KR20060086159A

KR20060086159A - 환기시스템 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20060086159A
Application number: KR1020050007100A
Authority: KR
Inventors: 임헌북
Original assignee: 임헌북
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2006-07-31
Also published as: KR100686515B1

Abstract

본 발명은 환기시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 오염된 실내공기를 환기팬의 회전으로 흡입한 후 실외로 배출하는 환기시스템에 있어서, 자동운전모드 선택을 위한 사용자선택부와; 정격 전원을 공급받아 상기 실내공기의 가스농도를 감지하여 상기 가스농도에 따른 전압값을 갖는 감지신호를 출력하는 센서부와; 상기 환기팬의 회전속도를 가변 조절하는 팬구동부와; 상기 센서부의 이상 유무를 표시하기 위한 표시부와; 상기 센서부에서 입력되는 감지신호의 전압값을 확인하여 상기 전압값이 정상 범위를 벗어난 것으로 판단된 경우 상기 표시부를 통해 상기 센서부의 이상을 경고하며, 상기 자동운전모드 시 상기 센서부에서 입력되는 감지신호의 평균 전압값을 주기적으로 산출하여 상기 평균 전압값과 감지신호의 전압값의 차이를 오염도 판단 기준값과 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 오염도를 판단하여 상기 팬구동부에 상기 환기팬의 회전속도 제어신호를 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 환기시스템의 사용상의 편의를 증대시킬 수 있으며, 환기시스템의 핵심 부품인 센서의 상태를 상시 점검하여 최적의 상태로 관리 수 있다.

Description

환기시스템 및 그 제어방법{VENTILATION SYSTEM AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}

도 1은 본 발명에 따른 환기시스템의 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 환기시스템의 제어블록도,

도 3은 도 2의 환기시스템의 회로구성도,

도 4는 본 발명에 따른 환기시스템의 자가진단과정의 흐름도,

도 5는 본 발명에 따른 환기시스템의 제어흐름도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 조리장 10 : 환기시스템

12 : 흡입부 14 : 환기팬

16 : 배기덕트 18 : 조작패널

20 : 제어부 22 : 센서부

24 : 전원부 26 : 팬구동부

28 : 타이머 30 : 사용자선택부

32 : 구동시간선택부 34 : 구동조건선택부

36 : 표시부

본 발명은 환기시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히, 실내 공기의 오염도를 감지하여 오염도에 따라 최적의 속도로 환기팬을 제어함과 아울러 환기시스템의 상태를 자가진단하여 진단결과를 사용자에게 보고함으로써, 사용 및 관리 상의 편의를 증대시킬 수 있는 환기시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 주방용 후드는 주방에서 음식물을 조리하는 과정에서 발생되는 각종 냄새와 오염공기를 실외로 배출하기 위한 장치로서, 주방에서 가열기로 주로 사용하는 가스 레인지, 전기 가열기 등의 상부에 설치된다.

가정의 주방 또는 상업용 주방의 조리대에서는 음식을 조리함에 따라 열뿐만 아니라, 연기, 냄새, 기름증기 등의 오염물질이 발생하게 되고, 이 오염물질은 열에 의하여 부유하여 주방 또는 실내 전체에 확산되게 된다.

따라서 일반적으로 상기와 같은 조리대의 상측에는 팬(fan)을 구비하는 배기후드가 설치되고 그 외측으로 배기덕트가 연결되어 팬을 운전함으로써, 조리에 의하여 발생하는 오염물질을 배출하도록 하고 있다. 특히, 최근에 건설되고 있는 건물의 경우 단열 및 소음방지 등을 위해 창문 등에 빈틈이 없도록 밀폐되어 건축되고 있어 실내에서의 환기 문제는 더욱 중대해지고 있다.

따라서, 최근의 환기시스템은 다수개의 센서를 통해 실내공기 상태를 확인하거나, 단순한 배기기능 이외에도 다양한 부가기능을 제공하는 등 그 기능이 고도화 되고 있으며, 고도화 된 기능의 지원을 위해 사용되는 부품 또한 복잡 다양해지고 있다. 이러한 환기시스템의 기본 기능은 실내 공기 청정도를 유지하는 것으로서 상시 그 상태를 점검하여 최적의 상태로 관리하여야 한다.

그런데, 종래의 환기시스템의 경우 사용자가 직접 구동을 선택하지 않는 한 고장여부를 확인할 수 있으며, 특별히 시스템 상태를 확인할 수 있는 장치가 마련되어 있지 아니하여 평상시 환기시스템이 동작 가능한 상태인지 여부를 점검할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 실내 공기의 오염도를 감지하여 오염도에 따라 최적의 속도로 환기팬을 제어함과 아울러 환기시스템의 상태를 자가진단하여 진단결과를 사용자에게 보고함으로써 사용 및 관리상의 편의를 증대시킬 수 있는 환기시스템 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 환기시스템은, 오염된 실내공기를 환기팬의 회전으로 흡입한 후 실외로 배출하는 환기시스템에 있어서, 자동운전모드 선택을 위한 사용자선택부와; 정격 전원을 공급받아 상기 실내공기의 가스농도를 감지하여 상기 가스농도에 따른 전압값을 갖는 감지신호를 출력하는 센서부와; 상기 환기팬의 회전속도를 가변 조절하는 팬구동부와; 상기 센서부의 이상 유 무를 표시하기 위한 표시부와; 상기 센서부에서 입력되는 감지신호의 전압값을 확인하여 상기 전압값이 정상 범위를 벗어난 것으로 판단된 경우 상기 표시부를 통해 상기 센서부의 이상을 경고하며, 상기 자동운전모드 시 상기 센서부에서 입력되는 감지신호의 평균 전압값을 주기적으로 산출하여 상기 평균 전압값과 감지신호의 전압값의 차이를 오염도 판단 기준값과 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 오염도를 판단하여 상기 팬구동부에 상기 환기팬의 회전속도 제어신호를 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제어부는, 상기 센서부에서 입력되는 감지신호의 전압값이 상기 센서부에 입력되는 정격전압보다 큰 경우 상기 센서부의 이상 상태로 판단하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부는, 상기 센서부에서 입력되는 감지신호의 전압값이 기 설정 된 최저 전압보다 작은 경우 상기 센서부의 이상 상태로 판단하는 것이 가능하다.

그리고, 상기 사용자선택부는, 사용자의 상기 오염도 판단 기준값 설정을 위한 구동조건선택부를 더 포함하는 것이 가능하다.

여기서, 상기 제어부는, 상기 구동조건선택부를 통해 설정 된 오염도 판단 기준값에 따라 상기 실내공기의 오염도 판단 기준값과 그에 따른 상기 환기팬의 회전속도를 각기 달리 설정하고, 주기적으로 산출된 상기 평균 전압값과 감지신호의 전압값의 차이에 대응되는 상기 오염도 판단 기준값에 따라 상기 환기팬의 회전속도를 가변 제어하는 것이 가장 바람직하다.

한편, 상기 표시부는 상기 환기팬의 회전속도를 표시하는 회전속도 표시부를 더 포함하는 것이 가능하다.

또한, 상기 팬구동부의 구동시간을 제한하는 타이머를 더 포함하는 것도 가능하다.

한편, 본 발명의 목적은, 오염된 실내공기를 환기팬의 회전으로 흡입한 후 실외로 배출하는 환기시스템의 제어방법에 있어서, 사용자의 전원선택에 따라 시스템 구동이 시작되면 정격 전원으로 구동되는 센서부로부터 실내공기의 가스농도에 따른 전압값을 갖는 감지신호를 입력받는 단계와; 상기 감지신호의 전압값이 기 설정 된 최저 전압값과 상기 센서부에 입력되는 정격전압값 사이의 정상범위 내에 존재하는지 여부를 판단하는 단계와; 상기 감지신호의 전압값이 상기 정상범위를 벗어나는 경우 상기 센서부의 이상 상태를 경고하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 환기시스템의 제어방법에 의해서도 달성된다.

여기서, 상기 감지신호의 전압값이 상기 정상범위 내에 포함되는 경우 시스템의 정상동작을 보고하는 단계와; 사용자의 선택에 따라 자동운전모드로 전환된 경우, 상기 센서부에서 입력되는 감지신호의 평균 전압값을 주기적으로 산출하는 단계와; 상기 평균 전압값과 감지신호의 전압값의 차이를 오염도 판단 기준값과 비교하여 오염도를 판단하는 단계와; 판단 된 상기 오염도에 따라 상기 환기팬의 회전속도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 사용자가 설정한 오염도 판단 기준값을 입력 받아 상기 실내공기의 오염도 판단 기준값과 그에 따른 상기 환기팬의 회전속도를 각기 달리 설정하는 단 계와; 상기 주기적으로 산출 된 감지신호의 평균 전압값과 감지신호의 전압값의 차이에 대응되는 상기 오염도 판단 기준값을 확인하는 단계와; 상기 오염도 판단 기준값에 대응되는 상기 환기팬의 회전속도에 기초하여 상기 환기팬의 회전속도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것이 가장 바람직하다.

한편, 상기 환기팬의 회전시간을 미리 설정 된 최대 구동시간에 따라 제한하는 단계를 더 포함하는 것이 가능하다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 환기시스템 및 그 제어방법에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 환기시스템의 개략도이다. 도 1에 도시 된 바와 같이, 환기시스템(10)은 음식을 조리하는 조리장(1)에서 발생되는 각종 냄새 및 수증기가 상측으로 유도되도록 내부가 빈 갓 형상의 흡입부(12)와, 흡입부(12)로 유입 된 냄새와 증기를 흡/배기하는 환기팬(14)과, 일단부는 흡입부(12)에 연결되고 타단부는 실외측을 향하도록 설치되어 흡입 된 냄새와 증기를 외부로 배출하는 배기덕트(16)를 포함한다. 환기시스템(10)이 설치 된 주방에는 환기팬(14)의 동작을 선택하고 구동상태를 확인할 수 있는 조작패널(18)이 제공되며, 조리장(1)의 근접 위치에는 공기 오염도를 감지하는 센서부(22)가 설치되어 환기팬(14)의 구동을 위한 데이터를 제공한다.

이러한 구성에 따라, 환기시스템(10)을 전원부(24)에 연결한 후, 조리장(1)에서 발생하는 냄새나 수증기 등의 오염된 공기가 실외로 방출되도록 조작패널(18) 을 통해 스위치를 온(ON) 하게 되면, 상기 환기팬(14)이 회전하여 흡입부(12)의 내부에 흡입력이 발생된다. 따라서 음식을 조리하는 과정에서 발생되는 냄새 및 증기는 흡입부(12)로 흡입되어 배기덕트(16)를 통해 실외로 배출된다. 그리고, 환기시스템(10)을 자동운전모드로 동작시키면, 센서부(22)를 통해 공기의 오염도를 감지하여 오염 정도에 따라 환기팬(14)이 적절히 구동되어 실내 공기를 청정하게 유지한다.

여기서, 본 환기시스템(10)은 전원이 인가되어 시스템이 턴온된 상태인 경우 센서부(22)의 동작을 자가진단하여 사용자에게 그 결과를 보고함으로써 사용자가 시스템 상태를 인지할 수 있도록 하고 있다.

도 2는 본 발명에 따른 환기시스템의 제어블록도이다. 도 2에 도시 된 바와 같이, 본 환기시스템은 전원공급을 위한 전원부(24)와, 환기팬(14)의 구동을 위한 팬구동부(26)와, 팬구동부(26)의 동작시간을 제한하기 위한 타이머(28)와, 조리장(1)의 천장에 설치되어 공기의 오염도를 감지하는 센서부(22)와, 조작패널(18) 상에 마련되어 환기팬(14)의 동작상태와 자가진단 결과를 표시하는 표시부(36)와, 표시부(36)와 함께 조작패널(18) 상에 구비되어 사용자가 환기시스템의 구동을 설정할 수 있도록 하는 사용자선택부(30)와, 사용자선택부(30)를 통한 자동운전 선택에 따라 센서부(22)를 통해 감지되는 공기 오염도에 기초하여 팬구동부(26)를 제어하여 환기팬(14)을 동작시키고, 센서부(22)의 상태를 점검하여 점검결과를 표시부(36)를 통해 사용자에게 보고하는 제어부(20)를 포함한다.

팬구동부(26)는 제어부(20)의 구동 제어신호에 따라 작동되어 센서부(22)에 서의 감지결과에 따라 환기팬(14)의 회전속도를 가변 조절한다.

타이머(28)는 제어부(20)의 자체 설정이나 사용자의 설정에 따라 팬구동부(26)의 과열을 방지하기 위해 팬구동부(26)의 구동시간을 제한한다.

센서부(22)는 공기 오염 정도를 감지하기 위해 조리장(1)과 인접한 천장에 설치되어, 조리장(1)에서 발생한 오염물질에 의한 공기 오염도를 감지하고 감지값을 전압형태로 출력하여 제어부(20)에 제공한다. 이러한 센서부(22)로는 공기 오염도의 측정을 위한 가스센서가 채용하는 것이 가장 바람직하나, 습도 측정을 위한 습도센서나 조리장(1)에서 발생하는 열기를 통해 오염도를 예측할 수 있는 온도센서 등을 적용하거나 다양한 종류의 복수개의 센서를 구비하는 것도 가능하다. 센서부(22)는 설치 영역의 공기에 포함 된 오염물질을 감지하여 그 오염 농도에 따른 전압값을 갖는 감지값을 제어부(20)로 출력한다.

조작패널(18)에 마련되는 사용자선택부(30)는 시스템 온/오프를 위한 전원선택부와, 자동운전모드를 선택하는 자동운전선택부와, 환기팬(14)의 수동 조작을 위한 스위치 등 기본적인 동작제어를 위한 선택부 등을 포함할 수 있으며 특히, 자동운전모드 선택 시 환기팬(14)의 구동시간을 제한하기 위한 구동시간선택부(32)와, 환기팬(14)이 구동되는 오염도 판단 기준값을 설정하기 위한 구동조건선택부(34)가 마련된다. 이에, 도 2에서는 설명을 위한 주요 선택부인 구동시간선택부(32) 및 구동조건선택부(34)를 대표적으로 예시하고 있다.

그리고 표시부(36)에는 전원의 온/오프 상태를 표시하는 온/오프 LED와, 자동운전모드를 선택했을 경우 표시하는 '자동' LED와, 환기팬(14)의 동작속도에 따 라 점등되어 저속(L, Low), 중속(M, Middle), 고속(H, High)의 동작속도를 표시하는 한편, 센서부(22)의 상태에 따라 점멸하여 센서부(22) 진단결과를 표시하는 LED1, LED2, LED3이 마련된다. 이에, 도 2에서는 환기팬(14)의 동작속도에 따라 점등되는 LED1, LED2, LED3 및 전원 온/오프 LED만 대표적으로 예시하고 있다.

제어부(20)는 조작패널(18)을 통한 입력에 따라 제반 장치의 작동을 제어하며, 자동운전모드일 경우 센서부(22)에서 출력되는 오염도 감지신호를 제공받아 평균 전압값을 주기적으로 산출한다. 제어부(20)는 산출 된 평균 전압값과 센서부(22)로부터의 감지신호의 전압값의 차이를 오염도 판단 기준값과 비교하고, 그 오염 정도에 따라 환기팬(14)의 구동 속도를 가변 제어하는 한편 표시부(36)의 LED를 점등하여 동작상태를 표시한다.

또한, 제어부(20)는 센서부(22)의 상태를 점검하고 센서부(22)에 이상이 발생한 것으로 판단된 경우 LED1, LED2, LED3를 점멸하여 센서부(22) 이상을 경고한다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 환기시스템은 도 3에 도시 된 바와 같은 회로로 구성할 수 있다. 도 3의 회로도는 제어부(20)의 제어신호에 따라 환기팬(14)을 가변 구동하기 위한 팬구동부(26)와, 타이머(28)와, 가스센서(SEN)을 통해 공기 중의 가스농도에 따른 전압값을 제어부(20)로 입력하는 센서부(22)와, 환기팬(14)이 구동되는 오염도 판단 기준값을 설정하기 위한 구동조건선택부(34)와, 구동조건선택부(34)를 통한 오염도 판단 기준값 설정에 따라 센서부(22)를 통해 입력되는 전압값의 평균을 연산하여 평균값과 입력값의 차이에 따라 팬구동부(26)에 제어 신호를 인가하는 한편, 표시부(36)의 LED1, LED2, LED3를 점멸하는 제어부(20)로서 연산증폭기(OP-AMP) IC를 채용한 회로를 도시한 것이다.

이에, 제어부(20)는 센서부(22)로부터의 감지값 입력을 위한 감지값 입력핀(AD LEVEL INPUT1, AD LEVEL INPUT2)과, 구동조건선택부(34)를 통해 설정 된 오염도 판단 기준값의 입력을 위한 기준값 입력핀(농도LEVEL1, 농도LEVEL2, 농도LEVEL3)과, LED점멸을 위한 LED출력핀(LED1_OUT, LED2_OUT, LED3_OUT)과, 환기팬(14)의 속도 조절을 위한 팬 제어신호 출력핀(L_OUT, M_OUT, H_OUT)을 가지고, 기준값 입력핀을 통해 입력되는 설정 조건에 따라, 감지값 입력핀을 통해 입력되는 오염도 감지값의 평균을 산출하고 평균값과 입력값의 차이에 따라 LED출력핀 및 팬 제어신호 출력핀을 통해 출력신호를 인가한다.

또한, 제어부(20)는 감지값 입력핀(AD LEVEL INPUT1, AD LEVEL INPUT2)으로 입력되는 전압값을 확인하여 센서부(22)의 상태를 자동으로 진단하고, 진단결과 센서부(22)가 단락 되는 등의 이상이 발생한 것으로 판단된 경우 LED출력핀(LED1_OUT, LED2_OUT, LED3_OUT)을 통해 LED1, LED2, LED3를 점멸함으로써 이상상태를 사용자에게 보고한다.

팬구동부(26)는 제어부(20)가 팬 제어신호 출력핀(L_OUT, M_OUT, H_OUT)을 통해 인가하는 구동신호에 따라 환기팬(14)에 공급되는 전원을 조절하여 환기팬(14)의 회전속도를 가변 제어한다. 제어부(20)의 팬 제어신호 출력핀 L_OUT에서 출력된 신호는 팬구동부(26)의 저항 R21을 통해 트랜지스터 Q3을 스위칭하여 릴레이 K1을 구동시킴으로써 환기팬(14)을 저속 회전시킨다. 그리고, 제어부(20)의 팬 제 어신호 출력핀 M_OUT에서 출력된 신호는 팬구동부(26)의 저항 R22를 통해 트랜지스터 Q4을 스위칭하여 릴레이 K2를 구동시킴으로써 환기팬(14)을 중속 회전시키며, 제어부(20)의 팬 제어신호 출력핀 H_OUT에서 출력된 신호는 팬구동부(26)의 저항 R23를 통해 트랜지스터 Q5을 스위칭하여 릴레이 K3를 구동시킴으로써 환기팬(14)을 고속 회전시킨다.

타이머(28)는 팬구동부(26)의 과열방지를 위해 구동시간을 제한한다. 타이머(28)의 스위치 TM SW2와 TM SW3은 제어부(20)의 자체설정이나 사용자의 구동시간 제한 설정에 따라 온/오프 동작하게 되는데, 스위치 TM SW2와 TM SW3가 모두 턴온 상태일 경우 최대 동작시간은 30분이며 30분 후에는 다시 초기상태로 돌아간다. 그리고, 스위치 TM SW2는 턴온되고, 스위치 TM SW3가 오프 상태일 경우 최대 동작시간은 60분으로 제한되고 60분 후에는 다시 초기상태로 돌아가며, 스위치 TM SW2와 TM SW3가 모두 오프 상태일 경우 최대 동작시간은 90분으로 제한되고 90분 후에는 다시 초기상태로 돌아간다.

센서부(22)의 가스센서(SEN)는 정전압 정전류 회로에서 공급되는 정격 5V 전원을 공급받는다. 이에, 가스센서(SEN)에 정격 5V가 입력되면 연결된 저항 R7(10K)와 R8(2K)에 의해 전압분배가 이루어지며 분배된 전압은 제어부(20)에 전달된다.

구동조건선택부(34)는 사용자가 설정한 환기팬(14) 오염도 판단 기준값에 따라 스위치 SW1, SW2, SW3가 온/오프 동작하여 제어부(20)의 기준값 입력핀(농도LEVEL1, 농도LEVEL2, 농도LEVEL3)에 기준값을 인가한다.

이러한 회로 구성에 따라, 사용자가 오염도 판단 기준값을 "1"로 설정한 경 우, 구동조건선택부(34)의 스위치 SW1은 턴온되고 스위치 SW2, SW3는 오프되어 제어부(20)의 기준값 입력핀 농도LEVEL1에 기준값이 입력된다. 이에, 제어부(20)는 센서부(22)로부터 입력되는 아날로그 데이터를 주기적으로 10초 간 실시간으로 채터링하고 평균값을 연산한다. 오염도 판단 기준값이 "1"인 경우, 제어부(20)는 평균값보다 0.7V이상의 전압이 입력되면 출력핀 L_OUT을 통해 팬구동부(26)에 제어신호를 인가하여 환기팬(14)이 저속 회전하도록 하는 한편, 출력핀 LED1_OUT을 통해 신호를 출력하여 LED1을 점등함으로써 환기팬(14)이 저속으로 구동됨을 표시한다. 여기서, 평균값보다 1.4V이상의 전압이 입력되면 출력핀 M_OUT을 통해 팬구동부(26)에 제어신호를 인가하여 환기팬(14)이 중속 회전하도록 하는 한편, 출력핀 LED2_OUT을 통해 신호를 출력하여 LED2을 점등함으로써 환기팬(14)이 중속으로 구동됨을 표시한다. 그리고, 평균값보다 2.0V이상의 전압이 입력되면 출력핀 H_OUT을 통해 팬구동부(26)에 제어신호를 인가하여 환기팬(14)이 고속 회전하도록 하는 한편, 출력핀 LED3_OUT을 통해 신호를 출력하여 LED3을 점등함으로써 환기팬(14)이 고속으로 구동됨을 표시한다.

사용자가 오염도 판단 기준값을 "2"로 설정한 경우, 구동조건선택부(34)의 스위치 SW2는 턴온되고 스위치 SW1, SW3는 오프되어 제어부(20)의 기준값 입력핀 농도LEVEL2에 기준값이 입력된다. 이에, 제어부(20)는 센서부(22)로부터 입력되는 아날로그 데이터를 주기적으로 10초 간 실시간으로 채터링하고 평균값을 연산한다. 오염도 판단 기준값이 "2"인 경우, 제어부(20)는 평균값보다 1.0V이상의 전압이 입력되면 출력핀 L_OUT을 통해 팬구동부(26)에 제어신호를 인가하여 환기팬(14)이 저 속 회전하도록 하는 한편, 출력핀 LED1_OUT을 통해 신호를 출력하여 LED1을 점등함으로써 환기팬(14)이 저속으로 구동됨을 표시한다. 여기서, 평균값보다 2.0V이상의 전압이 입력되면 출력핀 M_OUT을 통해 팬구동부(26)에 제어신호를 인가하여 환기팬(14)이 중속 회전하도록 하는 한편, 출력핀 LED2_OUT을 통해 신호를 출력하여 LED2을 점등함으로써 환기팬(14)이 중속으로 구동됨을 표시한다. 그리고, 평균값보다 3.0V이상의 전압이 입력되면 출력핀 H_OUT을 통해 팬구동부(26)에 제어신호를 인가하여 환기팬(14)이 고속 회전하도록 하는 한편, 출력핀 LED3_OUT을 통해 신호를 출력하여 LED3을 점등함으로써 환기팬(14)이 고속으로 구동됨을 표시한다.

한편, 사용자가 오염도 판단 기준값을 "3"으로 설정한 경우, 구동조건선택부(34)의 스위치 SW3은 턴온되고 스위치 SW1, SW2는 오프되어 제어부(20)의 기준값 입력핀 농도LEVEL3에 기준값이 입력된다. 이에, 제어부(20)는 센서부(22)로부터 입력되는 아날로그 데이터를 주기적으로 10초 간 실시간으로 채터링하고 평균값을 연산한다. 오염도 판단 기준값이 "3"인 경우, 제어부(20)는 평균값보다 1.5V이상의 전압이 입력되면 출력핀 L_OUT을 통해 팬구동부(26)에 제어신호를 인가하여 환기팬(14)이 저속 회전하도록 하는 한편, 출력핀 LED1_OUT을 통해 신호를 출력하여 LED1을 점등함으로써 환기팬(14)이 저속으로 구동됨을 표시한다. 여기서, 평균값보다 2.5V이상의 전압이 입력되면 출력핀 M_OUT을 통해 팬구동부(26)에 제어신호를 인가하여 환기팬(14)이 중속 회전하도록 하는 한편, 출력핀 LED2_OUT을 통해 신호를 출력하여 LED2을 점등함으로써 환기팬(14)이 중속으로 구동됨을 표시한다. 그리고, 평균값보다 3.5V이상의 전압이 입력되면 출력핀 H_OUT을 통해 팬구동부(26)에 제어 신호를 인가하여 환기팬(14)이 고속 회전하도록 하는 한편, 출력핀 LED3_OUT을 통해 신호를 출력하여 LED3을 점등함으로써 환기팬(14)이 고속으로 구동됨을 표시한다.

한편, 본 환기시스템의 제어부(20)는 센서부(22)에 대한 자가진단 기능을 수행하여 날씨, 기온, 습도, 바람 등의 주위환경에 따른 영향을 최소화하고 센서부(22)의 고장(단선) 및 동작상태를 점검한다. 예를 들어, 상온의 공기 청정상태에서 센서부(22)로부터 입력되는 전압값이 1V라 가정하고, 센서부(22)가 단선될 경우에는 0V가 입력되고 쇼트일 경우에는 5V가 입력된다. 이 때, 센서부(22)에서 입력되는 입력값의 연산 결과 기준값의 범위를 벗어나는 값이 입력되는 것으로 판단 된 경우 센서부(22)의 고장으로 처리하여 LED출력핀(LED1_OUT, LED2_OUT, LED3_OUT)을 통해 LED1, LED2, LED3를 점멸함으로써 사용자에게 센서부(22)의 이상을 보고한다.

그리고, 제어부(20)는 전원을 통전할 시에는 LED1, LED2, LED3를 순차적으로 3분 동안 점멸하면서 센서부(22)를 안정화시키며, 통전 후 정상적으로 동작할 때에는 LED2를 1초에 0.2초 점멸하여 정상동작을 하고 있음을 표시할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 환기시스템의 자가진단과정의 흐름도이다.

사용자의 전원선택에 따라 시스템 구동이 시작되면(S1), 제어부(20)는 각 회로구성을 초기화 하는 한편, LED1, 2, 3을 순차적으로 3분 동안 점멸하면서 센서부(22)를 안정화 시킨다(S3).

제어부(20)는 센서부(22)에서 입력되는 전압값이 1V~5V 사이의 값이 입력되는지 여부를 확인한다(S5). 여기서, 센서부(22)는 정격 5V전원으로 구동되고 공기 청정상태일 경우 1V의 감지값을 출력하는 경우를 가정한다. 따라서, 센서부(22)가 단선될 경우에는 0V가 입력되고 쇼트일 경우에는 5V가 입력된다.

따라서, 센서부(22)에서 입력되는 전압값이 기준값의 범위를 벗어나는 경우 센서부(22)에 이상이 발생한 것으로 판단하여 LED출력핀(LED1_OUT, LED2_OUT, LED3_OUT)을 통해 LED1, LED2, LED3를 점멸함으로써 사용자에게 센서부(22)의 이상을 보고한다(S7).

반면, 센서부(22)가 정상적으로 동작할 때에는 대기상태로 돌입하고 LED2_OUT를 출력하여 LED2를 1초에 0.2초 점멸함으로써 사용자에게 시스템의 정상동작을 보고한다(S9).

이러한 과정을 통해 초기화가 완료된 후 환기시스템의 제어과정은 도 4에 도시 된 바와 같다.

대기상태 돌입에 따라 LED2가 점등되어 정상 동작상태를 표시하며(S10), 제어부(20)는 사용자의 입력 여부를 모니터링 한다(S12).

조작패널(18)을 통해 사용자가 환기팬(14) 구동 및 정지 등의 동작을 선택하면, 제어부(20)는 사용자의 선택에 따라 팬구동부(26)에 팬 제어신호(L_OUT, M_OUT, H_OUT)를 출력하여 환기팬(14)의 회전속도를 제어하는 한편, 팬 회전속도에 따라 LED에 점등신호를(LED1_OUT, LED2_OUT, LED3_OUT) 인가하여 해당 LED가 점등되도록 한다(S18).

사용자가 자동운전모드를 선택하는 경우(S14), 제어부(20)는 구동조건선택부(34)로부터 사용자가 설정한 환기팬(14) 구동 기준값(농도LEVEL1, 농도LEVEL2, 농 도LEVEL3)을 입력 받으며, 센서부(22)로부터 가스농도 신호를 입력 받아 공기 오염 정도를 확인한다(S16).

제어부(20)는 센서부(22)로부터 입력되는 아날로그 전압값을 주기적으로 10초 간 실시간으로 채터링하고 오염도 평균값을 연산한다(S20).

제어부(20)는 사용자가 설정한 환기팬(14) 구동 기준값(농도LEVEL1, 농도LEVEL2, 농도LEVEL3)에 기초하여 센서부(22)로부터의 입력값에 따라 환기팬(14)을 가변 제어한다(S22).

예를 들어, 사용자가 오염도 판단 기준값을 "1"로 설정한 경우, 제어부(20)는 평균값보다 0.7V이상의 전압이 센서부(22)로부터 입력되면 팬구동부(26)에 L_OUT를 출력하여 팬구동부(26)의 트랜지스터 Q3을 스위칭하여 릴레이 K1을 구동시킴으로써 환기팬(14)을 저속 회전시키는 한편, 출력핀 LED1_OUT을 출력하여 LED1을 점등함으로써 환기팬(14)이 저속으로 구동됨을 표시한다. 그리고, 평균값보다 1.4V이상의 전압이 센서부(22)로부터 입력되면 팬구동부(26)에 M_OUT를 출력하여 팬구동부(26)의 트랜지스터 Q4를 스위칭하여 릴레이 K2을 구동시킴으로써 환기팬(14)을 중속 회전시키는 한편, 출력핀 LED2_OUT을 출력하여 LED2을 점등함으로써 환기팬(14)이 중속으로 구동됨을 표시한다. 평균값보다 2.0V이상의 전압이 센서부(22)로부터 입력되면 팬구동부(26)에 H_OUT를 출력하여 팬구동부(26)의 트랜지스터 Q5를 스위칭하여 릴레이 K3을 구동시킴으로써 환기팬(14)을 고속 회전시키는 한편, 출력핀 LED3_OUT을 출력하여 LED3을 점등함으로써 환기팬(14)이 고속으로 구동됨을 표시한다.

오염도 판단 기준값이 "2"로 설정 된 경우, 제어부(20)는 평균값보다 1.0V이상의 전압이 센서부(22)로부터 입력되면 팬구동부(26)에 L_OUT를 출력하여 팬구동부(26)의 트랜지스터 Q3을 스위칭하여 릴레이 K1을 구동시킴으로써 환기팬(14)을 저속 회전시키는 한편, 출력핀 LED1_OUT을 출력하여 LED1을 점등함으로써 환기팬(14)이 저속으로 구동됨을 표시한다. 그리고, 평균값보다 2.0V이상의 전압이 센서부(22)로부터 입력되면 팬구동부(26)에 M_OUT를 출력하여 팬구동부(26)의 트랜지스터 Q4를 스위칭하여 릴레이 K2을 구동시킴으로써 환기팬(14)을 중속 회전시키는 한편, 출력핀 LED2_OUT을 출력하여 LED2을 점등함으로써 환기팬(14)이 중속으로 구동됨을 표시한다. 평균값보다 3.0V이상의 전압이 센서부(22)로부터 입력되면 팬구동부(26)에 H_OUT를 출력하여 팬구동부(26)의 트랜지스터 Q5를 스위칭하여 릴레이 K3을 구동시킴으로써 환기팬(14)을 고속 회전시키는 한편, 출력핀 LED3_OUT을 출력하여 LED3을 점등함으로써 환기팬(14)이 고속으로 구동됨을 표시한다.

한편, 오염도 판단 기준값을 "3"으로 설정한 경우, 제어부(20)는 평균값보다 1.5V이상의 전압이 센서부(22)로부터 입력되면 팬구동부(26)에 L_OUT를 출력하여 팬구동부(26)의 트랜지스터 Q3을 스위칭하여 릴레이 K1을 구동시킴으로써 환기팬(14)을 저속 회전시키는 한편, 출력핀 LED1_OUT을 출력하여 LED1을 점등함으로써 환기팬(14)이 저속으로 구동됨을 표시한다. 그리고, 평균값보다 2.5V이상의 전압이 센서부(22)로부터 입력되면 팬구동부(26)에 M_OUT를 출력하여 팬구동부(26)의 트랜지스터 Q4를 스위칭하여 릴레이 K2을 구동시킴으로써 환기팬(14)을 중속 회전시키는 한편, 출력핀 LED2_OUT을 출력하여 LED2을 점등함으로써 환기팬(14)이 중속으로 구동됨을 표시한다. 평균값보다 3.5V이상의 전압이 센서부(22)로부터 입력되면 팬구동부(26)에 H_OUT를 출력하여 팬구동부(26)의 트랜지스터 Q5를 스위칭하여 릴레이 K3을 구동시킴으로써 환기팬(14)을 고속 회전시키는 한편, 출력핀 LED3_OUT을 출력하여 LED3을 점등함으로써 환기팬(14)이 고속으로 구동됨을 표시한다.

환기팬(14)이 구동시간은 타이머(28)에 의해 제한되어 동작시간이 종료되면 환기팬(14)의 구동이 정지된다(S24). 여기서, 타이머(28)는 제어부(20)의 자체설정이나 사용자의 구동시간 제한 설정에 따라 스위치 TM SW2와 TM SW3가 온/오프 동작하여, 스위치 TM SW2와 TM SW3가 모두 턴온 상태일 경우 환기팬(14)의 최대 동작시간은 30분으로 제한되고, 스위치 TM SW2는 턴온되고 스위치 TM SW3가 오프 상태일 경우 최대 동작시간은 60분으로 제한되며, 스위치 TM SW2와 TM SW3가 모두 오프 상태일 경우 최대 동작시간은 90분으로 제한되어 환기팬(14)의 회전이 정지된다.

환기팬(14)의 회전이 정지되면 타이머(28) 등의 상태가 초기화되며(S26), 이에 제어부(20)는 다시 S16단계부터 오염도에 따른 환기팬(14) 제어기능을 수행한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 실내 공기의 오염도를 감지하여 오염도에 따라 최적의 속도로 환기팬을 제어함과 아울러 환기시스템의 상태를 자가진단하여 진단결과를 사용자에게 보고하고 있으며, 상술한 본 발명에 따른 실시예는 상술한 것에 한정되지 아니하고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 환기시스템 및 그 제어방법은 실내 공기의 오염도를 연산하여 오염도에 따라 최적의 속도로 환기팬을 제어함과 아울러 환기시스템의 상태를 자가진단하여 진단결과를 사용자에게 보고하도록 하고 있다.

이에 따라, 환기시스템의 사용상의 편의를 증대시킬 수 있으며, 환기시스템의 핵심 부품인 센서의 상태를 상시 점검하여 최적의 상태로 관리할 수 있다.

Claims

오염된 실내공기를 환기팬의 회전으로 흡입한 후 실외로 배출하는 환기시스템에 있어서,

자동운전모드 선택을 위한 사용자선택부와;

정격 전원을 공급받아 상기 실내공기의 가스농도를 감지하여 상기 가스농도에 따른 전압값을 갖는 감지신호를 출력하는 센서부와;

상기 환기팬의 회전속도를 가변 조절하는 팬구동부와;

상기 센서부의 이상 유무를 표시하기 위한 표시부와;

상기 센서부에서 입력되는 감지신호의 전압값을 확인하여 상기 전압값이 정상 범위를 벗어난 것으로 판단된 경우 상기 표시부를 통해 상기 센서부의 이상을 경고하며, 상기 자동운전모드 시 상기 센서부에서 입력되는 감지신호의 평균 전압값을 주기적으로 산출하여 상기 평균 전압값과 감지신호의 전압값의 차이를 오염도 판단 기준값과 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 오염도를 판단하여 상기 팬구동부에 상기 환기팬의 회전속도 제어신호를 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 환기시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 센서부에서 입력되는 감지신호의 전압값이 상기 센서부에 입력되는 정격전압보다 큰 경우 상기 센서부의 이상 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 환기시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 센서부에서 입력되는 감지신호의 전압값이 기 설정 된 최저 전압보다 작은 경우 상기 센서부의 이상 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 환기시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 사용자선택부는,

사용자의 상기 오염도 판단 기준값 설정을 위한 구동조건선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환기시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 구동조건선택부를 통해 설정 된 오염도 판단 기준값에 따라 상기 실내 공기의 오염도 판단 기준값과 그에 따른 상기 환기팬의 회전속도를 각기 달리 설정하고, 주기적으로 산출된 상기 평균 전압값과 감지신호의 전압값의 차이에 대응되는 상기 오염도 판단 기준값에 따라 상기 환기팬의 회전속도를 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 환기시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 표시부는 상기 환기팬의 회전속도를 표시하는 회전속도 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환기시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 팬구동부의 구동시간을 제한하는 타이머를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환기시스템.
오염된 실내공기를 환기팬의 회전으로 흡입한 후 실외로 배출하는 환기시스템의 제어방법에 있어서,

사용자의 전원선택에 따라 시스템 구동이 시작되면 정격 전원으로 구동되는 센서부로부터 실내공기의 가스농도에 따른 전압값을 갖는 감지신호를 입력 받는 단 계와;

상기 감지신호의 전압값이 기 설정 된 최저 전압값과 상기 센서부에 입력되는 정격전압값 사이의 정상범위 내에 존재하는지 여부를 판단하는 단계와;

상기 감지신호의 전압값이 상기 정상범위를 벗어나는 경우 상기 센서부의 이상 상태를 경고하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 환기시스템의 제어방법.
제 8 항에 있어서,

상기 감지신호의 전압값이 상기 정상범위 내에 포함되는 경우 시스템의 정상동작을 보고하는 단계와;

사용자의 선택에 따라 자동운전모드로 전환된 경우, 상기 센서부에서 입력되는 감지신호의 평균 전압값을 주기적으로 산출하는 단계와;

상기 평균 전압값과 감지신호의 전압값의 차이를 오염도 판단 기준값과 비교하여 오염도를 판단하는 단계와;

판단 된 상기 오염도에 따라 상기 환기팬의 회전속도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환기시스템의 제어방법.
제 9 항에 있어서,

사용자가 설정한 오염도 판단 기준값을 입력받아 상기 실내공기의 오염도 판 단 기준값과 그에 따른 상기 환기팬의 회전속도를 각기 달리 설정하는 단계와;

상기 주기적으로 산출 된 감지신호의 평균 전압값과 감지신호의 전압값의 차이에 대응되는 상기 오염도 판단 기준값을 확인하는 단계와;

상기 오염도 판단 기준값에 대응되는 상기 환기팬의 회전속도에 기초하여 상기 환기팬의 회전속도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환기시스템의 제어방법.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

상기 환기팬의 회전시간을 미리 설정 된 최대 구동시간에 따라 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환기시스템의 제어방법.