KR102545751B1 - 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 방법 및 그 장치 - Google Patents
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Abstract
개시된 본 발명에 따른 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 방법 및 그 장치 중 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치는, 도어 및 창문이 구비된 환기 대상 공간에 내부 공기 살균, 정화 제어를 위해 구비되는 제어 장치로서, 상기 환기 대상 공간의 창문에 설치되어, 외부에서 내부로 흡입된 공기에 냉열 또는 온열을 가하여 열손실을 최소화 및 보상하는 전열교환기; 및 상기 환기 대상 공간의 모서리에 설치되어, 상기 전열교환기의 공기질 상태가 기준값보다 낮으면 작동되면서 실내 대류를 형성시키는 순환팬;을 포함하는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함한다.
본 발명은 환기 제어 장치를 통하여 살균 및 정화된 공기가 실내로 유입되도록 하고, 펠티어 소자(냉/온열)를 사용하여 열효율을 개선 가능하고, 실내 공기질을 실시간 측정하면서 공기질 상태에 따라서 모터 동작(회전)을 자동 제어하여 외부로 배기하여 환기시켜 기존에 없는 공기살균, 공기정화, 냉/온 기능 및 자동순환 제어기능을 가지는 효과가 있다.
본 발명은 환기 제어 장치를 통하여 살균 및 정화된 공기가 실내로 유입되도록 하고, 펠티어 소자(냉/온열)를 사용하여 열효율을 개선 가능하고, 실내 공기질을 실시간 측정하면서 공기질 상태에 따라서 모터 동작(회전)을 자동 제어하여 외부로 배기하여 환기시켜 기존에 없는 공기살균, 공기정화, 냉/온 기능 및 자동순환 제어기능을 가지는 효과가 있다.
Description
본 발명은 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기살균과 공기정화 및 냉온 기능을 선택적으로 수행 가능한 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
최근 냉난방 효율을 위하여 건물 내에 창을 작게 만들거나 아예 여닫이 창을 만들지 않고 밀폐형으로 건설되는 사례가 증가하고 있다.
사무실과 같은 밀폐된 공간의 공기는 거주자들의 호흡과 활동에 의하여 각종 유해물질과 이산화탄소의 함량이 증가되어 오염된다. 따라서 건물의 밀폐된 공간의 공기를 외부로 배출시킴과 아울러 외부의 신선한 공기를 내부로 유입시키는 환기장치가 사용되고 있다.
일반적으로 환기장치는 실내의 공기는 외부로 배출하고 신선한 공기를 실내로 유입시켜 실내 공기를 순환한다.
이때 환기장치는 실내온도를 유지하면서 신속하게 오염된 공기를 배출하고 신선한 공기를 환기할 필요가 있다.
이러한 환기장치와 관련된 기술이 한국등록특허 제1486024호에 제안된 바 있다.
그러나 특허문헌 1은 열효율이 낮고, 공기살균 및 공기정화 기능이 없어 환기에만 한정적으로 사용 가능한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결과제는 외부의 공기를 살균 및 정화하여 실내로 흡기하고, 장치의 열효율을 개선하며, 실외로 미세먼지를 배기하게 한 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 방법 및 그 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치는, 도어 및 창문이 구비된 환기 대상 공간에 내부 공기살균, 정화를 위해 구비되는 제어 장치로서, 상기 환기 대상 공간의 창문에 설치되어, 외부에서 내부로 흡입된 공기에 냉열 또는 온열을 가하여 열손실을 최소화 및 보상하는 전열교환기; 및 상기 환기 대상 공간의 모서리에 설치되어, 상기 전열교환기의 공기질 상태가 기준값보다 낮으면 작동되면서 실내 대류를 형성시키는 순환팬;을 포함하는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함할 수 있다.
상기 전열교환기는, 살균, 정화된 공기가 실내로 유입되도록 상호 대각으로 연결되는 제1, 3 공간과, 내기가 실외로 배출되도록 상호 대각으로 연결되는 제2, 4 공간으로 이루어지며, 상기 제1, 4 공간과, 상기 제2, 3 공간에 제1, 2 흡기/배기구가 형성되는 본체; 상기 본체의 중심부에 위치되어, 외기와 내기가 교차 통과와 함께 전열이 이루어지면서 내, 외기 순환시 열손실을 최소화하는 열교환소자; 및 상기 제1, 2 공간의 경계지점에 구비되어, 내, 외기 순환시 상기 열교환소자의 열손실을 보상하는 펠티어소자;를 포함할 수 있다.
상기 순환팬은 상기 환기 대상 공간의 모서리 상단 또는 하단에 위치되며, 상기 도어 및 창문 중 어느 하나의 개폐여부 또는 실내 공기질 변화에 따라 정회전 또는 역회전 구동될 수 있다.
상기 펠티어소자는 전극을 바꾸거나, 회전시켜 냉열 또는 온열 기능을 활성화시킬 수 있다.
상기 순환팬은 온/습도센서 및 공기질 감지센서가 구비되어, 온/습도 측정값 및 공기질 측정값을 상기 전열교환기로 전송하면서 풍량 및 풍속이 조절될 수 있다.
상기 순환팬은 조명 및 UV 광원이 구비될 수 있다.
상기 전열교환기의 작동 제어와 함께 온/습도센서 및 공기질 감지센서가 내장되면서 온/습도 측정값 및 공기질 측정값을 상기 전열교환기로 전송하는 조작부를 더 포함할 수 있다.
상기 도어 및 창문에 도어 열림 감지센서와 창문 열림 감지센서가 구비되어, 상기 도어 및 창문 중 어느 하나의 개폐여부에 따라 상기 전열교환기 및 순환팬의 구동을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 방법은, 환기 대상 공간에 구비된 도어 및 창문의 개폐 여부를 감지하는 제1 단계; 상기 환기 대상 공간의 온/습도 및 공기질을 실시간으로 측정하는 제2 단계; 및 상기 환기 대상 공간의 온/습도 측정값 및 공기질 측정값에 따라 전열교환기 및 순환팬 중 적어도 하나를 구동시켜 실내 공기 살균과 정화 기능 및 냉/온열 기능 중 어느 하나의 기능을 수행하는 제3 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1 단계 수행시 상기 도어 및 창문 중 어느 하나의 폐쇄시 안정적인 실내 공기질을 관리하게 되고, 상기 도어 및 창문 중 어느 하나의 개방시 불안정한 공기질의 변화를 감지하여 상기 전열교환기 및 순환팬 중 적어도 하나의 구동에 의한 공기질 관리를 제어할 수 있다.
상기 제2 단계는 상기 환기 대상 공간의 모서리 상단 또는 하단에 위치된 온/습도센서 및 공기질 감지센서에 의해 수행될 수 있다.
상기 제3 단계에서 실내 공기 살균, 정화 기능은, 실내의 공기질 상태가 설정값 이하인 경우 상기 전열교환기를 거쳐 유입된 외기에 상기 환기 대상 공간의 모서리마다 구비된 순환팬이 작동되면서 실내 대류를 형성하여 살균, 정화된 공기의 순환을 일으킬 수 있다.
상기 제3 단계에서 냉/온열 기능은, 상기 전열교환기를 거쳐 유입된 외기에 상기 전열교환기의 열교환소자 및 펠티어소자에 의해 냉열 또는 온열을 가하고 열손실을 보상하면서 상기 환기 대상 공간의 내부로 공급할 수 있다.
또한, 본 발명은, 도어 및 창문이 구비된 환기 대상 공간에 내부 공기 살균, 정화 제어를 위해 구비되는 제어 장치로서, 상기 환기 대상 공간의 창문에 설치되어, 외부에서 내부로 흡입된 공기에 냉열 또는 온열을 가하여 열손실을 최소화 및 보상하는 전열교환기; 및 상기 환기 대상 공간의 모서리에 설치되어, 상기 전열교환기의 공기질 상태가 기준값보다 낮으면 작동되면서 실내 대류를 형성시키는 순환팬;을 포함하며, 상기 순환팬은 공기를 살균 및 정화하도록 UV 광원 및 필터를 포함하고, 상기 전열교환기는, 상기 순환팬에 의해 살균 정화된 공기가 외부로 배기된 후 실내로 재유입되도록 상호 대각으로 연결되는 제1, 3 공간과, 내기가 실외로 배출되도록 상호 대각으로 연결되는 제2, 4 공간으로 이루어지며, 상기 제1, 4 공간과, 상기 제2, 3 공간에 제1, 2 흡기/배기구가 형성되는 본체와, 상기 본체의 중심부에 위치되어, 외기와 내기가 교차 통과와 함께 전열이 이루어지면서 내, 외기 순환시 열손실을 최소화하는 열교환소자 및 상기 제1, 2 공간의 경계지점에 구비되어, 내, 외기 순환시 상기 열교환소자의 열손실을 보상하는 펠티어소자를 포함하되, 상기 펠티어소자는 회전시켜 냉열 또는 온열 기능을 활성화시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 환기 대상 공간에 구비된 도어 및 창문의 개폐 여부를 감지하는 제1 단계; 상기 환기 대상 공간의 온/습도 및 공기질을 실시간으로 측정하는 제2 단계; 및 상기 환기 대상 공간의 온/습도 측정값 및 공기질 측정값에 따라 전열교환기 및 순환팬 중 적어도 하나를 구동시켜 실내 공기 살균, 정화 기능 및 냉/온열 기능 중 어느 하나의 기능을 수행하는 제3 단계;를 포함하며, 상기 제3 단계 수행시 상기 순환팬은 UV 광원 및 필터에 의해 공기를 살균 및 정화하고, 상기 전열교환기는, 상기 순환팬에 의해 살균 정화된 공기가 외부로 배기된 후 실내로 재유입되도록 상호 대각으로 제1, 3 공간이 연결되고, 내기가 실외로 배출되도록 상호 대각으로 연결되는 제2, 4 공간으로 이루어지며, 상기 제1, 4 공간과, 상기 제2, 3 공간에 제1, 2 흡기/배기구가 형성되는 본체가 구비되고, 상기 본체의 중심부에 위치되어, 외기와 내기가 교차 통과와 함께 전열이 이루어지면서 내, 외기 순환시 열손실을 최소화하는 열교환소자가 구비되며, 상기 제1, 2 공간의 경계지점에 구비되어, 내, 외기 순환시 상기 열교환소자의 열손실을 보상하는 펠티어소자를 포함하되, 상기 펠티어소자를 회전시켜 냉열 또는 온열 기능을 활성화시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 도어 및 창문이 구비된 환기 대상 공간에 내부 공기 살균, 정화 제어를 위해 구비되는 제어 장치로서, 상기 환기 대상 공간의 창문에 설치되어, 외부에서 내부로 흡입된 공기에 냉열 또는 온열을 가하여 열손실을 최소화 및 보상하는 전열교환기; 및 상기 환기 대상 공간의 모서리에 설치되어, 상기 전열교환기의 공기질 상태가 기준값보다 낮으면 작동되면서 실내 대류를 형성시키는 순환팬;을 포함하며, 상기 순환팬은 공기를 살균 및 정화하도록 UV 광원 및 필터를 포함하고, 상기 전열교환기는, 상기 순환팬에 의해 살균 정화된 공기가 외부로 배기된 후 실내로 재유입되도록 상호 대각으로 연결되는 제1, 3 공간과, 내기가 실외로 배출되도록 상호 대각으로 연결되는 제2, 4 공간으로 이루어지며, 상기 제1, 4 공간과, 상기 제2, 3 공간에 제1, 2 흡기/배기구가 형성되는 본체와, 상기 본체의 중심부에 위치되어, 외기와 내기가 교차 통과와 함께 전열이 이루어지면서 내, 외기 순환시 열손실을 최소화하는 열교환소자 및 상기 제1, 2 공간의 경계지점에 구비되어, 내, 외기 순환시 상기 열교환소자의 열손실을 보상하는 펠티어소자를 포함하되, 상기 펠티어소자는 회전시켜 냉열 또는 온열 기능을 활성화시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 환기 대상 공간에 구비된 도어 및 창문의 개폐 여부를 감지하는 제1 단계; 상기 환기 대상 공간의 온/습도 및 공기질을 실시간으로 측정하는 제2 단계; 및 상기 환기 대상 공간의 온/습도 측정값 및 공기질 측정값에 따라 전열교환기 및 순환팬 중 적어도 하나를 구동시켜 실내 공기 살균, 정화 기능 및 냉/온열 기능 중 어느 하나의 기능을 수행하는 제3 단계;를 포함하며, 상기 제3 단계 수행시 상기 순환팬은 UV 광원 및 필터에 의해 공기를 살균 및 정화하고, 상기 전열교환기는, 상기 순환팬에 의해 살균 정화된 공기가 외부로 배기된 후 실내로 재유입되도록 상호 대각으로 제1, 3 공간이 연결되고, 내기가 실외로 배출되도록 상호 대각으로 연결되는 제2, 4 공간으로 이루어지며, 상기 제1, 4 공간과, 상기 제2, 3 공간에 제1, 2 흡기/배기구가 형성되는 본체가 구비되고, 상기 본체의 중심부에 위치되어, 외기와 내기가 교차 통과와 함께 전열이 이루어지면서 내, 외기 순환시 열손실을 최소화하는 열교환소자가 구비되며, 상기 제1, 2 공간의 경계지점에 구비되어, 내, 외기 순환시 상기 열교환소자의 열손실을 보상하는 펠티어소자를 포함하되, 상기 펠티어소자를 회전시켜 냉열 또는 온열 기능을 활성화시킬 수 있다.
본 발명은 환기 제어 장치를 통하여 살균 및 정화된 공기가 실내로 유입되도록 하고, 펠티어 소자(냉/온열)를 사용하여 열효율을 개선 가능하고, 실내 공기질을 실시간 측정하면서 공기질 상태에 따라서 모터 동작(회전)을 자동 제어하여 외부로 배기하여 환기시켜 기존에 없는 공기살균, 공기정화, 냉/온 기능 및 자동순환 제어기능을 가지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치에서 전열교환기를 도시한 측면도 및 정면도이다.
도 3은 본 발명의 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치에서 전열교환기를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치의 전열교환기에서 펠티어모듈의 회전 구조를 부분 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치에서 전열교환기의 흡기 및 배기 상태를 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치에서 환기 대상 공간에 순환팬이 구비된 상태를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 방법을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치에서 전열교환기를 도시한 측면도 및 정면도이다.
도 3은 본 발명의 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치에서 전열교환기를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치의 전열교환기에서 펠티어모듈의 회전 구조를 부분 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치에서 전열교환기의 흡기 및 배기 상태를 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치에서 환기 대상 공간에 순환팬이 구비된 상태를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 방법을 도시한 블록도이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 방법 및 그 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치는 전열교환기(100) 및 순환팬(200)을 포함하며, 환기 대상 공간(10)의 내부 환기 제어를 위해 구비되면서 공기살균과 공기정화 및 냉온기능을 가진 일체형 환기 제어 장치에 관한 기술이다.
이때, 환기 대상 공간(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 도어(12) 및 창문(14)이 구비되며, 도어(12)와 인접한 위치에 도어(12)의 개폐 여부를 감지하는 도어 열림 감지센서(12a)가 구비되고, 창문(14)과 인접한 위치에 창문(14)의 개폐 여부를 감지하는 창문 열림 감지센서(14a)가 구비된다.
도어 열림 감지센서(12a)는 도어(12)의 개폐여부에 따라 전열교환기(100) 및 순환팬(200)의 구동을 제어하며, 도어(12)가 닫힌 상태로 감지되는 경우 안정적인 실내 공기질을 관리하고, 도어(12)가 열린 상태로 감지되는 경우 불안정한 공기질의 변화를 감지하여 전열교환기(100) 및 순환팬(200)의 역동적인 공기질 관리가 가능하도록 제어한다.
더욱이, 도어 열림 감지센서(12a)는 도어(12)의 개방 상태임을 감지하게 되면 전열교환기(100) 및 순환팬(200)의 가동 신호를 출력하면서 내부 공기를 순환시키게 한다.
이렇게, 도어 열림 감지센서(12a)의 감지에 의한 도어(12)의 개폐 여부와 함께 환기 대상 공간(10) 내부의 공기질, 온/습도의 변화에 따른 감지값이 전열교환기(100)로 전송되면서 전열교환기(100) 및 순환팬(200)의 제어 조건(동작 내용)이 설정된다.
창문 열림 감지센서(14a)는 창문(14)의 개폐여부에 따라 전열교환기(100) 및 순환팬(200)의 구동을 제어하며, 창문(14)이 닫힌 상태로 감지되는 경우 안정적인 실내 공기질을 관리하고, 창문(14)이 열린 상태로 감지되는 경우 불안정한 공기질의 변화를 감지하여 전열교환기(100) 및 순환팬(200)의 역동적인 공기질 관리가 가능하도록 한다.
더욱이, 창문 열림 감지센서(14a)가 창문(14) 열림을 감지할 경우, 전열교환기(100) 및 각각의 순환팬(200)이 즉시 외부 공기 순환 모드로 변환하여 외부 공기를 빠르게 순환시킬 수 있도록 제어한다.
전열교환기(100)는 도 1 내지 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 환기 대상 공간(10)의 창문(14)에 설치되어, 외부에서 내부로 흡입된 공기에 냉열 또는 온열을 가하여 열손실을 최소화 및 보상하며, 본체(110), 열교환소자(120) 및 펠티어모듈(130)을 포함한다.
본체(110)는 내부에 열교환소자(120) 및 펠티어모듈(130)이 설치되며, 외부 공기가 실내로 유입되도록 상호 대각으로 연결되는 제1, 3 공간(S1, S3)과, 내부 공기가 실외로 배출되도록 상호 대각으로 연결되는 제2, 4 공간(S2, S4)으로 이루어진다.
이때, 제1, 4 공간(S1, S4)의 상부에 제1 흡기/배기구(112)가 횡방향으로 형성되고, 제2, 3 공간(S2, S3)에 제2 흡기/배기구(114)가 횡방향으로 형성된다.
즉, 흡기시 제1 흡기/배기구(112)를 통해 유입된 차가우면서 신선한 외부 공기가 제1 공간(S1)을 통해 본체(110)의 내부로 유입되고 열교환소자(120)를 거치면서 열교환(전열)된 후 데워진 상태로 제3 공간(S3)으로 이동하며, 그 후에 제2 흡기/배기구(114)를 통해 실내로 유입된다.
그리고 배기시 제2 흡기/배기구(114)를 통해 유입된 환기 대상 공간(10)의 따뜻한 상태의 오염된 내부 공기가 제2 공간(S2)을 통해 본체(110)의 내부로 유입되고 열교환소자(120)를 거치면서 열교환(전열)된 후 식은 상태로 제4 공간(S4)으로 이동하며, 그 후에 제1 흡기/배기구(112)를 통해 실외로 배기된다.
열교환소자(120)는 본체(110)의 중심부에 위치되어, 외기와 내기가 교차 통과하면서 전열이 이루어지면서 내, 외기 순환시 열손실을 최소화한다.
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 열교환소자(120)에 외부에서 들어오는 공기를 필터링하는 필터를 포함할 수 있다.
펠티어모듈(130)은 제1, 2 공간(S1, S2)의 경계지점에 구비되어, 내, 외기 순환시 열교환소자(120)의 열손실을 보상한다.
이때, 펠티어모듈(130)은 펠티어소자(132), 노브(134), 방열부(136) 및 흡열부(138)를 포함한다.
펠티어소자(132)는 발열면과 흡열면이 구비되며, 전원이 인가되면 펠티어(Peltier) 효과에 따라 일측 접합부에서 열을 흡수하고 타측 접합부에서 열을 발산한다. 여기서, 펠티어소자(132)는 열에너지와 전기에너지의 상호변환이 가능한 친환경적인 에너지재료로써, 알루미나 등의 세라믹기판을 사이에 두고 칩 형태의 p형과 n형의 열전반도체가 전기적으로 직렬로 실장된 형태를 가지고 있다. 특히, 펠티어소자(132)에 전기에너지를 인가하게 되면 열전반도체 내부의 전하(전자, 정공)는 펠티어소자(132)의 일단에서 열에너지를 흡수하여 반대면으로 이동시키며, 이로 인하여 펠티어소자(132)의 일면은 냉각이 되고 반대면은 발열이 된다.
더욱이, 펠티어소자(132)는 +, - 전극을 바꾸거나, 회전시키는 방법으로 냉열 또는 온열 기능을 활성화시키면서 기존 열교환기의 열효율의 개선 가능하다. 이렇게, 펠티어소자(132)의 전극을 바꾸거나 회전시킴으로써 전열교환기(100)로 흡기된 공기에 냉/온열을 더하여 열효율을 개선 가능하다.
이는 제1 흡기/배기구(112)를 통해 제1 공간(S1) 내부로 유입된 외부 공기를 가열하기 위해서 방열부(136)가 제1 공간(S1)에 위치되도록 펠티어모듈(130)을 회전시키고, 제1 흡기/배기구(112)를 통해 제1 공간(S1) 내부로 유입된 외부 공기를 냉각하기 위해서 흡열부(138)가 제1 공간(S1)에 위치되도록 펠티어모듈(130)을 회전시킨다.
이와 다르게 펠티어소자(132)는 제1 공간(S1) 내부에서 전압의 차이가 열의 차이로 전환되면서 열의 흐름이 극성에 따라 한쪽으로 열이 몰려 한쪽은 차갑고 한쪽은 뜨거워지게 한다.
또한, 펠티어소자(132)는 회전 구조를 적용하는 경우 수동 또는 자동방식에 의해 구현 가능하며, 하기에서는 수동 방식에 의해 설명한다.
한편, 펠티어소자(132)를 자동에 의해 회전시키기 위해서는 도면에는 도시하지 않았지만 크랭크 기구(피스톤 방식)의 구조로 구비되며, 버튼(노브)의 상하(냉/온 기능의 전환) 동작시 펠티어소자(132)가 회전하게 된다.
그리고 펠티어소자(132)는 노브(134)가 삽입되도록 삽입부(1320)가 횡방향으로 구비된다.
여기서, 삽입부(1320)는 후면에 방사상의 홈(1322)이 형성되어, 홈(1322)에 노브(134)의 축(1342) 후면에 구비된 방사상의 돌기(1344)가 결합된다.
노브(134)는 단부에 구비된 축(1342)이 삽입부(1320)에 삽입된 상태로 축(1342)의 후방에 방사상의 돌기(1344)가 구비되어, 당긴 후 회전시키면 돌기(1344)가 펠티어소자(132)의 삽입부(1320) 후방에 형성된 방사상의 홈(1322)에 결합되면서 펠티어모듈(130)이 연동 회전되고, 놓으면 홈(1322)과 돌기(1344)의 대향면에 압축 상태로 구비된 탄성체(1346)의 복원력에 의해 전진하면서 돌기(1344)가 홈(1322)에서 이격되어 펠티어모듈(130)이 회전되지 않게 한다.
방열부(136)는 펠티어소자(132)의 발열면에 구비되어 펠티어소자(132)의 열을 방열시키면서 냉각 및 제습된 공기가 건조한 상태로 배출되게 하며, 후면에 열전달율을 높일 수 있도록 직립된 핀이 다수 구비된다.
흡열부(138)는 냉각면에 구비되어 흡입구(112)를 통해 흡입된 공기에 열전 냉각되는 펠티어소자(132)의 냉기를 전달하며, 전면에 냉각 면적을 높일 수 있도록 직립된 핀이 다수 구비된다.
더욱이, 전열교환기(100)에는 전열교환기(100)의 작동을 제어하고 온/습도센서(142) 및 공기질 감지센서(144)가 내장되면서 온/습도 센싱 값 및 공기질 센싱 값이 출력되는 표시창(146)이 구비되며, 온/습도 측정값 및 공기질 측정값을 전열교환기(100)로 전송하는 조작부(140)를 포함한다.
즉, 조작부(140)는 도 6에 도시된 바와 같이 무선 등의 방식에 의해 조작하는 리모컨으로, 사용자가 환기 대상 공간(10) 내에 위치된 상태에서 내장된 온/습도센서(142) 및 공기질 감지센서(144)를 통해서도 환기 대상 공간(10)의 온/습도 및 공기질 등을 감지할 수 있다.
표시창(146)에는 내장된 온/습도센서(142) 및 공기질 감지센서(144) 및/또는 순환팬(200)에 구비된 온/습도센서(210) 및 공기질 감지센서(220)의 감지값도 출력 가능하다.
이렇게, 조작부(140)의 온/습도센서(142) 및 공기질 감지센서(144)의 감지값과 순환팬(200)의 온/습도센서(210) 및 공기질 감지센서(220)의 감지값이 전열교환기(100)에 수신되면서 전열교환기(100) 및 순환팬(200)의 풍량 및 풍속이 자동으로 조절되면서 실내 공기질을 입체적으로 검출한다.
순환팬(200)은 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 환기 대상 공간(10)의 모서리마다 설치되어, 공기질 감지센서(220)의 감지에 의해 전열교환기(100)의 공기질 상태가 기준값보다 낮은 것으로 판명나면 작동되면서 실내 대류를 형성시켜 공기의 순환을 일으키게 한다.
그리고 순환팬(200)은 여름철 에어컨 위의 서큘레이터 역할을 하며, 전열교환기(100)에 종속(블루투스 등의 방식으로 연결)된 팬으로 환기 대상 공간(10)의 모퉁이 상단(또는 하단) 등에 다양하게 위치된다.
본 실시예에서는 순환팬(200)을 실내 대류 형성에 도움이 되는 위치에 각 한 개씩 3개를 설치하여 환기 대상 공간(10)의 대류형성에 도움을 주는 것으로 예시하며, 개수는 이에 한정하지 않고 변동 가능하다.
그리고 순환팬(200)은 개별 전원을 공급받거나, 충전 배터리 방식의 wireless 방식 모두 가능하다.
또한, 순환팬(200)은 전열교환기(100)의 위치 및 프로그래밍에 따라 정회전 및 역회전 선택이 가능하다.
여기서, 순환팬(200)의 방향 전환(cctv와 같음)은 도어(12) 열림 및/또는 창문(14) 열림이 감지되거나 실내 공기질의 변화에 따라 모터(도면에 미도시)에 의해 방향이 변화될 수 있다. 즉, 순환팬(200)은 전열교환기(100)에 내장된 회로(보드)에서 프로그램으로 모터에 공급되는 전원을 정/역하여 제어한다.
순환팬(200)의 정회전 및 역회전 선택은 순환팬(200)에 부착된 정/역회전 버튼(도면에 미도시)을 이용하거나, 전열교환기(100)에서의 자동 제어를 통해 선택 되어질 수 있다.
더욱이, 순환팬(200)은 온/습도센서(210), 공기질 감지센서(220), 조명(230) 및 UV 광원(240)을 포함하며, 온/습도센서(210) 및 공기질 감지센서(220)에서 감지한 감지값을 전열교환기(100)로 전송한다.
그리고 순환팬(200)의 풍량 및 풍속은 전열교환기(100)에 수신된 각각의 순환팬(200)에 구비된 온/습도센서(210) 및 공기질 감지센서(220)의 값에 따라 자동 조절된다.
온/습도센서(210)는 순환팬(200)마다 각각 구비되어 환기 대상 공간(10)의 내부 온도 및 습도를 감지하는 센서로, 측정한 값이 설정된 값 이상이 되면, 전열교환기(100)와 송/수신하고 전열교환기(100) 및 순환팬(200)이 동작하여 실내 공기를 살균, 정화 및 냉/온기능 중 어느 하나의 기능을 수행하게 한다.
공기질 감지센서(220)는 순환팬(200)마다 각각 구비되어 환기 대상 공간(10)의 내부 공기질을 감지하는 센서(이산화탄소, 미세먼지 센서 등)로 실시간 측정이 가능하다. 이렇게, 공기질 감지센서(220)를 통해 실내의 공기질 데이터를 확인하여, 전열교환기(100) 및 순환팬(200)의 구동을 제어하면서 공기의 흡기/배기 속도를 조절하게 된다.
조명(230)은 공기의 흐름 방향, 사람의 눈 보호를 고려하여 설치한다. 즉, 조명(230)은 인체의 피해를 방지하고자, 순환팬(200)의 상부에 배치하여 눈을 보호하고 간접조명의 효과를 낼 수 있다.
UV 광원(240)은 UV 광원을 이용한 살균 기능을 하도록 구비되며, 공기의 흐름 방향, 사람의 눈 보호를 고려하여 설치한다. 즉, UV 광원(240)은 인체의 피해를 방지하고자, 순환팬(200)의 상부에 배치하여 눈을 보호할 수 있다.
한편, UV 광원(240) 외에 실내로 유입되는 공기를 살균(미세먼지, 바이러스의 차단 및 탈취 등)하도록 광촉매필터, 살균필터 및 탈취필터 등에서 하나 또는 복수개가 설치 가능하다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 방법은, 도어 및 창문 개폐 여부 감지 단계(S100), 온/습도 및 공기질 측정 단계(S110), 및 실내 공기 살균, 정화 및 냉/온열 기능 중 어느 한 기능 선택 단계(S120)를 포함한다.
도어 및 창문 개폐 여부 감지 단계(S100)는 환기 대상 공간(10)에 구비된 도어(12) 및 창문(14)의 개폐 여부를 감지하는 단계이다.
즉, 도어 및 창문 개폐 여부 감지 단계(S100)는 도어 열림 감지센서(12a)에 의해 도어(12)의 개폐 여부를 감지하고, 창문 열림 감지센서(14a)에 의해 창문(14)의 개폐 여부를 감지하는 단계이다.
이렇게, 도어(12) 및/또는 창문(14)이 폐쇄된 것으로 감지되면 안정적인 환기 대상 공간(10)의 내부 공기질을 관리하게 되고, 도어(12) 및/또는 창문(14)이 개방된 것으로 감지되면 불안정한 공기질의 변화를 감지하여 전열교환기(100) 및 순환팬(200) 중 적어도 하나의 구동에 의한 공기질 관리를 제어하게 된다.
온/습도 및 공기질 측정 단계(S110)는 환기 대상 공간(10)의 온/습도 및 공기질을 실시간으로 측정하는 단계이다.
이때, 온/습도 및 공기질 측정 단계(S110)는 환기 대상 공간(10)의 모서리 상단에 위치된 온/습도센서(210)에 의해 환기 대상 공간(10) 내부의 온/습도가 측정되고, 환기 대상 공간(10)의 모서리 상단에 위치된 공기질 감지센서(220)에 의해 환기 대상 공간(10) 내부의 공기질이 측정된다.
실내 공기 살균, 정화 및 냉/온열 기능 중 어느 한 기능 선택 단계(S120)는 환기 대상 공간(10)의 온/습도 측정값 및 공기질 측정값에 따라 전열교환기(100) 및 순환팬(200)을 구동시켜 실내 공기를 살균, 정화 및 냉/온열 기능 중 어느 하나의 기능을 수행하는 단계이다.
한편, 실내 공기 살균, 정화 및 냉/온열 기능 중 어느 하나의 기능은 도어 열림 감지센서(12a) 및 창문 열림 감지센서(14a)의 감지값, 공기질 감지센서(220)의 감지값 및 온/습도센서(210)의 감지값에 따라 선택되면서 자동에 의해 기능을 수행하게 된다.
실내 공기의 살균, 정화 기능은 도어(12) 열림 및/또는 창문(14) 열림이 감지되거나 환기 대상 공간(10)의 내부 공기질 상태가 공기질 감지센서(220)에 의해 감지되면서 감지값이 불안정한 공기질을 나타내는 설정값 이하인 경우 전열교환기(100)를 거쳐 유입된 외기에 환기 대상 공간(10)의 모서리마다 구비된 순환팬(200)이 작동되면서 실내 대류를 형성하여 살균, 정화된 공기의 순환을 일으킨다.
이때, 흡기시 제1 흡기/배기구(112)를 통해 유입된 외부 공기가 제1 공간(S1)을 통해 본체(110)의 내부로 유입되고 제3 공간(S3)으로 이동하며, 그 후에 제2 흡기/배기구(114)를 통해 실내로 유입된다. 그리고 환기 대상 공간(10)의 모서리에 설치된 각각의 순환팬(200)이 구동되면서 공기질 감지센서(220)의 감지에 의해 전열교환기(100)의 공기질 상태가 기준값보다 낮은 것으로 판명나면 작동되면서 실내 대류를 형성시켜 공기의 순환을 일으키게 한다.
그 후, 공기의 순환에 의해 공기질 감지센서(220)의 감지에 의해 전열교환기(100)의 공기질 상태가 기준값에 도달하게 되면 제2 흡기/배기구(114)를 통해 유입된 환기 대상 공간(10)의 내부 공기가 제2 공간(S2)을 통해 본체(110)의 내부로 유입되고 제4 공간(S4)으로 이동하며, 그 후에 제1 흡기/배기구(112)를 통해 실외로 배기된다.
한편, 실내 공기 살균, 정화 기능 수행시 UV 광원(240)을 통해 환기 대상 공간(10) 내부로 유입되는 공기를 살균하게 되며, 조명(230)에 의해 간접조명의 효과를 낼 수 있다.
냉/온열 기능은, 전열교환기(100)를 거쳐 유입된 외기에 전열교환기(100)의 열교환소자(120) 및 펠티어모듈(130)에 의해 냉열 또는 온열을 가하고 열손실을 보상하면서 환기 대상 공간(10)의 내부로 공급한다.
즉, 제1 흡기/배기구(112)를 통해 유입된 차가우면서 신선한 외부 공기가 제1 공간(S1)을 통해 본체(110)의 내부로 유입되고 열교환소자(120)를 거치면서 열교환(전열)된 후 데워진 상태로 제3 공간(S3)으로 이동하며, 그 후에 제2 흡기/배기구(114)를 통해 실내로 유입된다. 그리고 배기시 제2 흡기/배기구(114)를 통해 유입된 환기 대상 공간(10)의 따뜻한 상태의 오염된 내부 공기가 제2 공간(S2)을 통해 본체(110)의 내부로 유입되고 열교환소자(120)를 거치면서 열교환(전열)된 후 식은 상태로 제4 공간(S4)으로 이동하며, 그 후에 제1 흡기/배기구(112)를 통해 실외로 배기된다.
이때, 환기 대상 공간(10)의 내부에 냉기를 공급하는 경우 펠티어모듈(130)을 수동 또는 자동에 의해 회전시켜 흡열부(138)가 제1 공간(S1)의 내부로 위치되게 하여 흡입구(112)를 통해 흡입된 공기에 열전 냉각되는 펠티어소자(132)의 냉기를 전달하게 된다.
이와 반대로, 환기 대상 공간(10)의 내부에 열기를 공급하는 경우 펠티어모듈(130)을 수동 또는 자동에 의해 회전시켜 방열부(136)가 제1 공간(S1)의 내부로 위치되게 하여 흡입구(112)를 통해 흡입된 공기가 펠티어소자(132)에 의해 건조 상태로 전달하게 된다.
그리고 냉/온열 기능 수행시 UV 광원(240)을 통해 환기 대상 공간(10) 내부로 유입되는 공기를 살균하게 되며, 조명(230)에 의해 간접조명의 효과를 낼 수 있다.
이상 설명된 다양한 실시예에 포함된 구성들은 서로 간에 명백하게 구현의 측면에서 배척되는 조합이 아닌 이상 위에서 예시적으로 설명되지 않은 기타 가능한 다양한 변경조합의 실시예로 구현되는 것 또한 가능하다.
10: 환기 대상 공간 12: 도어
14: 창문 100: 전열교환기
110: 본체 120: 열교환소자
130: 펠티어모듈 132: 펠티어소자
134: 노브 136: 방열부
138: 흡열부 140: 조작부
200: 순환팬 210: 온/습도센서
220: 공기질 감지센서 230: 조명
240: UV 광원
14: 창문 100: 전열교환기
110: 본체 120: 열교환소자
130: 펠티어모듈 132: 펠티어소자
134: 노브 136: 방열부
138: 흡열부 140: 조작부
200: 순환팬 210: 온/습도센서
220: 공기질 감지센서 230: 조명
240: UV 광원
Claims (13)
- 도어 및 창문이 구비된 환기 대상 공간에 내부 공기 살균, 정화 제어를 위해 구비되는 제어 장치로서,
상기 환기 대상 공간의 창문에 설치되어, 외부에서 내부로 흡입된 공기에 냉열 또는 온열을 가하여 열손실을 최소화 및 보상하는 전열교환기; 및
상기 환기 대상 공간의 모서리에 설치되어, 상기 전열교환기의 공기질 상태가 기준값보다 낮으면 작동되면서 실내 대류를 형성시키는 순환팬;을 포함하며,
상기 순환팬은 공기를 살균 및 정화하도록 UV 광원 및 필터를 포함하고,
상기 전열교환기는, 상기 순환팬에 의해 살균 정화된 공기가 외부로 배기된 후 실내로 재유입되도록 상호 대각으로 연결되는 제1, 3 공간과, 내기가 실외로 배출되도록 상호 대각으로 연결되는 제2, 4 공간으로 이루어지며, 상기 제1, 4 공간과, 상기 제2, 3 공간에 제1, 2 흡기/배기구가 형성되는 본체와, 상기 본체의 중심부에 위치되어, 외기와 내기가 교차 통과와 함께 전열이 이루어지면서 내, 외기 순환시 열손실을 최소화하는 열교환소자 및 상기 제1, 2 공간의 경계지점에 구비되어, 내, 외기 순환시 상기 열교환소자의 열손실을 보상하는 펠티어소자를 포함하되, 상기 펠티어소자는 회전시켜 냉열 또는 온열 기능을 활성화시키는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 순환팬은 상기 환기 대상 공간의 모서리 상단 또는 하단에 위치되며, 상기 도어 및 창문 중 어느 하나의 개폐여부 또는 실내 공기질 변화에 따라 정회전 또는 역회전 구동되는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 순환팬은 온/습도센서 및 공기질 감지센서가 구비되어, 온/습도 측정값 및 공기질 측정값을 상기 전열교환기로 전송하면서 풍량 및 풍속이 조절되는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치. - 제1항에 있어서,
상기 순환팬은 조명이 구비되는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치. - 제1항에 있어서,
상기 전열교환기의 작동 제어와 함께 온/습도센서 및 공기질 감지센서가 내장되면서 온/습도 측정값 및 공기질 측정값을 상기 전열교환기로 전송하는 조작부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치. - 제1항에 있어서,
상기 도어 및 창문에 도어 열림 감지센서와 창문 열림 감지센서가 구비되어, 상기 도어 및 창문 중 어느 하나의 개폐여부에 따라 상기 전열교환기 및 순환팬의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 장치. - 환기 대상 공간에 구비된 도어 및 창문의 개폐 여부를 감지하는 제1 단계;
상기 환기 대상 공간의 온/습도 및 공기질을 실시간으로 측정하는 제2 단계; 및
상기 환기 대상 공간의 온/습도 측정값 및 공기질 측정값에 따라 전열교환기 및 순환팬 중 적어도 하나를 구동시켜 실내 공기 살균, 정화 기능 및 냉/온열 기능 중 어느 하나의 기능을 수행하는 제3 단계;를 포함하며,
상기 제3 단계 수행시 상기 순환팬은 UV 광원 및 필터에 의해 공기를 살균 및 정화하고, 상기 전열교환기는, 상기 순환팬에 의해 살균 정화된 공기가 외부로 배기된 후 실내로 재유입되도록 상호 대각으로 제1, 3 공간이 연결되고, 내기가 실외로 배출되도록 상호 대각으로 연결되는 제2, 4 공간으로 이루어지며, 상기 제1, 4 공간과, 상기 제2, 3 공간에 제1, 2 흡기/배기구가 형성되는 본체가 구비되고, 상기 본체의 중심부에 위치되어, 외기와 내기가 교차 통과와 함께 전열이 이루어지면서 내, 외기 순환시 열손실을 최소화하는 열교환소자가 구비되며, 상기 제1, 2 공간의 경계지점에 구비되어, 내, 외기 순환시 상기 열교환소자의 열손실을 보상하는 펠티어소자를 포함하되, 상기 펠티어소자를 회전시켜 냉열 또는 온열 기능을 활성화시키는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 방법. - 제9항에 있어서,
상기 제1 단계 수행시 상기 도어 및 창문 중 어느 하나의 폐쇄시 안정적인 실내 공기질을 관리하게 되고, 상기 도어 및 창문 중 어느 하나의 개방시 불안정한 공기질의 변화를 감지하여 상기 전열교환기 및 순환팬 중 적어도 하나의 구동에 의한 공기질 관리를 제어하는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 방법. - 제9항에 있어서,
상기 제2 단계는 상기 환기 대상 공간의 모서리 상단 또는 하단에 위치된 온/습도센서 및 공기질 감지센서에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 방법. - 제9항에 있어서,
상기 제3 단계에서 실내 공기 살균, 정화 기능은, 실내의 공기질 상태가 설정값 이하인 경우 상기 전열교환기를 거쳐 유입된 외기에 상기 환기 대상 공간의 모서리마다 구비된 순환팬이 작동되면서 실내 대류를 형성하여 살균, 정화된 공기의 순환을 일으키는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 방법. - 제9항에 있어서,
상기 제3 단계에서 냉/온열 기능은, 상기 전열교환기의 흡입구를 통해 유입된 외기에 상기 전열교환기의 열교환소자 및 펠티어소자에 의해 냉열 또는 온열을 가하고 열손실을 보상하면서 상기 환기 대상 공간의 내부로 공급하는 것을 특징으로 하는 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 방법.
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| KR1020220190334A KR102545751B1 (ko) | 2022-12-30 | 2022-12-30 | 펠티어 소자가 적용된 창문형 전열교환기를 포함하는 다중 팬을 이용한 환기 제어 방법 및 그 장치 |
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- 2022-12-30 KR KR1020220190334A patent/KR102545751B1/ko active IP Right Grant
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