KR20170020404A - 냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 더운 여름철에는 냉기가 창호 프레임의 내측 상단부에서 하측 방향으로 내려오고, 추운 겨울철에는 열기가 창호 프레임의 내측 하단부에서 상측 방향으로 올라가도록 자동 제어할 수 있는 냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템은, 현재 장소를 실내 또는 실외로부터 구획 및 분리하며, 내부 중심을 차폐하도록 투명 또는 불투명 구획체가 고정 설치된 창호 프레임과; 상기 창호 프레임의 상단부에 설치되어, 제1 제어전류에 의해 냉기를 발생시키거나, 실내 및 실외의 온도차를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 냉기발생수단과; 상기 창호 프레임의 하단부에 설치되어, 제2 제어전류에 의해 열기를 발생시키는 열기발생수단과; 상기 창호 프레임의 임의의 위치에 설치되어, 상기 냉기발생수단 또는 상기 열기발생수단에 전원을 공급하는 전원 공급부와; 사용자의 입력신호 또는 미리 설정된 제어명령에 따라 상기 전원 공급부의 동작을 제어하는 마이크로프로세서로 구성된다.

Description

냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템{Window system with heating and cooling air curtain function}

본 발명은 냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 주택, 아파트, 사무실 등의 주거 및 사무공간에는 통상적으로 콘크리트, 블럭, 판넬, 목재 등의 불투명 구획벽을 설치하면서도 일정 구간에는 크고 작은 다수개의 유리창을 설치한다.

이와 같이 주거 및 사무공간 등에 유리창을 설치하는 이유는 자연채광을 확보하면서도 필요시 사용자가 바깥 풍경을 볼 수 있는 장점 때문이다.

하지만, 여름철 및 겨울철에 실내에서 냉방 또는 난방을 하는 경우, 냉방 또는 난방 에너지가 유리창을 통하여 외부로 쉽게 빠져나가는 손실이 발생하고 있다.

또한, 이와 반대로 여름철에는 태양 열기가, 겨울철에는 외부의 차가운 냉기가 유리창을 통하여 외부에서 내부로 쉽게 들어오기 때문에, 결국 전체 냉난방 에너지 효율을 떨어트리는 큰 요인이 되고 있다.

사용자들은 이러한 문제점을 해결하기 위해 다양한 구조를 갖는 시스템 창호가 개발되어 시판되고 있다.

그러나, 이러한 방안들은 단층의 유리창을 사용하는 것에 비해서는 실내온도의 냉,열손실을 줄일 수 있더라도, 실외온도가 30도 이상의 여름철이나 -10℃ 이하의 겨울철에는 이 역시 외기와 직접 접촉되는 유리창으로부터 열손실이 발생할 수 밖에 없다.

이에 따라 열전소자나 솔라셀이나 태양광을 이용하여 유리창의 냉난방 기능을 구현하는 기술들이 선행기술로서 제시된바 있으나, 실제적으로 구현가능하지 못하거나, 부품과 설치비용이 과다하여 기존에 설치된 창호 프레임에 적용하기가 곤란한 문제점들이 남아 있었다.

대한민국 공개특허 10-2011-0106209 (열전소자와 솔라셀을 사용한 창문) 대한민국 등록특허 10-1030930 (창호 냉난방 자동제어 에어커튼 환기 시스템) 대한민국 공개특허 10-2011-0084484 (건축물의 냉난방 및 공조 기능을 하는 태양광발전 창호시스템) 대한민국 공개특허 10-2014-0052538 (열전소자를 이용한 유체 가열 및 냉각 방식을 갖춘 창호 시스템)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 더운 여름철에는 냉기가 창호 프레임의 내측 상단부에서 하측 방향으로 내려오고, 추운 겨울철에는 열기가 창호 프레임의 내측 하단부에서 상측 방향으로 올라가도록 자동 제어할 수 있는 냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기존에 시공된 창호 시스템에도 적용할 수 있을 뿐만 아니라 창호 프레임에 일체형으로 설치될 수 있는 냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 솔라셀과 냉기발생수단을 선택적으로 이용하여 전기 에너지를 생산 및 축전할 수 있는 냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템을 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템은, 현재 장소를 실내 또는 실외로부터 구획 및 분리하며, 내부 중심을 차폐하도록 투명 또는 불투명 구획체가 고정 설치된 창호 프레임과;

상기 창호 프레임의 상단부에 설치되어, 제1 제어전류에 의해 냉기를 발생시키거나, 실내 및 실외의 온도차를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 냉기발생수단과; 상기 창호 프레임의 하단부에 설치되어, 제2 제어전류에 의해 열기를 발생시키는 열기발생수단과; 상기 창호 프레임의 임의의 위치에 설치되어, 상기 냉기발생수단 또는 상기 열기발생수단에 전원을 공급하는 전원 공급부와; 사용자의 입력신호 또는 미리 설정된 제어명령에 따라 상기 전원 공급부의 동작을 제어하는 마이크로프로세서를 포함하며, 상기 열기발생수단이 열기를 발생킬 때 상기 냉기발생수단은 실내 및 실외의 온도차를 이용하여 전기에너지를 발생시켜 상기 전원 공급부에 축전되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명에 따른 냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템은 다음과 같은 장점을 갖는다.

먼저, 여름철에는 냉기가 창호 프레임의 내측 상단부에서 하측 방향으로 유리의 내면을 따라 내려오고, 추운 겨울철에는 열기가 창호 프레임의 내측 하단부에서 유리의 내면을 따라 상측 방향으로 올라가도록 자동 제어할 수 있다.

따라서, 사용자는 외부의 뜨거운 태양 열기나 차가운 냉기가 건물 내부로 들어오는 효과적으로 차단할 뿐만 아니라 실내에서 제공되는 냉난방 에너지를 창호를 통해 외부로 빠져나가지 않도록 자동으로 제어할 수 있어서, 결국 전체 냉난방 에너지 효율을 크게 올릴 수 있다.

또한, 기존에 시공된 창호 시스템에도 적용할 수 있을 뿐만 아니라 창호 프레임에 일체형으로 설치될 수 있다. 따라서, 설치 비용의 현실화를 도모할 수 있으면서도 제품의 시장을 크게 확장 시킬 수 있을 것이다.

또한, 솔라셀을 이용하여 생산 전기 에너지를 축전지에 축전할 수 있을 뿐만 아니라 열기발생수단이 동작하는 동안에는 냉기발생수단이 실내와 실외의 온도차를 이용하여 전기 에너지를 생산 및 축전할 수 있어, 전기 에너지의 생산량을 증가 시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템의 외형을 보인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템의 창호 프레임의 외형을 보인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템에 설치되는 냉기발생수단 및 열기발생수단의 실시 예를 보인 도면이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라로 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템의 외형을 보인 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템은, 현재 장소를 실내 또는 실외로부터 구획 및 분리하며, 내부 중심을 차폐하도록 투명 또는 불투명 구획체(90)가 고정 설치된 창호 프레임(100)과, 창호 프레임(120)의 상단부에 설치되어, 제1 제어전류에 의해 냉기를 발생시키거나, 실내 및 실외의 온도차를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 냉기발생수단(200)과, 창호 프레임(100)의 하단부에 설치되어, 제2 제어전류에 의해 열기를 발생시키는 열기발생수단(300)과, 창호 프레임(100)의 임의의 위치에 설치되어, 냉기발생수단(200) 또는 열기발생수단(300)에 전원을 공급하는 전원 공급부(400)와, 사용자의 입력신호 또는 미리 설정된 제어명령에 따라 전원 공급부(400)의 동작을 제어하는 마이크로프로세서(500)와, 창호 프레임(100)의 임의의 위치에 삽입 및 장착되어 내부 및/또는 외부의 온도를 측정하여 마이크로프로세서(500)로 전달하는 하나 이상의 온도감지센서(600)로 이루어진다.

여기서, 창호 프레임(100)은 알루미늄이나 목재 등 일반적인 창호 프레임 소재를 사용하여 제작될 수 있을 뿐만 아니라 그 형상 역시 사각형 형상을 포함한 어떤 형상에도 동일하게 적용될 수 있다. 특히, 일반적인 창호 프레임은 하나 이상의 창틀이 상하 좌우로 확장된 형상이나 단일 형상도 가능할 뿐만 아니라 부분적으로 개폐가능한 구조도 가능할 것이다.

창호 프레임(100)의 내부에 수직방향으로 설치되는 구획체(90)는 유리뿐만 아니라 아크릴, PET 필름, 비닐과 같이 합성수지 계열의 제품이 사용되는 것도 가능할 것이다.

또한, 창호 프레임(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 현재 장소를 실내 또는 실외로부터 구획 및 분리하기 위한 4각형의 프레임 본체(110)와, 창호 프레임(100)의 상단부에 수평방향으로 설치되는 방열 프레임(120)과, 프레임 본체(110)의 내측 하단부에 수평길이방향으로 형성되어 열기발생수단(300)이 삽입 설치되는 수평장홈(130)으로 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시 예에서는 수평장홈(130)의 입구는 내부 공간 보다 상대적으로 좁고, 냉기 또는 열기를 구획체(90)의 내표면을 따라 상측방향으로 대류방식으로 제공되도록 돌출된 형상을 갖는다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템에서는 프레임 본체(110)의 내측 하단부(또는 내측 측면부)에 수평장홈(130) (또는 수직장홈)을 형성시키고 열기발생수단(300)을 그 장홈의 내부에 삽입 설치하였으나, 기존에 설치된 창호 프레임에는 수평 또는 수직장홈이 형성되지 않았기 때문에 창호 프레임(100)의 내측 상단부 또는 내측 하단부에 바로 고정시키는 것도 가능하다.

여기서, 수평장홈(130)은 도 1에 도시된 바와 같이, 일자형의 일체형 장홈으로 형성될 수 있지만, 필요에 따라 일정한 간격을 유지하면서 형성된 다수개의 단홈으로 형성될 수 도 있다.

또한, 냉기발생수단(200)은 서로 다른 두개의 소자 양단에 직류 전압을 가하면 전류의 방향에 따라 한쪽면에서는 흡열하고 반대면에서는 발열을 일으키는 기능을 갖는 하나 이상의 열전소자를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 수평장홈(130)이 일자형의 일체형 장홈인 경우에는 다수개의 열전소자를 직렬로 촘촘하게 연결하여 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 열기발생수단(300)은 전극이 형성된 발열 카본층 또는 카본봉을 사용하는 것이 바람직하다. 전극이 형성된 카본층 또는 카본봉에 직류 전류를 인가하면 카본의 자체 저항으로 인해 열이 발생하는데, 열의 발생량은 전류가 많이 흐를수록 또는 저항이 클수록 크다. 또한, 카본봉의 굵기가 가늘수록 발열량은 증가 된다.

전원 공급부(400)는 도 3에 도시된 바와 같이, 화학에너지를 전기 에너지로 바꾸어 축적하여 냉기발생수단(200) 또는 열기발생수단(300)에 제공하는 축전지(410)와, 태양에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 하나 이상의 솔라셀(420)과, 축전지(410)에 축전된 전기 에너지의 출력을 스위칭 제어하는 스위칭 소자(430)로 구성된다. 여기서, 전원 공급부(400)에 구비된 스위칭 소자(430)는 회로 구성을 달리 하여 생략할 수 도 있을 것이다.

여기서, 축전지(410)의 위치는 사용자들의 직접적인 시야를 피하면서도 어린이들이 쉽게 만지지 않도록 창호 프레임(100)의 내측 상단부에 설치되는 것이 바람직하며, 솔라셀(420)은 건물의 외벽에 고정 설치되는 것이 바람직할 것이며, 설계에 따라 하나 이상의 솔라셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 고정 설치할 수 있을 것이다. 만일, 솔라셀을 직렬로 연결하면 전압은 두배가 되고 전류는 같을 것이며, 반면 솔라셀을 병렬로 연결하면 전압은 같고 전류가 두배가 될 것이다.

또한, 실내 또는 실외의 온도를 감지하여 마이크로프로세서(500)로 제공하는 온도감지센서(600)는 창호 프레임(100)의 내측 또는 외측 상단부에 삽입 설치되는 것이 바람직하며, 이때 창호 프레임의 내측 또는 외측면에 관통홀을 형성시킨 다음에 해당 온도감지센서(600)를 삽입한 후 기밀을 테두리에 존재하는 틈새를 마감처리하는 것이 바람직하다.

또한, 마이크로프로세서(500)는 사용자의 입력신호에 따라 수동작으로 축전지(410)의 직류 전원이 냉기발생수단(200) 또는 열기발생수단(300)으로 제공되도록 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 또한 사용자의 설정에 의해 온도감지센서(600)에서 감지한 온도감지값에 따라 자동으로 축전지(410)의 직류 전원이 냉기발생수단(200) 또는 열기발생수단(300)으로 제공되도록 제어할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 제 실시 예에서는 창호 프레임(100)의 내부에는 마이크로프로세서(500)와 이의 제어를 받는 온도감지센서(600), 냉기발생수단(200) 또는 열기발생수단(300)간 제어를 위한 제어선이나 전력선이 배치되는 것이 미관상 바람직할 것이다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템의 동작을 설명한다.

마이크로프로세서(500)는 사용자의 수조작 또는 사용자가 미리 설정된 동작에 의해 냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템을 동작시킨다.

예를 들어, 창호 프레임(100)의 내측면 또는 외측면에 설치된 하나 이상의 온도감지센서(600)가 현재 온도를 영상 30도로 감지하여 마이크로프로세서(500)로 전달하는 경우, 마이크로프로세서(500)는 현재 상황이 더운 여름으로 간주하고 축전지(410)에 저장된 직류 전원을 열전소자와 같은 냉기발생수단(200)으로 인가한다. 이때, 열전소자의 반응면은 인가된 직류 전류의 방향에 따라 흡열동작을 실행하며, 마이크로프로세서(500)는 사용자가 설정한 온도(예를 들어 영상 20도)가 될 때 까지 열전소자의 반응면에서 흡열 동작이 지속되도록 제어한다. 따라서, 창호 프레임(100)의 내측 상부면에서 발생되는 냉기는 유리창과 같은 구획체(90)의 내면을 따라 하측방향으로 지속적으로 대류방식으로 확산되어 결국 차가운 에어커튼 기능을 수행한다.

반면, 창호 프레임(100)의 내측면 또는 외측면에 설치된 하나 이상의 온도감지센서(600)가 현재 온도를 영하 20도로 감지하여 마이크로프로세서(500)로 전달하는 경우, 마이크로프로세서(500)는 현재 상황이 추운 겨울로 간주하고 축전지(410)에 저장된 직류 전원을 발열 탄소층 또는 발열 탄소봉과 같은 열기발생수단(200)의 전극으로 인가한다. 이때, 발열 탄소층 또는 발열 탄소봉은 자체 저항에 의해 열을 발산하는 발열동작을 실행하며, 마이크로프로세서(500)는 사용자가 설정한 온도(예를 들어 영상 20도)가 될 때 까지 발열동작이 지속되도록 제어한다. 따라서, 창호 프레임(100)의 내측 하부면에서 발생되는 열기는 유리창과 같은 구획체(90)의 내면을 따라 상측방향으로 지속적으로 대류방식으로 확산되어 결국 따듯한 에어커튼 기능을 수행한다.

이때, 냉기발생수단(200)은 열기발생수단(300)이 열기를 발생키는 동안 실내 및 실외의 온도차를 이용하여 전기에너지를 발생시킬 수 있으며, 발생된 전기 에너지는 전원 공급부(400)의 축전지(410)에 축전된다. 즉, 열기발생수단(300)이 동작될 때에는 실내 공기는 매우 점점 더워지고 있으며, 반면 외부 공기는 겨울철이기 때문에 매우 차가운 공기이므로, 유리와 같은 구획체(90)의 양면에는 큰 온도차가 발생할 수 있으며, 연전소자와 같은 냉기발생수단(200)은 이 온도차에 의해 전기에너지를 발생시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.

90 : 구획체
100 : 창호 프레임
110 : 프레임 본체
120 : 수평 방열프레임
130 : 수평장홈
200 : 냉기발생수단
300 : 열기발생수단
400 : 전원공급수단
410 : 축전지
420 : 쏠라셀
430 : 스위칭 소자
500 : 마이크로프로세서
600 : 온도감지센서

Claims (1)

1. 현재 장소를 실내 또는 실외로부터 구획 및 분리하며, 내부 중심을 차폐하도록 투명 또는 불투명 구획체가 고정 설치된 창호 프레임과;
   상기 창호 프레임의 상단부에 설치되어, 제1 제어전류에 의해 냉기를 발생시키거나, 실내 및 실외의 온도차를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 복수의 열전소자와;
   상기 창호 프레임의 하단부에 설치되어, 제2 제어전류에 의해 열기를 발생시키는 카본봉과;
   상기 창호 프레임의 임의의 위치에 설치되어, 상기 열전소자 또는 상기 카본봉에 전원을 공급하는 전원 공급부와;
   사용자의 입력신호 또는 미리 설정된 제어명령에 따라 상기 전원 공급부의 동작을 제어하는 마이크로프로세서를 포함하며,
   상기 카본봉이 열기를 발생시킬 때 상기 열전소자는 실내 및 실외의 온도차를 이용하여 전기에너지를 발생시켜 상기 전원 공급부에 축전되고,
   상기 창호 프레임은,
   현재 장소를 실내 또는 실외로부터 구획 및 분리하기 위한 4각형의 프레임 본체와;
   상기 창호 프레임의 상단부에 수평방향으로 설치되는 방열 프레임과;
   상기 프레임 본체의 내측 하단부에 수평길이방향으로 형성되어, 상기 카본봉이 삽입 설치되는 수평장홈으로 구성되며,
   상기 수평장홈의 입구는 내부 보다 상대적으로 좁고, 열기를 상기 구획체의 내표면을 따라 분사되도록 상기 투명 또는 불투명 구획체를 향하는 방향으로 경사지게 돌출된 형상을 가지며,
   상기 열전소자는 상기 창호 프레임의 내측을 향하도록 형성된 반응면을 포함하고,
   상기 전원 공급부로부터 발생된 상기 제1 제어전류가 상기 열전소자 중 적어도 하나에 인가되면,
   상기 제1 제어전류가 인가된 열전소자의 반응면은 인가된 상기 제1 제어전류의 방향에 따라 흡열 동작을 실행하여 냉기를 발생시키고,
   상기 제1 제어전류가 인가되지 않은 열전소자는 공기의 온도차를 이용하여 전기 에너지를 생산하고,
   상기 방열 프레임은 상기 구획체 상단부에 부착되어 설치되며,
   상기 수평장홈은 일자형의 장홈 형태로서, 상기 창호 프레임과 일체형으로 구비되고,
   상기 창호 프레임의 내측 및 외측 상단부에는 관통홀이 형성되고,
   상기 관통홀에 삽입 설치되어 내부 및 외부의 온도를 측정하여 상기 마이크로프로세서로 전달하는 복수의 온도감지센서를 더 포함하고,
   상기 마이크로프로세서는, 상기 사용자의 입력신호에 따라 상기 열전소자 또는 상기 카본봉을 동작시키거나, 상기 온도감지센서에서 감지한 창호 프레임의 내부 및 외부의 온도값에 따라 자동적으로 상기 열전소자 또는 상기 카본봉을 선택적으로 동작시키고,
   상기 전원 공급부는 상기 전기 에너지를 축전하는 축전지를 포함하고, 상기 축전지는 상기 창호 프레임의 내측 상단부에 설치되는 것을 특징으로 하는 냉난방 에어커튼 기능을 갖는 창호 시스템.

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