KR100883071B1

KR100883071B1 - 공기조화기

Info

Publication number: KR100883071B1
Application number: KR1020080059975A
Authority: KR
Inventors: 송덕용
Original assignee: 주식회사 신우엔지니어링
Priority date: 2008-06-25
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2009-02-10

Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로 흡입구를 통해 유입되는 실내공기에 산소가 용해된 물을 분사하여 실내공기중의 이산화탄소를 포집하고 실내공기 중으로 산소를 공급하여 외기의 공급 없이도 과도한 이산화탄소 농도로 인한 빌딩 증후군을 방지하는 공기조화기에 관한 것이다.

본 발명의 공기조화기는, 내부에 공간이 형성되고, 외측에 흡입구와 토출구가 형성되는 케이스; 상기 케이스의 흡입구측 내부에 구비되어 유입되는 공기에 물을 분사하여 이산화탄소를 포집하는 물분사부; 상기 물분사부를 지난 공기와 열교환하여 온도를 변화시키는 열교환기; 상기 열교환기를 지난 공기를 토출구로 토출시키는 송풍기; 및 각부를 제어하는 제어수단; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 물분사부에서 분사되는 물로 인해 유입되는 공기의 이산화탄소의 농도를 낮추어주고 유입된 공기에 산소를 공급하므로, 외기의 유입이 없어도 건물 실내공기의 이산화탄소 농도를 적정수준으로 유지하여 빌딩 증후군을 예방 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 흡입구를 통해 유입되는 공기에 물을 분사함으로서 공기 중의 미세먼지를 포집하여 제거할 수 있으므로 공기 중의 미세먼지를 거르기 위한 에어필터를 삭제할 수 있어 비용이 감소되는 효과가 있다.

공기조화기, 물분사, 산소, 이산화탄소, 빌딩증후군

Description

공기조화기 {Air Conditioner}

일반적으로 공기조화기는 실내의 냉ㅇ난방과 공기를 조절하기 위한 장치로서 도1에 도시된 바와 같이, 내부에 공간이 형성된 케이스(110)의 외측에 신선한 외기를 흡입하는 외기흡입구(116)와 실내의 탁한 공기를 흡입하는 내기흡입구(112)가 형성되며, 상기 외기흡입구(116)와 내기흡입구(112)를 통해 흡입된 공기를 여과시키기 위해 내부에는 에어필터(120)가 설치되어 있다. 또한 상기 에어필터(120)의 후단에는 공기의 온도를 냉각하는 냉각코일(132)과 공기를 가열하는 히팅코일(134)이 구비되어 있으며, 하부에 응축수를 수용 및 배수하기 위한 드레인 팬(118)이 형성되고, 히팅코일(134)의 후방에는 송풍기(140)와 이를 구동시키기 위한 모터(142)가 구비되어 조화된 공기를 공기공급구(114)를 통해 실내로 배출시키는 구조로 되어 있다.

상기와 같이 구성된 공기조화기의 작동에 대해 살펴보면, 송풍기(140)의 작동에 의해 건물 실내의 공기와 신선한 외기가 내, 외기흡입구(112, 116)를 통해 케이스(110) 내부로 유입되며 1차적으로 에어필터(120)를 통과하여 공기 중의 먼지가 제거된다. 먼지가 제거된 깨끗한 공기는 에어필터(120) 후단의 냉각코일(132)과 히팅코일(134)을 지나며 열교환이 이루어져 공기의 승온 또는 강온이 이루어진다. 상기에서 냉방을 위해서는 냉각코일(132)만 작동되며, 난방을 위해서는 히팅코일(134)이 작동되고, 적절한 온도의 공기를 공급하기 위해 냉각코일(132)과 히텅코일(134)의 작동이 모두 이루어질 수도 있다. 적절한 온도로 승온 또는 강온된 공기는 송풍기(140)의 작동에 의해 공기공급구(114)를 통해 실내로 배출되어 실내의 공기를 조화시키게 된다.

상기에서 실내 또는 외부에서 유입되는 공기는 공기 중에 다량의 미세먼지를 포함하고 있으므로, 이를 제거하기 위해 설치된 에어필터(120)에 다량의 먼지가 쌓이는 경우 공기의 흡입이 원활하지 않아 송풍기(140)의 부하가 가중되며, 원활한 먼지제거를 위해 주기적으로 에어필터(120)를 세척해야 하는 문제점이 있었다. 아울러 실내를 순환하고 공기조화기로 유입되는 내기는 실내의 거주자들로 인해 다량의 이산화탄소를 포함하고 있으므로 빌딩증후군을 예방하기 위해서는 신선한 외기를 지속적으로 유입시켜 내기와 조화시켜 실내로 공급해야 하므로 신선한 외기를 흡입하기 위해 송풍기(140)의 부하가 커져 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 목적은 공기조화기 내부로 유입되는 내기에 물을 분사하여 공기 중의 먼지와 이산화탄소를 포집하고 내기에 산소를 공급하여, 신선한 외기의 유입 없이도 실내의 공기조화가 가능한 공기조화기를 제공함에 있다.

본 발명의 공기조화기는, 내부에 공간이 형성되고, 외측에 흡입구(12)와 토출구(14)가 형성되는 케이스(10); 상기 흡입구(12)측에 유입되는 실내공기의 이산화탄소 농도를 측정하기 위해 상기 흡입구(12)에 구비되는 이산화탄소 센서(12a); 물을 공급하는 워터펌프(22)와, 상기 워터펌프(22)에 의해 공급되는 물이 유동하는 공급로(24)와, 상기 케이스(10)의 흡입구(12)측 내부에 구비되어 유입되는 공기에 상기 공급로(24)를 통해 공급되는 물을 공기유통방향 상류측으로 분사하여 이산화탄소를 포집하는 다수개의 노즐(26)을 포함하여 이루어지는 물분사부(20); 산소공급기(28)에 의해 공급되는 산소를 상기 공급로(24)상에 유동하는 물속에 용해시키기 위해 상기 공급로(24)에 형성되는 벤투리관(24a); 상기 물분사부(20)를 지난 공기와 열교환하여 온도를 변화시키는 열교환기(30); 상기 열교환기(30)를 지난 공기를 토출구(14)로 토출시키는 송풍기(40); 및 상기 이산화탄소 센서(12a) 및 상기 산소공급기(28)에 연결되어 상기 이산화탄소 센서(12a)가 센싱한 이산화탄소 농도가 미리 설정된(predetermined) 임계값 이상인 경우, 상기 산소공급기(28)가 산소를 발생하도록 제어하는 제어수단(미도시); 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 케이스는 일측에 외기가 유입되는 외기 유입구가 형성되는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 공급로는 내벽면에 나사산이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 케이스는 하부에 상기 물분사부의 노즐을 통해 분사된 물과 응축수를 외부로 배출시키기 위한 드레인팬이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 드레인팬은 물의 산도를 측정하는 pH(potential of Hydrogen)센서와 상기 드레인팬의 물을 상기 워터펌프측으로 재순환시키는 순환로가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 순환로에는 이물질을 거르기 위한 필터가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

이하 상기와 같은 본 발명의 공기조화기를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 공기조화기를 나타낸 측단면도이고, 도 3은 본 발명의 공기조화기의 종단면도이며, 도 4는 도 3의 A 확대단면도이다.

본 발명의 공기조화기는 도 2와 같이, 내부에 공간이 형성되고, 외측에 흡입구(12)와 토출구(14)가 형성되는 케이스(10); 상기 케이스(10)의 흡입구(12)측 내부에 구비되어 유입되는 공기에 물을 분사하여 이산화탄소를 포집하는 물분사부(20); 상기 물분사부(20)를 지난 공기와 열교환하여 온도를 변화시키는 열교환기(30); 상기 열교환기(30)를 지난 공기를 토출구(14)로 토출시키는 송풍기(40); 및 각부를 제어하는 제어수단(미도시); 으로 이루어진다.

상기 케이스(10)는 내부에 공간이 형성된 통형상으로 일측 외부에는 건물 등의 실내공기가 유입되는 흡입구(12)가, 타측 외부에는 건물 등의 실내로 공기를 공급하는 토출구(14)가 형성된다. 상기 케이스(10)는 벽체를 단열재로 형성하여 외부공기와의 열교환으로 인해 에너지가 낭비되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 상기 케이스(10)의 흡입구(12)측 주위에는 외부의 신선한 공기가 유입되는 외기 유입구(16)가 형성된다. 상기 외기 유입구(16)에는 도어(16a)가 형성된다. 아울러 상기 흡입구(12)와 토출구(14)에도 개폐가능한 도어를 형성하여도 좋으며, 상기 흡입구(12)측에는 유입되는 실내공기 중의 이산화탄소(CO₂)농도를 측정하는 이산화탄소 센서(12a)가 구비된다. 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 제어수단(미도시)은 상기 이산화탄소 센서(12a) 및 상기 도어(16a)에 신호적으로 연결된다. 상기 제어수단(미도시)은 상기 이산화탄소 센서(12a)가 센싱한 이산화탄소 농도가 미리 설정된(predetermined) 제1 설정값 이상인 경우, 상기 도어(16a)가 외기 유입구(16)를 개방하도록 제어한다.

상기 케이스(10)의 내부에는 흡입구(12)에서 토출구(14)측으로 공기가 유동하는 방향으로, 흡입구(12)와 가까운 쪽에서부터 물분사부(20), 열교환기(30), 송풍기(40)의 순서대로 설치된다.

상기 물분사부(20)는 구동에 의해 물을 공급하는 워터펌프(22)와, 상기 워터펌프(22)의 구동에 의해 공급되는 물이 지나는 공급로(24)와, 상기 공급로(24)를 지난 물이 분사되는 다수개의 노즐(26)로 이루어진다. 상기 다수개의 노즐(26)은 도 3에 도시된 바와 같이, 케이스(10)의 단면적에 부합하도록 내측이 격자로 이루어진 사각단면으로 형성되어 상기 격자측에 다수개의 노즐(26)이 공기유통방향 상류측을 향하도록 형성된다. 상기 공급로(24) 상에는 도 4와 같이, 벤투리관(24a)이 형성되고, 상기 벤투리관(24a)은 산소공급기(28)와 연결된다. 상기 워터펌프(22)의 구동에 의해 공급되는 물이 상기 벤투리관(24a)을 지나며, 속도가 빨라지고 압력이 낮아져 산송공급기(28)에 의해 공급되는 산소가 자연스럽게 공급로(22) 내부로 유입되어 물속에 용해된다. 아울러 상기 공급로(22) 내벽면에는 나사산(24b)이 더 형성되어 유동하는 물이 선회되도록 하므로 산소의 용해율을 향상시키고, 물의 속도를 증가시키게 된다. 공급로(22)를 지나며 속도가 증가된 물은 노즐(26)을 통과하며 급격히 속도가 낮아지고 압력이 증가한다. 따라서 물이 보다 작은 크기로 쪼개져 분사되므로 물분사부(20)가 설치된 케이스(10)의 단면적 전체로 물이 분사되도록 해주는 효과가 있으며, 또한, 작은 크기로 쪼개져 분사된 물이 공기 중에 머무르는 시간을 증가시켜 흡입구(12)를 통해 흡입되는 공기와의 접촉시간을 향상시키는 효과가 있다. 아울러 물이 안개처럼 분사되므로 물속에 용해된 산소가 물로부터 용이하게 탈리되는 효과가 있다.

상기 물분사부(20)의 후방에는 열교환기(30)가 설치된다. 상기 열교환기(30) 내부에서 유동하는 열교환매체가 상기 열교환기(30)를 지나는 공기와 열교환하여 공기의 온도를 승온(昇溫) 또는 강온(降溫)시키게 된다. 본 발명에서는 상기 열교환기(30)는 내부에 유동하는 열교환매체로 물을 사용하여 하나의 열교환기로 냉방 및 난방이 가능한 경우를 도시하고 있으나, 냉방용 열교환기와 난방용 열교환기가 각각 별도로 설치되는 경우도 가능하다.

상기 열교환기(30)의 후방에는 송풍기(40)가 설치되어 흡입구(12)를 통해 건물 내부의 실내공기를 흡입시켜 토출구(14)를 통해 다시 건물의 실내로 배출시키게 된다. 상기 송풍기(40)는 일반적인 송풍날개(42)와 송풍날개(42)의 구동축(44)과 연결된 송풍모터(46)로 이루어지며, 경우에 따라서는 다양한 구조의 송풍기를 적용할 수도 있다.

상기 케이스(10)의 하부에는 드레인팬(18)이 형성된다. 상기 드레인팬(18)은 상기 물분사부(20)에서 분사된 물과 열교환기(30)에서 생성된 응축수가 중력에 의해 모이게 된다. 상기 드레인팬(18)에는 상기 워터펌프(22) 측으로 드레인팬(18) 내부의 물을 공급하는 순환로(18b)가 더 형성된다. 아울러 상기 드레인팬(18) 내부에는 드레인팬(18)에 모이는 물의 산도(pH, potential of Hydrogen)를 측정하는 pH센서(18a)가 더 구비된다.

상기와 같은 구성의 공기조화기의 작동에 대해 설명한다. 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 제어수단(미도시)은 또한 송풍모터(46) 및 워터펌프(22)에 신호적으로 연결된다. 제어수단(미도시)에 의해 송풍모터(46)가 작동함으로써 송풍기(40)가 작동하여, 건물내의 실내공기가 상기 흡입구(12)를 통해 유입되고 흡입구(12)측에 구비된 이산화탄소 센서(12a)에 의해 공기 중의 이산화탄소 농도가 제어수단으로 입력된다. 이산화탄소의 농도가 낮은 경우, 즉 상기 이산화탄소 센서(12a)가 센싱한 이산화탄소 농도가 미리 설정된 제2 설정값 보다 작은 경우에는 실내공기가 흡입구(12)를 통해 유입됨에 따라 상기 제어수단(미도시)에 의해 물분사부(20)의 워터펌프(22)가 작동하여 물이 공급로(24)를 지나 노즐(26)을 통해 유입되는 실내공기 측으로 분사된다. 이때 워터펌프(22)에 의해 공급되는 물이 공급로(24) 내부의 나사산(24b)에 의해 속도가 증가하므로 노즐(26) 통과 시 보다 작은 크기로 잘게 쪼개져 안개처럼 분사되므로 유입되는 공기와 접촉하여 공기 중의 이산화탄소가 분사되는 물에 용해되게 된다. 아울러 공기 중에 포함된 미세먼지가 분사된 물에 의해 포집되어 중력에 의해 케이스(10) 내부 하측으로 떨어져 드레인팬(18)으로 모이게 된다.

도면에는 도시되지 않았으나, 상기 제어수단(미도시)은 또한 산소발생기(28 ) 에 신호적으로 연결된다. 상기 제어수단(미도시)은 상기 이산화탄소 센서(12a)가 센싱한 이산화탄소 농도가 미리 설정된(predetermined) 제2 설정값 이상인 경우, 상기 산소공급기(28)가 산소를 발생하도록 제어한다. 따라서, 흡입구(12)를 통해 유입되는 실내공기의 이산화탄소 농도가 높은 경우, 즉 상기 이산화탄소 센서(12a)가 센싱한 이산화탄소 농도가 미리 설정된 제2 설정값 이상인 경우에는 상기와 같이 물분사부(20)를 통해 물이 분사되는 과정에서 제어수단에 의해 산소발생기(28)에서 산소가 발생하게 되고, 공급로(24)의 벤투리관(24a)을 지나는 물에 의해 자연스럽게 산소발생기(28)에서 발생된 산소가 벤투리관(24a)을 통해 유입되어 물에 용해된다. 아울러 공급로(24) 내부의 나사산(24b)에 의해 물이 회전하며 산소의 용해율이 증가하고 속도가 빨라진 후 노즐(26)로 분사 시 급격히 속도가 떨어지므로 물이 작은 크기로 잘게 쪼개지고 물속에 용해된 산소가 물에서 탈리되어 유입되는 실내공기와 섞이게 된다. 또한, 분사된 물에 의해 이산화탄소와 미세먼지가 포집되므로 유입되는 실내공기 중의 미세먼지가 제거되고, 이산화탄소 농도가 감소하여 산소함량이 높아진 신선한 공기를 건물의 실내로 다시 공급할 수 있는 효과가 있다.

미세먼지가 제거되고 이산화탄소의 농도가 낮아진 공기는 열교환기(30)를 통과하며 열교환기 내부의 열교환매체와 열교환이 이루어져 공기가 승온 또는 강온되게 된다. 여기에서 공기의 승온 또는 강온은 냉방 또는 난방모드에 따라 달라지게 된다. 적정온도로 조화된 공기는 송풍기(40)에 의해 토출구(14)를 통해 건물의 실내로 토출되어 실내의 공기조화에 이용된다.

상기에서 물분사부(20)에서 분사된 물과 냉방모드 시 열교환기를 지나며 생성된 응축수는 케이스(10) 하부의 드레인팬(18)에 모이게 된다. 상기 드레인팬(18)에 구비된 pH센서(18a)에 의해 드레인팬(18)에 모인 물의 산도(pH)측정이 이루어지고, pH가 적정수준이면 순환로(18b0를 통해 드레인팬(18) 내부의 물을 워터펌프(22) 측으로 공급시켜 물분사부(20)를 통해 분사되는 물로서 재활용된다. 또한 pH가 높을 경우에는 물의 재활용 시 산소의 용해율이 낮아지고 노즐(26)을 통해 물분사시에 물속에 용해된 이산화탄소가 재배출되어 이산화탄소 농도를 더욱 높이는 결과를 초래하므로 pH가 적정수준 이상이면 외부로 배출시키는 것이 바람직하다. 아울러 드레인팬(18)에 모이는 물에는 미세먼지가 포함되어 있으므로, 순환로(18b)측에 필터(18c))를 구비하여 미세먼지의 유입으로 물분사부(20)가 손상되는 것을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 공기조화과정에서 물분사부(20)에서 분사되는 물에 의해 포집되어 외부로 배출되는 이산화탄소와, 산소공급기(28)에서 공급되는 산소에 의해 건물 실내로 토출되는 공기의 이산화탄소 수준을 적절하게 조절할 수 있으나, 건물 실내에 거주하는 사람의 수가 크게 증가하거나 장시간 동안 신선한 외기의 공급이 중단된 경우에는 이산화탄소가 농도가 급격히 증가하여 빌딩 증후군(building syndrome)이 발생되는 문제가 있다. 따라서, 상기 이산화탄소 센서(12a)가 센싱한 이산화탄소 농도가 미리 설정된(predetermined) 상기 제1 설정값 이상인 경우, 상기 제어수단(미도시)이 이산화탄소 센서(12a)에 의해 상기 외기 유입구(16)의 도어(16a)를 개방하여 건물의 실내를 순환하는 공기와 함께 외기가 상기 공기조화기 내부로 공급되도록 하여 물에 의한 미세먼지의 제거 및 이산화탄소의 포집이 이루어진 후, 열교환기(30)에 의해 적정한 온도로 조절된 공기를 송풍기(40)에 의해 건물 실내로 공급하여 빌딩 증후군을 예방하는 것이 바람직하다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 만족하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 종래의 공기조화기를 나타낸 측단면도.

도 2는 본 발명의 공기조화기를 나타낸 측단면도.

도 3은 본 발명의 공기조화기의 종단면도.

도 4는 도 3의 A 확대단면도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10: 케이스 12, 14: 흡입구, 토출구

16: 외기 흡입구 18: 드레인팬

20: 물분사부 22: 워터펌프

24: 공급로 26: 노즐

28: 산소공급기

30: 열교환기

40: 송풍기 42: 송풍날개

46: 모터

Claims

공기조화기에 있어서,

내부에 공간이 형성되고, 외측에 흡입구(12)와 토출구(14)가 형성되는 케이스(10);

상기 흡입구(12)측에 유입되는 실내공기의 이산화탄소 농도를 측정하기 위해 상기 흡입구(12)에 구비되는 이산화탄소 센서(12a);

물을 공급하는 워터펌프(22)와, 상기 워터펌프(22)에 의해 공급되는 물이 유동하는 공급로(24)와, 상기 케이스(10)의 흡입구(12)측 내부에 구비되어 유입되는 공기에 상기 공급로(24)를 통해 공급되는 물을 공기유통방향 상류측으로 분사하여 이산화탄소를 포집하는 다수개의 노즐(26)을 포함하여 이루어지는 물분사부(20);

산소공급기(28)에 의해 공급되는 산소를 상기 공급로(24)상에 유동하는 물속에 용해시키기 위해 상기 공급로(24)에 형성되는 벤투리관(24a);

상기 물분사부(20)를 지난 공기와 열교환하여 온도를 변화시키는 열교환기(30);

상기 열교환기(30)를 지난 공기를 토출구(14)로 토출시키는 송풍기(40); 및

상기 이산화탄소 센서(12a) 및 상기 산소공급기(28)에 연결되어 상기 이산화탄소 센서(12a)가 센싱한 이산화탄소 농도가 미리 설정된(predetermined) 설정값 이상인 경우, 상기 산소공급기(28)가 산소를 발생하도록 제어하는 제어수단(미도시);

을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,

상기 케이스(10)는 일측에 외기가 유입되는 외기 유입구(16)가 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기
삭제
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 공급로(24)는 내벽면에 나사산(24b)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제 6 항에 있어서,

상기 케이스(10)는 하부에 상기 물분사부(20)의 노즐(26)을 통해 분사된 물과 응축수를 외부로 배출시키기 위한 드레인팬(18)이 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제 7 항에 있어서,

상기 드레인팬(18)은 물의 산도를 측정하는 pH(potential of Hydrogen)센서(18a)와 상기 드레인팬(18)의 물을 상기 워터펌프(22)측으로 재순환시키는 순환로(18b)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
제 8 항에 있어서,

상기 순환로(18b)에는 이물질을 거르기 위한 필터(18c)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.