KR102074612B1 - 환기형 시스템 공기정화기 - Google Patents

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Abstract

본원 발명은 다중이용시설의 실내 공기질을 항상 청정하게 하는 기술 분야이다.
요즈음 대기가 황사, 미세먼지, 초미세먼지 등으로 인하여 공기질이 매우 나쁜 날이 늘어나고 있으며 따라서 외부 활동을 못하고 실내에서 활동하는 경우가 많다. 교실, 체육시설, 각종 문화시설 등 다중이용시설에 많은 사람이 활동하면 실내에 이산화탄소 농도가 급증하여 반듯이 환기를 필요로 하지만 외부 공기의 오염으로 환기가 문제가 된다. 이럴 경우 외기를 정화하여 흡입하고, 청정한 공기를 넓은 실내 공간에 고르게 퍼지게하며 동시에 실내공기를 배출하여야 하는 것이 해결 과제이다.
외기를 흡입. 필터링해서 정화하여 실내로 유입하고, 실내의 오염된 공기를 흡입하여 필터링해서 정화하여 실내로 배출하는 환기형공기정화기;와 공기를 순환시키는 공기순환기;와 오염된 실내공기를 배출하는 내기배출기;와 실내의 공기질을 측정하는 공기질 측정기;를 구성하고 시스템 제어부의 시스템 운용프로그램을 이용하여 그 구성기기들이 유기적으로 제어되어 작동함으로써 다중이용시설의 실내공기질을 항상 청정하게 하여 시설 이용자의 건강에 유익한 환경을 만드는 효과가 매우 크다.

Description

환기형 시스템 공기정화기{System unit of air cleaner with ventilator}
본 발명은 환기형 시스템 공기정화기에 관한 것으로, 다중 이용시설의 넓은 실내공간(교실,체육관, 대합실, 로비 등)에 있어서 쾌적한 공기질을 유지하기 위하여 환기와 정화기능을 겸비하고 실내공간 자체를 하나의 공기정화기능의 공간으로 이용하려는 공기 정화 기술에 관한 것인데 구체적으로는
실내 공기가 이산화탄소, 라돈 등에 의하여 오염된 경우와 같이 실내 공기를 공기정화필터를 사용하여 정화하는 것 만으로는 공기질을 개선할 수 없는 경우에는 오염된 실내 공기를 외부로 배출시키고 동시에 외부의 신선한 공기를 실내로 흡입하는 환기방법을 사용하여야 한다.
실내 공기질의 나쁜 원인이 미세먼지 또는 초미세먼지인 경우에는 실내 온도를 유지하기 위하여 외부 공기의 유입과 실내 공기의 배출을 차단하고 실내공기를 정화장치를 이용하여 정화한다.
이와 같이 신선한 외부공기를 흡입하고 오염된 내부공기를 배출하는 환기 기능과 실내 공기를 필터링을 통하여 정화하는 기능(이하 공기정화라고 칭한다)을 가지며, 다중이용시설과 같은 대형의 실내 공간을 하나의 공기정화기기처럼 운용하고, 공기의 흐름(유로)을 형성하여 실내의 곳곳의 공기질이 골고루 청정하게 하는 기술분야이다.
오늘날 대기 상태가 황사, 미세먼지, 초미세먼지 등으로 오염되어 외부활동이 제한 받는 날 수가 점점 늘어나 심각한 상태에 이르렀다
따라서 외부활동을 자제하고 실내활동을 하는 시간이 늘어남에 의하여 이산화탄소량의 증가로 실내 공기질의 문제가 대두된다.
예로부터 실내 공기를 환기시킴에 있어서는 창문을 열어 실내공기와 실외공기가 자연적으로 순환하도록 하는 방법이 사용되어 왔다.
이러한 자연순환식 환기방법은 가장 편리하고 경제적인 환기방식이라 할 수 있겠으나 외부 공기가 황사, 미세먼지, 초미세먼지 등으로 오염된 경우에는 환기에 의화여 실내가 오염될 수 있다.
또한 다중이용시설의 경우는 환기의 필요량이 크기 때문에 기계식 환기장치를 의무화 하도록 법으로 규정하고 있으며 이와 관련된 실내 공기질 관련 법령을 살펴보면
건축물의 설비기준 등에 관한 규칙 제11조(공동주택 및 다중이용시설의 환기설비기준 등)
①영 제87조제2항의 규정에 따라 신축 또는 리모델링하는 다음 각 호의 어느 하나에 해당하는 주택 또는 건축물(이하 "신축공동주택등"이라 한다)은 시간당 0.5회 이상의 환기가 이루어질 수 있도록 자연환기설비 또는 기계환기설비를 설치하여야 한다.
④다중이용시설을 신축하는 경우에 기계환기설비를 설치하여야 하는 다중이용시설 및 각 시설의 필요 환기량은 별표 1의6과 같으며, 설치하여야 하는 기계환기설비의 구조 및 설치는 다음 각 호의 기준에 적합하여야 한다.

1. 다중이용시설의 기계환기설비 용량기준은 시설이용 인원 당 환기량을 원칙으로 산정할 것
2. 기계환기설비는 다중이용시설로 공급되는 공기의 분포를 최대한 균등하게 하여 실내 기류의 편차가 최소화될 수 있도록 할 것
3. 공기공급체계·공기배출체계 또는 공기흡입구·배기구 등에 설치되는 송풍기는 외부의 기류로 인하여 송풍능력이 떨어지는 구조가 아닐 것
4. 바깥공기를 공급하는 공기공급체계 또는 공기흡입구는 입자형·가스형 오염물질의 제거·여과장치 등 외부로부터 오염물질이 유입되는 것을 최대한 차단할 수 있는 설비를 갖추어야 하며, 제거·여과장치 등의 청소 및 교환 등 유지관리가 쉬운 구조일 것
건축물의 설비기준 등에 관한 규칙 제11조 ④항 5.
공기배출체계 및 배기구는 배출되는 공기가 공기공급체계 및 공기흡입구로 직접 들어가지 아니하는 위치에 설치할 것 을 규정하고 있다.
그러나 학교 교실, 체육관, 어린이집, 유치원 등의 다중이용시설의 경우 그 실태를 살펴보면 실내가 미세먼지에 오염되면 공기정화기를 설치하여 미세먼지나 초미세먼지를 제거하는데 급급하고 있으나 시간이 흐름에 따라 이산화탄소량이 증가하여 실내의 공기질이 악화되어도 환기를 시키지 못하고 있으며 환풍기를 작동하여 실내공기를 외부로 배출하고 있다. 이럴 경우 외부의 공기가 실내로 유입되어야 하지만 요즈음 창호는 기밀 유지가 잘 되어 있어서 외기의 유입이 어려우며 또한 정화되지 않은 외기가 유입이 되어서도 않되는 문제가 발생한다.
정부에서는 학교 교실 등에 공기정화기의 설치량을 늘린다고 하나 이 역시 실내 미세먼지를 제거하는 효과는 있으나, 실내공기 중의 산소농도가 저하되는 문제점은 해결하지 못한다.
또한 관련 법을 보면 각 시설별 필요 환기량을 규정하고 있다.
기계환기설비를 설치하여야 하는 다중이용시설 및 각 시설의 필요 환기량(제11조제4항 관련)
구분 필요 환기량(㎥/인ㆍh) 비고
가. 지하시설 1) 지하역사 25 이상
2) 지하도상가 36 이상 매장(상점) 기준
나. 문화 및 집회시설 29 이상
다. 판매시설 29 이상
라. 운수시설 29 이상
마. 의료시설 36 이상
바. 교육연구시설 36 이상
사. 노유자시설 36 이상
아. 업무시설 29 이상
자. 자동차 관련 시설 27 이상
차. 장례식장 36 이상
카. 그 밖의 시설 25 이상
대한민국 등록특허 제10-1122252호(2012.02.23. 등록) “창문형 환기장치를 이용한 환기방법” 등록특허 제10-0483509호(2005.04.14. 등록) "공기정화 환풍기" 공개특허10-2005-0111159(2005.11.24.) “공기청정장치 일체형 환기시스템” 공개번호10-2011-0111641(2011. 10. 12) “창호형 환기장치를 활용한 실내 환기장치 및 환기방법” 공개번호 10-2018-0064322호(2018. 06. 14) “대공간 공기순환식 냉난방기”
본원 발명의 목적은 다중이 이용하는 넓은 실내 공간의 공기를 항상 청정하게 하기 위하여 실내공기 정화기능과, 신선한 외부공기의 유입과 동시에 오염된 실내공기 배출하는 환기기능이 있으며, 실외로 배출된 실내공기가 곧바로 다시 실내로 흡입되지 않도록 하며 넓은 공간 전체가 고르게 환기 및 정화가 되기 위하여 공기가 순환되도록 공기의 흐름을 조성하고 넓은 공간의 각각의 위치에서 공기의 오염도를 측정할 수 있도록 하여 다중이 이용하는 실내공간 전체에 대한 환기 및 공기정화 효과가 향상되며, 실내와 실외의 공기질의 어떠한 환경 조건에서도 실내공기의 청정상태가 최적화를 유지할 수 있도록 하는 시스템 운용프로그램에 의하여 운용되는 공기정화설비를 제공하려는 것이다.
또한 관련 법령의 규정에 적합하며 다중이용시설의 공기질을 최적화하기 위하여 평소에는 실내 먼지를 필터링을 통하여 정화하는 공기정화기의 기능을 하며 시간의 흐름에 따라 이산화탄소, 라돈 등의 증가로 인한 실내 공기질이 나빠짐으로 인하여 필터링을 통한 공기정화기의 기능으로는 해결이 되지 않는 조건이 되면 환기에 의한 정화기능으로 전환되어 실외공기를 정화하여 실내로 흡입하고 실내공기를 배출함으로써 환기에 의한 공기청정기능을 수행하며, 공기정화 또는 환기의 효과와 기능을 높이기 위하여 넓은 실내 공간 전체에 공기의 순환을 조성하여 공기질을 고르게 하는 것이 해결하고자 하는 과제이다.
다중이용시설의 실내 공간전체를 하나의 대형 공기정화기로 보고
외부공기(이하 ‘외기’라 함))를 흡입해서 필터링을 하여 정화한 후 실내로 유입하는 기능(환풍기의 외기 흡입 기능과 공기정화기의 필터링 기능을 겸한 기능)과 실내공기(이하 ‘내기’라 함)를 흡입하여 필터링을 하여 정화한 후 실내로 배출하는 기능(일반적인 공기정화기의 기능)을 가지는 환기형 공기정화기를 설치하여 공기정화용 내기흡입구 및 외기의 흡입구와, 공기정화 필터를 구비한 것으로 삼고
대형의 실내공간을 공기의 유로관으로 보고 공간의 규모에 따라 하나 이상 다수의 공기 순환기을 설치해서 실내 공기의 흐름을 조성하여 실내의 공기질을 고르게 하고,
삭제
실내 공간의 규모에 따라 실내의 벽면 또는 창문에 하나 이상 다수의 실내공기 배출구를 마련하고 실내 공기를 실외로 배출하는 내기배출기를 설치한다.
또한 실내 공간의 규모에 따라 적정 위치에 하나 이상 다수의 공기질측정기를 설치하여 각각의 위치의 공기질을 측정하여 시스템 제어부로 그 정보를 송신한다.
시스템 제어부를 상기의 환기형 공기정화기 내에 설치하고 공기질측정기로부터 수신한 정보자료를 분석하여 상기의 환기형 공기정화기, 내기배출기, 공기순환기를 제어하도록 한다.
상기와 같이 환기형공기정화기, 내기배출기, 공기순환기, 공기질측정기가 시스템 제어부의 시스템 운용프로그램에 의하여 운용되어 대형 실내공간을 하나의 환풍기 겸 공기정화기의 기능을 가지는 기기로서 사용함으로써 실내.외의 어떠한 공기질 조건의 환경에서도 항상 실내공기를 청정하게 유지할 수 있게 하는 것이 해결하고자 하는 과제의 해결수단이다.
배경이 되는 기술의 선행기술을 살펴보면
실내공기를 배출시킴과 아룰러 실외공기를 흡입하고 정화하여 실내로 유입시키는 선행기술로서는 대한민국 등록특허 제10-1122252호(2012.02.23. 등록) "창문형 환기장치를 이용한 환기방법"(이하, '선행기술1'이라 함)은 건축물 내에 복수개로 구획된 각 구역에 환기팬의 회전방향에 따라 외부공기의 흡입과 실내공기를 배출하는 환기장치를 설치하고 중앙에 제어장치를 두어 각각의 환기장치를 제어하는 것이 있으나 이 선행기술1을 살펴보면 외부공기를 정화하여 실내로 유입시키고 실내공기를 외부로 배출하는 기술은 있으나, 실내공기를 흡입하여 정화한 후 실내로 배출하는 정화 장치가 없으며, 공기정화 필터(선행기술1 도면5 부호50)와 축열부재(선행기술1 도면5 부호 30)의 전방에서 환기팬(20)이 공기를 필터와 축열부재 방향으로 흐르도록 설계한 것은 바람(공기의 흐름)이 필터와 축열부재의 저항을 받아 공기가 잘 흐르지 못하며 환기핸 모터에 과부하가 생기는 문제가 발생하며, 환기 시에는 환기팬이 역방향으로 회전하여 공기의 흡입에 의하여 밸브체(선행기술1의 도면5 부호 17)가 개방되는 기술로서 이 선행기술은 고압으로 작동되는 공압기기(에어컴프레셔 등)에서 적용될 수 있는 기술로서 본 출원발명이 해결하고자 하는 과제를 해결하지 못한다.
등록특허 제10-0483509호(2005.04.14. 등록) "공기정화 환풍기"(이하, '선행기술2'라 함)는 실내공기를 실외로 배출함과 아울러 실외공기를 흡입하여 정화한 후 실내로 유입시키는 환기모드와, 실내공기를 흡입하여 정화한 후 다시 실내로 유입시키는 실내공기정화모드로 운전함으로써 실내공기를 정화하는 기술을 개시하고 있다.
그러나 상기 선행기술2는 실내.외의 흡입구와 배출구가 매우 가까이 접해있어서 흡입된 외부 공기가 즉시 배출구로 흡입되어 외부로 배출되고 배출된 실내공기가 외부공기의 흡입구로 즉시 흡입되는 순환과정이 발생할 수 있어서 다중이 사용하는 넓은 실내 공간에 설치하기는 부적절하며, 실내공기 정화 능력이 매우 부족하다고 할 것이다.
이 선행기술은 ‘건축물의 설비기준 등에 관한 규칙 제11조 ④항 5. 공기배출체계 및 배기구는 배출되는 공기가 공기공급체계 및 공기흡입구로 직접 들어가지 아니하는 위치에 설치할 것’이라는 조건을 충족하지 못한다.
또 다른 선행기술로 공개특허10-2005-0111159(2005.11.24.) 공기청정장치 일체형 환기시스템(이하, '선행기술3'이라 함)이 있으나 이 선행기술3 역시 ‘건축물의 설비기준 등에 관한 규칙 제11조 ④항 5. 공기배출체계 및 배기구는 배출되는 공기가 공기공급체계 및 공기흡입구로 직접 들어가지 아니하는 위치에 설치할 것, 및 같은 원리로 흡입된 공기의 배출구가 실내공기 배출구와 인접하여 흡입된 외부공기가 배출기의 흡입구로 직접 들어가는 구조로써 법령의 기준을 충족하지 못한다.
또한 ‘건축물의 설비기준 등에 관한 규칙 제11조 ④항 2. 기계환기설비는 다중이용시설로 공급되는 공기의 분포를 최대한 균등하게 하여 실내 기류의 편차가 최소화될 수 있도록 할 것’ 이라는 법령을 충족시키지 못한다.
또 다른 선행기술로 공개번호10-2011-0111641(2011. 10. 12) ‘창호형 환기장치를 활용한 실내 환기장치 및 환기방법’(이하, '선행기술4'라 함)이 있다.
상기 선행기술4를 살펴보면 ‘전면 분할된 창호의 창호틀에 장착되는 열교환 모듈(34); 및 상기 열교환모듈 (34)과 이웃하여 위치하도록 상기 창호틀에 장착되는 급배기 모듈(33);을 포함하되, 상기 열교환 모듈(34)은 실외 공간으로부터 상기 창호틀로 유입된 외기를 상기 창호틀로부터 전달받아 상기 급배기 모듈(33)로 전달하고, 상기 창호틀로부터 상기 실외 공간으로 배출될 내기를 실내 공간으로부터 하면을 통해 전달받아 상기 창호틀로 전달하며, 외기와 내기간 열 교환을 외기와 내기의 혼합이 이루어지지 않도록 창호의 좌우측 트랜섬에 장착되고, 상기 급배기 모듈(33)은 상기 열교환 모듈(34)로부터 전달받은 외기를 상기 실내 공간으로 배출하도록 창호의 중앙 트랜섬에 장착되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연결 모듈(35)은 상기 외기를 상기 열교환 모듈(34)로부터 전달받아 상기 급배기 모듈(33)로 전달하기 위해 상기 창호틀에 장착되는 것으로, 외기의 이동로로 제공되는 연결 덕트(610); 및 상기 연결 덕트를 덮도록 상기 창호틀에 착탈 가능하게 장착되며‘ 라고 설명하고 있는데 선행기술에 있어서 과제의 해결 수단 및 도면을 볼 때 창틀의 좌우측과 중앙의 트랜섬 즉 횡강력강, 빔, 프레임으로 구성된 창틀에 장착하고 그 곳에 내, 외기 유입 및 배출 덕트를 설치하는 것으로 되어 있어 내, 외기의 유입 및 배출량이 매우 제한적(법정 환기량 의 부족)이라 할 수 있으며, 이 선행기술은 실내공기의 정화장치는 없는 것으로써 다중이용시설의 환기장치로는 부적합하다 할 것이다.
또 다른 선행기술로 공개번호 10-2018-0064322호(2018. 06. 14) ‘대공간 공기순환식 냉난방기’(이하, '선행기술 5'라 함)가 있다.
이 선행기술 5의 기술분야는 냉난방기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대공간을 위한 공기순환식 냉난방기에 관한 것이다.
이 선행기술 역시 실내의 공기를 순환하며 정화하는 기능을 갖는 필터가 있고, 외부공기를 유입하여 필터를 거쳐 정화한 후 실내로 배출하는 기능이 있으나 그 해결하려는 과제와 발명의 목적에서 보듯이 층고가 높은 공간에서 사용할 수 있는 냉난방기를 제공하는 데 있으며, 실내 공간이 큰 다중이용시설의 높은공간에 설치하여 공기정화 및 환기를 위한 기술이나 실내로 공기를 배출하는 배출구와 실내공기를 흡입하는 흡입구가 하나의 기기에 설치되어 있으므로 넓은 실내공간을 감안할 때 매우 근접하여 있으므로 기기에서 멀리 떨어져 있는 공간의 정화에는 실효성이 부족하다 할 것으로 이 선행기술 역시 ‘건축물의 설비기준 등에 관한 규칙 제11조 ④항 2. 기계환기설비는 다중이용시설로 공급되는 공기의 분포를 최대한 균등하게 하여 실내 기류의 편차가 최소화될 수 있도록 할 것’ 이라는 법령 기준을 충족시키지 못한다.
상기와 같이 상기의 선행기술로는 본 출원발명의 과제의 해결 수단이 되지 못한다.
본 출원발명인 환기형 시스템 공기정화기는 실내 공기질의 상태에 따라 필요한 조건을 최적으로 맞추어 실내공기 청정기능과 환기 기능을 수행하여 다중이용시설의 실내 공기질을 항상 청정하게 하는 효과가 있다.
또한 어떠한 실내. 실외의 공기질의 조건에서도 넓은 실내공간 전체의 공기질의 상태가 고르게 청정하게 되도록 하는 효과가 있다.
도 1 은 환기형 시스템 공기정화기의 시스템의 구성도
도 2는 환기형 시스템 공기정화기를 구성하는 기기를 실내 공간에 설치한 하나의 예를 보이는 배치도
도 3은 환기형공기정화기의 종단측면도
도 4는 내기배출기의 종단측면도와 사시도
도 5는 공기순환팬의 정면도와 종단측면도
도 6은 공기질측정기의 단면도와 종단측면도
도 7은 물흡착식 필터의 종단측면도
도 8, 도 9, 도 10은 물흡착식 필터의 분해도
도 11은 물흡착식 필터의 사시도
환기형 시스템 공기청정기는 환기형공기정화기; 내기배출기; 공기순환기; 공기질측정기;로 구성되며
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상기 환기형공기정화기(10);는 실내의 벽측에 설치되고 벽면이나 창문에 외기흡입구(115)를 연결할 통로를 마련하고 기기에 내장되어 있는 시스템제어부(127)가 공기질측정기의 측정센서제어부(416)로부터 이산화탄소나 라돈, 위해가스, 미세먼지 초미세먼지의 측정 정보신호를 받아 이산화탄소나 라돈, 위해가스 등과 같이 필터링을 통하여 정화가 될 수 없는 오염 인자군(이하 환기대상 오염 인자군이라 함)과 미세먼지, 초미세먼지와 같이 필터링에 의하여 정화가 되는 오염 인자군(이하 정화대상 오염 인자군이라 함)으로 구분하여 그 구분된 정보에 의하여 시스템 운용프로그램이 운용됨으로써 제어된다.
상기의 시스템제어부는 환기대상 오염 인자군에 의하여 그 농도가 높아 공기질이 나쁠 경우에는 환기형공기정화기의 흡입팬이 가동되어 외부공기를 흡입하며 흡입한 외기를 물흡착식 필터(500)와 건식필터부(125)를 통과시켜 정화하여, 정화공기배출구(129)를 통해 실내로 배출되게 하고 공기순환기를 가동하여 공기의 흐름을 조성케 하며, 내기배출기를 가동하여 환기가 되도록 제어한다.
또한 상기의 시스템제어부는 정화대상 오염 인자군에 의하여 그 농도가 높아 공기질이 나쁠 경우에는 환기형공기정화기의 흡입팬이 가동되어 전면 내기흡입구(124)와 측면 내기흡입구(123)를 통하여 실내공기를 흡입하며 흡입한 내기를 물흡착식 필터(500)와 건식필터부(125)룰 통과시켜 정화하여 정화공기배출구(129)를 통해 실내로 배출되게 하고 공기순환기를 가동하여 공기의 흐름을 조성케 하여 정화가 되도록 제어한다.
상기 환기형 공기정화기(10)의 구조는 벽면이나 창문 밖의 외부로 외기흡입구(115)를 확보하고 외기흡입구와 적정 거리를 확보하여 상기 외기흡입구보다 직경이 적절히 큰 외기흡입구커버(113)를 설치한다. 이 커버와 외기흡입구(115)와의 사이에는 외기흡입구걸름망(114)을 설치하여 이물질의 유입을 방지한다.
상기 외기흡입구(115)는 외기흡입관(116)에 연결되며 이 흡입관 상단에는 외기흡입관 응용마개(112)를 두어 외기흡입구를 변경할 수도 있게 한다.
외기흡입관(116)과 내기흡입관(122)의 실내 유입측 끝단은 외기흡입관(116)과 내기흡입관(122)이 만나는 지점으로 이곳에 내기.외기 선택댐퍼(119)를 두어 내기흡입과 외기흡입을 필요에 따라 선택한다.
상기 내기.외기 선택댐퍼를 통과한 내기 또는 외기는 물흡착식 필터(500)와 건식필터부(125)를 통과하여 정화 된다.
흡입팬(118)의 기동에 의하여 상기 정화된 공기는 정화공기 유입관(126)을 통하여 흡입되고 유입된 내.외기의 온도를 보상하는 히터(117) 와 열교환기(130)를 통과하여 정화공기 배출구(129)를 지나 실내로 배출된다.
본원 발명에 있어서의 환기형공기정화기는 냉방기능과 온풍기능을 가질 수 있으나 온도를 보상하는 히터(117)와 열교환기(130)는 계절에 따라서 히팅 또는 냉방을 하는 통상의 기술이어서 이 것에 대한 설명은 생략한다.
또한 본원발명에 있어서 외기 흡입시 외기에 위해가스가 혼재되어 유입되는 경우에는 가스감지기능에 의하여 외기흡입을 차단하고 내기 정화모드로 전환하는 기능을 추가할 수 있음은 당연하나 이 기술은 통상의 기술로써 그 설명을 생략한다.
상기의 물흡착식 필터는 도 7부터 도 11에서와 같이 하단부에 수조(518)가 형성되며 수조의 바닥으로부터 수직으로 하부칸막이(515)를 형성하며 좌측끝단면(504)과 우측끝단면(503)은 중간의 하부 칸막이(515)보다 높이를 낮게하여 상부측이 터져 있게 함으로써 공기의 흡입구(520)와 공기배출구(523)가 형성되게 한다.
상기의 하부칸막이(515)는 하단에 구멍이 뚫려있어 수조 내에서 물이 흘러 다닐수 있는 구조이며 재질은 금속 또는 합성수지 등 물속 환경에서 내구성이 있는 재질로 만들며 그 표면은 물속 환경에서 내구성이 있는 섬유로 되어 있어서 모세관 현상에 의하여 물을 흡수하여 촉촉히 수분을 유지할 수 있다.
그로 인하여 하부칸막이의 표면에 부딪치며 흐르는 공기내의 오염물질이 흡착될 수 있도록 하며 수조 바닥에 하부칸막이를 끼울 수 있는 홈을 형성하여 삽입과 이탈이 편리하게 하여 청소가 쉽도록 한다.
상판(510)은 물흡착식 필터의 상부와 양 측면의 덮개가 되며, 상판의 내면에는 상부칸막이｛511(a), 511(b)｝를 끼우는 슬롯이 설치되며 청소시에는 상판을 하부측의 수조(518)로부터 분리하고 상부칸막이를 빼서 청소를 한 후 삽입하여 조립할 수 있게 한다.
상판에 끼워저 있는 상부칸막이 들은 하단에 설치된 하부칸막이(515)와 사이 사이에 위치하며 내부에 자외선소독램프(512)가 포함되고 자외선이 투과될 수 있도록 투명한 합성수지 또는 유리 등으로 제작될 수 있으며 하단에 공기필터(513, 514)를 부착한 경우｛511(a)｝와 공기필터를 부착하지 않은 경우｛511(b)｝가 있을 수 있다.
필요에 의하여 필터가 부착된 상부칸막이와 부착되지 않은 상부칸막이를 적절히 사용할 수 있으며, 상기의 상부칸막이와 하부칸막이의 수량을 증감하여 사용함은 당연하다 할 것이다.
상부칸막이｛511(a)}의 공기필터 부착 지점에 막대형 물분사노즐(501)을 설치하여 필요시에 노즐급수관(502)을 통하여 물을 쏘아 공기필터에 흡착된 먼지 등의 이물질을 아래의 수조로 흘러내릴 수 있게 하며
상기의 하부측 수조와 상판을 조립하면 하부칸막이(515)들과 상부칸막이｛511(a), 511(b)｝들은 각각 사이 사이에 위치하여 유로를 형성하여 흡입구로 유입된 공기는 공기필터(513, 514)를 통과하여 유로를 따라 하향과 상향을 반복하면서 배출구로 흘러나간다.
수조에는 수위조절기에 의하여 일정량의 수위를 유지하도록 하며 수조의 일면에 급수관과 배수관을 설치하여 물 부족시와 청소시에 급수가 되며, 청소시와 같이 배수가 필요한 경우 밸브를 열어 배수를 할 수 있다.
흡입구의 1차공기필터(513)는 비교적 입자가 큰 먼지 등의 이물질이 걸리도록 하는 프리필터이고 2차공기필터(514)는 미세먼지 등의 입자가 작은 이물질을 흡착하는 밀도있는 필터를 사용하며, 그 배치는 상황에 따라 3차필터, 4차필터의 설치가 가능할 수 있다.
상기의 수조(518)에는 물 뿐만 아니라 항균력이 있으며 피톤치드가 발생되는 편백나무 추출액이나, 자작나무 수액 등을 넣어 공기의 흐름에 의하여 피톤치드가 방출되고, 실내에 습기를 공급하는 가습기 기능을 가질 수도 있다.
상기와 같은 구조로 형성된 상기 물흡착식필터는 흡입팬(118)을 가동하면 내기흡입구나 외기흡입구로 유입된 오염된 공기는 1차공기필터(513)을 통과하여 첫 번째 하부칸막이(515)에 의하여 상향되며, 이 때 비교적 입자가 큰 이물질은 필터에 흡착되며, 이 필터를 통과한 이물질은 수면(517), 또는 하부칸막이(515)에 흡착될 수 있다.
첫 번째 하부칸막이와 1차공기필터(513)사이를 통과한 공기는 두 번째 상부칸막이와 두 번째하부칸막이 사이를 통과하며 이런 과정을 반복하면서 배출구를 향하여 공기가 흐르며 정화된 공기가 건식필터부(125)로 유입된다.
상기 물흡착식 필터는 공기의 흐름에 저항을 매우 적게 주어 흡입팬에 부하를 줄일 수 있으며, 건식필터가 먼지 등에 오염되어 공기의 통과가 원활하지 않아 공기정화 능력이 떨어지는 것과 같은 폐단이 없다.
또한 건식필터부(125)는 프리필터, 카본필터, 헤파필터, 헤가필터 등의 각 종의 공기필터의 조합으로 구성될 수 있으며 일반적인 통상의 기술이므로 별도의 부가적인 설명을 생략한다.
상기의 물흡착식필터와 건식필터부는 환기형 공기정화기에서 탈.부착이 가능한 구조를 이루며 계절이나 환경에 따라 물흡착식 필터에 물을 주입하지 않거나 건식필터부에 필터 중 일부 또는 전부를 제거하는 등 어느 하나만을 선택하여 사용하거나 둘다 사용하는 등 적절하게 응용하여 사용할 수 있음은 당연하다.
상기 내기배출기(20);는 실내의 벽면이나 창문 등에 설치되고 벽면이나 창문에 배출통로를 확보하고 배출구(212)를 삽입하여 설치한다.
상기 내기배출기의 내부에 설치된 배출기제어부(215)는 환기형 공기정화기의 시스템제어부(127)로부터 유선 또는 무선방식에 의하여 정보신호를 받아 내기배출팬(218)을 가동하여 실내공기를 실외로 배출하는 기기이다.
이 내기배출기(20)에는 내기를 배출하는 내기 배기팬(218)과 배출기의 작동이 정지된 때에는 닫혀서 외기의 유입을 막고 작동 시에는 열려서 배기가 가능하도록 하는 배출기댐퍼(214)가 있으며 외부로부터 이물질의 유입을 막는 외부걸음망(213), 내기의 배출시 이물질의 유입을 막는 안전망(217)이 있다.
상기 시스템제어부(127)로부터 유.무선의 방법으로 기동신호를 수신하고 리모콘신호를 수신하는 배출기제어부(215)가 있으며 수동으로 on/ off 되는 스윗치(216)를 포함한다.
상기 공기순환기(30);는 다중이 이용하는 넓은 공간의 천정(313)과 벽의 적정 공간에 위치하여 공기순환기제어부(311)가 상기 환기형공기정화기(10)의 시스템제어부(127)로부터 유선 또는 무선방식으로 신호를 받아 공기순환팬(312)을 기동하여 실내공기를 순환하게 하며 오염된 공기를 상기 환기형공기정화기 방향으로 또는 상기 내기배출기(20) 방향으로 흐르게 하여 실내공기의 정화 기능의 효율을 높이도록 하며, 정화된 공기를 실내에 고르게 퍼지도록하는 기능을 가지는 기기이다.
상기 공기순환기제어부(311)는 리모콘의 신호를 받아 수동으로도 on/ off 제어가 가능하다.
상기 공기질측정기(40);는 미세먼지측정센서, 초미세먼지측정센서, 이산화탄소측정센서, 라돈측정센서, 가스측정센서와 측정센서제어부(416)로 구성되며 측정센서제어부(416)는 각종 센서가 측정한 정보를 다양한 방식으로 유선, 또는 무선통신 방식에 의하여 환기형공기청정기(10)의 시스템제어부(127)로 송신하는 기기이다.
이하, 본 발명에 의한 환기형 시스템 공기청정기의 작동 예를 도면 1에 의하여 상세히 설명한다.
실외가 황사, 미세먼지, 초미세먼지 등으로 공기질이 나쁠 경우 창문을 닫고 실내활동을 하는 경우에는 다중이용시설인 경우 많은 사람이 실내에서 활동을 하게된다.
이때 공기청정기를 사용하지만 많은 사람이 활동하는 공간인 교실, 체육관 등의 다중이용시설의 경우 시간이 지남에 따라서 실내는 이산화탄소량이 증가하여 환기를 시키지 않으면 실외공기보다 더 못한 공기질이 될 수 있다.
또한 상기의 다중이용시설의 환기설비기준에 의하더라도 시간당 2회, 1인 기준 36㎥의 량을 환기하도록 하고 있다.
다중이용시설의 실내에 환기대상 오염 인자군(이산화탄소, 라돈, 가스 등)의 농도가 높아져서 공기질이 나쁠 경우에는
① 상기 환기형공기청정기(10)에 설치된 시스템 제어부(127)가 측정센서제어부(416)의 공기질 측정값의 수신정보 신호에 의하여 환기대상 오염인자군의 농도가 높아 공기질이 나쁘다고 분석되면 시스템 제어부(127)는
② 환기형공기정화기가 내기·외기 선택댐퍼(119)를 외기흡입으로 전환하고 흡입팬(118)이 기동하여 외기흡입구(115)를 통해 외기를 흡입하고, 흡입된 외기는 외기흡입관(116)를 통하여 물흡착식필터(500)와 건식내기필터(125)를 통과하여 정화된 후 정화공기 배출구(129)를 통하여 실내로 유입하도록 제어하고
③ 동시에 시스템 제어부(127)는 제어신호를 보내어 공기순환기(30)과 내기배출기(20)가 기동하도록 제어한다.
④ 상기 시스템 제어부(127)로부터 신호를 수신한 공기순환팬(312)이 기동하여 실내의 공기를 순환시켜 유입된 청정한 외기를 실내에 확산시킴과
⑤ 동시에 상기 시스템 제어부(127)로부터 신호를 수신한 내기배출팬(218)이 기동하여 오염된 공기를 실외로 배출한다.
⑥ 상기에 의하여 환기가 되어 실내의 공기가 청정하게 되면 환기형공기정화기(10)에 설치된 시스템 제어부(127)가 공기질측정기의 측정센서제어부(416)가 송신한 정보신호에 의하여 실내공기질이 좋다고 분석되면
⑦시스템제어부(127)는 환기형공기정화기, 공기순환팬, 내기배출기(20)의 가동을 정지하도록 제어한다.
또한 다중이용시설 실내에 정화대상 오염 인자군(미세먼지 또는 초미세먼지 등)의 농도가 높아져서 공기질이 나쁘게 될 경우를 살펴보면
①상기 환기형공기정화기(10)에 설치된 시스템 제어부(127)는 측정센서제어부(416)의 공기질 측정값의 수신정보 신호의 분석에 의하여 정화대상 오염인자군의 농도가 높아져 공기질이 나쁠 경우가 되면
② 환기형공기정화기가 외기·내기 흡입선택댐퍼(119)를 내기흡입으로 전환하고 흡입팬(118)이 기동하여 내기흡입구(123,124)를 통해 오염된 내기를 흡입하여 물흡착식필터(500)와 건식내기필터(125)를 통과하여 정화시킨 후 실내배출구(129)를 통하여 다시 실내로 유입시키도록 제어하며,
③ 동시에 시스템 제어부(127)는 공기순환기 제어부에 신호를 보내 공기순환팬(312)이 기동하여 실내의 공기를 순환시킴으로써 공기정화기능의 효과를 높이며 넓은 공간의 공기질을 고르게 한다.
④ 실내의 공기가 정화 되어 청정하게 되면 환기형공기정화기(10)에 설치된 시스템 제어부(127)가 공기질측정기의 측정센서제어부(416)가 송신한 정보신호를 분석하여 실내공기질이 좋다고 분석되면
⑤ 시스템제어부(127)는 환기형공기정화기, 공기순환팬의 가동을 정지하도록 제어한다.
그리고 시스템제어부가 공기질측정기로부터 수신한 정보에 의하여 환기대상 오염 인자군의 어느 하나의 인자라도 오염의 원인이 되는 경우에는 환기대상 오염군으로 분류하여 환기모드로 시스템이 작동하도록 제어한다.
이 시스템에 있어서 환기형공기정화기(10)는 1대 이나 내기배출기(20)와 공기순환기(30), 공기질측정기(40)는 현장의 규모나 여건과 필요에 따라서 다수를 설치하여 환기에 적합하게 설치하는 것과 시스템의 제어가 리모콘에 의하여 수동으로도 제어되는 것을 포함한다.
본 발명은 요즈음 황사, 미세먼지, 초미세먼지 등에 의하여 대기가 오염되어 실외 활동에 제약을 받는 날 이 늘어남에 따라 실내에서 활동하는 시간이 늘어나고 있다.
특히 다중이용시설인 교실, 어린이집, 유치원과 체육관 대합실과 같은 장소에는 닫힌 공간에 많은 사람이 활동함으로써 짧은 시간 내에 실내의 이산화탄소의 량이 늘어나 공기질이 나빠질 수 있다.
이런 경우 밀폐된 공간에 공기청정기를 여러 대 가동하여도 산소량을 증가시킬 수는 없고 환기를 하지 않을 수 없으나, 밖의 공기가 오염된 경우 그대로 환기를 시킬 수 없으므로 외기를 정화를 하여 유입시켜야한다.
따라서 이럴 경우 환기가 가능하고, 실내 공기청정기로써의 기능도 하는 환기형 시스템 공기정화기는 다중이용시설에 적합한 환기겸용 공기청정기로서 교육시설, 체육시설, 문화시설 등 다양한 다중이용시설에 유용하게 사용할 수 있고, 실용적이어서 산업상 이용가능성이 매우 높다.
10: 환기형공기정화기 111: 벽면
112: 외기흡입관 응용마개 113: 외기흡입구 커버
114: 외기흡입구 걸음망 115: 외기흡입구
116: 외기흡입관 117: 히터
118: 흡입팬 119: 내기. 외기 선택댐퍼
121: 물 (도 7의 516과 같음)
122: 내기 흡입관 123: 측면 내기흡입구
124: 전면 내기흡입구 125: 건식 필터부
126: 정화공기 유입관 127: 시스템 제어부
128: 시스템제어부 조작패널 129: 정화공기 배출구
130: 열교환기
20: 내기배출기 211: 벽면 또는 창호
212: 배출구 213: 외부걸음망
214: 배출기 댐퍼 215: 배출기 제어부
216: ON/OFF스윗치 217: 안전망
218: 내기 배기팬
30: 공기순환기 311: 공기순환기 제어부
312: 공기순환팬 313: 천정
314: 취부용 브라케트
40: 공기질측정기 411: 이산화탄소측정센서
412: 라돈측정센서 413: 미세먼지측정센서
414: 초미세먼지측정센서 415: 가스측정센서
416: 측정센서 제어부
500: 물흡착식 필터
501: 물분사 노즐 502: 노즐 급수관
503: 우측끝단면 504: 좌측끝단면
510: 상판 511: 상부칸막이
511(a) : 하부에 공기필터가 있는 상부칸막이
511(b) : 하부에 공기필터가 없는 상부칸막이
512: 자외선 램프 513: 1차 공기필터
514: 2차공기필터 515: 하부칸막이
516: 물 517: 수면
518: 수조 520: 공기흡입구
521: 급수관 522: 배수관
523: 공기배출구
600: 다중이용시설

Claims (7)

  1. 다중이용시설의 하나의 공간 벽면에 설치되고, 기기에 내장되어있는 시스템제어부(127)가 동일 공간에 설치된 하나 또는 여러 개의 공기질측정기의 측정센서제어부(416)로부터 측정 정보 신호를 받아 시스템 운용프로그램이 운용되어 기기가 환기대상모드 또는 정화대상모드로 기동하며,
    상기 시스템제어부(127)가 상기의 동일 공간의 벽면이나 천정에 설치된 하나 또는 여러 개의 공기순환기 제어부(311)에 신호를 보내 상기 공기순환기(30)를 가동하게 하여 공기의 흐름을 조성케 하고, 상기 동일 공간의 벽면이나 창문에 설치된 하나 또는 여러 개의 내기배출기의 배출기제어부(215)로 신호를 보내 내기배출기(20)를 제어하는 환기형시스템공기정화기에 있어서
    환기대상모드로 가동할 때에는 외기를 흡입하고, 정화대상모드로 가동할 때에는 내기를 흡입하여
    물흡착식필터의 상판(510)에 하향으로 설치된 상부칸막이(511)와 하단의 수조(518)에 수직으로 설치된 하부칸막이(515)가 사이 사이로 위치하여 형성된 공기의 유로를 흐르는 공기가 하부칸막이(515)의 벽과, 상부칸막이(511)의 필터(511(a))와 수조의 수면(517)에 접촉하면서 오염물질이 물에 흡착되는 물흡착식 필터(500)와 프리필터, 카본필터, 헤파필터, 헤가필터 등의 각 종의 공기필터의 조합으로 구성된 건식필터부(125)를 통과시켜 공기를 정화하여 실내로 유입시키는 기능을 하는 환기형공기정화기(10);와
    상기 시스템제어부(127)로부터 신호를 받아 내기배출기(20)를 제어하는 배출기 제어부(215)를 포함하며 배출기 댐퍼(214)가 구성되어 있어 가동 시에는 배출기 댐퍼(214)가 열려서 내기가 배출되며, 정지 시에는 배출기 댐퍼가 닫혀서 외기의 유입을 차단하는 기능이 있는 내기배출기(20);와
    상기 시스템제어부로(127)부터 신호를 받아 공기순환기(30)를 제어하는 공기순환기 제어부(311)를 포함하며, 가동 시에는 환기형공기정화기(10)와 내기배출기(20) 방향으로 공기를 흐르게 하여 환기나 정화의 효율을 높이는 공기순환기(30);와
    미세먼지측정센서(413), 초미세먼지측정센서(414), 이산화탄소측정센서(411), 라돈측정센서(412), 가스측정센서(415)와 측정센서제어부(416)로 구성되고 측정센서제어부(416)는 상기의 각종 센서가 측정한 정보를 다양한 유선, 또는 무선통신 방식에 의하여 상기 환기형공기정화기(10)의 시스템제어부(127)로 송신하는 측정센서제어부(416)를 포함하는 공기질측정기(40);로 구성되고
    그 구성들이 다양한 유선 또는 무선 통신의 방식으로 연결되어 시스템제어부(127)의 운용프로그램에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 환기형 시스템 공기정화기.
  2. 상기 청구항 1에 있어서 상기 환기형공기정화기(10)에 설치된 시스템 제어부(127)는 공기질측정기(40)의 측정센서제어부(416)로부터 수신한 실내공기질의 측정정보에 의해서만 공기의 오염인자를 환기대상 오염인자군과 정화대상 오염인자군으로 분류하여 시스템을 운영하고, 흡입하는 외기 중에 위해가스가 포함된 경우가 아닌 한 환기가 필요한 경우에는 외기의 공기질에 영향을 받지 않고 환기를 하는 것을 특징으로 하는 환기형 시스템 공기정화기
  3. 상기 청구항 1에 있어서 환기대상 오염인자군 중 어느 하나의 인자라도 농도가 높아 공기질이 나쁜 것으로 감지되면 시스템 제어부는 환기형공기정화기(10)를 환기대상모드로 기동하며 내기·외기 선택댐퍼(119)를 외기흡입으로 전환하고, 흡입팬(118)이 기동하여 외기흡입구(115)를 통해 외기를 흡입하고, 흡입된 외기는 외기흡입관(116)을 통하여 물흡착식필터(500)와 건식필터부(125)를 통과하여 정화시킨 후 정화공기배출구(129)를 통하여 실내로 유입하도록 제어하고, 내기와 외기의 온도차이가 발생하면 이를 보상하는 히터(117) 또는 열교환기(130)를 가동하며, 동시에 시스템 제어부는 공기순환기(30)와 내기배출기(20)에 제어신호를 보내어 기동하도록 제어하며, 그 제어 신호에 의하여 공기순환팬(312)이 기동하여 실내의 공기를 순환시켜 유입된 청정한 외기를 실내에 확산시킴과 동시에 그 제어 신호에 의하여 내기배출기(20)가 기동하여 배출기 댐퍼(214)를 열고 오염된 공기를 실외로 배출하며 상기와 같은 환기에 의하여 공기질이 좋아지면 시스템제어부는 환기형공기정화기(10), 내기배출기(20), 공기순환기(30)의 가동을 정지하도록 제어하고
    또한 다중이용시설 실내에 정화대상 오염인자군에 속하는 인자의 농도가 높아져서 공기질이 나쁘게 된 경우에는 환기형공기정화기(10)에 설치된 시스템 제어부(127)가 공기질측정기(40)의 측정센서제어부(416)로부터 수신한 정보에 의하여 정화대상 오염인자군의 어느 하나의 인자라도 농도가 높아 공기질이 나쁜 것으로 감지되거나, 환기대상모드로 운전 중에 흡입되는 외기 중에 위해가스가 포함된 것으로 감지되는 경우에는 시스템 제어부는 환기형공기정화기(10)를 정화대상모드로 기동하며, 외기·내기 흡입선택댐퍼(119)를 내기흡입으로 전환하고 흡입팬(118)이 기동하여 전면내기흡입구(124) 및 측면내기흡입구(123)를 통해 오염된 내기를 흡입하여 물흡착식필터(500)와 건식내기필터부(125)를 통과하여 정화시킨 후 정화공기배출구(129)를 통하여 다시 실내로 유입되도록 제어하고, 동시에 시스템 제어부(127)는 공기순환기 제어부(311)에 신호를 보내 공기순환팬(312)이 기동하여 실내의 공기를 순환시킴으로써 공기정화기능의 효과를 높이며 넓은 공간의 공기질을 고르게 하며 상기와 같은 정화 작용에 의하여 공기질이 좋아지면 시스템제어부는 환기형공기정화기(10), 공기순환팬(312)의 가동을 정지하도록 제어하며
    환기대상 오염인자군과 정화대상 오염인자군이 각각의 인자에 의하여 동시에 공기질이 나쁜 것으로 감지되는 경우에는 환기대상모드로 시스템이 작동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 환기형 시스템 공기정화기
  4. 상기 청구항 1에 있어서 기기의 구성은 환기형공기정화기(10)는 다중이용시설의 넓은공간의 벽면에 1대를 설치하나 내기배출기(20)는 같은 공간의 벽면이나 창문에 하나 이상 공간의 크기에 따라 여러 대를 설치하며, 공기순환기(30)는 같은 공간의 천정이나 벽면에 하나 이상 공간의 크기에 따라 여러 대를 설치하며, 공기질측정기(40)는 같은 공간에 하나 이상 공간의 크기에 따라 여러 대를 설치하여, 현장의 규모나 여건에 따라서 공기정화의 효율을 높이도록 운용할 수 있는 것을 특징으로 하는 환기형 시스템 공기정화기
  5. 삭제
  6. 상기 청구항 1에 있어서 상기 환기형공기정화기에 공기정화용 필터로 물흡착식필터(500)와 건식필터부(125)가 이중으로 구비되고 탈부착이 가능한 구조를 이루며 계절이나 환경에 따라 상기 물흡착식필터에 물을 주입하지 않거나 제거할 수 있고, 상기 건식필터의 일부 또는 전부를 제거할 수 있어서 물흡착식필터와 건식필터부 중 하나만을 선택적으로 사용할 수도 있고 둘 다를 동시에 사용할 수도 있으며 적절하게 응용하여 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 환기형 시스템 공기정화기
  7. 상기 청구항 1에 있어서 환기형공기정화기의 물흡착식 필터의 상판(510)에 하향으로 설치된 상부칸막이(511)와 하단의 수조(518)에 수직으로 설치된 하부칸막이(515)가 사이 사이로 위치하여 공기의 유로가 형성되며 수조 바닥에 하부칸막이를 끼울 수 있는 홈을 형성하여 삽입과 이탈이 편리하게 하여 청소가 쉽도록 구성되고 칸막이의 수량을 증감할 수 있으며, 상기의 형성된 유로를 통하여 공기의 흐름이 상, 하를 반복하면서 모세관 현상에 의하여 물기를 머금은 하부칸막이(515)의 벽과, 모세관 현상에 의하여 물기를 머금은 하부에 공기필터가 있는 상부칸막이(511(a))의 필터와 수조의 수면(517)에 오염된 공기가 접촉하면서 오염물질이 물에 흡착되는 물흡착식 필터를 공기정화 필터로 사용하는 것을 특징으로 하는 환기형 시스템 공기정화기.
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