KR20040083853A - 실내 온도조절 및 공기정화 장치 및 그 방법 - Google Patents

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KR20040083853A
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김종성
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(주)수도프리미엄엔지니어링
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Abstract

본 발명은 아파트, 연립빌라, 다세대주택 등의 주거용 건물, 사무용 건물 등에 설치되어 실내공기의 여과, 온도조절 및 탈취작용을 하므로 항상 쾌적한 실내공기와 적정한 온도를 유지시키며, 탈취작용에 의하여 실내공기를 정화시키므로 C02 농도가 한계이상인 경우에만 외기를 인입시킴으로써 외기의 가열 또는 냉각을 위한 연료비를 절약하는 실내 온도조절 및 공기 정화장치에 관한 것이다.
본 발명은, 실내공기가 유입되는 공기유입구(11)와 실외공기가 유입되는 공기유입구(12), 그리고 공기배출구(14)가 형성된 덕트본체(10); 상기 덕트본체(10)의 실내공기유입용 공기유입구(11)와 연통되게 설치되는 것으로서, 회수공기의 오염도를 감지하는 제1냄새센서(22)가 설치되어 있고 회수공기를 실외로 배기시키는 배기구(21)가 설치되어 있고, 내부에 회수공기의 흐름을 제어하여 상기 덕트본체(10) 또는 배기구(21)로 흐르게 하는 공기댐퍼(24)가 구성된 실내공기유입덕트(20); 상기 덕트본체(10) 내부에 설치되며, 실내공기 또는 외부공기를 덕트본체(10) 내부로 유입시키고 공기유출구(14)를 통해 유출시키는 송풍기(30); 상기 덕트본체(10) 내부에 설치되며, 외부에서 유입되는 공기를 필터링하는 여과필터(40); 상기 여과필터(40)의 후방에 설치되어, 상기 여과필터(40)를 통해 필터링 된 공기를 설정 온도로 조절하는 온도조절부(50); 상기 온도조절부(50)의 후방에 설치되어 온도 조절된 공기의 냄새를 제거하는 공기탈취부(60); 상기 덕트본체(10)의 공기유입구(12)에 설치되는 것으로서, 유입되는 외부공기의 오염정도를 감지하는 제2냄새센서(72)가 설치되어 있고 내부에 외부 공기를 차단 또는 통과시키는 공기댐퍼(74)가 설치된 외부공기유입덕트(70); 실내의 공기온도를 감지하는 온도센서(80); 그리고 상기 온도센서(80), 제1냄새센서(22) 및 제2 냄새센서(72)로부터의 감지신호에 의하여 공기댐퍼(24)(74), 송풍기(30), 온도조절부(50) 및 공기탈취부(60)의 작동을 제어하는 제어부(90); 를 포함한다.

Description

실내 온도조절 및 공기정화 장치{Device for temperature control and air clean}
본 발명은 실내 온도조절 및 공기 정화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아파트, 연립빌라, 다세대주택 등의 주거용 건물, 사무용 건물 등에 설치되어 실내공기의 여과, 온도조절 및 탈취작용을 하므로 항상 쾌적한 실내공기와 적정한 온도를 유지시키며, 탈취작용에 의하여 실내공기를 정화시키므로 C02농도가 한계이상인 경우에만 외기를 인입시킴으로써 외기의 가열 또는 냉각을 위한 연료비를 절약하는 실내 온도조절 및 공기 정화장치에 관한 것이다.
일반적으로, 여러 사람이 함께 모여 거주하는 아파트나 연립빌라 등에서는 실내의 냉, 난방과 환기를 위해 공조 시스템이 설치되어 사용되고 있으며, 수일에 한번씩은 환기를 위해 실외 공기를 실내로 유입함으로써, 쾌적한 실내환경을 조성하고 있다. 이렇게 실내공기를 실외공기와 환기가 이루어지는 이유는 실내에 존재하는 휘발성유기화합물(VOC: Volatile Organic Compound)에 의해 인체에 매우 유해하기 때문이며, 특히 신규로 건축한 건물일 경우에는 그 냄새가 매우 심각하여 거주자의 호흡곤란과 두통, 스트레스 증대 등의 문제점을 예방하기 위해 이루어지고 있다.
그러나, 실내공기를 실외공기와 환기시키는 과정에서 겨울철에는 실외공기의 유입과 동시에 실내의 온기가 실외로 유출되어 난방비가 증가하게 되며, 우천시와 같이 기상이 좋지 않는 날에는 창문을 열고 실외공기를 제대로 유입할 수 없어 기상 상태에 따라 제한적인 환기만이 이루어지게 되는 문제점이 있었다.
즉, 음식물 조리시에 발생하는 연기나 흡연시 발생하는 연기, 폐인트 냄새 등을 제거하기 위해서는 실외공기를 실내로 유입하여 환기시키는 것이 일반적이지만 겨울철과 같이 차가운 공기를 실내로 유입시에는 실내의 온기가 단시간에 외부로 유출됨에 따라 실내의 온도가 급하강 하게 되어 환기가 이루어진 후에도 실내온도를 적정온도까지 맞추는 시간이 상당히 길게 됨으로써, 사용자는 추위에 따른 고통을 감안한 채 환기를 시켜야만 했던 것이다.
또한 실내공기를 자주 환기시키게 되면, 난방비가 상당히 증가하게 되며, 이를 절약하고자 창문을 조금 개방하거나 아예 개방하지 않게 되면, 실내 물품과 벽지 등에 악취가 그대로 스며들게 됨으로써, 환기를 시킨 후에도 악취가 잔존하게 되어 실내공기를 청정한 상태로 유지시킬 수 없었던 것이다.
이러한 겨울철과 반대로 여름철 실내에서 에어컨을 주로 사용할 경우에는 약 18~21℃를 유지한 실내의 공기가 외부의 공기와 환기시 빠르게 외부로 유출됨에 따라, 일정시간이 흐르면 실내공기는 외부공기와 열평형을 이루게 됨으로써, 실내온도가 상승하게 되고, 이에 따라 실내공기를 하강시키기 위해 에어컨의 냉각세기를 조절하게 되면, 난방병과 더불어 냉방비가 상승하게 되는 문제점이 발생하게 되는 것이다.
그러므로, 여름철에는 겨울철과 마찬가지로 환기를 시키는데 있어, 실내공기를 전부 환기시키지 않는 것이 일반적이며, 실내에서는 항상 악취와 인체에 유해한 냄새가 잔존하고 있어 이에 대한 대비책이 시급한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출되는 것으로, 더욱 상세하게는 아파트, 연립빌라, 다세대주택 등의 주거용 건물에 설치되어 항상 쾌적한 실내공기와 적정한 온도를 유지시켜 사용자의 건강을 보호할 수 있도록 한 실내 온도조절 및 공기 정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 연료비를 절약하여 경제적인 사용이 가능하도록 한 실내 온도조절 및 공기 정화장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 효과적으로 달성하기 위해 본 발명은, 실내공기가 유입되는 공기유입구와 실외공기가 유입되는 공기유입구, 그리고 공기배출구가 형성된 덕트본체; 상기 덕트본체의 실내공기유입용 공기유입구와 연통되게 설치되는 것으로서, 회수공기의 오염도를 감지하는 제1냄새센서가 설치되어 있고 회수공기를 실외로 배기시키는 배기구가 설치되어 있고, 내부에 회수공기의 흐름을 제어하여 상기 덕트본체 또는 배기구로 흐르게 하는 공기댐퍼가 구성된 실내공기유입덕트; 상기 덕트본체 내부에 설치되며, 실내공기 또는 외부공기를 덕트본체 내부로 유입시키고 공기유출구를 통해 유출시키는 송풍기; 상기 덕트본체 내부에 설치되며, 외부에서 유입되는 공기를 필터링하는 여과필터; 상기 여과필터의 후방에 설치되어, 상기 여과필터를 통해 필터링 된 공기를 설정 온도로 조절하는 온도조절부; 상기 온도조절부의 후방에 설치되어 온도 조절된 공기의 냄새를 제거하는 공기탈취부; 상기 덕트본체의 공기유입구에 설치되는 것으로서, 유입되는 외부공기의 오염정도를 감지하는 제2냄새센서가 설치되어 있고 내부에 외부 공기를 차단 또는 통과시키는 공기댐퍼가 설치된 외부공기유입덕트; 실내의 공기온도를 감지하는 온도센서; 그리고 상기 온도센서, 제1냄새센서 및 제2 냄새센서로부터의 감지신호에 의하여 공기댐퍼, 송풍기, 온도조절부 및 공기탈취부의 작동을 제어하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 실내 온도조절 및 공기 정화장치를 나타낸 개략 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 실내 온도조절 및 공기 정화장치의 전체 시스템을 나타낸 개략적인 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 실내 온도조절 및 공기 정화방법을 나타낸 순서도이다.
<도면 각 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 덕트본체 11: 공기유입구
12: 공기유입구 14: 공기배출구
20: 실내공기유입덕트 21: 배기구
22: 제1냄새센서 24: 공기댐퍼
30: 송풍기 40: 여과필터
50: 온도조절부 54: 전열히터
56: 냉각코일 57: 실외기
60: 공기탈취부 70: 외부공기유입덕트
72: 제 2냄새센서 74: 공기댐퍼
80: 온도센서 90: 제어부
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 실내 온도조절 및 공기 정화장치를 나타낸 개략 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 실내 온도조절 및 공기 정화장치의 전체 시스템을 나타낸 개략적인 블록도이며, 도 3은 본 발명에 따른 실내 온도조절 및 공기 정화방법을 나타낸 순서도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 본 발명에 따른 실내 온도조절 및 공기 정화장치는 실내공기가 유입되는 공기유입구(11)와 실외공기가 유입되는 공기유입구(12), 그리고 공기배출구(14)가 형성된 덕트본체(10); 상기 덕트본체(10)의 실내공기유입용 공기유입구(11)와 연통되게 설치되는 것으로서, 회수공기의 오염도를 감지하는 제1냄새센서(22)가 설치되어 있고 회수공기를 실외로 배기시키는 배기구(21)가 설치되어 있고, 내부에 회수공기의 흐름을 제어하여 상기덕트본체(10) 또는 배기구(21)로 흐르게 하는 공기댐퍼(24)가 구성된 실내공기유입덕트(20); 상기 덕트본체(10) 내부에 설치되며, 실내공기 또는 외부공기를 덕트본체(10) 내부로 유입시키고 공기유출구(14)를 통해 유출시키는 송풍기(30); 상기 덕트본체(10) 내부에 설치되며, 외부에서 유입되는 공기를 필터링하는 여과필터(40); 상기 여과필터(40)의 후방에 설치되어, 상기 여과필터(40)를 통해 필터링 된 공기를 설정 온도로 조절하는 온도조절부(50); 상기 온도조절부(50)의 후방에 설치되어 온도 조절된 공기의 냄새를 제거하는 공기탈취부(60); 상기 덕트본체(10)의 공기유입구(12)에 설치되는 것으로서, 유입되는 외부공기의 오염정도를 감지하는 제2냄새센서(72)가 설치되어 있고 내부에 외부 공기를 차단 또는 통과시키는 공기댐퍼(74)가 설치된 외부공기유입덕트(70); 실내의 공기온도를 감지하는 온도센서(80); 그리고 상기 온도센서(80), 제1냄새센서(22) 및 제2 냄새센서(72)로부터의 감지신호에 의하여 공기댐퍼(24)(74), 송풍기(30), 온도조절부(50) 및 공기탈취부(60)의 작동을 제어하는 제어부(90)로 구성된다.
상기 온도조절부(50)는 공기의 온도를 상승시키는 전열히터(54)와, 공기의 온도를 냉각시키는 냉각코일(56), 그리고 상기 냉각코일(56)의 냉매를 냉각시키는 실외기(57)로 구성되어 있다.
상기 공기탈취부(60)는 플라즈마 방전기를 이용하여 구성한 것이다.
상기 덕트본체(10)는 길이방향으로 길게 형성되어 있으며 전방측에는 공기유입구(11)(12)가 형성되며, 후방에는 공기배출구(14)가 형성되어 있다. 공기배출구(14)에는 배출덕트(14a)가 설치되어 있다.
상기 실내공기유입덕트(20)에 설치된 공기댐퍼(24)는 회수공기를 덕트본체(10) 또는 배기구(21)쪽으로 흐르게 하고 또한 그 흐르는 양을 조절한다.
상기 송풍기(30)는 외부전원을 공급받아 회전하면서 실내공기를 실내공기유입덕트(20)를 통해 덕트본체(10) 내부로 유입하며, 외부조작스위치(미도시)에 의해 송풍기(30)의 회전속도를 조절하여 유입되는 실내공기의 양을 조절한다.
상기 송풍기(30)에 의해 덕트본체(10) 내부로 유입되는 실내공기는 여과필터(40)를 통해 필터링 된다. 여과필터(40)는 프리필터(Pre-filter)와 필터(Filter)로 구성되어 이중으로 필터링하며 교환이 가능하도록 설치되어 있다.
상기 공기탈취부(60)는 악취와 실내공기에 포함된 각종 미생물 및 휘발성유기화합물을 제거하기 위해 설치되는 것으로, 플라즈마 방전기를 사용하고 있으며, 상기 플라즈마 방전기는 공기를 이온화시켜 공기중에 포함된 악취와 유해물질을 산화시키게 된다.
상기 냄새센서들은 공기중에 함유된 C02등 공기오염물질의 농도를 측정할 수 있는 감지기이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실내온도조절 및 공기정화 장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
우선 제어부(90)는 온도센서(80)로부터의 신호에 의하여 실내온도가 미리 설정된 범위내인지를 판단한다(S1).
실내온도가 설정범위를 벗어나는 경우, 즉 여름철에 실내온도가 설정범위의상한값보다 상승하거나 겨울철에 실내온도가 설정범위의 하한값을 벗어나는 경우에 송풍기(30), 온도조절부(50), 그리고 공기탈취부(60)를 온시켜 작동시킨다(S2).
장치의 작동은 처음에는 공기유입구(11)는 개방되고 배기구(21) 및 공기유입구(12)는 차단된 상태에서 행해진다.
상기 송풍기(30)가 작동되면, 실내공기가 실내공기유입덕트(20)를 통해 덕트본체(10) 내부로 유입된 후 여과필터(40)인 프리필터와 필터를 지나면서 각종 먼지와 이물체가 여과된다. 여과된 실내공기는 온도조절부(50)를 지나면서 실내공기를 설정온도로 조절한다.
즉 여름철에 실내온도가 설정온도의 상한값보다 높은 경우에는 온도조절부(50)의 냉각코일(56) 및 실외기(57)를 작동시켜 실내공기를 차갑게 하여 설정온도의 하한값에 도달하도록 하고, 겨울철에 실내온도가 설정온도의 하한값보다 낮은 경우에는 전열히터(54)를 작동시켜 실내공기를 따뜻하게 하여 설정온도의 상한값에 도달하도록 한다.
다음에 실내공기의 탈취작용을 하는데 제어부(90)는 제1냄새센서(22)로부터의 감지신호에 따라 공기의 오염정도를 측정하여 공기탈취부(60)인 플라즈마 방전기에 인가되는 전압의 세기 또는 방전시간을 제어한다. 즉 오염도가 높을수록 전압의 세기를 크게 하여 방전의 세기를 크게 하거나 방전시간을 증가시키고 오염도가 낮을수록 전압의 세기를 약하게 하여 방전의 세기를 약하게 하거나 방전시간을 감소시킨다.
공기가 플라즈마 방전기를 거치면 실내의 오염정도가 상당히 개선되어 실내의 C02농도가 한계이상으로 높은 경우에만 외기를 인입하게 함으로써 외기의 인입량을 크게 줄일 수 있다. 따라서 외기를 겨울에는 가열하고, 여름에는 냉각하여 적정한 온도로 조절하기 위한 에너지의 소비를 획기적으로 절감할 수 있다.
다음에 제어부(90)는 외기를 인입, 순환시키는 환기조건이 만족되었는지를 판단한다(S21).
환기조건은 여러 가지가 될 수 있는데, 실내의 C02농도가 일정이상이 되었는지의 여부, 장치의 작동시간이 일정시간 경과되었는지의 여부 또는 장치를 통과하는 유량이 일정이상이 되었는지의 여부에 따라 환기조건의 만족여부를 판별할 수 있다. 실내의 C02농도는 제1냄새센서(22)에 의하여 감지할 수 있고 장치의 작동시간은 제어부(90)에 구비된 타이머에 의하여 감지할 수 있으며, 장치를 통과하는 유량은 장치내부의 적절한 곳에 설치한 유량감지기에 의하여 감지할 수 있다.
환기조건이 만족하는 경우에 제어부(90)는 공기댐퍼(24)(74)를 제어하여 공기유입구(11)를 차단함과 동시에 배기구(21)를 개방하고 외기가 들어오는 공기유입구(12)를 개방한다(S22).
이 경우 상기와 같이 완전차단, 완전개방이 되도록 댐퍼들을 제어할 수 있으며, 갑작스러운 실내온기의 변화를 방지하기 위하여 일부차단, 일부개방이 되도록 할 수도 있다.
이 경우에는 외기가 인입되게 되는데, 제2냄새센서(72)로부터의 신호에 의하여 감지한 외기의 오염정도에 따라서 공기탈취부(60)에 인가하는 전압의 세기를 조절한다.
다음에 제어부(90)는 환기중지조건이 만족되었는지를 판단한다(S23).
환기중지조건은 전술한 환기조건과 같이, 실내의 C02농도가 일정이하가 되었는지의 여부, 환기시간이 일정시간 경과되었는지의 여부 또는 환기시 통과하는 유량이 일정이상이 되었는지의 여부에 따라 환기중지조건의 만족여부를 판별할 수 있다.
환기중지조건이 만족하는 경우에 제어부(90)는 공기댐퍼(24)(74)를 제어하여 공기유입구(11)를 개방함과 동시에 배기구(21)를 차단하고 외기가 들어오는 공기유입구(12)를 차단한다(S24).
이어서 제어부(90)는 실내온도가 설정온도범위의 상한값 또는 하한값에 도달하였는지를 판단한다(S3). 여름철에 온도를 하강시키는 경우에는 하한값에 도달하였는지를 판단하고 겨울철에 온도를 상승시키는 경우에는 상한값에 도달하였는지를 판단한다.
실내온도가 설정온도범위의 상한값 또는 하한값에 도달한 경우에 송풍기(30), 온도조절부(50) 및 공기탈취부(60)의 작동을 중지하고(S4), 도달하지 않은 경우에는 상기 S2단계로 돌아가 계속하여 장치를 작동시킨다.
본 발명의 작동방법은 상기와 같이 실내온도를 기준으로 자동으로 온, 오프되게 할 수 있고, 공기정화만을 위하여 실내온도에 관계없이 수동으로 또는 예약시간으로 온, 오프되게 하는 공기정화모드로 작동시킬 수도 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 실내 온도조절 및 공기 정화장치는 아파트, 연립빌라, 다세대주택 등의 주거용 건물, 사무용 건물 등에 설치되어 실내공기의 여과, 온도조절 및 탈취작용을 하므로 항상 쾌적한 실내공기와 적정한 온도를 유지시켜 사용자의 건강을 보호하며, 탈취작용에 의하여 실내공기를 정화시키므로 C02 농도가 한계이상인 경우에만 외기를 인입시킴으로써 외기의 가열 또는 냉각을 위한 연료비를 절약하므로 경제적이게 되는 효과를 발휘한다.
본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (3)

  1. 실내공기가 유입되는 공기유입구(11)와 실외공기가 유입되는 공기유입구(12), 그리고 공기배출구(14)가 형성된 덕트본체(10);
    상기 덕트본체(10)의 실내공기유입용 공기유입구(11)와 연통되게 설치되는 것으로서, 회수공기의 오염도를 감지하는 제1냄새센서(22)가 설치되어 있고 회수공기를 실외로 배기시키는 배기구(21)가 설치되어 있고, 내부에 회수공기의 흐름을 제어하여 상기 덕트본체(10) 또는 배기구(21)로 흐르게 하는 공기댐퍼(24)가 구성된 실내공기유입덕트(20);
    상기 덕트본체(10) 내부에 설치되며, 실내공기 또는 외부공기를 덕트본체(10) 내부로 유입시키고 공기유출구(14)를 통해 유출시키는 송풍기(30);
    상기 덕트본체(10) 내부에 설치되며, 외부에서 유입되는 공기를 필터링하는 여과필터(40);
    상기 여과필터(40)의 후방에 설치되어, 상기 여과필터(40)를 통해 필터링 된 공기를 설정 온도로 조절하는 온도조절부(50);
    상기 온도조절부(50)의 후방에 설치되어 온도 조절된 공기의 냄새를 제거하는 공기탈취부(60);
    상기 덕트본체(10)의 공기유입구(12)에 설치되는 것으로서, 유입되는 외부공기의 오염정도를 감지하는 제2냄새센서(72)가 설치되어 있고 내부에 외부 공기를 차단 또는 통과시키는 공기댐퍼(74)가 설치된 외부공기유입덕트(70);
    실내의 공기온도를 감지하는 온도센서(80); 그리고
    상기 온도센서(80), 제1냄새센서(22) 및 제2 냄새센서(72)로부터의 감지신호에 의하여 공기댐퍼(24)(74), 송풍기(30), 온도조절부(50) 및 공기탈취부(60)의 작동을 제어하는 제어부(90); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내온도조절 및 공기정화 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 온도조절부(50)는 공기의 온도를 상승시키는 전열히터(54)와, 공기의 온도를 냉각시키는 냉각코일(56), 그리고 상기 냉각코일(56)의 냉매를 냉각시키는 실외기(57)로 구성되는 것을 특징으로 하는 실내온도조절 및 공기 정화장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 공기탈취부(60)는 플라즈마 방전기를 이용한 것을 특징으로 하는 실내온도조절 및 공기 정화 장치.
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