KR20070017270A - 환기장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쾌적한 실내공기를 구현하는 환기장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 고가의 적외선방식 CO₂센서를 사용하지 않고도 저가의 열감지센서를 이용하여 정량적인 CO₂농도 및 실내공기상태를 인지함으로서 신뢰성을 만족할만한 시스템을 구현할 수 있으며, 사람이나 가스 불을 인지하는 제어 알고리즘으로 CO₂센서만으로는 구현이 안되는 주방환경에 대한 환기운전을 제어할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명은 실내의 탁한 공기를 실외로 배출시키고 실외의 쾌적한 공기를 실내로 유입시켜 실내공기를 환기시키는 환기장치에 있어서, 실내에 있는 열원으로부터 발생되는 센서값을 감지하는 감지부; 및 상기 감지된 센서값에 기초하여 실내에 있는 열원을 인지하고, 이를 바탕으로 실내 CO₂농도를 추정하여 환기운전을 제어하는 제어부를 포함하는 것이다.

Description

환기장치 및 그 제어방법{Ventilating apparatus and control method thereof}

도 1은 본 발명에 의한 환기장치를 개략적으로 나타낸 구성도,

도 2는 본 발명의 열감지센서를 이용하여 실내공간에 있는 열원을 감지하는 방법을 개략적으로 나타낸 그래프,

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 환기장치의 제어 블록도,

도 4A 및 도 4B는 본 발명에 의한 환기장치의 제어방법의 동작 흐름도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

14 : 급기덕트 16 : 배기덕트

18 : 전열교환소자 20 : 급기팬

22 : 배기팬 30 : 열감지센서

32 : 스텝모터 40 : 온도센서

60 : 제어부 80 : 구동부

본 발명은 쾌적한 실내공기를 구현하는 환기장치에 관한 것으로, 특히 고가 의 적외선방식 CO₂센서를 사용하지 않고도 저가의 열감지센서를 이용하여 실내의 CO₂농도 및 실내공기상태를 인지하고, 이를 바탕으로 환기운전을 제어하는 환기장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 집이나 사무실 등의 밀폐된 실내공간에서는 사람의 호흡에 의해 시간이 지나면서 이산화탄소(CO₂)의 함량이 증가하게 되어 공기가 탁해지고, 이로 인해 사람의 호흡에 지장을 주게 된다. 따라서 밀폐된 실내공간의 탁해진 공기를 실외로 배출시키고 실외의 쾌적한 공기를 실내로 유입시켜 실내공기를 환기시키는 환기장치가 개발되었으며, 최근에는 환기과정에서 발생하는 열손실을 감소하기 위해 환기장치에 전열교환소자를 채용하고 있다.

이러한 전열교환소자를 채용한 환기장치로는 대한민국 공개특허공보 2003-0063856호가 있다.

동 공보에 개시된 환기장치는 실외공기의 급기유로와 실내공기의 배기유로가 교차하는 지점에 설치되어 실외공기와 실내공기 사이에 열교환이 이루어지도록 하는 전열교환소자와, 급기유로상에 설치된 급기팬과, 배기유로상에 설치된 배기팬을 구비하여, 급기팬과 배기팬이 회전하면 급기유로를 통해 실외공기가 실내로 유입되고, 배기유로를 통해 실내공기가 실외로 배출되며, 배출되는 실내공기와 유입되는 실외공기 사이에 열교환이 일어난다.

이러한 환기장치는 실내의 CO₂농도를 CO₂센서에서 감지하고, 그 감지값에 따 라 급기팬과 배기팬의 풍량을 여러 단계로 제어하여 실내공기상태에 따라 최적의 팬 풍량으로 실내공기를 쾌적하게 유지함과 동시에 시스템의 에너지 효율을 높이도록 하였다.

그런데, 이러한 환기장치에서 실내의 CO₂농도를 감지하기 위해 사용되는 CO₂센서는 적외선방식과 고체전해질방식의 두 종류를 일반적으로 사용하고 있다.

먼저, 적외선방식의 CO₂센서는 가스선택성이 높아 정확성이 우수하며 제품 수명이 길어 신뢰성이 높다는 장점이 있으나, 고가(高價)이기 때문에 제품원가를 상승시킨다는 단점이 있다.

반면, 고체전해질방식의 CO₂센서는 가스선택성이 낮아 정확성이 떨어지며, 오염가스 또는 실리콘가스 노출 시 고장으로 인한 제품 수명이 짧고, 기류변화, 온도변화에 민감하여 신뢰성이 낮다는 단점이 있으나, 저가(低價)라는 장점이 있다.

이와 같이, 신뢰성이 우수한 고가(高價)의 적외선방식 CO₂센서는 제품원가를 상승시키며, 저가(低價)의 고체전해질방식 CO₂센서는 저수명과 CO₂농도 감지의 부정확성으로 제품의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점을 갖고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 CO₂센서 대신에 사람감지센서를 이용하여 실내인원의 다소를 검출하고, 이를 바탕으로 급기팬과 배기팬의 풍량을 제어하여 적정풍량으로 환기를 할 수 있도록 한 장치가 대한민국 공개특허공보 1991-0017136호 에서 개시되었다.

동 공보에 개시된 환기장치는 사람감지센서를 이용하여 사람의 존재를 검출했을 때에 그 실내의 크기에 따라 정해지는 표준 실내인원수에 따른 기준풍량으로 환기운전을 제어하거나, 실내에 있는 사람의 많고 적음을 검출하여 그 사람의 많고 적음에 따른 최적풍량으로 환기운전을 제어하도록 하였다.

그런데, 이러한 환기장치는 단지 사람의 존재여부 또는 사람의 수를 파악하여 환기풍량을 조절하는 방식이기 때문에 사람이 밀폐된 실내공간에서 일정시간만큼 머물게 되었을 경우 CO₂농도가 증가함으로 인하여 실내공기가 답답하게 되는 실제적인 실내공기상태를 간과함으로서 실내공기를 쾌적하게 유지할 수 없게 된다.

또한, 단지 사람의 수를 파악하여 환기풍량을 조절하는 경우, 실내공기가 쾌적한 경우에도 불구하고 사람이 있다는 이유만으로 불필요한 환기동작을 하게 되어 에너지소모를 가져온다.

이외에도, CO₂농도만을 가지고 팬 풍량을 제어하는 경우, 일반가정의 주방에서 가스 불을 이용하여 요리를 행할 때 음식냄새와 가스 불로 인한 불쾌한 실내공기를 환기할 방법이 없다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 고가의 적외선방식 CO₂센서를 사용하지 않고도 저가의 열감지센서를 이용하여 정량적인 CO₂농도 및 실내공기상태를 인지함으로서 신뢰성을 만족할만한 시스템을 구현할 수 있는 환기장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 열감지센서를 좌우로 이동할 수 있는 스텝모터를 이용하여 실내공간 전 영역의 CO₂농도 및 실내공기상태를 정확하게 검출할 수 있는 환기장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 사람이나 가스 불을 인지하는 제어 알고리즘으로 CO₂센서만으로는 구현이 안되는 주방환경에 대한 환기운전을 제어할 수 있는 환기장치의 제어방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 실내의 CO₂농도 및 실내공기상태에 따라 환기여부를 자동으로 결정함과 동시에 최적의 팬 풍량을 제어하여 에너지 낭비없이 실내공기를 쾌적하게 유지할 수 있는 환기장치의 제어방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 실내의 탁한 공기를 실외로 배출시키고 실외의 쾌적한 공기를 실내로 유입시켜 실내공기를 환기시키는 환기장치에 있어서, 실내에 있는 열원으로부터 발생되는 센서값을 감지하는 감지부; 및 상기 감지된 센서값에 기초하여 실내에 있는 열원을 인지하고, 이를 바탕으로 실내 CO₂농도 를 추정하여 환기운전을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 감지부는 실내에 있는 열원으로부터 발생되는 열을 감지하는 열감지센서이고, 상기 열원은 사람이나 가스 불인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 제어부에 의해 제어되며, 실내의 전 영역에 걸쳐 열원을 감지할 수 있도록 상기 열감지센서를 이동시키는 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 실내의 주변온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 감지된 주변온도에 기초하여 열원을 구분할 수 있는 주변온도와의 일정 온도차 및 임의의 온도영역을 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 사람이 실내에 머문 시간과 사람수에 따라 실내 CO₂농도를 추정하여 추정된 CO₂농도가 미리 정해진 기준값 범위를 벗어나면 CO₂농도에 따라 유입되는 실외 공기량과 배출되는 실내 공기량을 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 실내평수를 입력하기 위한 입력부를 더 포함하며, 상기 제어부는 입력된 실내평수에 기초하여 유입되는 실외 공기량과 배출되는 실내 공기량을 조절하기 위한 기준값을 결정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 실내 주방의 위치를 입력하기 위한 입력부를 더 포함하며, 상기 제어부는 입력된 주방위치에 기초하여 가스 불을 감지할 수 있는 주변온도와의 일정 온도차 및 임의의 온도영역을 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 입력된 주방위치 이외의 장소에 불이 일정시간 감지되면 화재 경보음을 발생하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명은 실내의 탁한 공기를 실외로 배출시키고 실외의 쾌적한 공기를 실내로 유입시켜 실내공기를 환기시키는 환기장치의 제어방법에 있어서, 실내에 있는 열원으로부터 발생되는 센서값을 감지하는 단계; 및 상기 감지된 센서값에 기초하여 실내에 있는 열원을 인지하고, 이를 바탕으로 실내 CO₂농도를 추정하여 환기운전을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서값을 감지하는 단계는, 실내에 있는 사람이나 가스 불 등의 열원으로부터 발생되는 열을 열감지센서를 통해 감지하는 단계와, 실내의 전 영역에 걸쳐 열원을 감지할 수 있도록 상기 열감지센서를 이동시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 실내의 주변온도를 감지하는 단계를 더 포함하고, 상기 감지된 주변온도에 기초하여 열원을 구분할 수 있는 주변온도와의 일정 온도차 및 임의의 온도영역을 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 환기운전을 제어하는 단계는, 사람이 실내에 머문 시간과 사람수에 따라 실내 CO₂농도를 추정하여 추정된 CO₂농도가 미리 정해진 기준값 범위를 벗어나면 CO₂농도에 따라 유입되는 실외 공기량과 배출되는 실내 공기량을 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 사용자에 의해 실내평수를 입력하는 단계를 더 포함하고, 상 기 입력된 실내평수에 기초하여 유입되는 실외 공기량과 배출되는 실내 공기량을 조절하기 위한 기준값을 결정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 사용자에 의해 실내 주방의 위치를 입력하는 단계를 더 포함하고, 상기 입력된 주방위치에 기초하여 가스 불을 감지할 수 있는 주변온도와의 일정 온도차 및 임의의 온도영역을 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 입력된 주방위치 이외의 장소에 불이 일정시간 감지되면 화재 경보음을 발생하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 환기장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 1에서, 사각의 상자형태로 된 본체(10)의 내부공간이 격벽(12)에 의해 상부와 하부로 구획되며, 본체(10)의 내부에는 실외공기가 실내로 안내되는 급기덕트(14)와, 상기 급기덕트(14)와 소정위치에서 교차하며 실내공기가 실외로 안내되는 배기덕트(16)가 형성된다.

상기 급기덕트(14)와 배기덕트(16)가 교차되는 지점에는 급기덕트(14)를 통과하는 공기와 배기덕트(16)를 통과하는 공기가 서로 혼합되지 않으면서도 열교환할 수 있게 하는 전열교환소자(18)가 설치되며, 상기 전열교환소자(18)를 중심으로 급기덕트(14)와 배기덕트(16)는 각각 본체(10)의 내부공간을 상하로 횡단하면서 서로 간섭을 받지 않게 된다.

상기 급기덕트(14)의 일단에 실외와 연통되는 급기 흡입구(14a)가 형성되고 타단에 실내와 연통되는 급기 배출구(14b)가 형성되며, 상기 배기덕트(16)의 일단 에 실내와 연통되는 배기 흡입구(16a)가 형성되고 타단에 실외와 연통되는 배기 배출구(16b)가 형성된다.

상기 급기덕트(14)의 급기 배출구(14b) 쪽에 실외공기를 강제 흡입하는 급기팬(20)이 설치되고, 상기 배기덕트(16)의 배기 배출구(16b) 쪽에 실내공기를 강제 배출하는 배기팬(22)이 설치되어 급기팬(20)과 배기팬(22)의 동작에 따라 실외공기와 실내공기가 각각 급기덕트(14) 및 배기덕트(16)를 따라 유동하며 환기가 이루어질 수 있도록 되어 있다.

한편, 상기 전열교환소자(18)는 상하 모서리가 본체(10)에 의해 지지되고 좌우 모서리가 급기덕트(14) 및 배기덕트(16)를 구획하는 격벽(12)에 의해 지지되는 육면체 형상으로, 그 내부에 급기덕트(14)와 연통되는 다수의 급기통로(18a)와 상기 급기통로(18a)와 이웃하며 배기덕트(16)와 연통되는 다수의 배기통로(18b)가 구비된다.

이때, 실선으로 도시된 부분이 급기통로(18a)이고, 점선으로 도시된 부분이 배기통로(18b)이다.

또한, 실내와 연통되는 상기 본체(10)의 일측에는 실내공간의 열을 감지하는 열감지센서(30)와, 상기 열감지센서(30)를 좌우로 이동시켜 전체 실내공간을 스캐닝하는 스텝모터(32)가 설치된다.

이때, 열감지센서(30)는 사람 및 가스 불을 감지할 수 있으며, 실내공간의 주변온도와 차이를 나타내는 열을 감지 시 주변온도와의 차이와 그 온도영역에 따라 사람 유무와 가스불 유무를 감지하고, 일정시간동안 밀폐된 실내공간에서 사람 및 가스 불의 상태가 유지되었을 경우 간접적인 방식으로 실내공기상태를 추정하여 이를 바탕으로 최적의 환기운전이 이루어지도록 한다.

한편, 상기 스텝모터(32)는 열감지센서(30)를 좌우로 움직여서 실내공간의 전 영역을 스캔할 수 있게 열감지센서(30)의 감지기간동안 미세한 각으로 움직인다.

또한, 도면에 도시하지는 않았지만 통상의 환기장치와 마찬가지로 급기 흡입구(14a), 배기 배출구(16a), 급기덕트(14) 및 배기덕트(16)에는 공기흐름의 개폐 또는 공기흐름의 변경을 위한 다수의 댐퍼가 설치된다.

도 2는 본 발명의 열감지센서를 이용하여 실내공간에 있는 열원을 감지하는 방법을 개략적으로 나타낸 그래프이다.

도 2에서, 스텝모터(32)의 구동에 따라 열감지센서(30)가 좌우로 이동하면서 실내공간의 열을 감지하기 시작하면, 주변온도(예를 들어, 10~28℃)와 차이를 나타내는 열(예를 들어, 28~34℃ 또는 34℃ 이상)을 감지 시 주변온도와의 차이와 그 온도영역에 따라 사람 유무와 가스 불 유무를 감지하는 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 환기장치의 제어 블록도로서, 열감지센서(30), 온도센서(40), 입력부(50), 제어부(60), 메모리부(70), 구동부(80) 및 경보음발생부(90)를 포함하여 구성된다.

열감지센서(30)는 실내공간에 있는 열원을 인지하기 위해 열을 감지하는 Thermopile센서로, 본체(10)의 실내측 소정위치에 설치된다.

온도센서(40)는 실내공간의 주변온도를 감지하기 위해 실내공기온도를 감지하는 것으로, 실내공기온도를 감지할 수 있는 어떤 위치에도 설치 가능하다.

입력부(50)는 사용자가 원하는 운전정보(운전시간, 운전풍량, 운전시작/정지 등)를 제어부(60)에 입력하도록 다수의 키를 조작패널이나 리모콘 상에 구비하는 것으로, 상기 열감지센서(30)를 작동시키기 위한 자동키가 마련되며, 환기장치의 최초설치 시 실내 주방에 대한 스텝모터(32)의 위치 또는 실내공간의 평수를 입력할 수 있는 별도의 키가 마련된다.

제어부(60)는 환기장치의 각 장치들을 제어하는 마이컴으로서, 상기 열감지센서(30)에 의해 감지된 값에 따라 미리 저장된 온도영역으로부터 주변온도와의 차이값을 계산하여 실내공간의 사람유무와 가스 불 유무를 인지하고, 상기 열감지센서(30)를 통해 감지된 값에 기초하여 일정시간동안 밀폐된 실내공간에서 사람 및 가스 불의 상태가 유지되었을 경우 실내공기의 답답함을 느끼는 CO₂농도와 실내공기상태를 추정하여 이를 바탕으로 최적의 환기운전이 이루어지도록 급기팬(20) 및 배기팬(22)의 풍량과 운전시간을 제어한다.

상기 제어부(60)는 열감지센서(30)의 감지값에 해당하는 온도영역을 내부 메모리의 롬테이블상에 저장하고 있다.

또한, 상기 제어부(60)는 실내공간의 열을 감지하는 기간동안 미세한 각으로 움직이는 스텝모터(32)의 이동거리를 계산하여 그 감지영역에 따라 겹쳐서 있는 사람에 대한 구분이 일정부분 가능하게 하며, 보다 정확한 인지를 위하여 스텝모터(32)를 좌측으로 이동 시 감지된 사람수와 우측으로 이동 시 감지된 사람수가 동일한지를 파악하여 좌우이동 시 감지된 수가 동일할 때 사람수가 몇 명인지를 결정한 다.

또한, 감지오차를 최소화하기 위하여 고정된 실내공간에서 고정된 위치에 주변온도와의 차이와 그 온도영역이 사람의 온도영역과 동일한 영역임을 일정시간이상 감지할 경우, 사람이 아님을 판단하여 자체 보정값을 메모리부(70)에 저장하여 열감지센서(30)를 이용한 제어 시 보정을 해준다.

또한, 상기 제어부(60)는 옵션기능으로 실내공간의 2군데 이상에서 일정시간이상 불을 감지한 경우, 화재 경보음을 발생하도록 제어한다.

메모리부(70)는 실내공간의 주변온도, 주변온도와의 차이를 나타내는 온도영역 또는 사용자가 입력한 실내 주방에 대한 스텝모터(32)의 위치, 실내공간의 평수 등을 저장하는 EEPROM으로서, 필요에 따라 제어부(60)의 내부 또는 외부에 마련된다.

구동부(80)는 제어부(60)의 제어신호에 따라 급기팬(20), 배기팬(22) 및 스텝모터(32)의 구동을 제어하는 것으로, CO₂농도 및 실내공기상태에 따라 급기팬(20) 및 배기팬(22)의 풍량과, 급기팬(20) 및 배기팬(22)의 운전시간을 조절해준다.

경보음발생부(90)는 제어부(60)의 경보음제어신호에 따라 화재 경보음을 발생한다.

이하, 상기와 같이 구성된 환기장치 및 그 제어방법의 동작과정 및 작용효과를 설명한다.

도 4A 및 도 4B는 본 발명에 의한 환기장치의 제어방법의 동작 흐름도이다.

먼저, 사용자가 원하는 운전정보(운전시간, 운전풍량, 실내 주방에 대한 스텝모터의 위치 또는 실내평수 등)를 입력부(50)를 통해 제어부(60)에 입력한다.

따라서, 제어부(60)는 환기운전을 개시하기 전에 자동운전인가를 판단하여(S100), 자동운전이 아니면 급기팬(20)과 배기팬(22)을 사용자의 조작에 따라 수동으로 운전한다(S101).

자동운전이면, 실내공기의 답답함을 느끼는 CO₂농도를 정량적으로 추정하기 위한 CO₂농도값(P)을 클리어시킨 후(S110), 실내공간의 주변온도를 파악하기 위해 실내공기온도를 온도센서(40)에서 감지하여 제어부(60)에 입력한다(S120).

따라서, 제어부(60)는 입력된 실내공간의 주변온도에 따라 사람 또는 가스 불 등을 인지할 수 있는 주변온도와의 차이를 나타내는 일정 온도차 및 임의의 온도영역을 정하여 메모리부(70)에 저장한다(S130).

이는, 이후에 열감지센서(30)에서 실내공간의 주변온도와 차이를 나타내는 열을 감지 시 주변온도와의 차이와 그 온도영역에 따라 사람 유무와 가스불 유무를 감지하기 위함이다.

이후, 열감지센서(30)가 작동을 시작하여 실내공간에 있는 열원을 감지하기 시작하면, 제어부(60)의 제어에 의해 스텝모터(32)가 구동하여 열감지센서(30)를 좌우로 움직임에 따라 실내공간의 전 영역에 걸쳐 열원을 감지하도록 한다(S140).

상기 열감지센서(30)의 좌측이동 시 주변온도와 차이를 나타내는 열원이 감 지되면, 제어부(60)는 열감지센서(30)의 좌측이동 시 감지값을 입력받아 메모리부(70)에 저장된 온도영역과 비교하여 열원이 사람인지 또는 가스 불인지를 판단하고, 열원이 사람인 경우 좌측으로의 이동시간(T)을 카운터하면서 좌측으로의 이동시간 동안 감지된 사람 수(Lm)를 파악한다(S150).

상기 열감지센서(30)의 좌측이동이 완료된 후, 스텝모터(32)의 구동에 의해 열감지센서(30)가 다시 우측으로 이동하기 시작하고, 이때에도 좌측이동 시와 마찬가지로 우측이동 시 주변온도와 차이를 나타내는 열원이 감지되면, 제어부(60)는 열감지센서(30)의 우측이동 시 감지값을 입력받아 메모리부(70)에 저장된 온도영역과 비교하여 열원이 사람인지 또는 가스 불인지를 판단하고, 우측으로의 이동시간(T)을 카운터하면서 우측으로의 이동시간 동안 감지된 사람 수(Rm)를 파악한다(S160).

이때, 열감지센서(30)의 좌측 또는 우측으로의 이동시간(T)은 동일하며, 좌측과 우측으로의 이동시간을 합한 총시간(2T)이 열감지센서(30)가 전체 실내공간을 좌우 스캐닝할 때 소요되는 1싸이클이 되는 것이다.

이때, 제어부(60)는 좌측 및 우측으로의 이동시간동안 미세한 각으로 움직이는 스텝모터(32)의 이동거리를 계산하여 그 감지영역에 따라 겹쳐서 있는 사람에 대한 구분이 가능하게 된다.

또한, 제어부(60)는 사람수의 정확한 파악을 위해서 스텝모터(32)를 좌측으로 이동 시 감지된 사람수와 우측으로 이동 시 감지된 사람수가 동일한지를 판단하여(S170). 좌우이동 시 감지된 사람수가 동일한 경우 감지된 사람수가 몇 명이라고 결정짓는다.

한편, 상기 제어부(60)는 열원이 가스 불인 경우 실내 주방에 대한 스텝모터(32)의 위치를 사용자가 입력하게 하여 메모리부(70)에 저장한 후, 그 영역에서 상기와 동일한 방법으로 주변온도와의 차이와 그 해당 온도영역에 포함되는지 여부를 확인하여 가스 불 유무를 결정짓는다.

이와 같이, 사람수가 몇 명이라고 결정되면 제어부(60)는 사람이 밀폐된 실내공간에서 일정시간동안 있을 경우 사람의 호흡에 의해 발생된 CO₂농도 함량을 정량적으로 추정하기 위해 추정농도값(Q)을 [식 1]에 의해 계산한다.

추정농도값(Q) = 2T(1싸이클 소요시간) × Rm(사람수) .... [식 1]

상기 [식 1]에 의해 계산된 추정농도값(Q)을 초기에 클리어된 CO₂농도값(P)에 더하여(P + Q) 실내공간의 CO₂농도값(P)을 추정한다(S180).

따라서, 제어부(60)는 추정된 CO₂농도값(P)을 메모리부(70)에 저장된 최소기준값(Pmin; 환기가 필요하다고 판단되는 시점의 최소 CO₂농도값)과 비교하여 CO₂농도 값(P)이 최소기준값(Pmin) 이상인가를 판단한다(S190).

상기 CO₂농도값(P)이 최소기준값(Pmin) 이상이면, 제어부(60)는 추정된 CO₂농도값(P)을 메모리부(70)에 저장된 최대기준값(Pmax; 환기가 절대적으로 필요한 시점의 최대 CO₂농도값) 이상인가를 다시 한번 비교한다(S200).

상기 최소기준값(Pmin)과 최대기준값(Pmax)은 메모리부(70)에 미리 저장되어 있다. 제어부(60)는 보다 정확한 CO₂농도를 환산하기 위해서 환기장치의 최초설치 시 실내공간의 평수를 사용자가 입력하게 하여 실내평수에 따라 실내공기의 답답함을 규정짓는 최대 CO₂농도와 최소 CO₂농도에 해당하는 최대기준값과 최소기준값을 정하여 메모리부(70)에 저장한다.

상기 비교결과, CO₂농도값(P)이 최대기준값(Pmax) 이상이면, 실내의 빠른 환기를 위해 제어부(60)는 급기팬(20)과 배기팬(22)의 풍량을 강풍으로 운전하면서 급기팬(20)과 배기팬(22)을 R1분간(R2시간보다 긴 시간;예를 들어, 80분) 운전시킨다(S210).

한편, 상기 CO₂농도값(P)이 최대기준값(Pmax)보다 작으면, 실내의 환기를 위해 제어부(60)는 급기팬(20)과 배기팬(22)의 풍량을 약풍으로 운전하면서 급기팬(20)과 배기팬(22)을 R2분간(R1시간보다 짧은 시간;예를 들어, 50분) 운전시킨다(S220).

이와 같이, 본 발명은 실내의 CO₂농도 즉, 사람이 답답함을 느끼는 오염정도에 따라 급기되는 실외 공기량과 배기되는 실내 공기량을 다르게 조절하면서 이와 동시에 환기시간도 다르게 조절하여 최적의 환기운전을 제어할 수 있게 된다.

또한, 상기 S190에서의 비교결과, CO₂농도값(P)이 최소기준값(Pmin)보다 작 으면, 실내의 환기가 필요없다고 판단하여 제어부(60)는 급기팬(20)과 배기팬(22)에 전원이 이미 인가된 상태에서는 전원을 차단하여 환기장치를 정지시키고, 상기 급기팬(20)과 배기팬(22)이 운전되지 않는 상태에서는 계속 그 상태를 유지하게 하면서 CO₂농도값(P)을 클리어시킨다(S230).

또한, 본 발명은 상기와 동일한 방식으로 가스 불을 일정시간 감지할 경우 실내평수에 따른 최대기준값과 최소기준값에 따라 환기장치를 운전시킬 수 있으며, 사람과 가스 불의 판단여부에 따른 복합인식으로 환기장치를 운전시켜 CO₂센서로는 감지가 안되는 주방상황까지 인지하여 실내공기상태에 따라 최적의 환기운전을 제어하는 환기장치의 구현이 가능하다.

이외에도, 본 발명은 옵션기능으로서 실내공간의 2군데 이상에서 일정시간 이상 불이 감지될 경우 경보음발생부(190)를 통해 화재 경보음을 발생시켜 사용자로 하여금 안전사고에 대비할 수 있도록 한다.

상기의 설명에서와 같이, 본 발명에 의한 환기장치에 의하면, 고가의 적외선방식 CO₂센서를 사용하지 않고도 저가의 열감지센서를 이용하여 정량적인 CO₂농도 및 실내공기상태를 추정함으로서 신뢰성을 만족할만한 시스템을 구현할 수 있으며, 열감지센서를 좌우로 이동할 수 있는 스텝모터를 이용하여 실내공간 전 영역의 CO₂농도 및 실내공기상태를 정확하게 검출할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 환기장치의 제어방법은, 사람이나 가스 불을 인지하는 제어 알고리즘으로 CO₂센서만으로는 구현이 안되는 주방환경에 대한 환기운전을 제어할 수 있으며, 실내의 CO₂농도 및 실내공기상태에 따라 환기여부를 자동으로 결정함과 동시에 최적의 팬 풍량을 제어하여 에너지 낭비없이 실내공기를 쾌적하게 유지할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 실내공간의 화재발생 시 화재유무를 감지하여 화재경보음을 발생시킬 수 있다는 효과가 있다.

상기에서 설명한 것은 본 발명에 의한 환기장치 및 그 제어방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (16)

1. 실내의 탁한 공기를 실외로 배출시키고 실외의 쾌적한 공기를 실내로 유입시켜 실내공기를 환기시키는 환기장치에 있어서,

   실내에 있는 열원으로부터 발생되는 센서값을 감지하는 감지부; 및

   상기 감지된 센서값에 기초하여 실내에 있는 열원을 인지하고, 이를 바탕으로 실내 CO₂농도를 추정하여 환기운전을 제어하는 제어부를

   포함하는 것을 특징으로 하는 환기장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 감지부는 실내에 있는 열원으로부터 발생되는 열을 감지하는 열감지센서인 것을 특징으로 하는 환기장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 열원은 사람이나 가스 불인 것을 특징으로 하는 환기장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 제어부에 의해 제어되며, 실내의 전 영역에 걸쳐 열원을 감지할 수 있도록 상기 열감지센서를 이동시키는 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환기 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   실내의 주변온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하고,

   상기 제어부는 감지된 주변온도에 기초하여 열원을 구분할 수 있는 주변온도와의 일정 온도차 및 임의의 온도영역을 설정하는 것을 특징으로 하는 환기장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 제어부는 사람이 실내에 머문 시간과 사람수에 따라 실내 CO₂농도를 추정하여 추정된 CO₂농도가 미리 정해진 기준값 범위를 벗어나면 CO₂농도에 따라 유입되는 실외 공기량과 배출되는 실내 공기량을 조절하는 것을 특징으로 하는 환기장치.
7. 제 6항에 있어서,

   실내평수를 입력하기 위한 입력부를 더 포함하며,

   상기 제어부는 입력된 실내평수에 기초하여 유입되는 실외 공기량과 배출되는 실내 공기량을 조절하기 위한 기준값을 결정하는 것을 특징으로 하는 환기장치.
8. 제 1항에 있어서,

   실내 주방의 위치를 입력하기 위한 입력부를 더 포함하며,

   상기 제어부는 입력된 주방위치에 기초하여 가스 불을 감지할 수 있는 주변온도와의 일정 온도차 및 임의의 온도영역을 설정하는 것을 특징으로 하는 환기장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 제어부는 입력된 주방위치 이외의 장소에 불이 일정시간 감지되면 화재 경보음을 발생하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 환기장치.
10. 실내의 탁한 공기를 실외로 배출시키고 실외의 쾌적한 공기를 실내로 유입시켜 실내공기를 환기시키는 환기장치의 제어방법에 있어서,

    실내에 있는 열원으로부터 발생되는 센서값을 감지하는 단계; 및

    상기 감지된 센서값에 기초하여 실내에 있는 열원을 인지하고, 이를 바탕으로 실내 CO₂농도를 추정하여 환기운전을 제어하는 단계를

    포함하는 것을 특징으로 하는 환기장치의 제어방법.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 센서값을 감지하는 단계는,

    실내에 있는 사람이나 가스 불 등의 열원으로부터 발생되는 열을 열감지센서를 통해 감지하는 단계와,

    실내의 전 영역에 걸쳐 열원을 감지할 수 있도록 상기 열감지센서를 이동시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 환기장치의 제어방법.
12. 제 10항에 있어서,

    실내의 주변온도를 감지하는 단계를 더 포함하고,

    상기 감지된 주변온도에 기초하여 열원을 구분할 수 있는 주변온도와의 일정 온도차 및 임의의 온도영역을 설정하는 것을 특징으로 하는 환기장치의 제어방법.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 환기운전을 제어하는 단계는,

    사람이 실내에 머문 시간과 사람수에 따라 실내 CO₂농도를 추정하여 추정된 CO₂농도가 미리 정해진 기준값 범위를 벗어나면 CO₂농도에 따라 유입되는 실외 공기량과 배출되는 실내 공기량을 조절하는 것을 특징으로 하는 환기장치의 제어방법.
14. 제 13항에 있어서,

    사용자에 의해 실내평수를 입력하는 단계를 더 포함하고,

    상기 입력된 실내평수에 기초하여 유입되는 실외 공기량과 배출되는 실내 공기량을 조절하기 위한 기준값을 결정하는 것을 특징으로 하는 환기장치의 제어방법.
15. 제 10항에 있어서,

    사용자에 의해 실내 주방의 위치를 입력하는 단계를 더 포함하고,

    상기 입력된 주방위치에 기초하여 가스 불을 감지할 수 있는 주변온도와의 일정 온도차 및 임의의 온도영역을 설정하는 것을 특징으로 하는 환기장치의 제어방법.
16. 제 15항에 있어서,

    상기 입력된 주방위치 이외의 장소에 불이 일정시간 감지되면 화재 경보음을 발생하는 것을 특징으로 하는 환기장치의 제어방법.

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