KR102214166B1 - 스마트 공기조화장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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KR102214166B1
KR102214166B1 KR1020190159998A KR20190159998A KR102214166B1 KR 102214166 B1 KR102214166 B1 KR 102214166B1 KR 1020190159998 A KR1020190159998 A KR 1020190159998A KR 20190159998 A KR20190159998 A KR 20190159998A KR 102214166 B1 KR102214166 B1 KR 102214166B1
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강명철
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Abstract

본 발명의 일 측면은 스마트 공기조화장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 미세먼지 제어장치가 장착되어 미세먼지 농도에 따라서 스스로 미세먼지 여과량을 제어하는 스마트 공기조화장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 미세먼지 필터의 교체주기를 스스로 알려주어 적절한 시점에 유지보수를 가능하게 하고, 미세먼지 필터에 걸리는 로드를 최소화하도록 스스로 제어하여 필터의 교체주기를 늘려주는 스마트 공기조화장치를 제공할 수 있다.

Description

스마트 공기조화장치 및 그 제어방법{Smart Air Conditioner and Control Method Thereof}
본 발명의 일 측면은 스마트 공기조화장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 미세먼지 제어장치가 장착되어 미세먼지 농도에 따라서 스스로 미세먼지 여과량을 제어하는 스마트 공기조화장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
공기조화장치는 구획된 공간의 온도와 습도를 조절하는 제습냉방 또는 가습난방 운전을 수행하거나 실내외의 공기를 교환하는 환기 운전 등을 수행하는 장치이다.
대형 빌딩이나 공공장소의 넓은 공간에서부터 개인이 생활하고 일하는 좁은 공간에 이르기까지 다양한 장소에서 공기조화장치가 사용되고 있다.
일반적으로 공기조화장치는 냉동 사이클을 이용하여 적절하게 온도, 습도, 기류, 분포 등을 조절함과 동시에 공기 속에 있는 먼지 등을 제거할 수 있다.
근래의 공기조화장치는 공기 정화를 할 수 있는 기능을 가지며, 공기 정화를 위하여 실내의 오염 정도를 측정하여 사용자에게 실내의 공기 오염 정도에 관한 정보를 제공하고 공기의 오염 정도에 따라 공기조화기의 운전 상태를 자동으로 제어할 수 있다.
한편, 최근 들어 산업화에 따른 공기 오염문제가 대두되고 있으며, 지름 10μm 이하의 미세먼지와 지름 2.5μm이하의 초미세먼지가 문제된다. 이러한 미세먼지는 특히 암을 유발하는 것으로 알려져 각별한 주의가 요구되고 있다.
그러나 종래의 공기조화장치는 근래에 발생하는 미세먼지나 초미세먼지를 적절하게 처리할 수 없는 문제가 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 미세먼지 제거장치를 설치한 공기조화장치가 개발되었으나 필터의 내구성의 문제로 유지관리에 비용이 크게 발행하여 사용이 기피되고 있는 것이 실정이다.
따라서 공기조화장치의 미세먼지 제거장치의 내구성을 확보할 수 있는 기술의 개발이 시급하다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 실시예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
이에 본 발명에 따른 일 측면은, 전술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 미세먼지 필터의 교체주기를 스스로 알려주어 적절한 시점에 유지보수를 가능하게 하고, 미세먼지 필터에 걸리는 로드를 최소화하도록 스스로 제어하여 유지보수 비용을 절감시키는 스마트 공기조화장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
위에 제기된 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 외부의 공기가 유입되는 외기유입구와 실내로 냉난방 공기를 공급하는 급기공급구가 형성되고, 내부에 상기 외기유입구와 상기 급기공급구를 연결하는 유로가 형성되는 함체;
상기 유로 상에 배치되어 상기 유입된 공기를 필터링하는 복수의 필터;
상기 유로 상에 배치되어 상기 유입된 공기를 냉각 또는 가열하는 냉각코일과 가열코일;
상기 냉각 또는 가열된 공기를 가압하여 상기 급기공급구를 통하여 토출시키는 송풍수단;
상기 함체 내부에 설치되어 상기 함체 내부로 유입된 공기 중의 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지측정센서;
제1 서브유로와 제2 서브유로를 가지고, 상기 미세먼지측정센서와 연동하여 상기 유로를 통하여 흐르는 공기 중의 미세먼지를 선택적으로 필터링하는 미세먼지필터링수단; 및
상기 미세먼지필터링수단을 보호하기 위하여, 상기 미세먼지측정센서로부터 센싱신호를 수신하고, 상기 수신한 센싱신호에 기초하여 상기 제1 서브유로 및 상기 제2 서브유로의 개도량을 제어하는 제어부;를 포함하는 스마트 공기조화장치를 제공할 수 있다.
실시예에 따라서 상기 함체는 건물 내부에서 리턴하는 실내공기가 유입되는 내기유입구를 가지고, 상기 미세먼지측정센서는 상기 내기유입구를 통하여 유입된 실내공기와 상기 외기유입구를 통하여 유입된 외부공기가 혼합되는 혼합지점에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시예에 따라서 상기 제1 서브유로 상에는 미세먼지댐퍼와 미세먼지필터가 설치되고, 상기 제2 서브유로 상에는 바이패스댐퍼가 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시예에 따라서 상기 제어부는 상기 센싱신호에 기초하여 유입된 공기의 미세먼지의 농도를 제1 임계치 이하로 판정한 경우, 상기 미세먼지필터를 보호하기 위하여 상기 미세먼지댐퍼를 폐쇄하고 상기 바이패스댐퍼를 개방하고, 제2 임계치 이상으로 판정한 경우는 상기 미세먼지댐퍼를 개방하고 상기 바이패스댐퍼를 폐쇄하는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시예에 따라서 상기 제어부는 상기 센싱신호에 기초하여 유입된 공기의 미세먼지의 농도가 상기 제1 임계치와 상기 제2 임계치 사이에 있다고 판정한 경우에는 상기 미세먼지의 농도를 기준치 이하로 낮추기 위하여 상기 미세먼지댐퍼와 상기 바이패스댐퍼의 개도량을 각각 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 복수의 필터와 상기 미세먼지필터에 인접하여 설치되는 차압센서를 포함하되, 상기 차압센서에 의하여 상기 복수의 필터 및 상기 미세먼지필터에 교체시기를 파악하되, 상기 교체시기가 도래한 경우, 알람 경고를 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시예에 따라서 상기 제어부는 상기 함체에 부착 설치되는 제어패널을 포함하고, 상기 제어패널은 모니터디스플레이부, 실내의 온습도 상태정보 표시부, 외부공기의 온습도 상태정보 표시부, 현재의 동작상태정보 표시부, 미세먼지필터의 교체시기 알람표시부, 온습도 설정정보 표시부, 송풍기 운전시간에 따른 베어링 및 밸트의 교체시기 알람표시부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시예에 따라서 상기 미세먼지필터는, 작업자가 용이하게 교체할 수 있도록, 상기 함체 외부로 슬라이딩 인출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면 미세먼지 필터의 교체주기를 스스로 알려주어 적절한 시점에 유지보수를 가능하게 하고, 미세먼지 필터에 걸리는 로드를 최소화하도록 스스로 제어하여 필터의 교체주기를 늘려주는 스마트 공기조화장치를 제공할 수 있다.
이외에도, 본 발명의 효과는 실시예에 따라서 우수한 내구성을 가지는 등 다양한 효과를 가지며, 그러한 효과에 대해서는 후술하는 실시예의 설명 부분에서 명확하게 확인될 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 일 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공기조화장치를 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1의 본 실시예에 따른 스마트 공기조화장치에서 형성되는 유로의 모습을 나타낸다.
도 3은 도 1의 본 실시예에 따른 스마트 공기조화장치를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 1의 본 실시예에 따른 스마트 공기조화장치를 나타내는 측면도이다.
도 5는 WHO의 미세먼지 연평균 가이드라인과 단계적 목표를 나타낸다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시 예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공기조화장치를 나타내는 정면도이고, 도 2는 도 1의 본 실시예에 따른 스마트 공기조화장치에서 형성되는 유로의 모습을 나타낸다.
도 3은 도 1의 본 실시예에 따른 스마트 공기조화장치를 나타내는 평면도이며, 도 4는 도 1의 본 실시예에 따른 스마트 공기조화장치를 나타내는 측면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공기조화장치(100)는 외부의 공기가 유입되는 외기유입구(111)와 실내로 냉난방 공기를 공급하는 급기공급구(113)가 형성되고, 내부에 상기 외기유입구(111)와 상기 급기공급구(113)를 연결하는 유로(P)가 형성되는 함체(110);
상기 유로(P) 상에 배치되어 상기 유입된 공기를 필터링하는 복수의 필터(120); 상기 유로(P) 상에 배치되어 상기 유입된 공기를 냉각 또는 가열하는 냉각코일(130)과 가열코일(140);
상기 냉각 또는 가열된 공기를 가압하여 상기 급기공급구(113)를 통하여 토출시키는 송풍수단(150); 상기 함체(110) 내부에 설치되어 상기 함체(110) 내부로 유입된 공기 중의 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지측정센서;
제1 서브유로(P1)와 제2 서브유로(P2)를 가지고, 상기 미세먼지측정센서와 연동하여 상기 유로(P)를 통하여 흐르는 공기 중의 미세먼지를 선택적으로 필터링하는 미세먼지필터링수단(160); 및
상기 미세먼지필터링수단(160)을 보호하기 위하여, 상기 미세먼지측정센서로부터 센싱신호를 수신하고, 상기 수신한 센싱신호에 기초하여 상기 제1 서브유로(P1) 및 상기 제2 서브유로(P2)의 개도량을 제어하는 제어부; 중 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있다.
본 실시예에 따르면 제어부는 미세먼지필터링수단(160)의 제1 서브유로(P1)와 제2 서브유로(P2)의 개도량을 제어하여 미세먼지필터링수단(160)을 보호할 수 있다. 여기서 미세먼지필터링수단(160)을 보호한다는 것은 미세먼지필터링수단(160)이 미세먼지를 필터링하는 기능을 최대한 오랫동안 유지하도록 보호하는 것을 의미할 수 있다.
제1 서브유로(P1)와 제2 서브유로(P2)는 함체(110) 내부에 형성되는 유로(P)의 일부를 구성할 수 있다.
실시예에 따라서 제1 서브유로(P1)와 제2 서브유로(P2)는 병렬적으로 배치되는 것이며, 외기유입구(111)를 통하여 유입된 외부공기가 함체(110)의 내부가 형성하는 유로(P)를 따라서 흐르다가 급기공급구(113)를 통하여 토출되는 경우에 있어서, 해당 유로(P)를 흐르는 공기의 흐름라인이 그 일부의 구간에서 제1 서브유로(P1)와 제2 서브유로(P2)로 분류되었다가 다시 합류하는 것을 의미할 수 있다.
실시예에 따라서 미세먼지필터링수단(160)은 미세먼지댐퍼(162)와 미세먼지필터(161)와 바이패스댐퍼(163)를 포함하여 구성될 수 있다. 미세먼지필터(161)는 실시예에 따라서 헤파필터를 포함할 수 있다.
미세먼지댐퍼(162)와 미세먼지필터(161)는 제1 서브유로(P1) 상에 설치될 수 있고, 바이패스댐퍼(163)는 제2 서브유로(P2) 상에 설치될 수 있다. 즉, 미세먼지댐퍼(162)와 바이패스댐퍼(163)는 병렬로 배치될 수 있으며, 미세먼지필터(161)는 미세먼지댐퍼(162)에 인접하여 미세먼지댐퍼(162)의 하류에 설치될 수 있다.
실시예에 따라서 제어부는 제1 서브유로(P1)와 제2 서브유로(P2)를 선택적으로 개방, 폐쇄함으로써 미세먼지필터(161)에 걸리는 부하를 효과적으로 감소시켜 미세먼지필터링수단(160)을 보호할 수 있다.
미세먼지필터는 비용이 비싸고, 교체에 시간 및 노고가 많이 소요된다 따라서 미세먼지필터를 보호하여 그 교체시기를 늘리는 것은 공기조화장치의 유지관리 측면에서 매우 중요하다. 본 발명은 제어부의 제어로직에 의하여 미세먼지필터에 걸리는 부하를 감소시켜 미세먼지필터의 교체시기를 늘릴 수 있는 장점이 있다.
실시예에 따라서 제어부가 미세먼지댐퍼(162)를 개방하고 바이패스댐퍼(163)를 전부 폐쇄하면 공기는 제1 서브유로(P1)를 통하여만 흐를 수 있어서 미세먼지필터(161)가 필터링 기능을 수행하고, 미세먼지댐퍼(162)를 전부 폐쇄하고 바이패스댐퍼(163)를 개방하면 공기는 제2 서브유로(P2)를 통하여만 흐르므로 미세먼지필터(161)는 필터링 기능을 수행하지 않는다.
실시예에 따라서 상기 함체(110)는 건물 내부에서 리턴하는 실내공기가 유입되는 내기유입구를 가질 수 있으며, 상기 미세먼지측정센서는 상기 내기유입구를 통하여 유입된 실내공기와 상기 외기유입구(111)를 통하여 유입된 외부공기가 혼합되는 혼합지점에 설치될 수 있다. 실시예에 따라서 혼합지점은 함체(110) 내부에 외부공기와 실내공기를 혼합하는 혼합댐퍼가 설치된 지점을 의미할 수 있다.
본 실시예에 따른 공기조화장치(100)는 외부공기와 실내공기가 혼합되는 혼합지점에 미세먼지측정센서를 설치함으로써 외부공기와 실내공기를 구별할 필요없이 함체(110) 내부의 유로(P)를 흐르는 외부공기와 실내공기가 혼합된 공기 속에 포함된 미세먼지의 농도를 측정할 수 있도록 하여 효율적이고 경제적으로 미세먼지의 농도를 측정할 수 있는 장점이 있다.
즉, 외부공기에 포함된 미세먼지와 실내공기에 포함된 미세먼지를 별도로 측정할 필요가 없이 한번에 외부공기 및 실내공기의 합류지점의 미세먼지의 농도를 측정하여 농도측정에 효율성을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 스마트 공기조화장치(100)의 구성을 구체적으로 설명한다.
본 실시예에 따른 스마트 공기조화장치(100)의 함체(110)는 바닥에 설치되는 베이스와 베이스를 육면체 형상으로 둘러싸는 프레임과 판넬부를 포함하여 구성될 수 있다.
베이스는 형강 재질을 적용하여 진동과 하중을 충분히 지탱할 수 있는 용접구조로 제작될 수 있다. 프레임은 알루미늄 코너프레임을 각각 세 방향으로 직각을 형성하는 체결구에 삽입시켜 육면체의 프레임 틀을 제작할 수 있다.
프레임 틀을 구성하는 코너프레임은 알루미늄 합금 재질을 압출 가공하여 제작되며, 양단에는 판넬을 지지하기 위한 날개구조를 형성하고, 결로방지용 플라스틱 단열재를 끼우고 외부에는 가스켓을 부착하여 제작될 수 있다. 이러한 구조는 외부로부터의 누기를 차단할 수 있다.
외기유입구(111)는 판넬부가 구성하는 함체(110)의 길이방향의 일단부인 측벽에 형성될 수 있고, 급기공급구(113)는 판넬부를 구성하는 상판에 형성될 수 있다. 외기유입구(111)는 외부공기의 본 실시예에 따른 공기조화장치(100)의 내부로의 유입을 차단할 수 있는 외기댐퍼(112)를 포함할 수 있으며, 내기유입구는 실내공기의 유입을 차단할 수 있는 내기댐퍼를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 공기조화장치(100) 실시예에 따라서 건물 내부의 공기를 배출시키는 배기배출구를 포함할 수 있다. 배기배출구는 건물 내부의 공기의 미세먼지 농도 또는 CO2의 농도가 허용한도를 넘어서는 경우 외부로 배출하기 위한 구성으로 배기배출구 역시 공기의 흐름을 차단할 수 있는 배기댐퍼를 포함할 수 있다.
외기유입구(111)로부터 급기공급구(113)를 연결하는 유로(P) 상에서 상류측으로부터 하류측으로 가면서 복수의 필터(120)가 배치된다. 실시예에 따라서 복수의 필터(120)는 프리필터와 미디움필터를 포함할 수 있다.
프리필터와 미디움필터는 미세먼지필터(161)의 상류에서 1차적으로 오염물질을 필터링함으로써 미세먼지필터(161)를 보호하여 내구연한을 향상시킨다.
프리필터와 미디움필터는 순차적으로 배치할 수 있다. 프리필터는 예컨대 동물의 털, 보푸라기, 머리카락 등 큰 먼지를 필터링하는 필터를 의미할 수 있으며, 미디움필터는 흡착 등의 방법으로 공기 중의 오염물질을 제거하는 활성탄필터를 포함할 수 있다.
프리필터와 미디움필터를 통과하면서 1차적으로 오염물질이 걸러진 공기는 냉각코일(130) 및 가열코일(140)을 통과하면서 냉각 또는 가열될 수 있다. 실시예에 따라서 냉각코일(130)은 실외부공기와 연결되어 냉각용 냉매가 순환하는 구성일 수 있으며, 가열코일(140)은 전열선을 포함하는 구성일 수 있다.
냉각코일(130) 또는 가열코일(140)에 의하여 냉각 또는 가열된 공기는 미세먼지필터링수단(160)을 통과할 수 있다. 미세먼지필터링수단(160)을 통과한 공기는 송풍수단(150)을 통하여 가압되어 급기공급구(113)를 통하여 토출되어 실내를 순환할 수 있다.
미세먼지측정센서의 일 예는 적외선 등을 공기 중에 조사하여 빛의 산란된 빛의 양을 측정하여 공기중의 미세먼지 입자의 농도를 측정하는 방식의 센서를 의미할 수 있다. 다만, 미세먼지의 농도를 측정할 수 있는 기술적 사상을 가지는 센서라면 어떠한 것이든지 다 본 명세서의 미세먼지측정센서에 포함될 수 있다.
실시예에 따라서 송풍수단(150)은 송풍장치와 전동장치를 포함하여 구성될 수 있다. 송풍장치는 케이싱, 회전체, 축, 베어링 및 베어링주유장치(153), 송풍기(151) 및 전동기베이스, 방진장치를 포함하여 구성될 수 있다.
전동장치는 전동기모터(152), 전동기와 송풍장치를 연결하여 동력을 전달하는 브이풀리 및 밸트를 포함하여 구성될 수 있다.
송풍수단(150)에서 모터의 베어링은 내구성을 유지하는 것이 중요하다 본 실시예에 따른 공기조화장치(100)는 송풍수단(150)은 베어링에 온도를 측정할 수 있는 온도센서와, 베어링 내부로 오일을 주유할 수 있는 베어링오일 주유장치(153)와, 주유제어기를 포함하여 구성될 수 있다.
주유제어기는 온도센서로부터 베어링 온도정보를 실시간으로 전송받아서 이를 기초로 베어링오일의 주유시점을 결정하고 베어링오일 주유장치(153)가 베어링에 오일을 주유하도록 제어할 수 있다.
도 5는 WHO의 미세먼지 연평균 가이드라인과 단계적 목표를 나타낸다.
미세먼지측정센서와 미세먼지필터링수단(160)의 제어로직을 상세히 설명한다. 미세먼지측정센서와 미세먼지필터링수단(160)은 제어부에 이하여 제어되어 미세먼지를 필터링하며, 스스로 미세먼지필터링수단(160) 자체를 보호하는 기능을 할 수 있다.
실시예에 따라서는 제어부는 센싱신호에 기초하여 유입된 공기의 미세먼지의 농도를 제1 임계치 이하로 판정한 경우, 미세먼지필터(161)를 보호하기 위하여 미세먼지댐퍼(162)를 폐쇄하고 바이패스댐퍼(163)를 개방하고(이 경우 미세먼지필터링수단은 필터링 기능을 수행하지 않는다), 제2 임계치 이상으로 판정한 경우는 상기 미세먼지댐퍼(162)를 개방하고 바이패스댐퍼(163)를 폐쇄할 수 있다(이 경우 미세먼지필터링수단은 필터링 기능을 수행한다).
실시예에 따라서 제어부는 센싱신호에 기초하여 유입된 공기의 미세먼지의 농도가 제1 임계치와 제2 임계치 사이에 있다고 판정한 경우에는 미세먼지의 농도를 기준치 이하로 낮추기 위하여 미세먼지댐퍼(162)와 바이패스댐퍼(163)의 개도량을 각각 제어할 수 있다.
여기서 제1 임계치는 실시예에 따라서 미세먼지가 좋음으로 판정되는 기준치보다 동일하거나 더 낮은 수치를 의미할 수 있다. 2018년 우리나라는 세계보건기구의 3단계 목표 수치로 강화되었는바, 이 목표 수치에 의하면 미세먼지가 좋음으로 판정되는 미세먼지의 연평균 농도의 기준치는 PM10은 30 μg/m2이고, PM2.5는 15μg/m2 이다.
제1 임계치는 상기 기준치보다 낮은 값을 설정될 수 있다. 미세먼지필터(161)에 의하여 센싱된 측정치가 제1 임계치 이하로 판정된 경우에는 미세먼지필터(161)를 통과시키지 않더라도 건물 내부의 공기질이 정부의 기준치를 만족하게 되므로 미세먼지댐퍼(162)를 폐쇄하고 바이패스댐퍼(163)만 개방하여 미세먼지필터(161)를 보호할 수 있다.
제2 임계치는 상기 기준치보다 높은 수치에서 설정될 수 있으며, 미세먼지센서가 제2 임계치보다 높은 미세먼지 농도를 센싱하는 경우에는 바이패스댐퍼(163)를 폐쇄하고 미세먼지댐퍼(162)를 개방하여 미세먼지를 필터링하여 건물 내부의 공기질을 향상시킬 수 있다.
실시예에 따라서 미세먼지댐퍼(162)와 바이패스댐퍼(163)의 개도량을 비례 제어하여 미세먼지필터링수단(160)을 보호할 수 있다. 미세먼지측정센서가 측정한 미세먼지의 농도의 측정치가 제1 임계치와 제2 임계치 사이에 있는 경우의 제어로직의 일 실시예를 설명하면, 예컨대, 측정치가 제1 임계치와 제2 임계치 사이에 있고, 제2 임계치에 근접해 있는 경우에는 미세먼지 농도를 제2 임계치에서 제1 임계치로 낮추기 위하여 소정의 시간간격 동안 미세먼지댐퍼(162)의 개도량을 증가시키고 동시에 바이패스댐퍼(163)의 개도량을 감소시키는 제어를 할 수 있다.
또한, 측정치가 제1 임계치와 제2 임계치 사이에 있고, 제1 임계치에 근접해 있는 경우에는 미세먼지 농도를 제1 임계치에서 제2 임계치로 높이기 위하여 소정의 시간간격 동안 미세먼지댐퍼(162)의 개도량을 감소시키고 동시에 바이패스댐퍼(163)의 개도량을 증가시키는 제어를 할 수 있다(비례제어). 이 제어로직을 통하여 건물 내부의 미세먼지 농도는 기준치 근처에서 유지시키면서도 미세먼지필터(161)의 부하를 감소시켜 미세먼지의 내구성을 확보할 수 있다.
실시예에 따라서 미세먼지댐퍼와 바이패스댐퍼의 개도량이 각각 완전개방에서 완전폐쇄까지 여러 단계의 개도량으로 제어되는 경우, 실시예에 따라서 측정치가 제1 임계치와 제2 임계치 사이에 있는 경우, 미세먼지피터링수단을 보호하기 위한 제어로직이 수행될 수 있다. 이 제어로직은 미세먼지의 상태가 제1 임계치와 제2 임계치 사이에 위치하는 경우, 제1 임계치와 제2 임계치 사이에 위치하는 설정된 소정의 기준치를 유지하도록 미세먼지댐퍼와 바이패스댐퍼의 개도량을 제어하는 것일 수 있다.
미세먼지 농도가 제2 임계치 이상으로 판정한 경우는 제2 임계치 측으로 신속히 낮추기 위하여 바이패스댐퍼(163)는 완전 폐쇄한 상태에서 미세먼지댐퍼만 개방하여 미세먼지필터를 사용하다가, 미세먼지 농도가 제2 임계치에 도달한 경우에는 바이패스댐퍼를 서서히 개방하여 미세먼지필터의 보호 제어로직이 작동을 개시하도록 한다. 즉, 이 경우 미세먼지댐퍼와 바이패스댐퍼의 개도량을 함께 제어하여 미세먼지가 제1 임계치와 제2 임계치 사이에 위치하도록 한다. 한편, 미세먼지의 농도가 제1 임계치 이하로 떨어진 경우, 미세먼지댐퍼를 완전 폐쇄하고 바이패스댐퍼를 개방 또는 폐쇄 제어하여 제1 임계치 측으로 신속히 이동시킬 수 있으며, 미세먼지 농도가 다시 제1 임계치와 제2 임계치 사이에 위치하는 경우 다시 미세먼지댐퍼와 바이패스댐퍼의 개도량을 함께 제어하여 미세먼지가 제1 임계치와 제2 임계치 사이에 위치하도록 한다.
즉, 다시 설명하면, 미세먼지 농도가 제1 임계치와 제2 임계치 사이에 위치하는 경우, 미세먼지필터 보호 제어로직이 작동을 개시할 수 있다.
미세먼지 농도가 제2 임계치 이상으로 판정한 경우, 미세먼지필터를 통과하여 여과되는 공기와 바이패스댐퍼를 통과하는 공기의 혼합기의 미세먼지 농도를 제2 임계치 측으로 이동시키기 위하여 바이패스댐퍼가 완전폐쇄된 상태에서 미세먼지댐퍼만 개방 또는 폐쇄 제어될 수 있으며, 미세먼지 농도가 제1 임계치 이하로 떨어진 경우, 미세먼지 농도를 다시 제1 임계치 측으로 이동시키기 위하여 바이패스댐퍼의 개도량을 증가시킬 수 있다. 그러면 바이패스댐퍼를 통과하는 미세먼지가 여과되지 않은 공기에 의하여 혼합기의 미세먼지 농도가 전체적으로 상승하여 제1 임계치로 이동할 수 있다. 이는 미세먼지 농도를 완전히 0으로 만들지 않고 어느 정도 수인한도 내로 유지시키면서 즉, 예컨대 제1 임계치와 제2 임계치 사이에 위치시키면서 미세먼지필터를 보호하기 위한 것이다.
미세먼지 농도가 제1 임계치와 제2 임계치 사이에 위치하는 경우, 바이패스댐퍼를 소정의 개도량으로 유지시키면서 미세먼지댐퍼의 개도량만 증감 변동시켜 직접적으로 미세먼지필터를 보호할 수 있으며(직접제어), 경우에 따라서는 미세먼지댐퍼를 소정의 개도량으로 유지시키면서 바이패스댐퍼의 개도량만 증감 변동시켜 간접적으로 미세먼지필터를 보호할 수 있다(간접제어). 바이패스댐퍼의 개도량만 증감 변동시켜도 미세먼지필터를 통과하는 공기량이 조절될 수 있기 때문이다.
경우에 따라서는 비례제어와 직접제어와 간접제어를 순차로 수행하여 미세먼지필터를 보호할 수도 있다.
직접제어는 미세먼지 농도 조절의 효과가 신속하게 이루어 지는 대신에 다른 제어보다는 미세먼지필터에 로드가 많이 걸린다. 따라서 환기 모드로 외기가 유입하는 경우에는 직접제어를 수행하고, 내부 공기가 순환하는 경우에는 비례제어와 간접제어를 상호 교대로 수행하여 미세먼지필터를 보호할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공기조화장치(100)는 건물 내부의 CO2 농도를 측정하는 이산화탄소측정센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공기조화장치(100)는 중앙 원격제어로 가동될 수 있으며, 외부공기와 실내공기의 혼합기의 미세먼지의 농도 및 건물 내부의 공기의 CO2 농도를 항시 측정할 수 있으며, 건물 내부의 공기의 CO2 농도가 기준치 농도 이하인 경우, 외기유입구(111)를 폐쇄하여 실내공기를 순환시키고, 실내공기의 CO2 농도가 사전설정된 CO2 농도 이상인 경우, 외부공기를 실내로 유입하되, 외부공기의 미세먼지의 농도가 사전설정된 미세먼지의 농도 이상인 경우, 미세먼지필터링수단(160)에 의해, 외부공기가 필터링된 후 건물 내부로 유입되도록 할 수 있다.
본 실시예에 따른 스마트 공기조화장치(100)는 정상운전을 진행하다가 건물 내부의 CO2 농도를 측정하여, 건물 내부의 CO2 농도가 사전설정된 CO2 농도(예컨대 1000 PPM일 수 있다) 이하인 경우에는 전술된 정상운전시처럼, 공기조화장치(100)의 외기댐퍼(112)와 배기댐퍼를 폐쇄하고 실내공기가 순환되도록 할 수 있다.
또한, 실내의 CO2 농도가 사전설정된 CO2 농도 이상으로 측정되는 경우에는 외기댐퍼(112)와 배기댐퍼를 개방하여 외부공기가 실내로 유입되도록 하되, 공기조화장치(100)에 설치된 미세먼지측정센서를 통해 측정된, 실내로 유입되는 외부공기와 실내공기의 혼합기의 미세먼지의 농도가 제1 임계치 이하인 경우는 미세먼지필터링수단(160)을 작동하지 않고 외부공기를 실내로 유입시키고, 제2 임계치 이상인 경우에는 미세먼지필터링수단(160)의 필터링 기능을 작동시켜 외부공기의 미세먼지가 필터링된 후 실내로 유입될 수 있도록 할 수 있다. 이 과정에서 미세먼지필터링수단(160)은 전술한 실시예와 같이 미세먼지필터(161)를 보호하기 위하여 댐퍼의 개도량이 제어될 수 있다. 이 부분은 이미 설명했으므로 상세한 설명을 생략한다.
본 실시예에 따른 스마트 공기조화장치(100)에서 이산화탄소측정센서 및 미세먼지 측정센서는 항시 가동되어 측정을 수행하는 것이며, 실내의 CO2 농도가 사전설정된 농도 이하로 될 경우, 외기댐퍼(112) 및 내기댐퍼는 폐쇄될 수 있으며, 미세먼지의 농도에 따라서 미세먼지를 제거하면서 미세먼지필터(161)의 보호를 고려하여 미세먼지필터링수단(160)이 작동하는 것이다.
실시예에 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공기조화장치(100)는 프리필터와 미디움필터 구성과 미세먼지필터(161) 구성에 인접하여 설치되는 차압센서(170)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공기조화장치(100)는 차압센서(170)에 의하여 프리필터와 미디움필터 및 미세먼지필터(161)에 교체시기를 파악할 수 있으며, 교체시기가 도래한 경우, 알람 경고를 수행할 수 있다. 예컨대 알람 경고의 방식은 부저, LED 등의 방식으로 청각적 또는 시각적으로 교체시기가 도래하였음을 작업자에게 알릴 수 있다.
실시예에 따라서 제어부는 함체(110)에 부착 설치되는 제어패널을 포함할 수 있다. 제어패널은 실시예에 따라서 모니터디스플레이부, 실내의 온습도 상태정보 표시부, 외기의 온습도 상태정보 표시부, 현재의 동작상태정보 표시부, 미세먼지필터(161)의 교체시기 알람표시부, 온습도 설정정보 표시부, 송풍기 운전시간에 따른 베어링 및 밸트의 교체시기 알람표시부를 포함하여 구성될 수 있다.
모니터디스플레이부는 본 실시예에 의한 공기조화장치(100)의 운전 및 작동과 관련된 설정상태 및 제어상태를 확인하기 위한 것일 수 있다. 실내의 온습도 상태정보 표시부는 건물 내부의 온습도 상태정보를 표시하는 것일 수 있다. 외기의 온습도 상태정보 표시부는 건물 외부에서 외기유입구(111)로 유입되는 외부공기의 온습도 상태정보를 표시하는 것일 수 있다. 현재의 동작상태정보 표시부는 스마트공기조화장치(100)가 작동하고 있는 상태를 표시하는 것일 수 있다. 미세먼지필터(161)의 교체시기 알림표시부는 차압센서(170)에 의하여 미세먼지필터(161)가 교체시점에 도달한 경우 교체를 유도하는 알림을 표시하는 것일 수 있다. 실시예에 따라서 미세먼지필터(161)를 어느 정도 사용하였는지, 교체시기가 얼마나 남았는지 등의 정보를 표시실 수도 있다.
온습도 설정정보 표시부는 관리자가 건물 내부의 온습도를 설정할 수 있도록 온습도 수치의 설정치를 표시하는 것일 수 있다. 송풍기 운전시간에 따른 베어링 및 밸트의 교체시기 알람표시부는 송풍수단(150)의 총 운전시간을 고려하여 송풍수단(150)의 베어링 및 밸트의 교체시기가 도래하면 알람을 표시하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 스마트 공기조화장치(100)에서 미세먼지필터링수단(160)에서 미세먼지필터(161)는 슬라이딩 방식으로 탈착이 가능하도록 설치될 수 있다. 미세먼지필터(161)는 상단 프레임과 하단 프레임 각각의 외주면을 따라서 가드레일 또는 호차가 부착될 수 있다.
실시예에 따라서 본 작업자는 제어패널에서 미세먼지필터(161)의 교체시점을 알리는 알람이 작동하는 경우 이를 확인하고, 함체(110)의 도어를 열고 미세먼지필터(161)를 슬라이딩 인출하여 교체할 수 있다.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다.
본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 공기조화장치
110: 함체
111: 외기유입구
112: 외기댐퍼
113: 급기공급구
120: 복수의 필터
130: 냉각코일
140: 가열코일
150: 송풍수단
151: 송풍기
152: 전동기모터
153: 베어링 주유장치
160: 미세먼지필터링수단
161: 미세먼지필터
162: 미세먼지댐퍼
163: 바이패스댐퍼
170: 차압센서

Claims (8)

  1. 외부의 공기가 유입되는 외기유입구와 실내로 냉난방 공기를 공급하는 급기공급구가 형성되고, 내부에 상기 외기유입구와 상기 급기공급구를 연결하는 유로가 형성되는 함체;
    상기 유로 상에 배치되어 상기 유입된 공기를 필터링하는 복수의 필터;
    상기 유로 상에 배치되어 상기 유입된 공기를 냉각 또는 가열하는 냉각코일과 가열코일;
    상기 냉각 또는 가열된 공기를 가압하여 상기 급기공급구를 통하여 토출시키는 송풍수단;
    상기 함체 내부에 설치되어 상기 함체 내부로 유입된 공기 중의 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지측정센서;
    제1 서브유로와 제2 서브유로를 가지고, 상기 미세먼지측정센서와 연동하여 상기 유로를 통하여 흐르는 공기 중의 미세먼지를 선택적으로 필터링하는 미세먼지필터링수단; 및
    상기 미세먼지필터링수단을 보호하기 위하여, 상기 미세먼지측정센서로부터 센싱신호를 수신하고, 상기 수신한 센싱신호에 기초하여 상기 제1 서브유로 및 상기 제2 서브유로의 개도량을 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 송풍수단은 송풍장치와 전동장치를 포함하며, 상기 전동장치는 전동기와, 상기 전동기와 상기 송풍장치를 연결하여 동력을 전달하는 브이풀리 및 밸트를 포함하며,
    상기 전동기의 베어링의 내구성을 유지하기 위하여, 상기 송풍수단은 상기 베어링의 온도를 측정할 수 있는 온도센서와, 상기 베어링 내부로 베어링오일을 주유할 수 있는 베어링오일 주유장치와, 주유제어기를 포함하고,
    상기 주유제어기는 상기 온도센서로부터 상기 베어링의 온도정보를 전송받아서 이를 기초로 상기 베어링오일의 주유시점을 결정하고, 상기 베어링오일 주유장치가 상기 베어링에 상기 베어링오일을 주유하도록 제어하는 스마트 공기조화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 함체는 건물 내부에서 리턴하는 실내공기가 유입되는 내기유입구를 가지되, 상기 미세먼지측정센서는 상기 내기유입구를 통하여 유입된 실내공기와 상기 외기유입구를 통하여 유입된 외부공기가 혼합되는 혼합지점에 설치되는 것을 특징으로 하는 스마트 공기조화장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 서브유로 상에는 미세먼지댐퍼와 미세먼지필터가 설치되고, 상기 제2 서브유로 상에는 바이패스댐퍼가 설치되는 것을 특징으로 하는 스마트 공기조화장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 센싱신호에 기초하여 유입된 공기의 미세먼지의 농도를 제1 임계치 이하로 판정한 경우, 상기 미세먼지필터를 보호하기 위하여 상기 미세먼지댐퍼를 폐쇄하고 상기 바이패스댐퍼를 개방하고, 제2 임계치 이상으로 판정한 경우는 상기 미세먼지댐퍼를 개방하고 상기 바이패스댐퍼를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 스마트 공기조화장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 센싱신호에 기초하여 유입된 공기의 미세먼지의 농도가 상기 제1 임계치와 상기 제2 임계치 사이에 있다고 판정한 경우에는 상기 미세먼지의 농도를 기준치 이하로 낮추기 위하여 상기 미세먼지댐퍼와 상기 바이패스댐퍼의 개도량을 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 공기조화장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 필터와 상기 미세먼지필터에 인접하여 설치되는 차압센서를 포함하되, 상기 차압센서에 의하여 상기 복수의 필터 및 상기 미세먼지필터에 교체시기를 파악하되, 상기 교체시기가 도래한 경우, 알람 경고를 수행하는 것을 특징으로 하는 스마트 공기조화장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 함체에 부착 설치되는 제어패널을 포함하고, 상기 제어패널은 모니터디스플레이부, 실내의 온습도 상태정보 표시부, 외부공기의 온습도 상태정보 표시부, 현재의 동작상태정보 표시부, 미세먼지필터의 교체시기 알람표시부, 온습도 설정정보 표시부, 송풍기 운전시간에 따른 베어링 및 밸트의 교체시기 알람표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 공기조화장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 미세먼지필터는, 작업자가 용이하게 교체할 수 있도록, 상기 함체 외부로 슬라이딩 인출되는 것을 특징으로 하는 스마트 공기조화장치.
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