KR101010682B1 - 신선 공기 발생장치 및 발생방법 - Google Patents

신선 공기 발생장치 및 발생방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 질소와 산소의 성분비를 사용자가 임의 조절할 수 있어 편의성 및 쾌적성이 향상되는 신선 공기 발생장치에 관한 것으로서, 질소와 산소가 혼합됨과 아울러 혼합된 질소와 산소가 배출되는 배출구가 형성된 혼합통과; 상기 혼합통으로 산소가 공급되도록 산소가 담겨지는 산소통과; 상기 산소통에서 공급되는 산소를 제어하는 산소 제어 밸브와; 상기 혼합통으로 질소가 공급되도록 질소가 담겨지는 질소통과; 상기 질소통에서 공급되는 산소를 제어하는 질소 제어 밸브와; 상기 혼합통 내로 공급되는 질소 및 산소의 비를 설정하는 조작부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
신선 공기 발생장치, 혼합통, 산소통, 질소통, 배출구, 히터, 향 공급수단, 습기 공급수단

Description

신선 공기 발생장치 및 발생방법{Fresh air maker and fresh air making mathod}
도 1은 본 발명에 따른 신선 공기 발생장치 제 1 실시예의 측면 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 신선 공기 발생장치 제 1 실시예의 제어 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 신선 공기 발생장치의 제 1 실시예의 작동 순서도,
도 4는 본 발명에 따른 신선 공기 발생장치 제 2 실시예의 측면 개략도,
도 5는 본 발명에 따른 신선 공기 발생장치 제 2 실시예의 제어 블록도,
도 6은 본 발명에 따른 신선 공기 발생장치의 제 2 실시예의 작동 순서도,
도 7은 본 발명에 따른 신선 공기 발생장치 제 3 실시예의 측면 개략도,
도 8은 본 발명에 따른 신선 공기 발생장치 제 3 실시예의 제어 블록도,
도 9는 본 발명에 따른 분리기 일예의 제 1 질소 흡착부를 통한 산소 및 질소 배출 과정이 도시된 개략 구성도,
도 10은 본 발명에 따른 분리기 일예의 제 2 질소 흡착부를 통한 산소 및 질소 배출 과정이 도시된 개략 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
2: 본체 4: 산소통
5a: 제 1 호스 5b: 산소 제어 밸브
6: 질소통 7a: 제 2 호스
7b: 질소 제어 밸브 8: 혼합통
9: 배출구 12: 조작부
14: 감지 센서 16: 제어부
20: 가열 히터 32: 방향제 저장통
34: 향 분사노즐 36: 향 조절 밸브
42: 수조 44: 가습용 히터
46: 습기 분사노즐 48: 습기 제어 밸브
50: 분리기
본 발명은 신선 공기 발생장치 및 발생방법에 관한 것으로서, 특히 질소와 산소를 적정비로 혼합하여 신선 공기를 발생시키는 신선 공기 발생장치 및 발생방법에 관한 것이다.
일반적으로 신선 공기 발생장치는 쾌적한 공기를 실내로 공급하는 것으로서, 산소 발생기와, 공기 정화기와 산소 캔 등이 있다.
상기 산소 발생기는 공기 중의 질소와 산소를 분리하여 질소는 실외로 배출하고 산소만을 실내로 배출하고, 상기 공기 정화기는 실내 공기를 필터 또는 집진기 등을 이용하여 정화하며, 상기 산소 캔은 맑은 공기가 담겨져서 사용자가 호흡기 근처에서 맑은 공기를 흡입한다.
그러나, 종래 기술에 따른 신선 공기 공급 장치는 사용자가 공기 청정의 효과를 가시적, 실제적으로 느끼기 어렵고, 질소와 산소의 성분비가 사용자의 희망에 따라 변경되지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 실내의 질소와 산소의 성분비를 사용자가 임의 조절할 수 있고, 편의성이 향상된 신선 공기 발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 실내의 산소/질소 비를 사용자의 희망 산소/질소 비가 같도록 하여 쾌적성이 향상된 신선 공기 발생방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 신선 공기 발생장치는 질소와 산소가 혼합됨과 아울러 혼합된 질소와 산소가 배출되는 배출구가 형성된 혼합통과; 상기 혼합통으로 산소가 공급되도록 산소가 담겨지는 산소통과; 상기 산소통에서 공급되는 산소를 제어하는 산소 제어 밸브와; 상기 혼합통으로 질소가 공급되도 록 질소가 담겨지는 질소통과; 상기 질소통에서 공급되는 산소를 제어하는 질소 제어 밸브와; 상기 혼합통 내에서 혼합되는 질소와 산소의 비를 설정하는 조작부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 신선 공기 발생방법은 희망 산소/질소 비를 설정하는 설정 단계와; 실내 공기의 산소/질소 비를 감지하는 감지 단계와; 상기 설정 단계에서 설정된 희망 산소/질소 비와 상기 감지 단계에서 감지된 감지 산소/질소 비를 비교하는 비교 단계와; 상기 비교 단계의 비교 결과 희망 산소/질소 비가 감지 산소/질소 비 보다 큰 것으로 판단되면 산소 공급을 제어하는 산소 제어 밸브의 개도를 크게 함과 아울러 질소 공급을 제어하는 질소 제어 밸브의 개도를 작게 하고, 희망 산소/질소 비가 감지 산소/질소 비 보다 작은 것으로 판단되면 산소 공급을 제어하는 산소 제어 밸브의 개도를 작게 함과 아울러 질소 공급을 제어하는 질소 제어 밸브의 개도를 크게 하는 조절 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 신선 공기 발생장치 제 1 실시예의 측면 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 신선 공기 발생장치 제 1 실시예의 제어 블록도이다.
본 실시예에 따른 신선 공기 발생장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본체(2)의 내부에 산소가 담겨지는 산소통(4)이 배치되고, 질소가 담겨지는 질소통(6)이 배치되며, 상기 산소통(4)에서 공급된 산소와 상기 질소통(6)에서 공급된 질소가 혼합되는 혼합통(8)이 배치된다.
상기 산소통(4)은 상기 혼합통(8)과 제 1 호스(5a)로 연결되고, 상기 산소통(4)과 혼합통(8)과 제 1 호스(5a) 중 적어도 어느 하나에는 상기 산소통(4)에서 상기 혼합통(8)으로 공급되는 산소를 제어하는 산소 제어 밸브(5b)가 장착된다.
상기 질소통(6)은 상기 혼합통(8)과 제 2 연결호스(7a)로 연결되고, 상기 질소통(6)과 혼합통(8)과 제 2 호스(7a) 중 적어도 어느 하나에는 상기 질소통(6)에서 상기 혼합통(8)으로 공급되는 질소를 제어하는 질소 제어 밸브(7b)가 장착된다.
상기 혼합통(8)에는 혼합된 질소와 산소가 상기 본체 외부로 배출되는 배출구(9)가 형성된다.
상기 신선 공기 발생장치는 상기 혼합통(8) 내에서 혼합되는 질소와 산소의 비를 사용자가 설정하는 조작부(12)와, 실내 공기의 산소 함유량을 감지하는 감지 센서(14)와, 상기 감지 센서(60)에서 감지된 산소량과 조작부(50)에서 설정된 질소와 산소의 비에 따라 상기 산소 제어 밸브(5b)와 질소 제어 밸브(7b)를 제어하는 제어부(16)를 더 포함하여 구성된다.
상기 감지 센서(14)는 실내 공기 중의 산소 함유량을 감지하거나 공기 중의 질소 함유량을 감지하여 산소/질소의 비를 감지한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 신선 공기 발생장치의 동작 및 발생 방법을 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 신선 공기 발생장치의 제 1 실시예의 작동 순서도이다.
먼저, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자가 상기 신선 공기 발생장치를 온시키고, 상기 조작부(12)를 통해 희망 산소/질소 비를 설정하면, 상기 조작부(12)는 설정된 산소/질소 비에 따른 제어 신호를 생성 출력하고, 상기 감지 센서(14)는 실내 공기의 산소/질소 비를 감지하여 감지 산소/질소 비에 따른 제어 신호를 생성 출력한다.
상기 제어부(16)는 상기 조작부(12)와 감지 센서(14)에서 출력된 제어 신호의 각각을 받아들여 희망 산소/질소 비와 감지 산소/질소 비를 비교하여, 감지 산소/질소 비가 희망 산소/질소 비와 같도록 상기 산소 제어 밸브(5b) 및 질소 제어 밸브(7b)의 개도를 조절한다.
즉, 상기 제어부(16)는 희망 산소/질소 비가 감지 산소/질소 비보다 크면, 혼합되는 산소와 질소 중 산소 함량이 증가하도록 상기 산소 제어 밸브(5b)의 개도를 크게 함과 아울러 상기 질소 제어 밸브(7b)의 개도를 감소시킨다.(S2,S3)
한편, 상기 제어부(16)는 희망 산소/질소 비가 감지 산소/질소 비보다 크면, 혼합되는 산소와 질소 중 산소 함량이 감소하도록 상기 산소 제어 밸브(5b)의 개도를 작게 함과 아울러 상기 질소 제어 밸브(7b)의 개도를 크게한다.(S4,S5)
또한, 상기 제어부(16)는 희망 산소/질소 비가 감지 산소/질소 비가 같거나 오차 범위 내에 근접하면, 상기 산소 제어 밸브(5b)와 질소 제어 밸브(7b)를 오프시켜 신선 공기의 발생을 중단한다.(S6)
도 4는 본 발명에 따른 신선 공기 발생장치 제 2 실시예의 측면 개략도이고, 도 5는 본 발명에 따른 신선 공기 발생장치 제 2 실시예의 제어 블록도이다.
본 실시예에 따른 신선 공기 발생장치는 혼합통(8) 내에서 혼합된 질소 및 산소를 가열하는 가열 히터(20)와, 상기 혼합통(8) 내에서 혼합된 질소와 산소에 향을 공급하는 향 공급수단과, 상기 혼합통(8) 내에서 혼합된 질소와 산소에 습기를 공급하는 습기 공급수단을 더 포함하여 구성되고, 상기 히터(20)와 향 공급 수단과 습기 공급 수단 이외의 기타 구성은 제 1 실시예와 동일하므로 동일부호를 사용하고 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 가열 히터(20)는 상기 혼합통(8) 내에 장착되어 혼합통(8) 내에서 혼합된 질소 및 산소를 직접 가열하는 것도 가능하고, 상기 배출구(9) 내에 장착되어 상기 배출구(9)를 통해 배출되는 질소 및 산소를 가열하는 것도 가능하며, 상기 혼합통(8) 또는 배출구(9) 벽면에 장착되어 혼합통(8) 또는 배출구(9)를 가열하여 질소 및 산소에 열전달토록 하는 것도 가능함은 물론이다.
상기 향 공급수단은 내부에 방향액이나 방향분말 등이 담겨지는 방향제 저장통(32)과, 상기 방향제 저장통(32) 내의 향을 상기 혼합통(8) 또는 배출구(9)의 내부로 분사되는 향 분사노즐(34)과, 상기 향 분사노즐(34)의 개폐 또는 개도를 제어하는 향 제어 밸브(36)를 포함하여 구성된다.
상기 습기 공급수단은 물이 담겨지는 수조(42)와, 상기 수조(42) 내의 물을 가열하여 가습용 히터(44)와, 상기 수조(42) 내에 생성된 습기를 상기 혼합통(8) 또는 배출구(9)의 내부로 분사되는 습기 분사노즐(46)과, 상기 습기 분사노즐(44)의 개폐 또는 개도를 제어하는 습기 제어 밸브(48)를 포함하여 구성된다.
본 실시예에 따른 신선 공기 발생장치는 혼합되는 질소와 산소의 비를 설정함과 아울러 혼합된 질소와 산소의 희망 온도를 설정하고, 혼합된 질소와 산소에 향 첨가 여부를 설정하며, 혼합된 질소와 산소에 습기 첨가 여부를 설정하는 설정부(12)와, 실내 공기의 산소 함유량을 감지하는 감지 센서(14)와, 상기 설정부의 설정에 따라 상기 산소 제어 밸브(5b)와 질소 제어 밸브(7b)와 히터(20)와 향 제어 밸브(36)와 가습용 히터(44)와 습기 제어 밸브(48)를 제어하는 제어부(16)를 포함하여 구성된다.
도 6은 본 발명에 따른 신선 공기 발생장치의 제 2 실시예의 작동 순서도이다.
먼저, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 사용자가 상기 신선 공기 발생장치를 온시키고, 상기 조작부(12)를 통해 희망 산소/질소 비를 설정하면, 상기 제어부(16)는 본 발명 제 1 실시예와 같이 희망 산소/질소 비와 감지 산소/질소 비가 같거나 오차 범위 내에 이르도록 상기 산소 제어 밸브(5a)와 질소 제어 밸브(7b)의 개도를 조절한다.(S11)
그리고, 상기 제어부(16)는 공기의 가열 조작 여부를 확인하여 가열 조작된 것으로 판단되면, 상기 히터(20)를 온시킨다.(S12,S13)
상기 혼합통(8) 내에서 혼합된 산소와 질소는 상기 히터(20)의 온에 의해 가열되고, 실내로 토출된다.
또한, 상기 제어부(16)는 향 첨가 조작 여부를 확인하여 향 첨가 조작된 것으로 판단되면 상기 향 제어 밸브(36)를 온시킨다.(S14,S15)
상기 혼합통(8) 내에서 혼합된 산소와 질소는 상기 향 제어 밸브(36)의 온에 의해 향이 첨가되고, 실내로 토출된다.
또한, 상기 제어부(16)는 습기 첨가 조작 여부를 확인하여 습기 첨가 조작된 것으로 판단되면 상기 가습용 히터(44)를 온시킴과 아울러 상기 가습 제어 밸브(48)를 온시킨다.(S16,S17)
상기 혼합통(8) 내에서 혼합된 산소와 질소는 상기 가습용 히터(44)의 온과 가습 제어 밸브(48)의 온에 의해 습기가 첨가되고, 실내로 토출된다.
도 7은 본 발명에 따른 신선 공기 발생장치 제 3 실시예의 측면 개략도이고, 도 8은 본 발명에 따른 신선 공기 발생장치 제 3 실시예의 제어 블록도이다.
본 실시예에 따른 신선 공기 발생장치는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 실내 공기를 흡입하여 산소와 질소를 분리한 후 산소를 상기 산소통(4)으로 공급하고, 질소를 상기 질소통(6)으로 질소를 공급하는 분리기(50)를 더 포함하여 구성되고, 상기 분리기(50) 이외의 기타 구성은 본 발명 제 1 실시예 또는 제 2 실시예와 동일하므로 동일부호를 사용하고 그 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 신선 공기 발생장치는 상기 산소통(4)에 담겨지는 산소와 상기 질소통(6)에 담겨지는 산소가 상기 분리기(50)에서 분리 공급되어, 상기 산소통(4) 또는 질소통(6)의 내부로 별도의 산소 또는 질소를 주입할 필요가 없게 된 다.
도 9는 본 발명에 따른 분리기 일예의 제 1 질소 흡착부를 통한 산소 및 질소 배출 과정이 도시된 개략 구성도이고, 도 10은 본 발명에 따른 분리기 일예의 제 2 질소 흡착부를 통한 산소 및 질소 배출 과정이 도시된 개략 구성도이다.
상기 분리기(50)는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 실내 공기가 흡입되고 두 방향으로 분지되는 공기 흡입부(101)와, 상기 공기 흡입부(101)의 분지부 각각과 연통되고 질소가 흡착되는 제 1, 2 질소 흡착 모듈(102a,102b)과, 상기 제 1, 2 질소 흡착 모듈(102a,102b)의 각각과 연통되도록 두 갈래로 분지되고 상기 제 1, 2 질소 흡착 모듈(102a,102b)을 통과하면서 질소와 분리된 산소를 상기 산소통으로 안내하는 산소 안내부(103)와, 상기 산소 안내부(103)로 안내되는 산소를 상기 산소통으로 펌핑시키는 산소 배출 펌프(104)와, 상기 제 1, 2 질소 흡착 모듈(102a,102b)의 각각에 연통되도록 두 갈래로 분지되고 상기 제 1, 2 질소 흡착 모듈(102a,102b)에 흡착된 질소가 상기 질소통으로 안내되는 상기 제 1, 2 질소 안내부(105)와, 상기 제 1, 2 질소 흡착부(102a,102b)에 흡착된 질소를 상기 질소통으로 펌핑시키는 질소 공급 펌프(106)를 포함하여 구성된다.
상기 제 1, 2 질소 흡착 모듈(102a,102b)은 흡입구 및 배출구가 형성된 모듈 케이스와, 상기 모듈 케이스 내부에 수용되어 통과되는 공기 중의 질소를 포집하여 공기의 산소 함량을 증가시키는 포집분말로 구성된다.
상기 포집분말은 공기를 구성하는 다수의 분자들에 대한 포집력의 차이를 이용하는 지올라이트(zeolite)로서, 질소는 산소나 다른 분자들에 비해 쉽게 포집되 므로 상기 포집분말에 통과되는 공기 중 질소의 비율이 감소되어 산소 함유량이 증가된 공기가 토출되게 된다.
미설명 부호 101a,101b는 상기 공기 흡입부(101)의 분지부 각각에 장착된 제 1, 2 공기 흡입 개폐 밸브이고, 미설명 부호 105a,105b는 상기 질소 안내부(105)의 분지부 각각에 장착된 제 1, 2 질소 배기 개폐 밸브이며, 미설명 부호 107은 상기 공기 흡입부(101)에 장착되어 공기를 정화시키는 필터이며, 미설명 부호 108a,108b은 상기 산소 안내부(105)에 장착되어 제 1, 2 질소 흡착부(102a,102b) 상호간의 산소 역류를 막는 제 1, 2 체크 밸브이다.
한편, 상기 분리기의 질소 흡착 및 산소 배출 과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 제 1 공기 흡입 개폐 밸브(101a) 및 제 2 질소 배기 개폐 밸브(105b)가 개방되고, 상기 제 2 공기 흡입 개폐 밸브(101b) 및 제 1 질소 배기 개폐 밸브(105a)가 밀폐되며, 상기 산소 배출 펌프(104) 및 진공 펌프(106)가 구동되면, 상기 본체 외부의 공기는 상기 공기 흡입부(101) 및 필터(107)를 통해 제 1 질소 흡착부(102a)로 흡입되어 질소가 흡착되고, 질소가 분리된 산소는 상기 산소 안내부(103)를 통해 상기 산소통 내부로 펌핑되어 담겨지며, 상기 제 2 질소 흡착부(102b)에 흡착된 질소는 상기 질소 안내부(105)를 통해 상기 질소통 내부로 펌핑되어 담겨진다.
한편, 상기와 같은 제 1 질소 흡착부(102a)의 질소 흡착이 장시간 동안 행해지면, 상기 제 2 공기 흡입 개폐 밸브(101b) 및 제 1 질소 배기 개폐 밸브(105a)가 개방되고, 상기 제 1 공기 흡입 개폐 밸브(101a) 및 제 2 질소 배기 개폐 밸브(105b)가 밀폐되며, 상기 산소 배출 펌프(104) 및 진공 펌프(106)가 구동되면, 상기 본체 외부의 공기는 상기 공기 흡입부(101) 및 필터(107)를 통해 제 2 질소 흡착부(102b)로 흡입되어 질소가 흡착되고, 질소가 분리된 산소는 상기 산소 안내부(103)를 통해 상기 산소통 내부로 펌핑되어 담겨지며, 상기 제 1 질소 흡착부(102a)에 흡착된 질소는 상기 질소 안내부(105)를 통해 상기 질소통 내부로 펌핑되어 담겨진다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 신선 공기 발생장치는 조작부의 조작에 따라 질소와 산소의 성분비를 사용자가 임의 조절할 수 있어 사용자의 편의성 및 쾌적성이 향상되고, 사용자가 공기 청정의 효과를 가시적, 실제적으로 느낄 수 있게 하는 이점이 있다.
또한, 상기 신선 공기 발생장치는 혼합된 질소와 산소를 가열하거나, 향 또는 습기를 추가하여, 사용자의 요구에 보다 적극적으로 대응할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 신선 공기 발생장치는 공기를 흡입하여 산소와 질소를 분리한 후 상기 산소통으로 산소를 공급하고, 상기 질소통으로 질소를 공급하는 분리기를 더 포함하여 구성되어, 산소통과 질소통에 별도의 산소나 질소를 주입할 필요가 없으므로, 그 사용이 편리한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 신선 공기 발생방법은 사용자의 희망 산소/질소 비와 감지 산소/질소 비를 비교하여 실내의 산소/질소 비를 희망 산소/질소 비가 같도록 산소와 질소를 제어하므로, 쾌적성이 향상되는 이점이 있다.

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  7. 희망 산소/질소 비를 설정하는 설정 단계와;
    실내 공기의 산소/질소 비를 감지하는 감지 단계와;
    상기 설정 단계에서 설정된 희망 산소/질소 비가 상기 감지단계에서 감지된 감지 산소/질소 비 보다 큰 것으로 판단되면 산소 공급을 제어하는 산소 제어 밸브의 개도를 크게 함과 아울러 질소 공급을 제어하는 질소 제어 밸브의 개도를 작게 하고, 상기 희망 산소/질소 비가 상기 감지 산소/질소 비 보다 작은 것으로 판단되면 산소 공급을 제어하는 산소 제어 밸브의 개도를 작게 함과 아울러 질소 공급을 제어하는 질소 제어 밸브의 개도를 크게 하는 조절 단계를 포함하는 신선 공기 발생방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 신선 공기 발생방법은 혼합된 산소와 질소의 가열이 필요한 경우 히터를 온시키는 히터 온 단계를 포함하는 신선 공기 발생방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 신선 공기 발생방법은 혼합된 산소와 질소의 향 추가가 필요한 경우 향 제어 밸브를 온시키는 향 제어 밸브 온 단계를 포함하는 신선 공기 발생방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 신선 공기 발생방법은 혼합된 산소와 질소의 습기 추가가 필요한 경우습기 제어 밸브를 온시키는 습기 제어 밸브 온 단계를 포함하는 신선 공기 발생방법.
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