(57)【要約】  室外空気の新鮮度に応じて換気システムの消費電力を激減させることができる省エネルギー機能を持つ知能型換気制御システムを開示する。このシステムは、所定形状の吸入管及び排気管を含み、前記吸入管の初入部にプレフィルター（Ｐｒｅ−Ｆｉｌｔｅｒ）が配設され、前記プレフィルターの後方に複合フィルターが備えられる。このシステムは、前記吸入管及び排気管の間に装着され、外部の制御信号に応じて前記吸入管の内部吸入圧力を線形的に制御するファンモーター；前記複合フィルターの回動角度を制御するための回転角モーター；外部空気の新鮮度を測定し、これを電気的信号に変換して出力する外気センサー；及び前記外気センサーの出力信号に応じて前記複合フィルターの開口角度を制御し前記吸入管内部の圧力を可変させるため、前記回転角モーター及びファンモーターを駆動制御するための制御装置；を含んでなる。
2010539432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状の吸入管及び排気管を含み、前記吸入管の初入部にプレフィルター（Ｐｒｅ−Ｆｉｌｔｅｒ）が配設され、前記プレフィルターの後方に複合フィルターが備えられた換気制御システムにおいて、
前記吸入管及び排気管の間に装着され、外部の制御信号に応じて前記吸入管の内部吸入圧力を線形的に制御するファンモーター；
前記複合フィルターの回動角度を制御するための回転角モーター；
外部空気の新鮮度を測定し、これを電気的信号に変換して出力する外気センサー；及び
前記外気センサーの出力信号に応じて前記複合フィルターの開口角度を制御し前記吸入管内部の圧力を可変させるため、前記回転角モーター及びファンモーターを駆動制御するための制御装置；を含んでなることを特徴とする、省エネルギー機能を持つ知能型換気制御システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記ファンモーターの回転速度と前記回転角モーターの回動角度が互いに反比例の関係を維持するように制御パターンを持つことを特徴とする、請求項１に記載の省エネルギー機能を持つ知能型換気制御システム。
【請求項３】
前記複合フィルターは少なくとも一つ以上であり、前記回転角モーターは前記少なくとも一つの複合フィルターに対応して設置されることを特徴とする、請求項１に記載の省エネルギー機能を持つ知能型換気制御システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記少なくとも一つの回転角モーターと前記ファンモーターの回転角度及び回転速度を具現するための正格信号を供給するそれぞれのドライバー；
前記各回転角モーター及びファンモーターに装着され、モーターの回転角度及び回転速度を検出するモーター状態検出センサー；
前記モーター状態検出センサー及び外気センサーで検出された信号を整形化した信号に変換するインターフェース；
前記外気センサーで検出された外部空気の新鮮度に応じて、外部空気が室内に流入したかに対する情報及び流入量を数値化した情報を保存し、前記外部空気の室内流入量情報に基づいて前記少なくとも一つの回転角モーターの回転角度と前記ファンモーターのモーター回転数を定義するためのテーブル情報が格納されたプログラムメモリ；及び
前記外気センサーの検出結果と前記少なくとも一つの回転角モーター及びファンモーターのモーター状態検出結果に基づいて、前記テーブル情報によるモーター制御信号を前記ドライバーに供給するための制御部；とを含んでなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の省エネルギー機能を持つ知能型換気制御システム。
【請求項５】
前記外気センサーは、微細ほこり汚染度、二酸化炭素汚染度、及び揮発性有機化合物汚染度のいずれか一つ以上を検出することを特徴とする、請求項４に記載の省エネルギー機能を持つ知能型換気制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は換気制御に係り、より詳しくは室外空気の新鮮度に応じて複合フィルターの流動角度を制御し、流動角度に対応する排出空気の圧力によってファンモーターの電力制御を行うことができる省エネルギー機能を持つ知能型換気制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、建物に適用される換気ユニット構造は、図１及び図２に示すように、ハウジング１内の所定位置に着脱可能に装着され、そして一側をヒンジ点として内部が開閉される第１及び第２支持枠３０、３２と、第１支持枠３０と第２支持枠３２との間に着脱可能に介在され、空気中に浮遊する異物をフィルタリングするカーボンフィルター３４とから構成されている。
【０００３】
すなわち、第１及び第２支持枠３０、３２は一定の厚さを持つ四角形のアルミニウム材でそれぞれなり、その中央には空気が通過するように開口部が形成され、これら四角外周面の一側には、第１及び第２支持枠３０、３２が互いに対向して所定角度で引き戸方式で開閉するように上下に一定の間隔を置いて複数の蝶番がそれぞれ取り付けられている。そして、第１支持枠３０の中央開口には、通過する空気中に浮遊する異物の一部が静電気によってフィルタリングするとともに第１支持枠３０と第２支持枠３２の間に介在されたカーボンフィルター３４が外部に突出しないように支持するように静電網３８が設置され、第２支持枠３２の中央開口には第１支持枠３０と第２支持枠３２の間に介在されたカーボンフィルター３４が外部に突出しないように支持するようにアルミニウム材の支持網４０が設置されている。
【０００４】
この際、静電網３８は支持網４０より小さなメッシュ（Ｍｅｓｈ）を有する。また、第１支持枠３０の四角外周面において、前記複数の蝶番と対向する反対側中央にはヒンジ点を中心に上下回動しながら第１支持枠３０と第２支持枠３２が互いに結合または分離するようにするキャッチャー４２が設置されている。キャッチャー４２は、第１支持枠３０の厚さと第２支持枠３２の厚さの和に相当する幅を持つＵ字形に形成されることにより、両支持枠を同時に保持するか同時に分離することができ、その一側には、第１支持枠３０の四角外周面一側とキャッチャー４２がリベット４４によって軸支されるようにリベッティングホールを持つ延長部が一体に突設されている。
【０００５】
前述した従来の換気ユニットの動作において、ハウジング１内に第１及び第２支持枠３０、３２によってカーボンフィルター３４を設置した状態でブロアー１３を稼動させれば、このブロアー１３の送風圧力によって室外空気が第１ダクト７ａに連結された空気流入口１ａを通じてハウジング１の内部に吸入され、第１及び第２支持枠３０、３２によって固定された静電網３８、カーボンフィルター３４、及び支持網４０を順次通過する。
【０００６】
この際、静電網３８は、空気が通過するとき、空気中に浮遊する異物を静電気によって吸着して除去し、カーボンフィルター３４は、静電網３８によってフィルタリングされなかった空気中の異物をフィルタリングして純粋な空気（清浄空気）のみを通過させることになる。そして、カーボンフィルター３４を通過した清浄空気はブロアー１３を経て、ハウジング１の空気流出口１ｂに連結された第２ダクト７ｂに流入し、第２ダクト７ｂに沿って流れる清浄空気は室内天井を通じて室内に吐き出されることにより室内の空気清浄度を高める。
【０００７】
一方、カーボンフィルター３４を分離するためには、まずハウジング１の一側に設置されたドアを通じて第１及び第２支持枠３０、３２を外部に引き出した後、第１支持枠３０に軸支されたキャッチャー４２を一方向に引っぱれば、このキャッチャー４２は、その延長部と第１支持枠３０を連結するリベット４４をヒンジ点として一方向に回動することにより、第１支持枠３０と第２支持枠３２が互いに分離されるようにロック状態が解除される。
【０００８】
このような状態で第１支持枠３０と第２支持枠３２を開ければ、第１支持枠３０と第２支持枠３２はその外側面に固定された複数の蝶番を中心に所定角度で広がり、その間に挟支されたカーボンフィルター３４が第１及び第２支持枠３０、３２から分離される。
【０００９】
前述したように、従来の換気ユニットの構造は、換気の効率性を高めるための構造的観点で、換気の主要構成要素であるフィルターの着脱が容易になるようにしている。しかし、これはフィルターの交換によって空気浄化機能を実現しているため、フィルターの洗浄周期が延びる場合、ファンモーターの駆動負荷が高くなって消費電力が増加する問題が発生する。また、フィルターの洗浄は基本的に人為的行為によるしかなくて、人力の損失を誘発するという問題が指摘されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、室外空気の新鮮度に応じてフィルターの流動角度を調節することで、排出空気圧を低下させてファンモーターの消費電力を節減させることができる省エネルギー機能を持つ知能型換気制御システムを提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、フィルターの交替周期を延ばしてフィルタリングの寿命を延ばすことによって、運営管理のための費用節減を誘導することができる省エネルギー機能を持つ知能型換気制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明は、所定形状の吸入管及び排気管を含み、前記吸入管の初入部にプレフィルター（Ｐｒｅ−Ｆｉｌｔｅｒ）が配設され、前記プレフィルターの後方に複合フィルターが備えられた換気制御システムであって、前記吸入管及び排気管の間に装着され、外部の制御信号に応じて前記吸入管の内部吸入圧力を線形的に制御するファンモーター；前記複合フィルターの回動角度を制御するための回転角モーター；外部空気の新鮮度を測定し、これを電気的信号に変換して出力する外気センサー；及び前記外気センサーの出力信号に応じて前記複合フィルターの開口角度を制御し前記吸入管内部の圧力を可変させるため、前記回転角モーター及びファンモーターを駆動制御するための制御装置；を含んでなる、省エネルギー機能を持つ知能型換気制御システムを提供する。
【００１３】
具体的に、前記制御装置は、前記少なくとも一つの回転角モーターと前記ファンモーターの回転角度及び回転速度を具現するための正格信号を供給するそれぞれのドライバー；前記各回転角モーター及びファンモーターに装着され、モーターの回転角度及び回転速度を検出するモーター状態検出センサー；前記モーター状態検出センサー及び外気センサーで検出された信号を整形化した信号に変換するインターフェース；前記外気センサーで検出された外部空気の新鮮度に応じて、外部空気が室内に流入したかに対する情報及び流入量を数値化した情報を保存し、前記外部空気の室内流入量情報に基づいて前記少なくとも一つの回転角モーターの回転角度と前記ファンモーターのモーター回転数を定義するためのテーブル情報が格納されたプログラムメモリ；及び前記外気センサーの検出結果と前記少なくとも一つの回転角モーター及びファンモーターのモーター状態検出結果に基づいて、前記テーブル情報によるモーター制御信号を前記ドライバーに供給するための制御部；とを含んでなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、固定設置されるプレフィルターと室外空気の新鮮度によって回転角度を変化させる複合フィルターとのフィルタリング過程によって、複合フィルターによるファンモーターの吐出負荷を激減させてファンモーターの消費電力を低下させる効果を提供する。また、本発明は、複合フィルターの回転角度の制御によってフィルターの使用寿命を延ばすだけでなく、システム管理側面で不要な人力浪費及び運営費を減らすことができる効果を持つ。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の換気ユニット構造を説明する図である。
【図２】従来の換気ユニット構造を説明する図である。
【図３】本発明による知能型換気システムを説明する斜視図である。
【図４】図３の主要機能を説明する構成図である。
【図５】本発明による制御部の制御パターンを説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図３は本発明による換気制御システムを示す斜視図である。同図に示すように、換気制御システムは外部の空気をフィルタリングして内部に吐き出すための構造のもので、吸入口の初入部にプレフィルター（Ｐｒｅ−Ｆｉｌｔｅｒ）が配設され、前記プレフィルターの後方に少なくとも一つの複合フィルターが備えられる。本発明は前述した複合フィルターの回転角及びフィルタリングの吐出圧力を制御するもので、所定形状の吸入管３０５及び排気管３０３を形成し、吸入管３０５及び排気管３０３の間に装着され、外部の制御信号に応じて吸入管３０５の内部吸入圧力を線形的に制御するファンモーター３０１と、複合フィルター３１３の回動角度を制御するための回転角モーター３０９とを含み、ファンモーター３０１及び回転角モーター３０９の動作制御のために、以下に説明する制御装置を含む。
【００１８】
前記制御装置は管理者のスイッチング信号を受信してファンモーター３０１の回転速度を制御するか、回転角モーター３０９の回動角度を設定制御する。このような制御装置のシステム運営アルゴリズムは手動モードのもので、本発明は、手動モードの外に自動化した換気制御も可能であるのはいうまでもない。
【００１９】
したがって、前記制御装置は外部空気の新鮮度を測定するための室外空気感知センサーと連動し、前記室外空気感知センサーの検出信号に応じてファンモーター３０１及び回転角モーター３０９の運営制御が可能である。
【００２０】
一方、回転角モーター３０９はＤＣモーター、ＡＣモーター及びステッピングモーターのいずれか一つを適用することができ、回転角モーター３０９がＤＣモーターまたはＡＣモーターの場合、インバーターまたはコンバータがさらに装着されるだけでなく、所定の減速比を持つ減速ギアを含み、前記減速ギアの軸端には、回転角度を認知するためのポジショニングセンサーまたはフォトカプラーなどが内設できる。
【００２１】
また、回転角モーター３０９は、図示のように、第１回転角モーター３０９及び第２回転角モーター３０７を保有することができる。これにより、第１回転角モーター３０９と連動する第１複合フィルター３１３及び第２複合フィルター３１１が装着できる。本発明による換気制御システムは、装着規模またはフィルタリング規模によって多数の複合フィルターを備え、それぞれの複合フィルターの回転角度を制御することができる。
【００２２】
前記複合フィルターは多数種の微細ほこり及びガス上汚染物質、例えば、ＶＯＣ、ＮＯ２、オゾンなどの物質を捕集するためのもので、図示のように、多数のフィルターを重畳させてなる。よって、本発明で提示する複合フィルターは汚染物質の種類または微細ほこりの大きさによる色々のフィルターを複合した構造のもので、地域別または時代的状況によって複合フィルターの構造が本発明の範囲内で変更可能である。
【００２３】
図４は本発明による換気制御システムの主要構成部を示す図である。同図に示すように、少なくとも一つの回転角モーター、例えば、第１回転角モーター３０９及び第２回転角モーター３０７とファンモーター３０１の回転角度及び回転速度を具現するための正格信号を供給するそれぞれのドライバー４０５と、外部空気の新鮮度を既設定の検出パターンで抽出し、これを電気的信号に変換する外気センサー４０７と、前記それぞれの回転角モーター３０７及びファンモーター３０１に装着され、モーターの回転角度及び回転速度を検出するモーター状態検出センサー（図示せず）と、前記モーター状態検出センサー及び外気センサー４０７で検出された信号を整形化した信号に変換するインターフェース４０９と、外気センサー４０７で検出された外部空気の新鮮度に応じて、外部空気が室内に流入したかに対する情報及び流入量を数値化した情報として保存し、前記外部空気の室内流入量の情報に基づいて前記少なくとも一つの回転角モーターの回転角度とファンモーター３０１のモーター回転数を定義するためのテーブル情報が格納されたプログラムメモリ４０３と、外気センサー４０７の検出結果と前記少なくとも一つの回転角モーター及びファンモーター３０１のモーター状態検出結果に基づいて前記テーブル情報によるモーター制御信号をドライバー４０５に供給するための制御部４０１とから構成される。
【００２４】
ここで、制御部４０１はファンモーター３０１の消費電力を減少させるための制御手段として使用され、回転角モーター３０７、３０９と連動するそれぞれの複合フィルターによる吸入負荷を防止するためのものである。ここで、それぞれの複合フィルター、つまり第１複合フィルター３１３及び第２複合フィルター３１１は５μｍ以上の微粒子を捕集するためのメッシュを持つので、ファンモーター３０１の駆動負荷は消費電力と関連する。よって、制御部４０１は、外気の新鮮度によってファンモーター３０１の駆動負荷を減らすため、前記回転角モーターによって複合フィルターの回転角度を制御する。
【００２５】
したがって、制御部４０１は、少なくとも一つの回転角モーターをそれぞれ制御することが好まし。例えば、第１複合フィルター３１３を開放して第２複合フィルター３１１のみを使用することができるか、あるいは第１複合フィルター３１３を一部開放して吸入空気の圧力負荷を減らすことができる。このような基本原理によって、制御部４０１はファンモーター３０１の回転速度が前記回転角モーターの開口角度に反比例するように制御する。
【００２６】
一方、外気センサー４０７は外部空気の汚染度を測定するためのセンサーで、微細ほこり汚染度、二酸化炭素汚染度、揮発性有機化合物汚染度などを測定する。よって、プログラムメモリ４０３は前述した汚染度に対する基準値情報を保存しており、さらに基準値情報と測定値情報の偏差値によって複合フィルターの開閉可否及び開閉角度を設定する制御情報を持つ。例えば、プログラムメモリ４０３は、微細ほこり平均汚染度に対する基準値として１５０μｇ／ｍ３を設定し、二酸化炭素の汚染度に対する基準値として１０００ｐｐｍを設定し、揮発性有機化合物汚染度の基準値として５００μｇ／ｍ３を設定することができる。
【００２７】
ここで、前記揮発性有機化合物は多数種の物質が配合されているため、外気センサー４０７はすべての物質に対する基準値超過を判断することができない。よって、ベンゼン、トルエン、ホルムアルデヒド、浮遊細菌などの特定の有害物質に対する有害度に基づいて外部空気の新鮮度を測定することができる。
【００２８】
以下、本発明の動作を説明する。
【００２９】
まず、制御部４０１は、モーター状態検出センサーによって第１回転角モーター３０９及び第２回転角モーター３０９の回転角度を測定する。これは第１複合フィルター３１３及び第２複合フィルター３１１が初期角度に設定されているかを判断するもので、それぞれの複合フィルターはプレフィルター３１５に平行に維持される。
【００３０】
また、制御部４０１は、外気センサー４０７によって外部空気の新鮮度を測定し、測定結果はインターフェース４０９を介して受ける。前述したように、外部空気の新鮮度は、微細ほこり汚染度、二酸化炭素汚染度、揮発性有機化合物汚染度などが基準値以下に検出されるかを判断する。必要によって、外気センサー４０７は前述したすべての有害物質の汚染度を測定することができる多数のセンサーでなることができるが、ある一種の汚染物質を検出するために一つのセンサーを適用することもできる。
【００３１】
制御部４０１は、このような外気センサー４０７によって検出された汚染度情報が基準値を超えるかを判断するために、プログラムメモリ４０３に格納されたテーブル情報をパッチする。前記テーブル情報はそれぞれの汚染度に対する基準値情報を含んでおり、制御部４０１は、外気センサー４０７によって検出された汚染度と基準値情報を比較して、現在の外部空気が室内（内部）に流入しているかを判断する。
【００３２】
すなわち、図５に示すように、空気中の汚染度が基準値より高い場合、これは図面の基準値以下の範囲を示すもので、制御部４０１は、第１回転角モーター３０９及び第２回転角モーター３０７を制御して、第１複合フィルター３１３及び第２複合フィルター３１１の回動角度を０゜に維持する。これはそれぞれの複合フィルターを開放しなくて、複合フィルターによって外部空気をフィルタリングするためのものである。
【００３３】
この際、制御部４０１はファンモーター３０１を駆動するための命令を指示し、ドライバー４０５は制御部４０１の命令に応えてファンモーター３０１が最大速度を維持するように正格電力を提供する。
【００３４】
一方、制御部４０１に流入する外気センサー４０７の検出信号が基準値以上、例えば微細ほこり汚染度が１５０μｇ／ｍ３以下、二酸化炭素の汚染度が１０００ｐｐｍ以下、揮発性有機化合物汚染度が５００μｇ／ｍ３以下の場合、制御部４０１は、複合フィルターの開口角度を増加させ、前記ファンモーターの回転速度を減少させる。前記複合フィルターの開口角度は最大９０°であり、ファンモーター３０１の最小速度はアイドル状態である。ここで、ファンモーター３０１は停止状態を維持しても本発明の要旨を逸脱しない。
【００３５】
ここで、前記複合フィルターの開口角度はプログラムメモリ４０３に既設定されているが、前記複合フィルターが二つ以上存在する場合、それぞれの複合フィルターの開口角度の合算結果を既設定された開口角度として採用することができる。すなわち、プログラムメモリ４０３に設定された複合フィルターの開口角度が３０°の場合、第１複合フィルター３１３を３０°開口し、第２複合フィルター３１１を０°開口するように制御するか、あるいは第１複合フィルター３１３を１５°開口し、第２複合フィルター３１１を１５°開口するように制御することができる。
【００３６】
本発明において、複合フィルターの開口角度とファンモーター３０１の回転速度が反比例することは、複合フィルターの開口による吸入負荷の分だけファンモーター３０１の回転速度を低減させるためである。よって、複合フィルターのメッシュ構造、換気システムの吸入管の大きさ、ファンモーターの容量などに基づいて、複合フィルターの開口角度とファンモーターの回転速度の反比例関係はその大きさが変わることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上説明したように、本発明による省エネルギー機能を持つ知能型換気制御システムは、空気浄化の実用性を付与するとともに、システムを運営するための電気エネルギーを節減し、運営システムの効率性を高めるので、産業的利用価値を充分に向上させると思われる。
【符号の説明】
【００３８】
３０１  ファンモーター
３０７  第２回転角モーター
３０９  第１回転角モーター
３１１  第２複合フィルター
３１３  第１複合フィルター
４０１  制御部
４０３  プログラムメモリ
４０５  ドライバー
４０７  外気センサー
４０９  インターフェース
【図１】
2010539432.tif 000003
【図２】
2010539432.tif 000004
【図３】
2010539432.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010539432.tif 000007
【国際調査報告】
2010539432.tif 000008
2010539432.tif 000009