KR200393279Y1 - 하이브리드 흡출장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 흡출장치의 회전속도를 감지하여 마이콤에 프로그램된 설정치와 비교하여 설정범위를 기준으로 이상/이하시 모터에 전원을 공급 혹은 차단하여 강제로 흡출용 터빈 블레이드를 회전시키거나 풍력(자연풍)에 의해 회전되도록 한 하이브리드 흡출장치에 관한 것이다.

본 고안의 하이브리드 흡출장치(10)는 터빈 블레이드(11)의 회전속도를 감지하여 그 회전속도가 설정속도보다 느리게 회전하는 경우, 모터(21a)에 전원을 공급하여 터빈 블레이드(11)를 강제로 회전시키고, 만일 그 회전속도가 설정된 속도범위보다 빠른 경우 모터(21a)에 전원을 차단하여 풍력에 의해 터빈 블레이드(11)가구동축(22)을 중심으로 회전하여 덕트를 통해 실내공기를 외부로 배출시킨다. 따라서, 본 고안에 따른 하이브리드 흡출장치는 자연풍 혹은 모터에 의해 항시 회전하면서 설정된 범위내에서 최적화된 흡출성능을 발휘할 수 있다.

Description

하이브리드 흡출장치{Hybrid Roof Ventilator}

본 고안은 실내의 오염된 공기 예를 들어 화장실 악취, 담배연기, 음식조리냄새, 하수구 냄새 등을 외부로 흡출하여 실내공간을 쾌적하게 환기시키기 위한 환기용 흡출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 옥외에 설치된 흡출장치의 회전속도에 따라 흡출장치를 강제로 혹은 자연풍에 의해 회전되도록 하여 항시 최적화된 흡출성능을 발휘할 수 있는 하이브리드 흡출장치에 관한 것이다.

공동으로 사용되는 업무용 빌딩 혹은 아파트와 같은 공동주택들은 환기의 효율성 및 안전에 대한 중요성이 계절에 관계없이 늘 강조되고 있다.

상기의 환기효율성은 환기되어질 공간의 면적과 실외의 온도, 환기덕트의 높이와 직경, 옥상부의 풍속과 풍량 및 위치에 따른 변화를 충분히 고려하여 설계되어야 하는데 특히 실내온도가 저하되지 않고 최대한 흡출성능이 이루어지도록 설계되어야 한다.

일반적으로, 흡출장치는 풍력에 의해 터빈 블레이드가 회전하면서 덕트내의 압력을 변화시켜 그 덕트를 통해 실내공기를 외부로 흡출시키는 무동력 흡출장치(자연적인중력방식, Gravity ventilation)와 터빈 블레이드를 전원에 의해 강제로 회전시켜 덕트내의 압력을 변화시켜 실내공기를 흡출시키는 강제구동방식의 흡출장치(강제구동방식, Mechanical ventilation)가 있다.

풍력에 의한 무동력 흡출장치와 강제구동방식의 흡출장치는 모두 아파트 및 주상복합건물의 욕실 및 주방과 통해지도록 설치된 입상덕트의 말단에 설치되어 덕트를 통해 실내공기를 외부로 빨아내게 되지만 이 흡출장치들은 그 기능상 서로 다른 장단점을 지니고 있다.

즉, 무동력 흡출장치는 풍력에 의해 회전되므로 전원없이 흡출성능을 발휘하는 장점이 있으나 만일 풍력이 약하거나 불지 않거나 날씨가 무덥거나, 대기가 저기압인 경우 환기효율이 급격히 저하되는 단점이 있고, 그 자체로서 덕트를 통해 자연적으로 환기중인 공기의 흐름을 저하시키는 저항요소로 작용하여 환기효율이 저하되는 단점이 있다.

따라서, 무동력 흡출장치는 만일 바람이 불지 않는 경우 각 세대별 실내공기의 흐름이 거의 이루어지지 않기 때문에 실내에 일산화 탄소의 증가와 이에 따른 오염공기(담배연기, 주방 음식 냄새, 화장실 악취, 하수냄새 등)가 덕트를 통해 이웃 혹은 타 세대로 역류하거나 유입되어 주거환경에 불편을 끼쳐 이웃 주민들간에 마찰의 요인이 되기도 한다.

반면에 강제구동방식의 흡출장치는 전원에 의해 터빈 블레이드가 회전하면서 실내의 공기가 외부로 빨려나가기 때문에 풍량이나 날씨 혹은 기후와 같은 환경변화와는 무관하게 항상 우수한 환기효율을 확보할 수 있는 장점이 있으나, 필연적으로 전력공급이 수반되어야 하고, 또 항시(24시간) 작동되어짐으로 실내의 공기를 과도하게 흡출함으로서 실내온도가 떨어져 에너지 낭비요인이 있는 단점이 있으며, 또한 흡출장치와 인접한 세대에는 흡출장치 작동에 따른 소음공해로 주거환경이 불편한 단점이 있다.

본 고안은 전술한 바와 같이 무동력 흡출장치와 강제구동식 흡출장치의 장점들을 결합한 복합형 하이브리드 흡출장치를 제공하기 위한 것으로, 특히 외부에 설치된 흡출장치의 터빈 블레이드의 회전속도에 따라 풍력에 의해 블레이드가 회전되도록 하거나 모터에 의해 터빈 블레이드가 회전되도록 함으로서 흡출성능을 최적화시킬 수 있는 하이브리드 흡출장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 고안의 목적을 해결하기 위한 기술적 사상으로는 터빈 블레이드가 회전하는 속도를 감지하여 그 회전속도가 마이콤에 전달되고 마이콤은 설정된 속도값과 비교하여 만일 설정된 속도보다 범위보다 천천히 회전하는 경우, 마이콤에 의해 모터에 전원이 공급되어 터빈 블레이드를 강제로 회전시키고, 만일 그 회전속도가 설정된 속도범위보다 빠르게 회전하는 경우 모터에 전원을 차단하여 터빈 블레이드의 회전축이 모터의 구동축을 중심으로 풍력에 의해 회전하면서 항시 최적화된 흡출성능을 발휘한다.

본 고안에 따른 하이브리드 흡출장치의 실시예로서는 다세대, 사무용 빌딩, 아파트등과 같은 공동주택의 각세대별로 실내공기를 환기시키기 위해 건물의 실내외를 연결하는 덕트(굴뚝포함)에 설치되고, 다수의 터빈 블레이드와, 상기 터빈 블레이드의 중앙에 마련된 회전축이 회전할 수 있도록 지지하는 베이스와;

상기 회전축에 회전력을 제공하기 위한 구동수단과;

상기 구동수단을 상기 베이스에 고정시키기 위한 고정수단과;

상기 터빈 블레이드의 회전속도를 감지하기 위한 회전속도 감지수단과;

상기 회전속도 감지수단에 의해 감지된 신호값에 의해 상기 구동수단의 전원을 온/오프(ON/OFF)시켜 풍력에 의한 회전 혹은 강제구동을 선택적으로 제어하기 위한 콘트롤수단으로 달성되어질 수 있다.

본 고안에 따른 콘트롤수단은 건물의 환기성능에 가장 적합하게 설계된 것이나 터빈 블레이드의 회전속도는 흡출성능에 영향을 미치는 중요인자이므로 만일 블레이드의 회전속도의 증감이 필요한 경우 터빈 블레이드를 강제로 회전시켜야 할 속도기준과 자연풍에 의한 작동되어야 할 속도기준의 범위를 사용자가 임의로 설정할 수 있는 회전속도 범위 설정수단을 더 포함할 수 있다.

본 고안에 따른 자연풍과 강제구동식 하이브리드 배출장치의 제어방법은

다세대, 사무용 빌딩, 아파트등과 같은 공동주택의 각 세대별로 실내공기를 환기시키기 위해 건물의 실내외를 연결하는 덕트(굴뚝포함)에 설치되고, 다수의 터빈 블레이드와, 회전축을 구비한 무동력 흡출기가 회전할 수 있도록 지지하는 베이스와;

상기 회전축에 연결되어 그와 함께 회전되어지는 구동축을 구비하는 전동 모터와;

상기 모터를 상기 베이스에 고정시키기 위한 고정수단과;

상기 터빈 블레이드의 회전속도를 감지하기 위한 회전속도 감지수단과;

상기 흡출장치와 회로적으로 연결된 마이콤은 상기 감지수단에 의해 검출된 속도값을 받아 이를 설정된 속도값과 비교한 뒤 만일 비교값이 설정속도 범위이내인 경우, 상기 모터에 공급되는 전원을 오프(OFF)시켜 자연풍에 의해서 터빈 블레이드와 모터축이 함께 회전될 수 있도록 하는 단계와, 만일 상기 감지수단이 검출한 속도값이 설정된 속도보다 느린 경우 상기 모터에 전원을 공급되도록 연결(ON)되어 상기 터빈 블레이드를 강제로 회전시키는 단계를 통해 달성되어질 수 있다.

이하, 본 고안에 따른 하이브리드 흡출장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 도 1에는 본 고안에 따른 흡출장치를 공동주택에 설치한 예를 예시한 단면도로서, 도면에서 입상덕트(1)는 건물의 신축시 마련된 굴뚝이거나 건물신축시나 개보수에 의해 천정이나 벽체속에 설치된 구성이다. 도면에서는 지붕의 굴뚝끝에 본 고안에 따른 하이브리드형 흡출장치(10)가 설치되어져 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 도 2에는 도 1에 도시된 A부분을 확대하여 도시한 흡출장치(10)의 요부를 부분 절개한 요부 단면도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 고안에 따른 흡출장치(10)의 요부단면과 회로적으로 제어하는 콘트롤장치(30b)가 예시되어 있다.

본 고안에 따른 흡출장치(10)의 구성은 크게 바람에 의해 회전되는 무동력 흡출장치(10)와, 굴뚝이나 덕트(1)와 같은 피 고정물에 고정되고 상기 무동력 흡출장치(10)를 회전가능하게 지지하는 베이스(20)와, 전원에 의해 상기한 터빈 블레이드(11)를 강제로 회전시키기 위한 구동수단(21)과, 상기 구동수단(21)을 베이스(20)에 고정시키기 위한 고정수단(23)및 상기 구동수단(23)의 작동을 온/오프(ON/OFF)시키는 콘트롤수단(30)으로 구성되어 있다.

전술한 무동력 흡출장치(10)는 풍력에 의해 회전하여 덕트(1)내에 압력변화를 유발시켜 실내공기를 외부로 빨아내는 작용을 하는 터빈 블레이드(11)와, 상기 블레이드(11)를 지지하는 흡출기 하우징(12)과, 내측 중앙부에 수직하게 연장된 회전축(13)으로 구성되어 있다. 회전축(13)은 그 하우징(12)의 중앙부에 정렬되도록 하우징(12)의 내벽에 부착된 다수의 지지대(14)에 의해서 고정된다.

베이스(20)는 피고정물 즉, 굴뚝이나 덕트(1)에 연통되어지도록 고정되며, 그 상부에 전술한 무동력 흡출장치(10)가 조립되어진다. 베이스(20)는 그 하우징(20a)의 직경이 흡출기 하우징(12) 직경보다 다소 작게 구성되어 흡출기 하우징(12)의 회전에 간섭을 주지 않는다.

베이스(20)의 내부에는 회전축(13)의 축선방향과 나란하게 후술하는 구동수단(21)의 구동축(22)이 연결되어져 고정되어진다. 구동수단(21)의 구동축(22)은 구동수단의 회전시 회전축(13)에 회전력을 전달함과 동시에 터빈 블레이드(11)가 허공에 뜬 상태로 지지해 준다.

구동수단(21)은 전원(12V)에 의해 회전되는 전동 모터(21a)로서 구동축(22)을 통해 회전축(13)에 동력을 전달하고, 전원공급이 차단된 경우 구동축(22)이 회전축(13)과 함께 회전되어진다. 즉, 모터(21a)에 전원이 공급되면 전원에 의해 회전력이 회전축(13)으로 전달하여 터빈 블레이드(11)가 회전된다. 터빈 블레이드의 회전에 의해 덕트내부에 압력변화가 발생되면서 덕트를 통해 실내의 오염된 공기가 외부로 빨려나간다. 만일 모터(21a)에 전원공급이 차단되면, 터빈 블레이드(11)는 풍력에 의해 회전축(13)이 회전가능하게 축받이된 모터(21a)의 구동축(22)을 중심으로 회전하면서 흡출기능을 수행하게 된다.

고정수단(23)은 상기한 모터(21a)를 베이스(20)에 견고히 고정시키기 위한 것으로, 본 고안의 채용예로서는 모터(21a)의 둘레를 포위하는 홀더(23a)를 베이스 하우징(20a)의 내벽으로부터 중앙으로 연결되는 다수의 지지프레임(24)으로 구성되어 있다.

콘트롤 수단(30)은 터빈 블레이드(11)의 회전속도에 따라 전술한 모터(21a)에 전원을 공급하거나 차단시키기 위한 것으로, 상기한 터빈 블레이드(11)의 회전속도를 감지하는 회전속도 감지수단(31)과, 회전속도 감지수단에 의해 검출된 속도값을 받아 설정값과 비교판단한 뒤 그에 따라 상기 모터(21a)의 전원을 온/오프하여 제어하는 마이콤(30a)으로 구성된다.

마이콤(30a)은 상기 감지수단(31)에 의해 감지된 터빈 블레이드(11)의 회전속도값을 받아 이를 마이콤(30a)에 프로그램에 의해 설정된 값과 비교한 뒤, 만일 검출값 보다 큰 경우(빠르게 회전되는 경우), 상기 모터(21a)에 공급되는 전원을 차단시켜 바람에 의해 터빈 블레이드(11)와 모터축(22)을 중심으로 회전될 수 있도록 하고, 만일 검출값이 마이콤(30a)에 설정된 설정값보다 작은(느린 경우)경우, 상기 모터(21a)에 전원을 공급하여 상기 터빈 블레이드(11)를 강제로 회전시켜 흡출기능을 수행하게 된다.

전술한 회전속도 감지수단(31)은 터빈 블레이드(11)의 회전속도를 항시 검출하여 마이콤(30a)으로 전달하여 모터(21a)의 전원을 온/오프 제어하기 위한 정보로 활용되어 상기한 터빈 블레이드(11)의 회전이 자연풍 혹은 모터에 의해 선택적으로 작동되어지도록 함으로서 최적의 흡출성능을 발휘한다.

도 4와 도 5를 참조하면, 도 4에는 본 고안에 따른 흡출장치의 실시예에 따른 확대 단면도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 고안에 따른 흡출장치를 저면에서 바라본 요부 단면도에 대한 실시예가 도시되어 있는데, 감지수단(31)의 실시예로서는 터빈 블레이드(11)가 회전할 때 함께 회전되는 회전축(13) 혹은 구동축(22)에 투광부와 차광부(도면에는 도시되지 않았음)가 마련된 디스크(33)를 부착하여, 디스크(33)의 회전시 케이스의 내부에 부착된 발광센서 및 수광센서로 이루어진 광학센서(34)사이를 통과하면 발광신호가 수광센서로 수신되는 광의 투광 및 차광이 반복되는 시차를 통해 회전속도를 검출할 수 있다. 참고로, 케이스(34a)는 모터의 하단부에 나사체결에 의해 분해가능하게 결합되어 있다.

본 고안에서는 회전속도 감지수단(31)은 구동축(22)의 단부에 결합된 디스크(33)와 케이스(34a)의 내부에 부착된 광학센서(34)를 통해 구현되어 있으나, 위 광학센서(34)를 터빈 블레이드(11)의 회전축(13)의 반경방향에 설치하여도 동일한 목적을 달성할 수 있다.

본 고안에 따른 자연풍 및 강제 흡출기능을 구비한 흡출장치의 제어방법에 대하여 첨부된 도 6과 도 7을 참조하여 설명한다.

도 6에는 본 고안에 따른 흡출장치의 회로 구성도가 예시되어 있고, 도 7에는 본 고안에 따른 흡출장치의 작동에 따른 프로세스를 나타낸 프로우챠트가 도시되어 있다.

도 6에 도시된 바와 같이 모터의 터빈 블레이드의 회전속도를 감지하는 센싱부(31a, 감지수단과 동일한 요소임)에 의해 회전속도를 감지하고, 이를 마이콤(30a)로 전달하고, 마이콤(30a)에 의해 구동수단(21)인 구동부(모터)에 공급되는 전기적인 신호를 온/오프시킨다. 미설명 부호 30c는 마이콤에 의해 수행되는 내용을 사용자에게 알려주는 액정디스플레이 출력부이다.

먼저, 상술한 터빈 블레이드(11)의 회전속도를 감지하는 감지수단 즉, 광학센서(34)에 의해 감지된 신호값은 마이콤(30a)으로 전달되어 프로그램되어진 마이콤(30a)에 의해 프로그램에 의해 설정된 값과 센서에 의해 감지한 센싱값을 비교 한 뒤 만일 현재 회전속도가 설정된 범위보다 큰(빠른 경우)경우 상기 모터(21a)에 공급되는 전원을 오프(OFF)시켜 터빈 블레이드(11)가 풍력에 의해 상기 구동축(22)을 중심으로 회전될 수 있도록 하는 제1단계(100)를 수행한다.

그러나, 만일 상기 감지수단(31)이 검출한 속도값이 설정된 속도보다 적은(느린 경우)경우 상기 모터(21a)에 전원을 공급하여 상기 터빈 블레이드(11)를 강제로 회전시키는 단계(200)를 수행한다.

따라서, 흡출성능을 항시 설정된 범위를 기준으로 풍력에 의한 흡출기능과 전원에 의한 강제 흡출기능을 자동으로 수행하게 되어 최적의 흡출성능을 발휘하게 되는 것이다.

참고로, 도 8a와 도 8b에는 터빈 블레이드(11)의 회전축(13)에 임펠러(16)를 부설하여 터빈 블레이드(11)의 회전시 덕트(1)내의 압력변화를 보다 급격히 향상시킬 수 있으며, 도면에는 도시하지 않았으나 모든 사람이 잠드는 시간대(자정부터 새벽 4시까지)는 거주자의 수면에 방해되지 않도록 하기 위하여 콘트롤수단에 타이머를 전기적으로 연결하여 특별시간대에는 전원에 의해 흡출기능이 이루어지지 않고 자연풍에 의해서만 흡출기능을 수행하게 할 수도 있다.

본 고안은 자연 환기 방식을 최대한 이용 하고져 기존 흡출기(Roof ventilator) 회전축에 전원에 의해 구동되는 모터를 장착하고 이 모터 밑에 광학센서(Optical sensor)를 부착하여 이 광학센서가 구동(회전)하는 흡출장치의 회전속도를 감지하여 흡출장치가 일정속도 이하로 구동시(자연풍이 없을시) 이 센서가 모터에 신호를 전달하여 흡출정치가 강제로 작동하도록 한다. 이 강제로 구동된 흡출기가 일정 회전수 이상으로 작동시 충분한 환기가 이루어지고 있으므로 이때 광학센서가 이를 감지하여 모터에 전원을 차단시킨다. 이를 반복 시행하여 24시간 흡출기가 일정한 속도로 구동하도록 만들어 최적의 환기가 이루어 지는 것이다.

이상에 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 하이브리드 흡출장치는 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명하였으나 이는 본 고안을 이해하는데 도움을 주기 위한 것일 뿐 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 명세서를 통해 다양한 응용예와 변형예를 변경 실시할 수 있을 것이나 이는 본 고안자가 의도하는 진정한 의미의 기술적 사상과 이하의 특허청구의 범주에 포함된다는 것을 미리 밝혀는 바이다.

도 1은 본 고안에 따른 하이브리드 흡출장치의 설치예를 예시한 공동주택의 단면도,

도 2는 본 고안에 따른 하이브리드 흡출장치의 설치예를 예시한 요부 절취 단면도,

도 3은 본 고안의 실시예에 따른 하이브리드 흡출장치의 구성예를 보여주는 요부 단면도,

도 4는 본 고안의 실시예에 따른 하이브리드 흡출장치의 확대 단면도,

도 5은 본 고안에 따른 하이브리드 흡출장치를 저면에서 바라 본 단면도,

도 6은 본 고안에 따른 하이브리드 흡출장치의 회로 구성도,

도 7은 본 고안에 따른 하이브리드 흡출장치의 제어방법에 따른 프로세스를 나타낸 프로우챠트,

도 8a와 도 8b는 도 4 및 도 5와 각각 유사한 도면으로, 터빈 블레이드의 회전축에 임펠러가 부착된 응용예를 예시한 하이브리드 흡출장치의 단면도 및 흡출장치를 저면에서 바라 본 요부단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1:덕트 10:흡출장치

11:터빈 블레이드 12:흡출기 하우징

13:회전축 14:지지대

20:베이스 20a:베이스 하우징

21:구동수단 21a:모터

22:구동축 23:고정수단

23a:홀더 24:지지프레임

30:콘트롤수단 30b:콘트롤장치

31:회전속도 감지수단 33:디스크

34:광학센서 100:제1단계

200:제2단계

Claims (6)

1. 다세대, 사무용 빌딩, 아파트등과 같은 공동주택의 각세대별로 실내공기를 환기시키기 위해 건물의 실내외를 연결하는 덕트(1)(굴뚝포함)에 설치되어지고, 다수의 터빈 블레이드(11)와, 상기 터빈 블레이드의 중앙에 마련된 회전축(13)이 회전할 수 있도록 지지하는 베이스(20)와;

   상기 회전축(13)에 회전력을 제공하기 위한 구동수단(21)과;

   상기 구동수단을 상기 베이스에 고정시키기 위한 고정수단(23)과;

   상기 터빈 블레이드(11)의 회전속도를 감지하기 위한 회전속도 감지수단(31)과;

   상기 회전속도 감지수단(31)에 의해 감지된 신호값에 의해 상기 구동수단(21)의 전원을 온/오프(ON/OFF)시켜 풍력에 의한 회전 혹은 강제구동을 선택적으로 제어하기 위한 마이콤(30a)으로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 흡출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 구동수단(21)은 전원에 의해 구동되는 전동 모터(21a)인 것을 특징으로 하는 하이브리드 흡출장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 고정수단(23)은 베이스 하우징(20a)의 내측에 부착되어 상기 구동수단(21)을 지지하는 지지프레임(24)으로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 흡출장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 회전속도 감지수단(31)은 상기 터빈 블레이드(11)의 회전축(13)상에 디스크(33)를 부착하고, 상기 디스크(33)가 회전하는 괘적범위에 발광 및 수광센서로 구성된 광학센서(34)가 설치된 케이스(34a)로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 흡출장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 회전속도 감지수단(31)의 디스크(33)와 광학센서(34)를 구비한 케이스(34a)가 상기 회전축(13)의 반경방향에 설치되어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 흡출장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 터빈 블레이드의 회전시 흡출효율을 향상시키기 위하여 상기 회전축상에 임펠러(16)를 더 부설한 것을 특징으로 하는 하이브리드 흡출장치.