KR101486997B1 - 가택 자동 환기 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가택 내 대기 상태와 외부 대기 상태에 따라 자동으로 가택 내 대기 상태를 최적화하는 환기 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 가택 자동 환기 시스템은 유리창 및 방충망으로 구성되는 창호; 상기 창호를 개폐시키는 창호 개폐기; 가택 내 이산화탄소 농도를 측정하는 이산화탄소 센서; 가택 내 사람의 움직임을 감지하는 모션 센서; 가택 내외부의 온도를 측정하는 온도 센서 및 상기 이산화탄소 센서, 모션 센서 및 온도 센서에서 측정된 가택 내 이산화탄소 농도, 가택 내 사람의 움직임 여부 및 가택 내외부 온도에 따라 창호의 개폐 여부 및 개폐 시간을 결정하여, 상기 창호 개폐기에 구동신호를 전달하는 제어기를 포함하여 구성되고, 상기 제어기는 상기 이산화탄소 센서에서 측정된 이산화탄소 농도가 1000ppm 이상인 경우 상기 방충망이 닫힌 상태에서 유리창만 열고, 이산화탄소 농도가 3000ppm 이상인 경우 상기 유리창과 방충망이 모두 열리도록 하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

가택 자동 환기 시스템 {HOUSE AUTOMATIC VENTILATION SYSTEM}

본 발명은 가택 자동 환기 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가택 내 대기 상태와 외부 대기 상태에 따라 자동으로 가택 내 대기 상태를 최적화하는 환기 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 가택에는 창문이 있고 가택 내 환기를 위해 창문을 여닫는다. 가택에 환기가 필요한 경우는 사람이나 동물의 호흡에 따른 CO₂ 증가, 음식물 조리나 흡연 등에 의한 냄새의 발생, 기타 습도나 온도의 조절 등이 있다.

이러한 가택 환기 시스템의 한 형태가 ‘특허문헌 1’에 개시되어 있고, 도 1은 가택 내 CO₂의 농도, 사람이나 가스불의 유무에 따라 환기운전을 제어하는 종래의 가택 환기 시스템의 일 실시형태를 블록도로 도시한 것이다. 종래의 가택 환기 시스템은 실내에 있는 열원으로부터 발생되는 센서값을 감지하는 열감지센서(1) 및 감지된 센서값에 기초하여 실내에 있는 열원을 인지하고, 이를 바탕으로 CO₂의 농도를 추정하여 환기운전을 제어하는 제어부(3)를 포함하여 구성되어, 사람이 실내에 머문 시간과 사람 수에 따라 실내 CO₂ 농도를 추정하여 추정된 CO₂ 농도가 미리 정해진 기준값 범위를 벗어나면 CO₂ 농도에 따라 유입되는 실외 공기량과 배출되는 실내 공기량을 조절한다.

그러나 이러한 종래의 가택 환기 시스템은 환기운전의 제어변인이 실질적으로 실내 CO₂의 농도 하나로 제한되고, 열원으로부터 실내 CO₂의 농도를 추정하므로 실제 실내 CO₂의 농도와 오차가 발생되며, 가택에서 생활하는 사람의 편의성, 가택 난방 효율, 계절적 요인 등과 무관하게 환기운전이 제어되므로, 사람의 실생활과 다소 괴리가 있고 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

KR 10-2007-0017270 A (2007. 2. 9.)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사람의 실생활에 불편을 주지 않고 에너지 효율이 높은 가택 자동 환기 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 가택 자동 환기 시스템은 유리창 및 방충망으로 구성되는 창호; 상기 창호를 개폐시키는 창호 개폐기; 가택 내 이산화탄소 농도를 측정하는 이산화탄소 센서; 가택 내 사람의 움직임을 감지하는 모션 센서; 가택 내외부의 온도를 측정하는 온도 센서 및 상기 이산화탄소 센서, 모션 센서 및 온도 센서에서 측정된 가택 내 이산화탄소 농도, 가택 내 사람의 움직임 여부 및 가택 내외부 온도에 따라 창호의 개폐 여부 및 개폐 시간을 결정하여, 상기 창호 개폐기에 구동신호를 전달하는 제어기를 포함하여 구성되고, 상기 제어기는 상기 이산화탄소 센서에서 측정된 이산화탄소 농도가 1000ppm 이상인 경우 상기 방충망이 닫힌 상태에서 유리창만 열고, 이산화탄소 농도가 3000ppm 이상인 경우 상기 유리창과 방충망이 모두 열리도록 하는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가택 자동 환기 시스템은 이산화탄소 농도뿐만 아니라 사람의 움직임, 가택 내외의 온도 등을 고려하여 적절히 창호를 개방 또는 폐쇄하므로, 사람의 실생활에 불편함을 주지 않는다.

또한, 가스 누출, 우천 여부 등 상황에 맞추어 유리창과 방충망이 독립적으로 개폐되므로 안전하고 가택 손실이 최소화된다.

도 1은 본 발명에 따른 가택 자동 환기 시스템의 블록도
도 2는 본 발명에 따른 가택 자동 환기 시스템
도 3은 본 발명에 따른 가택 자동 환기 시스템의 사용상태도
도 4는 본 발명에 따른 가택 자동 환기 시스템의 우천 시 사용상태도

이하에서는 본 발명에 따른 가택 자동 환기 시스템을 첨부된 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 가택 자동 환기 시스템의 구성도이다. 본 발명에 따른 가택 자동 환기 시스템은 유리창 및 방충망으로 구성되는 창호를 개폐함으로써 가택 환기를 제어하는 시스템으로서, 가택 내부에 설치된 유리창(12) 및 가택 외부에 설치된 방충망(14)으로 구성되는 창호(10); 상기 창호(10)를 개폐시키는 창호 개폐기(20); 가택 내 이산화탄소 농도를 측정하는 이산화탄소 센서(30); 가택 내 사람의 움직임을 감지하는 모션 센서(40); 실내외 온도를 감지하는 온도 센서(50) 및 이산화탄소 센서(30), 모션 센서(40), 온도 센서(50)에서 감지된 센싱 신호와 가택 내 난방기의 작동 신호를 전달받아 창호 개폐기(20)를 작동시키는 제어기(60)를 포함하여 구성되고, 실내외 조도를 감지하는 조도 센서(70); 가스 누출을 감지하는 가스 센서(80), 습도 센서(90) 및 타이머(95)를 더 포함할 수 있다.

창호(10)는 일반적으로 가택의 외벽에 설치되어 개폐 가능하게 구성된다. 창호(10)의 구체적인 형태는 단일 유리창, 이중 유리창, 방충망 등을 조합하여 다양하게 구성될 수 있는데, 본 발명의 창호(10)는 유리창(12) 및 방충망(14)으로 구성되고, 유리창(12) 및 방충망(14)은 서로 독립적으로 개폐 가능하다.

창호 개폐기(20)는 창호(10)를 개폐시키는 구성요소로서, 도 2에 도시된 바와 같은 모터(22) 및 모터의 회전축에 연결된 기어(24)로 구성될 수 있고, 이 밖에도 스프링과 모터를 이용하거나 리니어 모터를 이용하는 등 창호(10)를 개폐할 수 있는 구성이면 어떠한 것이라도 가능하다. 도 3에 도시된 예에서는 기어(24)에 치합되는 랙(16)이 유리창(12) 및 방충망(14)에 각각 형성되어야 한다.

이산화탄소 센서(30)는 가택 내 이산화탄소 농도를 측정하는 구성요소이다. 가택 내 공기는 동식물의 호흡, 석유나 가스의 연소 등에 의해 이산화탄소의 농도가 높아지는 경우가 많은데, 이러한 경우 사람이 불쾌감을 느끼게 되므로 환기가 필요하다. 즉, 이산화탄소 센서(30)는 제어기(60)에서 창호(10)의 개폐 여부를 판단할 근거로 사용되는 가택 내 이산화탄소 농도를 측정하여 제공한다.

모션 센서(40)는 가택 내 사람의 움직임을 감지하는 구성요소이다. 일반적으로 가택 내에 사람이 있으면 사람의 움직임이 발생되는데 창호(10)를 열어놓는 경우가 많고, 가택 내에 사람이 없거나 수면 등으로 사람의 움직임이 없으면 창호(10)를 닫아놓는 경우가 많다. 모션 센서(40)는 제어기(60)에서 이러한 상황을 판단할 수 있는 근거로 사용되는 가택 내 사람의 움직임을 측정하여 제공한다. 따라서 개나 고양이 등 사람보다 작은 동물의 움직임은 필터링하여 제거할 수 있어야 한다.

온도 센서(50)는 가택 내외에 설치되어 가택 내외부의 온도를 측정하는 구성요소이다. 가택의 실내외 온도에 따라 창호(10)의 개방 여부를 결정해야 하는 경우가 있는데, 특히 겨울의 경우 가택 내부 온도보다 외부 온도가 매우 낮을 때에는 난방 효율을 고려하여 창호(10)를 개방하더라도 그 개방시간을 최소한으로 할 필요가 있다. 온도 센서(50)는 제어기(60)에서 창호(10)의 개폐 여부 및 개폐 시간을 판단할 근거로 사용되는 가택 내외부 온도를 측정하여 제공한다.

제어기(60)는 이산화탄소 센서(30), 모션 센서(40) 및 온도 센서(50)에서 측정된 가택 내 이산화탄소 농도, 가택 내 사람의 움직임 여부 및 가택 내외부 온도에 따라 창호의 개폐 여부 및 개폐 시간을 결정하여, 창호 개폐기(20)에 구동신호를 전달한다. 창호 개폐기(20)는 유리창(12)과 방충망(14)을 독립적으로 구동할 수 있으므로, 제어기(60)는 유리창(12)과 방충망(14) 각각을 구동할 수 있는 구동신호를 생성해야 한다. 예를 들면, 이산화탄소 센서(30)에서 측정된 이산화탄소 농도가 1000ppm 이상인 경우 제어기(60)는 도 3(a)에 도시된 바와 같이 창호 개폐기(20)를 구동하여 방충망(14)이 닫힌 상태에서 유리창(12)만 열도록 할 수 있고, 이산화탄소 농도가 3000ppm 이상인 경우 원활한 환기를 위해(방충망이 있으면 공기의 흐름이 상당히 방해된다) 도 3(b)에 도시된 바와 같이 유리창(12)과 방충망(14)이 모두 열리도록 할 수 있다. 또 다른 예로서, 겨울과 같이 온도 센서(50)에서 측정된 가택 외기 온도가 가택 내기 온도보다 20℃ 이상 낮은 경우, 가택 내기의 온도를 유지하면서 빠르게 환기할 수 있도록 제어기(60)는 이산화탄소 농도가 3000ppm 이상에서 유리창(12)과 방충망(14)을 모두 연 후 이산화탄소 농도가 1000ppm 이하가 되면 즉시 유리창(12)과 방충망(14)을 모두 닫도록 할 수도 있다.

조도 센서(70)는 가택 내외 조도(brightness)를 측정하는 구성요소이다. 일반적으로 낮과 같이 조도가 높은 시간에 창호(10)를 열어놓는 경우가 많고, 밤이나 우천 시 등 조도가 낮은 시간에는 창호(10)를 닫아두는 경우가 많다. 따라서 조도 센서(70)는 일반적인 경우 창호(10)의 개폐 여부를 판단에 보조되는 가택 내외 조도를 측정하여 제어기(60)에 제공한다. 조도 센서(70)는 모션 센서(40)와 연계되어 사용될 수 있는데, 일반적으로 아침에 기상 후에 가택 내 공기를 환기시키는 경우가 많으므로 제어기(60)는 조도 센서(70)에서 가택 외 조도가 소정 조도 이상이고 모션 센서(40)에서 사람의 움직임이 감지되는 경우 창호(10)가 개방되도록 할 수 있다.

가스 센서(80)는 가택 내에 설치되어 가택 내에서 조리나 난방 목적으로 사용되는 도시가스 등 기체상태의 연소물질을 감지하는 구성요소이다. 가스 센서(80)가 필요한 이유는 가스 누출에 따른 화재의 가능성을 낮추기 위한 것이다. 즉, 가스 센서(80)에서 가스가 검출되면 제어기(60)는 다른 판단 조건과 무관하게 창호(10)가 개방되도록 함으로써 가택에 화재가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 가스 센서(80)는 별도의 알람장치(미도시)와 연동되어 경보음을 울리거나 휴대전화 등을 통해 사람에게 가스 누출 사실을 알려주도록 할 수 있다.

습도 센서(90)는 가택 외에 설치되어 가택 외 대기의 상대습도를 측정하는 구성요소로서, 습도 센서(90)에 의해 우천 여부를 판단할 수 있다. 우천 시 대기는 거의 100%에 가까운 상대습도를 가지게 되는데, 약간의 마진을 고려한다고 해도 상대습도 90% 이상에서는 우천으로 간주해도 별 무리가 없다. 우천 시에는 비가 창호(10)를 통해 가택 내에 들어올 염려가 있으므로, 제어기(60)는 우천 시(예를 들어, 습도 센서(90)에서 90% 이상의 습도가 측정되는 경우 우천 시로 판단할 수 있다} 유리창(12)은 개방되고 방충망(14)은 폐쇄되도록 한다. 왜냐하면, 방충망(14)이 비가 가택 내로 들이치는 것을 어느 정도 막아줄 수 있기 때문이다. 도 4는 본 발명에 따른 가택 자동 환기 시스템의 우천 시 사용상태를 도시한 것으로서, 방충망(14) 자체가 비를 막아주기도 하지만 방충망(14)의 눈에 형성된 수막이 비를 막아줄 수 있기 때문에 우천 시 방충망(14)의 개폐 제어는 현저한 효과가 있다.

타이머(95)는 창호(10)의 개폐를 예약할 수 있는 구성요소이다. 예를 들면, 창호(10)를 연 상태에서 2시간 후에 닫히도록 타이머(95)를 설정할 수 있다. 이때에도 유리창(12)과 방충망(14)을 독립적으로 개폐하도록 예약할 수 있다.

10 창호 12 유리창
14 방충망 16 랙
20 창호 개폐기 22 모터
24 기어 30 이산화탄소 센서
40 모션 센서 50 온도 센서
60 제어기 70 조도 센서
80 가스 센서 90 습도 센서
95 타이머

Claims (6)

1. 독립적으로 개폐 가능한 유리창(12) 및 방충망(14)으로 구성되는 창호(10);
   상기 창호(10)를 개폐시키는 창호 개폐기(20);
   가택 내 이산화탄소 농도를 측정하는 이산화탄소 센서(30);
   가택 내 사람의 움직임을 감지하는 모션 센서(40);
   가택 내외부의 온도를 측정하는 온도 센서(50);
   가택 내외 조도를 측정하는 조도 센서(70);
   가택 내 기체상태의 연소물질을 감지하는 가스 센서(80);
   가택 외 대기의 상대습도를 측정하는 습도 센서(90) 및
   상기 이산화탄소 센서(30), 모션 센서(40), 온도 센서(50), 조도 센서(70), 가스 센서(80) 및 습도 센서(90)에서 측정된 가택 내 이산화탄소 농도, 가택 내 사람의 움직임 여부, 가택 내외부 온도, 개택 내외 조도, 가택 내 기체상태의 연소물질의 유무 및 가택 외 대기의 상대습도에 따라 창호의 개폐 여부 및 개폐 시간을 결정하여, 상기 창호 개폐기(20)에 구동신호를 전달하는 제어기(60)를 포함하여 구성되고,
   상기 제어기(60)는,
   상기 이산화탄소 센서(30)에서 측정된 이산화탄소 농도가 1000ppm 이상인 경우 상기 방충망(14)이 닫힌 상태에서 유리창(12)만 열고, 이산화탄소 농도가 3000ppm 이상인 경우 상기 유리창(12)과 방충망(14)이 모두 열리도록 하며,
   상기 온도 센서(50)에서 측정된 가택 외기 온도가 가택 내기 온도보다 20℃ 이상 낮은 경우, 상기 이산화탄소 센서(30)에서 측정된 이산화탄소 농도가 3000ppm 이상일 때 상기 유리창(12)과 방충망(14)을 모두 연 후 상기 이산화탄소 센서(30)에서 측정되는 이산화탄소 농도가 1000ppm 이하가 되면 상기 유리창(12)과 방충망(14)을 모두 닫고,
   상기 조도 센서(70)에서 가택 외 조도가 소정 조도 이상이고 상기 모션 센서(40)에서 사람의 움직임이 감지되는 경우 상기 창호(10)를 개방시키며,
   상기 가스 센서(80)에서 가스가 검출되면 다른 판단 조건과 무관하게 상기 창호(10)를 개방시키며,
   상기 가스 센서(80)는 가스가 검출되면 별도의 알람장치와 연동되어 경보음을 울리는 것을 특징으로 하는 가택 자동 환기 시스템.
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