KR102036517B1

KR102036517B1 - 창문형 공기청정기 및 그것의 제어방법

Info

Publication number: KR102036517B1
Application number: KR1020170115665A
Authority: KR
Inventors: 신준필; 신병철
Original assignee: (주)다이나필
Priority date: 2017-09-11
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2019-10-25
Also published as: WO2019050353A1; KR20180063813A

Abstract

본 발명에 따른 창문형 공기청정기는, 실외공기를 실내로 흡입하거나 실내공기를 실외로 배출하는 적어도 두 개 이상의 흡배기장치와, 상기 흡배기장치를 상호 연동시키는 제어부로 이루어지되, 상기 제어부는 실외 기압이 높은 측 흡배기장치는 실외공기 흡입을 수행하고 실외 기압이 낮은 측 흡배기장치는 실내공기 배출을 수행하도록 제어함으로써, 창문을 개방하여 자연환기를 할 때처럼 바람이 건물 내부를 온전히 통과하면서 환기가 이뤄지도록 한다.
이러한 환기 기술은 실내외의 기압차를 이용해 바람을 일으키기 때문에 실내를 환기하는 데 필요한 전력소모를 최소화할 수 있고, 사용자가 원할 때 '즉각적이고 확실한 환기'가 이뤄지는 만족감을 제공할 수 있다.

Description

창문형 공기청정기 및 그것의 제어방법{Window-type Air Purifier and Control Method thereof}

본 발명은 건물의 벽체에 설치되어 실내의 오염된 공기를 환기팬(ventilation fan, 換氣扇)으로 강제순환시켜 필터(filter, 濾網)로 정화하는 공기청정기에 관한 것으로서, 실내공기를 바깥으로 배출함과 동시에 실외공기를 안으로 흡입하여 생활공간을 환기하는 기능도 갖춘 공기청정기에 관한 것이다.

보다 상세하게는 건물 벽체를 통과해 공기를 이동시킬 수 있는 복수의 흡배기장치가 복수의 건물 벽체에 나뉘어 설치됨으로써, 창문을 개방하여 자연환기를 할 때처럼 바람이 건물 내부를 통과하면서 환기가 이뤄지도록 하는 공기청정기 및 그에 따른 제어방법에 관한 것이다.

창문은 통상적으로 건물 벽체의 개구부(opening, 開口部)에 설치되어 빛과 공기의 출입을 통제하는 수단으로 활용된다.

오랜 시간 건축기술은 건물의 냉난방 에너지효율을 높이는 방향으로 발전이 이루어져 왔는데, 그 결과 2000년대에 접어들면서 창문의 단열 성능의 향상과 동시에 기밀성이 현격히 높아지자 창문을 닫은 상태에서 외부공기의 건물 내 유입이 완벽히 차단되어, 거주자가 주기적으로 창문을 열어 환기하지 않으면 실내공기의 오염이 종전에 비해 빠르게 진행되는 문제현상이 발생했다.

이에 따라 대규모 거주시설엔 환기장치의 설치가 의무화되었는데, 통상 그 환기장치는 고가의 전열교환기(total heat exchanger, 全熱交換機)를 내장하고 또한 건물 내 곳곳을 공기관로(duct, 風管)로 연결한다. 그러나 2009년 대한건축학회 논문에 따르면 초고층빌딩 거주자들 대다수가 환기의 중요성을 인지하고(96%) 전열교환형 환기장치가 설치되어 있음을 알면서도(84%) 환기를 하는 방법으로서 환기장치의 가동(2%) 대신에 창문의 개방(94%)을 택하는 것으로 확인되었다(비특허문헌 1 참조).

전열교환형 환기장치는 거주자의 입장에서 시공비 및 운영유지비에 부담을 느끼게 함은 물론 환기가 너무 느리게 진행되는 탓에, 대다수의 거주자들은 창문을 열어 소위 '맞통풍(wind ventilation, 南北通透)'이라 일컬어지는 직관적이고 즉각적인 환기 방법을 선호하는 것이다.

자연환기(natural ventilation, 自然換氣) 방법의 하나인 맞통풍은 거실을 중심으로 서로 마주보고 배치된 창문들을 개방할 때 양쪽의 기압차에 의해 바람이 실내를 통과하면서 자연적으로 환기되는 것으로서(비특허문헌 2 참조), 아파트 분양시장의 소비자들은 성능 좋은 환기장치의 설치 여부보다 맞통풍이 가능한 건물구조에 구매 우선순위를 두는 경향이 있다(비특허문헌 3 참조).

그러나 2010년대에는 미세먼지의 인체 유해성이 널리 알려지면서 창문을 열어 환기하는 데 두려움을 느끼는 거주자가 늘기 시작했다. 현대적인 건물의 거주자는 건강한 실내생활을 위해 환기장치를 상시 가동하거나 주기적으로 창문을 열어 환기해야 하지만, 환기장치의 설치 및 가동에는 비용부담을 느끼고 창문을 열어 환기하자니 미세먼지 유입의 공포를 느껴, 심리적으로 환기를 할 수 없는 상황에 처한 것이다.

최근 들어 한국에서는 실내 공기를 정화하는 가전제품(home electronic appliance, 家用電器)인 공기청정기(air purifier, 空氣淨化器) 렌탈 시장이 급성장했는데, 사용자들은 창문을 열지 않고도 실내공기를 깨끗하게 유지할 수 있다는 장점을 실제 성능보다 과장되게 믿는 측면이 있다. 공기청정기는 실내공기의 미세먼지 농도를 줄이는 데 도움이 되지만 주방에서의 조리에 따른 갑작스런 미세먼지 증가에 대처하는 기능은 없으며, 특히 이산화탄소 농도 증가와 산소 농도 감소를 막을 수 없어 어차피 환기는 필요하다(비특허문헌 4 참조).

이렇듯 실외공기가 미세먼지로 오염된 상황에서도 환기를 해야 할 절대적인 필요성이 있으며, 사용자들은 환기장치의 경제성을 중요시한다. 만약 상기 공기청정기가 건물 벽체에 설치되어 실외공기를 정화한 후 실내에 공급할 수 있다면 상기 필요성을 충족시킬 수 있을 것이다.

그러나 미국 3M 社의 국제공개특허 WO2017033097A1(2017.03.02 공개)에 제시된 선행기술은, 여러가지 규격의 창문 틈에 설치할 수 있도록 하우징의 크기를 확대 또는 축소하는 구조적 특징 제외하면, 기본적인 공기청정기의 구성인 환기팬과 공기정화용 필터의 조합으로 이루어져 외부공기를 흡입 정화하는 기능만을 제공함으로써, 이 기술의 사용자는 실내공기 정화용 공기청정기를 별도로 사용해야 할 경제적 부담을 갖는다.

한편 한국 코웨이 주식회사의 한국공개특허 제10-2016-0027900호(2016.03.10 공개)에 제시된 선행기술은, 실내공기 정화 모듈과 실외공기 정화 모듈을 함께 구비함으로써 실외공기가 오염된 상황에서의 환기 및 평상시 실내공기 정화 기능을 모두 수행할 수 있다.

그러나 상기 선행기술들은 한 건물에 하나의 기기를 사용하는 조건을 가정하여 발명된 것으로서, 동일한 기기를 다수 장만하여 건물의 여러 벽체에 설치하더라도, 바람이 건물 내부를 관통하여 실내를 즉각적으로 환기할 수 있는 맞통풍의 효과를 제공할 수는 없다. 두 선행기술은 공히 실내공기를 실외로 배출하는 기능을 마련하지 않았기 때문이다.

창문형 공기청정기에서 실내공기 배출 기능이 생략된 경우의 문제점을 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 선행기술에 따른 창문형 공기청정기(20)는 도 1a에 도시된 바와 같이, 건물 벽체(11)의 개구부에 설치되고 적어도 하나의 필터(51)와 적어도 하나의 환기팬(52)을 구비한다. 도면에서 건물의 다른 벽체(12)에 형성된 통기공(15)은 주방의 배수구나 화장실의 배기구 또는 문틈 등을 간략히 형상화한 것인데 앞서 설명한 바와 같이 현대적인 건축물은 기밀성이 뛰어나기 때문에 상기 통기공은 매우 좁다고 볼 수 있다. 이해가 용이하도록 건물의 남북방향 수직단면을 도시하였고 현재 실내와 실외의 기압이 동일한 상황을 가정하였다.

도 1b는 상기 선행기술에 따른 창문형 공기청정기의 작동상태를 도시한 개념도이다. 상기 환기팬(52)이 회전하여 실외공기를 실내로 흡입하면 공기청정기(20) 주변의 실내 기압이 상승하지만 상기 통기공(15)을 통한 실내공기의 배출량이 미미하기 때문에 상기 공기청정기로부터 멀리 떨어진 공간에서는 기압의 변화가 거의 없게 되어 바람이 불지 않으며 결과적으로 실외공기의 흡입도 제대로 이뤄질 수 없다. 상기 환기팬(52)이 일으킨 바람이 상기 공기청정기(20) 주변에서 맴돌 뿐 사실상 실내를 관통한다고 보기는 어려운 것이다.

또한 세종대학교 산학협력단의 한국등록특허 제10-1122252호(2012.03.20 공고)에 제시된 선행기술은, 건물의 외벽에 복수의 환기장치를 설치하고 내벽에는 연통공을 형성함으로써 실내를 전체적으로 환기하는 방법에 관한 것인데, 역시 맞통풍의 효과를 제공하기엔 미흡한 점이 발견된다. 상기 선행기술의 기기가 설치된 외벽 개구부 내외의 기압차 변화에 따라 상기 기기가 바람을 생성하려고 하는 방향의 반대 방향으로 역풍이 불 수도 있기 때문이다. 그리고 상기 연통공은 ‘건물 벽체에 구멍을 뚫는’ 시공의 대상으로서 공기관로의 시공에 비하면 저렴할지라도 그것이 최초 건축도면에 포함되지 않았다면 거주자에게 건물의 원형을 훼손해야 한다는 부담감을 안겨준다.

공기의 흡입과 배출이 가능한 복수의 흡배기장치로 구성된 창문형 공기청정기가 실외 기압차와 무관하게 작동하는 경우의 문제점을 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 1c는 건물 벽체(11, 12)의 개구부(13, 14)가 개방된 상태에서 실외 기압차에 의해 자연적으로 환기가 이뤄지는 모습을 도시한 개념도이다. 건물의 북쪽이 남쪽보다 기압이 높기 때문에 실내에서 북풍이 분다. 실제 건축물에서 상기 개구부(13, 14) 개방의 흔한 예로는 거실에서 서로 마주보는 두 창문의 개방을 들 수 있다.

도 1d는 상기 도 1c에 도시된 기압분포 조건에서 개구부(13, 14)에 흡배기장치(30, 31)를 설치하되 남풍을 일으켜 실내를 강제환기하도록 작동하는 경우를 도시한 것이다. 누구나 예상할 수 있듯이 기압차를 극복하기 위한 에너지 소모가 과도하며, 최악의 경우 도시된 것처럼 기압차를 극복하지 못하고 바람이 거꾸로 흘러들 수도 있다.

WO

2017033097

A1

KR

1020160027900

A

KR

1011222520000

B1

김진효 등, "초고층 공동주택 거주자들의 전열교환형 환기장치 운전방식 현황 조사 및 문제점 분석(Study on Current Problems of Heat Recovery Ventilator Operated by Occupants in High-rise Apartment Houses)", 대한건축학회 논문집, Vol. 25, No. 2, pp. 249-256, 2009. 2. 25. "Wind Ventilation", Autodesk Sustainability Workshop, 2013. (검색일: 2017. 8. 10) "아파트 '맞통풍' 설계가 뜬다 - 세련미 떨어져도 환기 잘되는 '구식 판상형' 찾는 수요자 증가", 이코노믹리뷰, 2017. 3. 29. (검색일: 2017. 8. 10) "교사내 공기질 관리 유형 분석을 통한 쾌적한 실내환경 유지 방법 연구", 경기도교육청 보건행정회, 2011. 11. 29. (검색일: 2017. 8. 15) "What is 'static pressure'? | Recognition, Evaluation, Control", Diamond Environmental Ltd's WordPress page, 2011. 1. 31. (검색일: 2017. 9. 4)

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 건물 내부에 고비용의 공기관로를 시공하지 않고도, 복수의 흡배기장치를 통해 맞통풍을 가능케 함으로써 실내를 신속하게 환기할 수 있는 창문형 공기청정기 및 그것의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 창문형 공기청정기는, 건물 벽체의 개구부에 설치되어 실외공기를 실내로 흡입하거나 실내공기를 실외로 배출할 수 있는 두 개의 흡배기장치 및, 상기 두 개의 흡배기장치에 유선 또는 무선으로 연결되어, 상기 두 개의 흡배기장치 각각의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 각각의 흡배기장치는, 공기를 정화하는 적어도 하나의 필터와 공기를 강제순환시킬 수 있는 적어도 하나의 환기팬과 실외 기압을 측정하는 제1 센서를 구비하되, 상기 제어부는, 상대적으로 실외 기압이 높은 측 흡배기장치가 실외공기 흡입을 수행하고 실외 기압이 낮은 측 흡배기장치가 실내공기 배출을 수행하도록 제어한다.

그리고 상기 창문형 공기청정기의 제1 센서는, 실외에서 건물 벽면을 수직으로 미는 방향의 바람의 동압(dynamic pressure)을 포함한 전압(total pressure)을 측정한다.

그리고 상기 두 개의 흡배기장치 중 어느 하나가 실외공기 흡입을 수행하는 경우, 상기 환기팬의 출력은 사용자가 설정한 송풍레벨에 비례하고 상기 실외 기압의 차이에는 반비례하도록 제어된다.

그리고 상기 두 개의 흡배기장치를 연동시키기 위한 통신은 전력선통신(power line communication, 電力線通信) 방식으로 이뤄진다.

그리고 상기 각각의 흡배기장치는, 실내 기압을 측정하는 제2 센서를 추가로 구비하여 실외 기압과 실내 기압의 차이를 제어의 변수로 활용하되, 상기 두 개의 흡배기장치에서 실내 기압이 실외 기압보다 높게 측정된 경우, 실외 기압이 상대적으로 낮은 측의 흡배기장치는 실내공기의 배출을 수행하고, 실외 기압이 높은 측의 흡배기장치는 일정시간 공기흐름을 차단하다가, 실내 기압이 실외 기압보다 낮아졌을 때 실외공기의 흡입을 수행하며, 상기 두 개의 흡배기장치에서 실내 기압이 실외 기압보다 낮게 측정된 경우, 실외 기압이 상대적으로 높은 측의 흡배기장치는 실외공기의 흡입을 수행하고, 실외 기압이 낮은 측의 흡배기장치는 일정시간 공기흐름을 차단하다가, 실내 기압이 실외 기압보다 높아졌을 때 실내공기의 배출을 수행한다.

상기 창문형 공기청정기의 제어방법은, 상기 각각의 흡배기장치로부터 측정된 실외 기압을 전달받는 단계와 상기 실외 기압의 크기를 서로 비교하는 단계 및, 실외 기압이 높은 측 흡배기장치는 실외공기 흡입을 수행하고 실외 기압이 낮은 측 흡배기장치는 실내공기 배출을 수행하도록 제어하는 단계를 포함한다.

상기 제어방법에 있어서, 상기 측정된 실외 기압을 전달받는 단계 이후에, 상기 실외 기압의 차이를 산출하는 단계와 상기 실외 기압의 차이를 기 설정된 제1 기준치와 비교하는 단계를 거치되, 상기 실외 기압의 차이가 기 설정된 제1 기준치 이하인 경우, 사용자가 선호하는 환기의 방향을 확인하는 단계를 거쳐, 사용자에 의해 흡입을 수행하도록 미리 지정된 측의 흡배기장치는 실외공기 흡입을 수행하고 다른 흡배기장치는 실내공기 배출을 수행하도록 제어하는 단계를 더 포함한다.

그리고 실외공기의 흡입을 수행하도록 지정된 흡배기장치의 제어방법에 있어서, 상기 흡배기장치로부터 측정된 실내 기압을 전달받는 단계와 상기 실외 기압과 상기 실내 기압의 크기를 서로 비교하는 단계를 포함하되, 상기 실내 기압이 상기 실외 기압 이상으로 측정되는 한 상기 흡배기장치가 반복적으로 실내 기압을 측정토록 하여 시간을 지연시키고, 상기 실내 기압이 상기 실외 기압보다 낮아진 경우 상기 흡배기장치가 실외공기 흡입을 개시하도록 제어한다.

그리고 실내공기의 배출을 수행하도록 지정된 흡배기장치의 제어방법에 있어서, 상기 흡배기장치로부터 측정된 실내 기압을 전달받는 단계와 상기 실외 기압과 상기 실내 기압의 크기를 서로 비교하는 단계를 포함하되, 상기 실내 기압이 상기 실외 기압 이하로 측정되는 한 상기 흡배기장치가 반복적으로 실내 기압을 측정토록 하여 시간을 지연시키고, 상기 실내 기압이 상기 실외 기압보다 높아진 경우 상기 흡배기장치가 실내공기 배출을 개시하도록 제어한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 창문형 공기청정기는, 건물 벽체의 개구부에 설치되어 실외공기를 실내로 흡입하거나 실내공기를 실외로 배출할 수 있는 두 개의 흡배기장치 및, 상기 두 개의 흡배기장치에 유선 또는 무선으로 연결되어, 상기 두 개의 흡배기장치 각각의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 각각의 흡배기장치는, 공기를 정화하는 적어도 하나의 필터와 공기를 강제순환시킬 수 있는 적어도 하나의 환기팬과 실외 기압을 측정하는 제1 센서를 구비하되, 상기 제어부는, 상대적으로 실외 기압이 높은 측 흡배기장치가 실외공기 흡입을 수행하고 실외 기압이 낮은 측 흡배기장치가 실내공기 배출을 수행하도록 제어한다. 여기서 상기 두 개의 흡배기장치가 건물 외벽의 창문에 설치된다. 그리고 상기 창문형 공기청정기는, 건물 실내 공간을 구획하는 내벽에 설치된 문이나 창문의 개폐여부를 확인하는 적어도 하나의 제3 센서를 추가로 구비한다.

그리고 상기 적어도 하나의 제3 센서 모두가 상기 내벽에 설치된 문이나 창문의 개방 상태를 확인한 경우, 상기 창문형 공기청정기는 자동으로 작동을 개시한다.

그리고 사용자에게 실내 환기경로 확보 여부를 알려주는 경보수단을 추가로 구비하여, 상기 창문형 공기청정기가 작동 시 상기 제3 센서가 상기 내벽에 설치된 문이나 창문의 폐쇄 상태를 확인하면 상기 경보수단으로 사용자에게 알려준다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 창문형 공기청정기는, 건물 벽체의 개구부에 설치되어 실외공기를 실내로 흡입하거나 실내공기를 실외로 배출할 수 있는 두 개의 흡배기장치 및, 상기 두 개의 흡배기장치에 유선 또는 무선으로 연결되어, 상기 두 개의 흡배기장치 각각의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 각각의 흡배기장치는, 공기를 정화하는 적어도 하나의 필터와 공기를 강제순환시킬 수 있는 적어도 하나의 환기팬과 실외 기압을 측정하는 제1 센서를 구비하되, 상기 제어부는, 상대적으로 실외 기압이 높은 측 흡배기장치가 실외공기 흡입을 수행하고 실외 기압이 낮은 측 흡배기장치가 실내공기 배출을 수행하도록 제어한다. 여기서 상기 두 개의 흡배기장치가 건물 외벽의 창문에 설치된다. 그리고 상기 창문형 공기청정기는, 건물 실내 공간을 구획하는 내벽에 설치된 문이나 창문의 개구부를 열거나 닫을 수 있는 내벽개폐수단을 추가로 구비한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 창문형 공기청정기는, 건물 벽체의 개구부에 설치되어 실외공기를 실내로 흡입하거나 실내공기를 실외로 배출할 수 있는 두 개의 흡배기장치 및, 상기 두 개의 흡배기장치에 유선 또는 무선으로 연결되어, 상기 두 개의 흡배기장치 각각의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 각각의 흡배기장치는, 공기를 정화하는 적어도 하나의 필터와 공기를 강제순환시킬 수 있는 적어도 하나의 환기팬과 실외 기압을 측정하는 제1 센서를 구비하되, 상기 제어부는, 상대적으로 실외 기압이 높은 측 흡배기장치가 실외공기 흡입을 수행하고 실외 기압이 낮은 측 흡배기장치가 실내공기 배출을 수행하도록 제어한다. 여기서 상기 두 개의 흡배기장치 중 적어도 하나가 상기 벽체에 설치된 이중창의 안쪽 창문 또는 바깥쪽 창문 중 어느 하나에 설치된다. 그리고 상기 창문형 공기청정기는, 상기 이중창에서 상기 흡배기장치가 설치되지 않은 창문을 열거나 닫을 수 있는 제1 창문개폐수단을 추가로 구비한다.

그리고 상기 이중창에 설치된 흡배기장치가 전선을 통해 전력을 공급받는 경우, 상기 제1 창문개폐수단은 전자기장을 이용해 무선으로 전력을 공급받고, 상기 제1 창문개폐수단이 전선을 통해 전력을 공급받는 경우, 상기 이중창에 설치된 흡배기장치는 전자기장을 이용해 무선으로 전력을 공급받는다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 창문형 공기청정기는, 건물 벽체의 개구부에 설치되어 실외공기를 실내로 흡입하거나 실내공기를 실외로 배출할 수 있는 두 개의 흡배기장치 및, 상기 두 개의 흡배기장치에 유선 또는 무선으로 연결되어, 상기 두 개의 흡배기장치 각각의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 각각의 흡배기장치는, 공기를 정화하는 적어도 하나의 필터와 공기를 강제순환시킬 수 있는 적어도 하나의 환기팬과 실외 기압을 측정하는 제1 센서를 구비하되, 상기 제어부는, 상대적으로 실외 기압이 높은 측 흡배기장치가 실외공기 흡입을 수행하고 실외 기압이 낮은 측 흡배기장치가 실내공기 배출을 수행하도록 제어한다. 여기서 상기 두 개의 흡배기장치 중 적어도 하나가 상기 벽체에 설치된 이중창의 안쪽 창문 또는 바깥쪽 창문 중 어느 하나에 설치된다. 그리고 상기 창문형 공기청정기는, 상기 이중창에서 상기 흡배기장치가 설치되지 않은 창문의 개구부를 열거나 닫을 수 있는 제2 창문개폐수단을 추가로 구비한다.

그리고 상기 이중창에 설치된 흡배기장치가 전선을 통해 전력을 공급받는 경우, 상기 제2 창문개폐수단은 전자기장을 이용해 무선으로 전력을 공급받고, 상기 제2 창문개폐수단이 전선을 통해 전력을 공급받는 경우, 상기 이중창에 설치된 흡배기장치는 전자기장을 이용해 무선으로 전력을 공급받는다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 창문형 공기청정기는, 건물 벽체의 개구부에 설치되어 실외공기를 실내로 흡입하거나 실내공기를 실외로 배출할 수 있는 두 개의 흡배기장치 및, 상기 두 개의 흡배기장치에 유선 또는 무선으로 연결되어, 상기 두 개의 흡배기장치 각각의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 각각의 흡배기장치는, 공기를 정화하는 적어도 하나의 필터와 공기를 강제순환시킬 수 있는 적어도 하나의 환기팬과 실외 기압을 측정하는 제1 센서를 구비하되, 상기 제어부는, 상대적으로 실외 기압이 높은 측 흡배기장치가 실외공기 흡입을 수행하고 실외 기압이 낮은 측 흡배기장치가 실내공기 배출을 수행하도록 제어한다. 여기서 상기 창문형 공기청정기는 적어도 하나의 흡배기장치를 추가로 포함하되, 상기 제어부는, 상기 흡배기장치들을 서로 인접한 흡배기장치들끼리 두 그룹으로 나누되, 한 그룹은 실외 기압이 상대적으로 높도록 하고 다른 한 그룹은 실외 기압이 상대적으로 낮도록 나눈 후에, 실외 기압이 높은 그룹의 흡배기장치들 중 일부가 실외공기 흡입을 수행하고 실외 기압이 낮은 그룹의 흡배기장치들 중 일부가 실내공기 배출을 수행하도록 제어한다.

그리고 상기 창문형 공기청정기는 풍향계를 추가로 구비하고, 상기 제어부는, 건물의 중심부를 통과하는 가상의 분할선을 풍향에 수직하도록 배치함으로써, 상기 분할선의 양쪽으로 나뉘어 배치된 상기 흡배기장치들을, 상대적으로 실외 기압이 높은 그룹과 상대적으로 실외 기압이 낮은 그룹으로 나눈다.

또는 상기 제어부는, 건물의 중심부를 통과하는 가상의 분할선을 한 바퀴 회전시키면서, 상기 분할선의 양쪽으로 나뉘어 배치된 흡배기장치들이 측정한 실외 기압의 합계를 각각 산출하여, 두 값의 차이가 가장 클 때의 각도에 상기 분할선을 고정함으로써, 상기 흡배기장치들을 상대적으로 실외 기압이 높은 그룹과 상대적으로 실외 기압이 낮은 그룹으로 나눈다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 흡배기장치는, 실외공기가 실내로 흡입될 때 통과하는 흡기관로와 실내공기가 실외로 배출될 때 통과하는 배기관로와 상기 건물 벽체의 개구부를 통한 공기의 흐름을 통제할 수 있는 제1 개폐수단을 추가로 구비하되, 상기 필터와 상기 환기팬은 상기 흡기관로 상에 배치되고, 상기 제1 개폐수단은, 상기 흡기관로에 배치되어 실외공기의 유입을 통제하는 흡기밸브와 상기 배기관로에 배치되어 실내공기의 유출을 통제하는 배기밸브로 이루어진다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 흡배기장치는, 실외공기가 실내로 흡입될 때 통과하는 흡기관로와 실내공기가 실외로 배출될 때 통과하는 배기관로와 상기 건물 벽체의 개구부를 통한 공기의 흐름을 통제할 수 있는 제1 개폐수단을 추가로 구비하되, 상기 필터와 상기 환기팬은 상기 흡기관로 상에 배치되고, 상기 제1 개폐수단은, 상기 흡기관로에 배치되어 실외공기의 유입을 통제하는 흡기밸브와 상기 배기관로에 배치되어 실내공기의 유출을 통제하는 배기밸브로 이루어진다. 여기서 상기 흡배기장치는 열교환기를 추가로 구비하고, 작동 시 실외공기의 흡입과 실내공기의 배출이 동시에 이루어지되, 공기의 흡입량과 배출량을 조절함으로써 상대적인 흡입 또는 배출을 수행한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 흡배기장치는, 실외공기가 실내로 흡입될 때 통과하는 흡기관로와 실내공기가 실외로 배출될 때 통과하는 배기관로와 상기 흡기관로와 상기 배기관로를 서로 이어주는 회류부와 상기 건물 벽체의 개구부를 통한 공기의 흐름을 통제할 수 있는 제2 개폐수단을 추가로 구비하되, 상기 필터와 상기 환기팬은 상기 흡기관로 상에 배치되고, 상기 제2 개폐수단은, 상기 회류부와 실외 사이의 공기의 흐름을 통제하는 덮개와 상기 배기관로에 배치되어 실내공기의 유출을 통제하는 배기밸브로 이루어진다.

본 발명에 따른 창문형 공기청정기 및 그것의 제어방법에 따르면, 오염된 실외공기를 정화하되 맞통풍 방식으로 일으킨 바람이 실내를 온전히 통과하도록 함으로써 밀폐된 건물의 거주자들에게 ‘원할 때 즉각적으로 환기가 이뤄지는 만족감’을 제공하고, 실내외의 기압차를 이용해 바람을 일으키기 때문에 실내를 환기하는 데 필요한 전력소모를 최소화할 수 있다.

또한 본 발명은 다양한 내부구조를 가진 현대식 건물에 설치하여 사용할 수 있는 창문형 공기청정기의 실시예들을 제시하되, 환기 준비작업을 자동화함으로써 사용의 편의성을 제공한다.

또한 본 발명은 실내에 공기관로를 시공하지 않아도 됨은 물론, 별도의 통신선로를 구축할 필요도 없고 전자파 발생을 최소화하는 효과를 제공한다.

도 1a 내지 도 1d는 선행기술에 따른 창문형 공기청정기의 설치 및 작동상태를 도시한 개념도이다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 창문형 공기청정기의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2b 내지 도 2e는 도 2a에 도시된 창문형 공기청정기의 설치 및 작동상태를 도시한 개념도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 창문형 공기청정기의 제어방법의 흐름도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 창문형 공기청정기의 작동 부적합 기압 분포에서의 작동상태를 도시한 개념도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 창문형 공기청정기를 설치한 건물의 평면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 창문형 공기청정기를 설치한 건물의 평면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제4 실시예에 따른 창문형 공기청정기를 설치한 건물의 평면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 창문형 공기청정기를 설치한 건물의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 창문형 공기청정기의 설치 및 작동상태를 도시한 개념도이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 제7 실시예에 따른 흡배기장치의 구성과 작동상태를 도시한 개념도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제8 실시예에 따른 흡배기장치의 구성과 작동상태를 도시한 개념도이다.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 제9 실시예에 따른 흡배기장치의 구성과 작동상태를 도시한 개념도이다.

이하, 본 발명의 실시예들에 대해 해당 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 도면들을 참고하여 상세히 설명한다.

[제1 실시예]

도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 창문형 공기청정기의 구성을 도시한 블록도이다. 그리고 도 2b 내지 도 2e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 창문형 공기청정기의 설치 및 작동상태를 도시한 개념도이다.

도 2a 및 도 2b를 함께 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 창문형 공기청정기(100)는, 건물 벽체(11, 12)의 개구부에 설치되어 그 개구부를 통해 실외공기를 실내로 흡입하거나 실내공기를 실외로 배출할 수 있는 두 개의 흡배기장치(101, 102)를 포함한다.

상기 각각의 흡배기장치(101, 102)는, 공기를 정화하는 구성품으로서 적어도 하나의 필터(151, 156)와 공기를 강제순환시키는 구성품으로서 적어도 하나의 환기팬(152, 157)을 구비한다.

그리고 상기 각각의 흡배기장치(101, 102)는 설계자가 인지하는 필요에 따라, 공기의 흐름을 통제하는 구성품으로서 적어도 하나의 밸브(153, 158)을 구비할 수도 있는데, 상기 밸브(153, 158)는 공조장치 기술분야에서 흔히 댐퍼(damper, 控制風門)라고 불리는 것으로서 유체의 흐름을 차단하거나 유량을 조절하는 기능을 갖는다.

도 2b에서는, 실내외 기압 분포에 따른 작동상태 설명이 용이하도록 건물의 남북방향 수직단면을 도시하였고 현재 실내와 실외의 기압이 동일한 상황을 가정하였다.

도 2c에 도시된 창문형 공기청정기(100)의 작동상태를 참조하면, 남쪽 벽체(11)에 설치된 흡배기장치(101)는 밸브(153)를 열고 환기팬(152)을 돌려 실외공기를 실내로 강제 흡입하고 북쪽 벽체(12)에 설치된 흡배기장치(102)는 밸브(158)를 열어 실내공기를 실외로 자연 배출하는 모습이 도시되었다.

이렇듯 상기 창문형 공기청정기는(100) 북쪽 흡배기장치(102)가 실내공기를 배출하여 주변의 실내 기압을 낮춰주기 때문에 남쪽 흡배기장치(101)의 흡입 성능이 저하되지 않으며, 남쪽에서 북쪽으로 실내를 관통하는 바람을 일으키게 된다.

이러한 효과를 제공하기 위해, 상기 창문형 공기청정기(100)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 두 개의 흡배기장치(101, 102)의 동작을 제어하는 제어부(109)를 구비하되, 상기 제어부(109)는 하나의 흡배기장치가 실외공기를 흡입하면 다른 하나의 흡배기장치는 실내공기를 배출하도록 제어한다.

도 2a에서, 상기 제어부(109)는 상기 두 개의 흡배기장치들(101, 102) 중 하나의 구성품으로 도시되었는데, 이러한 구성은 하나의 흡배기장치(101)를 거실 창문에 설치함으로써 사용자가 거실에서 표시부(107)를 확인하며 리모컨(108)으로 상기 창문형 공기청정기(100)를 작동시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 제어부(109)와 표시부(107)를 별도의 독립된 기기로 묶으면 상기 흡배기장치들(101, 102)은 서로 동일한 구성을 갖추게 되어 생산성 향상에 도움이 된다. 이처럼 설계자의 취향에 따라 다양한 구성이 가능하지만 본 발명은 이 부분에 대해 특별히 한정하지 않는다.

도 2d와 도2e는 각각 남쪽 실외 기압이 높은 경우와 북쪽 실외 기압이 높은 경우를 가정했을 때 상기 창문형 공기청정기(100)의 작동상태를 도시한 개념도이다.

도 2d를 참조하면, 건물 남쪽의 실외 기압이 북쪽의 실외 기압보다 높을 때 남쪽 흡배기장치(101)는 외부공기 흡입을 수행하고 북쪽 흡배기장치(102)는 실내공기 배출을 수행한다.

이어서 도 2e를 참조하면 건물 북쪽의 실외 기압이 남쪽의 실외 기압보다 높을 때 북쪽 흡배기장치(101)는 외부공기 흡입을 수행하고 남쪽 흡배기장치(102)는 실내공기 배출을 수행한다.

이렇듯 상기 창문형 공기청정기(100)는 실외 기압이 상대적으로 높은 측에서 외부공기의 흡입이 이뤄지도록 함으로써 건물 주변에 자연적으로 형성된 기압차를 이용해 흡배기장치 작동에 필요한 전력소모를 줄인다.

이러한 효과를 제공하기 위해, 상기 창문형 공기청정기(100)는 상기 각각의 흡배기장치(101, 102)에 실외 기압을 측정하는 제1 센서(103, 104)를 구비하고, 상기 제어부(109)는 상대적으로 실외 기압이 높은 측 흡배기장치가 실외공기 흡입을 수행하고 실외 기압이 낮은 측 흡배기장치가 실내공기 배출을 수행하도록 제어한다.

도 2a 내지 도 2e를 설명하면서, 외부공기 흡입은 환기팬을 돌려 강제로 흡입하고 내부공기 배출은 기압차에 따라 자연적으로 이뤄지는 것으로 설명하였다. 외부공기를 흡입할 때는 바람이 필터를 통과하면서 압력손실이 발생하기 때문에 동력을 이용한 강제 흡입이 필수적이다. 그러나 내부공기를 배출할 때는 환기팬을 돌리는 대신 흡배기장치 내부에 바람이 필터를 우회하는 경로를 마련해 주는 것이 전력소모와 소음을 줄이기 위해 더 바람직한 설계이나 본 발명은 이 부분을 특별히 한정하지는 않는다.

공조장치 기술분야에서 기압을 측정할 때는 통상적으로 정압(static pressure, 靜壓)을 측정하고(비특허문헌 5 참조) 풍속을 산출할 필요가 있을 때 부수적으로 동압(dynamic pressure, 動壓)을 측정하지만, 상기 제1 센서(103, 104)는 실외에서 건물 벽면을 수직으로 미는 방향의 바람의 동압을 포함한 전압(total pressure, 全壓)을 측정한다. 여기서 상기 정압은 엄밀히 말해서 상대정압(differential static pressure, 相對靜壓)을 의미한다.

이렇게 함으로써, 상기 창문형 공기청정기(100)는 실내외의 공기의 정압에 별다른 차이가 없는 상황에서도 실외에서 부는 바람의 방향과 세기를 간접적으로 측정하고 그것으로 환기의 방향을 결정함으로써 결국 그 바람의 힘을 이용해 경제적으로 실내를 환기하는 효과를 제공한다.

또한 실외 기압이 높은 측 흡배기장치가 실외공기 흡입을 개시하는 순간 그 흡배기장치의 실외 정압이 떨어지는데, 동압은 반대로 높아진다. 따라서 정압을 측정해 환기의 방향을 결정짓는다면 제어부가 작동 중 판단착오(실외에서 부는 바람의 방향이 바뀐 것으로 오인)를 유발할 우려가 있으나, 정압과 동압을 합한 전압을 측정해 환기의 방향을 결정짓는 것은 이런 판단착오를 방지하는 효과를 제공한다.

그리고 상기 흡배기장치들(101, 102) 중 어느 하나의 흡배기장치가 실외공기 흡입을 수행하는 경우, 상기 환기팬의 출력은 사용자가 설정한 송풍레벨에 비례하고 상기 실외 기압의 차이에는 반비례하도록 작동하는 것이 바람직하다.

이렇게 함으로써, 상기 창문형 공기청정기(100)는 실외에서 바람이 세게 불수록 소모전력을 줄여 더욱 경제적으로 실내를 환기하는 효과를 제공한다.

앞서 설명한 도 2b 내지 도 2e를 살펴볼 때, 상기 두 개의 흡배기장치들(101, 102) 사이의 거리는 건물의 폭만큼 멀어질 수 있다. 따라서 이들의 상호 연동을 위해서는 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 각각의 흡배기장치(101, 102)가 통신부(105, 106)를 추가로 구비할 필요가 있는데, 본 발명의 제1 실시예에 따른 창문형 공기청정기(100)에 있어서, 상기 두 개의 흡배기장치들(101, 102)을 연동시키기 위한 통신은 전력선통신(power line communication, 電力線通信) 방식으로 이뤄지는 것이 바람직하다.

이렇게 함으로써, 별도의 통신선로를 구축할 필요가 없음은 물론 전자파 발생을 최소화하는 효과를 제공한다.

도 2a에 도시된 것과 달리, 상기 제어부(109)와 표시부(107)를 별도의 독립된 기기로 묶는 경우, 상기 독립된 기기 또한 별도의 통신부를 구비할 필요가 있으며, 이때 전력선통신은 상기 독립된 기기에 포함된 제어부(109)와 상기 각각의 흡배기장치들(101, 102) 사이에서 이뤄지게 된다.

또한 상기 창문형 공기청정기(100)는, 실내 기온을 측정하는 온도센서를 추가로 구비하되, 사용자가 최저온도 또는 최고온도를 설정하면, 상기 온도센서가 측정한 실내기온이 상기 최저온도보다 낮거나 또는 상기 최고온도보다 높아질 때 작동을 중단하는 것이 바람직하다.

이렇게 함으로써, 실내외의 기온차가 클 때 과도한 환기로 인해 냉난방비용이 증가하는 것을 방지하는 효과를 제공한다.

아울러 상기 창문형 공기청정기(100)는, 사용자가 최소 기압차를 설정하면, 상기 두 흡배기장치들이 각각 측정한 실외 기압의 차이가 상기 최소 기압차 이상일 경우에만 작동하는 것이 바람직하다.

이렇게 함으로써, 실외에서 일정 수준 이상의 바람이 불 때만 작동하는 전력소모 최소화 모드를 구현할 수 있다.

이어서 본 발명의 제1 실시예에 따른 창문형 공기청정기의 제어방법에 대해 구체적으로 설명한다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 창문형 공기청정기의 제어방법의 흐름도이다.

도 3a에 도시된 상기 창문형 공기청정기(100)의 제어방법의 포괄적인 흐름도를 참조하면, 두 개의 흡배기장치(101, 102) 및 제어부(109)로 이뤄진 창문형 공기청정기의 제어방법은, 상기 각각의 흡배기장치(101, 102)가 실외 기압을 측정하여 상기 제어부로 전달하는 단계(F10)와 상기 제어부(109)가 상기 실외 기압의 크기를 서로 비교하는 단계 및 상기 제어부(109)가 실외 기압이 높은 측 흡배기장치는 실외공기 흡입(F40)을 수행하고 실외 기압이 낮은 측 흡배기장치는 실내공기 배출(F50)을 수행하도록 제어하는 단계를 포함한다.

여기서 상기 제어부(109)가 상기 실외 기압의 크기를 서로 비교하는 단계는, 한쪽 실외 기압에서 다른 쪽 실외 기압을 뺀 차이값을 산출하는 단계(F20)와 상기 차이값이 ‘0’보다 큰지를 확인하는 단계(F30)로 이뤄지는 것이 바람직하다.

도 3a에서 상기 제어부(109)는 설명의 편의 상 남쪽 벽체에 설치된 흡배기장치(101)에 포함되는 것으로 도시되었으나, 설계자의 취향에 따라 상기 제어부(109)를 두 개의 흡배기장치들(101, 102)과 분리된 별도의 기기로 구성할 수도 있음은 당연하다.

실외에서 바람이 불지 않는 날에 상기 창문형 공기청정기(100)는 사용자가 선호하는 방향으로 실내에 바람을 일으켜 환기하는 것이 바람직하다. 이를 위한 제어방법은, 상기 각각의 흡배기장치(101, 102)가 실외 기압을 측정하여 상기 제어부로 전달하는 단계(F10) 이후에, 상기 제어부(109)가 상기 실외 기압의 차이를 산출하는 단계(F20)와 상기 제어부(109)가 상기 실외 기압의 차이를 기 설정된 제1 기준치와 비교하는 단계(F60)를 거치되, 상기 실외 기압의 차이가 기 설정된 제1 기준치 이하인 경우, 상기 제어부는 사용자가 선호하는 환기의 방향을 확인하는 단계(F70)를 거쳐, 사용자에 의해 흡입을 수행하도록 미리 지정된 측의 흡배기장치는 실외공기 흡입(F40)을 수행하고 다른 흡배기장치는 실내공기 배출(F50)을 수행하도록 제어하는 단계를 더 포함한다.

실제적인 작동의 예를 들어 보다 구체적으로 설명하자면, 상기 제어부(109)는 남쪽 흡배기장치(101)에서 측정된 실외 기압(Pa)에서 북쪽 흡배기장치(102)에서 측정된 실외 기압(Pb)을 빼서 차이값(Pg)을 산출한 뒤, 상기 차이값의 절대값이 상기 제1 기준치보다 작은 경우, 상기 남쪽 흡배기장치(101)가 실외공기 흡입을 수행하도록 사용자로 하여금 미리 지정되었는지 확인하여, 상기 남쪽 흡배기장치(101)가 실외공기 흡입 선호 측이 맞다면 상기 남쪽 흡배기장치(101)는 실외공기 흡입(F40)을 수행하고 상기 북쪽 흡배기장치(102)는 실내공기 배출(F50)을 수행하도록 제어한다.

이 과정에서 상기 차이값(Pg)의 절대값이 상기 제1 기준치보다 큰 경우 실외에서 충분한 속도의 바람이 부는 것을 의미한다. 이 때, 상기 제어부(109)는 상기 차이값(Pg)이 '0'보다 큰지를 확인하여, 만약 '0'보다 작다면 상기 남쪽 흡배기장치(101)가 측정한 실외 기압(Pa)이 상기 북쪽 흡배기장치(102)가 측정한 실외 기압(Pb)보다 작으므로, 상기 남쪽 흡배기장치(101)가 실내공기 배출(F50)을 수행하고 상기 북쪽 흡배기장치(102)는 실외공기 흡입(F40)을 수행하도록 제어한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 창문형 공기청정기의 이상적인 작동 환경은 계단형 기압 분포가 조성됐을 때다. 실내외 기압의 분포가 계단형이 아닐 경우 공기의 역류현상이 발생할 우려가 있다.

이러한 우려에 대응하기 위해 상기 창문형 공기청정기(100)는, 상기 각각의 흡배기장치가 실내 기압을 측정하는 기능의 제2 센서를 추가로 구비하여 실외 기압과 실내 기압의 차이를 제어의 변수로 활용한다.

도 4a 내지 도 4d는 상기 창문형 공기청정기가 작동에 부적합한 기압 분포에 놓였을 때 작동상태를 도시한 개념도이다.

도 4a를 참조하면, 두 개의 흡배기장치들(101, 102) 모두에서 실내 기압이 실외 기압보다 높게 측정된다. 이럴 경우, 상기 흡배기장치들이 동시에 작동을 개시하면 실외공기 흡입을 담당할 남쪽 흡배기장치(101)에서 역류가 발생할 수 있다. 따라서 도 4b에 도시된 작동상태 개념도와 같이, 실외 기압이 상대적으로 낮은 측의 북쪽 흡배기장치(102)는 실내공기의 배출을 수행하되, 실외 기압이 높은 측의 남쪽 흡배기장치는 밸브(152)를 닫고 일정시간 공기흐름을 차단하다가 실내 기압이 실외 기압보다 낮아졌을 때 실외공기의 흡입을 개시하는 것이 바람직하다.

이어서 도 4c를 참조하면, 두 개의 흡배기장치들(101, 102) 모두에서 실내 기압이 실외 기압보다 낮게 측정된다. 이럴 경우, 상기 흡배기장치들이 동시에 작동을 개시하면 실내공기 배출을 담당할 북쪽 흡배기장치(102)에서 역류가 발생할 수 있다. 따라서 도 4d에 도시된 작동상태 개념도와 같이, 실외 기압이 상대적으로 높은 측의 남쪽 흡배기장치(101)는 실외공기의 흡입을 수행하되, 실외 기압이 낮은 측의 북쪽 흡배기장치(102)는 밸브(158)를 닫고 일정시간 공기흐름을 차단하다가 실내 기압이 실외 기압보다 높아졌을 때 실내공기의 배출을 개시하는 것이 바람직하다.

이렇게 실내외에 계단형 기압 분포를 조성한 후 환기하기 위한 제어방법은 상기 실내공기 흡입(F40)과 상기 실내공기 배출(F50) 프로세스를 구체화함으로써 구현 가능하다.

우선, 상기 실내공기 흡입(F40) 제어방법을 도 3b를 참조하여 설명하면, 앞서 설명한 제어방법에서 상기 제어부(109)로부터 실외공기를 흡입하도록 지시받은 흡배기장치의 실외공기 흡입(F40) 제어방법은, 상기 흡배기장치가 실내 기압을 측정하여 상기 제어부로 전달하는 단계(F41)와 상기 제어부가 상기 실외 기압과 상기 실내 기압의 크기를 서로 비교하는 단계(F43)를 포함하되, 상기 제어부는 상기 실내 기압이 상기 실외 기압 이상으로 측정되는 한 상기 흡배기장치가 반복적으로 실내 기압을 측정토록 하여 시간을 지연시키고(F47), 상기 실내 기압이 상기 실외 기압보다 낮아진 경우 상기 흡배기장치가 실외공기 흡입을 개시하도록(F45) 제어한다.

이어서, 상기 실내공기 배출(F50) 제어방법을 도 3c를 참조하여 설명하면, 앞서 설명한 제어방법에서 상기 제어부(109)로부터 실내공기를 배출하도록 지시받은 흡배기장치의 실내공기 배출(F50) 제어방법은, 상기 흡배기장치가 실내 기압을 측정하여 상기 제어부로 전달하는 단계(F51)와 상기 제어부가 상기 실외 기압과 상기 실내 기압의 크기를 서로 비교하는 단계(F53)를 포함하되, 상기 제어부는 상기 실내 기압이 상기 실외 기압 이하로 측정되는 한 상기 흡배기장치가 반복적으로 실내 기압을 측정토록 하여 시간을 지연시키고(F57), 상기 실내 기압이 상기 실외 기압보다 높아진 경우 상기 흡배기장치가 실내공기 배출을 개시하도록(F55) 제어한다.

상기 창문형 공기청정기는 바람이 건물 내부를 온전히 통과하도록 함으로써 환기하는데, 이때 바람이 지나가는 경로인 ‘환기경로’의 확보가 중요하다.

본 발명의 나머지 실시예들은 본 발명의 제1 실시예의 기본적인 기술적 사상을 바탕으로 하되, 작동환경이 되는 건물의 구조 변화에 따라 발생하는 ‘환기경로 확보 장애요인’을 극복하기 위해 부수적인 구성요소들을 포함한다.

따라서 나머지 실시예들은 건물의 구조에 대응하는 창문형 공기청정기의 설치 및 작동상태를 명확히 드러내기 위해 건물의 평면도를 참조하여 설명하기로 한다.

[제2 실시예]

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 창문형 공기청정기를 설치한 건물의 평면도이다.

상기 창문형 공기청정기(200)는 건물 벽체의 개구부에 설치되어 실외공기를 실내로 흡입하거나 실내공기를 실외로 배출할 수 있는 두 개의 흡배기장치(201, 202) 및 상기 두 개의 흡배기장치에 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 두 개의 흡배기장치 각각의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

여기서 상기 각각의 흡배기장치는, 공기를 정화하는 적어도 하나의 필터와 공기를 강제순환시킬 수 있는 적어도 하나의 환기팬과 실외 기압을 측정하는 제1 센서를 구비하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 제어부는, 상대적으로 실외 기압이 높은 측 흡배기장치가 실외공기 흡입을 수행하고 실외 기압이 낮은 측 흡배기장치가 실내공기 배출을 수행하도록 제어한다.

도 5a에서 드러나는 건물의 구조적 특징은, 두 개의 흡배기장치(201, 202)가 건물 외벽(16, 17)의 창문(41, 42)에 설치되어, 환기를 위해 상기 창문의 개구부를 통해 공기를 유출입시킴에 있어, 상기 외벽(16, 17) 안쪽에 적어도 하나의 내벽(18, 19)이 위치함으로써 실내가 여러 공간으로 나뉘었다는 점이다. 상기 창문형 공기청정기(200)가 실내를 환기하기 위해 만들어내는 바람이 건물 내부를 통과함에 있어 상기 내벽(18, 19)이 장애물이 될 수 있는 상황이다.

통상적으로 건물의 내벽에는 거주자의 통과를 허용하는 개구부가 마련되고 그 개구부를 개폐하는 수단으로서 창문 또는 문이 설치된다. 도 5a에 도시된 건물의 경우, 남쪽 내벽(18)의 개구부에는 창문(43)이 그리고 북쪽 내벽(19)의 개구부에는 문(44)이 설치되었다.

이러한 장애요인을 극복하기 위해, 본 발명의 제2 실시예에 따른 창문형 공기청정기(200)는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 건물 실내 공간을 구획하는 내벽(18, 19)에 설치된 창문(43)이나 문(44)의 개폐여부를 확인하는 적어도 하나의 제3 센서(203, 204)를 추가로 구비한다.

그리고 도 5b에 도시된 것처럼, 사용자에 의해 건물 내부에 환기경로가 확보되어 상기 제3 센서(203, 204) 모두가 상기 내벽에 설치된 문(44)이나 창문(43)의 개방 상태를 확인한 경우, 상기 창문형 공기청정기는 자동으로 작동을 개시한다.

이렇게 함으로써, 상기 창문형 공기청정기는 사용자로하여금 거실에서 쉽게 접근할 수 있는 문이나 창문을 개방함으로써 손쉽게 실내를 환기할 수 있는 효과를 제공한다.

또한 상기 창문형 공기청정기(200)는 사용자에게 실내 환기경로 확보 여부를 알려주는 경보수단(205)을 추가로 구비하여, 상기 창문형 공기청정기(200)가 작동 시 상기 제3 센서(203, 204)가 상기 내벽(18, 19)에 설치된 문(44)이나 창문(43)의 폐쇄 상태를 확인하면 상기 경보수단(205)으로 사용자에게 알려준다.

이렇게 함으로써, 상기 창문형 공기청정기는 사용자가 환기경로를 확보하지 않은 채 환기를 시도할 때 경보를 울려 실수를 알려주는 효과를 제공한다.

상기 제3 센서(203, 204)는 상기 내벽(18, 19)의 개구부에 설치된 근접센서로 묘사되었으나 레이저를 이용하면 원거리에서도 창문이나 문의 개폐 여부를 확인할 수 있음은 물론이다. 개폐 여부의 확인이 필요한 대상과 최근접한 흡배기장치에 이러한 센서를 포함시키면 센서를 가동하기 위해 별도의 전원을 마련하지 않아도 되는 이점이 있다.

여기서 상기 흡배기장치(201, 202)는 창문의 유리에 개구부를 형성하고 결합하는 구조이거나, 애초부터 창문의 구조로 만들어져 창틀에 끼워 사용하는 것일 수도 있다.

[제3 실시예]

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 창문형 공기청정기를 설치한 건물의 평면도이다.

상기 창문형 공기청정기(300)는 건물 벽체의 개구부에 설치되어 실외공기를 실내로 흡입하거나 실내공기를 실외로 배출할 수 있는 두 개의 흡배기장치(301, 302) 및 상기 두 개의 흡배기장치에 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 두 개의 흡배기장치 각각의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

도 6a에서 드러나는 건물의 구조적 특징은, 두 개의 흡배기장치(301, 302)가 건물 외벽(16, 17)의 창문(41, 42)에 설치되어, 환기를 위해 상기 창문의 개구부를 통해 공기를 유출입시킴에 있어, 상기 외벽(16, 17) 안쪽에 적어도 하나의 내벽(18, 19)이 위치함으로써 실내가 여러 공간으로 나뉘었다는 점이다. 상기 창문형 공기청정기(300)가 실내를 환기하기 위해 만들어내는 바람이 건물 내부를 통과함에 있어 상기 내벽(18, 19)이 장애물이 될 수 있는 상황이다.

통상적으로 건물의 내벽에는 거주자의 통과를 허용하는 개구부가 마련되고 그 개구부를 개폐하는 수단으로서 창문 또는 문이 설치된다. 도 6a에 도시된 건물의 경우, 남쪽 내벽(18)의 개구부에는 창문(43)이 그리고 북쪽 내벽(19)의 개구부에는 문(44)이 설치되었다.

이러한 장애요인을 극복하기 위해, 본 발명의 제3 실시예에 따른 창문형 공기청정기(300)는, 도 6a에 도시된 바와 같이, 건물 실내 공간을 구획하는 내벽(18, 19)에 설치된 창문(43)이나 문(44)의 개구부를 열거나 닫을 수 있는 내벽개폐수단(303, 304)을 추가로 구비한다.

도 6b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 창문형 공기청정기(300)의 작동상태를 보여준다. 상기 창문형 공기청정기(300)는 작동 시, 상기 창문(43)이나 문(44)의 개구부를 통제하는 내벽개폐수단(303, 304)을 개방하여 환기경로를 확보한 후, 상기 흡배기장치(301, 302)를 제어함으로써 실외에서 끌어들인 바람을 건물 내부로 온전히 통과시켜 환기한다.

이렇게 함으로써, 상기 창문형 공기청정기(300)는 사용자로하여금 환기경로를 확보하기 위한 물리적인 노력 없이 손쉽게 실내를 환기할 수 있는 효과를 제공한다.

여기서 상기 흡배기장치(301, 302)는 창문의 유리에 개구부를 형성하고 결합하는 구조이거나, 애초부터 창문의 구조로 만들어져 창틀에 끼워 사용하는 것일 수도 있다.

[제4 실시예]

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제4 실시예에 따른 창문형 공기청정기를 설치한 건물의 평면도이다.

상기 창문형 공기청정기(400)는 건물 벽체의 개구부에 설치되어 실외공기를 실내로 흡입하거나 실내공기를 실외로 배출할 수 있는 두 개의 흡배기장치(401, 402) 및 상기 두 개의 흡배기장치에 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 두 개의 흡배기장치 각각의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

도 7a에서 드러나는 건물의 구조적 특징은, 두 개의 흡배기장치(401, 402)가 건물 외벽(16, 17)의 창문(41, 45)에 설치되어, 환기를 위해 상기 창문의 개구부를 통해 공기를 유출입시킴에 있어, 상기 두 개의 흡배기장치(401, 402) 중 북쪽 흡배기장치(402)가 설치된 창문(45)이 이중창의 안쪽 창문이라는 점이다. 상기 창문형 공기청정기(400)가 실내를 환기하기 위해 만들어내는 바람이 건물 내부를 통과함에 있어 상기 이중창의 바깥쪽 창문(46)이 장애물이 될 수 있는 상황이다.

이러한 장애요인을 극복하기 위해, 본 발명의 제4 실시예에 따른 창문형 공기청정기(400)는, 상기 두 개의 흡배기장치(401, 402) 중 어떤 하나의 흡배기장치가 이중창의 안쪽 창문(45) 또는 바깥쪽 창문(46) 중 하나에 설치된 경우, 상기 이중창의 나머지 한 창문을 열거나 닫을 수 있는 제1 창문개폐수단(403)을 추가로 구비한다.

도 7b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 창문형 공기청정기(400)의 작동상태를 보여준다. 상기 창문형 공기청정기(400)는 작동 시, 상기 제1 창문개폐수단(403)으로 상기 바깥쪽 창문(46)을 개방하여 환기경로를 확보한 후, 상기 흡배기장치(401, 402)를 제어함으로써 실외에서 끌어들인 바람을 건물 내부로 온전히 통과시켜 환기한다.

이렇게 함으로써, 상기 창문형 공기청정기(400)는 사용자로하여금 환기경로를 확보하기 위한 물리적인 노력 없이 손쉽게 실내를 환기할 수 있는 효과를 제공한다.

아울러, 도 7c를 참조하면, 상기 제1 창문개폐수단(403)은 상기 안쪽 창문(45)과 상기 바깥쪽 창문(46)을 연결한다. 따라서 사용자가 필요시 안쪽 창문(45)을 열면, 상기 제1 창문개폐수단(403)을 통해 연결된 바깥쪽 창문(46)이 동시에 열린다. 이러한 특징은, 통상적인 자동창문의 강제 개폐수단이 창틀과 창문을 연결하여 화재 등으로 인한 정전 발생 시 사용자가 창문을 개방할 수 없었던 문제를 해결한 것이다.

여기서, 상기 이중창에 설치된 흡배기장치가 전선을 통해 전력을 공급받는 경우 상기 제1 창문개폐수단은 전자기장을 이용해 무선으로 전력을 공급받고, 상기 제1 창문개폐수단이 전선을 통해 전력을 공급받는 경우 상기 이중창에 설치된 흡배기장치는 전자기장을 이용해 무선으로 전력을 공급받는 것이 바람직하다. 이는 상기 이중창에 설치된 흡배기장치와 상기 제1 창문개폐수단 사이에 전선 연결을 생략함으로써 누전 위험성을 줄이고 심미적 가치를 높이는 효과를 제공한다.

한편, 상기 제1 창문개폐수단(403)은 피스톤으로 묘사되었으나 이는 본 발명의 핵심적 사상에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 설계자의 취향에 따라 ‘랙과 피니언(rack and pinion)’ 또는 다양한 링크장치를 구성품으로 넣어 구현이 가능하다.

여기서 상기 흡배기장치(401, 402)는 창문의 유리에 개구부를 형성하고 결합하는 구조이거나, 애초부터 창문의 구조로 만들어져 창틀에 끼워 사용하는 것일 수도 있다.

[제5 실시예]

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 창문형 공기청정기를 설치한 건물의 평면도이다.

상기 창문형 공기청정기(500)는 건물 벽체의 개구부에 설치되어 실외공기를 실내로 흡입하거나 실내공기를 실외로 배출할 수 있는 두 개의 흡배기장치(501, 502) 및 상기 두 개의 흡배기장치에 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 두 개의 흡배기장치 각각의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

도 8a에서 드러나는 건물의 구조적 특징은, 두 개의 흡배기장치(501, 502)가 건물 외벽(16, 17)의 창문(41, 45)에 설치되어, 환기를 위해 상기 창문의 개구부를 통해 공기를 유출입시킴에 있어, 상기 두 개의 흡배기장치(501, 502) 중 북쪽 흡배기장치(502)가 설치된 창문(45)이 이중창의 안쪽 창문이라는 점이다. 상기 창문형 공기청정기(500)가 실내를 환기하기 위해 만들어내는 바람이 건물 내부를 통과함에 있어 상기 이중창의 바깥쪽 창문(46)이 장애물이 될 수 있는 상황이다.

이러한 장애요인을 극복하기 위해, 본 발명의 제5 실시예에 따른 창문형 공기청정기(500)는, 상기 두 개의 흡배기장치(501, 502) 중 어떤 하나의 흡배기장치가 이중창의 안쪽 창문(45) 또는 바깥쪽 창문(46) 중 하나에 설치된 경우, 상기 이중창의 나머지 한 창문의 개구부를 열거나 닫을 수 있는 제2 창문개폐수단(503)을 추가로 구비한다.

도 8b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 창문형 공기청정기(500)의 작동상태를 보여준다. 상기 창문형 공기청정기(500)는 작동 시, 상기 제2 창문개폐수단(503)으로 상기 바깥쪽 창문(46)의 개구부를 개방하여 환기경로를 확보한 후, 상기 흡배기장치(501, 502)를 제어함으로써 실외에서 끌어들인 바람을 건물 내부로 온전히 통과시켜 환기한다.

이렇게 함으로써, 상기 창문형 공기청정기(500)는 사용자로하여금 환기경로를 확보하기 위한 물리적인 노력 없이 손쉽게 실내를 환기할 수 있는 효과를 제공한다.

여기서, 상기 제2 창문개폐수단(503)은 일종의 덮개로 묘사되었으나 이는 본 발명의 핵심적 사상에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 설계자의 취향에 따라 다양한 밸브의 형상으로 구현이 가능하다.

도 8a를 다시 참조하면, 상기 이중창의 안쪽 창문(45)에 설치된 흡배기장치(502)와 바깥쪽 창문(46)에 설치된 제2 창문개폐수단(503)은 각각 정해진 기능을 수행하기 위해 전력을 필요로 한다. 따라서 상기 흡배기장치(502)와 상기 제2 창문개폐수단(503) 사이에서 전력의 이송을 담당할 수단이 요구된다.

상기 이중창은 안쪽 창문(45)과 바깥쪽 창문(46)이 따로 움직일 수 있어야(서로 별개로 열리고 닫힐 수 있어야) 자연스러운데, 상기 흡배기장치(502)와 상기 제2 창문개폐수단(503)을 전선으로 연결할 경우, 이중창을 완전히 닫은 상태에서 상기 전선은 아래로 ‘U’자 형상으로 늘어지게 되어 건축미를 손상시킬 우려가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 상기 창문형 공기청정기(500)는 상기 이중창에 설치된 흡배기장치와 상기 개폐수단 중 어느 하나는 전선을 통해 전력을 공급받고 나머지 다른 하나는 전자기장을 이용해 무선으로 전력을 공급받는다.

도 8a에서, 상기 이중창에 설치된 흡배기장치(502)는 전선을 통해 전력을 공급받되, 상기 이중창의 안쪽 창문(45)과 바깥쪽 창문(46)은 서로 근접한 위치에 각각 코일(504)을 구비함으로써, 상기 흡배기장치(502)가 자기유도방식으로 상기 제2 창문개폐수단(503)에 전력을 공급하도록 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 흡배기장치(501, 502)는 창문의 유리에 개구부를 형성하고 결합하는 구조이거나, 애초부터 창문의 구조로 만들어져 창틀에 끼워 사용하는 것일 수도 있다.

[제6 실시예]

도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 창문형 공기청정기의 설치 및 작동상태를 도시한 개념도이다.

상기 창문형 공기청정기(400)는 건물 벽체의 개구부에 설치되어 실외공기를 실내로 흡입하거나 실내공기를 실외로 배출할 수 있는 복수의 흡배기장치(601, 602, 603, 604) 및 상기 복수의 흡배기장치에 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 복수의 흡배기장치 각각의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

여기서 상기 각각의 흡배기장치(601, 602, 603, 604)는, 공기를 정화하는 적어도 하나의 필터와 공기를 강제순환시킬 수 있는 적어도 하나의 환기팬과 실외 기압을 측정하는 제1 센서를 구비하는 것이 바람직하다.

구체적으로 상기 제어부는, 상기 흡배기장치들을 서로 인접한 흡배기장치들끼리 두 그룹으로 나누되, 한 그룹은 실외 기압이 상대적으로 높도록 하고 다른 한 그룹은 실외 기압이 상대적으로 낮도록 나눈 후에, 실외 기압이 높은 그룹의 흡배기장치들 중 일부는 실외공기 흡입을 수행하고 실외 기압이 낮은 그룹의 흡배기장치들 중 일부는 실내공기 배출을 수행하도록 제어한다.

상기 제어부가 상기 흡배기장치들을 실외 기압의 크기에 따라 두 그룹으로 나누는 방법의 일례는, 상기 창문형 공기청정기가 풍향계를 추가로 구비하고, 도 9에 도시된 바와 같이, 실외에서 남서풍이 불어오는 상황을 가정할 때, 건물의 중심부를 통과하는 가상의 분할선(605)을 풍향에 수직하도록 배치하여, 상기 흡배기장치들을 상대적으로 실외 기압이 높은 그룹과 상대적으로 실외 기압이 낮은 그룹으로 나누는 것이다.

그리고 상기 창문형 공기청정기가 풍향계를 구비하지 않을 경우, 상기 제어부가 상기 흡배기장치들을 실외 기압의 크기에 따라 두 그룹으로 나누는 방법의 다른 예는, 상기 가상의 분할선(605)을 한 바퀴 회전시키면서 분할선의 양쪽으로 나뉘어 배치된 흡배기장치들이 측정한 실외 기압의 합계를 각각 산출하여, 두 값의 차이가 가장 크게 벌어졌을 때의 각도로, 상기 분할선을 고정하는 것이다.

여기서 제어부는, 실외 기압이 높은 그룹에 속한 흡배기장치들 중 일부(601, 602)는 실외공기 흡입을 수행하고 실외 기압이 낮은 그룹에 속한 흡배기장치들 중 일부(604)는 실내공기 배출을 수행하도록 제어한다.

도 9에서 하나의 흡배기장치(603)는 아무런 동작을 수행하지 않는다. 상기 제어부는 각 흡배기장치에서 측정된 실외 기압과 반대편 그룹의 실외 기압의 평균값의 차이가 기 설정된 최소 기압차 미만인 흡배기장치는 환기에서 제외시킨다.

본 발명은 상술한 제1 실시예 내지 제6 실시예에 따른 창문형 공기청정기들이 구비할 수 있는 다양한 구성과 기능의 흡배기장치를 포함한다. 이하, 도면을 참조하여 흡배기장치의 다양한 실시예에 대해 구체적으로 설명한다.

[제7 실시예]

도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 제7 실시예에 따른 흡배기장치의 구성과 작동상태를 도시한 개념도이다.

도 10a를 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 흡배기장치(710)는, 공기를 정화하는 적어도 하나의 필터(751)와 공기를 강제순환시킬 수 있는 적어도 하나의 환기팬(752) 및 실외 기압을 측정하는 제1 센서를 구비하되, 건물 벽체(10)의 개구부에 설치되어 실외공기를 실내로 흡입하거나 실내공기를 실외로 배출하는 역할을 수행한다.

보다 상세히 설명하자면, 상기 흡배기장치(710)는, 실외공기가 실내로 흡입될 때 통과하는 흡기관로와 실내공기가 실외로 배출될 때 통과하는 배기관로 및 상기 개구부를 통한 공기의 흐름을 통제할 수 있는 제1 개폐수단을 구비하되, 상기 필터(751)와 상기 환기팬(752)은 상기 흡기관로 상에 배치된다.

그리고 상기 제1 개폐수단은, 상기 흡기관로에 배치되어 실외공기의 유입을 통제하는 흡기밸브(753)와 상기 배기관로에 배치되어 실내공기의 유출을 통제하는 배기밸브(754)로 이루어진다.

이하, 도 10b와 도 10c를 순차적으로 참조하여, 상기 흡배기장치(710)의 작동상태를 설명한다.

상기 흡배기장치(710)가 실외공기 흡입을 수행할 때는, 도 10b에 도시된 작동상태와 같이, 상기 배기밸브(754)를 닫고 상기 흡기밸브(753)는 개방한 상태에서 상기 환기팬(752)을 가동함으로써 상기 흡기관로를 통해 실외공기를 강제로 흡입한다.

또한 상기 흡배기장치(710)가 실내공기 배출을 수행할 때는, 도 10c에 도시된 작동상태와 같이, 상기 흡기밸브(753)를 닫고 상기 환기팬(752)을 정지한 상태에서 상기 배기밸브(154)를 개방하여 상기 배기관로를 통해 실내공기를 배출한다.

여기서 상기 흡배기장치(710)의 구성요소는 최소한으로 제시되었으며 설계자의 취향에 따라 얼마든지 구성요소를 추가할 수 있다. 예를 들어, 별도의 환기팬을 상기 배기관로에 배치함으로써 실내공기를 강제로 배출하는 것도 가능하다.

[제8 실시예]

도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제8 실시예에 따른 흡배기장치의 구성과 작동상태를 도시한 개념도이다.

도 11a를 참조하면, 본 발명의 제8 실시예에 따른 흡배기장치(720)는, 공기를 정화하는 적어도 하나의 필터(751)와 공기를 강제순환시킬 수 있는 적어도 하나의 환기팬(752) 및 실외 기압을 측정하는 제1 센서를 구비하되, 건물 벽체(10)의 개구부에 설치되어 실외공기를 실내로 흡입하거나 실내공기를 실외로 배출하는 역할을 수행한다.

보다 상세히 설명하자면, 상기 흡배기장치(720)는, 실외공기가 실내로 흡입될 때 통과하는 흡기관로와 실내공기가 실외로 배출될 때 통과하는 배기관로 및 상기 개구부를 통한 공기의 흐름을 통제할 수 있는 제1 개폐수단을 구비하되, 상기 필터(751)와 상기 환기팬(752)은 상기 흡기관로 상에 배치된다.

특징적으로 상기 흡배기장치(720)는 상기 흡기관로와 상기 배기관로를 내부에서 교차시키는 열교환기(755)를 추가로 구비한다.

도 11b에 도시된 작동상태를 참조하면, 상기 흡배기장치(720)가 작동 시 실외공기의 흡입과 실내공기의 배출이 동시에 이루어지며, 상기 흡배기장치(720)는 공기의 흡입량과 배출량을 조절함으로써 상대적인 흡입 또는 배출을 수행한다.

여기서 상기 흡배기장치(720)의 구성요소는 최소한으로 제시되었으며 설계자의 취향에 따라 얼마든지 구성요소를 추가할 수 있다. 예를 들어, 별도의 환기팬을 상기 배기관로에 배치함으로써 실내공기를 강제로 배출하는 것도 가능하다.

[제9 실시예]

도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 제9 실시예에 따른 흡배기장치의 구성과 작동상태를 도시한 개념도이다.

도 12a를 참조하면, 본 발명의 제9 실시예에 따른 흡배기장치(710)는, 공기를 정화하는 적어도 하나의 필터(751)와 공기를 강제순환시킬 수 있는 적어도 하나의 환기팬(752) 및 실외 기압을 측정하는 제1 센서를 구비하되, 건물 벽체(10)의 개구부에 설치되어 실외공기를 실내로 흡입하거나 실내공기를 실외로 배출하는 역할을 수행한다.

보다 상세히 설명하자면, 상기 흡배기장치(730)는, 실외공기가 실내로 흡입될 때 통과하는 흡기관로와 실내공기가 실외로 배출될 때 통과하는 배기관로와 상기 흡기관로와 상기 배기관로를 서로 이어주는 회류부(756) 및 상기 개구부를 통한 공기의 흐름을 통제할 수 있는 제2 개폐수단을 구비하되, 상기 필터(751)와 상기 환기팬(752)은 상기 흡기관로 상에 배치된다.

그리고 상기 제2 개폐수단은, 상기 회류부와 실외 사이의 공기의 흐름을 통제하는 덮개(757)와 상기 배기관로에 배치되어 실내공기의 유출을 통제하는 배기밸브(754)로 이루어진다.

이하, 도 12b 내지 도 12d를 순차적으로 참조하여, 상기 흡배기장치(730)의 작동상태를 설명한다.

상기 흡배기장치(730)가 실외공기 흡입을 수행할 때는, 도 12b에 도시된 작동상태와 같이, 상기 배기밸브(754)는 닫고 상기 덮개(757)를 개방한 상태에서 상기 환기팬(752)을 가동함으로써 상기 흡기관로를 통해 실외공기를 강제로 흡입한다.

상기 흡배기장치(730)가 실내공기 배출을 수행할 때는, 도 12c에 도시된 작동상태와 같이, 상기 환기팬(752)은 정지시킨 상태에서 상기 배기밸브(754)와 상기 덮개(757)를 동시에 개방하여 상기 배기관로를 통해 내부공기를 자연적으로 배출한다.

또한 상기 흡배기장치(730)가 실내공기 정화를 수행할 때는, 도 12d에 도시된 작동상태와 같이, 상기 덮개(757)는 닫은 상태에서 상기 배기밸브(754)를 개방하고 상기 환기팬(752)을 가동함으로써, 상기 배기관로로 들어온 실내공기가 상기 회류부(756)를 거쳐 상기 흡기관로를 통과하면서 정화되어 다시 실내로 돌아오도록 한다.

여기서 상기 흡배기장치(730)의 구성요소는 최소한으로 제시되었으며 설계자의 취향에 따라 얼마든지 구성요소를 추가할 수 있다. 예를 들어, 별도의 환기팬을 상기 배기관로에 배치함으로써 실내공기를 강제로 배출하는 것도 가능하다.

본 발명은 현대적인 건물의 거주자로 하여금 날로 악화되는 대기오염을 극복하고 건강한 실내생활을 영위토록 돕는 기술에 관한 것으로서 선행기술의 문제점을 해결하여 사용자가 선호하는 방식으로 환기를 수행하는 동시에 경제성을 극대화하였음은 물론 사용의 편의성까지 높여주는 기술이므로 산업상 이용가능성이 충분하다.

100: 제1 실시예에 따른 창문형 공기청정기
200: 제2 실시예에 따른 창문형 공기청정기
300: 제3 실시예에 따른 창문형 공기청정기
400: 제4 실시예에 따른 창문형 공기청정기
500: 제5 실시예에 따른 창문형 공기청정기
600: 제6 실시예에 따른 창문형 공기청정기
101, 102, 201, 202, 301, 302, 401, 402, 501, 502, 601, 602, 603, 604: 흡배기장치
710: 제7 실시예에 따른 흡배기장치
720: 제8 실시예에 따른 흡배기장치
730: 제9 실시예에 따른 흡배기장치
10, 11, 12: 벽체 16, 17: 외벽
18, 19: 내벽 41, 42, 43, 45, 46: 창문
44: 문 103, 104: 제1 센서
105, 106: 통신부 107: 표시부 108: 리모컨
151, 156, 751: 필터 152, 157, 752: 환기팬
153, 158: 밸브 203, 204: 제3 센서
205: 경보수단 303, 304: 내벽개폐수단
403: 제1 창문개폐수단 503: 제2 창문개폐수단
605: 분할선 753: 흡기밸브 754: 배기밸브
755: 열교환기 756: 회류부 757: 덮개

Claims

건물 벽체의 개구부에 설치되어 실외공기를 실내로 흡입하거나 실내공기를 실외로 배출할 수 있는 두 개의 흡배기장치; 및
상기 두 개의 흡배기장치에 유선 또는 무선으로 연결되어, 상기 두 개의 흡배기장치 각각의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 각각의 흡배기장치는,
공기를 정화하는 적어도 하나의 필터;와
공기를 강제순환시킬 수 있는 적어도 하나의 환기팬;과
실외 기압을 측정하는 제1 센서를 구비하되,
상기 제어부는,
상대적으로 실외 기압이 높은 측 흡배기장치가 실외공기 흡입을 수행하고 실외 기압이 낮은 측 흡배기장치가 실내공기 배출을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 창문형 공기청정기.
제 1항에 있어서,
상기 제1 센서는,
실외에서 건물 벽면을 수직으로 미는 방향의 바람의 동압(dynamic pressure)을 포함한 전압(total pressure)을 측정하는 것을 특징으로 하는 창문형 공기청정기.
제 1항에 있어서,
상기 두 개의 흡배기장치 중 어느 하나가 실외공기 흡입을 수행하는 경우, 상기 환기팬의 출력은 사용자가 설정한 송풍레벨에 비례하고 상기 실외 기압의 차이에는 반비례하는 것을 특징으로 하는 창문형 공기청정기.
제 1항에 있어서,
상기 두 개의 흡배기장치를 연동시키기 위한 통신은 전력선통신(power line communication, 電力線通信) 방식으로 이뤄지는 것을 특징으로 하는 창문형 공기청정기.
제 1항에 있어서,
상기 창문형 공기청정기는,
적어도 하나의 흡배기장치를 추가로 포함하되,
상기 제어부는,
상기 흡배기장치들을 서로 인접한 흡배기장치들끼리 두 그룹으로 나누되, 한 그룹은 실외 기압이 상대적으로 높도록 하고 다른 한 그룹은 실외 기압이 상대적으로 낮도록 나눈 후에, 실외 기압이 높은 그룹의 흡배기장치들 중 일부가 실외공기 흡입을 수행하고 실외 기압이 낮은 그룹의 흡배기장치들 중 일부가 실내공기 배출을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 창문형 공기청정기.
제 5항에 있어서,
상기 창문형 공기청정기는 풍향계를 추가로 구비하고,
상기 제어부는,
건물의 중심부를 통과하는 가상의 분할선을 풍향에 수직하도록 배치함으로써, 상기 분할선의 양쪽으로 나뉘어 배치된 상기 흡배기장치들을, 상대적으로 실외 기압이 높은 그룹과 상대적으로 실외 기압이 낮은 그룹으로 나누는 것을 특징으로 하는 창문형 공기청정기.
제 5항에 있어서,
상기 제어부는,
건물의 중심부를 통과하는 가상의 분할선을 한 바퀴 회전시키면서, 상기 분할선의 양쪽으로 나뉘어 배치된 흡배기장치들이 측정한 실외 기압의 합계를 각각 산출하여, 두 값의 차이가 가장 클 때의 각도에 상기 분할선을 고정함으로써, 상기 흡배기장치들을 상대적으로 실외 기압이 높은 그룹과 상대적으로 실외 기압이 낮은 그룹으로 나누는 것을 특징으로 하는 창문형 공기청정기.
제 1항에 있어서,
상기 각각의 흡배기장치는,
실내 기압을 측정하는 제2 센서를 추가로 구비하여 실외 기압과 실내 기압의 차이를 제어의 변수로 활용하되,

상기 두 개의 흡배기장치에서 실내 기압이 실외 기압보다 높게 측정된 경우,
실외 기압이 상대적으로 낮은 측의 흡배기장치는 실내공기의 배출을 수행하고,
실외 기압이 높은 측의 흡배기장치는 일정시간 공기흐름을 차단하다가, 실내 기압이 실외 기압보다 낮아졌을 때 실외공기의 흡입을 수행하며,

상기 두 개의 흡배기장치에서 실내 기압이 실외 기압보다 낮게 측정된 경우,
실외 기압이 상대적으로 높은 측의 흡배기장치는 실외공기의 흡입을 수행하고, 실외 기압이 낮은 측의 흡배기장치는 일정시간 공기흐름을 차단하다가, 실내 기압이 실외 기압보다 높아졌을 때 실내공기의 배출을 수행하는 것을 특징으로 하는 창문형 공기청정기.
제 1항에 있어서,
상기 두 개의 흡배기장치는 건물 외벽의 창문에 설치되고,
상기 창문형 공기청정기는,
건물 실내 공간을 구획하는 내벽에 설치된 문이나 창문의 개폐여부를 확인하는 적어도 하나의 제3 센서를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 창문형 공기청정기.
제 9항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제3 센서 모두가 상기 내벽에 설치된 문이나 창문의 개방 상태를 확인한 경우, 상기 창문형 공기청정기는 자동으로 작동을 개시하는 것을 특징으로 하는 창문형 공기청정기.
제 9항에 있어서,
상기 창문형 공기청정기는,
사용자에게 실내 환기경로 확보 여부를 알려주는 경보수단을 추가로 구비하여,
상기 창문형 공기청정기가 작동 시 상기 제3 센서가 상기 내벽에 설치된 문이나 창문의 폐쇄 상태를 확인하면 상기 경보수단으로 사용자에게 알려주는 것을 특징으로 하는 창문형 공기청정기.
제 1항에 있어서,
상기 두 개의 흡배기장치는 건물 외벽의 창문에 설치되고,
상기 창문형 공기청정기는,
건물 실내 공간을 구획하는 내벽에 설치된 문이나 창문의 개구부를 열거나 닫을 수 있는 내벽개폐수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 창문형 공기청정기.
제 1항에 있어서,
상기 두 개의 흡배기장치 중 적어도 하나는,
상기 벽체에 설치된 이중창의 안쪽 창문 또는 바깥쪽 창문 중 어느 하나에 설치되고,
상기 창문형 공기청정기는,
상기 이중창에서 상기 흡배기장치가 설치되지 않은 창문을 열거나 닫을 수 있는 제1 창문개폐수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 창문형 공기청정기.
제 1항에 있어서,
상기 두 개의 흡배기장치 중 적어도 하나는,
상기 벽체에 설치된 이중창의 안쪽 창문 또는 바깥쪽 창문 중 어느 하나에 설치되고,
상기 창문형 공기청정기는,
상기 이중창에서 상기 흡배기장치가 설치되지 않은 창문의 개구부를 열거나 닫을 수 있는 제2 창문개폐수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 창문형 공기청정기.
제 14항에 있어서,
상기 이중창에 설치된 흡배기장치가 전선을 통해 전력을 공급받는 경우, 상기 제2 창문개폐수단은 전자기장을 이용해 무선으로 전력을 공급받고,
상기 제2 창문개폐수단이 전선을 통해 전력을 공급받는 경우, 상기 이중창에 설치된 흡배기장치는 전자기장을 이용해 무선으로 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 창문형 공기청정기.
제 1항에 있어서,
상기 각각의 흡배기장치는,
실외공기가 실내로 흡입될 때 통과하는 흡기관로;와
실내공기가 실외로 배출될 때 통과하는 배기관로;와
상기 개구부를 통한 공기의 흐름을 통제할 수 있는 제1 개폐수단을 추가로 구비하되,
상기 필터와 상기 환기팬은 상기 흡기관로 상에 배치되고,
상기 제1 개폐수단은,
상기 흡기관로에 배치되어 실외공기의 유입을 통제하는 흡기밸브;와
상기 배기관로에 배치되어 실내공기의 유출을 통제하는 배기밸브로 이루어진 것을 특징으로 하는 창문형 공기청정기.
제 16항에 있어서,
상기 각각의 흡배기장치는,
열교환기를 추가로 구비하고,
작동 시 실외공기의 흡입과 실내공기의 배출이 동시에 이루어지되,
공기의 흡입량과 배출량을 조절함으로써 상대적인 흡입 또는 배출을 수행하는 것을 특징으로 하는 창문형 공기청정기.
제 1항에 있어서,
상기 각각의 흡배기장치는,
실외공기가 실내로 흡입될 때 통과하는 흡기관로;와
실내공기가 실외로 배출될 때 통과하는 배기관로;와
상기 흡기관로와 상기 배기관로를 서로 이어주는 회류부;와
상기 개구부를 통한 공기의 흐름을 통제할 수 있는 제2 개폐수단을 추가로 구비하되,
상기 필터와 상기 환기팬은 상기 흡기관로 상에 배치되고,
상기 제2 개폐수단은,
상기 회류부와 실외 사이의 공기의 흐름을 통제하는 덮개;와
상기 배기관로에 배치되어 실내공기의 유출을 통제하는 배기밸브로 이루어진 것을 특징으로 하는 창문형 공기청정기.
두 개의 흡배기장치 및 제어부로 이뤄진 창문형 공기청정기의 제어방법에 있어서,
상기 각각의 흡배기장치로부터 측정된 실외 기압을 전달받는 단계;
상기 실외 기압의 크기를 서로 비교하는 단계; 및
실외 기압이 높은 측 흡배기장치는 실외공기 흡입을 수행하고 실외 기압이 낮은 측 흡배기장치는 실내공기 배출을 수행하도록 제어하는 단계를 포함하는 창문형 공기청정기의 제어방법.
제 19항에 있어서,
상기 측정된 실외 기압을 전달받는 단계 이후에,
상기 실외 기압의 차이를 산출하는 단계;와
상기 실외 기압의 차이를 기 설정된 제1 기준치와 비교하는 단계를 거치되,
상기 실외 기압의 차이가 기 설정된 제1 기준치 이하인 경우,
사용자가 선호하는 환기의 방향을 확인하는 단계를 거쳐, 사용자에 의해 흡입을 수행하도록 미리 지정된 측의 흡배기장치는 실외공기 흡입을 수행하고 다른 흡배기장치는 실내공기 배출을 수행하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 창문형 공기청정기의 제어방법.
제 19항에 있어서,
실외공기의 흡입을 수행하도록 지정된 흡배기장치의 제어방법에 있어서,
상기 흡배기장치로부터 측정된 실내 기압을 전달받는 단계;와
상기 실외 기압과 상기 실내 기압의 크기를 서로 비교하는 단계를 포함하되,
상기 실내 기압이 상기 실외 기압 이상으로 측정되는 한 상기 흡배기장치가 반복적으로 실내 기압을 측정토록 하여 시간을 지연시키고, 상기 실내 기압이 상기 실외 기압보다 낮아진 경우 상기 흡배기장치가 실외공기 흡입을 개시하도록 제어하는 창문형 공기청정기의 제어방법.
제 19항에 있어서,
실내공기의 배출을 수행하도록 지정된 흡배기장치의 제어방법에 있어서,
상기 흡배기장치로부터 측정된 실내 기압을 전달받는 단계;와
상기 실외 기압과 상기 실내 기압의 크기를 서로 비교하는 단계를 포함하되,
상기 실내 기압이 상기 실외 기압 이하로 측정되는 한 상기 흡배기장치가 반복적으로 실내 기압을 측정토록 하여 시간을 지연시키고, 상기 실내 기압이 상기 실외 기압보다 높아진 경우 상기 흡배기장치가 실내공기 배출을 개시하도록 제어하는 창문형 공기청정기의 제어방법.