KR20050019584A - 크린 에어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중앙 유니트에 의해 환기시 냉난방 에너지를 회수하고, 외부 공기를 정화하여 실내에 공급하며, 실내에서 발생된 오염물질을 외부로 배기하여 실내를 쾌적하게 유지시키는 크린 에어 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 급배기 팬에 의해 실내외 공기를 환기시키는 과정중에, 실외로 배출되는 내기로부터 냉난방 열에너지를 회수하고, 실외에서 도입되는 외기로부터 유해물질을 필터링하기 위한 전열교환수단; 상기 전열교환수단을 통과한 도입공기를 광촉매, 가습기, 히터의 순서로 통과시키는 것에 의해 공기의 청정도와 쾌적성을 높이도록 하는 도입공기 청정수단; 상기 도입공기 청정수단을 통과한 청정공기를 공급하고, 오염공기를 배기하기 위한 유로가 형성된 흡배기덕트, 상기 흡배기덕트로부터 분기되어 복수구역과 연통되는 분기덕트 및 상기 분기덕트 끝단부에 설치되고 상기 복수구역의 공기를 유입,유출하기 위한 디퓨져를 갖는 흡배기수단; 내기의 공기 오염도를 검출하기 위한 공기검출수단; 내기의 습도를 측정하기 위한 습도검출수단; 상기의 외기온도, 내기온도를 검출하기 위한 온도검출수단; 시스템 온/오프, 실내의 대표지점의 온도, 습도 및 환기방법을 설정하기 위한 키 입력수단; 상기 다수의 검출수단으로부터 검출된 검출신호를 상기 키 입력 수단에 의해 설정된 설정값과 비교하여 복수구역으로 청정공기가 공급되게 시스템을 제어하는 제어수단; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

크린 에어 시스템{Clean air system}

본 발명은 크린 에어 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 실내에서 발생되는 오염된 공기를 외부로 배기하는 과정중에 유출되는 냉난방 열에너지를 회수하여 재사용하고, 외부에서 도입되는 공기로부터 유해물질을 정화하여 공급하는 것에 의해 실내공기를 쾌적하기 유지할 수 있도록 하는 것이다.

최근들어 신축 아파트나 또는 오피스텔 등은 대부분 고층화, 고급화되어 밀집도가 높아지고 있는 추세지고, 이에 따라 점차 자연 환기량이 부족해지면서 실내의 쾌적도가 오히려 감소하고 있는 실정이다. 또한 실내공기를 환기시키는 과정중에 실내공기에 포함된 열에너지가 회수되지 않은 채 실외로 방출될 뿐만 아니라 산업현장이나, 차량, 그밖에 지역에서 배출되는 오염물질이 공기와 함께 여과없이 실내로 유입되는 문제가 있다.

따라서, 실내의 오염된 공기를 외부로 배기하는 과정중에 버려지는 열에너지를 회수하고, 외부공기를 유입하는 과정에서 공기중에 포함된 오염물질을 여과하기 위한 공기 청정시스템의 개발이 요구되고, 더욱이 복수의 실내를 하나의 유니트를 통해 환기시키기 위한 소형화된 시스템은 아직까지 제시된 바 없다.

본 발명은 상기한 종래 문제들을 해결하기 위한 것으로, 상세하게는 실내공기와 실외공기를 환기시키는 과정중에 중앙유니트에 의해 오염된 실내공기로부터 현열에너지와 잠열에너지를 회수하여 재사용하고, 도입되는 공기로부터 오염물질을 필터링한 후 살균처리 및 동절기에는 설정습도가 유지된 공기가 복수의 구역으로 공급되게 함으로써 실내공기의 쾌적도를 향상시킬 수 있도록 하는 크린 에어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 급배기 팬에 의해 실내외 공기를 환기시키는 과정중에, 실외로 배출되는 내기로부터 냉난방 열에너지를 회수하고, 실외에서 도입되는 외기로부터 유해물질을 필터링하기 위한 전열교환수단; 상기 전열교환수단을 통과한 도입공기를 광촉매, 가습기, 히터의 순서로 통과시키는 것에 의해 공기의 청정도와 쾌적성을 높이도록 하는 도입공기 청정수단; 상기 도입공기 청정수단을 통과한 청정공기를 공급하고, 오염공기를 배기하기 위한 유로가 형성된 흡배기덕트, 상기 흡배기덕트로부터 분기되어 복수구역과 연통되는 분기덕트 및 상기 분기덕트 끝단부에 설치되고 상기 복수구역의 공기를 유입,유출하기 위한 디퓨져를 갖는 흡배기수단; 내기의 공기 오염도를 검출하기 위한 공기검출수단; 내기의 습도를 측정하기 위한 습도검출수단; 상기의 외기온도, 내기온도를 검출하기 위한 온도검출수단; 시스템 온/오프, 실내의 대표지점의 온도, 습도 및 환기방법을 설정하기 위한 키 입력수단; 및 상기 다수의 검출수단으로부터 검출된 검출신호를 상기 키 입력 수단에 의해 설정된 설정값과 비교하여 복수구역으로 청정공기가 공급되게 시스템을 제어하는 제어수단; 을 포함하는 크린에어시스템을 제공하려는 것이다.

본 발명의 크린 에어 시스템은 복수의 구역을 동시에 환기시키기 위한 공기분배기를 덕트에 설치하고, 공기를 흡배기하기 위한 디퓨져에 개폐수단을 구비하는 것에 의해 복수의 구역을 선택적으로 환기시킬 수 있다.

상기 제어수단은 냉온발생수단, 급/배기 팬, 각종 공기의 상태를 검출하기 위한 검출수단과 전기적으로 연결되고, 스위치 박스에 구비된 다수의 스위치들을 조작하는 것에 의해 수동으로 환기시스템을 조작할 수 있을 뿐만 아니라 메모리에 내장된 프로그램과 미리 설정된 세팅값에 의해 자동으로 제어할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 크린 에어 시스템을 보인 시스템 계통도이고, 도 2는 본 발명의 제어시스템을 보인 블록도이다.

도면을 참조하면, 전체를 부호 10으로 표시한 크린 에어 시스템은 실내공기로부터 유해물질을 배출하고 열에너지와 배출공기에 포함된 수분만 바이패스시키는 전열교환기(21), 실외에서 도입되는 공기의 온도를 측정하기 위한 제1온도센서(22), 상기 전열교환기(21) 전단에 설치되어 동절기 결로현상으로부터 시스템을 보호하기 위해 도입되는 외부공기를 가온하는 제1히터(23), 실내공기를 실외로 배기하기 위한 흡기팬(24) 및 실외공기를 실내로 도입하기 위한 급기팬(25)을 포함하는 전열교환부(20)를 포함한다.

본 발명은 상기 흡기팬(24)과 급기팬(25)의 구동에 의해 실내공기와 실외공기를 기류시켜 실내공기를 환기시키는 것으로, 실외로 배기되는 실내공기는 상기 전열교환기(21)를 통과하면서 분자의 크기가 큰 오염물질, 예를 들면, 공기속에 포함된 미세한 먼지와 이산화탄소, 휘발성유기 화합물, 포름알데이드 등 유해물질을 통과시켜 실외로 배출되게 하고, 상대적으로 분자의 크기가 작은 물분자는 실외공기가 실내로 유입되는 과정 중에 발생되는 삼투압에 의해 도입되는 외부공기에 편승하여 실내로 바이패스시킨다. 바이패스된 물분자에는 냉난방 가동시 열교환된 열에너지가 포함되어 있으며, 본 발명은 물분자 속에 함유된 열에너지를 회수하여 재사용할 수 있도록 하는 크린에어시스템을 개시하고자 하는 것이다.

본 발명의 실시예에서는 상기 제1히터(23)와 급기팬(25) 사이에 공기중에 포함된 분진, 황사, 화분 등 입자물질을 필터링하기 위한 프리필터(26)와 미듐필터(27)를 설치하고 있다.

상기 프리필터(26)와 미듐필터(27)는 도입공기의 진행방향에 대해 순차적으로 설치되며, 도입공기중에 포함된 입자가 큰 오염물질은 프리필터(26)에서 1차 필터링되고, 프리필터(26)를 통과한 미세입자는 미듐필터(27)에서 2차 필터링되어 공기청정부(30)로 유동한다.

본 발명은 상기 전열교환부(20) 후단의 공기 유로상에 공기청정부(30)가 설치되며, 이 공기청정부(30)는 도입되는 실외공기로부터 오염물질을 정화시키게 된다.

상기 공기청정부(30)는 광촉매(31)와 기화식 가습기(32)가 순차적으로 설치되며, 광촉매(31)는 공기중의 냄새를 탈취하거나 또는 살균처리하여 청정 공기를 실내로 유입된다.

상기 기화식 가습기(32)는 실내에 설치된 습도센서(61)에서 검출된 검출신호를 근거로 제어부(60)의 제어하에 도입공기를 설정값으로 가습하여 실내로 유입되게 한다.

상기 기화식 가습기(32)의 후단에는 제2온도센서(33)와 제2히터(34)가 순차적으로 설치되며, 상기 제2히터(34)는 실내온도를 보상하기 위한 것으로, 실내온도와 도입된 공기의 온도가 일정한 온도차 이상일 때 제어부(60)의 제어하에 기동하게 된다.

실시예에 따르면, 상기 제어부(60)는 도입된 공기의 온도를 측정하는 제2온도센서(33)와 실내온도를 측정하는 제3온도센서(62)로부터 입력된 각각의 온도값을 비교하여 실내온도와 도입공기의 온도차가 3°내지 4°이상 차이가 발생할 경우 제2히터(34)를 기동시켜 실내로 유입되는 도입공기를 가온시킴으로서 도입된 차가운 공기에 의해 실내온도가 하강하는 것을 방지하게 된다.

상기 제1,2히터(23)(34), 흡/급기팬(24)(25) 및 가습기(32)는 용량가변형으로 모드별로 그 출력이 조절된다. 예를들면 자동모드, 정숙모드, 터보모드, 외출모드, 수동모드 등 설정모드에 따라 제어부(60)의 제어하에 전원공급의 세기가 조절되어 해당 모드를 실행할 수 있다.

또한, 본 발명의 크린 에어 시스템(10)은 실외공기와 실내공기를 기류시키기 위한 급기덕트(41)와 흡기덕트(42)를 포함하고 있다. 상기 급기덕트(41)와 흡기덕트(42)에는 각각 공기분배기(50)(51)가 설치되고, 각각의 공기분배기(50)(51)를 기점으로 복수의 구역과 연통되는 분기덕트(41a)(42a)들이 설치되며, 상기 급기측 분기덕트(41a)에는 토출디퓨져(43), 흡기측 분기덕트(42a)에는 흡입디퓨져(44)가 각각 설치된다.

상기 토출디퓨져(43)와 흡입디퓨져(44)에는 각각의 토출구를 개폐하기 위한 도시되지 않은 댐퍼가 설치되며, 이 댐퍼들은 수동조작이나 또는 모터에 축설되어 제어부의 제어하에 자동으로 동작함으로써 복수구역을 선택적으로 환기시킬 수 있다.

본 발명은 크린 에어 시스템(10) 전체를 제어하기 위한 제어부(60)를 포함한다. 상기 제어부(60)는 상기 다수의 검출수단 예를 들면, 도입공기의 온도를 측정하는 제1,2온도센서(22)(33), 실내의 습도를 검출하는 습도센서(61), 온도를 측정하는 제3온도센서(62), 실내 오염정도를 나타내는 지표 오염물 CO₂의 농도에 반응하는 CO₂ 센서(63)로부터 검출된 검출신호를 키입력부(70)를 통해 사용자가 설정한 모드별로 내장된 프로그램에 의해 시스템을 제어한다.

상기 키입력부(70)는 온도설정키버튼, 습도설정키버튼, 모드설정키버튼, 자동/수동키버튼, 온/오프키버튼 등이 구비되며, 이들 키버튼을 통해 입력된 신호에 따라 제어부(60)에서 제1,2히터(23)(34), 흡기팬(24), 급기팬(25), 광촉매(31) 및 기화식 가습기(32) 등을 제어함으로써 복수구역에 쾌적한 공기를 급기시킴과 동시에 복수구역에서 발생하는 먼지, 이산화탄소, 휘발성유기 화합물, 포름알데이드, 곰팡이, 진균 등과 같은 유해물질을 흡입하여 실외로 배출시킨다.

상기 모드설정키버튼은 자동모드, 정숙모드, 터보모드, 외출모드, 수동모드 등의 모드설정키가 구비되며, 사용자에 의해 설정된 모드에 따라 제어부(60)에서 크린 에어 시스템(10)을 제어하게 된다.

도면중 부호 80은 키입력부(70)를 통해 입력되는 키신호를 표시하기 위한 표시부를 도시한 것이다.

상기 표시부(80)는 현재 설정온도와 현재온도, 설정습도와 현재습도, 이산화탄소 농도를 표시하며, 그 외 키입력부(80)를 통해 입력된 설정값 등을 표시한다. 예를 들면, 온도의 경우 숫자로 표시되며, 습도나 오염도는 레벨로 표시하도록 하고 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 크린 에어 시스템은 사용자가 키입력부(70)를 통해 설정한 각 모드별로 제어부(70)에서 내장된 프로그램에 의해 시스템을 제어하게 된다.

전체적인 시스템 동작은 모드 설정에 따라 흡기팬(24), 급기팬(24), 제1히터(23), 제2히터(34), 광촉매(31), 가습기(32)의 용량을 가변시켜 각각의 모드를 실행하게 되는 것으로, 본 발명의 크린 에어 시스템은 실내의 공기를 환기시키는 과정에서 공기중에 포함된 열에너지를 바이패스시켜 냉난방 열온을 최소화시키면서 환기가 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

사용자에 의해 각각의 모드가 설정되고, 설정된 모드에 따라 환기가 시작될 경우, 흡기팬(24)과 급기팬(25)의 기동에 의해 실내공기가 실외로, 실외공기가 실내로 기류하게 된다.

실내공기는 흡기덕트(42)와 전열교환기(21)를 통해 실외로 배기된다. 이때 실외로 배기되는 공기중에는 오염물질 뿐만 아니라 실내 냉난방에 의해 열교환된 잠열 즉, 열에너지를 포함하고 있다.

본 발명은 상기 열에너지를 바이패스시켜 재사용할 수 있도록 하는 것으로, 전열교환기(21)를 통과하여 실외로 배기되는 공기에 포함된 입자가 큰 오염물질은 실외로 배기되며, 반대로 입자가 작은 물분자는 급기팬(25)에 의해 도입되는 실외공기와 함께 실내로 유입된다. 상기 물분자는 실내의 냉난방에 따른 열에너지를 가지고 있고, 이 열에너지를 바이패스시킴으로써 하절기에는 실내로 도입되는 공기의 온도를 하강시키고, 동절기에는 도입되는 실외공기의 온도를 상승시켜 실내온도의 온도변화를 최소화하면서 환기가 이루어지고, 실외에서 실내로 도입되는 공기는 공기청정부(30)를 통과하면서 살균처리 과정과 가습되어 실내로 유입된다.

이러한 과정을 통해 실내공기를 환기시키는 본 발명에 따른 크린 에어 시스템(10)은 크게 수동모드와 자동모드에 의해 환기된다. 수동모드의 경우 사용자가 환기량, 공기정화, 가습 정도를 설정하게 되며, 이와 같은 사용자 설정에 의해 제어부(60)에서는 각각의 센서들로부터 입력된 신호와 현재의 기동상태를 비교하여 설정된 값으로 시스템을 제어한다.

자동모드는 실내에서 거주자의 활동에 가장 적합한 쾌적성 비교 알고리즘에 따라 제어부(60)에서 시스템을 제어하게 된다.

또한 본 발명은 터보모드, 정숙모드, 외출모드에 따라 제어부(60)에서 시스템 제어를 달리하는데 터보모드의 경우 환기량을 최대화시키고 오염도를 급속하게 최소화시키기 위한 것으로, 흡기팬(24)과 급기팬(25)을 고속으로 회전시켜 급속히 기류의 이동이 일어나도록 한다.

정숙모드의 경우는 주로 취침시에 설정하는 모드로서 소음과 환기량을 최소화할 수 있도록 제어부(60)에서는 흡기팬(24)과 급기팬(25)을 제어하여 저속으로 회전시키고, 아울러 오염도는 그 허용 레벨이 최대가 되도록 광촉매(31) 및 가습기(32)를 프로그램에 의해 제어하게 된다.

외출모드의 경우는 흡기팬(24)과 급기팬(25)이 저속으로 회전하면서 공기의 유동량을 최소화하고, 이때 광촉매(31)와 가습기(32)는 정지된다.

상기 각각의 모드에서 본 발명의 크린 에어 시스템(10)은 동절기에 제1히터(23)와 제2히터(34)를 기동시키게 되는데, 제1히터(23)의 경우 외기온도가 -4°이하 일 경우 제1온도센서(22)에서 측정된 온도를 근거로 제어부(60)에서 제1히터(23)를 기동시켜 도입되는 실외공기를 가온함으로써 결로현상에 따른 시스템의 성능저하를 방지하게 된다.

또한 제2히터(34)는 공기정청부(30)를 통과해 실내로 유입되는 공기의 온도와 현재 실내온도가 3-4°온도차가 발생할 경우 환기시 실내온도의 급격한 온도변화를 최소화시킬 수 있도록 기동된다.

더욱이 본 발명은 환기모드시 습도센서(61)와 CO₂ 센서(63)로부터 입력된 신호와 사용자에 의해 설정된 키입력신호를 근거로 제어부(60)에서 광촉매(31)와 기화식 가습기(32)를 각각 제어하여 광분해가 가능한 오염물을 제거함과 동시에 실외 오염물중 물에 녹을 수 있는 SOx ,NOx 등을 정화하고 실내습도를 설정된 값으로 유지시킨다.

만약, 사용자에 의해 실내 습도와 오염도가 설정되지 않을 경우에는 제어부(60)에서는 내장된 프로그램에 의해 가장 적합한 실내 공기상태를 유지할 수 있도록 광촉매(31)와 가습기(32)를 제어한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 전열교환기를 통해 배기되는 공기로부터 현열과 잠열을 바이패스시켜 실외로부터 도입되는 실외공기의 온도를 동절시에는 상승시키고, 하절시에는 하강시켜 실내공기와 도입되는 실외공기의 온도차를 최소화시켜 환기에 따른 실내온도의 급격한 온도변화를 방지하고, 아울러 유출되는 냉난방열에너지를 회수함으로써 환기에 따른 냉난방 열에너지 낭비를 최소화시킬 수 있다.

또한 본 발명은 광촉매와 기화식 가습기 그리고 히터의 순서로 도입공기의 유로에 설치하여 살균처리 및 청정 가습하여 실내로 공급되는 외부공기를 정화시키고 겨울철 콜드드래프트를 방지하여 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 크린 에어 시스템을 보인 계통도,

도 2는 본 발명에 따른 크린 에어 시스템의 제어회로도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10;크린 에어 시스템 20;열교환부

30;공기청정부 40;덕트

50;공기분배기 60;제어부

70;키입력부 80;표시부

Claims (4)

1. 급배기 팬에 의해 실내외 공기를 환기시키는 과정중에, 실외로 배출되는 내기로부터 냉난방 열에너지를 회수하고, 실외에서 도입되는 외기로부터 유해물질을 필터링하기 위한 전열교환수단;

   상기 전열교환수단을 통과한 도입공기를 광촉매, 가습기, 히터의 순서로 통과시키는 것에 의해 공기의 청정도와 쾌적성을 높이도록 하는 도입공기 청정수단;

   상기 도입공기 청정수단을 통과한 청정공기를 공급하고, 오염공기를 배기하기 위한 유로가 형성된 흡배기덕트, 상기 흡배기덕트로부터 분기되어 복수구역과 연통되는 분기덕트 및 상기 분기덕트 끝단부에 설치되고 상기 복수구역의 공기를 유입,유출하기 위한 디퓨져를 갖는 흡배기수단;

   내기의 공기 오염도를 검출하기 위한 공기검출수단;

   내기의 습도를 측정하기 위한 습도검출수단;

   상기의 외기온도, 내기온도를 검출하기 위한 온도검출수단;

   시스템 온/오프, 실내의 대표지점의 온도, 습도 및 환기방법을 설정하기 위한 키 입력수단;

   상기 다수의 검출수단으로부터 검출된 검출신호를 상기 키 입력 수단에 의해 설정된 설정값과 비교하여 복수구역으로 청정공기가 공급되게 시스템을 제어하는 제어수단;

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 크린 에어 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 흡배기수단은 흡,배기덕트와 분기덕트들 사이에 다수의 공기 유로공이 형성된 공기분배기가 설치되는 것을 특징으로 하는 크린 에어 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 디퓨져에 공기의 유출입을 차단하기 위한 개폐수단이 구비된 것을 특징으로 하는 크린 에어 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 환기시스템은 현재 설정온도와 현재온도와 설정습도를 숫자로 표시하고, 현재습도와 오염 농도를 레벨 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크린 에어 시스템.