회전형 열교환 코일{Heat exchanging coil of rotation type}
본 발명은 회전형 열교환 코일에 관한 것으로서 특히, 공기와 열매체 상호간에 열교환을 수행하는 열교환 코일을 개선하여 평면 형상으로 배열되는 다수의 핀튜브의 회전 각도를 제어하여 열교환 단면적을 가변 제어하기 위한 장치로써, 구조가 간단하여 생산 원가를 절감시키는 동시에 장치의 콤팩트화가 가능하여 제품의 상품성을 극대화시킬 수 있고, 특히 냉난방 모두에 적용 가능한 장치에 관한 것이다.
일반적으로 IFB(Integral Face and Bypass) 난방코일은 병원, 학교, 일반 빌딩 외조기의 예열 코일용이나 공장 등 환기가 필요한 곳의 급기용 등으로 널리 사용되는 열교환기의 일종이다. 이러한 일반적인 IFB 난방코일은 스팀이나 온수를 공급하면서 댐퍼의 개도량 컨트롤에 의해 토출 온도를 제어하게 된다. 특히, IFB 난방코일에 있어서 토출 공기의 온도는 한번 설정되면 수시로 변하는 외부공기 온도에 상관없이 일정하게 유지되는 특징을 가진다. 도 1은 종래의 IFB 난방코일을 도시하는 사시도이고, 도 2는 종래의 IFB 난방코일의 작동예를 도시하는 단면도이다. 종래의 IFB 난방코일은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 실내 급기를 위한 외부공기가 통과하는 중단에 설치되어 입구(11) 및 출구가 형성된 몸체(10)와, 상기 몸체(10)를 횡단하여 교번 배치되는 열교환유로(20) 및 바이패스유로(30)와, 상기 열교환유로(20)에 배치되어 스팀 또는 온수가 통과하는 핀튜브(40)와, 상기 열교환유로(20)의 개도량을 조절하는 댐퍼 블레이드(50)로 구성된다. 상기와 같이 구성된 종래의 IFB 난방코일은 상기 몸체(10)의 입구(11)를 통해 외부공기가 유입되어 출구를 통해 실내에 급기가 이루어지는 상태에서, 상기 핀튜브(40)로 스팀 또는 온수가 통과하게 된다. 이때, 상기 몸체(10)에는 도 2와 같이 상기 핀튜브(40)가 배치된 열교환유로(20)와 상기 핀튜브(40)가 배치되지 않은 바이패스유로(30)가 형성되어 있어, 상기 댐퍼 블레이드(50)의 개도량에 따라 급기가 상기 열교환유로(20)와 상기 바이패스유로(30)로 적절하게 분배되어 통과하게 된다. 즉, 토출 공기의 설정 온도와 외부공기 온도의 차이가 클 경우에는 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이 댐퍼 블레이드(50)의 개도량을 최대로 하여, 상기 몸체(10)의 입구(11)를 통해 들어오는 모든 외부공기가 열교환유로(20)를 지나면서 핀튜브(40)에서 스팀 또는 온수와 열교환을 실시할 수 있도록 한다. 그리고, 토출 공기의 설정 온도와 외부공기 온도의 차이가 적을 경우에는 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이 댐퍼 블레이드(50)의 개도량을 조절하여, 상기 몸체(10)의 입구(11)를 통해 들어오는 외부공기 중 일부가 상기 열교환유로(20)를 지나도록 하고, 그 나머지가 상기 바이패스유로(30)를 지나도록 하여, 외부공기 중 일부만이 상기 열교환유로(20)를 지나면서 핀튜브(40)에서 스팀 또는 온수와 열교환을 실시할 수 있도록 하는 것이다. 또한, 토출 공기의 설정 온도와 외부공기 온도의 차이가 거의 없을 경우에는 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이 댐퍼 블레이드(50)를 닫아, 상기 몸체(10)의 입구(11)를 통해 들어오는 외부공기 모두가 바이패스유로(30)를 지나도록 함으로써, 별도의 열교환이 이루어지지 않도록 하는 것이다. 이러한 종래의 IFB 난방코일은 핀튜브 내에 일정 압력의 스팀 또는 일정량의 온수가 항시 흐르기 때문에 동파의 우려가 적고, 상기 몸체를 통과한 공기의 온도를 검출하여 댐퍼 블레이드의 개도량을 조절하기 때문에 외부공기 온도의 변화에 관계없이 설정 온도를 일정하게 유지할 수 있다는 이점을 지니고 있다. 그러나, 종래의 IFB 난방코일은 댐퍼 블레이드(50)의 개도량에 따라 열교환 효율을 제어하기 때문에 그 구조가 복잡하여 부피가 비대해지며 생산 단가가 높고, 결로 발생 문제로 인하여 오직 난방용으로만 국한적으로 사용할 수 있을 뿐 냉방용으로의 사용에는 제한이 있다는 기술상의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 평면 형상으로 배열되는 다수의 핀튜브의 회전 각도를 제어하여 열교환 단면적을 가변 제어할 수 있음으로써, 구조가 간단하여 생산 원가를 절감시키는 동시에 장치의 콤팩트화가 가능하여 제품의 상품성을 극대화시킬 수 있고, 특히 냉난방 모두에 적용 가능한 회전형 열교환 코일을 제공하고자 한다.
이러한 본 발명은 공기가 통과하는 중단에 설치되어 입구 및 출구가 형성된 몸체와; 상기 몸체를 횡단하도록 상기 몸체에 회전 가능하게 지지되며, 평면 형상을 이루도록 다수가 나란하게 일정 간극을 두고 배치되어 그 내부에 열매체가 통과하는 핀튜브와; 평면 형상을 이룬 상기 핀튜브의 회전 각도를 제어하는 회전구동부로 구성함으로써 달성된다. 이때, 상기 핀튜브는 상기 몸체에 외팔 지지되어 상기 핀튜브의 입구 및 출구는 이중의 중공관으로 이루어지는 것이 좋다. 이와 유사하게, 상기 핀튜브는 상기 몸체에 양단 지지되어 양측에 각각 분기로가 마련되는 것도 가능하다.
이상과 같은 본 발명은 평면 형상으로 배열되는 다수의 핀튜브의 회전 각도를 제어하여 열교환 단면적을 가변 제어할 수 있음으로써, 구조가 간단하여 생산 원가를 절감시키는 동시에 장치의 콤팩트화가 가능하여 제품의 상품성을 극대화시킬 수 있고, 특히 냉난방 모두에 적용 가능한 발명인 것이다.
도 1은 종래의 IFB 난방코일을 도시하는 사시도,
도 2는 종래의 IFB 난방코일의 작동예를 도시하는 단면도,
도 3은 본 발명의 회전형 열교환 코일을 도시하는 사시도,
도 4는 본 발명의 회전형 열교환 코일에 대한 작동예를 도시하는 단면도,
도 5는 본 발명의 회전형 열교환 코일에 있어서 핀튜브의 각기 다른 예를 도시하는 도.
도 3은 본 발명의 회전형 열교환 코일을 도시하는 사시도이며, 도 4는 본 발명의 회전형 열교환 코일에 대한 작동예를 도시하는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 회전형 열교환 코일에 있어서 핀튜브의 각기 다른 예를 도시하는 도이다. 본 발명의 회전형 열교환 코일은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 공기가 통과하는 중단에 설치되어 입구 및 출구가 형성된 몸체(100)와; 상기 몸체(100)를 횡단하도록 상기 몸체에 회전 가능하게 지지되며, 평면 형상을 이루도록 다수가 나란하게 일정 간극을 두고 배치되어 그 내부에 열매체가 통과하는 핀튜브(200)와; 평면 형상을 이룬 상기 핀튜브(200)의 회전 각도를 제어하는 회전구동부(300)로 구성되는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다. 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선, 본 발명의 회전형 열교환 코일은 기본적으로 몸체(100), 핀튜브(200), 그리고 회전구동부(300)로 구성된다. 먼저, 상기 몸체(100)는 그 형상에 제한은 없지만 도시한 바와 같이 대략 육면체로 이루어진 것으로, 그 일측에 입구가 형성되어 있고, 그 타측에 출구가 형성되어 있어, 열교환을 하고자 하는 공기가 상기 입구를 통해 들어왔다가 이 몸체(100)를 통과하여 상기 출구로 토출 된다. 이때, 상기 몸체(100)의 내부에는 공기와 열교환을 실시하기 위한 열매체, 예를 들어 스팀이나 온수 또는 냉매가 통과하는 핀튜브(200)가 마련된다. 상기 핀튜브(200)는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 몸체(100)를 횡단하도록 상기 몸체(100)에 회전 가능하게 지지된다. 이를 위해 상기 핀튜브(200)와 상기 몸체(100)의 사이에는 미도시 하였지만 베어링과 같은 지지수단을 부가하는 것이 바람직하다. 이와 더불어, 본 발명의 회전형 열교환 코일의 외부에서는 회전 가능한 상기 핀튜브(200)의 입구 및 출구에 열매체를 공급하기 위해 고정 설치된 입구 및 출구와 연결되는 연결수단도 요구될 것이며, 이러한 연결수단은 열매체의 누출을 막아 기밀을 유지하면서 상기 핀튜브(200)가 회전 가능하도록 연통 형성되는 구조를 갖는 것이다. 이때, 상기 핀튜브(200)는 그 일측만이 상기 몸체(100)에 지지(이후 "외팔 지지"라 한다)될 수도 있고, 양측이 각각 상기 몸체(100)에 지지(이후 "양단 지지"라 한다)될 수도 있는 것이다. 그리고 상기 핀튜브(200)는 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 평면 형상을 이루어 다수 개가 나란하게 일정 간극을 두고 배치되어 공기와의 접촉면적을 최대로 하는 것이 바람직하다. 도 4에는 단면상 5개의 핀튜브(200)가 평면 형상을 이루는 것을 예시한 것으로, 이러한 핀튜브(200)가 하나의 몸체(100)에 4개가 수평하게 마련된 것을 예시하였다. 물론 도시하지는 않았지만 상기 몸체(100)에 다수의 핀튜브(200)가 수직하게 마련되는 것도 가능하며, 도면에서는 공기가 몸체(100)의 입구로부터 들어와 출구로 나갈 때까지 오직 1층의 핀튜브(200)를 통과하도록 상기 핀튜브(200)를 배치한 것을 예시하였지만, 2층 이상의 핀튜브(200)를 다층으로 구성하는 것도 물론 가능하며, 이러한 경우 공기가 몸체(100)의 입구로부터 들어와 출구로 나갈 때까지 다층의 핀튜브(200)에서 각각 열교환을 실시하여 열교환 효율을 크게 증대시킬 수 있는 이점을 가진다. 이때, 상기 핀튜브(200)가 평면 형상을 이루도록 하는 배열은 다양한 예가 있을 수 있다. 그 일 예로 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 일측의 입구로부터 타측의 출구에 이르기까지 오직 하나의 핀튜브(200)로 양단 지지되는 것이 가능하다. 그 다른 예로는 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이 일측의 입구로부터 다시 동일한 측의 출구에 이르기까지 오직 하나의 핀튜브(200)로 이루어지는 것도 가능하다. 이러한 경우, 상기 핀튜브(200)는 상기 몸체(100)에 외팔 지지되어 상기 핀튜브(200)의 입구 및 출구는 이중의 중공관(210)으로 이루어진 것이다. 이러한 이중 중공관(210)은 상기 핀튜브(200)를 상기 몸체(100)에 회전 가능하게 지지하는 동시에 하나의 관 내부로 입구 및 출구가 각각 형성되기 위한 2중 구조에 해당하는 것이다. 또 다른 예로는 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이 일측의 입구로부터 분기로(220)를 통해 다수로 분기되었다가 타측의 출구에서 분기로(220)에 의해 다시 하나로 합쳐지는 것이 가능하다. 즉, 상기 핀튜브(200)는 상기 몸체(100)에 양단 지지되어 양측에 각각 분기로(220)가 마련되는 것으로 구성할 수도 있는 것이다. 따라서, 공기와 열교환 하기 위한 핀튜브(200)를 평면 형상으로 배열하는 구성은 다양한 예가 있을 수 있으며, 상술한 것은 그 예 중 대표되는 몇몇을 예시한 것으로, 이에 국한되는 것은 아니다. 마지막으로, 회전구동부(300)는 평면 형상을 이루고 있는 상기 핀튜브(200)의 회전 각도를 제어하게 된다. 이때, 상기 회전구동부(300)에는 구동원으로 구동 모터 등이 마련되며, 이러한 구동원으로부터 상기 핀튜브(200) 사이에 체인, 벨트, 기어, 링크(linkage) 등의 일반적인 동력전달 수단이 마련되어 상기 구동원의 구동에 따라 연동하여 하나의 몸체(100)에 마련된 다수의 핀튜브(200)를 동시에 일체로 회전시키는 것이 가능해진다. 이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다. 상기와 같이 구성된 본 발명의 회전형 열교환 코일은 공기와 열매체 상호간에 열교환이 요구되는 곳에 설치되는 것으로, 공기와 열매체가 몸체(100)를 통과하게 된다. 이때, 상기 몸체(100)의 입구 및 출구에는 미도시한 온도검출수단을 각각 두어 열매체와의 열교환 이전의 공기 온도 및 열교환 이후의 공기 온도를 검출하도록 하고, 이와 함께, 열매체, 즉 스팀이나 온수의 온도를 검출할 수 있도록 핀튜브(200)의 입구 및 출구에도 온도검출수단을 마련하여, 요구되는 공기의 온도에 따라 회전구동부(300)를 적절하게 제어하게 되는 것이다. 물론, 본 발명의 회전형 열교환 코일을 건물의 통합 공조시스템을 구성하는 하나의 요소로 적용할 경우, 상기 회전구동부(300)가 중앙에서 제어될 수도 있음은 자명한 것이다. 즉, 동절기에 요구되는 공기의 온도와 외부공기 온도의 차이가 클 경우, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 평면 형상을 이루는 핀튜브(200)가 수직하게 위치하도록 회전구동부(300)를 제어하게 된다. 이러한 경우, 상기 몸체(100)의 입구를 통해 들어오는 공기와 열매체가 통과하는 핀튜브(200) 사이의 열교환 단면적이 가장 넓어지게 되어 열교환 효율은 최대가 되는 것이다. 그리고, 만약 요구되는 공기의 온도와 외부공기 온도의 차이가 적을 경우, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 평면 형상을 이루는 핀튜브(200)가 경사지게 위치하도록 회전구동부(300)를 제어하게 된다. 이에 따라, 상기 몸체(100)의 입구를 통해 들어오는 공기와 열매체가 통과하는 핀튜브(200) 사이의 열교환 단면적이 줄어들게 되어 열교환 효율은 중간 정도로 떨어지게 되는 것이다. 마지막으로, 만약 요구되는 공기의 온도와 외부공기 온도의 차이가 없을 경우, 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이 평면 형상을 이루는 핀튜브(200)가 수평하게 위치하도록 상기 회전구동부(300)를 제어하게 된다. 따라서, 상기 몸체(100)의 입구를 통해 들어오는 공기와 열매체가 통과하는 핀튜브(200) 사이의 열교환 단면적은 가장 작아지게 되어 열교환 효율은 최소로 되는 것이다. 즉, 평면 형상을 이루는 상기 핀튜브(200)의 회전 각도를 제어함으로써, 공기와 열매체 상호간의 열교환 단면적을 제어하여 열교환 효율을 용이하게 조절할 수 있게 되는 것이다. 지금까지는 상기 열매체를 스팀이나 온수를 예로 하여 설명하였으나, 하절기에 냉방에도 동일한 형태로 제어하는 것이 가능하며, 이는 종래의 댐퍼 블레이드를 삭제함에 따라 구조 개선에 의해 냉방 시 상기 핀튜브(200)에서 발생하는 결로를 손쉽게 제거할 수 있기 때문에 가능한 것이다. 따라서, 본 발명의 회전형 열교환 코일은 평면 형상을 이루는 핀튜브(200)의 회전 각도를 회전구동부(300)가 제어하여 몸체(100)를 통과하는 공기와 열매체, 예를 들어 스팀이나 온수는 물론 냉매 상호 간의 열교환 단면적을 손쉽고 간단한 구조로 조절할 수 있다는 탁월한 이점을 지니게 된다. 이를 통해 장치 크기의 콤팩트화를 구현할 수 있고, 난방은 물론 냉방을 위한 열교환에도 적용할 수 있는 이점을 가진다. 상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.
100 : 몸체 200 : 핀튜브
210 : 이중 중공관 220 : 분기로
300 : 회전구동부 |
