실내공기와 외부공기가 혼합된다.

제2 챔버(C2)에서 혼합된 공기는 전열교환소자(300)에 유입되고, 이어서 급기측 플리넘 챔버(PI) → 제3 챔버(C3) → 실내급기 챔버(R1)를 경유하여 실내로 공급된다.

이처럼 실내공기와 외부공기의 섞인 혼합공기가 전열교환소자(300)를 통과하게 됨으로써, 전열교환소자(300)를 통과하는 실내공기와 외부공기의 온도차가 줄어들게 된다.

따라서, 겨울철 전열교환 환기장치를 사용할 때, 배기 게이트 댐퍼(142) 및 제2 게이트 댐퍼(162)를 완전 개방하거나 또는 개도를 적절히 조절하면, 차가운 외부공기에 따뜻한 실내공기를 섞어 온도차를 줄인 상태에서 전열교환소자(300)를 통과함으로써, 전열교환소자(300)에 결로나 결상을 방지할 수가 있다.

이와 같이, 종래의 프리 히터와 같은 별도의 열원을 구비할 필요 없이, 본 발명에 따른 혼합급기에 의해 결로나 결상을 방지할 수 있음으로써, 경제적인 전열교환 환기장치의 구현이 가능해진다.

(실내공기 순환 운전 모드 - 공기 청정 모드)

도 12에는 본 발명에 따른 전열교환 환기장치를 실내공기 순환 운전모드(공기청정 모드)로 운전할 때의 공기 유동 상태를 나타내는 도면이 도시되어 있다.

실내공기 순환 운전 모드(공기 청정 모드)는, 외부공기는 순환시키지 않고(배기 팬(52)도 가동하지 않음) 실내공기만을 순환(급기 팬(51) 가동)시켜 실내공기를 필터 유닛(57)을 통해 여과하는 운전 모드이다.

도 12를 참조하면, 실내공기 순환 운전모드에서, 환기 컨트롤러는, 제1 게이트 댐퍼(161)만 개방하고 나머지의 댐퍼들은 모두 닫는다.

또한, 급기 팬(51)만 구동한다.

따라서, 실내기 흡입구(211)를 통해 제1 챔버(C1)에 유입된 실내공기는, 제1 게이트 댐퍼(161)를 통과하여 제3 챔버(C3)로 들어가고, 제3 챔버(C3)에서 필터 유닛(57) 및 증발기(53)를 통과하여 실내급기 챔버(R1)로 들어가서 실내 급기구(214)를 통해 실내로 공급된다.

따라서, 실내공기가 필터 유닛(57)을 통과하는 과정에서 여과되어 실내공기를 청정화할 수 있다.

이러한 실내공기 순환 운전 모드(공기 청정 모드)에서, 순환하는 실내공기는 전열교환소자(300)를 거치지 않는다. 따라서 전열교환소자(300)를 통과하는 경우 발생하는 압력손실(유동저항)이 생길 염려가 없다.

(실내공기 순환 냉방 운전 모드)

도 13에는, 앞의 도 8에서 설명한 '전열교환 급/배기 운전 모드'에서 외기를 냉각하여 냉방을 수행하는 운전 모드에 대비되는 것으로, 실내공기를 순환시켜 냉방을 수행하는 방식이다.

실내공기 순환 냉방 운전 모드에서, 환기 컨트롤러는, 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 게이트 댐퍼(161) 및 제2 게이트 댐퍼(162)는 열고, 나머지의 댐퍼들은 모두 닫는다. 또한, 급기 팬(51) 및 배기 팬(52)을 모두 가동한다.

그리고 냉방 사이클을 가동한다.

따라서, 실내 공기는, 제1 챔버(C1) → 제1 게이트 댐퍼(161) → 제3 챔버(C3) → 필터(57) → 증발기(53) → 실내급기 챔버(R1)를 거쳐 냉각된 공기(증발기에 의해 냉각된 공기)가 실내로 공급된다.

외부공기는, 제2 챔버(C2) → 제4 챔버(C4) → 응축기(54) → 실외배기 챔버(R2)를 거쳐 가열된 공기(응축기의 열을 흡수/제거한 공기)가 외기로 배출된다.

이러한 실내공기 순환 냉방 운전 모드에서, 실내공기와 외부공기는 어느 것도 전열교환소자(300)를 거치지 않는다. 따라서 전열교환소자(300)를 통과하는 경우 발생하는 압력손실(유동저항)이 생길 염려가 없다.

또한, 냉방 운전시 실내 공기는 필터 유닛(57)을 통과함으로써 공기 청정 운전이 자동으로 병행된다.

이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형실시가 가능할 것이다.

51: 급기 팬
52: 배기 팬
53: 증발기
54: 응축기
55: 압축기
56: 오일 분리기
57: 필터 유닛
100: 환기 케이스
101: 바닥판
102: 천장판
103: 좌측 측면판
104: 우측 측면판
105: 전면판
106: 후면판
111: 제1 격벽
112: 제2 격벽
120: 급기측 플리넘 방벽
130: 배기측 플리넘 방벽
141: 급기 게이트 댐퍼
142: 배기 게이트 댐퍼
151: 제1 차단벽
152: 제2 차단벽
153: 제3 차단벽
161: 제1 게이트 댐퍼
162: 제2 게이트 댐퍼
163: 제3 게이트 댐퍼
211: 실내기 흡입구
212: 외부 배출구
213: 외기 흡입구
214: 실내 급기구
300: 전열교환소자
C1: 제1 챔버
C2: 제2 챔버
C3: 제3 챔버
C4: 제4 챔버
R1: 실내급기 챔버
R2: 실외배기 챔버
PI: 급기측 플리넘 챔버
PE: 배기측 플리넘 챔버

Claims

좌측 측면판(103)과 우측 측면판(104)을 포함하는 환기 케이스(100)의 한 대각 방향 양쪽에 구비되는 실내기 흡입구(211) 및 외부 배출구(212), 그리고 환기 케이스(100)의 다른 대각 방향 양쪽에 구비되는 외기 흡입구(213) 및 실내 급기구(214);
상기 실내기 흡입구(211) 및 외기 흡입구(213) 측과 상기 실내 급기구(214) 및 외부 배출구(212) 측 사이를 전후로 구획하는 제1 격벽(111);
상기 제1 격벽(111)에 의해 분할된 공간 중 상기 실내 급기구(214)와 외부 배출구(212) 사이의 공간을 좌우로 나누어, 급기 팬(51)을 설치하는 실내급기 챔버(R1)와 배기 팬(52)을 설치하는 실외배기 챔버(R2)를 형성하는 제2 격벽(112);
상기 제1 격벽(111)에 의해 상기 실내기 흡입구(211)와 외기 흡입구(213)가 위치하는 공간 내에, 하나의 공기 유동로는 상기 실내기 흡입구(211)와 외부 배출구(212)를 통하는 방향으로 다른 하나의 공기 유동로는 상기 외기 흡입구(213)와 실내 급기구(214)를 통하는 방향으로 설치되며, 네 모서리와 환기 케이스(100)의 둘레 측면 사이가 막히도록 설치되는 전열교환소자(300);
상기 전열교환소자(300)의 외부공기 출구 쪽 면을 둘러싸서 급기측 플리넘 챔버(PI)를 형성하는 급기측 플리넘 방벽(120);
상기 전열교환소자(300)의 실내공기 출구 쪽 면을 둘러싸서 배기측 플리넘 챔버(PE)를 형성하는 배기측 플리넘 방벽(130);
상기 좌측 측면판(103)과 상기 전열교환소자(300)의 인접 모서리 부위를 건너질러 막아, 전열교환소자(300)의 실내공기 유입 측으로는 제1 챔버(C1)를 형성하고 급기측 플리넘 방벽(120) 측으로는 제3 챔버(C3)를 형성하는 제1 차단벽(151);
상기 우측 측면판(104)과 상기 전열교환소자(300)의 인접 모서리 부위를 건너질러 막아, 전열교환소자(300)의 외부공기 유입 측으로는 제2 챔버(C2)를 형성하고 배기측 플리넘 방벽(130) 측으로는 제4 챔버(C4)를 형성하는 제2 차단벽(152);
상기 제1 격벽(111)과 상기 전열교환소자(300)의 인접 모서리 부위를 건너질러 막아, 상기 제3 챔버(C3)와 제4 챔버(C4)를 구획하는 제3 차단벽(153);
상기 제1 차단벽(151), 제2 차단벽(152), 제3 차단벽(153), 급기측 플리넘 방벽(120) 및 배기측 플리넘 방벽(130)에 각각 설치되는 전동조절방식의 제1 게이트 댐퍼(161), 제2 게이트 댐퍼(162), 제3 게이트 댐퍼(163), 급기 게이트 댐퍼(141) 및 배기 게이트 댐퍼(142); 를 포함하며,
상기 급기측 플리넘 방벽(120)은, 평면에서 볼 때, 상기 전열교환소자(300)의 외부공기 출구 쪽 면의 양측 모서리로부터 급기 게이트 댐퍼(141) 쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태로 이루어지고,
상기 배기측 플리넘 방벽(130)은, 평면에서 볼 때, 상기 전열교환소자(300)의 실내공기 출구 쪽 면의 양측 모서리로부터 배기 게이트 댐퍼(142) 쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태로 이루어지는 전열교환 환기장치.
제1항에 있어서,
상기 급기 팬(51)이 설치된 실내급기 챔버(R1)에 접하는 상기 제1 격벽(111)에는 냉매 사이클의 증발기(53)가 설치되고,
상기 배기 팬(52)이 설치된 실외배기 챔버(R2)에 접하는 상기 제1 격벽(111)에는 냉매 사이클의 응축기(54)가 설치되는 것을 특징으로 하는 전열교환 환기장치.
제2항에 있어서,
상기 실내급기 챔버(R1) 또는 실외배기 챔버(R2) 내에는, 냉매 사이클 구성요소로서 압축기(55) 및 오일 분리기(56)가 내장되는 것을 특징으로 하는 전열교환 환기장치.
제2항에 있어서,
상기 증발기(53) 상류 측에는, 상기 실내급기 챔버(R1)로 유입되는 공기를 여과하기 위한 필터 유닛(57)이 설치되는 것을 특징으로 하는 전열교환 환기장치.
삭제
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
전열교환 급/배기 운전모드에서, 환기 컨트롤러는,
제1 게이트 댐퍼(161), 제2 게이트 댐퍼(162), 제3 게이트 댐퍼(163)는 닫고,
급기 게이트 댐퍼(141) 및 배기 게이트 댐퍼(142)는 열어,
실내기 흡입구(211)를 통해 제1 챔버(C1)에 유입된 실내공기가, 전열교환소자(300) → 배기측 플리넘 챔버(PE) → 배기 게이트 댐퍼(142) → 제4 챔버(C4) → 실외배기 챔버(R2) → 외부 배출구(212)를 경유하여 외부로 배출되고,
외기 흡입구(213)를 통해 제2 챔버(C2)에 유입된 외부공기가, 상기 전열교환소자(300) → 급기측 플리넘 챔버(PI) → 급기 게이트 댐퍼(141) → 제3 챔버(C3) → 실내급기 챔버(R1) → 실내 급기구(214)를 경유하여 실내로 공급되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전열교환 환기장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
바이패스 급기 운전모드에서, 환기 컨트롤러는,
제1 게이트 댐퍼(161), 급기 게이트 댐퍼(141) 및 배기 게이트 댐퍼(142)는 닫고,
제2 게이트 댐퍼(162) 및 제3 게이트 댐퍼(163)는 열어,
외기 흡입구(213)를 통해 제2 챔버(C2)에 유입된 외부공기가, 제2 게이트 댐퍼(162) → 제4 챔버(C4) → 제3 게이트 댐퍼(163) → 제3 챔버(C3) → 실내급기 챔버(R1) → 실내 급기구(214)를 경유하여 실내로 공급되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전열교환 환기장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
바이패스 배기 운전모드에서, 환기 컨트롤러는,
제2 게이트 댐퍼(162), 급기 게이트 댐퍼(141) 및 배기 게이트 댐퍼(142)는 닫고,
제1 게이트 댐퍼(161) 및 제3 게이트 댐퍼(163)는 열어,
실내기 흡입구(211)를 통해 제1 챔버(C1)에 유입된 실내공기가, 제1 게이트 댐퍼(161) → 제3 챔버(C3) → 제3 게이트 댐퍼(163) → 제4 챔버(C4) → 실외배기 챔버(R2)를 경유하여 외부로 배출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전열교환 환기장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
결로, 결상 방지 전열교환 급/배기 운전모드에서, 환기 컨트롤러는,
제1 게이트 댐퍼(161) 및 제3 게이트 댐퍼(163)는 닫고,
제2 게이트 댐퍼(162), 급기 게이트 댐퍼(141) 및 배기 게이트 댐퍼(142)는 열어,
실내기 흡입구(211)를 통해 제1 챔버(C1)에 유입된 실내공기가, 전열교환소자(300) → 배기측 플리넘 챔버(PE) → 제4 챔버(C4) → 제2 게이트 댐퍼(162)를 경유하여 제2 챔버(C2)로 들어가서, 외기 흡입구(213)를 통해 제2 챔버(C2)에 유입된 외부공기와 혼합된 후 상기 전열교환소자(300)에 유입되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전열교환 환기장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
실내공기 순환 냉방 운전 모드에서, 환기 컨트롤러는,
냉방 사이클을 수행하고, 급기 팬(51) 및 배기 팬(52)을 가동함과 함께,
급기 게이트 댐퍼(141), 배기 게이트 댐퍼(142) 및 제3 게이트 댐퍼(163)는 닫고,
제1 게이트 댐퍼(161) 및 제2 게이트 댐퍼(162)는 열어,
실내기 흡입구(211)로 흡입된 실내공기가, 제1 챔버(C1) → 제1 게이트 댐퍼(161) → 제3 챔버(C3) → 필터(57) → 증발기(53) → 실내급기 챔버(R1) → 실내 급기구(214)를 거쳐 실내로 순환하도록 하며,
외기 흡입구(213)로 흡입된 외부공기가, 제2 챔버(C2) → 제2 게이트 댐퍼(162) → 제4 챔버(C4) → 응축기(54) → 실외배기 챔버(R2) → 외부 배출구(212)를 거쳐 외부로 배출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전열교환 환기장치.