KR101477574B1

KR101477574B1 - 에어워터 공급장치

Info

Publication number: KR101477574B1
Application number: KR1020140095058A
Authority: KR
Inventors: 허윤성; 황윤석; 류병덕
Original assignee: 주식회사 에이치이앤지; 허윤성
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2014-12-31

Abstract

에어워터 공급장치는 증발기, 집수조, 수위 감지부, 제어부를 가질 수 있다. 증발기는 냉매가 통과하면서 공기 중의 습기로부터 응축수를 생성한다. 집수조는 증발기로부터 공급되는 응축수를 저장한다. 수위 감지부는 집수조에 설치되어 응축수의 수위를 측정한다. 제어부는 수위 감지부로부터 수신하는 응축수의 수위가 증가하면 압축기의 동작을 감소 또는 중지시킨다.

Description

에어워터 공급장치{Air Water Generator}

본 발명은 에어워터 공급장치에 관한 것이다.

에어워터 공급장치는 공기 중의 습기에서 물을 얻어 식수로 제공하는 장치로, 공기 공급부, 물 생성부, 정수부, 급수부 등을 포함하고 있다.

물 생성부는 압축기, 응축기, 증발기 등을 포함하고 있다. 압축기에서 압축된 냉매가 증발기에서 증발되면서 증발기 주위의 온도가 내려가고, 이때 증발기 표면에서 공기 중의 습기가 응축된다. 응축된 습기는 하부의 집수조로 떨어져 집수된다.

특허등록 0512281호는 제습 운전방법을 개시하고 있다. 냉난방기를 통한 실내 제습 운전시 설정 습도와 실내 습도의 차이에 따라 실외기의 압축기 주파수를 결정하고, 설정 온도와 실내 온도의 차이에 따라 실외기 팬의 회전수를 조절하는 것을 개시하고 있다. 특허등록 0512281호는 물 생성부의 동작을 공기 중의 습도에 따라 제어하고 있다. 이러한 제어 방법은 종래기술들이 제습 기능만을 제공하면 충분한 경우에는 유효하다.

그러나, 공기 중의 습기로부터 물을 생성하여 식수로 공급하는 에어워터 공급장치에서는 공기 중의 습도에 기초하여 물 생성부를 제어하는 것은 응축수 생성이 과하거나 또는 부족할 수 있다.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,

첫째, 물 생성부를 식수 공급이 원활하도록 동작시킬 수 있고,

둘째, 기존의 제습장치를 에어워터 공급장치의 물 공급원으로 활용할 수 있고,

셋째, 에어워터 공급장치의 전력 사용을 최소화할 수 있는, 에어워터 공급장치를 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 에어워터 공급장치는 압축기, 증발기, 집수조, 수위 감지부, 제어부를 포함하여 구성할 수 있다.

증발기는 압축기에서 압축된 냉매를 증발시키면서 주위 공기 중의 습기로부터 응축수를 생성한다.

집수조는 증발기로부터 공급되는 응축수를 저장한다.

수위 감지부는 집수조에 설치되어 집수조 내의 응축수의 수위를 측정한다.

제어부는 수위 감지부로부터 수신하는 응축수의 수위가 증가하면 압축기의 동작을 감소 또는 정지시킬 수 있다.

에어워터 공급장치에서, 압축기는 인버터 모터를 포함할 수 있다. 이 경우, 제어부는 인버터 모터를 최소 회전수 이상으로 동작시킬 수 있다. 에어워터 공급장치는 응축수 수위와 인버터 모터 회전수를 반비례로 매칭 저장하는 메모리를 포함할 수 있다. 이 경우, 제어부는 수위 감지부로부터 수신하는 응축수 수위에 매칭되는 인버터 모터 회전수를 메모리로부터 추출하여 인버터 모터를 동작시킬 수 있다. 그리고, 제어부는 응축수 수위가 최대 응축수 수위를 초과하면 인버터 모터를 중지시킬 수 있다.

에어워터 공급장치에서, 수위 감지부는 집수조의 높이 방향으로 설치되는 다수의 센서용 전극을 구비할 수 있다. 이 경우, 수위 감지부는 다수의 센서용 전극들 사이의 저항값 변화를 감지할 수 있다.

에어워터 공급장치는 냉동기관의 압축기 동작에 의해 생성되는 응축수를 집수조로 이동시키는 응축수 급수관을 포함할 수 있다. 이 경우, 에어워터 공급장치가 아닌 별개의 외부 냉동기관의 압축기를 동작시켜 응축수를 생성하기 때문에 에어워터 자체의 전력소모를 현격하게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 응축수를 다량 생성시킬 수 있다. 이를 위해 에어워터 공급장치는 응축수 급수관에 응축수의 이동을 차단하는 차단 밸브를 가질 수 있다. 차단 밸브는 삼방(3-ways) 밸브일 수 있는데, 삼방 밸브의 제1 측은 에어컨디셔너와 같은 외부 냉동기관의 방향에, 제2 측은 집수조에, 그리고 제3 측은 외부 배출구에 연결할 수 있다.

에어워터 공급장치의 다른 실시예는 응축수 급수관, 차단 밸브, 집수조, 수위 감지부, 제어부를 포함하여 구성할 수 있다.

응축수 급수관은 외부 냉동기관에서 생성되는 응축수를 집수조로 이동시킨다.

차단 밸브는 응축수 급수관 또는 집수조에 설치되어 응축수가 이동하는 것을 차단할 수 있다.

집수조는 응축수를 저장한다.

수위 감지부는 집수조에 설치되어 집수조 내의 응축수 수위를 측정할 수 있다.

제어부는 수위 감지부로부터 수신하는 응축수의 수위가 기준 수위에 도달하면 차단 밸브를 제어하여 응축수의 이동을 감소시키거나 차단할 수 있다.

에어워터 공급장치의 다른 실시예에서, 수위 감지부는 집수조의 높이 방향으로 설치되는 다수의 센서용 전극을 구비할 수 있다. 이 경우, 수위 감지부는 다수의 센서용 전극들 사이의 저항값 변화를 감지할 수 있다.

에어워터 공급장치의 다른 실시예에서, 차단 밸브는 삼방(3-ways) 밸브일 수 있는데, 제1 측은 외부 냉동기관에, 제2 측은 집수조에, 그리고 제3 측은 외부 배출구에 연결할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 에어워터 공급장치에 의하면, 증발기에서 생성된 응축수를 집수하는 집수조의 수위에 따라 압축기 등의 동작을 제어함으로써 물의 과다 생성 또는 과소 생성을 차단할 수 있다.

본 발명의 에어워터 공급장치에 의하면, 응축수 급수관, 삼방 밸브 등을 통해 에어컨디셔너, 제습기, 냉장고와 같은 외부 냉동기관에서 생성되는 응축수를 에어워터 공급장치의 물 공급원으로 활용할 수 있다.

본 발명의 에어워터 공급장치에 의하면, 수위 감지부의 응축수 수위에 따라 압축기의 인버터 모터를 제어하므로, 압축기 등의 전력 소모를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 에어워터 공급장치의 제1 실시예를 보여주는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 에어워터 공급장치의 제2 실시예를 보여주는 구성도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 에어워터 공급장치의 제1 실시예를 도시하고 있다.

제1 실시예의 에어워터 공급장치는 물 생성부(100), 정수부(00), 급수부(300) 등을 가질 수 있다.

물 생성부(100)는 공기에 포함된 습기를 응축하여 응축수를 생성하는 부분으로, 압축기(110), 응축기(120), 증발기(130), 집수조(140), 수위 감지부(150), 물생성 제어부(160) 등을 포함할 수 있다.

압축기(110)는 냉매 가스를 고압으로 압축하여 응축기(120)로 보낸다. 압축기(110)는 인버터 모터(inverted motor)를 이용할 수 있다. 인버터 모터는 최소 전력이 공급되어 최소 회전수로 동작할 수 있다. 인버터 모터의 회전수는 집수조(140)의 수위에 따라 연속적으로 또는 불연속 단계로 제어할 수 있다. 인버터 모터의 불연속 회전수는 최소 회전수, 최소 회전수의 2배, 최소 회전수의 3배 등으로 구분할 수 있으며, 인버터 모터를 채택할 경우 일반 전원을 인가하여 압축기를 작동할 경우와 비교하여 약 30%이상의 전력 소비를 줄일 수 있다.

응축기(120)는 압축기(110)가 보낸 고온 고압의 기체 냉매를 응축하여 액화시킨다.

증발기(130)는 유입하는 액체 냉매를 증발시켜 주위 공기를 냉각시킨다. 이때, 증발기 배관의 주위 공기가 냉각되고, 주위 공기 중의 습기는 응축하여 응축수가 생성된다.

집수조(140)는 증발기(130)가 생성한 응축수를 받아 보관한다.

수위 감지부(150)는 집수조(140)에 모인 응축수의 양을 측정한다. 수위 감지부(150)는 집수조(140)의 높이 방향으로 설치되는 다수의 센서용 전극으로 구성할 수 있다. 센서용 전극은 최하위 센서용 전극을 기준 전극으로 하고, 그 위에 소정 간격으로 이격 설치되는 센서용 전극들을 측정용 전극으로 구성할 수 있다. 이 경우, 집수조(140)에 응축수가 모이면, 응축수로 인해 기준 전극과 그 상부의 측정용 전극들 사이에 저항값이 변하고, 이러한 저항값 변화를 감지하면 집수조(140)에 응축수가 어느 정도 높이로 채워졌는지를 측정할 수 있다.

그 밖에, 수위 감지부(150)는 집수조(140)의 내측에 집수조(140)의 내벽을 따라 상하로 이동하는 플로팅부와 집수조(140)의 상단에 설치되어 플로팅부의 상하 이동을 감지하는 위치감지센서로 구성할 수도 있다.

물생성 제어부(160)는 수위 감지부(150)로부터 수신하는 응축수의 수위에 따라 압축기(110)의 동작을 제어한다.

물생성 제어부(160)는 수위 감지부(140)로부터 응축수의 수위가 가장 높은 제1 수위 신호를 수신하면, 응축기(120)의 인버터 모터를 최소 회전수로 동작시킨다. 여기서, 최소 회전수는 증발기(130)에서 응축수가 거의 생성되지 않는 값으로 설정할 수 있다.

물생성 제어부(160)는 수위 감지부(150)로부터 응축수의 수위가 제1 수위보다 낮은 제2 수위에 해당하는 제2 수위 신호를 수신하면, 인버터 모터의 회전수를 증가시켜 최소 회전수의 2배로 변경할 수 있다.

이후, 물생성 제어부(160)는 수위 감지부(150)로부터 응축수의 수위가 제2 수위보다 낮은 제3 수위에 해당하는 제3 수위 신호를 수신하면, 인버터 모터의 회전수를 더 증가시켜 최소 회전수의 3배로 변경할 수 있다. 그렇지 않고, 물생성 제어부(10)는 수위 감지부(150)로부터 응축수의 수위가 제2 수위보다 높은 제1 수위 신호를 수신하면, 인버터 모터의 회전수를 감소시켜 최소 회전수로 원위치시킬 수 있다.

물생성 제어부(160)는 수위 감지부(150)로부터 응축수의 한계 수위 신호를 수신할 수 있는데, 이는 집수조(140)에서 응축수가 넘칠 수 있음을 의미하며, 이 경우 물생성 제어부(160)는 압축기(110)의 동작을 정지시킬 수 있다.

한편, 물생성 제어부(160)는 수위 감지부(150)로부터 한계 수위 신호를 수신하는 경우, 압축기(110)의 인버터 모터를 최소 회전수로 동작시키면서 집수조(140)에 별도로 구비하는 배출 밸브를 제어하여 집수조(140) 내의 응축수를 외부로 배출시킬 수도 있다.

물생성 제어부(160)는 집수조(140)의 응축수 수위와 압축기(110)의 인버터 모터 회전수를 반비례로 매칭한 매칭 테이블을 메모리에 저장할 수 있다. 이 경우, 물생성 제어부(160)는 수위 감지부(150)로부터 수신하는 응축수 수위에 매칭되는 인버터 모터의 회전수를 메모리로부터 추출하여 인버터 모터의 동작을 제어할 수 있다.

그 밖에, 물 생성부(100)는 외부로부터 공기를 유입하여 증발기(130)로 유도하는 팬과 집수조(140)로 유입하는 응축수를 살균하는 살균부 등을 구비할 수 있다.

정수부(200)는 물 생성부(100)의 응축수를 정화하여 식수로 전환하는 부분으로, 급수 펌프, 필터부, 식수조 등을 구비할 수 있다.

급수 펌프는 집수조(140)의 응축수를 필터부로 이동시킨다.

필터부는 급수 펌프로부터 공급되는 응축수를 정화하여 식수를 생성한다. 필터부는 사용 용도에 따라 특정 기능의 필터들을 조합하여 사용한다. 필터를 기능에 따라 분류하면, 모래, 흙, 녹찌거기 등을 제거하는 침전(SED) 필터, 염소, 프로할로메탄, 냄새 등을 제거하는 전처리(PRE)카본 필터, 각종 중금속 유기화학 물질을 제거하는 중공사막(UF) 멤브레인 필터, 나권형(CSM) 3구 멤브레인 필터, 또는 역삼투(RO) 멤브레인 필터, 물맛을 좋게 하고 가스나 냄새 등을 제거하는 후처리(POST) 카본 필터 등이 있다. 일반적으로, 가정용 필터는 침전 필터, 전처리 카본 필터, 중공사막 멤브레인 필터, 후처리 필터, 기능성 필터 등을 차례로 연결하여 사용한다.

식수조는 필터부가 보낸 식수를 받아 저장한다.

급수부(300)는 식수를 사용자의 선택에 따라 온수 또는 냉수로 공급하는 부분으로, 가열부, 온수 밸브, 냉각부, 냉수 밸브, 버튼부, 급수 제어부 등을 구비할 수 있다.

가열부는 식수조로부터 식수를 공급받아 식수를 가열한다. 가열부는 식수조와 온수 밸브 사이에 설치되는 순간 가열기, 예를들어 배관을 둘러싸는 다수의 열선일 수 있다.

냉각부는 식수조로부터 식수를 공급받아 식수를 냉각시킨다. 냉각부는 가느다란 관으로 구성되는 냉매관을 배관의 외면에 결합시키고, 그 속에 냉매를 통과시키는 방식으로 구현할 수 있다. 냉수 밸브는 냉각부의 후단에 구비된다.

버튼부는 푸시 버튼 방식의 온수 버튼, 냉수 버튼, 상온수 버튼 등을 구비할 수 있다. 해당 버튼이 가압되면, 대응하는 온수 신호, 상온수 신호, 냉수 신호를 급수 제어부로 전송한다.

급수 제어부는 버튼부로부터 수신하는 온수 신호, 냉수 신호, 상온수 신호에 따라 대응하는 가열부, 냉각부를 동작시키고, 온수 밸브와 냉수 밸브를 선택적으로 개폐한다.

도 2는 본 발명에 따른 에어워터 공급장치의 제2 실시예를 보여주는 구성도이다.

제2 실시예는 기존의 제습 장치에서 생성된 응축수를 받아 이를 식수로 전환하는 에어워터 공급장치로서, 외부의 냉동 기관(410), 응축수 급수관(420), 차단 밸브(430), 집수조(440), 수위 감지부(450), 물이동 제어부(460), 정수부(500), 급수부(600) 등을 포함하여 구성할 수 있다.

외부 냉동기관은 에어컨디셔너(air conditioner), 제습기, 냉장고 등을 포함할 수 있다. 예를들어, 외부 냉동기관(410)는 압축기, 응축기, 증발기, 팬 등을 포함하고 있다. 외부 냉동기관(410)은 증발한 냉매를 액체로 되돌리는 냉매 순환 사이클을 갖는다. 기체 냉매는 압축기에 의해 고온 고압으로 압축되고 응축기에서 액화된다. 액화된 냉매가 증발기 내로 유입하면 액체 냉매는 증발기 주위의 열을 빼앗아 증발한다. 이 때, 증발기 주위의 공기는 냉각되고, 그 결과 공기 중의 습기가 응축되어 응축수가 생성되고, 생성된 응축수는 증발기 아래의 응축수 수조에 채워진다. 이후, 응축수는 보통 외부로 배출되어 버려진다. 이와 같이, 외부 냉동기관(410)은 물 생성 기능을 갖추고 있어, 응축수를 생성할 수 있다.

응축수 급수관(420)은 고무, 플라스틱, 금속 등의 파이프로서, 외부 냉동기관(410)의 응축수 수조에 채워진 응축수를 집수조(440)로 이동시킨다.

차단 밸브(430)는 응축수 급수관(420)이나 집수조(440) 전단에 설치되어 응축수의 이동을 제어한다. 차단 밸브(430)는 단순히 응축수의 이동을 제어하는 단방향 개폐 밸브로 구성할 수 있다. 또한, 차단 밸브(430)는 삼방(3-ways) 밸브로 구성할 수도 있다. 이 경우, 삼방 밸브의 제1 측은 외부 냉동기관(410)의 응축수 수조의 방향에, 제2 측은 집수조 방향에, 그리고 제3 측은 외부 배출구 방향에 연결할 수 있다.

차단 밸브(430)는 물이동 제어부(460)와 연결되어 있으며, 물이동 제어부(460)로부터 수신하는 개폐 신호에 따라 동작하여 응축수의 이동, 차단, 외부 배출을 수행한다.

집수조(440)는 외부 냉동기관(410)으로부터 응축수 급수관(420)을 통해 공급되는 응축수를 저장한다. 집수조(440)는 응축수를 외부로 배출하기 위해 배출 밸브를 구비할 수 있다.

수위 감지부(450)는 외부 냉동기관(410)으로부터 유입한 집수조(440)의 응축수 양을 측정한다. 수위 감지부(450)는 제1 실시예의 수위 감지부(150)와 동일 또는 유사하게 구성할 수 있다. 즉, 수위 감지부(450)는 다수의 센서용 전극을 집수조(440)의 측벽에 설치하여 센서용 전극들 사이의 저항값 변화를 감지함으로써 집수조(440) 내의 응축수 수위를 측정할 수 있다. 또한, 수위 감지부(450)는 플로팅부와 플로팅부의 상하 이동을 감지하는 위치감지센서로 구성할 수도 있다.

물이동 제어부(460)는 수위 감지부(450)로부터 응축수의 최고 수위 신호를 수신하면 차단 밸브(430)를 제어하여 외부 냉동기관(410)에서 집수조(440)로 응축수가 이동하는 것을 차단할 수 있다.

한편, 물이동 제어부(460)는 수위 감지부(450)로부터 응축수의 최고 수위 신호를 수신하는 경우에도, 집수조(440)가 배출 밸브를 구비하고 있으면, 집수조(440)의 배출 밸브를 개방하여 집수조(440)의 응축수를 외부로 배출할 수도 있다. 이 경우, 외부 냉동기관(410)의 응축수는 집수조(440)로 계속 유입하게 할 수 있다.

정수부(500)는 응축수를 정화하여 식수로 전환하는 것으로, 급수 펌프, 필터부, 식수조 등을 구비할 수 있다. 정수부(500)는 제1 실시예의 정수부(200)와 동일 또는 유사하게 구성할 수 있으므로 정수부(500)에 대한 상세한 설명은 제1 실시예의 정수부(200)의 설명으로 갈음한다.

급수부(600)는 식수를 사용자의 선택에 따라 상온수, 온수, 냉수로 공급하는 부분으로, 가열부, 온수 밸브, 냉각부, 냉수 밸브, 버튼부, 급수 제어부 등을 구비할 수 있다. 급수부(600)는 제1 실시예의 급수부(300)와 동일 또는 유사하게 구성할 수 있으므로 급수부(600)에 대한 상세한 설명은 제1 실시예의 급수부(300)의 설명으로 갈음한다.

이상 본 발명을 여러 실시예에 기초하여 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것이다. 통상의 기술자라면, 위 실시예에 기초하여 위의 실시예를 다른 형태로 변형하거나 수정할 수 있을 것이다. 그러나, 그러한 변형이나 수정은 아래의 특허청구범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.

100 : 물 생성부 110 : 압축기
120 : 응축기 130 : 증발기
140, 440 : 집수조 150, 450 : 수위 감지부
160 : 물생성 제어부 200, 500 : 정수부
300, 600 : 급수부 410 : 외부 냉동기관
420 : 응축수 급수관 430 : 차단 밸브
460 : 물이동 제어부

Claims

에어워터 공급장치에 있어서,
냉매를 압축하며, 인버터 모터를 갖는 압축기(110);
압축 냉매가 기화하면서 공기 중의 습기로부터 응축수를 생성하는 증발기(130);
상기 증발기(130)로부터 공급되는 상기 응축수를 저장하는 집수조(140);
상기 집수조(140)에 설치되어 상기 응축수의 수위를 측정하는 수위 감지부(150);
상기 인버터 모터를 최소 회전수 이상으로 동작시키며, 상기 수위 감지부(150)로부터 수신하는 상기 응축수의 수위에 반비례하여 상기 인버터 모터의 회전수를 제어하는 제어부(160)를 포함하는, 에어워터 공급장치.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
외부 냉동기관(410)에서 생성되는 응축수를 상기 집수조(140,440)로 공급하는 응축수 급수관(420); 및
상기 응축수 급수관(420)에 설치되어 상기 응축수의 이동을 제어하는 차단 밸브(430)를 포함하며,
상기 제어부(160,460)는 상기 수위 감지부(450)로부터 수신하는 상기 응축수의 수위가 기준 수위에 도달하면 상기 차단 밸브(430)를 제어하여 상기 응축수의 이동을 차단 또는 감소시키는, 에어워터 공급장치.
삭제
제5항에 있어서,
상기 차단 밸브(430)는 삼방(3-ways) 밸브이고,
상기 삼방 밸브의 제1 측은 상기 외부 냉동기관(410)에, 제2 측은 상기 집수조(440)에, 제3 측은 외부 배출구에 연결되는, 에어워터 공급장치.
에어워터 공급장치에 있어서,
외부 냉동기관(410)에서 생성되는 응축수를 이동시키는 응축수 급수관(420);
상기 응축수 급수관(420)에 설치되어 상기 응축수의 이동을 제어하는 차단 밸브(430);
외부 냉동기관(410)에서 공급되는 상기 응축수를 저장하는 집수조(440);
상기 집수조(440)에 설치되어 상기 응축수의 수위를 측정하는 수위 감지부(450);
상기 수위 감지부(450)로부터 수신하는 상기 응축수의 수위가 기준 수위에 도달하면 상기 차단 밸브(430)를 제어하여 상기 응축수의 이동을 차단 또는 감소시키는 제어부(460)를 포함하는, 에어워터 공급장치.
삭제
제8항에 있어서,
상기 차단 밸브(430)는 삼방(3-ways) 밸브이고,
상기 삼방 밸브의 제1 측은 상기 외부 냉동기관(410)에, 제2 측은 상기 집수조(440)에, 제3 측은 외부 배출구에 연결되는, 에어워터 공급장치.