KR101555212B1 - 자동환기장치 - Google Patents

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KR101555212B1
KR101555212B1 KR1020150035242A KR20150035242A KR101555212B1 KR 101555212 B1 KR101555212 B1 KR 101555212B1 KR 1020150035242 A KR1020150035242 A KR 1020150035242A KR 20150035242 A KR20150035242 A KR 20150035242A KR 101555212 B1 KR101555212 B1 KR 101555212B1
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최광주
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동서콘트롤(주)
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Abstract

본 발명은 전열교환을 하여 에너지 효율을 향상시키고 선택적으로 자연환기를 할 수 있는 동시에, 향상된 공기청정 기능을 갖는 자동환기장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동환기장치는, 흡입공기 및 배기공기를 열교환하는 열교환장치; 상기 열교환장치의 일측에 형성되어 실내에서 배기되는 배기공기 및 실내로 흡입되는 흡입공기가 이동하는 통로를 형성하는 공기이동부; 상기 열교환장치가 삽입되어 열교환장치를 지지하는 외장하우징 및 실내공기 오염도를 감지하는 오염도 감지 센서를 포함하고, 상기 공기이동부는, 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 오염도 감지 센서를 통해 감지한 오염도를 기초로 환기 여부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 전열교환을 하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있고 선택적으로 자연환기를 수행할 수 있으며, 내부 공기의 상태를 파악하여 효과적인 공기청정 기능을 수행할 수 있다.

Description

자동환기장치{ Automatic ventilation apparatus }
본 발명은 자동환기장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 결로를 예방할 수 있고, 에너지 효율을 향상시킬 수 있으며, 공기청정 기능이 있는 창문부착형 자동환기장치에 관한 것이다.
미세먼지, 실내공간의 공기에 포함된 이산화탄소의 함량은 생명체의 호흡에 의해서 시간이 지나면서 점차적으로 증대된다. 미세먼지의 경우 뇌혈관질환, 심혈관 질환 및 호흡기 질환을 유발할 수 있다.
일반적으로, 실내공간의 공기는 송풍기나 자연적으로 창을 열어 놓아 자연환기를 통해서 실내공기가 실외로 배출되고 실외공기는 실내로 유입될 수 있다. 그러나 이럴 경우, 실내공기와 실외공기는 전열교환이 이루어지지 않기 때문에 실내공간의 난방 또는 냉방에 불필요한 에너지가 소비될 수 있다. 이와 같이 실내공간에 급격한 온도변화가 발생할 경우 실내에 존재하는 사람들은 불쾌감을 느낄수 있다.
종래기술로서, 등록특허 제 1,233,415호는 창호 부착형 하이브리드 환기장치로서 건물 내 외부의 공기를 강제환기방식으로 환기시킬 수 있다. 종래의 송풍기를 이용한 강제환기방식은 소음문제가 발생할 수 있고, 전열교환이 이루어지지 않아 에너지가 낭비될 수 있다.
한편, 중국으로부터 유입된 미세먼지 및 새집증후군에 따른 유해화학물질 등에 의해서 실내에 거주하는 사람의 건강에 문제가 발생할 수 있다.
또한, 최근 창호 단열성능 및 기밀성능 강화로 창문 기밀이 대폭 보강되어 공기의 순환이 이루어지지 않아 실내 오염에 따른 아토피 등이 발생할 수 있다.
이에 따라서, 단순한 공기청정을 넘어서 전열교환을 하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있고, 이와 더불어 자연환기를 선택적으로 하여 실내의 공기와 실외의 공기를 혼합할 수 있는 창문부착형 환기장치의 필요성이 대두되었다.
또한, 단순히 외부공기를 내부로 유입시키는 공기청정 방식을 벗어나 내부공기의 상태를 체크하여 환기 여부를 결정할 수 있고, 환기 시 공기 중에 포함된 먼지 외에 세균 등을 제거할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전열교환을 하여 에너지 효율을 향상시키고 선택적으로 자연환기를 할 수 있는 동시에, 향상된 공기청정 기능을 갖는 자동환기장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동환기장치는, 흡입공기 및 배기공기를 열교환하는 열교환장치; 상기 열교환장치의 일측에 형성되어 실내에서 배기되는 배기공기 및 실내로 흡입되는 흡입공기가 이동하는 통로를 형성하는 공기이동부; 상기 열교환장치가 삽입되어 열교환장치를 지지하는 외장하우징 및 실내공기 오염도를 감지하는 오염도 감지 센서를 포함하고, 상기 공기이동부는, 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 오염도 감지 센서를 통해 감지한 오염도를 기초로 환기 여부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열교환장치는, 열교환소자를 포함하고, 상기 열교환소자는, 탄소 나노 튜브(CNT, Carbon Nano Tube)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄소 나노 튜브 일측에는 하나 이상의 전극이 배치되고, 상기 제어부는, 결로 방지를 위해 상기 전극이 발열하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 오염도 감지 센서는, 실내공기 중 산소(O2) 또는 오존(O3) 농도를 감지하는 하나 이상의 제1 감지 센서를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 감지 센서가 감지한 산소 또는 오존 농도가 소정값 이하인 경우에 실내공기가 환기되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 감지 센서는, 두 개의 센서부로 이루어지며, 하나는 창문 상부에, 다른 하나는 창문 하부에 구비되고, 상기 제어부는, 상기 제1 감지 센서가 감지한 산소 또는 오존 농도가 소정값 이하인 경우에 실내공기가 환기되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 오염도 감지 센서는, 탄소 나노 튜브(CARBON NANOTUBE)기반 플렉서블 가스센서를 포함하며 실내공기 중 유해 기체의 농도를 감지하는 제2 감지 센서를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제2 감지 센서가 감지한 가연성 가스 또는 유해 가스 농도가 소정값 이상인 경우에 실내공기가 환기되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부 및 사용자 디바이스와 통신하는 통신부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 실내공기 오염도 감지 센서가 감지한 실내공기 오염도 정보가 상기 통신부를 통해 상기 사용자 디바이스에 전송되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열교환장치는, 흡입공기 및 배기공기의 흐름을 분리하는 격벽을 포함하고, 상기 열교환소자는, 흡입공기의 유로와 배기공기의 유로가 대향류 교차하며, 흡입공기와 배기공기가 격리되어 교차하여 관통하며 온도 및 습도에 의한 전열 교환이 발생하는 전열교환소자 또는, 흡입공기의 유로와 배기공기의 유로가 교차하며, 흡입공기와 배기공기가 격리되어 교차하여 관통하며 온도에 의한 현열을 교환하는 현열교환소자인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열교환장치는, 외부에서 흡입된 외부공기를 정화하는 외부흡입구필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열교환장치는, 상기 전열교환소자를 관통한 흡입공기를 가열하는 탄소히터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열교환장치의 일측에 결합하여 내부공기와 외부공기를 자연순환시키는 자연환기부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 자연환기부는, 자연환기하우징의 일측에 결합하고, 외부공기와 내부공기를 정화하는 자연환기창필터; 상기 자연환기하우징의 일측에 형성되어 외부공기 및 내부공기가 자연순환되는 자연환기창 및 상기 자연환기창을 회전시켜 상기 자연환기창을 개폐시키는 BLDC 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1항에 있어서, 상기 외장하우징은, 일측이 개방되고 "ㄷ"자 형상으로 형성되어 상기 열교환장치가 삽입되는 외장하우징프레임; 상기 외장하우징프레임의 일측에 형성되고, 외부창이 결합되는 외부창삽입홈; 상기 외장하우징프레임의 일측에 형성되고, 배기구가 삽입되어 관통되는 배기구삽입홈; 상기 외장하우징프레임의 일측에 형성되고, 흡입구가 삽입되어 관통되는 흡입구삽입홈; 상기 외장하우징프레임의 상부에 돌출되어 외부의 창호와 결합되는 창호결합돌기 및 상기 외장하우징프레임의 하부에 형성되고 유리가 삽입되는 유리삽입홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전열교환을 하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있고 선택적으로 자연환기를 수행할 수 있으며, 내부 공기의 상태를 파악하여 효과적인 공기청정 기능을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 열교환소자에 구비된 전극을 통해 결로를 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치를 뒤에서 바라본 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치를 정면에서 바라본 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치의 분해사시도이다.
도 4는 열교환장치 및 열교환장치의 일측에 결합한 자연환기부의 단면도이다.
도 5는 열교환장치 및 열교환장치의 일측에 결합한 자연환기부의 사시도이다.
도 6은 열교환장치, 열교환장치의 일측에 결합한 자연환기부 및 공기이동부가 결합한 사시도이다.
도 7은 열교환장치, 열교환장치의 일측에 결합한 자연환기부 및 공기이동부가 결합한 것을 자연환기부를 상부로 회전시켜 바라본 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동환기장치의 윗부분이 제거된 열교환장치의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동환기장치의 윗부분이 제거된 열교환장치 및 열교환장치의 일측에 결합한 자연환기부의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 자동환기장치의 윗부분이 제거된 열교환장치의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치의 열교환소자를 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치의 제어 과정을 도시한 블록도이다.
도 13은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치가 창문에 설치된 것을 도시한 도면이다.
도 14는 창문의 창틀프레임에 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치가 설치된 단면을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치의 구성 중 오염도 감지 센서(제2 감지 센서)를 도시한 개략도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치를 뒤에서 바라본 사시도이다. 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치를 정면에서 바라본 사시도이다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치의 분해사시도이다. 도 4는 열교환장치 및 열교환장치의 일측에 결합한 자연환기부의 단면도이다. 도 5는 열교환장치 및 열교환장치의 일측에 결합한 자연환기부의 사시도이다. 도 6은 열교환장치, 열교환장치의 일측에 결합한 자연환기부 및 공기이동부가 결합한 사시도이다. 도 7은 열교환장치, 열교환장치의 일측에 결합한 자연환기부 및 공기이동부가 결합한 것을 자연환기부를 상부로 회전시켜 바라본 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치(10)는 흡입공기 및 배기공기를 열교환하는 열교환장치(500), 열교환장치(500)의 일측에 결합하여 내부공기와 외부공기를 자연순환시키는 자연환기부(600), 열교환장치(500)의 일측에 형성되어 실내에서 배기되는 배기공기 및 실내로 흡입되는 흡입공기가 이동하는 통로를 형성하는 공기이동부(900) 및 열교환장치(500)가 삽입되어 열교환장치(500)를 지지하며 보호하는 외장하우징(100)을 포함할 수 있다.
또한, 공기이동부(900)의 일측에 형성되고 아래에서 설명할 각종 센서(오염도 감지 센서 등)로부터 실내의 오염도, 온도와 습도 등을 전달받아 유저인터페이스에 디스플레이하고, 사용자로부터 외부입력을 받아 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치를 제어하는 제어부(400)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치(10)는 실내공기의 오염도를 측정하는 오염도 감지 센서(2000)를 포함할 수 있다. 오염도 감지 센서(2000)가 감지한 실내공기 오염도 값을 기초로 제어부(400)는 실내공기의 환기 여부를 결정하여 제어한다. 즉, 실내공기의 오염도가 소정 값 이상이면 강제 환기가 이루어지도록 자동환기장치(10)를 제어한다.
또한, 오염도 감지 센서(2000)는 제1 감지 센서(2100)와 제2 감지 센서(2200)를 포함할 수 있다.
제1 감지 센서(2100)는 실내공기 중 산소 또는 오존 농도를 감지한다. 즉, 실내공기의 오염도를 측정하기 위해서 산소 또는 오존의 농도를 감지한다. 제어부(400)는 제1 감지 센서(2100)를 통해 감지한 산소 또는 오존의 농도가 소정 값 이하이면 실내공기가 오염된 것으로 판단하여 강제 환기가 이루어지도록 자동환기장치(10)를 제어한다.
또한, 제1 감지 센서(2100)가 실내공기 중 산소 농도를 감지하는 형태로 실시되는 경우에, 산소 농도 감지 센서는 여러 가지 방식으로 산소 농도를 감지할 수 있다. 기본적으로 산소 농도 감지 센서는 산소 분압을 측정하는 전자 소자의 형태를 띄게 된다.
구체적으로, 산소 농도 감지 센서의 형태는 지르코니아식, 적외선 방식, 초음파 방식, 레이저 방식 등의 형태로 실시될 수 있다. 이 중에서 일 예를 들어 설명하면 지르코니아식 산소 농도 감지 센서는, 산소이온전도성을 측정하여 산소 농도를 감지하는 방식이다.
또한, 제1 감지 센서(2100)는 두 개의 센서부로 이루어질 수 있다. 두 개의 센서부 중 하나는 자동환기장치(10)가 설치되는 창문 상부에 설치되고, 다른 하나는 창문 하부에 설치될 수 있다. 이렇게 두 개의 센서부가 각각 다른 위치에 설치되는 이유는, 실내공기 중에서 산소 또는 오존이 상부에 존재할 수도 있고 하부에 존재할 수도 있기 때문에 상하부에 모두 센서를 두어 실내공기의 오염도를 정확하게 측정하기 위함이다.
또한, 제1 감지 센서(2100)가 두 개의 센서부로 이루어지는 경우, 도 13에 도시된 바와 같이, 그 중 하나(2100-1)는 자동환기장치(10)의 공기이동부(900)의 일측에 구비되고, 다른 하나(2100-2)는 자동환기장치(10)와 분리되어 창문의 내부 일측에 구비될 수 있다. 도 13은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치가 창문에 설치된 것을 도시한 도면이다.
즉, 자동환기장치(10)가 창문의 상부에 구비되는 경우에는 제1 감지 센서 중 하나(2100-1)가 자동환기장치(10)의 공기이동부(900)에 구비되어 상부의 실내공기 오염도를 감지하고, 다른 하나(2100-2)는 자동환기장치(10)가 설치된 상부와 반대편인 창문의 하부에 설치되어 실내공기 하부의 오염도를 감지할 수 있다.
또한, 오염도 감지 센서(2000)는 탄소 나노 튜브를 포함하며 실내공기 중 유해 기체의 농도를 감지하는 제2 감지 센서(2200)를 포함할 수 있다. 제어부(400)는 제2 감지 센서(2200)가 감지한 유해 기체 농도가 소정값 이상인 경우에 실내공기가 환기되도록 자동환기장치(10)를 제어한다. 제2 감지 센서(2200)는 탄소 나노 튜브의 기능을 이용하여 실내공기 중 유해 기체의 농도를 감지하는데, 구체적으로 유해 기체의 종류에는 벤젠, 에탄올, 암모니아, 이산화질소 등이 있다.
또한, 제2 감지 센서(2200)는 감지되는 기체의 종류에 따라 저항특성이 달라지는 것을 이용하여 유해 기체를 감지하는 방식이 적용될 수 있다. 즉, 일 실시예로서 질소산화물 계열의 기체(이산화질소 등)가 제2 감지 센서(2200)의 탄소 나노 튜브와 반응하면 전기 전도도가 급격히 낮아지고, 암모니아나 에탄올, 벤젠 등과는 반응하면 전기 전도도가 높아진다. 이러한 특성을 이용하여 유해 기체의 유무 및 그 농도를 감지할 수 있다.
또한, 제2 감지 센서(2200)의 구조는 도 15에 도시된 것과 같이 실시될 수 있다. 도 15는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치의 구성 중 오염도 감지 센서(제2 감지 센서)를 도시한 개략도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 제2 감지 센서(2200)는 두 개의 전극(2201, 2202)과 탄소 나노 튜브 층(2205)을 포함한다. 여기서 두 개의 전극(2201, 2202)은 전기적으로 연결되어 있으며, 탄소 나노 튜브 층(2205)이 유해 기체와 반응하면 제2 감지 센서(2200)의 전기적 저항 특성이 변화하고 이러한 전기적 저항 특성 변화에 기초하여 제어부(400)가 실내공기 중 유해 기체의 농도 정도를 판단한다. 이렇게 제어부(400)가 감지된 유해 기체의 농도를 기준으로 그 농도 값이 소정 값 이상이면 자동환기장치(10)가 실내공기를 강제 환기하도록 제어한다.
또한, 제2 감지 센서(2200)는 공기이동부(900)의 일측에 구비될 수 있다. 즉, 제2 감지 센서(2200)는 실내공기 중에 유해 기체를 감지하는데, 실내공기 중에 유해 기체를 감지하기 위한 최적의 위치가 공기이동부(900)의 일측이 될 수 있다. 더 상세하게는 공기이동부(900)의 공기흡입부(910) 주위에 상기 제2 감지 센서(2200)가 설치되어 실내공기 중 유해 기체 감지를 보다 효율적으로 감지할 수 있다.
한편, 외장하우징(100)은 일측이 개방된 "ㄷ"자 형상으로 형성될 수 있고, 열교환장치(500)는 열교환장치삽입부(126)에 삽입되어 결합될 수 있다. 외장하우징(100)은 "ㄷ"자 형상으로 형성된 외장하우징프레임(120)으로 구성될 수 있다. 또한, 외장하우징(100)은 외장하우징프레임(120)의 양측면에 결합하는 측면플레이트(110) 및 외장하우징프레임(120)의 개구부에 결합되는 후방플레이트(130)를 포함할 수 있다.
외장하우징프레임(120)의 상부에는 창호결합돌기(125)가 돌출되어 있어 외부의 창호와 결합될 수 있다. 외장하우징프레임(120)의 일측에는 외부창삽입홈(123), 흡입구삽입홈(122) 및 배기구삽입홈(121)이 형성될 수 있다. 외부창삽입홈(123)에는 외부창(300)이 결합될 수 있다. 외부창(300)을 통하여 자연환기창(630)이 개방되어 있을 경우 실내의 공기와 실외의 공기가 자연순환할 수 있다. 배기구삽입홈(121)에는 배기구(700)가 삽입되어 관통될 수 있다. 또한, 흡입구삽입홈(122)에는 흡입구(800)가 삽입되어 관통될 수 있다. 외장하우징프레임(120)의 하부에는 유리가 삽입될 수 있는 유리삽입홈(124)이 형성될 수 있다.
한편, 열교환장치(500)는 외부공기를 흡입구(800)를 통하여 흡입하여 실내에 공급하고, 실내의 공기를 배기구(700)를 통하여 배출한다.
열교환하우징(550)은 제1격벽(551),제2격벽(552) 및 제3격벽(553)을 포함할 수 있다.
제1격벽(551)은 "ㄴ"자 형상으로 형성될 수 있다. 제1격벽(551)의 일측과 열교환하우징(550)의 제2측면(550b)에는 외부흡입구필터(560) 및 CNT필터(570)가 삽입되어 형성될 수 있다. 제2격벽(552)은 "ㅡ"자 형성으로 형성될 수 있다. 제1격벽(551)과 제2격벽(552) 사이에는 전열교환소자(510)가 삽입될 수 있다. 제3격벽(553)은 "ㄷ"자 형상으로 형성될 수 있고, 제2격벽(552)과 제3격벽(553) 사이에는 현열교환소자(520)가 삽입될 수 있다. 탄소히터(580)는 제2격벽(552)과 열교환하우징(550)의 제1측면(550a)의 사이에 삽입되어 형성될 수 있다. 이때, 탄소히터(580)는 탄소나노섬유(Carbon Nano Fiber) 및 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube)로 형성되어 열을 발생시킬 수 있다. 탄소히터(580)는 발생된 열을 이용하여 전열교환소자(510)를 관통한 흡입공기를 가열한다.
또한, 열교환하우징(550)의 일측에 흡입구결합돌기(554) 및 배기구결합돌기(555)가 형성될 수 있다. 흡입구결합돌기(554)에는 흡입구(800)의 일측이 결합될 수 있다. 배기구결합돌기(555)에는 배기구(700)의 일측이 결합될 수 있다.
한편, 전열교환소자(510)는 흡입공기의 유로와 배기공기의 유로가 교차하여 흡입공기와 배기공기가 격리되어 교차하여 관통할 수 있다. 이때, 흡입공기와 배기공기 사이에서 열교환이 일어나고 흡입공기와 배기공기의 수증기의 분압차에 의해서 수분투과가 발생할 수 있다.
흡입공기의 유로와 배기공기의 유로에는 특수 가공지로 만들어진 플레이트가 형성되어 이를 통해서 열 및 수분투과가 발생될 수 있다. 전열교환소자(510)는 공지사실에 해당되어 이에 대한 더 자세한 설명은 생략한다.
한편, 현열교환소자(520)는 흡입공기의 유로와 배기공기의 유로가 교차하여 흡입공기와 배기공기가 격리되어 교차하여 관통할 수 있다. 이때, 흡입공기와 배기공기 사이에서 열교환만 발생될 수 있다. 현열교환소자(520)는 공지사실에 해당되어 이에 대한 더 자세한 설명은 생략한다.
다음으로, 상기 전열교환소자(510) 또는 현열교환소자(520) 구조에 대해 도 11을 기초로 이하에서 상세히 설명한다. 도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치의 열교환소자를 도시한 단면도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 전열교환소자(510) 또는 현열교환소자(520)는 탄소 나노 튜브(CNT, Carbon Nano Tube, 1000-1 내지 1000-4)를 포함할 수 있다. 즉, 전열교환소자(510) 또는 현열교환소자(520)에 탄소 나노 튜브는 입혀지는 형태(코팅 등)로 형성될 수 있다. 바람직하게는 탄소 나노 튜브는 전열교환소자(510) 또는 현열교환소자(520) 일측에 두 개(1000-1 내지 1000-4)가 형성될 수 있다. 또한, 이렇게 형성되는 탄소 나노 튜브는 자체적으로 공기 청정 기능을 수행한다.
또한, 전열교환소자(510) 또는 현열교환소자(520) 일측에 입혀진 탄소 나노 튜브 측면에는 전극이 배치될 수 있다. 또한, 배치되는 전극은 하나 이상이 될 수 있고 바람직하게는 두 개(1100-1 내지 1100-4)가 탄소 나노 튜브 측면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 배치되는 하나 이상의 전극은 발열을 통해 결로를 방지하는 용도로 구비된다. 즉, 제어부(400)가 결로 방지를 위해 상기 배치되는 하나 이상의 전극이 발열하도록 제어한다.
또한, 탄소히터(580)는 전열교환소자(510)를 관통한 흡입공기를 가열할 수 있다. 흡입된 공기를 가열함으로써 혹한기에 결로를 방지할 수 있다.
CNT필터(570)는 탄소나노튜브를 면섬유에 코팅하여 고속 및 고효율로 유해미생물, 균류등을 제거할 수 있다.
한편, 외부흡입구필터(560)는 흡입된 외부공기를 정화할 수 있다. 흡입된 외부공기에는 미세먼지 등이 포함되어 있을 수 있으므로 이러한 미세먼지를 외부흡입구필터(560)를 이용하여 걸러낼 수 있다. 외부흡입구필터(560)는 기능성 필터, 미듐필터, 부직포프리필터 및 탄소나노튜브필터 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 실내의 공기를 배기하는 과정을 살펴본다. 배기팬(530)이 실내의 공기를 흡입하여 현열교환소자(520)로 공급한다. 배기팬(530)을 통하여 공급된 배기공기는 현열교환소자(520)를 관통한다. 현열교환소자(520)를 관통한 배기공기는 배기구(700)를 통하여 배출된다.
다음으로, 실외의 공기를 흡입하는 과정을 살펴본다. 흡입구(800)를 통하여 외부공기가 흡입된다. 흡입된 공기는 CNT필터(570)를 통과하면서 고속 및 고효율로 유 해미생물, 균류등을 제거할 수 있다. CNT필터(570)를 통과한 흡입공기는 외부흡입구필터(560)를 관통한다. 이후에, 외부흡입구필터(560)를 관통한 흡입공기는 전열교환소자(510)를 관통한다. 전열교환소자(520)를 관통한 흡입공기는 현열교환소자(520)를 관통한다. 현열교환소자(520)를 관통한 흡입공기는 흡입팬(540)을 통해서 실내에 공급될 수 있다.
한편, 공기이동부(900)는 열교환장치(500)의 일측에 형성되어 실내에서 배기되는 배기공기 및 실내로 흡입되는 흡입공기가 이동하는 통로를 형성할 수 있다. 공기흡입구(910)는 배기팬(530)의 흡입력에 의해서 실내에서 배기되는 배기공기를 빨아들일 수 있다.
도 7을 참조하면, 공기순환통로(920)는 공기이동부(900)의 하부에 형성되어 흡입팬(540)을 통해서 외부에서 흡입된 흡입공기를 실내에 공급할 수 있다. 흡입팬(540), 배기팬(530)은 소음을 최소화한 BLDC 구동모터를 적용할 수 있다. 또한 소음 발생시소음을 줄일 수 없으면 물흐르는 소리등을 적용 할 수 있다.
또한, 자연환기창(630)이 개방되어 있을 경우, 공기순환통로(920)를 통하여 외부에 있는 공기가 실내로 이동하거나 실내에 있는 공기가 외부로 배기될 수 있다. 공기순환통로(920)는 공기이동부(900)의 하부에 복수개 형성될 수 있다.
한편, 자연환기부(600)는 열교환장치(500)의 일측에 결합하여 내부공기와 외부공기를 자연순환시킬 수 있다.
자연환기창필터(610)는 외부공기와 내부공기를 정화할 수 있다. 구동모터(620)는 자연환기창(630)을 회전시켜 자연환기창(630)을 개폐 및 개폐각을 조절할 수 있다. 자연환기창(630)은 자연환기하우징(640)의 일측에 형성될 수 있다. 자연환기창필터(610)는 자연환기창(630)의 타측에 형성될 수 있다. 외부공기는 자연환기창(630)을 관통하여 자연환기창필터(610)를 거쳐 실내에 공급될 수 있고, 내부공기는 자연환기창필터(610)를 거쳐 자연환기창(630)을 관통하여 실외로 배기될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치(10)의 제어 과정에 대해 도 12를 기초로 이하에서 상세히 설명한다.
도 12는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치의 제어 과정을 도시한 블록도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치는 오염도 감지 센서(2000)에서 감지한 실내공기 오염도 신호를 제어부(400)가 수신하고, 제어부(400)는 오염도 신호를 기초로 오염도를 판단하고 강제 환기 여부를 판단한다. 이러한 판단 결과에 따라 제어부(400)는 자동환기장치(10)가 강제 환기 과정을 수행하도록 제어하고, 또한 오염도 신호를 통신부(3000)를 통해 사용자 디바이스(4000)에 전송한다.
여기서 통신부(3000)는 유선 또는 무선 통신 방식이 모두 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 사용자 디바이스(4000)는 사용자 휴대 단말기 또는 스마트폰 및 PC 등 그 형태를 불문하고 자동환기장치(10)를 통해 전송되는 실내공기 오염도 정보를 모니터링할 수 있는 디바이스 모두를 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동환기장치에 대하여 설명한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치와의 차이점을 위주로 설명한다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동환기장치의 윗부분이 제거된 열교환장치의 사시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동환기장치는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치와 동일하나 자연환기부가 존재하지 않을 수 있다. 자연환기부가 존재하지 않아 실내공기와 외부공기가 자연환기 될 수 없다.
다음으로, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동환기장치에 대하여 설명한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치와의 차이점을 위주로 설명한다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동환기장치의 윗부분이 제거된 열교환장치 및 열교환장치의 일측에 결합한 자연환기부의 사시도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동환기장치의 열교환장치는 현열교환장치가 없다. 현열교환장치가 삽입되는 부분을 흡입공기와 배기공기의 흐름을 분리시키기 위하여 제2격벽(552)이 제3격벽(553)의 일측에 연장형성될 수 있다. 이때, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치와 비교하여 배기팬(530') 및 흡입팬(540')의 위치가 바뀌어 형성될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 자동환기장치에 대하여 설명한다. 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동환기장치와의 차이점을 위주로 설명한다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 자동환기장치의 윗부분이 제거된 열교환장치의 사시도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 자동환기장치는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동환기장치와 동일하나 자연환기부가 존재하지 않을 수 있다. 자연환기부가 존재하지 않아 실내공기와 외부공기가 자연환기 될 수 없다.
한편, 도 13은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치가 창문에 설치된 것을 도시한 도면이다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치(10)는 창문(10)의 상부에 설치될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 창문(10)의 어디 부위든 설치가 가능하다.
도 14는 창문의 창틀프레임에 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치가 설치된 단면을 도시한 도면이다. 도 14를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동환기장치(10)는 상부가 창틀프레임(1a)에 지지될 수 있고, 하부에 유리(1b)가 삽입되어 설치될 수 있다.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
10 : 자동환기장치 100 : 외장하우징
110 : 측면플레이트 120 : 외부하우징프레임
121 : 배기구삽입홈 122 :흡입구삽입홈
123 : 외부창삽입홈 124 : 유리삽입홈
125 : 창호결합돌기 126 : 열교환장치삽입부
130 : 후방플레이트 300 : 외부창
400 : 제어부 500 : 열교환장치
510 : 전열교환소자 520 : 현열교환소자
530, 530' : 배기팬 540, 540' : 흡입팬
550 : 열교환하우징 551 : 제1격벽
552 : 제2격벽 553 : 제3격벽
554 : 흡입구결합돌기 555 : 배기구결합돌기
560: 외부흡입구필터 570: CNT필터
580 : 탄소히터
600 : 자연환기부 610 : 자연환기창필터
620 : 구동모터 630 : 자연환기창
640 : 자연환기하우징 700 : 배기구
800 : 흡입구
900 : 공기이동부 910 : 공기흡입부
920 : 공기순환통로
1000-1, 1000-2, 1000-3, 1000-4 : CNT
1100-1, 1100-2, 1100-3, 1100-4 : 전극
2000 : 오염도 감지 센서
2100 : 제1 감지 센서
2200 : 제2 감지 센서
3000 : 통신부
4000 : 사용자 디바이스

Claims (13)

  1. 흡입공기 및 배기공기를 열교환하는 열교환장치;
    상기 열교환장치의 일측에 형성되어 실내에서 배기되는 배기공기 및 실내로 흡입되는 흡입공기가 이동하는 통로를 형성하는 공기이동부;
    상기 열교환장치가 삽입되어 열교환장치를 지지하는 외장하우징 및
    실내공기 오염도를 감지하는 오염도 감지 센서를 포함하고,
    상기 공기이동부는, 제어부를 포함하고,
    상기 열교환장치는, 열교환소자를 포함하고,
    상기 열교환소자는, 탄소 나노 튜브(CNT, Carbon Nano Tube)를 포함하고,
    상기 탄소 나노 튜브 일측에는 하나 이상의 전극이 배치되고,
    상기 제어부는, 결로 방지를 위해 상기 전극이 발열하도록 제어하고,
    상기 오염도 감지 센서는, 두 개의 전극과 탄소 나노 튜브층을 포함하며 두 개의 전극이 전기적으로 연결되어있어 탄소 나노 튜브 층이 유해기체와 반응하면 전기적 저항 특성이 변화되는 것을 감지하여 실내공기 중 유해 기체의 농도를 판단하는 제2 감지 센서를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제2 감지 센서가 감지한 유해 기체 농도가 소정값 이상인 경우에 실내공기가 환기되도록 제어하고,
    상기 외장하우징은, 일측이 개방되고 "ㄷ"자 형상으로 형성되어 상기 열교환장치가 삽입되는 외장하우징프레임;
    상기 외장하우징프레임의 일측에 형성되고, 외부창이 결합되는 외부창삽입홈;
    상기 외장하우징프레임의 일측에 형성되고, 배기구가 삽입되어 관통되는 배기구삽입홈;
    상기 외장하우징프레임의 일측에 형성되고, 흡입구가 삽입되어 관통되는 흡입구삽입홈;
    상기 외장하우징프레임의 상부에 돌출되어 외부의 창호와 결합되는 창호결합돌기 및 상기 외장하우징프레임의 하부에 형성되고 유리가 삽입되는 유리삽입홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동환기장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 열교환장치는, 탄소나노튜브를 면섬유에 코팅하여 외부에서 흡입된 공기의 유해미생물을 제거하는 CNT필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동환기장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 열교환장치는, 상기 CNT필터와 전열교환소자 사이에 형성되어 외부에서 흡입된 공기의 미세먼지를 정화하는 외부흡입구필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동환기장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 오염도 감지 센서는, 실내공기 중 산소 또는 오존 농도를 감지하는 하나 이상의 제1 감지 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 감지 센서가 감지한 산소 또는 오존 농도가 소정값 이하인 경우에 실내공기가 환기되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자동환기장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 감지 센서는, 두 개의 센서부로 이루어지며, 하나는 창문 상부에, 다른 하나는 창문 하부에 구비되는 자동환기장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 감지 센서는, 상기 공기이동부의 공기흡입부 내측 벽에 구비되는 자동환기장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제어부 및 사용자 디바이스와 통신하는 통신부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 실내공기 오염도 감지 센서가 감지한 실내공기 오염도 정보가 상기 통신부를 통해 상기 사용자 디바이스에 전송되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자동환기장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 열교환장치는, 흡입공기 및 배기공기의 흐름을 분리하는 격벽을 포함하고,
    상기 열교환소자는,
    흡입공기의 유로와 배기공기의 유로가 교차하며, 흡입공기와 배기공기가 격리되어 교차하여 관통하며 온도 및 습도에 의한 전열 교환이 발생하는 전열교환소자 또는, 흡입공기의 유로와 배기공기의 유로가 교차하며, 흡입공기와 배기공기가 격리되어 교차하여 관통하며 온도에 의한 현열을 교환하는 현열교환소자인 것을 특징으로 하는 자동환기장치.
  9. 삭제
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 열교환장치는,
    상기 전열교환소자를 관통한 흡입공기를 가열하는 탄소히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동환기장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 열교환장치의 일측에 결합하여 내부공기와 외부공기를 자연순환시키는 자연환기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동환기장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 자연환기부는,
    자연환기하우징의 일측에 결합하고, 외부공기와 내부공기를 정화하는 자연환기창필터;
    상기 자연환기하우징의 일측에 형성되어 외부공기 및 내부공기가 자연순환되는 자연환기창 및 상기 자연환기창을 회전시켜 상기 자연환기창을 개폐시키는 BLDC 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동환기장치.
  13. 삭제
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