KR100714389B1 - 전기적으로 조절되어 자체 제어되는 통풍장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나 또는 여러 개의 방에 연결된 여러 개의 공기 덕트(7)가 있는 플리넘 챔버(plenum chamber)내에 장착된 전기적으로 구동되는 팬(3)을 포함하는 통풍 장치에 관한 것이다. 상기 장치는, 특정한 단면를 갖는 오리피스(21, 22, 23)와, 두개의 미리 결정된 지점들 사이의 압력차를 측정하는 압력차 센서(9)를 또한 포함하고, 상기 측정치는 압력차 측정치와 기준치를 비교하고 팬(3)을 제어하는 분석 및 제어 장치(10)에 전송되어, 상기 오리피스에서의 바람직한 유량을 유지하도록 압력차가 일정하게 유지되고 기준치와 동일하게 유지되기 위해서, 팬의 회전속도가 가속되거나 감속된다.

Description

전기적으로 조절되어 자체 제어되는 통풍장치{ELECTRONICALLY REGULATED SELF-CONTROLLED VENTILATION UNIT}

본 발명은 통풍 사용, 특히 공기 흡입구의 개수와 특징의 다양함, 유량의 연속적인 변화, 또는 환경의 변화, 특히 팬에 공급되는 전기 전압의 저하, 바람으로 인한 배압의 변화에 상관없이 유량을 제어하여 환기 또는 흡기로 작동하고, 동시에 어떠한 팬을 위해서도 전기소비(consumption)와 음향 발생(acoustics)을 최적화하는 전기적으로 조절되어 자체 제어되는 통풍장치에 관한 것이다.

집합 건물이나 가정집에서나, 상업적 또는 산업적 용도의 구내에서, 통풍 장치는 건강, 공기의 질 및 빌딩 생활에 필요한 최소한의 공기 재생을 제공해야 한다. 그러나, 유량이 제어되지 않는 통풍 장치는 구내에서 상당한 열적 손실을 야기할 수 있다. 결과적으로, 통풍 시스템은 가장 안정적인 가능한 공기 재생 유량을 제공해야 하는 동시에 제공될 최소한의 유량에 관한 제한을 충족시켜야 한다.

현재 알려진 방법은 압력 차이에 적합한 단면을 가져서 유량을 조절하는 기계 부재들이 흡기용 공기 덕트상에 배치하는 것이다. 이들 유동을 조절하는 장치들은 유량 감소에 따라서 압력이 증가하는 팬과 결합된다. 이들 팬은 압력차의 넓은 범위에서 사용될 수 있음에도 불구하고, 압력차의 증가와 함께 증가하는 소음 수준을 발생시키는 음향적 단점을 가지고 있다. 따라서, 낮은 유량에서, 발생된 소음은 더 높고, 이로 인하여 제조회사는 다양한 유량의 구성에 적합하게 하기 위해서 그리고 불필요한 과도한 전기소비를 발생시키지 않기 위해서 넓은 범위의 구동 장치를 제공하려 한다.

통풍의 견지에서, 하나의 구성 내에서 유량을 또한 변화시킬 필요가 있다.

이들 필요성은 인간 존재로 인한 오염 또는 습기의 증가와 관련될 수 있다. 이 경우에, 유량의 변화는 계속적일 수 있으며, "편평하게 휘어진 팬(flat curve fan)"이라고 알려진 특정의 팬, 다시 말하면 유량의 고려되는 범위를 위하여 상당히 안정된 압력을 주는 팬과 관련된다. 다른 통풍 요건은 갑작스런 특정한 오염, 예를 들어 요리하는 동안 부엌에서의 추가적인 유량의 변화, 샤워할 때 욕실에서의 추가적인 유량의 변화와 관련된다. 이 경우는 일반적으로 속도가 압력에 맞추어지는 2단 속도 팬을 구비함으로써 처리되지만, 이는 단지 2종의 알려진 안정화된 유량만을 위한 것이므로 따라서 2개를 넘는 다른 유량 또는 다수의 쌍의 유량이 필요하게 되면 필요로 하는 제품의 수가 급격히 늘어난다.

본 발명의 목적은 단지 하나의 종래 구동 장치로 음향 발생과 전기소비를 최적화하기 위하여 집과 같은 구내에서 필요한 다양한 유량 구성에 자동적으로 적합하게 하는 조절 장치를 장착한 통풍 장치를 제공하는 것이다.

이 목적을 위해서, 하나 또는 그 이상의 방(room)에 연결된 여러 개의 개방 공기 덕트가 연결되어 있는 케이싱 내에 장착된 전기적으로 구동되는 팬을 포함하는 본 발명에 따른 통풍장치는 미리 정하여진 단면의 오리피스와 미리 정하여진 두개의 지점들 사이의 압력차를 측정하는 압력차 센서를 포함하고, 측정된 값은 분석 및 제어 장치에 전송되고, 상기 분석 및 제어 장치는 압력차 값을 기준치와 비교하여, 상기 오리피스에서의 바람직한 유량을 유지하기 위해서 압력차 값을 일정하게 그리고 기준치와 동일하게 유지하도록 상기 팬의 회전 속도를 가속하거나 감속하는 방식으로 상기 팬을 제어하는 것을 특징으로 한다. 이 장치는 압력차를 조절하여 결과적으로 알려진 통로 단면과 크기를 갖는 공기 덕트의 단부에서의 유량을 제어하는 것이 가능하다. 그리하여, 유량의 저하를 통해 압력에서의 증가와 관련된 소음을 없애고 매우 값비싼 특정한 목적의 팬을 사용하지 않아도 된다.

이에 따라, 본 발명은 단순히 조정되고 주의깊게 형상화된 오리피스로 유량을 조절하는 기계적 부재들을 대체하는 것이 가능하여, 유량을 제어하는 전체 비용을 상당히 감소시킨다.

본 발명은 통로 단면이 통풍의 필요에 따라 결정되고 그 단부에서의 압력에는 독립적인, 변화가능한 유량 개구를 갖춘 장치에도 적합하다. 이 경우에, 조정된 오리피스로서 작용하는 것은 각 개구이다.

본 발명의 하나의 특징에 따르면, 분석 및 제어 장치는 팬에 공급되는 공급 전압의 수준 또는 공급 전류의 특성을 제어한다. 팬이 직류(DC) 팬인지 교류(AC) 팬인지에 따라서, 전압 또는 주파수를 변화시키거나 공급 전류를 신호 절단(chopping)함으로써 제어할 수 있다.

이것은 낮은 유량에서도 낮은 소음 수준과 가능한 구성의 폭넓은 적용범위를 갖는 통풍 요건에 항상 적합한 전기소비를 가능케 한다.

본 발명에 따른 장치의 제 1 실시예에 따르면, 미리 정하여진 단면의 오리피스에서의 통풍 유량은 케이싱에서의 절대 압력, 다시 말하면 케이싱의 내측과 외측 사이의 압력차를 조절함으로써 제어된다.

상기 해결책은, 다양한 흡기용 공기 덕트들을 가로지르는 압력 강하들이 균형을 이루고 이러한 흡기용 공기 덕트들이 길이가 짧은 경우의 통풍 망(network)에 매우 적합하다.

본 발명에 따른 장치의 다른 실시예에 따라서, 미리 정하여진 단면의 오리피스에서 통풍 유량은 케이싱에 속해있는 조정된 오리피스를 가로지르는 압력차 또는 방 안으로 개방되어 있는 배기 또는 흡입 개구와 같이 일정하거나 변화가능한 단면을 갖는 조정된 오리피스를 가로지르는 압력차를 조절함으로써 제어된다.

이 경우에 하나의 가능성에 따라서, 방 안으로 개방되어 있는 공기 환기 또는 입구 개구와 같이 일정하거나 변화가능한 단면을 갖는 조정된 오리피스에서의 유량은 상기 오리피스를 가로지르는 압력차를 조절함으로써 제어되고, 케이싱의 외부 압력은 방의 압력과 동일하다.

본 발명에 다른 장치의 다른 실시 예에서 따라, 압력차 센서는 공기 덕트상에 위치된 적어도 하나의 지점과 케이싱의 내측 사이의 압력차를 측정한다.

이 경우에는, 조절되는 유량의 정확성을 향상시키기 위해서, 압력차 센서는 여러개의 공기 덕트들 내의 평균 압력과 케이싱 내측 압력 사이의 압력차를 측정하고, 공기 덕트 내로 개방되어 있는 여러 개의 튜브는 센서에 연결되는 튜브로 한데 모아지도록 하는 것이 유리하다.

여하튼, 본 발명은 전기적으로 조절되어 자체 제어되는 통풍장치의 여러 개의 실시예를 도시한 예시들에 제한받지 않고 첨부된 도면을 참조하여 다음의 설명에 따라 명확하게 이해할 수 있다.

도 1은 고정된 유량의 기본적인 요건을 충족시키도록 설계된 통풍 케이싱의 확대된 사시도이다.

도 2 내지 도 4는 통풍 케이싱을 제어하기 위하여 압력차를 측정하는 3개의 연결 가능성을 설명하는 3개의 도면이다.

도 5 및 도 6은 통풍 케이싱이 변화가능한 단면 개구와 관련되어 설치된 경우로서 도 3 및 도 4와 유사한 도면이다.

도 1에서 도시된 장치는 전기 모터를 포함하는 팬(3)이 장착된 케이싱(2)을 포함한다. 케이싱(2)은, 3개의 조정된 오리피스(21, 22 및 23)와 도면에서 하나만 도시되어 있는 3개의 공기 덕트(7)들을 끼워맞추게 하는 3개의 연결부(tapping)(4, 5, 6)를 갖추고 있다. 각 공기 덕트(7)는 미관을 고려하여 단순한 격자모양의 뚜껑(24)이 장착된 방 안으로 공기 덕트의 다른쪽 단부를 통하여 개방된다. 압력차 센서(9)는 케이싱내에 장착되어 압력차를 분석하고 팬을 제어하기 위하여 박스 형태의 분석 및 제어 장치(10)에 연결되며, 팬으로의 전기 공급(12)에 영향을 미치게 된다.

도 2에서 도시된 실시예에서, 압력차 센서는 케이싱내 절대 압력, 다시 말하면 케이싱의 내측과 외측 사이의 압력차를 측정한다. 이 목적을 위해서, 압력 연결 튜브(pressure tapping tube)(13)는 케이싱의 외측에 개방되고 다른 압력 연결 튜브(14)는 케이싱 내로 개방된다.

도 3은 같은 요소들이 전과 같은 참조부호로 표시되어 있는 장치의 제 2 형태의 실시예를 도시한다. 이 경우에, 압력 센서(9)는 케이싱의 내측과 케이싱에 대하여 오리피스(23)를 넘어서 공기 덕트(7)상에 위치된 지점(16) 사이의 압력차를 측정한다.

도 4는 같은 요소들이 전과 같은 참조부호로 표시되어 있는 제 3 형태의 실시예를 도시한다. 이 경우에, 압력 센서(9)에 연결된 공통의 튜브(20)와 만나는 각각의 3개의 튜브(17, 18, 및 19)는 연결부(4, 5 및 6)들에 연결된 공기 덕트들에서의 평균 압력을 결정하는 것이 가능하다. 압력 센서는 압력 연결 튜브(14)를 거쳐 케이싱 내의 압력을 또한 측정한다. 센서는 공기 덕트들 내의 평균 압력과 케이싱 내의 압력 사이의 압력차를 측정하고, 오리피스들(21, 22 및 23)은 압력 연결부들 사이에 배치된다.

같은 요소들이 전과 같은 참조부호로 표시되어 있는, 도 5에서 도시된 실시예에서는, 오리피스(23)는 환기시킬 방 안으로 개방된 개구(8)로 교체되고, 압력차는 개구(8)와 케이싱 사이의 공기 덕트(7) 내로 개방되어 있는 지점(16)과, 케이싱 외측의 압력 연결 튜브(13)와의 사이에서 측정된다.

도 4에 도시된 실시예에 대응하는, 도 6에서 도시된 실시예에서, 오리피스 (23)는 환기시킬 방 안으로 개방된 개구(8)에 의해 교체되고, 압력차는 공기 덕트들(7)에서의 평균 압력과 압력 연결 튜브(13)에서 측정되어 얻어지는 케이싱 외부의 압력을 측정함으로써 얻어진다.

모든 경우에서, 팬의 속도는 센서(9)에 의해 측정된 압력 차가 일정하게 유지되도록 맞추어 진다.

본 발명에 따른 장치의 부가적인 장점은, 예를 들어 한 개 내지 네 개로부터 공기 덕트가 작동에 불리하지 않게 연결될 수 있는 숫자까지 달라질 수 있는 연결부의 수에 상관없이 구동 장치를 단일화할 수 있다는 점에 있다.

전술되어 명확해지는 바와 같이, 본 발명은 케이싱 내에 단지 하나의 구동 장치를 사용하여 유량 변화가 자체적으로 적합화되게 하거나 매우 안정된 유량을 가능케 하고, 동시에 음향 발생과 전기소비를 최적화한 조절되는 통풍 케이싱을 제공함으로써 종래 기술을 크게 진보시켰다.

말할 필요도 없이, 본 발명은 제한적이지 않은 예시로서 이상에서 설명한 본 장치의 실시예에만 국한되지 않으며, 반대로 그 모든 선택적인 실시예를 포함한다. 특히, 다른 압력 차를 토대로 조절될 수 있는 통풍 케이싱을 제조할 수 있고, 다른 방식으로 어떤 압력차의 측정치를 조합할 있으며, 예를 들어 같은 분석 및 제어 박스에 측정치를 보내서 가장 좋은 팬 작동 조건을 형성하는 측정치에 우월성을 주도록 2개의 센서에 의해 제공된 압력차를 조합할 수 있다.

Claims (7)

1. 환기 또는 흡기로 작동하고, 하나 또는 그 이상의 방에 연결된 여러 개의 공기 덕트(7)가 연결되어 있는 케이싱(2) 내에 장착된 전기적으로 구동되는 팬(3)을 포함하는 전기적으로 조절되어 자체 제어되는 통풍 장치에 있어서,

   미리 정하여진 단면의 오리피스(21, 22, 23)와 미리 정하여진 두 개의 지점들 사이의 압력차를 측정하는 압력차 센서(9)를 포함하고,

   측정된 값은 분석 및 제어 장치(10)에 전송되고, 상기 분석 및 제어 장치(10)는, 압력차 값을 기준치와 비교하고, 상기 오리피스에서의 바람직한 유량을 유지하기 위해서, 압력차 값을 일정하게 그리고 기준치와 동일하게 유지하도록, 상기 팬의 회전 속도를 가속하거나 감속하는 방식으로 팬(3)을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기적으로 조절되어 자체 제어되는 통풍 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   분석 및 제어 장치(10)는 팬(3)에 공급되는 공급 전압의 수준이나 공급 전류의 특성을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기적으로 조절되어 자체 제어되는 통풍 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   미리 정하여진 단면을 갖는 오리피스(21, 22, 23)에서의 통풍 유량이, 케이싱(2) 내의 절대 압력인 케이싱(2)의 내측과 외측 사이의 압력차를 조절함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 전기적으로 조절되어 자체 제어되는 통풍 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   미리 정하여진 단면을 갖는 오리피스(21, 22, 23)에서의 통풍 유량은, 일정하거나 변화가능한 단면을 갖는 배기 또는 흡기 개구를 포함하거나 케이싱에 속하는 조정된 오리피스를 가로지르는 압력차를 조절함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 전기적으로 조절되어 자체 제어되는 통풍 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   일정하거나 변화가능한 단면을 갖는 조정된 오리피스(21, 22, 23)에서의 통풍 유량은 상기 오리피스를 가로지르는 압력차를 조절함으로써 제어되고, 케이싱의 외부 압력은 방의 압력과 동일한 것을 특징으로 하는 전기적으로 조절되어 자체 제어되는 통풍 장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   압력차 센서(9)는 공기 덕트상에 위치된 적어도 하나의 지점과 케이싱의 내측 사이의 압력차를 측정하는 것을 특징으로 하는 전기적으로 조절되어 자체 제어되는 통풍 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   압력차 센서(9)는 여러 개의 공기 덕트들 내의 평균 압력과 케이싱(2) 내측 압력 사이의 압력차를 측정하고, 공기 덕트(7)내로 개방되어 있는 여러 개의 튜브 (17, 18, 19)는 센서(9)에 연결되는 튜브(20)로 한데 모아지는 것을 특징으로 하는 전기적으로 조절되어 자체 제어되는 통풍 장치.

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