KR102269521B1 - 스마트 공조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스마트 공조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 공조설비에 설치하여 외기가 실내로 유입되기 전에 내기와의 사전 열교환과정이 수행되도록 하고, 필요시 내기 및 외기의 상태에 따라 부분적으로 환기할 수 있으며, 필요시 내기를 환기하지 않고 순환시켜 내기에 포함된 오염물질을 제거할 수 있는 스마트 공조장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 스마트 공조장치는 일측이 실내와 연통되게 결합되고 타측이 외부와 연통되는 외부챔버부; 상기 외부챔버부의 내부를 경유하도록 배치되고 일측이 실내와 연통되게 결합되고 타측이 외부와 연통되는 내부챔버부; 상기 외부챔버부 내부로의 공기 유동을 제어하는 외부챔버댐퍼; 상기 내부챔버부 내부로의 공기 유동을 제어하는 내부챔버댐퍼; 상기 내부챔버부 내부로 공기가 유동되도록 흡입력을 작용하는 내부챔버팬; 및 상기 외부챔버부 내부로 공기가 유동되도록 흡입력을 작용하는 외부챔버팬;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스마트 공조장치{SMART AIR CONDITIONING APPARATUS}
본 발명은 스마트 공조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 공조설비에 설치하여 외기가 실내로 유입되기 전에 내기와의 사전 열교환과정이 수행되도록 하고, 필요시 내기 및 외기의 상태에 따라 부분적으로 환기할 수 있으며, 필요시 내기를 환기하지 않고 순환시켜 내기에 포함된 오염물질을 제거할 수 있는 스마트 공조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 학교, 주택 및 빌딩 등과 같은 건축물은 적절한 실내온도를 유지하기 위해 냉난방 시스템이 갖추어져 있다.
그리고, 건축물은 적절한 실내 공기질을 유지하기 위해서 창문을 개방하는 등 주기적인 환기가 필요하지만 냉난방 시스템의 가동시에 창문을 개방하게 되면 실내의 냉방 공기 또는 난방 공기가 외부로 배출되므로 냉난방 부하의 증가로 에너지 비용이 상승되고, 자동차 매연, 황사 등으로 인해 오염된 외기가 유입되는 단점이 있다.
특히, 황사는 중국이나 몽골 등과 같은 지역에서 발원하는 미세먼지로서 주로 규소와, 철, 망간, 알루미늄 등이 토양성분으로 구성되어 있었으나, 중국의 산업화로 근래에는 납, 카드뮴 등과 같은 중금속이나 다이옥신과 같은 유해 화학물질이 다량 함유함에 따라 그 폐해와 심각성이 날로 커지고 있다.
이러한 문제점을 해결할 수 있는 방안으로 전열교환장치와 같은 공조장치가 개발되어 사용되고 있다.
전열교환장치는 주지된 바와 같이 열교환 기능을 갖는 전열교환소자와 전열교환소자를 내장한 환기장치 몸체로 구성되되, 상기 환기장치 몸체에는 건축물의 내측에 신선한 공기를 급기할 수 있도록 구성된 실내급기구와 실내의 오염된 공기를 내보낼 수 있도록 된 실내배기구 구비되어 있고, 건물의 외벽측에 신선한 공기(외기)를 실내로 강제 급기할 수 있도록 된 실외급기구와 실내의 오염된 공기를 외부로 내보낼 수 있도록 된 실외배기구가 구비되어 있다.
상기한 전열교환장치는 하절기 차가운 공기가 빠져나가면서 전열교환소자 내부에서 일부 에너지를 외부에서 급기되는 더운 공기에 전달하여 다시 실내로 유입(회수)되도록 하는 작용을 수행한다. 반대로, 동절기의 경우에는 더운 공기가 빠져나가면서 전열교환소자 내부에서 일부 에너지를 외부에서 급기되는 차가운 공기에 전달하여 다시 실내로 유입(회수)되도록 하는 작용을 수행한다.
전술한 바와 같이 전열교환장치는 환기시 낭비되는 에너지(폐열)를 일부 회수하여 사용할 수 있도록 함으로서 열효율을 향상 시킬 수 있지만, 이하와 같은 여러 가지 문제점을 수반하고 있는 한계점이 있다.
먼저 종래 전열교환장치는 동절기의 경우 저온의 외기가 유입될 경우 급격한 온도차로 인해 환기장치 몸체나 전열교환소자에 응축수가 발생되거나 결로로 인한 막힘현상 등이 초래되어 제기능의 수행이 불가능하거나 오작동이 유발되는 단점이 있다.
그리고, 종래 전열교환장치는 배기되는 실내공기가 전열교환소자를 거치게 되더라도 일부만 열교환이 이루어지고 여전히 외기와는 현저한 온도차를 갖는 냉기나 온기를 갖는 실내공기가 배기되므로 에너지가 낭비가 심한 단점이 있다.
또한, 종래 전열교환장치는 실내공기 중에 포함된 이산화탄소 등 유해가스의 농도가 적정하여 환기는 불필요하지만 미세먼지의 농도가 상승될 경우 환기를 해야하므로 냉난방 부하의 증가로 경제성이 저하되는 문제점이 있다.
한국등록특허 등록번호 제10-1250062호 "환기장치" 한국등록특허 등록번호 제10-1638065호 "바이패스와 필터를 이용한 공기청정형 환기시스템 및 이를 이용한 실내외 공기의 급배기방법" 한국등록특허 등록번호 제 10-2011247호 "온도조절장치 및 이를 구비하는 환기 시스템"
본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 공조설비에 설치하여 외기가 실내로 유입되기 전에 내기와의 사전 열교환과정이 수행되도록 하고, 필요시 내기 및 외기의 상태에 따라 부분적으로 환기할 수 있으며, 필요시 내기를 환기하지 않고 순환시켜 내기에 포함된 오염물질을 제거할 수 있도록 함으로써 냉난방 부하를 최소화하여 에너지 비용을 절감할 수 있도록 한 스마트 공조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 스마트 공조장치는 일측이 실내와 연통되게 결합되고 타측이 외부와 연통되는 외부챔버부; 상기 외부챔버부의 내부를 경유하도록 배치되고 일측이 실내와 연통되게 결합되고 타측이 외부와 연통되는 내부챔버부; 상기 외부챔버부 내부로의 공기 유동을 제어하는 외부챔버댐퍼; 상기 내부챔버부 내부로의 공기 유동을 제어하는 내부챔버댐퍼; 상기 내부챔버부 내부로 공기가 유동되도록 흡입력을 작용하는 내부챔버팬; 및 상기 외부챔버부 내부로 공기가 유동되도록 흡입력을 작용하는 외부챔버팬;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 외부챔버부는 내기가 유입되는 챔버내기유입부, 내기가 배기되는 챔버내기배기부, 외기가 유입되는 챔버외기유입부, 및 외기가 배기되는 챔버외기배기부가 형성된 외통체로 구성될 수 있다.
상기 내부챔버부는 상기 챔버외기유입부로 유입되는 외기를 상기 챔버외기배기부로 유동시키기 위해 배치되는 내통체로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 내부챔버부는, 상기 챔버내기유입부와 상기 내통체 사이에 연결되는 연결내통체; 상기 연결내통체로 향하는 내기 유동을 제어하도록 설치되는 외기혼합제어댐퍼; 및 외부로 배기되는 내기의 유동을 제어하도록 설치되는 내기제어댐퍼;를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 상기 내부챔버팬은 상기 챔버외기배기부를 향해 공기를 공급하도록 상기 챔버외기유입부에 접한 내부공간에 설치될 수 있고, 상기 외부챔버팬은 상기 챔버내기유입부에 접한 상기 연결내통체에 설치될 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 스마트 공조장치는 상기 연결내통체에 설치되고 상기 외부챔버팬이 내장되는 제1 팬설치박스, 상기 외부챔버부의 내부공간과 연통되게 상기 제1 팬설치박스에 형성되는 연결배출부, 상기 연결내통체가 접속되도록 상기 제1 팬설치박스에 형성되는 제1 접속부, 상기 챔버내기유입부와 연통되게 접속되고 상기 제1 팬설치박스에 형성되는 제2 접속부를 구비한 제1 팬설치부; 및 상기 내통체에 설치되고 상기 내부챔버팬이 내장되는 제2 팬설치박스, 상기 챔버외기유입부와 연통되게 상기 제2 팬설치박스에 접속되는 제3 접속부, 상기 내통체가 접속되도록 상기 제2 팬설치박스에 형성되는 제4 접속부를 구비한 제2 팬설치부;를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 스마트 공조장치는 상기 제1 팬설치부의 연결배출부에 상기 내기제어댐퍼가 설치되고, 상기 제1 접속부에 상기 외기혼합제어댐퍼가 설치되고, 상기 제2 팬설치부의 제3 접속부에 상기 내부챔버댐퍼가 설치되며, 상기 챔버내기배기부에 상기 외부챔버댐퍼가 설치될 수 있다.
또한, 상기 외부챔버부는 내기가 유입되는 챔버내기유입부, 내기가 배기되는 챔버내기배기부, 외기가 유입되는 챔버외기유입부, 및 외기가 배기되는 챔버외기배기부가 형성된 외통체로 구성될 수 있고, 상기 내부챔버부는 상기 챔버외기유입부로 유입되는 외기를 상기 챔버외기배기부로 유동시키기 위해 배치되는 내통체, 및 상기 내통체와 연통되고 상기 챔버외기배기부를 둘러싸는 구획공간이 형성되도록 상기 외통체의 내부공간에 설치되는 격벽을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 내부챔버부는 상기 챔버내기유입부와 상기 내통체 사이에 연결되는 연결내통체를 포함하고, 상기 내통체로 향하는 공기 유동을 제어하도록 상기 연결내통체에 외기혼합제어댐퍼가 설치되고, 상기 내부챔버팬과 접한 상기 내통체에 상기 외기혼합제어댐퍼와 마주보게 상기 내부챔버댐퍼가 설치될 수 있다.
아울러, 상기 외부챔버팬은 외부로 배기되는 내기의 유동을 제어하도록 상기 연결내통체에 설치되고, 상기 내부챔버팬은 상기 챔버외기유입부와 접한 상기 내통체에 설치될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 스마트 공조장치는 상기 연결내통체에 설치되고 상기 외부챔버팬이 내장되는 제1 팬설치박스, 상기 외부챔버부의 내부공간과 연통되게 상기 제1 팬설치박스에 형성되고 상기 외부챔버댐퍼가 설치되는 연결배출부, 상기 외기혼합제어댐퍼가 접속되도록 상기 제1 팬설치박스에 형성되는 제1 접속부, 상기 챔버내기유입부와 연통되게 접속되고 상기 제1 팬설치박스에 형성되는 제2 접속부를 구비한 제1 팬설치부; 및 상기 내통체에 설치되고 상기 내부챔버팬이 내장되는 제2 팬설치박스, 상기 챔버외기유입부가 접속되도록 상기 제2 팬설치박스에 형성되는 제3 접속부, 상기 내통체가 접속되도록 상기 제2 팬설치박스에 형성되는 제4 접속부를 구비한 제2 팬설치부;를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 스마트 공조장치는 열교환 효율의 상승을 위해 상기 내부챔버부에 접속되는 열전도부를 포함할 수 있다.
상기 열전도부는 지그재그 구조로 배열되는 덕트로 구성될 수 있다. 이때, 상기 덕트는, 중공부를 갖는 덕트본체; 및 상기 덕트본체의 내부에 설치되고 나선형으로 권취된 굴곡유로형성부;를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 상기 열전도부는 지그재그 구조의 유로를 형성하도록 배열되는 복수의 열전도판으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 스마트 공조장치에 의하면, 외부챔버부의 내부에 내기 또는 외기가 유동되는 내부챔버부가 별도로 마련되어 있어서 환기과정에서 유입되는 외기가 배기되는 내기에 의해 사전 열교환과정이 수행된 후 실내로 공급되므로 냉난방 부하를 최소화함으로써 에너지 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 스마트 공조장치에 의하면, 연결내통체, 외부챔버팬, 내부챔버팬, 외기혼합제어댐퍼 및 내기제어댐퍼 등이 추가로 구비되어 있어서, 외기의 유입 없이 내기의 미세먼지를 제거할 수 있는 내기 정화모드의 수행과, 내기 및 외기의 상태에 따라 부분적으로 환기할 수 있는 공기혼합환기모드의 수행를 통해 에너지 비용을 절감하면서도 사용상에 편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공조장치의 기술적 사상을 설명하기 위한 모식도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공조장치를 나타낸 외관 사시도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공조장치의 외부챔버부를 분리한 상태를 나타낸 분리사시도,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공조장치의 주요 구성요소를 분리한 분리사시도,
도5a 내지 도5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공조장치의 작용을 설명하기 위한 도면,
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 공조장치의 기술적 사상을 설명하기 위한 모식도,
도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 공조장치를 나타낸 외관 사시도,
도8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 공조장치의 외부챔버부를 분리한 상태를 나타낸 분리사시도,
도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 공조장치의 주요 구성요소를 분리한 분리사시도,
도10a 내지 도10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공조장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도1 내지 도10c에 의거하여 상세히 설명하되, 도1 내지 도10c에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호가 부여하여 설명하도록 한다.
한편, 각각의 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 상세한 설명은 간략히 하거나 생략한다. 또한, 본 발명이 스마트 공조장치에 특징을 갖는 것이므로 이와 관련된 부분들을 중심으로 도시 및 설명하고 나머지 부분에 대한 설명은 간략화하거나 생략하도록 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공조장치의 기술적 사상을 설명하기 위한 모식도, 주요 구성요소를 간략화하거나 기호로 나타낸 도면이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공조장치는 실내의 오염된 내부 공기(이하 내기 또는 실내공기라 함)를 배출하고 외부 공기(이하 외기라 함)를 유입하기 위한 장치로서 외기가 유입되기 전에 내기와의 사전 열교환과정이 수행되도록 구성한 점에 특징이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공조장치는 외부챔버부(1), 내부챔버부(2), 외부챔버댐퍼(3), 내부챔버댐퍼(4), 외부챔버팬(81) 및 내부챔버팬(82)이 구비되어 있다.
외부챔버부(1)는 일측이 실내와 연통되게 결합되고 타측이 외부와 연통되는 것으로서, 내기가 내부공간을 통해 체류 및 이동하면서 내부챔버부(2)를 통해 이동되는 외기와의 열교환 과정이 이루어지도록 형성되어 있다.
그리고 외부챔버부(1)는 내기가 유입되는 챔버내기유입부(211), 내기가 배기되는 챔버내기배기부(212), 외기가 유입되는 챔버외기유입부(111), 및 외기가 배기되는 챔버외기배기부(112)가 형성된 외통체(11)로 구성되어 있다.
여기서, 외통체(11)는 직육면체 형상으로 형성되되, 설치시 건축물의 콘크리트구조물이나 천정 마감재 등과의 간섭을 고려하여 폭이나 길이에 비해 높이가 낮게 형성되어 있다.
내부챔버부(2)는 외부챔버부(1)의 내부를 경유하도록 배치되고 일측이 실내와 연통되게 결합되고 타측이 외부와 연통되게 결합되어 있다.
그리고, 내부챔버부(2)는 챔버외기유입부(111)로 유입되는 외기를 챔버외기배기부(112)로 유동시키기 위해 배치되는 내통체(23)로 구성되어 있다.
내통체(23)는 챔버외기유입부(111)와 챔버외기배기부(112) 사이에 연결되는 것으로 도3에 도시된 바와 같이 원통 형상의 덕트로 형성되어 있다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공조장치를 나타낸 외관 사시도로서 내부가 투시되도록 간략화하여 도시한 것이다. 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공조장치의 외부챔버부를 분리한 상태를 나타낸 분리사시도이고, 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공조장치의 주요 구성요소를 분리한 분리사시도로서, 도3 및 도4의 외부챔버댐퍼(3), 내부챔버댐퍼(4), 외기혼합제어댐퍼(83) 및 내기제어댐퍼(84)는 모터 부분을 생략하고 개폐부만을 도시한다.
도2 내지 도4를 참조하면, 내부챔버부(2)는 내기와 외기와의 혼합을 위한 연결내통체(24)를 구비하고, 외기혼합제어댐퍼(83), 및 내기제어댐퍼(84)가 구성되어 있다.
연결내통체(24)는 챔버내기유입부(211)와 내통체(23) 사이에 연결되는 덕트로서, 일단이 후술되는 제1 팬설치부(85)의 제1 접속부(853)에 접속되어 있고, 타단이 내통체(23)와의 연결부위에 설치되는 덕트연결박스(232)에 접속되어 있다.
외기혼합제어댐퍼(83)는 연결내통체(24)로 향하는 공기 유동을 제어하도록 설치되어 있다.
여기서, 외기혼합제어댐퍼(83)는 실내로부터 배출되는 내기와 외부로부터 유입되는 외기를 일정 비율로 혼합하여 실내로 재유입 하고자 할 경우 희망하는 혼합비율에 따라 개방 정도가 조절되도록 개방되고, 내기를 전량 챔버내기배기부(212)로 배출하고자 할 경우 폐쇄되게 작동된다.
내기제어댐퍼(84)는 외부로 배기되는 내기 유동을 제어하기 위한 구성요소로서, 후술되는 제1 팬설치부(85)의 연결배출부(852)에 설치되어 있다.
외부챔버댐퍼(3)는 외부챔버부(1) 내부로의 공기 유동을 제어하는 구성요소로서 챔버내기배기부(212)에 설치되어 있고, 내부챔버댐퍼(4)는 내부챔버부(2) 내부로의 공기 유동을 제어하는 구성요소로서 챔버외기유입부(111)에 설치되어 있다.
외기혼합제어댐퍼(83), 내기제어댐퍼(84), 외부챔버댐퍼(3), 내부챔버댐퍼(4)는 공기 유동을 제어하도록 통상 모터 댐퍼(motor volume damper)로 호칭되는 개폐수단으로 구성되어 있다.
외부챔버팬(81)은 외부챔버부(1) 내부로 공기가 유동되도록 흡입력을 작용하여 배기팬의 기능을 수행하는 구성요소로서, 챔버내기배기부(212)를 향해 공기를 분출하도록 챔버내기유입부(211)에 접한 연결내통체(24)에 연결되게 설치되어 있다.
내부챔버팬(82)은 내부챔버부(2) 내부로 공기가 유동되도록 흡입력을 작용하여 급기팬의 기능을 수행하는 구성요소로서, 챔버외기유입부(111)에 접한 내통체(23)에 설치되어 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공조장치는 외부챔버팬(81)이 설치되는 제1 팬설치부(85)와, 내부챔버팬(82)이 설치되는 제2 팬설치부(86)가 구성되어 있다.
제1 팬설치부(85)는 대략 육면체 형상으로 형성된 것으로서, 연결내통체(24)에 설치되고 외부챔버팬(81)이 내장되는 제1 팬설치박스(851), 외부챔버부(1)의 내부공간과 연통되게 제1 팬설치박스(851)에 형성되는 연결배출부(852), 연결내통체(24)가 접속되도록 제1 팬설치박스(851)에 형성되는 제1 접속부(853), 챔버내기유입부(211)와 연통되게 접속되도록 제1 팬설치박스(851)에 형성되는 제2 접속부(854)로 구성되어 있다.
여기서 외부챔버팬(81)은 상기한 제1 팬설치박스(851)에 설치됨에 따라 외기혼합제어댐퍼(83) 및 내기제어댐퍼(84)를 개폐하면서 작동시킬 경우 단일의 팬으로도 후술되는 바와 같이(도5a 내지 도5c의 설명 부분 참조) 연결배출부(852)를 통한 외부챔버부(1)의 내부공간으로의 내기 배기작용과 연결내통체(24) 통한 열전도부(26) 방향으로의 내기 순환작용을 수행할 수 있어서 공조장치를 간결, 단순화할 수 있다.
그리고, 별도의 도면을 첨부하여 구체적으로 설명하지는 않지만 외부챔버팬(81)은 전술한 바와 같이 단일의 팬을 설치하는 방식 외에 2개의 팬을 설치하는 방식으로도 구성할 수 있다. 예컨대, 전술한 제1 팬설치부(85)를 삭제하고 챔버외기유입부(111)에 연결되는 연결내통체(24) 외에 별개로 챔버외기유입부(111)와 연결되어 외부챔버부(1)의 내부공간과 연통되는 추가 덕트(미도시)를 설치하고, 연결내통체(24)와 추가 덕트에 각각 독립적으로 외부챔버팬을 설치할 수 있다. 이와 같이 외부챔버팬을 연결내통체(24)와 추가 덕트에 각각 설치한 경우 각각의 외부챔버팬(81)을 선택적으로 작동시켜 외부챔버부(1)의 내부공간으로의 내기 배기작용과 열전도부(26) 방향으로의 내기 순환작용을 수행할 수 있다.
제2 팬설치부(86)는 대략 육면체 형상으로 형성된 것으로서, 내통체(23)에 설치되고 내부챔버팬(82)이 내장되는 제2 팬설치박스(861), 챔버외기유입부(111)와 연통되게 접속되도록 제2 팬설치박스(861)에 형성되는 제3 접속부(862), 내통체(23)가 접속되도록 제2 팬설치박스(861)에 형성되는 제4 접속부(863)로 구성되어 있다.
그리고, 상기한 제1 팬설치부(85)에는 연결배출부(852)에 내기제어댐퍼(84)가 설치되어 있고, 제1 접속부(853)에 외기혼합제어댐퍼(83)가 설치되어 있으며, 제2 팬설치부(86)의 제3 접속부(862)에 내부챔버댐퍼(4)가 설치되어 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공조장치는 내부챔버부(2)로 이동되는 공기(외기)의 체류시간를 증가시켜 열교환이 이루어지도록 하는 열전도부(26)가 구성되어 있다.
열전도부(26)는 내통체(23)의 배치경로상에 설치되는 덕트로 구성되는 것으로서, 열교환 용량, 내부챔버팬의 용량, 등을 고려하여 다양한 형태로 구성될 수 있지만, 본 실시예에서는 외부챔버부(1)가 직육면체 형상으로 형성되어 있으므로 연결내통체(24)과 접한 내부공간에 지그재그 구조로 배열되는 덕트로 구성되어 있다. 이때, 열전도부(26)는 외부챔버부(1)에 설치되는 판 형상의 가이드부재(15)에 의해 안정적으로 정위치 하도록 되어 있다.
그리고, 열전도부(26)를 구성하는 덕트는 보다 효과적인 열교환을 위해 도4에 도시된 바와 같이 중공부를 갖는 덕트본체(251)와, 덕트본체(251)의 내부에 설치되고 띠형 부재가 나선형으로 권취된 형태의 굴곡유로형성부(252)로 구성되어 있다. 여기서, 굴곡유로형성부(252)는 실리콘 소재를 이용하여 나선형으로 성형한 후 덕트본체(251)에 삽입, 설치하는 방식으로 구성할 수 있다.
한편, 도1의 미설명부호 6은 외부챔버부(1) 및 내부챔버부(2)의 온도, 습도, 이산화탄소 농도, 미세먼지 농도 등 공기의 환경을 검출하는 환경감지수단(6)으로서, 압력센서와 같이 압력을 감지하는 압력감지수단, 온도센서와 같이 온도를 감지하는 온도감지수단, 습도를 감지하는 습도감지수단, 전기전도도를 감지하고 통상 EC센서로 호칭되는 전기전도도감지수단, 이산화탄소 등 유해가스 농도를 감지할 수 있는 가스감지수단, 공기의 유속을 측정할 수 있는 유속측정수단, 황사 등과 같은 미세먼지를 감지하는 미세먼지농도측정수단 중에서 적어도 한 종류 이상이 선택되어 구성될 수 있다.
예컨대, 환경감지수단(6)은 내기 및 외기의 환경을 측정하기 위하여 온도감지수단, 습도감지수단, 가스감지수단, 및 미세먼지농도측정수단 등이 하나의 단위 모듈로 구성된 복합센서로 구성될 수 있다.
그리고, 도1의 미설명부호 72는 공기를 정화하기 위한 여과수단으로서, 내기 및 외기에 포함된 이물질, 병원균 등을 제거할 수 있는 필터조립체로 구성될 수 있다. 여기서 필터조립체는 이물질의 여과특성이 우수하다면 구조나 형태에 특별한 제한은 없지만 황사와 같은 미세한 먼지는 물론 세균까지도 걸러내는 기능을 가지는 항균필터인 헤파필터를 포함하는 구조로 구성된 것을 적용한다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공조장치의 작용을 간략하게 설명한다.
도5a 내지 도5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공조장치의 작용을 설명하기 위한 도면으로서, 주요 구성요소를 간략화하여 나타낸 구성도이다.
도5a는 실내의 미세먼지 농도 증가나 이산화탄소 농도의 증가로 환기가 필요한 시점에서의 작동상태인 환기모드를 나타낸 도면으로서, 제어부(미도시)의 제어하에 외부챔버팬(81)를 작동시키는 한편 외기혼합제어댐퍼(83)를 폐쇄하고 내기제어댐퍼(84) 및 외부챔버댐퍼(3)를 개방하여 내기가 외부챔버부(1)의 내부공간을 경유한 후 챔버내기배기부(212)를 통해 외부 배출이 가능하도록 한다.
이와 동시에 제어부의 제어하에 내부챔버팬(82)를 작동시키고, 내부챔버댐퍼(4)를 개방하여 외기의 유입이 가능하도록 한다.
이와 같이 내부챔버팬(82)의 흡입력에 의해 내통체(23)로 유입된 외기는 그 내부 공간을 따라 이동되면서 외부챔버부(1)의 내부공간을 통해 이동되는 내기에 의해 1차적인 열교환이 이루어지고 열전도부(26)를 경유하면서 2차적인 열교환이 이루어지게 된다. 이때, 열전도부(26)는 지그재그 구조로 형성되어 내기와의 열교환 면적을 증가시키는 작용을 수행할 뿐만 아니라 나선 구조로 형성된 굴곡유로형성부(262)를 외기가 경유하도록 하여 체류시간을 증가시키는 작용과, 선회류에 의한 난류 형성을 통해 내기와 외기의 열교환 효율이 향상되도록 하는 상승작용을 발휘한다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공조장치는 내기의 폐열에 의해 실내로 유입되는 외기가 사전 열교환 되도록 함으로써 냉난방 부하를 줄일 수 있어서 에너지 비용을 절감할 수 있고, 동절기에 결빙으로 인한 동작불량을 미연에 방지할 수 있다.
도5b는 내기 중에 포함된 이산화탄소 농도는 적절하여 환기는 불필요하지만 미세먼지의 증가로 미세먼지의 제거를 위한 공기정화가 필요한 시점에서의 작동상태인 실내공기 정화모드를 나타낸 도면이다.
도5b를 참조하여 실내공기 정화모드의 수행과정을 살펴보면, 제어부의 제어하에 내기제어댐퍼(84)를 폐쇄하고 외기혼합제어댐퍼(83)를 개방하는 한편 외기의 유입이 차단되도록 내부챔버댐퍼(4)를 폐쇄한다.
이와 같은 상태에서 외부챔버팬(81)이 작동되면 챔버내기유입부(211)를 통해 내기가 유입되고 연결내통체(24)를 통해 유동되어 열전도부(26)를 경유한 후 챔버외기배기부(112)를 통해 실내 공간으로 재유입된다.
이때, 실내의 오염된 내기는 챔버내기유입부(211)에 접하여 설치된 여과수단(72)과 챔버외기배기부(112)에 접하여 설치된 여과수단(72)의 여과작용에 의해 미세먼지 등이 제거되는 정화과정이 수행된다.
전술한 바와 같이 실내공기 정화모드에 따르면 외기의 유입이나 외기와의 열교환 없이 실내공기에 포함된 오염물질을 제거한 후 순환시키는 방식으로 정화과정만을 수행할 수 있어서 환기를 위해 냉방 또는 난방된 내기를 불필요하게 외부로 방출하지 않아도 되므로 냉난방 부하를 줄일 수 있어서 에너지 비용을 절감할 수 있다.
한편, 도5c는 실내 공기 중에 포함된 이산화탄소 농도 또는 미세먼지 농도가 크게 나쁘지는 않지만 어느 정도의 환기 필요한 시점에서의 작동상태인 공기혼합환기모드를 나타낸 도면이다.
전술한 실내공기 정화모드의 수행과정에서 환경감지수단(6)에 의해 감지되는 감지신호에 따라 내기 또는 외기의 오염 정도를 감지하고 공기혼합환기모드의 수행이 필요하다고 판단되면 제어부의 제어하에 외부챔버댐퍼(3) 및 내부챔버댐퍼(4)의 개방 작동을 수행하고, 외기혼합제어댐퍼(83) 및 내기제어댐퍼(84)를 적절한 개방 각도를 갖도록 개방 동작을 수행하는 한편 외부챔버팬(81) 및 내부챔버팬(82)를 구동시킴으로써 내기에 외기가 혼합된 후 순환되도록 한다.
보다 구체적으로 설명하면 전술한 공기혼합환기모드는 도5c에 도시된 바와 같이 내기의 일부가 외부챔버부(1)의 내부공간을 경유한 후 챔버내기배기부(212)를 통해 외부로 배출되고, 내기의 나머지 일부는 외기혼합제어댐퍼(83)를 통해 연결내통체(24)를 통해 유동되며 내통체(23)를 통해 유입되는 외기와 혼합되면서 열전도부(26)로 유동된 후 챔버외기배기부(112)를 통해 실내 공간으로 유입되는 모드이다. 이러한 공기혼합환기모드는 내기 또는 외기의 오염 정도에 따라 부분적으로 환기할 수 있으므로 냉난방 부하를 최소화하여 에너지 비용을 절감할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 다른 실시예를 설명하되, 전술한 일 실시예에 나타난 구성요소와 유사한 구성요소에 대하여는 구체적인 설명을 생략하고 차이점을 갖는 구성요소를 중심으로 설명한다. 그리고, 이하의 다른 실시예에서는 일 실시예에 나타난 구성요소 또는 서로 다른 실시예에 나타난 구성요소 중에서 채용 가능한 구조라면 선택적으로 적용할 수도 있는 것으로 구체적인 설명이나 도면상 도시는 생략한다.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 공조장치의 기술적 사상을 설명하기 위한 모식도, 주요 구성요소를 간략화하거나 기호로 나타낸 도면이다.
도6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 공조장치는 외부챔버부(1), 내부챔버부(2), 외부챔버댐퍼(3), 내부챔버댐퍼(4), 외부챔버팬(81) 및 내부챔버팬(82)이 구비되되, 외부챔버부는 외통체로 구성되고, 내부챔버부(2)는 챔버외기유입부(111)로 유입되는 외기를 챔버외기배기부(112)로 유동시키기 위해 배치되는 내통체(23)와, 내통체(23)와 연통되고 챔버외기배기부(112)를 둘러싸는 구획공간이 형성되도록 외통체(11)의 내부공간에 설치되는 격벽(29)이 구비되어 있다.
외통체(11)에는 전술한 일 실시예와 마찬가지로 내기가 유입되는 챔버내기유입부(211), 내기가 배기되는 챔버내기배기부(212), 외기가 유입되는 챔버외기유입부(111), 및 외기가 배기되는 챔버외기배기부(112)가 형성되어 있다.
첨부도면 도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 공조장치를 나타낸 외관 사시도로서 내부가 투시되도록 간략화하여 도시한 것이다. 도8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 공조장치의 외부챔버부를 분리한 상태를 나타낸 분리사시도이고, 도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 공조장치의 주요 구성요소를 분리한 분리사시도이다.
도7 내지 도9를 참조하면, 내부챔버부(2)는 챔버외기유입부(111)로 유입되는 외기를 챔버외기배기부(112)로 유동시키기 위해 배치되는 내통체(23)와 챔버내기유입부(211) 사이에 연결되는 연결내통체(24)를 구비한다.
외부챔버팬(81)은 외부챔버부(1) 내부로 공기가 유동되도록 흡입력을 작용하여 배기팬의 기능을 수행하는 구성요소로서, 외부로 배기되는 내기의 유동을 제어하도록 연결내통체(24)에 설치되어 있다.
내부챔버팬(82)은 내부챔버부(2) 내부로 외기가 유동되도록 흡입력을 작용하는 급기팬의 기능을 수행하는 구성요소로서, 챔버외기유입부(111)와 접한 내통체(23)에 설치되어 있다.
그리고, 내부챔버부(2)는 내통체(23)로 향하는 공기 유동을 제어하도록 연결내통체(24)에 외기혼합제어댐퍼(83)가 설치되어 있고, 내부챔버팬(83)과 접한 내통체(23) 부분에 외기혼합제어댐퍼(83)와 마주보게 내부챔버댐퍼(4)가 설치되어 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 공조장치는 외부챔버팬(81)이 설치되는 제1 팬설치부(85)와, 내부챔버팬(82)이 설치되는 제2 팬설치부(86)가 구성되어 있다.
제1 팬설치부(85)는 연결내통체(24)에 설치되고 외부챔버팬(81)이 내장되는 제1 팬설치박스(851), 외부챔버부(1)의 내부공간과 연통되게 제1 팬설치박스에 형성되고 외부챔버댐퍼(3)가 설치되는 연결배출부(852), 외기혼합제어댐퍼(83)가 접속되도록 제1 팬설치박스(851)에 형성되는 제1 접속부(853), 챔버내기유입부(211)와 연통되게 접속되고 제1 팬설치박스에 형성되는 제2 접속부(854)가 구성되어 있다.
제2 팬설치부(86)는 내통체(23)에 설치되고 내부챔버팬(82)이 내장되는 제2 팬설치박스(861), 챔버외기유입부(111)와 연통되게 접속되도록 제2 팬설치박스(861)에 형성되는 제3 접속부(862), 내통체(23)가 접속되도록 제2 팬설치박스(861)에 형성되는 제4 접속부(863)가 구성되어 있다.
한편, 내부챔버부(2)에는 열교환 효율의 상승을 위해 격벽(29)의 내부에 내통체(23)와 연통되는 열전도부(26)가 구성되어 있다.
열전도부(26)는 지그재그 구조의 유로를 형성하도록 배열되는 복수의 열전도판(265)로 구성되어 있다.
여기서, 열전도판(265)의 배치 수량 및 배치 형태는 열교환 효율을 향상시킬 수 있다면 특별한 제한이 없지만, 본 실시예에서는 도6에 도시된 바와 같이 챔버외기배기부(112)와 마주보게 세로방향으로 이격 배치되는 복수의 세로방향 열전도판과, 내통체(23)와의 연결부위 내부홀과 마주보게 가로방향으로 이격 배치되는 복수의 가로방향 열전도판으로 구성되어 있다.
이하 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 공조장치의 작용을 간략하게 설명한다.
도10a 내지 도10c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 공조장치의 작용을 설명하기 위한 도면으로서, 주요 구성요소를 간략화하여 나타낸 구성도이다.
도10a는 실내의 미세먼지 농도 증가나 이산화탄소 농도의 증가로 환기가 필요한 시점에서의 작동상태인 환기모드를 나타낸 도면으로서, 제어부(미도시)의 제어하에 외부챔버팬(81)를 작동시키는 한편 외기혼합제어댐퍼(83)를 폐쇄하고 외부챔버댐퍼(3)를 개방하여 내기가 외부챔버부(1)의 내부공간을 경유한 후 챔버내기배기부(212)로 배기되도록 하는 동시에 내부챔버팬(82)를 작동시키고, 내부챔버댐퍼(4)를 개방하여 외기의 유입이 가능하도록 한다.
내부챔버팬(82)의 흡입력에 의해 내통체(23)로 유입된 외기는 이동되면서 외부챔버부(1)의 내부공간을 통해 이동되는 내기에 의해 1차적인 열교환이 이루어지고 열전도부(26)를 경유하면서 2차적인 열교환이 이루어지게 된다. 이때, 열전도부(26)는 복수의 열전도판(265)에 의해 지그재그 유로로 형성하게 되므로 외기의 체류시간이 늘어나고 열교환 면적이 증가되어 내기와의 열교환 효율을 향상시키는 작용을 수행한다.
도10b는 내기 중에 포함된 이산화탄소 농도는 적절하여 환기는 불필요하지만 미세먼지 등 오염물질의 증가로 이를 제거하는 공기정화가 필요한 시점에서의 작동상태인 실내공기 정화모드를 나타낸 도면이다.
도10b를 참조하여 실내공기 정화모드의 수행과정을 살펴보면, 전술한 일 실시예와 유사하게 제어부의 제어하에 외부챔버댐퍼(3)를 폐쇄하고 외기혼합제어댐퍼(83)를 개방하는 한편 외기의 유입이 차단되도록 내부챔버댐퍼(4)를 폐쇄한다.
이와 같은 상태에서 외부챔버팬(81)이 작동되면 챔버내기유입부(211)를 통해 내기가 유입되고 연결내통체(24)를 통해 유동되어 열전도부(26)를 경유한 후 챔버외기배기부(112)를 통해 실내 공간으로 재유입된다.
이때, 실내의 오염된 내기는 챔버내기유입부(211)에 접하여 설치된 여과수단(72)과 챔버외기배기부(112)에 접하여 설치된 여과수단(72)의 여과작용에 의해 미세먼지 등이 제거되는 정화과정이 수행된다.
한편, 도10c는 실내 공기 중에 포함된 이산화탄소 농도 또는 미세먼지 농도가 크게 나쁘지는 않지만 어느 정도의 환기 필요한 시점에서의 작동상태인 공기혼합환기모드를 나타낸 도면으로서 전술한 일 실시예와 유사한 작용이므로 간략하게 설명한다.
전술한 실내공기 정화모드의 수행과정에서 환경감지수단(6)에 의해 감지되는 감지신호에 따라 내기 또는 외기의 오염 정도를 감지하고 공기혼합환기모드의 수행이 필요하다고 판단되면 제어부의 제어하에 외부챔버댐퍼(3) 및 내부챔버댐퍼(4)의 개방하고, 외기혼합제어댐퍼(83)를 공기의 오염정도 내기의 온도 등에 따라 적절한 개방 각도를 갖도록 개방 동작을 수행하는 한편 외부챔버팬(81) 및 내부챔버팬(82)를 구동시킴으로써 내기에 외기가 혼합된 후 순환되도록 한다.
이상 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공조장치의 구성 및 동작에 대해서 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서 본 기술분야에 통상의 지식을 가진자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 전술한 실시예의 일부를 치환 및 변형하는 것이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물에 미치는 것으로 이해되어야 할 것이다.
1:외부챔버부
2:내부챔버부
23:내통체
24:연결내통체
26:열전도부
29:격벽
3:외부챔버댐퍼
4:내부챔버댐퍼
5:공기이동안내부
6:환경감지수단
72:여과수단
81:외부챔버팬
82:내부챔버팬
83:외기혼합제어댐퍼
84:내기제어댐퍼
85:제1 팬설치부
86:제2 팬설치부

Claims (13)

  1. 일측이 실내와 연통되게 결합되고 타측이 외부와 연통되는 외부챔버부; 상기 외부챔버부의 내부를 경유하도록 배치되고 일측이 실내와 연통되게 결합되고 타측이 외부와 연통되는 내부챔버부; 상기 외부챔버부 내부로의 공기 유동을 제어하는 외부챔버댐퍼; 상기 내부챔버부 내부로의 공기 유동을 제어하는 내부챔버댐퍼; 상기 내부챔버부 내부로 공기가 유동되도록 흡입력을 작용하는 내부챔버팬; 및 상기 외부챔버부 내부로 공기가 유동되도록 흡입력을 작용하는 외부챔버팬;를 포함하고,
    상기 외부챔버부는 내기가 유입되는 챔버내기유입부, 내기가 배기되는 챔버내기배기부, 외기가 유입되는 챔버외기유입부, 및 외기가 배기되는 챔버외기배기부가 형성된 외통체로 구성되고,
    상기 내부챔버부는 상기 챔버외기유입부로 유입되는 외기를 상기 챔버외기배기부로 유동시키기 위해 배치되는 내통체, 상기 챔버내기유입부와 상기 내통체 사이에 연결되는 연결내통체; 상기 연결내통체로 향하는 내기 유동을 제어하도록 설치되는 외기혼합제어댐퍼; 및 외부로 배기되는 내기의 유동을 제어하도록 설치되는 내기제어댐퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 공조장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 내부챔버팬은 상기 챔버외기배기부를 향해 공기를 공급하도록 상기 챔버외기유입부에 접한 내부공간에 설치되고,
    상기 외부챔버팬은 상기 챔버내기유입부에 접한 상기 연결내통체에 설치되는 것을 특징으로 하는 스마트 공조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연결내통체에 설치되고 상기 외부챔버팬이 내장되는 제1 팬설치박스, 상기 외부챔버부의 내부공간과 연통되게 상기 제1 팬설치박스에 형성되는 연결배출부, 상기 연결내통체가 접속되도록 상기 제1 팬설치박스에 형성되는 제1 접속부, 상기 챔버내기유입부와 연통되게 접속되고 상기 제1 팬설치박스에 형성되는 제2 접속부를 구비한 제1 팬설치부;
    상기 내통체에 설치되고 상기 내부챔버팬이 내장되는 제2 팬설치박스, 상기 챔버외기유입부와 연통되게 상기 제2 팬설치박스에 접속되는 제3 접속부, 상기 내통체가 접속되도록 상기 제2 팬설치박스에 형성되는 제4 접속부를 구비한 제2 팬설치부;를 포함하고,
    상기 제1 팬설치부의 연결배출부에 상기 내기제어댐퍼가 설치되고, 상기 제1 접속부에 상기 외기혼합제어댐퍼가 설치되고,
    상기 제2 팬설치부의 제3 접속부에 상기 내부챔버댐퍼가 설치되며,
    상기 챔버내기배기부에 상기 외부챔버댐퍼가 설치된 것을 특징으로 하는 스마트 공조장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    열교환 효율의 상승을 위해 상기 내부챔버부에 접속되는 열전도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 공조장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열전도부는 지그재그 구조로 배열되는 덕트로 구성된 것을 특징으로 하는 스마트 공조장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 덕트는,
    중공부를 갖는 덕트본체; 및
    상기 덕트본체의 내부에 설치되고 나선형으로 권취된 굴곡유로형성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 공조장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 열전도부는 지그재그 구조의 유로를 형성하도록 배열되는 복수의 열전도판으로 구성된 것을 특징으로 하는 스마트 공조장치.
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