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KR20050108911A - 환기장치 - Google Patents

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KR20050108911A
KR20050108911A KR1020040034154A KR20040034154A KR20050108911A KR 20050108911 A KR20050108911 A KR 20050108911A KR 1020040034154 A KR1020040034154 A KR 1020040034154A KR 20040034154 A KR20040034154 A KR 20040034154A KR 20050108911 A KR20050108911 A KR 20050108911A
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KR
South Korea
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air
indoor air
case
outdoor air
heat exchanger
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KR1020040034154A
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KR100590329B1 (ko
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이정우
이상열
진심원
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Priority to US10/914,086 priority patent/US20050252647A1/en
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Abstract

본 발명은 환기장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히, 급기되는 실외공기와 배기되는 실내공기가 교차되면서 열교환되는 전열 교환기의 구조를 개선함으로써, 실외공기와 실내공기의 열교환 효율이 향상되도록 하는 환기장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 환기장치는 외형을 이루는 케이스; 상기 케이스의 내부에 형성되어 실내공기가 배출되기 위한 배출유로; 상기 케이스의 내부에 형성되어 실외공기가 흡입되기 위한 흡입유로; 상기 배출유로 및 흡입유로와 연결되고, 상기 실내공기 및 실외공기가 수평상태로 유입 및 유출되고, 실내공기와 실외공기가 교차하여 관통되도록 형성되는 적어도 하나 이상의 열교환 채널이 포함되는 전열 교환기; 및 상기 실내공기와 상기 실외공기를 흡입하는 송풍팬;이 포함된다.

Description

환기장치{A ventilating apparatus}
본 발명은 환기장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히, 급기되는 실외공기와 배기되는 실내공기가 교차되면서 열교환되는 전열 교환기의 구조를 개선함으로써, 실외공기와 실내공기의 열교환 효율이 향상되도록 하는 환기장치에 관한 것이다.
일반적으로 외부와 공기순환이 원활히 일어나지 않는 공간에서는 생명체의 호흡에 의해 시간이 지나면서 산소의 양은 줄어들고 이산화탄소의 양은 증가하게 된다. 상세히, 사무실이나 차량과 같이 많은 사람이 운집하는 공간 또는 협소한 공간에서 오래 머물게 되는 경우, 실내공기를 신선한 실외공기로 대체해 주어야 하는다. 이 경우, 통상적으로 사용되는 것이 환기장치이다.
도 1은 종래의 일반적인 환기장치의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 2는 상기 환기 장치에서 일어나는 공기의 흐름을 보여주는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적으로 널리 알려진 환기장치(10)는 외형을 이루는 케이스(11)와, 상기 케이스(11)의 일측면에 형성되어 실외공기가 흡입되는 급기 흡입구(31)와, 상기 급기 흡입구(31)를 통하여 흡입된 실외공기가 실내로 토출되는 급기 배출구(32)가 포함된다.
또한, 상기 케이스(11)의 일측면에 형성되어 실내공기가 흡입되는 배기 흡입구(41)와, 상기 배기 흡입구(41)를 통하여 흡입된 실내공기가 외부로 배출되는 배기 배출구(42)가 포함된다.
또한, 상기 급기 흡입구(31)와 상기 급기 배출구(32)를 연결하는 유로상에 장착되어 실외 공기를 흡입하는 흡입팬(30)과, 상기 배기 흡입구(41)와 상기 배기 배출구(42)를 연결하는 유로상에 장착되어 실내 공기를 흡입하는 배기팬(40)이 포함된다.
또한, 상기 실외공기와 상기 실내공기가 서로 교차하면서 열교환이 일어나도록 하는 전열 교환기(20)가 더 포함된다. 상세히, 상기 전열 교환기(20)는 상기 실외공기가 흐르는 흡기 유로(21)와, 상기 실내공기가 흐르는 배기 유로(22)가 형성된다. 그리고, 상기 흡기 유로(21)와 상기 배기 유로(22)는 격벽에 의하여 교대로 층을 이루어 형성되므로, 열교환시 실외공기와 실내공기가 섞이지 않는다.
이하에서는 종래의 환기장치의 작동에 대하여 설명한다.
먼저, 상기 흡입팬(30)과 상기 배기팬(40)이 작동되면 상기 급기 흡입구(31)와 상기 배기 흡입구(41)를 통하여 실외공기와 실내공기가 상기 환기장치(10)로 유입된다. 그리고, 유입된 상기 실외공기와 실내공기는 상기 전열 교환기(20)를 통과하면서 열교환이 일어나게 된다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 전열 교환기(20)의 측단면이 마름모 형상을 이루며, 수평방향으로 길게 형성된다. 그리고, 상기 흡입되는 실외 및 실내공기는 상기 전열 교환기(20)의 하측 경사면으로 유입되어 상측 경사면으로 토출된다.
그러나, 도시된 바와 같은 종래의 환기장치는 전열 교환기(20)가 마름모형으로 배치되기 때문에 다음과 같은 문제점이 발생된다.
첫째, 환기장치의 높이에 있어서 한계가 있기 때문에 전열 교환기의 단면 크기에 제한이 가해진다. 따라서, 전열교환 단면적을 크게 할 수 없는 단점이 있다.
둘째, 상기 전열교환 단면적의 한계를 보상하기 위하여 전열 교환기의 길이를 늘임으로써 환기 장치의 부피가 커지는 단점이 있다.
셋째, 상기 전열 교환기의 길이가 길어짐으로써, 전열 교환기를 통과하기 위한 공기 유로가 상대적으로 많이 꺾이기 때문에 유로의 저항이 증가되는 단점이 있다.
넷째, 종래의 전열 교환기의 경우, 공기가 하측으로 유입되어 상측으로 토출되기 때문에, 전열 교환기 입출구단 양쪽에서 유로의 복층화 구간이 발생하며, 이로 인한 유로 저항이 증가되는 단점이 있다.
또한, 전열 교환기 양단에서 열교환 효율이 급감하는 데드 존(dead zone)이 발생되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 실외공기와 실내공기가 열교환하는 전열 교환기의 구조를 개선함으로써, 환기 장치의 부피를 최소화할 수 있는 환기장치 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 전열 교환기의 구조를 개선함으로써, 공기 유로를 단순화하여 유로 저항이 감소되는 환기장치 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 전열 교환기의 구조를 개선함으로써, 열교환 효율이 모든 지점에서 균일하게 나타나도록 하여 데드 존이 나타나지 않도록 하는 환기 장치 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 전열 교환기의 유로 형상을 변경함으로써, 유로의 복층화 구간을 제거하여 유로 저항이 감소되도록 하는 환기장치 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기된 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 환기장치는 외형을 이루는 케이스; 상기 케이스의 내부에 형성되어 실내공기가 배출되기 위한 배출유로; 상기 케이스의 내부에 형성되어 실외공기가 흡입되기 위한 흡입유로; 상기 배출유로 및 흡입유로와 연결되고, 상기 실내공기 및 실외공기가 수평상태로 유입 및 유출되고, 실내공기와 실외공기가 교차하여 관통되도록 형성되는 적어도 하나 이상의 열교환 채널이 포함되는 전열 교환기; 및 상기 실내공기와 상기 실외공기를 흡입하는 송풍팬;이 포함된다.
상기와 같은 구성에 의하여, 전열 교환기를 통과하는 실외공기 및 실내공기가 효율적으로 열교환되는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시예에 제한된다고 할 수 없으며, 또다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있다.
도 3은 본 발명의 사상에 따르는 환기장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 환기장치(100)는 외형을 이루고, 내부 부품을 보호하는 케이스(110)와, 상기 케이스(110)의 일측면에 형성되어 실외공기가 흡입되도록 하는 흡기 흡입구(120)와, 상기 흡기 흡입구(120)를 통하여 유입된 공기가 실내로 토출되도록 상기 케이스(110)의 타측면에 형성되는 흡기 배출구(121)가 포함된다.
또한, 상기 케이스(110)의 일측면에 형성되어 실내공기가 흡입되도록 하는 배기 흡입구(130)와, 상기 배기 흡입구(130)를 통해 흡입된 실내공기가 외부로 배출되도록 상기 케이스(110)의 타측면에 형성되는 배기 배출구(131)가 포함된다.
또한, 상기 흡기 흡입구(120)와 상기 배기 흡입구(130)를 토하여 환기장치(100) 내부로 유입된 공기가 교차하면서 열교환이 일어나는 전열 교환기(200)가 중심부에 안착된다.
한편, 상기 환기장치(100) 내부에는 상기 실외공기와 상기 실내공기를 흡입하기 위하여 송풍팬(미도시)이 각각 설치된다.
이하 본 발명에 따른 환기장치의 작동에 대하여 설명한다.
먼저, 상기 환기장치(100)에 전원이 인가되면, 실외공기를 흡입하기 위한 흡입팬(미도시)과 실내공기를 흡입하기 위한 배기팬(미도시)이 작동한다. 그리고, 상기 팬의 작동에 의하여 상기 흡기 흡입구(120)를 통하여 실외공기와 실내공기가 환기장치(100) 내부로 유입된다.
한편, 상기 환기장치(100) 내부로 유입된 공기는 상기 전열 교환기(200)를 통과하면서 열교환이 이루어진다.
도 4는 본 발명의 사상에 따른 전열 교환기를 보여주는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전열 교환기(200)는 대략 육면체의 형상을 이루고, 공기가 측면으로 흡입되어 측면으로 토출되도록 구성된다.
상세히, 상기 전열 교환기(200)는 대략 사각형 형상을 이루는 판 형상의 상부 프레임(230)과, 일측 끝단이 상기 상부 프레임의 네 모서리에 부착되어 수직하게 연장형성되는 측면 프레임(240)과, 상기 측면 프레임(240)의 타측 끝단에 모서리가 부착되는 하부 프레임(250)이 포함된다.
또한, 상기 상부 프레임(230)과 상기 하부 프레임(250) 사이에 교대로 형성되는 흡기 채널(210)과 배기 채널(220)이 포함된다. 상세히, 상기 흡기 채널(210)을 통하여 실외공기가 흡입되고, 상기 배기 채널(220)을 통하여 실내공기가 흡입된다.
더욱 상세히, 상기 각각의 채널(210)(220)은 상기 실외공기와 상기 실내공기가 열전도에 의하여 열교환되도록 하는 열교환판(261)과, 상기 열교환판(261)의 하측에 형성되며, 상기 채널(210)(220)을 통과하는 공기의 흐름이 일방향이 되도록 유도하는 주름판(260)이 포함된다. 따라서, 전체적으로 볼 때, 상기 주름판(260)의 상측 및 하측면에 상기 열교환판(261)이 부착되는 형상을 한다.
한편, 상기 주름판(260)은 상기 공기와 마찰을 일으킴으로써 공기가 함유하고 있는 열이 최대한 많이 전도되도록 하는 기능도 수행한다. 따라서, 상기 실외공기 및 실내공기가 상기 채널을 통과하면서 상기 열교환판(261)을 통해 열교환할 뿐 아니라, 상기 공기로부터 상기 주름판(260)에 전달되는 열이 상기 열교환판(261)으로 전도되는 방식으로도 열교환된다.
여기서, 상기 주름판(260)의 형상은 본 발명의 실시예에 제한되지 아니하며, 다양한 형상과 폭으로 형성되는 주름판이 제안가능하며, 그러한 주름판은 본 발명의 사상의 범위에 포함됨을 밝혀둔다.
또한, 상기 흡기 채널(210)과 상기 배기 채널(220)은 상술한 바와 같이 한층씩 교차되어 적층되며, 상기 실내공기가 흡입되는 입구와 상기 실외공기가 흡입되는 입구가 직교되게 형성된다. 따라서, 상기 실내공기와 상기 실외공기는 상기 전열 교환기(200) 내부에서 상호 교차되어 흐르게 된다.
또한, 상기 전열 교환기(200)는 상기 케이스(110) 내부에 안착될 때, 상기 하부 프레임(250)이 바닥을 향하고, 상기 상부 프레임(230)이 상측면을 향하도록 한다. 그리고, 상기 측면 프레임(240)은 각각 상기 환기장치(100)의 전후방 및 양측면을 향하도록 한다.
상기와 같은 구조를 갖는 전열 교환기(200)에 의하여, 흡입되는 실내공기 및 실외공기는 흡입단과 토출단의 높이가 동일하게 되므로, 공기 유동에 있어서 복층화 구간이 발생하지 않게 된다. 따라서, 공기 유동시 발생되는 유동저항에 의한 손실이 제거되는 특징이 있다.
실시예 1.
도 5는 본 발명의 사상에 따른 환기장치의 구조를 보여주는 일실시예이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 환기장치(100)는 실외공기가 흡입되는 흡기 흡입구(120)와, 상기 흡기 흡입구(120)로 유입된 실외공기가 흐르는 흡기 흡입덕트(122)와, 실내공기가 흡입되는 배기 흡입구(130)와, 상기 배기 흡입구(130)로 유입된 실내공기가 흐르는 배기 흡입덕트(132)가 포함된다.
또한, 상기 흡기 흡입덕트(122) 및 상기 배기 흡입덕트(132)를 통과한 실외공기 및 실내공기가 유입되어 열교환이 일어나는 전열 교환기(200)와, 상기 전열 교환기(200)를 빠져나온 실외공기가 흐르는 흡기 배출덕트(123)와, 상기 전열 교환기(200)를 빠져나온 실내공기가 흐르는 배기 배출덕트(133)가 포함된다.
또한, 상기 흡기 배출덕트(123)와 연결되어 실외공기가 실내로 유입되도록 하는 흡기 배출구(121)와, 상기 배기 배출덕트(133)와 연결되어 실내공기가 실외로 배출되록하는 배기 배출구(131)가 포함된다.
또한, 상기 흡기 배출덕트(123) 내에 장착되어 실외공기를 흡입하는 흡입팬(140)과, 상기 배기 배축 덕트(133) 내에 장착되어 실내공기를 흡입하는 배기팬(150)이 포함된다. 그러나, 상기 흡기팬(140) 및 상기 배기팬(150)은 상기 흡기 흡입덕트(122) 및 상기 배기 흡입덕트(132)내부에 장착될 수도 있다.
도시된 바와 같이, 상기 전열 교환기(200) 내부에서 실외공기와 실내공기는상호 교차되어 유동된다. 그리고, 상기 전열 교환기(200)는 실외공기가 통과되는 채널과 실외공기가 통과되는 채널이 상하로 교대로 형성되므로, 실외 공기와 실내공기가 섞이거나 간섭되지 않고 열교환하게 된다.
또한, 상기 흡입구(120)(130)와 상기 배출구(121)(131)가 동일선상에 위치되도록 구성됨을 특징으로 한다.
그리고, 상기 흡기 흡입덕트(122)와 상기 배기 배출덕트(133)가 서로 교차되어 상기 전열 교환기(200)와 연결되도록 구성된다. 이와 같이 상기 전열 교환기(200) 내부에서 형성되는 공기의 흐름 방향과 상기 흡기 흡입덕트(122) 또는 상기 배기 배출덕트(133) 내부에서 형성되는 공기의 흐름 방향이 소정의 각도를 이루도록 형성되는 것은, 팬의 특성때문이다. 다시 말하면, 시로코팬 또는 터보팬과 같이 축방향으로 공기가 흡입되어 반경방향으로 토출되는 횡류팬을 장착하는 경우, 공기 유동시 저항을 최소화하기 위함이다. 그러나, 상기 덕트의 형상을 적절이 조절함으로써, 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
실시예 2.
도 6은 본 발명의 사상에 따른 환기장치의 또다른 실시예를 보여주는 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 환기장치(100)의 구성에 있어서, 상기에서 설명된 구성과 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
본 실시예에서 상기 환기 장치(100)는 배기 흡입구(130)와 배기 배출구(131)에 연결되는 별도의 환기덕트(170)가 추가 장착되는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 배기 흡입구(130)의 입구부분에 절환 댐퍼(160)가 구비된다.
상세히, 전열 교환을 통하여 실내공기를 환기시키고자 하는 경우에는 상기 절환 댐퍼(160)가 상기 환기 덕트(170)의 입구를 폐쇄함으로써, 실내공기가 상기 전열 교환기(200)를 통과하도록 한다. 그리고, 전열교환을 거치지 않고 단순히 환기만 시키고자 하는 경우에는, 상기 절환 댐퍼(160)가 상기 배기 흡입덕트(132)의 입구를 폐쇄하도록 함으로써 상기 목적을 달성할 수 있다. 그리고, 상기 환기 덕트(170) 내부에 별도의 송풍팬을 설치하여 환기가 신속히 되도록 할 수도 있다. 다른 방법으로서, 상기 배기팬(150)의 위치를 상기 배기 배출구(131)의 입구에 장착함으로써, 전열 교환에 의하여 환기를 시키는 경우 뿐 아니라 단순히 환기만 시키는 경우에도 하나의 송풍팬이 이용되도록 설계가 가능하다.
또한, 상기 흡기 흡입구(120)와 상기 흡기 배출구(121)가 동일선상에 위치되도록 하여 상기 환기덕트(170)의 길이가 짧아지는 것을 특징으로 한다.
실시예 3.
도 7은 본 발명의 사상에 따른 환기장치의 또다른 실시예를 보여주는 구성도이다.
본 발명에 따른 환기장치(100)는 흡기구와 배기구가 동일 선상에 위치되지 않고 엇갈리게 설치되는 것을 특징으로 한다.
상세히, 상기 배기 흡입구(130)로 유입되어 상기 배기 흡입덕트(131)와, 상기 전열 교환기(200) 및 상기 배기 배출덕트(133)를 지나 상기 배기 배출구(131)로 이어지는 배기 유로와, 상기 흡기 흡입구(120)로 유입되어 상기 흡기 흡입덕트(121)와, 상기 전열 교환기9200) 및 상기 흡기 배출덕트(123)를 지나 상기 흡기 배출구(121)로 이어지는 흡기 유로가 대략 "X" 자형을 이룬다.
더욱 상세히, 흡기 흡입구(120)와 배기 흡입구(130)가 동일 선상에 위치되고, 흡기 배출구(121)와 배기 배출구(131)가 동일선상에 위치된다.
상기와 같이 공기 유로가 형성됨으로써, 공기 유로가 짧아지게 되어 유동손실이 감소되는 장점이 있다.
실시예 4.
도 8은 본 발명의 사상에 따른 환기장치의 또다른 실시예를 보여주는 구성도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 환기장치(100)는 실내공기가 흡입되는 배기 흡입구(130)의 위치가 상기 배기 배출구(131)와 평행하게 형성되지 않고, 소정의 각도를 이루어 형성되는 것을 특징으로 한다.
도시된 바와 같이 배기 흡입구(130)가 상기 환기장치 케이스(110)의 측면에 형성되도록 함으로써, 상기 환기장치(100)가 설치되는 장소에 구애받지 아니하고 자유로이 설치되도록 하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 배기 흡입구(130)에 제한되지 아니하고, 다른 흡입구 및/또는 배출구의 형성 위치도 상기 환기장치(100)가 설치되는 장소에 따라 다양한 방향에 형성될 수 있음을 밝혀 둔다.
상기와 같은 구성을 이루는 본 발명에 따른 환기장치에 의하여 환기장치의 규격이 소형화되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 환기 장치에 의하여 유로구조가 개선됨으로써, 열교환 효율이 증가되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 환기 장치에 의하여 유로구조가 개선됨으로써, 데드 존이 발생되는 것을 최소화하고, 유로의 복층화 구간이 한 곳으로 줄어 들거나 발생되지 않게 되어 유로저항이 감소되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 일반적인 환기장치의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도.
도 2는 상기 환기 장치에서 일어나는 공기의 흐름을 보여주는 단면도.
도 3은 본 발명의 사상에 따르는 환기장치를 개략적으로 보여주는 사시도.
도 4는 본 발명의 사상에 따른 전열 교환기를 보여주는 사시도.
도 5는 본 발명의 사상에 따른 환기장치의 구조를 보여주는 일실시예.
도 6은 본 발명의 사상에 따른 환기장치의 또다른 실시예를 보여주는 구성도.
도 7은 본 발명의 사상에 따른 환기장치의 또다른 실시예를 보여주는 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 환기장치 110 : 케이스 120 : 흡기 흡입구
121 : 흡기 배출구 130 : 배기 흡입구 131 : 배기 배출구
140 : 흡기팬 150 : 배기팬 200 : 전열 교환기
210 : 흡기 채널 220 : 배기 채널 230 : 상부 프레임
240 : 측면 프레임 250 : 하부 프레임 260 : 주름판

Claims (9)

  1. 외형을 이루는 케이스;
    상기 케이스의 내부에 형성되어 실내공기가 배출되기 위한 배출유로;
    상기 케이스의 내부에 형성되어 실외공기가 흡입되기 위한 흡입유로;
    상기 배출유로 및 흡입유로와 연결되고, 상기 실내공기 및 실외공기가 수평상태로 유입 및 유출되고, 실내공기와 실외공기가 교차하여 관통되도록 형성되는 적어도 하나 이상의 열교환 채널이 포함되는 전열 교환기; 및
    상기 실내공기와 상기 실외공기를 흡입하는 송풍팬;이 포함되는 환기장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전열 교환기는 상기 케이스 내부에 수직하게 안착되는 육면체 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 환기장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전열 교환기는 하부 프레임과,
    상기 하부 프레임 상부면에 교대로 적층되는 적어도 하나의 흡기 채널 및 배기 채널과,
    최상단에 적층되는 상부 프레임과,
    상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임을 연결하는 적어도 하나의 측면 프레임이 포함되는 환기장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전열 교환기는 공기의 유입단 및 유출단인 상기 케이스의 모서리부분을 향하도록 안착되는 것을 특징으로 하는 환기장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    실외공기 흡입구와 배출구 및/또는 실내공기 흡입구와 배출구가 동일 선상에 형성되는 케이스가 포함되는 환기장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    실외공기 흡입구와 실내공기 흡입구 및/또는 실외공기 배출구와 실내공기 배출구가 동일 선상에 형성되는 케이스가 포함되는 환기장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    실외공기 및/또는 실내공기의 흡입구 또는 배출구의 적어도 하나가 측면에 형성되는 케이스가 포함되는 환기장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스의 내부에 실내공기 흡입구와 배출구를 연결하는 환기덕트가 포함되는 환기장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 환기덕트의 입구를 선택적으로 개폐가능한 절환댐퍼가 더 포함되는 환기장치.
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