KR20070008200A

KR20070008200A - 환기장치 및 그 운전제어방법

Info

Publication number: KR20070008200A
Application number: KR1020050063247A
Authority: KR
Inventors: 김지용; 윤인철; 김성우
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-07-13
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2007-01-17

Abstract

본 발명은 환기장치 및 그 운전제어방법에 관한 것으로, 하나의 팬으로 청정 및 환기급기를 행하는 경우 필터차압 증가에 따른 풍량감소를 환기급기량의 증가로 조절하여 실내공기의 질을 최적으로 유지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명은 실내공기 및 실외공기를 급기하는 급기팬; 실내공기의 오염도를 검출하는 오염도감지부; 및 상기 오염도감지부에서 검출된 실내공기의 오염도를 미리 정해진 기준값과 비교하여 실내공기 오염도가 기준값 범위를 벗어나면 실내공기 오염도에 따라 상기 급기팬의 풍량을 제어하는 제어부를 포함하는 것이다.

Description

환기장치 및 그 운전제어방법{Ventilating apparatus and method for controlling operation thereof}

도 1은 본 발명에 의한 환기장치를 실내에 설치한 상태의 사시도,

도 2는 본 발명에 의한 환기장치의 내부구성을 나타낸 개략 저면도,

도 3은 본 발명에 의한 환기장치의 내부구성을 나타낸 개략 단면도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 환기장치의 제어 블록도,

도 5는 본 발명에 의한 환기장치의 운전제어방법의 동작 흐름도,

도 6은 본 발명의 필터차압에 따른 풍량변화를 나타낸 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

12 : 제1실내유입구 14 : 제2실내유입구

16 : 실내배출구 18 : 청정필터

20 : 전열교환소자 22 : 실외유입구

24 : 실외배출구 30 : 급기팬

32 : 배기팬 100 : 오염도감지부

102 : VOC센서 104 : CO₂센서

110 : 제어부

본 발명은 환기장치에 관한 것으로, 특히 필터차압에 따라 환기급기량을 조절하여 실내공기의 질을 최적으로 유지할 수 있는 환기장치 및 그 운전제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 환기장치는 오염된 실내공기를 외부로 배출시키고 외부의 새로운 공기를 실내로 유입시켜 실내공기를 환기시키는 장치로, 환기과정에서 발생하는 열손실을 감소하기 위해 전열교환소자를 채용하고 있다.

이러한 전열교환소자를 채용한 환기장치로는 대한민국 공개특허공보 2003-0063845호가 있다.

동 공보에 개시된 환기장치는 실외공기의 흡입유로와 실내공기의 배출유로가 교차하는 지점에 설치되어 실외공기와 실내공기 사이에 열교환이 이루어지도록 하는 전열교환소자와, 급기유로상에 설치된 급기팬과, 배기유로상에 설치된 배기팬을 구비하여, 급기팬과 배기팬이 회전하면 급기유로를 통해 실외공기가 실내로 유입되고, 배기유로를 통해 실내공기가 실외로 배출되며, 배출되는 실내공기와 유입되는 실외공기 사이에 열교환이 일어난다.

최근에는 이러한 환기장치에 청정기능을 위해 실내공기를 필터를 통해 정화시키는 청정유닛을 결합하여 실내공기를 청정시킴과 동시에 실내를 환기시킴으로서 실내공기 중의 먼지나 각종 이물질 등을 제거할 뿐만 아니라, 일산화탄소나 이산화탄소와 같은 가스를 외부로 배출하여 실내공기의 질을 쾌적하게 유지시킨다.

이러한 환기장치는 자체 내에 마련된 포름알데히드와 VOC 등의 실내공기 중의 유해물질의 농도나 이산화탄소(CO₂) 등 오염물질의 농도를 검출하는 센서가 마련되어 있고, 이 센서로부터 검출된 값에 의하여 각 실내환경에 맞게 청정운전, 환기운전, 청정+환기 동시운전의 세 가지 운전을 수행한다.

그러나, 이러한 환기장치는 청정운전을 위한 청정팬을 별도로 설치해야 하기 때문에 원가상승과 소음발생의 원인이 되고, 사용시간에 따라 필터차압 증가에 따른 풍량감소와 필터의 효율감소로 실내공기의 질을 최적으로 유지할 수 없다.

또한, 실내공기의 질을 최적으로 유지하기 위해 청정유닛과 환기장치 각각의 풍량비를 제어해야 하는 어려움이 있으며, 실내공기의 질을 확보하기 위해 환기량을 증가 시 에너지 손실이 발생한다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 청정운전을 위한 별도의 팬을 설치하지 않고 하나의 팬으로 청정 및 환기급기를 수행할 수 있는 환기장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 필터차압 증가에 따른 풍량감소와 효율감소를 환기급기량 증가로 조절하여 실내공기의 질을 최적으로 유지할 수 있는 환기장치의 운전제어방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 실내공기 및 실외공기를 급기하는 급기팬; 실내공기의 오염도를 검출하는 오염도감지부; 및 상기 오염도감지부에서 검출된 실내공기의 오염도를 미리 정해진 기준값과 비교하여 실내공기 오염도가 기준값 범위를 벗어나면 실내공기 오염도에 따라 상기 급기팬의 풍량을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 급기팬은 환기급기를 위한 실외공기와, 공기청정을 위한 실내공기를 유도하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 실내공기 오염도가 높아질수록 상기 급기팬의 풍량을 증가시켜 실내로 배출되는 토출풍량을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명은 환기급기를 위한 실외공기와 공기청정을 위한 실내공기를 급기하는 급기팬을 구비한 환기장치의 운전방법에 있어서, 실내공기의 오염도를 검출하고, 검출된 실내공기의 오염도를 미리 정해진 기준값과 비교하여 상기 실내공기 오염도가 기준값 범위를 벗어나면 실내공기 오염도에 따라 상기 급기팬의 풍량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 실내공기 오염도가 높아질수록 상기 급기팬의 풍량을 증가시켜 실내로 배출되는 토출풍량을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 환기장치를 실내에 설치한 상태의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 환기장치의 내부구성을 나타낸 개략 저면도이다.

도 1 및 도 2에서, 본체(10)의 상면이 실내공간의 천장(1)과 접하도록 건물의 두 측벽이 만나는 실내공간의 구석 상부에 설치되며, 실내공간 상부의 구석에 설치되기 용이하도록 본체(10)의 형상이 부채꼴로 이루어진다. 본체(10)에는 실내공기의 유입을 위한 두 개의 실내유입구(12,14)와 실내공간으로 공기를 배출하는 실내배출구(16)가 형성된다.

상기 두 개의 실내유입구(12,14)는 환기모드 시 실내공기의 유입을 위한 제1실내유입구(12)와, 청정모드 시 실내공기의 유입을 위한 제2실내유입구(14)로 이루어진다.

그리고, 상기 본체(10)의 내부에는 제2실내유입구(14)를 통해 유입되는 실내공기에 포함된 먼지나 이물질 등을 걸러 내어 공기를 정화시키는 청정필터(18)와, 실내에서 배출되는 공기와 실외에서 유입되는 공기가 서로 열교환하여 환기과정에서 발생하는 열손실을 감소시키는 전열교환소자(20)가 설치되며, 청정필터(18)는 프리, 집진, 복합가스 등 다수의 필터가 적층되어 이루어진다.

도 3은 본 발명에 의한 환기장치의 내부구성을 나타낸 개략 단면도이다.

도 3에서, 건물의 한쪽 벽과 인접하는 본체(10)의 후방 측면 즉, 전열교환소자(20)의 일측에는 실외공기를 유입하는 실외유입구(22)와, 실내공기를 배출하는 실외배출구(24)가 형성된다.

또한, 본체(10)의 내부에는 실내공간의 환기를 위해 실외유입구(22)를 통해 유입되는 실외공기가 전열교환소자(20)를 거쳐 실내배출구(16)로 배출되도록 하는 급기유로(26)와, 제1실내유입구(12)를 통해 유입되는 실내공기가 전열교환소자(20) 를 거쳐 실외배출구(24)로 배출되도록 하는 배기유로(28)가 마련된다.

상기 급기유로(26)와 배기유로(28)는 실내로 유입되는 실외공기와 실외로 배출되는 실내공기가 서로 열교환할 수 있도록 그 중도에서 서로 교차되도록 되어 있으며, 급기유로(26)와 배기유로(28)가 교차되는 교차지점에는 급기유로(26)를 통과하는 공기와 배기유로(28)를 통과하는 공기가 서로 혼합되지 않으면서도 열교환할 수 있게 하는 전열교환소자(20)가 설치되어 있다.

상기 전열교환소자(20)는 내부에 유입되는 공기가 통과하는 유로(26)와 배출되는 공기가 통과하는 유로(28)가 서로 직각을 이루도록 교대로 적층되어, 급기유로(26)를 통과하는 공기와 배기유로(28)를 통과하는 공기가 서로 혼합됨 없이 교차하며 열교환할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 본체(10)의 내부에는 공기가 급기유로(26) 및 배기유로(28)를 따라 유동할 수 있도록 송풍력을 발생시키는 급기팬(30)과 배기팬(32)이 각각 설치되어 급기팬(30)과 배기팬(32)의 동작에 따라 실외공기와 실내공기가 각각 급기유로(26) 및 배기유로(28)를 따라 유동하며 환기가 이루어질 수 있도록 되어 있다. 상기 급기팬(30)과 배기팬(32)은 축방향으로부터 공기를 유입하여 반경방향으로 토출하는 원심팬으로 이루어지며, 급기팬(30)과 배기팬(32)에서 반경방향으로 토출되는 공기를 실내배출구(16) 및 실외배출구(24)로 안내하는 팬케이싱(31,33)내에 설치된다.

또, 상기 급기팬(30)과 배기팬(32)은 제1실내유입구(12)와 제2실내유입구(14)의 내측에 설치되어 급기팬(30)과 배기팬(32)의 동작에 따라 환기 또는 청정모 드 시 제1실내유입구(12)와 제2실내유입구(14)를 통해 실내공기가 유입되도록 한다. 이외에도 급기팬(30)은 청정운전을 위한 청정팬의 기능을 가진다. 급기팬(30)의 동작에 따라 제2실내유입구(14)를 통해 유입되는 실내공기가 청정필터(18)를 통해 정화되어 실내배출구(16)로 배출됨으로서 공기청정이 이루어질 수 있도록 되어 있다.

도면에 도시하지는 않았지만, 통상의 환기장치와 마찬가지로 실외유입구(22), 실외배출구(24), 급기유로(26) 및 배기유로(28)에는 유로의 개폐 또는 유로의 변경을 위한 다수의 댐퍼가 설치된다.

따라서, 청정운전을 수행하는 경우, 실외유입구(22)와 실외배출구(24)를 닫아 실내공기와 실외공기의 흐름을 차단시킨 상태에서 급기팬(30)을 회전시킨다. 급기팬(30)의 회전에 따라 제2실내유입구(14)를 통해 실내공기가 유입되어 청정필터(18)를 통과하면서 공기 중에 포함된 유해물질이 정화되어 실내배출구(16)를 통해 실내로 토출되어 실내공기의 청정이 이루어진다.

또한, 환기운전을 수행하는 경우, 실외유입구(22)와 실외배출구(24)를 연 상태에서 급기팬(30)과 배기팬(32)을 회전시킨다. 급기팬(30)과 배기팬(32)의 회전에 따라 실외유입구(22)를 통해 유입된 실외공기가 급기유로(26) 쪽으로 안내되어 실내배출구(16)를 통해 실내로 공급됨과 동시에 제1실내유입구(12)를 통해 유입된 실내공기가 배기유로(28) 쪽으로 안내되어 실외배출구(24)를 통해 실외로 배출되어 실내공기에 포함된 오염물질이 외부로 배출되어 실내공기의 환기가 이루어진다.

한편, 청정운전과 환기운전을 동시에 수행하는 경우, 환기운전과 마찬가지로 실외유입구(22)와 실외배출구(24)를 연 상태에서 급기팬(30)과 배기팬(32)을 회전시킨다. 급기팬(30)과 배기팬(32)의 회전에 따라 실외유입구(22)를 통해 유입된 실외공기가 급기유로(26) 쪽으로 안내되어 실내배출구(16)를 통해 실내로 공급됨과 동시에 제1실내유입구(12)를 통해 유입된 실내공기가 배기유로(28) 쪽으로 안내되어 실외배출구(24)를 통해 실외로 배출되어 실내공기에 포함된 오염물질이 외부로 배출되어 실내공기의 환기가 이루어지면서 제2실내유입구(14)를 통해 유입된 실내공기가 청정필터(18)를 통과하면서 공기 중에 포함된 유해물질이 정화되어 실내배출구(16)를 통해 실내로 토출되어 실내공기의 청정이 동시에 이루어진다.

이와 같이, 상기 급기팬(30)은 청정운전과 청정+환기 동시운전의 경우 모두 회전하게 되며, 이 경우에는 급기팬(30)의 RPM을 조절하여 유입되는 풍량을 제어함으로서 청정운전과 청정+환기 동시운전을 구분하게 된다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 환기장치의 제어 블록도로서, 실내의 오염도를 검출하는 오염도감지부(100)와, 환기장치의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(110)와, 청정운전 및 환기운전을 수행하는 팬구동부(120)를 포함한다.

상기 오염도감지부(100)는 유입되는 공기의 VOC 오염도를 감지하도록 실내공기 중에 포함된 포름알데히드와 VOC 등 유해물질의 농도를 검출하는 VOC 센서(102)와, 공기의 이산화탄소(CO₂) 오염도를 감지하도록 실내공기 중에 포함된 CO₂성분 등 오염물질의 농도를 검출하는 CO₂센서(104)로 구성된다.

상기 제어부(110)는 오염도감지부(100)로부터 검출된 값에 의하여 실내환경 에 맞게 청정운전, 환기운전, 청정+환기 동시운전의 세 가지 운전을 제어하는 것으로, VOC 및 CO₂ 오염도에 따라 급기팬(30)의 풍량을 "약, 강, 터보" 등으로 조절한다.

예를 들어, VOC 오염도가 청정운전시작을 위한 기준값 이상일 경우에는 청정운전을 수행하고, CO₂ 오염도가 환기운전시작을 위한 기준값 이상일 경우에는 환기운전을 수행하며, VOC 오염도와 CO₂ 오염도가 모두 청정 및 환기운전시작을위한 기준값 이상일 경우에는 청정+환기 동시운전을 수행하도록 한다.

또한, 상기 제어부(110)는 청정, 환기 또는 청정+환기 동시운전 시 VOC 및 CO₂오염도에 따라 급기팬(30)의 풍량을 결정하는 롬테이블을 저장하고 있다. 예를 들어 실내기준치를 "1"이라고 가정했을 때 오염도가 "0~1" 범위이면 급기팬(30)의 풍량을 "약"으로 하고, 오염도가 "1~3" 범위이면 급기팬(30)의 풍량을 "강"으로 하며, 오염도가 "3" 이상이면 급기팬(30)의 풍량을 "터보"로 하여 청정필터(18)의 차압증가에 따른 풍량감소를 보상해 줌으로서 실내배출구(16)를 통해 배출되는 풍량을 균일하게 조절하게 된다.

상기 팬구동부(120)는 제어부(110)의 팬제어신호에 따라 급기팬(30)과 배기팬(32)의 구동을 제어하는 것으로, VOC 및 CO₂ 오염도에 따라 급기팬(30)의 풍량을 조절해준다.

이하, 상기와 같이 구성된 환기장치 및 그 운전제어방법의 동작과정 및 작용 효과를 설명한다.

도 5는 본 발명에 의한 환기장치의 운전제어방법의 동작 흐름도이다.

환기장치의 운전이 시작되면, 오염도감지부(100)의 VOC센서(102)에서 공기 중에 포함된 포름알데히드와 VOC 등 유해물질의 농도를 검출하고, CO₂센서(104)에서 공기 중에 포함된 CO₂성분 등 오염물질의 농도를 검출한다(S100).

따라서, 제어부(110)는 오염도감지부(100)의 VOC센서(102)와 CO₂센서(104)로부터 검출된 값을 입력받아 미리 정해진 기준값과 비교한 후 그 비교결과에 따라실내환경에 맞게 청정운전, 환기운전, 청정+환기 동시운전의 세 가지 운전을 선택적으로 제어하게 된다.

먼저, 제어부(110)는 VOC 오염도가 청정운전을 위한 기준값 이상인가를 비교하여(S110), VOC 오염도가 기준값 이상이면 CO₂오염도가 환기운전을 위한 기준값 이상인가를 다시 한번 비교한다(S120).

상기 비교결과, CO₂ 오염도가 기준값 이상이 아니면 청정운전을 수행하면서 VOC 오염도에 따라 미리 저장되어 있는 롬테이블로부터 급기팬(30)의 풍량을 결정하여 실내 오염도에 따른 청정필터(18)의 차압증가로 인한 풍량감소를 도 6에 도시한 바와 같이, 급기량의 증가로 조절함으로서 실내배출구(16)를 통해 배출되는 토출풍량을 균일하게 확보할 수 있으며, 환기급기의 자동 증가로 실내 오염도에 관계없이 실내공기의 질을 최적으로 유지할 수 있게 된다(S130).

한편, 상기 비교결과, VOC 오염도와 CO₂ 오염도가 모두 기준값 이상이면 청정운전과 환기운전을 동시에 수행하는 청정+환기운전을 수행하면서 VOC 오염도와 CO₂ 오염도에 따라 롬테이블로부터 급기팬(30)의 풍량을 결정하여 실내 오염도에 따른 청정필터(18)의 차압증가로 인한 풍량감소를 도 6에 도시한 바와 같이, 환기급기의 증가로 조절함으로서 실내배출구(16)를 통해 배출되는 토출풍량을 균일하게 확보할 수 있으며, 환기급기의 자동 증가로 실내 오염도에 관계없이 실내공기의 질을 최적으로 유지할 수 있게 된다(S140).

또한, 상기 단계S110에서의 비교결과, VOC 오염도가 기준값 이상이 아니면 CO₂ 오염도가 환기운전을 위한 기준값 이상인가를 비교하여(S150), CO₂ 오염도가 기준값 이상이면 환기운전을 수행하면서 CO₂오염도에 따라 롬테이블로부터 급기팬(30)의 풍량을 결정하여 실내 오염도에 따른 청정필터(18)의 차압증가로 인한 풍량감소를 도 6에 도시한 바와 같이, 환기급기의 증가로 조절함으로서 실내배출구(16)를 통해 배출되는 토출풍량을 균일하게 확보할 수 있으며, 환기급기의 자동 증가로 실내 오염도에 관계없이 실내공기의 질을 최적으로 유지할 수 있게 된다(S160).

상기의 설명에서와 같이, 본 발명에 의한 환기장치 및 그 운전제어방법에 의하면, 청정운전을 위한 별도의 팬을 설치하지 않고 하나의 팬으로 청정 및 환기급기를 행하여 원가절감과 소음감소의 효과가 있으며, 전체 시스템의 컴팩트화가 가 능하다는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 필터차압 증가에 따른 풍량감소와 효율감소를 환기급기량 증가로 조절하여 실내공기의 질을 최적으로 유지할 수 있으며, 급기량 자동 증가로 필터의 효율 및 수명을 최적화할 수 있다.

또한, 청정풍량감소로 기류가 발생하지 않아도 환기급기의 풍량증가를 통해 균일한 토출풍량을 확보함으로서 기류의 확산을 최적으로 유지할 수 있다.

상기에서 설명한 것은 본 발명에 의한 환기장치 및 그 운전제어방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

Claims

실내공기 및 실외공기를 급기하는 급기팬;

실내공기의 오염도를 검출하는 오염도감지부; 및

상기 오염도감지부에서 검출된 실내공기의 오염도를 미리 정해진 기준값과 비교하여 실내공기 오염도가 기준값 범위를 벗어나면 실내공기 오염도에 따라 상기 급기팬의 풍량을 제어하는 제어부를

포함하는 것을 특징으로 하는 환기장치.
제 1항에 있어서,

상기 급기팬은 환기급기를 위한 실외공기와, 공기청정을 위한 실내공기를 유도하는 것을 특징으로 하는 환기장치.
제 1항에 있어서,

상기 제어부는 실내공기 오염도가 높아질수록 상기 급기팬의 풍량을 증가시켜 실내로 배출되는 토출풍량을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 환기장치.
환기급기를 위한 실외공기와 공기청정을 위한 실내공기를 급기하는 급기팬을 구비한 환기장치의 운전방법에 있어서,

실내공기의 오염도를 검출하고,

검출된 실내공기의 오염도를 미리 정해진 기준값과 비교하여 상기 실내공기 오염도가 기준값 범위를 벗어나면 실내공기 오염도에 따라 상기 급기팬의 풍량을 제어하는 것을 특징으로 하는 환기장치의 운전제어방법.
제 4항에 있어서,

상기 실내공기 오염도가 높아질수록 상기 급기팬의 풍량을 증가시켜 실내로 배출되는 토출풍량을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 환기장치의 운전제어방법.