KR100503283B1

KR100503283B1 - 산소발생 기능이 부가된 공기정화기

Info

Publication number: KR100503283B1
Application number: KR10-2002-0079842A
Authority: KR
Inventors: 김민형; 봉 연 진; 이찬봉; 송창배; 이윤동
Original assignee: 주식회사 케이피씨
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2005-07-26
Also published as: KR20040052112A

Abstract

본 발명은 오염공기를 정화하여 청정공기를 생성하고, 이로부터 질소 성분을 흡착 및 제거하여 순산소를 추출하며, 상기 순산소와 청정공기를 혼합한 혼합공기를 실내에 공급할 수 있는 산소발생 기능이 부가된 공기정화기에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 본 발명은 흡기관을 통해 유입된 외기 입자를 여과 또는 정화하여 청정공기를 생성하는 하나 이상의 공기정화수단과, 상기 공기정화수단을 통해 정화된 청정공기를 수용함과 아울러 상기 청정공기로부터 추출된 순산소를 수용하여 혼합공기를 생성하는 공기혼합부와, 상기 공기혼합부로부터 인출된 청정공기 중에서 질소를 흡착하여 순산소 만을 통과시키는 산소발생수단과, 상기 공기혼합부에서 생성된 혼합공기를 실내로 배출하는 송풍휀을 포함하고, 상기 산소발생수단의 유입측에 일정한 유량의 청정공기를 선택적으로 분배하는 공기분배수단이 구비되되, 상기 공기분배수단은 상기 청정공기가 유입되는 공기유입공 및 상기 공기유입공과 선택적으로 연통하여 개방되는 하나 이상의 공기분배공을 구비하는 것을 특징으로 하는 산소발생 기능이 부가된 공기정화기를 제공한다.

이와 같이, 본 발명은 하나 이상의 공기분배관을 가지는 공기분배수단과 이에 대응하는 흡착 칼럼으로 이루어진 산소발생수단을 구비함으로써 고순도의 산소를 함유한 혼합 청정공기를 실내에 공급하여 쾌적한 실내환경을 제공함은 물론, 공기정화기의 구성을 보다 단순화하여 제조 및 설치비용을 더욱 절감할 수 있게 된다.

Description

산소발생 기능이 부가된 공기정화기{AIR CLEANER HAVING FUNCTION OF GENERATING OXYGEN}

종래의 산소발생 기능을 갖는 공기정화기는 실용신안공개 제94-2829호에 개시되고 있다. 이 고안은 캐비닛, 상판, 하판, 전면그릴로 이루어진 본체 내에 하우징을 설치하여 2개의 공간부를 형성하고, 상기 2개의 공간부중 전방에 형성된 공간부에는 공기정화수단을 설치함과 함께 후방에 형성된 공간부에는 산소발생수단을 설치하여 공기정화수단에 의해 공기가 정화되어 배출될 때 산소발생수단에 의해 산소가 함께 배출되도록 한 것이다. 상기에서 공기정화수단은 일반적인 에어필터를 말하는 것이고, 산소발생수단은 공기압축기와 흡착탑을 말하는 것이다.

흡착탑에 사용되는 흡착제의 예로는 특허공고 제97-894호에 개시되고 있다. 이것은 과탄산소다(2Na2CO3·3H2O2)를 산소발생원으로 하는 산소발생제에 있어서 결합제로 Ca-CmC를 사용하는 정제형 산소발생제이다.

그리고, 공기를 진공펌프 및 압축기를 이용하여 가압하고 감압하는 일을 반복해서 행하는 과정에 CO, CO2를 배출시키고 O2는 흡착탑에서 흡착시키는 방법의 제어시스템은 특허공고 제95-7315호와 실용신안공개 제93-8806호에 개시되고 있다.

그러나, 위와 같은 종래의 산소발생 기능을 가진 공기정화기는 오염된 대기 중의 일반 공기(CO2 0.050% 이상)를 그대로 압축하여 산소를 추출한 후에 부분적으로 정화시키거나 과탄산소다 등을 산소발생원으로 하는 것이었기 때문에 오염된 공기를 제대로 정화하지 못할 뿐만 아니라, 청정지역에 준하는 정도의 고순도 산소를 공급하지 못하였다. 또한, 실내환기를 위한 최적의 공기는 각종 가스나 냄새, 미세 먼지 등을 포함하지 않는 산소를 포함하여야 하고, 청정지역에 준하는 7LPM 순도 약 83%, 산소함유량 21% 이상 확보되어야 하는데, 종래의 산소발생 공기정화기에 의해서는 위와 같은 조건을 충족하는 공기를 얻기 어려웠다.

이러한 종래 공기정화기의 문제점을 해소하기 위해 대기 중의 공기를 오염되지 않은 상태로 완전히 정화시킨 청정공기로 환원시키고, 그 공기 중의 질소를 제거하여 산소를 얻는 방식을 취하며, 청정공기와 취출된 산소의 혼합이 청정지역의 산소량이 되도록 자동적으로 조절시켜 실내의 산소량에 따라 산소공급 및 공기정화시킬 수 있도록 한 또다른 형태의 종래 산소발생 공기정화기가 등록특허공보 제10-275209호(2000.9.20자 등록)에 상세하게 개시되어 있다.

첨부도면 도 1은 상기 종래 구조에 따른 공기정화기의 구성 및 작동관계를 도시한 전개도이다. 도 1의 종래 공기정화기는 외부공기 중의 비교적 입자가 큰 먼지 등을 제거하는 에어필터(1), 이 에어필터(1)를 통과한 미세한 먼지를 집진하기 위한 2단 하전식의 전기집진기(2), 상기 전기집진기(2)를 거쳐 여과된 공기 중의 보다 미세한 가스입자를 흡착시켜 제거하기 위한 활성탄(3), 및 전류를 통과시키면서 음이온을 생성시켜 상기 활성탄(3)을 통과한 공기 중에 음이온을 합성시키는 음이온 발생기(4)가 순차적으로 설치되어 있다.

상기 에어필터(1), 전기집진기(2), 활성탄(3) 및 음이온 발생기(4)를 통과하면서 정화된 공기는 동파이프(6) 내로 들어왔다가 일부는 공기압축기(7)로 보내지고, 나머지는 혼합밸브(8)에서 최종 정화된 청정공기와 혼합된 후 팬(32)에 의하여 실내로 공급된다.

공기압축기(7)의 출구측에는 압축된 공기 중의 세균을 살균하는 항균필터(12)가 연결되어 있고, 항균필터(12)의 출구측은 2방향으로 분기되어 각 분기된 단부에 일종의 솔레노이드 밸브인 가압밸브(13a,13b)가 연결되어 있다. 이들 가압밸브(13a,13b)는 각각 베드(14a,14b)에 연결되고, 각 가압밸브(13a,13b)와 베드(14a,14b) 간의 유로 중에는 같은 유로 중의 가압밸브(13a,13b)와 반대로 개폐되는 세정밸브(15a,15b)가 각각 연결되어 있다. 세정밸브(15a,15b)의 출구는 외부로 개방되어 있어서 베드(14a,14b)로부터 역류되는 질소성분을 외부로 배출한다.

베드(14a,14b)는 2개가 독립적으로 작동되는 것으로서, 원통(16) 내에 분말상 제오라이트를 채우고, 그 양쪽에서 공기가 유동하도록 마감처리하였으며, 그 입구가 각 가압밸브(13a,13b)의 출구와 각 세정밸브(15a,15b)의 입구로 연결되는 2개의 유로에 각각 연결되어 있다. 베드(14a,14b)의 출구에는 상기 베드(14a,14b) 중의 어느 한쪽에서 나오는 순산소의 일부(약 1/2)만이 다른 쪽의 베드로 역류할 수 있도록 하는 2개의 오리피스(23a,23b)와, 이들 오리피스(23a,23b)의 가운데에 상기 역류가 이루어지도록 유로를 개방하며 상기 베드(14a,14b) 내의 제오라이트(G)에 흡착된 질소를 세척(탈락)시키도록 작동하는 평형밸브(24)와, 일종의 체크밸브 겸 과부하방지밸브의 기능을 수행하는 추가의 오리피스(25)와, 상기 베드(14a,14b)쪽에서 보내오는 일부의 순산소를 이를 저장하는 저장탱크(29)로 계속해서 보냄과 동시에 순산소의 역류를 차단하는 2개의 체크밸브(26a,26b)와, 그리고, 이들 체크밸브(26a,26b)의 중간에 저장탱크(29)와 연결되는 배출티(27)가 3열의 병렬구조로 연결되어 있다.

상기 저장탱크(29)는 0.7∼0.8㎏/㎠의 압력을 임의로 조정할 수 있도록 한 압력센서(28)와 연결되어 있고, 압력센서(28)는 동파이프(6)를 통해 공급되는 정화된 공기의 유속에 따라 자동으로 열리고 닫히게 되는 혼합밸브(8)와 연결되어 있다. 상기 동파이프(6)의 좌측단에는 팬(32)이 설치되어 있는데, 혼합된 공기가 팬(32)의 흡입력에 의하여 속도에너지를 가지게 되며, 이러한 흡입에 의하여 실내에 공급된다.

또한, 종래의 공기정화기에는 팬(32)을 비롯한 일련의 부속 장치를 제어하는 콘트롤러(C)가 더 구비되며, 상기 콘트롤러(C)는 가압밸브(13a,13b)와 세정밸브(15a,15b)의 개방시간을 제어하게 된다. 또한, 상기 콘트롤러(C)는 실내의 산소량을 측정하는 산소량 측정센서(31)의 입력신호를 검지하고 이전의 기억된 출력데이터와 연산하여 설정값에 따라 가압밸브(13a,13b)와, 세정밸브(15a,15b), 평형밸브(24), 그리고 공기압축기(7)에 출력하게 된다.

이와 같은 구성을 가지는 종래 공기정화기의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 대기 중의 공기는 에어필터(1)와 전기집진기(2), 활성탄(3)을 거치면서 미세 먼지와 화학성분까지 모두 여과되고, 음이온발생기(4)에서 발생되는 음이온과 혼합된 상태로 동파이프(6) 내로 유입되어 공기압축기(7)에서 압축되고 항균필터(12)를 거치면서 압축된 공기 중의 세균까지 여과된다.

실내의 산소량이 약 21% 이하로 떨어질 때 산소량 측정센서(31)의 신호에 따라 콘트롤러(C)가 출력되면서 한쪽의 가압밸브(13a)가 열리고 다른 쪽의 가압밸브(13b)는 닫히는 동시에 한쪽의 세정밸브(15a)가 닫히고 다른 쪽의 세정밸브(15b)는 열리게 되며, 이와 아울러 평형밸브(24)도 열리게 된다.

이때, 상기 한쪽의 가압밸브(13a)는 열림과 동시에 항균필터(12) 쪽에서 들어오는 공기를 베드(14a) 쪽으로 강하게 밀어내는 동작을 한다. 따라서, 한쪽의 베드(14a)에서는 제오라이트(G)가 상기 유입된 공기중에서 질소성분을 흡착하고 순산소 만을 배출하게 된다. 한쪽의 베드(14a)에서 배출되는 순산소는 체크밸브(26a)를 거쳐서 배출티(27)를 통해 저장탱크(29)로 보내진다.

한편, 상기와 같이 한쪽 가압밸브(13a)의 동작 초기에 약 2∼3초간은 평형밸브(24)가 열려 있으므로 그 일부의 순산소가 오리피스(23a)와 평형밸브(24) 및 오리피스(23b)를 거쳐 다른 쪽의 베드(14b)로 역류하게 되는데, 이 역류에 의해 다른 쪽 베드(14b) 내의 제오라이트(G)에 붙어 있던 질소가 떨어져 나간다. 이렇게 다른 쪽 베드(14b)에서 탈락된 질소는 세정밸브(15b)를 거쳐 외부로 배출된다.

상기한 가압밸브(13a,13b)에서 체크밸브(26a,26b)에 이르는 시스템은 병렬로 연결되어 있어서 릴레이 동작을 하게 되는데, 즉 다른 쪽 가압밸브(13b)가 열리면서 작동할 때에는 한쪽의 가압밸브(13a)와 다른 쪽 세정밸브(15b)는 닫히고 한쪽의 세정밸브(15a)는 열린다. 또 평형밸브(24)는 2∼3초간 열렸다가 닫힌다. 이러한 동작에 의하여 위에서 설명한 한쪽 가압밸브(13a) 작동시의 작용과 반대로 작용한다.

저장탱크(29)에 저장된 순산소는 압력센서(28)의 압력조절(약 0.7∼0.8㎏/㎠)에 따라 혼합밸브(8)로 보내지는데, 혼합밸브(8)는 팬(32)의 작동에 따라 동파이프(6)로 유입되는 정화공기의 속도에너지에 의하여 스로틀(11)이 열리게 되고, 상기 순산소와 정화공기가 혼합하여 이루어진 혼합공기는 팬(32)을 통해 실내로 공급된다.

한편, 팬(32)이 작동하지 않을 때에는 혼합밸브(8)가 닫히게 되는데, 이때 압력센서(28)와 혼합밸브(8) 사이에 주어진 순산소의 압력이 압력센서(28)의 설정압력을 초과하면 순산소는 오리피스(25)를 통하여 베드(14a,14b)쪽으로 역류하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 공기정화기는 가압밸브, 세정밸브, 베드, 오리피스, 평형밸브, 체결밸브에 이르는 구성이 매우 복잡하며, 그로 인해 작동 또한 용이하지 않으며 제조 및 설치 비용도 많이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 외부 공기를 정화하여 청정공기를 생성하고 상기 정화된 공기로부터 질소를 제거하여 순산소를 생성하여 청정공기와 함께 실내에 공급하게 되는 산소발생 기능이 부가된 공기정화기로서, 구성이 보다 간단하고 제조 및 설치가 용이한 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 흡기관을 통해 유입된 외기 입자를 여과 또는 정화하여 청정공기를 생성하는 하나 이상의 공기정화수단과, 상기 공기정화수단을 통해 정화된 청정공기를 수용함과 아울러 상기 청정공기로부터 추출된 순산소를 수용하여 혼합공기를 생성하는 공기혼합부와, 상기 공기혼합부로부터 인출된 청정공기 중에서 질소를 흡착하여 순산소 만을 통과시키는 산소발생수단과, 상기 공기혼합부에서 생성된 혼합공기를 실내로 배출하는 송풍휀을 포함하고, 상기 산소발생수단의 유입측에 일정한 유량의 청정공기를 선택적으로 분배하는 공기분배수단이 구비되되, 상기 공기분배수단은 상기 청정공기가 유입되는 공기유입공 및 상기 공기유입공과 선택적으로 연통하여 개방되는 하나 이상의 공기분배공을 구비하는 것을 특징으로 하는 산소발생 기능이 부가된 공기정화기를 제공한다.

본 발명에 따르면, 상기 산소발생수단은 공기 중의 질소성분을 흡착하여 산소 만을 통과시키는 제오라이트가 내장된 다수의 흡착 칼럼을 구비하되, 복수의 흡착 칼럼은 상호 병렬 연결되어 상기 공기분배수단에서 분배되는 공기가 선택적으로 유입되고, 하나 이상의 흡착칼럼은 상기 복수의 흡착 칼럼으로부터 배출된 공기 중에서 질소성분을 재차 흡착하여 순산소를 배출하도록 상기 복수의 흡착 칼럼에 직렬 연결된다.

상기 공기정화수단은 에어필터, 전기집진기, 활성탄, 및 음이온발생기를 선택적으로 구비하고, 이들 상호간에 공기 청정효과를 높이기 위해 직렬로 연결한다.

상기 공기분배수단은 일측의 제어부를 통해 동작하고, 상기 제어부는 일측의 산소량 검지수단으로부터 인가된 실내 산소량 측정치에 따라 설정치를 기준으로 판단하여 상기 공기분배수단의 동작을 제어한다.

한편, 상기 공기분배수단은 로타리 회전방식의 다공형 분배밸브로 제공됨이 바람직하다.

상기 공기혼합부의 내부에는 흡기관을 통해 운반된 청정공기 중 일부를 순산소에 혼합하여 실내에 공급할 수 있도록 상기 청정공기가 통과되는 산소 순도 조절수단이 구비되되, 상기 산소 순도 조절수단은 공기혼합부 내에서 순산소의 역류를 방지하고 상기 청정공기의 순방향 흐름이 가능하도록 일방향 유통 구조로 제공된다.

상기 공기혼합부의 입구측에는 상기 공기혼합부로 운반되는 순산소의 일부를 별도로 인출하여 공급하는 집중흡입포트가 분기된다.

이와 같이 본 발명은 하나 이상의 공기분배관을 가지는 공기분배수단과 이에 대응하는 흡착 칼럼으로 이루어진 산소발생수단을 구비함으로써 고순도의 산소를 함유한 혼합 청정공기를 실내에 공급하여 쾌적한 실내환경을 제공함은 물론, 공기정화기의 구성을 보다 단순화하여 제조 및 설치비용을 더욱 절감할 수 있게 된다.

이하 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

첨부도면 도 2는 본 발명에 따른 공기정화기의 구조를 도시한 개략도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 산소발생기능을 구비한 공기정화기는 소정의 공기정화수단(미도시)을 통해 정화된 청정공기를 일시 수용함과 아울러 상기 청정공기로부터 추출된 순산소를 수용하여 혼합공기를 생성하는 공기혼합부(110), 상기 공기혼합부(110)로부터 유출된 청정공기를 압축하여 일정 압력 이상으로 공급하는 압축기(120), 상기 압축된 청정공기를 선택적으로 분배하는 공기분배수단(130), 상기 공기분배수단(130)을 통해 분배된 청정공기 중의 질소성분을 흡착하여 제거하고 순산소를 생성하는 산소발생수단(140), 상기 산소발생수단(140)으로부터 공급된 순산소를 저장하는 저장탱크(160), 상기 공기혼합부(110)에서 생성된 청정공기와 순산소의 혼합공기를 실내로 배출하는 송풍휀(190)을 포함하는 구성을 가진다.

첨부도면 도 3은 본 발명에 따른 공기정화기의 구성 및 작동관계를 도시한 전개도이다. 도시된 바와 같이, 상기 공기정화수단은 흡기관(101)을 통해 유입된 외부 공기로부터 먼지 등의 이물질을 여과 또는 정화하여 청정공기를 생성하는 것으로, 에어필터(112), 전기집진기(114), 활성탄(116), 및 음이온발생기(118) 등을 포함하여 구성하며, 이들간에 배열은 공기 청정효과를 높이기 위해 순차적으로 직렬 연결함이 바람직하다.

상기 흡기관(101)의 끝단에는 공기정화수단을 통해 정화된 청정공기를 일시 수용하는 공기혼합부(110)가 구비된다. 이 공기혼합부(110)에는 유출관(102)과 유입관(103)이 인출되어 있으며, 유출관(102)을 따라서는 상기 청정공기를 일정 압력 이상으로 압축하여 공급하는 압축기(120)와, 상기 청정공기 중의 미생물이나 세균 등을 제거하는 항균필터(122)가 구비된다. 상기 유입관(103)은 산소발생수단(140)과 공기혼합부(110)를 연결하는 것으로, 이 유입관(103)을 따라서는 상기 산소발생수단(140)에서 추출된 순산소를 저장하는 저장탱크(160)와, 이 저장탱크(160) 내의 순산소를 인출하여 공기혼합부(110) 측으로 운반하는 에어펌프(170)와, 이 에어펌프(170)에 의해 운반된 순산소의 유압을 검지하여 상기 에어펌프(170)의 동작을 제어하는 압력센서(180)와, 공기혼합부(110) 내로 유입되는 상기 순산소의 유량 및 유속을 조절하는 컨트롤밸브(180a)가 순차적으로 구비된다.

상기 공기혼합부(110)의 내부에는 흡기관(101)을 통해 운반된 청정공기 중 일부를 상기 유입관(103)을 통해 운반된 순산소에 혼합하여 실내에 공급할 수 있도록 상기 청정공기가 통과되는 산소 순도 조절수단(110a)이 구비된다. 상기 산소 순도 조절수단(110a)은 공기혼합부(110) 내에서 순산소의 역류를 방지하고 상기 청정공기의 순방향 흐름이 가능하도록 상기 흡기관(101) 측에서 송풍휀(190) 측으로의 일방향 유통 구조로 제공됨이 바람직하다.

또한, 상기 유입관(103)의 일측, 보다 상세하게는 컨트롤밸브(180a)와 공기혼합부(110) 사이에 가지 배관인 집중흡입포트(103a)가 분기되며, 상기 집중흡입포트(103a)는 저장탱크(160)에서 공기혼합부(110)로 운반되는 순산소의 일부를 별도로 인출하여 천식환자 등의 치료 보조수단으로 공급할 수 있다.

한편, 상기 유출관(102)의 끝단에는 공기유입공(131)을 통해 유입된 상기 청정공기를 복수의 공기분배공(132,133,134)을 통해 산소발생수단(140)으로 분배하는 공기분배수단(130)이 구비된다. 상기 산소발생수단(140)은 다수의 흡착 칼럼(141,142,143,144)을 구비하되, 각각의 흡착 칼럼(141,142,143,144)은 질소 성분을 흡착하는 제오라이트(미도시)가 내장되어 상기 공기분배수단(130)에 의해 분배된 청정공기 중에서 질소 성분은 흡착하여 제거하고 순수 산소 만을 통과시키게 된다.

상기 흡착 칼럼(141,142,143,144)은, 도 2에 도시된 바와 같이 병렬과 직렬의 복합 연결구조로 제공된다. 보다 상세히 설명하면, 제1 공기분배공(132)에서 연장된 제1 분배관(104)은 제1 흡착 칼럼(141)에 연결되고, 제2 공기분배공(133)에서 연장된 제2 분배관(105)은 제2 흡착 칼럼(142)에 연결되며, 제3 공기분배공(134)에서 연장된 제3 분배관(106)은 제3 흡착 칼럼(143)에 연결되어 각 흡착 칼럼(141,142,143)의 타단으로 인출된 후, 하나의 수집관(107)에 이어져서 제4 흡착 칼럼(144)에 직렬 연결된다. 상기 제4 흡착 칼럼(144)은 제1 내지 제3 흡착 칼럼(141,142,143)을 통과한 공기, 즉 추출 산소 중에 함유된 미량의 질소 성분까지 완전 흡착하여 순수한 산소만을 배출하게 된다.

상기 공기분배수단(130)은 회전판(미도시)이 내장되어 이 회전판이 회전하면서 상기 복수의 공기분배공(132,133,134)을 선택적으로 개방하게 되는 소위 로타리(rotary) 방식의 공기분배구조를 이루고 있다. 또한, 상기 공기분배수단(130)은 이의 일측에 구비된 제어부(150)에 의해 동작하게 되는데, 상기 제어부(150)는 각 공기정화수단(112,114,116,118)과 송풍휀(190)의 가동은 물론, 실내 공기의 산소함유량을 측정하는 산소량 검지수단(152)의 측정 결과가 소정의 설정치에 미달될 경우 상기 공기분배수단(130), 압축기(120) 및 에어펌프(170) 등을 가동하여 순산소의 생성 공정을 제어하게 된다.

다음에서는 본 발명에 따른 공기정화기의 구체적인 작동을 설명한다.

흡기관(101)을 통해 본 발명의 공기정화기 내부로 유입된 외부공기 중 비교적 입자가 큰 먼지 등은 에어필터(112)에 의해 일차적으로 제거된다. 에어필터(112)를 통과한 미세한 먼지는 전기집진기(114)에 형성된 정전장(Electro-static Field)을 통과하면서 플러스(+) 전압에 의해 이온화된 후, 마이너스(-) 전압을 가진 전극을 통과하면서 집진된다. 전기집진기(114)를 거쳐 여과된 외부공기는 이에 포함된 미세한 가스입자, 즉 냄새성분과 발암물질 등을 포함하는 각종 유해가스와 그 중의 화학성분이 활성탄(116)에 흡착되어 제거되고 음이온발생기(118)에서 생성된 음이온 성분과 합성되어 청정공기로서 공기혼합부(110)로 공급된다.

공기혼합부(110)로 운반된 청정공기 중 일부는 상기 공기혼합부(110)의 일측에 구비된 송풍휀(190)을 통해 직접 실내에 공급된다. 한편, 산소량 검지수단(152)에 의해 측정된 실내 공기 중 산소함유량이 설정치에 미달된 경우, 제어부(150)는 압축기(120)를 가동하여 공기혼합부(110)로부터 청정공기를 인출하여 압축하게 된다. 압축된 공기는 항균필터(122)를 통과하면서 살균처리된 후, 공기분배수단(130)에 의해 순차적으로 각 흡착칼럼(141,142,143)에 공급된다.

제어부(150)는 공기분배수단(130)의 작동시 제1 내지 제3 공기분배공(132,133,134) 및 제1 내지 제3 흡착 칼럼(141,142,143)의 출구측에 각각 구비된 배출밸브(141a,142a,143a)를 선택적으로 개폐하게 된다. 즉, 제1 공기분배공(132)이 개방되면 청정공기는 제1 분배관(104)을 통해 제1 흡착 칼럼(141) 내부로 유입되어 상기 유입된 청정공기 중의 질소 성분이 제오라이트(미도시)에 흡착되고 산소 성분이 제1 배출밸브(141a)를 통해 배출된다. 또한, 제2 또는 제3 공기분배공(133)(134)의 개방시에도 상기와 같은 방법으로 산소를 생성하여 제2 또는 제3 배출밸브(142a)(143a)를 통해 각각 배출하게 된다. 한편, 상기 제1 내지 제3 공기분배공(132,133,134) 및 배출밸브(141a,142a,143a)는 제어부(150)에 의해 선택적으로 개방되어 각기 다른 흡착 칼럼에서 배출된 산소를 순환시켜 재생하도록 제어될 수 있다.

상기 제 1 내지 제3 흡착칼럼(141,142,143)에서 선택적으로 배출된 산소는 수집관(107)을 통해 제4 흡착 칼럼(144)에 유입되어 재차 흡착과정을 거치면서 고순도의 산소로 생성된 후, 저장탱크(160)에 저장된다. 저장탱크(160)에 저장된 순산소는 에어펌프(170)의 펌핑에 의해 유입관(103)을 따라 공기혼합부(110)로 운반되는데, 이때 압력센서(180)는 이송된 순산소의 압력을 측정하여 제어부(150)를 통해 에어펌프(170)의 작동을 제어하고, 컨트롤밸브(180a)는 공기혼합부(110)로 유입되는 순산소의 유량 및 유속을 조절하게 된다. 공기혼합부(110) 내에서 상기 순산소는 공기정화수단에 의해 공급된 청정공기와 혼합되어 혼합공기를 형성하고 이 혼합공기는 송풍휀(190)을 통해 실내에 공급된다.

첨부도면 도 4는 도 3에 도시된 공기분배수단의 다른 실시예를 도시한 단면도로서, 이는 로타리 방식의 다공형 분배 밸브의 형태로 제공된다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 공기정화기에서 공기분배수단(130')은 하나의 공기유입공(136)이 형성된 로타리 스풀(135)에 상기 공기유입공(136)의 양방향으로 공기배출공(137)이 형성되고, 이들 공기배출공(137)의 외측, 즉 상기 로타리 스풀(135)의 외측에 구비된 로타리 매니폴더(130a)의 선단 방향으로 다수의 공기분배공(139)이 구비된 형태로 제공될 수 있다.

도 3에서 미설명된 부호 "138a"는 공기정체실이고, 부호 "138b"는 공기유입실이다.

지금까지 설명된 본 발명의 공기정화기는 다수의 공기정화수단을 통해 청정공기를 실내에 공급함은 물론, 실내 공기의 산소 함유량이 설정치에 미달되는 경우 산소발생수단을 가동시켜 고순도의 산소를 함유한 혼합 청정공기를 실내에 공급하게 됨으로써 더욱 쾌적한 실내환경을 제공할 수 있는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 하나 이상의 공기분배관을 가지는 공기분배수단과 이에 대응하는 흡착 칼럼으로 이루어진 산소발생수단을 구비함으로써 고순도의 산소를 함유한 혼합 청정공기를 실내에 공급하여 쾌적한 실내환경을 제공함은 물론, 공기정화기의 구성을 보다 단순화하여 제조 및 설치비용을 더욱 절감할 수 있게 된다.

도 1은 종래 구조에 따른 공기정화기의 구성 및 작동관계를 도시한 전개도

도 2는 본 발명에 따른 공기정화기의 구조를 도시한 개략도

도 3은 본 발명에 따른 공기정화기의 구성 및 작동관계를 도시한 전개도

도 4는 도 3에 도시된 공기분배수단의 다른 실시예를 도시한 단면도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101 : 흡기관 102 : 유출관

103 : 유입관 104,105,106 : 분배관

107 : 수집관 110 : 공기혼합부

112 : 에어필터 114 : 전기집진기

116 : 활성탄 118 : 음이온발생기

120 : 압축기 122 : 항균필터

130 : 공기분배수단 131 : 공기유입공

132,133,134 : 공기분배공 140 : 산소발생수단

141,142,143,144 : 흡착 칼럼 150 : 제어부

152 : 산소량 검지수단 160 : 저장탱크

170 : 에어펌프 180 : 압력센서

180a : 컨트롤밸브 190 : 송풍휀

Claims

흡기관을 통해 유입된 외기 입자를 여과 또는 정화하여 청정공기를 생성하는 하나 이상의 공기정화수단과, 상기 공기정화수단을 통해 정화된 청정공기를 수용함과 아울러 상기 청정공기로부터 추출된 순산소를 수용하여 혼합공기를 생성하는 공기혼합부와, 상기 공기혼합부로부터 인출된 청정공기 중에서 질소를 흡착하여 순산소 만을 통과시키는 산소발생수단과, 상기 공기혼합부에서 생성된 혼합공기를 실내로 배출하는 송풍휀을 포함하고, 상기 산소발생수단의 유입측에 일정한 유량의 청정공기를 선택적으로 분배하는 공기분배수단이 구비되되, 상기 공기분배수단은 상기 청정공기가 유입되는 공기유입공 및 상기 공기유입공과 선택적으로 연통하여 개방되는 하나 이상의 공기분배공을 구비하며, 상기 산소발생수단은 공기 중의 질소성분을 흡착하여 산소 만을 통과시키는 제오라이트가 내장된 다수의 흡착 칼럼을 구비하되, 복수의 흡착 칼럼은 상호 병렬 연결되어 상기 공기분배수단에서 분배되는 공기가 선택적으로 유입되고, 하나 이상의 흡착칼럼은 상기 복수의 흡착 칼럼으로부터 배출된 공기 중에서 질소성분을 재차 흡착하여 순산소를 배출하도록 상기 복수의 흡착 칼럼에 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 산소발생 기능이 부가된 공기정화기.
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제 1항에 있어서,

상기 공기정화수단은 에어필터, 전기집진기, 활성탄, 및 음이온발생기를 선택적으로 구비하고, 이들 상호간에 공기 청정효과를 높이기 위해 직렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 산소발생 기능이 부가된 공기정화기.
제 1항에 있어서,

상기 공기분배수단은 일측의 제어부를 통해 동작하고, 상기 제어부는 일측의 산소량 검지수단으로부터 인가된 실내 산소량 측정치에 따라 설정치를 기준으로 판단하여 상기 공기분배수단의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 산소발생 기능이 부가된 공기정화기.
제 1항에 있어서,

상기 공기분배수단은 로타리 회전구조의 다공형 분배밸브로 제공되는 것을 특징으로 하는 산소발생 기능이 부가된 공기정화기.
제 1항에 있어서,

상기 공기혼합부의 내부에는 흡기관을 통해 운반된 청정공기 중 일부를 순산소에 혼합하여 실내에 공급할 수 있도록 상기 청정공기가 통과되는 산소 순도 조절수단이 구비되되, 상기 산소 순도 조절수단은 공기혼합부 내에서 순산소의 역류를 방지하고 상기 청정공기의 순방향 흐름이 가능하도록 일방향 유통 구조로 된 것을 특징으로 하는 산소발생 기능이 부가된 공기정화기.
제 1항에 있어서,

상기 공기혼합부의 입구측에는 상기 공기혼합부로 운반되는 순산소의 일부를 별도로 인출하여 공급하는 집중흡입포트가 분기된 것을 특징으로 하는 산소발생 기능이 부가된 공기정화기.