KR20230122879A - 창문형 공기청정 환기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건물의 창틀에 설치되는 창문형 환기장치에 관한 것으로, 일 실시예에서, 실내 공기와 실외 공기 사이의 열에너지를 교환하는 열교환기; 실내 공기 중의 라돈 및/또는 초미세먼지를 제거 또는 감소시키는 공기청정 필터; 및 상기 공기청정 필터를 통과하는 공기흐름을 생성하도록 구성된 제1 구동팬;을 포함하는 창문형 환기장치를 개시한다.

Description

창문형 공기청정 환기장치 {Window-type air-cleaning ventilation apparatus}

본 발명은 환기장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 창문에 부착하여 실내외 공기의 교환에 의해 실내를 환기할 수 있는 창문형 환기장치에 관한 것이다.

일반적으로 실내 환경에서 흡연 및 연소가스로부터 발생하는 이산화질소, 일산화탄소 등의 오염가스가 발생하며 건축자재나 실내 내장재 등에서 라돈가스 등이 발생하기도 한다. 또한 최근에는 초미세먼지의 증가로 인해 실내 공기질에 관한 관심이 더욱 증가하고 있다.

현재 다양한 종류의 공기청정기가 판매되고 있으며 공기청정기를 실내에 설치하여 실내 공기를 정화하고 있다. 그러나 공기청정기는 실내의 공기를 공기청정기 내부의 필터를 통과시켜 이를 정화시키는 기능을 수행할 뿐 실내와 실외 공기를 교환하는 환기 기능은 수행하지 못하는 한계가 있으며, 그러므로 공기정화기능은 공기청정기가 수행하고 환기기능은 환기장치가 수행하므로 실내 환기를 위해 환기장치와 공기청정기가 별도로 구비되어야 하는 번거로움이 있다.

특허문헌1: 한국 공개특허 제10-2020-0007224호 (2020년 1월 22일 공개) 특허문헌2: 한국 등록특허 제10-2097791호 (2020년 4월 6일 공고) 특허문헌3: 한국 공개특허 제2021-0051675호 (2021년 5월 10일 공개)

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 환기기능과 공기정화기능을 모두 수행할 수 있는 창문형 환기장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 건물의 창틀에 설치되는 창문형 환기장치로서, 실내 공기와 실외 공기 사이의 열에너지를 교환하는 열교환기; 실내 공기 중의 라돈 및/또는 초미세먼지를 제거 또는 감소시키는 공기청정 필터; 및 상기 공기청정 필터를 통과하는 공기흐름을 생성하도록 구성된 제1 구동팬;을 포함하는 창문형 환기장치를 개시한다.

일 실시예에서 창문형 환기장치는 건물의 창틀에 설치되고 상기 창문형 환기장치를 수용하여 고정시킴으로써 상기 창문형 환기장치를 창틀에 고정 부착시키는 고정용 프레임을 더 포함할 수 있고, 상기 고정용 프레임은, 사각형 틀 형상의 메인 프레임; 및 상기 메인 프레임의 상부에 설치되되 상하방향으로 슬라이딩 가능한 확장 프레임;을 포함하며, 상기 창문형 환기장치가 상기 메인 프레임의 사각형 틀의 내측면에 밀착하여 결합될 수 있다.

일 실시예에서 상기 확장 프레임이, 상기 메인 프레임의 좌측 수직 프레임 상단부의 삽입구멍에 삽입되어 상하 방향으로 슬라이딩 가능한 제1 슬라이딩 바; 상기 메인 프레임의 우측 수직 프레임 상단부의 삽입구멍에 삽입되어 상하 방향으로 슬라이딩 가능한 제2 슬라이딩 바; 상기 제1 및 제2 슬라이딩 바의 상단부를 연결하는 연결바; 및 복수개의 차단막이 상하방향으로 힌지 결합되어 상하방향으로 신축가능하되 최상단 차단막이 상기 연결바에 결합되고 최하단 차단막이 상기 메인 프레임에 결합되는 차단막 어셈블리;를 포함할 수 있다.

일 실시예에서 창문형 환기장치가, 라돈센서, 초미세먼지 센서, 일산화탄소 센서, 및 이산화탄소 센서 중 적어도 하나를 구비한 공기질 측정센서; 및 대기압 센서, 온도센서, 및 습도센서 중 적어도 하나를 구비한 환경 측정센서; 상기 공기질 측정센서와 환경 측정센서의 측정 데이터에 기초하여 제1 구동팬의 동작을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

일 실시예에서 상기 공기질 측정센서가 라돈센서, 초미세먼지 센서, 일산화탄소 센서, 및 이산화탄소 센서를 포함하고, 상기 환경 측정센서가 대기압 센서, 온도센서, 및 습도센서를 포함할 수 있다.

일 실시예에서 창문형 환기장치가 실내 공기를 상기 열교환기를 통과시켜 실외로 배출하거나 또는 실외 공기를 상기 열교환기를 통과시켜 실내로 유입하기 위한 적어도 하나의 제2 구동팬을 더 포함하고, 상기 제어부가 상기 측정 데이터에 기초하여 제2 구동팬의 동작을 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 창문형 환기장치에 공기청정 기능을 포함시켜 공기청정 기능과 환기 기능을 수행할 수 있으므로 실내에 차지하는 장치 부피를 최소로 하면서도 공기청정과 환기를 모두 수행할 수 있는 이점이 있다.

도1은 일 실시예에 따른 창문형 환기장치가 창틀에 부착된 예시적 모습을 도시한 도면,
도2는 일 실시예에 따라 공기청정 기능을 구비한 환기장치의 블록도,
도3은 일 실시예에 따른 환기장치의 블록도,
도4는 실시예에 따른 열교환기의 사시도,
도5는 일 실시예에 따른 열교환기의 내부 구조를 설명하는 도면,
도6 및 도7은 일 실시예에 따른 공기청정 기능을 설명하는 흐름도,
도8은 종래기술의 판상형 열교환기를 설명하는 도면이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서의 도면에 있어서, 구성요소들의 길이, 두께, 넓이 등의 수치는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장하여 표시될 수 있다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '~를 포함한다', '~로 구성된다', 및 '~로 이루어진다'라는 표현은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예를 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

도1은 일 실시예에 따른 창문형 환기장치(100)가 창틀에 부착된 예시적 모습을 개략적으로 도시하였다. 도시한 실시예에서 창문형 환기장치(100)(이하 간단히 "환기장치"라고도 함)는 주택이나 빌딩 등 건물의 창문의 창틀(10)에 설치될 수 있다.

일 실시예에 따른 창문형 환기장치(100)는 건물의 실내와 실외의 공기를 교환하여 실내 공기를 환기하는 동작을 수행할 수 있다. 대안적 실시예에서 환기장치(100)는 공기청정 기능을 더 포함할 수 있고, 이 경우 환기장치(100)는 라돈, 초미세먼지, 일산화탄소, 및 이산화탄소의 농도를 측정하는 센서, 실내 공기를 정화하는 필터장치, 및 이를 제어하는 제어장치를 구비할 수 있다. 또 다른 대안적 실시예에서 환기장치(100)는 냉난방 기능을 더 포함할 수 있고, 이 경우 환기장치(100)는 응축기, 압축기, 증발기 등 냉난방기에 구비되는 구성요소를 더 포함할 수 있다.

일반적으로 건물의 창틀(10)의 크기가 일정하지 않고 제각각이기 때문에 바람직한 일 실시예에서 고정용 프레임(20)을 사용하여 환기장치(100)를 창틀(10)에 설치할 수 있다. 고정용 프레임(20)은 건물의 창틀(10)에 설치되고 환기장치(100)를 수용하여 고정시킴으로써 환기장치(100)를 창틀에 고정 부착시킬 수 있다.

일 실시예에서 고정용 프레임(20)은 사각형 틀 형상의 메인 프레임(30) 및 상기 메인 프레임의 상부에 설치되되 상하방향으로 슬라이딩 가능한 확장 프레임(40)으로 구성될 수 있다. 메인 프레임(30)은 환기장치(100)와 결합되어 환기장치(100)를 창틀(10)에 고정시키는 부재로서 서로 이격된 수직의 측면 프레임(31,32)과 두 측면 프레임(31,32)의 상단부와 하단부를 각각 연결하는 상부 프레임(33) 및 하부 프레임(34)으로 구성되어 사각형 형상의 틀을 형성한다. 이렇게 4개의 프레임(31,32,33,34)에 의해 형성된 메인 프레임(30)의 사각형 틀의 폭과 높이는 환기장치(100)의 크기(폭과 높이)에 미리 맞춰서 설정되며 따라서 사각형 틀에 환기장치(100)가 끼워져서 밀착 고정될 수 있다. 또한 이 때 예컨대 고무나 실리콘 등과 같은 실링부재가 4개 프레임(31,32,33,34) 내측면을 따라 부착되어 있어서 환기장치(100)가 메인 프레임(30)의 사각 틀에 설치되었을 때 환기장치(100)와 메인 프레임(30)의 사각형 틀 사이를 밀폐할 수 있다.

확장 프레임(40)은 메인 프레임(30)의 상부에 상방향으로 슬라이딩되며 확장가능하도록 구성된다. 도시한 실시예에서 메인 프레임(30)의 측면 프레임(31,32)의 각각은 상단에 삽입구멍이 형성되어 있고, 확장 프레임(40)은 각각의 삽입구멍에 삽입되어 상하 방향으로 슬라이딩 가능한 제1 슬라이딩 바(41)와 제2 슬라이딩 바(42) 및 제1 및 제2 슬라이딩 바(41,42)의 상단부를 연결하는 연결바(43)를 포함한다. 또한 확장 프레임(40)은 차단막 어셈블리(50)를 포함한다. 차단막 어셈블리(50)는 상하방향으로 힌지 결합되어 상하방향으로 신축가능한 복수개의 차단막으로 구성되고 이 때 최상단 차단막이 연결바(43)에 결합되고 최하단 차단막이 메인 프레임(30)에 결합됨으로써 실외로부터 실내를 밀폐할 수 있다.

도2는 일 실시예에 따른 창문형 환기장치(100)의 블록도이다. 도2의 실시예에서는 환기장치(100)가 환기 및 공기청정 기능을 구비한 것으로 가정하였다.

도2를 참조하면, 각 공기청정기(100)는 디스플레이(110), 제어부(120), 팬 구동부(130), 및 다수의 측정센서(140,150)를 포함한다.

디스플레이(110)는 LCD, LED, 터치스크린 등 공지의 수단으로 구현될 수 있고 각 공기청정기(100)의 동작 상태나 각 실내 영역의 측정 데이터를 사용자에게 표시할 수 있다. 디스플레이(110)가 예컨대 터치스크린으로 구현되는 경우 입출력 장치로 기능할 수 있으며 사용자가 디스플레이(110)를 통해 각종 사용자 명령을 입력할 수 있고 그에 따른 사용자 명령을 제어부(120)로 전달할 수 있다.

제어부(120)는 데이터 저장부(도시 생략)에 저장된 데이터에 기초하여 팬 구동부(130)의 동작을 제어한다. 일 실시예에서 제어부(120)는 프로세서, 메모리, 데이터 저장부 등의 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 구현될 수 있으며, 예를 들어 팬 구동부(130)를 제어하는 제어 알고리즘이 데이터 저장부에 저장되어 있다가 메모리에 로딩되고 프로세서에 의해 실행됨으로써 제어부(120)가 동작할 수 있다.

팬 구동부(130)는 환기장치(100)가 설치된 실내에 공기 흐름을 발생하기 위한 것으로, 예를 들어 하나 이상의 구동팬(도3의 131,132,133)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서 각 구동팬(131,132,133)의 온/오프 동작은 제어부(120)에 의해 수행된다.

환기장치(100)에 설치되는 다수의 측정센서는 공기질 측정센서(140)와 환경 측정센서(150)로 구분될 수 있다. 공기질 측정센서(140)는 예컨대 라돈센서(141), 초미세먼지 센서(142), 일산화탄소 센서(143), 및 이산화탄소 센서(144)를 포함하며, 각각 라돈, 초미세먼지, 일산화탄소, 이산화탄소의 농도를 측정하고 측정 데이터를 송수신부(120)를 통해 공기청정 제어장치(200)로 전송할 수 있다. 또한 대안적 실시예에서, 공기질 측정센서(140)는 예컨대 오존, 산화질소, 휘발성 유기화합물(VOC) 등의 다른 유해물질을 감지하는 센서도 포함할 수 있다.

환경 측정센서(150)는 예컨대 대기압 센서(151), 온도센서(152), 및 습도센서(153)를 포함할 수 있고, 이들 센서는 각각 기압, 온도, 및 습도를 측정한다. 공기질 측정센서(140)와 환경 측정센서(150)의 각 센서가 측정한 측정 데이터는 제어부(120)로 전달되고 제어부(120)는 이러한 측정 데이터에 기초하여 실내의 현재 공기질 상태를 판단하고 팬 구동부(130)의 구동을 제어할 수 있다.

도3은 일 실시예에 따른 창문형 환기장치(100)의 또 다른 블록도로서 환기 및 공기정청을 위한 공기 흐름의 관점에서 환기장치(100)를 도시하였다.

도3을 참조하면, 환기장치(100)는 환기 기능을 위해 열교환기(200), 제1 필터(161), 제2 필터(162), 제1 구동팬(131), 및 제2 구동팬(132)을 포함하고 공기청정 기능을 위해 공기청정필터(133) 및 제3 구동팬(135)을 포함할 수 있다.

열교환기(200)는 실내 공기와 실외 공기 사이의 열에너지를 교환하기 위한 것으로, 환기를 위해 실내 공기(이하에서 "내기"(A1in)라고도 함)를 외부로 배출(이하에서 "배기"(A1out)라고도 함)하고 실외 공기(이하에서 "외기"(A2in)라고도 함)를 실내로 공급(이하에서 "급기"(A2out)라고도 함)할 때 내기(A1in)와 외기(A2in) 사이의 열에너지를 교환하는 역할을 한다. 열교환기(200)는 공지의 열교환기 구조를 이용할 수 있으며 바람직하게는 열교환 효율을 높일 수 있는 도4와 도5에 도시한 일 실시예에 따른 열교환기(200)를 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 열교환기(200)에 대해서는 도4와 도5를 참조하여 후술하기로 한다.

일 실시예에서 내기(A1in)를 열교환기(200)를 통과시켜 배기(A1out)하거나 또는 외기(A2in)를 열교환기(200)를 통과시켜 실내로 급기(A2out)하기 위해 적어도 하나의 구동팬을 설치할 수 있다. 도시한 실시예에서 환기장치(100)는 내기(A1in)에서 배기(A1out)로 향하는 공기의 이동경로상에 설치된 제1 구동팬(131) 및 외기(A2in)에서 급기(A2out)로 향하는 공기의 이동경로상에 설치된 제2 구동팬(132)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 구동팬(131,132)은 환기장치(100)의 제어부(120)의 제어에 의해 동작할 수 있다.

또한 바람직하게는 내기(A1in)에서 배기(A1out)로 향하는 공기 경로상에 하나 이상의 제1 공기필터(161)를 설치하고 외기(A2in)에서 급기(A2out)로 향하는 공기 경로상에 하나 이상의 제2 공기필터(162)을 설치할 수 있다.

일 실시예에서 공기청정 필터(133)는 실내 공기 중의 라돈 및/또는 초미세먼지를 제거 또는 감소시키는 적어도 하나의 필터로 구성된다. 제3 구동팬(135)은 공기청정 필터(133)를 통과하는 공기흐름을 생성하기 위해 필터(133)의 상류측 또는 하류측에 배치된다. 제3 구동팬(135)의 동작은 제어부(120)에 의해 수행된다. 즉 제어부(120)가 공기질 측정센서(140)의 측정 데이터에 기초하여 실내 영역의 공기 정화가 필요하다고 판단한 경우 제3 구동팬(135)을 구동하여 실내 공기를 정화할 수 있다.

도4는 일 실시예에 따른 열교환기(200)의 외관 사시도이고 도5는 열교환기(200)의 내부 구조를 설명하는 사시도이다.

도4와 도5를 참조하면 일 실시예에 따른 열교환기(200)는 대략 육면체 형상을 가지며 제1 유입구(207), 제1 배출구(208), 제2 유입구(211), 및 제2 배출구(212)가 열교환기(200)의 표면에 형성되어 있다.

도시한 실시예에서 화살표에서 바라본 모습을 열교환기(200)의 정면이라고 가정할 때, 열교환기(200)는 상면판(201), 하면판(202), 정면판(203), 후면판(204), 좌측면판(205), 및 우측면판(206)을 각각 정의하는 부재로 형성된 대략 육면체 형상의 외관을 가질 수 있다. 일 실시예에서 상면판(201)과 하면판(202)은 각각 전체 면이 막혀있어서 열교환기(200)의 내부 공간과 분리되어 있다. 복수개의 배관(210)이 열교환기(200)의 좌측면판(205)과 우측면판(206)을 관통하여 지나가도록 구성되며 따라서 우측면판(206)에는 배관(210)의 유입구(211)가 형성되고 좌측면판(205)에는 배관(210)의 배출구(212)가 형성되어 있다.

열교환기(200)의 정면판(203)의 일부에 유입구(207)가 형성되고 후면판(204)의 일부에 배출구(208)가 형성되어 열교환기(200)의 내부 공간이 외부와 연통하도록 구성된다. 이 때 유입구(207)와 배출구(208)는 정면에서 볼 때 서로 오버랩되지 않는 위치에 형성된다. 즉 도시한 실시예의 경우 정면에서 볼 때 유입구(207)가 정면판(203)의 좌측 영역에 형성되고 배출구(208)는 후면판(204)의 우측 영역에 형성되어 있으며, 따라서 유입구(207)로 유입된 공기가 열교환기(200)의 내부 공간을 길이방향으로(즉 좌우 방향으로) 통과한 후 배출구(208)로 배출될 수 있다.

도5를 참조하면 열교환기(200)의 내부에는 복수개의 배관(210)이 좌우 방향으로 통과하도록 배치된다. 복수개의 배관(210)의 각각은 서로 소정 거리 이격되어 나란히 배치된다. 일 실시예에서 각각의 배관(210)의 단면은 삼각형 형상이며, 대안적 실시예에서 배관(210)의 단면이 원형이나 타원형 또는 삼각형, 사각형 등 다각형 형상일 수 있다.

열교환기(200)의 내부에는 복수개의 배관(210)의 지지하여 열교환기(200)가 안정적이고 견고한 구조를 갖도록 복수개의 격벽(220)이 좌우 방향으로 서로 이격되어 설치될 수 있다. 각각의 격벽(220)은 제1 관통구(221)과 제2 관통구(222)를 포함할 수 있다. 제1 관통구(221)은 복수개의 배관(210)이 통과하기 위한 것으로, 배관(210)의 단면 형상과 크기에 대응하는 관통구 형상을 가진다. 제2 관통구(222)는 열교환기(200) 내부 공간에서 공기가 좌우 방향으로 통과하도록 형성된 것으로, 제1 관통구(221)의 사이사이에 적절한 형상과 크기로 관통구가 형성될 수 있다.

일 실시예에서 예컨대 내기(A1in)가 복수개의 배관(210)의 유입구(211)로 유입되어 열교환기(200) 내부를 통과한 후 배기(A1out)로서 배출구(212)로 배출되고, 외기(A2in)는 열교환기(200)의 정면판(203)의 유입구(207)로 유입되고 열교환기(200) 내부를 통과한 후 급기(A2out)로서 실내로 공급될 수 있고, 이 과정에서 열교환기(200) 내부 공간의 복수개의 배관(210)의 표면에서 내기(A1in)와 외기(A2in) 사이에 열교환이 일어날 수 있다.

이러한 일 실시예의 열교환기(200) 구성에 의하면 종래 판상형 열교환기에 비해 열교환 효율이 향상되는 효과를 가진다. 즉 도8의 종래 판상형 열교환기의 경우 다수의 판상형 부재(21)가 적층되고 각 판상형 부재(21) 사이를 지지부(22)가 지지하는 구조를 가지며, 실내에서 실외로 배출되는 공기의 경로와 실외에서 실내로 공급되는 공기의 경로가 각 판상형 부재(21)와 부재(21) 사이의 공간마다 번갈아가며 제공되되 서로 90도 방향으로 교차하도록 구성되어 있다. 그런데 이러한 종래 판상형 구조의 열교환기는 실내 공기와 실외 공기 사이의 열교환이 판상형 부재(21)의 표면에서만 일어나게 되고 지지부(22)는 열교환에 아무런 역할을 하지 않는다.

그러나 도4와 도5에 도시한 일 실시예의 열교환기(200)에서는 실외에서 실내로 들어오는 공기가 열교환기(200) 내부 공간으로 통과하고 실내에서 실외로 배출되는 공기가 복수의 배관(210)을 통과하여 배출되므로 열교환기(200) 내부 공간에서 복수의 배관(210)의 전체 표면이 열교환에 사용될 수 있다.

예를 들어, 도8의 종래 판상형 열교환기에서 가로 200mm 세로 200 mm의 판상형 부재(21)의 복수개 적층되어 층(layer)을 이루고 각 부재(21) 사이의 거리가 2mm 간격으로 형성되었다고 가정하면 각 부재(21)의 양면인 200 X 200 X 2 = 80,000㎟가 열교환에 사용되는 면적이다. 이에 반해 도4와 도5의 열교환기(200)에서 예컨대 삼각형 단면의 배관(210)의 빗변이 2.2mm, 밑변이 2mm, 길이가 200mm, 그리고 배관 개수가 100개인 경우, 전체 빗변의 면적이 2.2 X 200 X 200 = 88,000이고 전체 밑변의 면적이 2 x 200 x 100 = 40,000이므로 총 128,000 ㎟의 면적이 열교환에 사용되고 따라서 종래 대비 열교환 면적이 60% 이상 증가하였으므로 열교환 효율을 크게 높일 수 있다.

도6 및 도7은 일 실시예에 따른 열교환기(200)의 공기청정 기능을 설명하는 흐름도로서, 제어부(120)가 열교환기(200)의 각종 센서(140,150)의 측정 데이터에 기초하여 실내 공기를 정화하는 예시적 방법을 나타낸다. 도시한 실시예에서는

도면을 참조하면, 단계(S10)에서 제어부(120)가 센서(140,150)로부터 측정 데이터를 수신한다. 이 때 측정 데이터는 예를 들어 라돈센서(141), 초미세먼지 센서(142), 일산화탄소 센서(143), 및 이산화탄소 센서(144)가 각각 측정한 라돈농도, 초미세먼지 농도, 일산화탄소 농도, 및 이산화탄소 농도 데이터, 그리고 대기압 센서(151), 온도센서(152), 및 습도센서(153)가 각각 측정한 대기압, 온도, 및 습도 데이터를 포함할 수 있다. 일 실시예에서 환기장치(100)는 이러한 데이터들을 소정 시간 주기마다 측정하거나 특정 이벤트가 발생할 때마다 측정할 수 있다.

그 후 단계(S11)에서 제어부(120)는 평균 대기압과 측정 대기압의 차이(편차)를 계산하고, 단계(S12,S13,S14)에서 이 편차를 소정 기준 편차와 비교한다. 여기서 '평균 대기압'은 해당 환기장치(100)가 설치된 실내 영역의 평균적인 기압을 의미하며, 예를 들어 라돈 농도가 정상 범위 이내인 상태에서 소정 시간(예컨대 24시간 또는 1주일 등의 시간)동안 측정한 대기압을 평균한 값으로 설정할 수 있다. 일반적으로 라돈 농도가 높을수록 기압이 증가하며, 따라서 어느 시점의 측정 대기압을 평균 대기압과 비교하여 측정 대기압이 평균 대기압보다 소정 편차 이상으로 크다면 라돈 농도가 높다고 가정할 수 있다.

따라서 본 발명에서는 우선 이러한 편차 값을 소정의 제1 기준 편차(RP1)와 비교하고(단계 S12) 제1 기준 편차(RP1) 보다 크다면 라돈 농도가 정상 범위 이상인 것으로 판단하여 환기장치(100)의 제1 및 제2 구동팬(131,132)을 작동시켜 실내를 환기시키거나 또는 제3 구동팬(135)을 작동시켜 공기청정 동작을 수행할 수 있다(단계 S21 또는 S22).

이 때 예를 들어 편차 값이 제1 기준 편차(RP1) 보다 크고 제2 기준 편차(RP2) 보다 작으면 환기장치(100)의 디스플레이(110) 또는 LED 램프(도시 생략)에 예컨대 '주의'를 알리는 램프를 켜고 환기/필터 동작을 수행하며(단계 S13 및 S21), 편차 값이 제2 기준 편차(RP2) 보다 큰 경우에는 디스플레이(110)에서 '위험'을 알리거나 환기/필터 동작을 수행할 수 있다(단계 S14 및 S22).

만일 단계(S12)에서 편차 값이 제1 기준 편차(RP1) 이하인 경우이면 단계(S15)로 진행하여 라돈농도 측정 데이터(R1)를 판독한다. 이 때 라돈농도 측정 데이터는 단계(S10)에서 공기청정기(100)로부터 수신한 측정 데이터에 포함된 데이터일 수도 있고, 대안적으로 단계(S15)의 실행시 공기청정기(100)로부터 수신할 수도 있다.

그 후 단계(S16)에서 라돈 측정 데이터(R1)가 제1 기준 농도(RR1) 보다 작으면 라돈 농도가 정상 범위인 것으로 판단하고 환기장치(100)의 램프나 환기/필터 동작을 중단한다(S20). 예를 들어 제1 기준 농도(RR1)는 100Bq/㎥로 설정할 수 있다. 만일 라돈 측정 데이터(R1)가 제1 기준 농도(RR1) 보다 크고 제2 기준 농도(RR2) 보다 작으면 라돈 농도가 정상 범위이긴 하지만 주의가 필요한 정도라고 판단하여 디스플레이(110)에서 '주의' 표시를 하거나 램프를 켜고 환기/필터 동작을 수행할 수 있고(단계 S17 및 S21), 라돈 측정 데이터(R1)가 제2 기준 농도(RR2)보다 큰 경우에는 디스플레이(110)에 '위험' 표시를 하거나 램프를 켜고 환기/필터 동작을 수행할 수 있다(단계 S18 및 S22). 제2 기준 농도(RR2)는 임의의 값으로 설정될 수 있으며, 현재 일상 생활에서 대기중 라돈 허용기준치는 148Bq/㎥이므로 일 실시예에서 제2 기준 농도(RR2)를 이 수치로 설정할 수 있다.

한편 경우에 따라 라돈 농도 측정값이 실내의 온도나 습도에 영향을 받을 수 있으므로, 대안적 실시예에서 온도 및/또는 습도가 기설정된 기준값 이내인지 여부를 판단하는 단계(S19)를 더 포함할 수 있다. 이 단계(S19)를 포함하는 경우, 도시한 것처럼 라돈 측정 데이터(R1)가 제1 기준 농도(RR1) 이하인 경우 온도 및/또는 습도가 기준값 이하인지 여부를 판단하고(단계 S19) 기준값 이하이면 환기장치(100)의 동작을 중단하고 기준값 보다 크면 주의 램프 점등과 함께 환기/필터 동작을 수행하도록 구성할 수 있다(S21).

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면 기압 측정값이 라돈 농도에 따라 증가한다는 원리를 이용하여 평균 대기압과 측정 대기압을 비교하는 단계(S12,S13,S14)를 먼저 수행하고 그 결과에 따라 환기장치(100)를 동작시키기 때문에 라돈 센서만 이용하는 경우에 비해 라돈 농도 증가에 더 신속하게 반응하여 대응할 수 있는 이점이 있다.

그 후 도7에 도시한 것처럼 단계(S30)로 진행하여 습도 측정 데이터와 기준 습도(RH)를 비교한다. 이 때 습도 측정 데이터는 단계(S10)에서 각종 센서(140,150)로부터 수신한 측정 데이터에 포함된 데이터일 수도 있고 대안적으로 단계(S30)의 실행시 수신할 데이터일 수도 있다. 일반적으로 초미세먼지는 습도에 영향을 많이 받으며, 습도 측정 데이터가 기준 습도(RH) 보다 높으면 정확한 초미세먼지 측정이 되지 않으므로 단계(S31)로 진행하여 사용자가 실내습도 감소를 알리는 메시지를 표시할 수 있다. 이러한 메시지는 예컨대 디스플레이(110)에 표시하거나 스피커를 통해 사용자에게 알릴 수 있다. 또한 일 실시예에서, 메시지의 표시와 함께 환기장치(100)에 설치되거나 별도로 설치된 제습장치를 동작시킬 수 있다(단계 S32).

만일 습도 측정 데이터가 기준 습도(RH) 이하인 경우 초미세먼지 측정 데이터(D1)를 수신하고(단계 S33) 이 측정 데이터(D1)에 기초하여 산출한 초미세먼지 측정 데이터(D3)와 기준 농도(RD)를 비교한다(단계 S35). 여기서 측정 데이터(D1)는 단계(S10) 또는 단계(S33)의 실행시 초미세먼지 센서(142)로부터 수신할 데이터일 수 있다. 측정 데이터(D3)는 측정 데이터(D1)와 동일한 값일 수도 있고 이 측정 데이터(D1)를 소정 시간(예컨대 24시간) 동안 측정하여 평균한 값일 수도 있다. 단계(S33)의 비교 결과 초미세먼지 측정 데이터(D3)가 기준 농도(RD) 이상이면 예컨대 디스플레이(110)에 '위험' 표시를 하거나 램프를 점등하고 제1 및 제2 구동팬(131,132)을 구동하여 실내를 환기할 수 있다(단계 S36).

한편 필요에 따라 초미세먼지를 입자 크기별로 카운트하여 필터의 성능 개선에 사용할 수 있으며, 대안적 실시예에서 이를 위해 초미세먼지를 입자크기별로 카운트하는 단계(S34)를 추가할 수 있다. 이 단계(S34)를 포함하는 경우, 도5에 도시한 것처럼 초미세먼지를 예컨대 PM0.5 이하의 입자수(Count1), PM1.0 이하의 입자수(Count2), 및 PM2.5 이하의 입자수(Count3)로 각각 나누어 카운트하고 전체 입자수(D2 = Count1 + Count2 + Count3)를 계산할 수 있다.

다음으로, 도7의 단계(S40)에서 일산화탄소 측정 데이터(C1)를 가져와서 측정 데이터(C1)와 일산화탄소의 기준 농도(RC1)를 비교한다(단계 S41). 이 때 일산화탄소 측정 데이터(C1)는 단계(S10) 또는 단계(S40)의 실행시 센서(143)가 측정한 데이터일 수 있다. 단계(S41)의 비교 결과 일산화탄소 측정 데이터(C1)가 기준 농도(RC1) 이상이면 제1 및 제2 구동팬(131,132)을 소정 시간 동안 구동할 수 있다(단계 S42).

그 후 단계(S50)에서 이산화탄소 측정 데이터(C2)를 가져와서 측정 데이터(C2)와 이산화탄소의 기준 농도(RC2)를 비교한다(단계 S51). 이 때 이산화탄소 측정 데이터(C2)는 단계(S10) 또는 단계(S50)의 실행시 센서(144)가 측정한 데이터일 수 있다. 단계(S51)의 비교 결과 이산화탄소 측정 데이터(C2)가 기준 농도(RC2) 이상이면 제1 및 제2 구동팬(131,132)을 소정 시간 동안 구동할 수 있다(단계 S52).

이렇게 하여 전체 단계가 완료되면 모든 측정 데이터, 예컨대 라돈 측정 데이터(R1), 초미세먼지 측정 데이터(D1,D2,D3), 입자크기별 초미세먼지 카운트 값(Count1, Count2, Count3), 일산화탄소 측정 데이터(C1), 및 이산화탄소 측정 데이터(C2) 등의 데이터를 데이터 저장부에 저장할 수 있다.

이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

20: 고정용 프레임 30: 메인 프레임
40: 확장 프레임 100: 창문형 환기장치
200: 열교환기

Claims (1)

1. 건물의 창틀에 설치되는 창문형 환기장치(100)로서,
   실내 공기와 실외 공기 사이의 열에너지를 교환하는 열교환기(200);
   실내 공기 중의 라돈 및/또는 초미세먼지를 제거 또는 감소시키는 공기청정 필터(133); 및
   상기 공기청정 필터를 통과하는 공기흐름을 생성하도록 구성된 제1 구동팬(135);을 포함하는 것을 특징으로 하는, 창문형 환기장치.

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