KR102036283B1 - 공기질에 따른 가변형 환기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건물 실내외 공기를 환기시킬 수 있는 환기 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실내외 공기질에 따라서 선택적으로 운전이 가능한 새로운 가변형 환기 장치 및 가변형 환기 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 실외에서 실내로 공기가 유입되는 제1 유로와 실내에서 실외로 유입되는 제2 유로를 가지며, 실내에서 유입된 공기가 정화되어 실내로 다시 배출되는 제3 유로를 가지는 가변형 공기조화기;와 외부 대기질을 측정하는 센서부;와 상기 가변형 공기 조화기를 제어하는 제어부;를 포함하고, 외부 대기질이 소정 기준치보다 나쁠 경우에는 가변형 공기조화기의 제1 유로와 제2 유로를 폐쇄하고 제3 유로를 개방하여 실내 공기를 정화하는 모드로 작동하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기질에 따른 가변형 환기 장치{Variable ventilation system}

본 발명은 건물 실내외 공기를 환기시킬 수 있는 환기 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실내외 공기질에 따라서 선택적으로 운전이 가능한 새로운 가변형 환기 장치에 관한 것이다.

건축물의 고급화로 단열성과 기밀 성능이 향상됨에 따라서, 실내 오염물질(CO2, VOCs, HCHO 등)의 증가와 신선한 외기 도입량의 부족으로 실내 공기질이 악화되어 건물 병 증후군(sick building syndrome)이 대두되고 있다. 이에 따라, 실외 공기를 빨아들여 실내 공기를 주기적으로 환기시킬 수 있는 줄 수 있는 공기조화기의 필요성이 커지고 있다.

하지만, 최근에는 미세 먼지가 수시로 발생하고 있어, 실외 공기를 실내로 환기하는 것이 오히려 실내 공기질을 저하시킬 수 있다.

따라서, 실내외 공기질에 따라서 가변적으로 운용할 수 있는 새로운 공기 조화기에 대한 요구가 계속되고 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 실내외 공기질에 따라서 가변적으로 운용될 수 있는 새로운 공기 조화기를 제공하는 것이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 실내외 공기질에 따라서 가변적으로 운용될 수 있는 새로운 공기 조화기 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 실내외 공기질에 따라서 가변적으로 운용될 수 있는 새로운 공기 조화 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 공기질에 따른 가변형 공기조화기는

공기 정화 장치 포함하는 몸체부,

상기 몸체부의 실내 측에 형성되어 실내에서 공기를 유입하는 제1 유입구,

상기 몸체부의 실외 측에 형성되어 실외로 공기를 배출하는 제1 배출구,

상기 몸체부의 실외 측에 형성되어 실외에서 공기를 유입하는 제2 유입구,

상기 몸체부의 실내 측에 형성되어 실내로 공기를 배출하는 제2 배출구,

상기 제1 유입구에서 제1 배출구로 연결되는 제1 유로,

상기 제2 유입구에서 제2 배출구로 연결되는 제2 유로, 및

상기 제1 유입구에서 공기정화장치를 거쳐서 제2 배출구로 연결되는 제3 유로를 포함하고, 여기서, 상기 제3 유로는 실외 공기질이 소정의 기준치 이하일 경우에만 개방되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 일 측면에 있어서,

공기질에 따른 가변현 공기조화기,

여기서 상기 공기 조화기는 공기 정화 장치 포함하는 몸체부,

상기 몸체부의 실내 측에 형성되어 실내에서 공기를 유입하는 제1 유입구,

상기 몸체부의 실외 측에 형성되어 실외로 공기를 배출하는 제1 배출구,

상기 몸체부의 실외 측에 형성되어 실외에서 공기를 유입하는 제2 유입구,

상기 몸체부의 실내 측에 형성되어 실내로 공기를 배출하는 제2 배출구,

상기 제1 유입구에서 제1 배출구로 연결되는 제1 유로,

상기 제2 유입구에서 제2 배출구로 연결되는 제2 유로, 및

상기 제1 유입구에서 공기정화장치를 거쳐서 제2 배출구로 연결되는 제3 유로를 포함하고, 여기서, 상기 제3 유로는 실외 공기질이 소정의 기준치 이하일 경우에만 개방되며;

실외 공기질을 측정하는 센서부와; 및

상기 실외 공기질이 기준치 이하일 경우에는 제1 유로와 제2 유로를 폐쇄하고 제3 유로를 개방하는 제어부;를 포함하는 공기 조화 시스템을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 제3 유로가 개방될 경우 제1 유로와 제2 유로는 폐쇄되는 것이 바람직하다. 제1 유로의 폐쇄는 제1 배출구의 폐쇄에 의해서 이루어질 수 있으며, 제2 유로의 폐쇄는 제2 배출구의 폐쇄에 의해서 이루어질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제3 유로는 일측이 제1 유로와 개폐 가능하게 연통되고, 타측이 제2 유로에 연통된 유로일 수 있다. 발명의 일 실시에 있어서, 상기 제3 유로는 제1 유로의 후단에서 제2 유로의 후단으로 연결될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 제3 유로는 공기 정화기가 내장된 격벽을 포함하며, 제1 유로의 후단과 격벽의 전단(공기 정화기 전단)이 연통되고, 격벽의 후단(공기 정화기 후단)이 제2 유로와 연통되어 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 실외 공기질을 판단하는 소정의 기준치는 미세 먼지의 농도를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 공기 정화 장치는 실내에서 발생하는 먼지 또는 오염 물질을 필터링하는 집진장치를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 공기 정화 장치는 실내에서 발생하는 오염 물질을 집진하고 분해 및/또는 제거할 수 있는 광촉매 장치를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 유로와 제2 유로는 열교환기에서 상호간에 열교환이 이루어질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 공기 조화기는 공기 질에 관한 데이터를 습득한 중앙 제어 시스템에 의해서 유로가 변경될 수 있다. 공기 질에 관한 데이터는 센서 또는 외부 기관으로부터 수신되는 데이터일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 유로에는 실외로부터 유입되는 공기질을 개선하기 위한 제2 공기조화기를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 일 측면에서, 실외에서 실내로 공기가 유입되는 제1 유로와 실내에서 실외로 유입되는 제2 유로를 가지며, 실내에서 유입된 공기가 정화되어 실내로 다시 배출되는 제3 유로를 가지는 가변형 공기조화기;와

외부 대기질을 측정하는 센서부;와

상기 가변형 공기 조화기를 제어하는 제어부;를 포함하고,

외부 대기질이 소정 기준치보다 나쁠 경우에는 가변형 공기조화기의 제3 유로를 개방하여 실내 공기를 정화하는 모드로 작동하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 시스템을 제공한다. 이 경우, 제1 유로와 제2 유로는 폐쇄할 수 있다.

본 발명에 따른 공기 조화 시스템은 외부 대기질이 소정 기준치 보다 좋을 경우에는 제3 유로는 폐쇄하고, 제1 유로와 제2 유로를 통해서 실내외 공기를 환기시키는 청정모드로 작동할 수 있다.

본 발명에 따른 공기 조화 시스템은 외부 대기질이 소정 기준치 구간에 해당될 경우, 제3 유로는 폐쇄하고, 제1 유로를 통과하는 공기를 정화시켜 실내로 유입하도록 하는 필터 모드로 작동할 수 있다.

본 발명에 의해서, 실내외 공기질에 따라서 가변적으로 운용될 수 있는 새로운 공기 조화기, 공기 조화시스템 및 공기 조화 방법이 제공된다.

본 발명에 의해서 실내외 공기질에 따라서 운용 방식이 변경됨으로써, 공기질의 변화가 잦은 계절에 실내의 공기를 효과적으로 관리할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 가변형 환기 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 가변형 환기 장치의 측단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가변형 환기 장치를 실외에서 바라본 도면(a)과, 실내에 바라본 도면(b)이다.
도 4는 본 발명에 따른 정상모드에서 가변형 환기 장치내 공기 흐름을 보여주는 설명도이다.
도 5는 본 발명에 따른 필터모드에서 가변형 환기 장치내 공기 흐름을 보여주는 설명도이다.
도 6은 본 발명에 따른 청정 모드에서 환기 장치내 공기 흐름을 보여주는 설명도이다.

이하, 실시예를 통해서 본 발명을 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니며, 본 발명을 예시하기 위한 것이다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가변형 환기 시스템(1)은 제어부(20)의 제어신호에 의해서 작동 모드가 변경되는 가변형 환기 장치(10)와, 미세 농도의 측정값에 기초하여 대응하는 상기 가변형 환기 장치(10)에 제어 신호를 송출하는 제어부(20)과, 상기 제어부(20)에 실외 대기질에 대한 정보를 제공하는 센서부(30)를 포함하여 이루어진다.

상기 센서부(30)는 가변형 환기 장치(10)가 설치되는 건물에 설치된 근접 센서일 수 있으며, 또한, 기상청에 설치되어 제어부(20)에 네트워크로 연결된 원격 센서일 수 있다.

도 2 내지 도 3에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가변형 환기 장치(10)는 직육면체 형상의 몸체(100)를 가지며, 상기 실내 방향을 대면하는 수직하는 실내측면(110)과 실외 방향을 대면하는 수직하는 실외측면(120)과, 수평한 상부면(130)과 하부면(140)을 가지며, 전면(150)과 후면(160)을 가진다.

상기 몸체(100)의 실내측면(110)에는 상단에 실내에서 공기를 유입하는 제1 유입구(111)가 형성되고, 하단에 실내로 공기를 배출하는 제2 배출구(112)가 형성된다.

또한, 상기 몸체(100)의 실외 방향 측면(120)에는 상단에 실외에서 공기가 유입되는 제2 유입구(121)가 형성되고, 하단에 실외로 공기를 배출하는 제1 배출구(122)가 형성된다.

실외측면(110)에 형성된 제2 유입구(121)와 및 제1 배출구(122)에는 제어부에 의해서 조절되는 개폐 가능한 유입 커버(131)과 배출 커버(132)가 형성된다.

상기 몸체(100)의 내부에는 바닥으로부터 소정 높이로 이격되어 하부면(140)과 평형하게 연장되는 수평 격벽(200)이 형성되어 있으며, 상기 수평 격벽(210)에 의해서 몸체(100) 내부는 상부 격실(210)과 하부 격실(220)로 구분되며, 하부 격실(220)에는 공기정화 장치(300)가 설치되고, 상부 격실(210)에는 열교환기(400)가 설치된다.

상부 격실(210)에 설치되는 상기 열교환기(400)는 전체적으로 정사각 기둥 형태의 직육면체로 이루어지며, 전면과 후면 사이의 거리에 상응하는 두께를 가지고 있어, 정사각을 이루는 일면과 타면이 각각 전면(150)과 후면(160)에 면접하게 설치되며, 마름모 형태로 배치된다.

마름모 형태로 배치된 열교환기(400)의 각 모서리는 실내측면(110), 실외측면(120), 상부면(130) 및 수평 격벽(200)에서 각각 돌출되어, 전면(150)에서부터 후면(160)까지 연장되는 돌기부(170)에 의해서 고정되어, 상부 격실(210)에 4개의 격실들, 즉, 제1 격실(211), 제2 격실(212), 제3 격실(213), 및 제4 격실(214)를 형성된다.

제1 격실(211)은 제1 유입구(111)에 연통되며, 제2 격실(212)은 제2 유입구(121)에 연통되며, 제3 격실(213)은 제1 배출구(122)와 연통되며, 제4 격실(214)은 제2 배출구(112)에 연통된다.

열교환기(400)는 제1 격실(211) 및 제3 격실(213)에 접하는 면들은 개방되어 있으며, 제2 격실(212) 및 제4 격실(214)에는 다수의 개구(215)들이 형성된 벽면(216)이 형성되며, 공기가 흐를 수 있는 파이프(217)로 연결되어 있다.

제2 격실(212)에는 외부로부터 유입되는 공기의 미세 먼지 또는 초미세 먼지를 흡착할 수 있는 집진형 필터(500)가 설치되며, 제3 격실(213)에는 실내 공기를 흡입하여 실외로 배출할 수 있도록 제1 흡입팬(510)이 설치되며, 제4 격실(214)에는 실외 공기를 흡입하여 실내로 배출할 수 있도록 제2 흡입팬(520)이 설치된다.

하부 격실(220)에 설치되는 상기 공기 정화 장치(300)는 하부 격실(220)의 중간을 가로막아 실외측면쪽에 제5 격실(221)와 실내측면쪽에 제6 격실(222)을 형성한다. 제5 격실(221)은 실외측면 끝에서 제3 격실(213)과 가변 커버(133)를 통해서 개폐 가능하게 연통되며, 제6 격실(222)는 실내측면 끝에서 제4 격실(214)와 상시적으로 연통된다.

본 발명에 따른 가변형 환기 시스템(1)은 실외 대기질이 소정 기준치 이상, 예를 들어, 미세 먼지 또는 초미세 먼지의 농도가 정상일 경우에는 정상 모드로 작동한다.

정상 모드로 작동할 경우에는, 제3 격실(213)에 있는 제1 흡입팬(510)이 작동하여 제1 유입구(111)를 통해서 실내 공기가 몸체(100)로 유입된 후, 제1 격실(121)-열교환기(400)-제3 격실(123)로 이어지는 제1 유로(101)를 거쳐서 흐른 후, 제1 배출구(121)을 통해서 실외로 배출된다. 또한, 제4 격실(214)에 있는 제2 흡입팬(520)이 작동하여, 제2 유입구(121)를 통해서 실외 공기가 몸체(100)로 유입된 후, 제2 격실(122)-열교환기(400)-제4 격실(124)로 이어지는 제2 유로(102)를 거쳐서 흐른 후, 제2 배출구(122)를 통해서 실내로 배출된다. 제1 유로(101)를 통해서 실외로 배출되는 실내 공기와 제2 유로(102)를 통해서 실내로 유입되는 실외 공기가 열교환기(400)에서 열교환이 이루어진다.

이 경우, 제3 격실(213)과 제5 격실(221)을 연통하는 가변 커버(133)는 폐쇄되어, 제3 격실(213)로 유입된 실외 공기가 공기 정화 장치(300)으로 유입되지 않게 된다. 또한, 제2 격실(212)에 설치된 집진형 필터(500)는 가동이 중단된다.

한편, 본 발명에 따른 가변형 환기 시스템(1)은 실외 대기질이 소정 기준치에 근접한 경우, 미세 먼지 또는 초미세 먼지의 농도가 정상과 나쁨 사이의 경계에 있을 경우에는 필터 모드로 작동한다.

필터 모드로 작동할 경우에는, 외부 공기가 필터링된 후 실내 내부로 공급되며, 내부 공기는 실외로 배출된다. 이에 따라서, 제3 격실(213)에 있는 제1 흡입팬(510)이 작동하여 제1 유입구(111)를 통해서 실내 공기가 몸체(100)로 유입된 후, 제1 격실(121)-열교환기(400)-제3 격실(123)로 이어지는 제1 유로(101)를 거쳐서 흐른 후, 제1 배출구(121)을 통해서 실외로 배출된다. 또한, 제4 격실(214)에 있는 제2 흡입팬(520)이 작동하여, 제2 유입구(121)를 통해서 실외 공기가 몸체(100)로 유입된 후, 제2 격실(122)-열교환기(400)-제4 격실(124)로 이어지는 제2 유로(102)를 거쳐서 흐른 후, 제2 배출구(122)를 통해서 실내로 배출된다. 제2 격실(212)에 설치된 집진형 필터(500)이 가동되면서, 미세 먼지 또는 초미세 먼지를 집진하여, 실내로 유입되는 공기가 정상 수준으로 공급된다.

한편, 제1 유로(101)를 통해서 실외로 배출되는 실내 공기와 제2 유로(102)를 통해서 실내로 유입되는 실외 공기가 열교환기(400)에서 열교환이 이루어지며, 제3 격실(213)과 제5 격실(221)을 연통하는 가변 커버(133)는 폐쇄되어, 제3 격실(213)로 유입된 실외 공기가 공기 정화 장치(300)로 유입되지 않게 된다.

본 발명에 따른 가변형 환기 시스템(1)에서 실외 대기질이 소정 기준치 이하, 예를 들어, 미세 먼지 또는 초미세 먼지의 농도가 높을 경우에는 청정 모드로 작동한다.

청정 모드로 작동할 경우에는, 외부 공기가 실내로 유입되는 것을 방지할 수 있도록, 몸체(100)의 실외측면(120)에 형성된 제2 유입구(121)와 및 제1 배출구(122)가, 제어부에 의해서 조절되는 개폐 가능한 유입 커버(131)와 배출 커버(132)에 의해서 폐쇄된다. 대신, 제3 격실(213)과 제5 격실(221)을 연통하는 가변 커버(133)가 개방된다.

또한, 실외 공기를 유입하는 제4 격실(214)에 위치한 제2 흡입팬(520)의 가동이 중지되며, 실외 공기를 정화하는 제2 격실(212)에 설치된 집진형 필터(500)도 가동이 중단된다

이 상태에서 제3 격실(213)에 있는 제1 흡입팬(510)이 작동하여 제1 유입구(111)를 통해서 실내 공기가 몸체(100)로 유입된 후, 제1 격실(121)-열교환기(400)-제3 격실(123)-가변 커버(133)-제5 격실(221)-공기 정화기(300)-제6격실(222)-제4격실(214)로 이어지는 제3 유로(103)를 거쳐서 흐른 후, 제2 배출구(122)을 통해서 실내로 환기된다.

공기 정화기(300)는 공기의 흐름 방향과 평행하게 전극판 들이 소정 간격으로 설치되고, 마주보는 전극판들에 상대 전압을 인가하여 방전시킨 후, 방전과정에서 방출되는 전자에 의해서 VOC나 냄새 입자와 같은 오염 물질을 대전시켜, 대전된 입자를 광촉매층이 형성된 (+) 전극판에 흡착시키게 된다. 흡착된 오염 물질들은 전극판들 사이에 광을 조사하여 광촉매층을 활성화시켜, 분해하여 제거하게 된다.

실외 공기가 정상 상태로 돌아오면, 가변형 공기조화 시스템(1)에서 제어신호를 보내서 가변형 공기 조화기(10)의 작동상태를 정상상태로 변환시켜서, 가변 커버(133)를 폐쇄하고, 공기 정화기(300)이 작동을 중지시킨 후, 유입 커버(131)와 배출 커버(132)에 의해서 개방한 다음, 제4 격실(214)에 있는 제2 흡입팬(520)을 작동시켜 제2 유입구(121)를 통해서 실외공기를 실내로 유입시키게 된다.

100: 몸체
200: 수평 격벽
300: 공기 정화기
400: 열교환기

Claims (8)

1. 공기 정화 장치 포함하는 몸체부,
   상기 몸체부의 실내 측에 형성되어 실내에서 공기를 유입하는 제1 유입구,
   상기 몸체부의 실외 측에 형성되어 실외로 공기를 배출하는 제1 배출구,
   상기 몸체부의 실외 측에 형성되어 실외에서 공기를 유입하는 제2 유입구,
   상기 몸체부의 실내 측에 형성되어 실내로 공기를 배출하는 제2 배출구,
   상기 제1 유입구에서 제1 배출구로 연결되는 제1 유로,
   상기 제2 유입구에서 제2 배출구로 연결되는 제2 유로, 및
   상기 제1 유입구에서 공기정화장치를 거쳐서 제2 배출구로 연결되는 제3 유로를 포함하는 가변형 공기조화기에 있어서,
   상기 가변형 공기조화기는 외부 대기질을 측정하는 센서부와, 여기서 외부대기질을 판단하는 소정의 기준치는 미세먼지 농도이며,
   상기 가변형 공기조화기의 작동모드를 제어하는 제어부와,
   상기 제2 유입구에는 외부 대기질에 따라서 선택적으로 작동되는 필터를 포함하고,
   상기 제어부는 외부 대기질에 따라서 상기 가변형 공기조화기를
   제1 유로를 통해서 실내 공기를 배출하고 제2 유로를 통해서 실외 공기를 필터링하지 않고 실내로 유입시키는 정상 모드와,
   제1 유로를 통해서 실내 공기를 배출하고 제2 유로를 통해서 실외 공기를 필터링하여 실내로 유입시키는 필터 모드와,
   제2 유로를 통해서 실외 공기가 유입되는 것을 차단하고, 제3 유로를 통해서 실내 공기가 순화되는 청정 모드로 작동시키는 것을 특징으로 하는 가변형 공기 조화기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제3 유로가 개방될 경우 제1 유로와 제2 유로는 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 가변형 공기조화기.
3. 제2항에 있어서, 상기 제3 유로는 일측이 제1 유로와 개폐 가능하게 연통되고, 타측이 제2 유로에 연통된 유로인 것을 특징으로 하는 가변형 공기 조화기.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 공기 조화기는 공기 질에 관한 데이터를 습득한 중앙 제어 시스템에 의해서 유로가 변경되는 것을 특징으로 하는 가변형 공기 조화기.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2 유로에는 실외로부터 유입되는 공기질을 개선하기 위한 제2 공기조화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 공기 조화기.
7. 삭제
8. 삭제

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