KR102040374B1 - 공기정화 겸용 환기장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 정화 겸용 환기 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실내 오염된 공기를 외부로 배출함과 동시에 실외 공기를 물리적 필터 및 화학적 필터로 정화시켜 실내로 유입할 수 있으며, 이 과정에서 열교환 모듈을 이용하여 배출되는 실내 공기의 열과 습도를 유입되는 실외 공기로 전달함으로써 에너지 손실을 최소화 할 수 있는 공기 정화 겸용 환기 장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 실외 공기가 이동하는 유입 통로; 실내공기가 이동하는 배출 통로; 상기 유입 통로의 일 지점에 배치되어 상기 실외 공기를 유입하는 흡입팬; 상기 배출 통로의 일 지점에 배치되어 상기 실내 공기를 배출하는 배출팬; 상기 유입 통로의 일 지점에 배치되어 상기 실외 공기를 정화하는 필터 모듈; 및 상기 유입 통로 및 상기 배출 통로가 교차하는 지점에 배치되어 상기 실외 공기 및 상기 실내 공기 간 열 또는 습도를 교환하는 열교환 모듈;이 케이스 내부에 포함되며, 상기 필터 모듈은 물리적 필터 모듈 및 광촉매 반응에 의한 화학적 필터 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기정화 겸용 환기장치{Ventilation system with function of air cleaning}
본 발명은 공기 정화 겸용 환기 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실내 오염된 공기를 외부로 배출함과 동시에 실외 공기를 물리적 필터 및 화학적 필터로 정화시켜 실내로 유입할 수 있으며, 이 과정에서 열교환 모듈을 이용하여 배출되는 실내 공기의 열과 습도를 유입되는 실외 공기로 전달함으로써 에너지 손실을 최소화 할 수 있는 공기 정화 겸용 환기 장치에 관한 것이다.
기존 공기청정기는 '실내 공기 조성을 위한 환기'가 반드시 필요하였다. 여기서, '실내 공기 조성을 위한 환기' 란, 폐공간의 공기를 물리적 필터에 반복 통과시킴으로써 정화하는 기존 공기청정기의 원리로 인해, 사람의 호흡으로 인한 산소의 양이 줄고, 이산화탄소의 양이 늘어나는 점을 지칭한다. 이런 문제를 해결하기 위해서는 환기를 통한 외부 공기의 유입을 필요로 하나, 특별한 조치없이 환기를 하게 되면 에어컨, 제습기 또는 가습기 등으로 관리된 실내 공기를 손실하게 되며, 외부의 정화되지 않은 공기가 실내로 그대로 유입되므로 이를 다시 관리된 실내 공기로 만들기 위해서는 에너지 소모가 발생하는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2007-0071570호 (2007.07.04) 대한민국 등록특허공보 제10-1442155호 (2014.09.12)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 실내 오염된 공기를 외부로 배출함과 동시에 실외 공기를 물리적 필터 및 화학적 필터로 정화시켜 실내로 유입하도록 하며, 이 과정에서 열교환기를 이용하여 배출되는 실내 공기의 온도, 습도를 유입하는 실외 공기로 전달함으로써 에너지 손실을 최소화 할 수 있는 공기 정화 겸용 환기 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
실외 공기가 이동하는 유입 통로; 실내공기가 이동하는 배출 통로; 상기 유입 통로의 일 지점에 배치되어 상기 실외 공기를 유입하는 흡입팬; 상기 배출 통로의 일 지점에 배치되어 상기 실내 공기를 배출하는 배출팬; 상기 유입 통로의 일 지점에 배치되어 상기 실외 공기를 정화하는 필터 모듈; 및 상기 유입 통로 및 상기 배출 통로가 교차하는 지점에 배치되어 상기 실외 공기 및 상기 실내 공기 간 열 또는 습도를 교환하는 열교환 모듈;이 케이스 내부에 포함되며, 상기 필터 모듈은 물리적 필터 모듈 및 광촉매 반응에 의한 화학적 필터 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 열교환 모듈은 상기 실외 공기의 이동 통로에 광촉매 물질이 도포될 수 있다.
상기 케이스 내부는 직육면체 형상의 상기 열교환 모듈 및 필터 모듈이 상호 밀착하여 형성한 결합 모듈체가 배치되고, 상기 결합 모듈체 내부의 통로는 상기 유입통로의 일부를 구성할 수 있으며, 상기 결합 모듈체와 상기 케이스 측면부 사이에 형성된 공간은 상기 배출통로의 일부를 구성할 수 있다.
상기 화학적 필터 모듈 또는 상기 열교환 모듈은 UV램프를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 실외 공기의 유입과 오염된 실내 공기의 배출이 동시에 이루어질뿐더러, 유입되는 외부 공기는 물리적 필터 및 화학적 필터로 정화시켜 보다 깨끗한 상태로 실내 유입이 가능하며, 열교환 모듈을 이용하여 배출되는 실내 공기의 열과 습도를 유입되는 실외 공기로 전달함으로써 에너지 손실을 최소화 할 수 있는 효과를 가진다.
아울러, 상기 열교환 모듈은 실외 공기 이동 통로에 광촉매 물질을 도포함으로써, 추가적인 공기 정화가 가능하다는 장점을 가진다.
또한, 본 발명은 케이스 내부에 직육면체 형상의 열교환 모듈 및 필터 모듈들을 상호 밀착하여 결합 모듈체를 형성함으로써, 상기 결합 모듈체 내부의 통로가 유입통로의 일부를 구성하고, 상기 결합 모듈체와 상기 케이스 측면 사이에 형성된 공간부가 배출통로의 일부를 구성하도록 하여, 케이스 내부에 불필요한 공간을 최소화할 수 있으며, 그로 인해 장치의 크기를 대폭 축소시킬 수 있는 효과를 가진다. 이러한 크기 감축으로 인해 본 발명에 따른 공기정화 겸용 환기장치는 필요에 따라 창틀 사이 공간 등에 설치할 수 있는 장점을 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 공기정화 겸용 환기장치의 분리 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 공기정화 겸용 환기장치에 실외 공기 및 실내 공기가 흐르는 방향을 표시한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다. 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상이 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명이 이하에 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있는 것이라는 점은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 공기정화 겸용 환기장치의 분리 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 공기정화 겸용 환기장치에 실외 공기 및 실내 공기가 흐르는 방향을 표시한 도면이다.
도 1에서와 같이, 본 발명인 공기정화 겸용 환기장치(100)는 외관을 이루는 케이스(110) 내부에 공기정화 및 공기 배출을 위한 구성요소가 배치되어 있으며, 상기 케이스(110)는 실외측 케이스(111) 및 실내측 케이스(112)로 구분될 수 있다.
상기 실외측 케이스(111)에는 실외 공기가 유입되는 실외공기 유입구(120) 및 실내 공기가 배출되는 실내공기 배출구(130)가 형성되며, 이와 대응하여 상기 실내측 케이스(112)에는 실외 공기가 배출되는 실외공기 배출구(140) 및 오염된 실내 공기가 유입되는 실내공기 유입구(150)가 형성된다. 실외 공기는 상기 실외공기 유입구(120)부터 상기 실외공기 배출구(140)까지 케이스(110) 내부에 형성된 유입 통로(A)에 따라 이동하게 되며, 반대로 실내 공기는 상기 실내공기 유입구(150)부터 상기 실내공기 배출구(130)까지 케이스(110) 내부에 형성된 배출 통로(B)를 따라 이동하게 된다.
이때, 실외 공기의 유입을 원활히 하기 위한 흡입팬(210) 및 실내 공기의 배출을 원활히 하기 위한 배출팬(220)이 각각 상기 유입 통로(A) 및 배출 통로(B) 일 지점에 배치될 수 있다. 특별히, 도 1과 같이 상기 흡입팬(210)과 배출팬(220)을 실외측 케이스(111) 또는 실내측 케이스(112)과 인접한 위치에 두어, 상기 흡입팬(210)과 배출팬(220)이 상기 유입 통로(A) 및 배출 통로(B)의 말단에 배치되도록 할 수 있다.
상기 케이스(110) 내부에는 실외 공기를 정화하기 위한 필터 모듈(300)이 상기 유입 통로(A) 일 지점에 배치되는데, 어차피 배출되는 실내 공기까지 정화할 필요가 없기 때문에 실외 공기가 이동하는 유입 통로(A)의 일 지점에만 필터 모듈(300)을 배치하는 것이 바람직하기 때문이다.
상기 필터 모듈(300)은 통상의 헤파 필터, 울파 필터 등으로 이루어진 물리적 필터 모듈(310) 및 광촉매 물질에 의해 공기를 정화시키는 광촉매 필터에 관한 화학적 필터 모듈(320)일 수 있으며, 바람직하게는 상기 물리적 필터 모듈(310) 및 화학적 필터 모듈(320)을 함께 배치하여야 공기 정화 효율을 높일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 유입된 실외 공기가 반영구적 사용이 가능한 화학적 필터 모듈(320)을 먼저 통과한 이후 물리적 필터 모듈(310)을 통과하도록 배치하는 것이 물리적 필터 모듈(310)의 교환주기를 최대로 높일 수 있어 효율적이다.
상기 화학적 필터 모듈(320)에서는 광촉매 반응을 통하여 공기정화가 이루어지는데, 여기서 광촉매 반응이란 띠 간격 에너지 이상의 빛 에너지를 광촉매에 조사하였을 때 전자와 정공이 발생하고, 이 정공에 의해 생성되는 수산화라디칼의 강력한 산화력으로 광촉매 표면에 흡착된 기상 또는 액상의 유기물이 분해되는 반응을 일컫는다. 따라서, 원활한 광촉매 반응을 일으키려면 UV램프(미도시)을 상기 화학적 모듈(320) 내부에 추가로 설치하여 일정 이상의 자외선 조사가 이루어지도록 하는 것이 바림직하다.
본 발명에 따른 공기정화 겸용 환기장치(100)는 상기 유입 통로(A) 및 상기 배출 통로(B)가 교차하는 지점에 열교환 모듈(400)이 배치될 수 있다. 상기 열교환 모듈(400)은 실외공기 이동통로(410)와 실내공기 이동 통로(420)가 상하로 교차 적층되도록 설계되어 있으며, 실외 공기와 실내 공기가 서로 교차하며 지나갈 때 열과 습도가 높은 공기에서 낮은 공기 쪽으로 이동하게 되므로, 에너지 효율을 높일 수 있는 효과를 얻게 된다. 일 예로, 여름철 실내 공기가 냉방으로 인해 차가워진 상태에서 습하고 더운 실외 공기가 유입 통로(A)를 통해 실내로 유입될 경우, 에너지 효율이 떨어질 수 있게 된다. 따라서, 상기 열교환 모듈(400)을 통해 유입되는 실외 공기가 배출되는 실내 공기와 교차하는 과정에서 일정한 열과 습기를 전달하게 되면 실내의 쾌적함을 유지하는데 소요되는 에너지를 줄일 수 있게 된다. 상기 열교환 모듈은 금속, 플라스틱 또는 종이재질 등일 수 있으며, 필요에 따라 선택 가능하다.
추가적으로, 상기 열교환 모듈(400)은 실외공기 이동통로(410)에 광촉매 물질이 도포될 수 있는데, 이 경우 실외 공기의 정화 효율은 더욱 높아지게 된다. 이때 광촉매 물질의 반응을 높이기 위해서는 앞서 설명한 바와 같이 일정한 자외선이 필요하므로, 상기 열교환 모듈(400)에 UV 램프(430)을 추가로 더 설치할 수 있다.
본 발명인 공기정화 겸용 환기장치(100)는 다른 환기장치와 달리 케이스(110) 내부의 불필요한 공간을 제거하여 부피 크기를 최소화시킬 수 있다는 점에 중요한 기술적 특징을 가진다.
이를 위해, 본 발명은 상기 열교환 모듈(400) 및 필터 모듈(300)이 직육면체 형상으로 존재하면서, 상호 밀착한 형태인 결합 모듈체(500)를 형성할 수 있다. 이러한 결합 모듈체(500)를 형성하게 되면 열교환 모듈(400) 및 필터 모듈(300)이 분리 배치될 경우 버러지는 공간을 방지할 수 있게 되어 부피 축소에 유리한 이점을 가진다. 또한, 상기 결합 모듈체(500) 내부에는 실외 공기가 이동할 수 있는 통로가 형성되는데, 이는 상기 유입통로(A)의 일부를 구성하는 것이다. 참고로, 도 1에서 흡입팬(210)을 거친 외부 공기의 유입통로(A)는 다음과 같다.
"열교환 모듈(400) 정면의 실외공기 이동통로(410) -> 화학적 필터 모듈(320) -> 물리적 필터 모듈(330) -> 실외공기 배출구(140)"
또한, 도 1과 같이 상기 결합 모듈체(500)는 케이스(110) 중심을 기준으로 일 측으로 편향되어 위치할 수 있는데, 이 경우 타 측에 상기 결합 모듈체(500)와 상기 케이스 측면부 사이에 일정한 공간이 형성되는데, 이 공간이 상기 배출통로(B)의 일부를 구성하게 되는 바, 실내 공기는 상기 실내공기 유입구(150)에 유입된 후 상기 배출통로(B)를 거쳐 상기 열교환 모듈(400)의 실내공기 이동통로(420)로 들어가며, 이후 상기 배출팬(220)에 의해 실내공기 배출구(130)를 통해 실외로 배출된다.
상기 결합 모듈체(500)의 외벽을 통해 실외 공기와 실내 공기를 구획하는 별도의 벽면 설치를 최소할 수 있으며, 최종적으로는 공간 활용성을 높여 전체적인 부피를 축소할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 공기정화 겸용 환기장치(100)는 작은 부피로 가지는 바, 2중 창문으로 이루어진 창틀 사이 공간에 최소의 작업을 통해 설치시킬 수 있다.
본 발명에 따른 공기정화 겸용 환기장치(100)는 상기 흡입팬(210)과 배출팬(220)의 작동을 제어하는 팬 제어부(600) 및 실내 공기 상태를 측정하는 실내공기 센서부(610), 실외 공기 상태를 측정하는 실외공기 센서부(620)를 추가로 더 포함할 수 있는데, 상기 팬 제어부(600)는 양 센서부(610, 620)에서 수신받은 공기 상태를 토대로 흡입팬(210) 및 배출팬(220)의 가동 여부를 결정하게 된다.
상기 실내공기 센서부(610)는 실내에 별도 배치된 다른 공기청정기(미도시)의 일부 구성요소 일 수 있으며, 이 경우 본 발명에 따른 공기정화 겸용 환기장치(100)는 무선신호 수신부(630)를 더 포함하며, 상기 무선신호 수신부(630)가 외부로부터 공기상태 정보신호를 수신 받아 이를 상기 팬 제어부(600)로 전달하게 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
100 : 공기정화 겸용 환기장치 110 : 케이스
111 : 실외측 케이스 112 : 실내측 케이스
120 : 실외공기 유입구 130 : 실내공기 배출구
140 : 실외공기 배출구 150 : 실내공기 유입구
210 : 흡입팬 220 : 배출팬
300 : 필터 모듈 310 : 물리적 필터 모듈
320 : 화학적 필터 모듈 400 : 열교환 모듈
410 : 실외공기 이동통로 420 : 실내공기 이동통로
430 : UV 램프 500 : 결합 모듈체
600 : 팬 제어부 610 :실내공기 센서부
620：실외공기 센서부 630 : 무선신호 수신부
A : 유입통로 B : 배출통로

Claims (4)

  1. 실외측 케이스 및 실내측 케이스가 결합하여 이루어진 케이스 내부에 일정한 직육면체 형상의 공간부가 형성되고, 상기 공간부에 흡입팬, 배출팬, 직육면체 형상의 열교환 모듈, 필터 모듈이 배치되는 공기정화 겸용 환기장치에 있어서,
    상기 실외측 케이스에 실외공기 유입구 및 실내공기 배출구가 동일 평면에 이격 형성되고,
    상기 흡입팬 및 상기 배출팬은 상기 실외공기 유입구 및 상기 실내공기 배출구와 각각 밀착되어 일렬로 배치되며,
    상기 열교환 모듈은 실외공기 이동통로와 실내공기 이동통로가 상하로 교차 적층되되, 상기 실외공기 이동통로는 상기 흡입팬과 밀착되는 상기 열교환 모듈의 후면 지점에 일단이 형성되고 타단은 상기 열교환 모듈의 정면에 형성되며, 상기 실내공기 이동통로는 상기 열교환 모듈의 양 측면 각각에 양단이 형성되되 어느 일단은 상기 배출팬 인근에 형성되며,
    상기 필터 모듈은 상기 열교환 모듈의 정면에 형성된 실외공기 이동통로 타단에 밀착 배치되고,
    상기 실내측 케이스는 실외공기 배출구 및 실내공기 유입구가 이격되어 형성되되,
    상기 실외공기 배출구는 상기 필터 모듈로부터 유입되는 실외공기가 이동하는 유입 통로와 연결되며,
    상기 실내공기 유입구는 상기 케이스 내부 일측에 배치되는 상호 밀착된 상기 열교환 모듈 및 필터 모듈에 의해 격벽이 형성되어 상기 케이스 내부 타측에 형성되는 실내공기가 이동하는 배출 통로의 일단과 연결되며,
    상기 실내공기가 이동하는 배출 통로의 타단은 상기 열교환 모듈의 측면에 형성된 실내공기 이동통로의 타단과 연결되는 것을 특징으로 하는 공기정화 겸용 환기장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열교환 모듈은 상기 실외공기 이동통로에 광촉매 물질이 도포된 것을 특징으로 하는 공기정화 겸용 환기장치.
  4. 삭제
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