KR101895504B1

KR101895504B1 - 배수열 회수구조를 갖는 가습기 및 이를 포함하는 항온항습장치

Info

Publication number: KR101895504B1
Application number: KR1020180019142A
Authority: KR
Inventors: 한승일
Original assignee: 주식회사 에이알
Priority date: 2018-02-19
Filing date: 2018-02-19
Publication date: 2018-09-05

Abstract

본 발명은 배수열 회수구조를 갖는 가습기 및 이를 포함하는 항온항습장치에 관한 것으로, 그 목적은 배수와 급수의 열교환을 통해 급수를 예열함으로써 급수의 가열을 위해 요구되는 시간 및 에너지를 절감할 수 있는 배수열 회수구조를 갖는 가습기 및 이를 포함하는 항온항습장치를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 배수구와 증기배출구가 형성된 가습기 본체; 상기 가습기 본체 내부에 설치된 가열유닛; 및 상기 가습기 본체로부터 배출되는 배수와, 상기 가습기 본체로 공급되는 급수의 열교환을 통해 급수의 예열을 유도하는 열교환유닛;을 포함하되, 상기 열교환유닛은, 열교환기 본체; 및 급수가 열교환기 본체를 경유하면서 배수와 열교환되어 예열되게 하는 급수관;으로 구성되고, 상기 열교환기 본체는, 수직한 자세로 배치된 배수 내관; 및 상기 배수 내관의 외측에 배치된 배수 외관;으로 구성되며, 상기 급수관은, 상기 열교환기 본체의 상단부에 형성된 급수 유입구; 상기 열교환기 본체의 상단부에서 급수 유입구와 다른 위치에 형성된 급수 배출구; 상기 배수 내관을 나선형으로 감싸는 코일형태로 형성되며, 상기 급수 배출구와 연결된 제1코일부; 및 상기 제1코일부를 나선형으로 감싸는 코일형태로 형성되며, 제1코일부 및 급수 유입구와 연결된 제2코일부;로 구성된 것을 특징으로 하는 배수열 회수구조를 갖는 가습기 및 이를 포함하는 항온항습장치를 제공한다.

Description

배수열 회수구조를 갖는 가습기 및 이를 포함하는 항온항습장치{Humidifier having a drain water heat recovery system and a constant temperature and humidity unit including the same}

본 발명은 가습기 및 이를 포함하는 항온항습장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가습기의 물 교환 시 배수열을 회수하여 급수를 예열할 수 있도록 이루어진 배수열 회수구조를 갖는 가습기 및 이를 포함하는 항온항습장치에 관한 것이다.

일반적으로 항온항습장치는 공기의 온도 및 습도를 설정 범위 내에서 유지시키는 장치로서, 공기의 가열, 냉각, 가습, 감습의 조작을 위한 구성을 포함한다.

특히, 봄이나 가을과 같은 건조기 또는 난방기구의 사용으로 인해 실내공기가 쉽게 건조해지는 겨울철에는 가습기를 이용한 가습을 통해 실내 습도를 적정 수준으로 유지하게 된다.

한편, 전기에너지를 이용하여 물을 끊이고, 이때 발생하는 수증기를 이용하여 가습을 실시하는 전기 가열식 가습기는 물이 끓는 과정에서 살균되므로, 세균 번식의 우려가 적고, 별도의 외부 가습장치가 요구되지 않으므로 패키지형 항온항습장치에 주로 사용되고 있다.

상기 전기 가열식 가습기는 내부에 일정량의 물이 채워지고, 전극봉이 물속에 잠긴 채로 전기를 공급해서 물을 끓이게 되며, 이러한 과정에서 순수한 물은 증발하고 이물질은 남게 된다.

결국, 전기 가열식 가습기는 사용시간이 늘어갈수록 잔류 이물질의 농도가 높아지게 되며, 잔류 이물질은 가습 효율을 저하시킬 뿐만 아니라 화재 발생의 위험을 높이게 되는 문제점이 있다.

따라서, 전기 가열식 가습기의 사용 시 주기적으로 물을 교체하기 위한 강제 배수와 급수를 실시하는 방식으로 잔류 이물질의 농도를 감소시키도록 하고 있다.

한편, 상기와 같은 강제 배수와 급수 과정에서 배출되는 물의 양과 동일한 양의 물을 급수로서 공급하게 되며, 급수되는 물은 일반적인 시수(Potable water)로 그 온도는 대략 10℃~20℃이므로, 가습을 위해서는 시수를 100℃까지 가열해야만 한다.

이처럼 종래의 전기 가열식 가습기는 물의 교체 시 급수를 증발 가능한 온도로 재가열하기까지 많은 양의 에너지를 필요로 할 뿐만 아니라, 물의 증발이 이루어지는 100℃까지 급수를 가열하는 동안에는 가습이 이루어지지 못하므로, 가습성능의 정확도가 저하되는 문제점이 있다.

등록특허공보 제10-1075863호(2011.10.25.공고)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 배수와 급수의 열교환을 통해 급수를 예열함으로써 급수의 가열을 위해 요구되는 시간 및 에너지를 절감할 수 있는 배수열 회수구조를 갖는 가습기 및 이를 포함하는 항온항습장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 물의 증발에 필요한 100℃까지 급수를 가열하는데 필요한 시간을 줄여 가습성능의 정확도를 향상시킬 수 있는 배수열 회수구조를 갖는 가습기 및 이를 포함하는 항온항습장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 배수구와 증기배출구가 형성된 가습기 본체; 상기 가습기 본체 내부의 물을 가열하여 증발분위기를 형성하도록 가습기 본체에 설치된 가열유닛; 및 상기 가습기 본체로부터 배출되는 배수와, 상기 가습기 본체로 공급되는 급수의 열교환을 통해 급수의 예열을 유도하는 열교환유닛;을 포함하되, 상기 열교환유닛은, 상기 배수구와 연결되어 가습기 본체로부터 배출되는 배수를 제공받으며, 일정량의 배수가 머무른 후 배출되도록 이루어진 열교환기 본체; 및 상기 가습기 본체로 공급되는 급수가 열교환기 본체를 경유하면서 배수와 열교환되어 예열되게 하는 급수관;으로 구성되고, 상기 열교환기 본체는, 상기 배수구로부터 배출되는 배수가 하향류를 형성하면서 유동하도록 수직한 자세로 배치된 배수 내관; 및 상기 배수 내관의 외측에서 배수 내관으로부터 이격된 채로 배수 내관을 감싸는 이중관 구조를 형성하며, 상기 배수 내관의 하단부로부터 배출되어 나오는 배수가 상향류를 형성하면서 유동하여 상단의 배수 배출구를 통해 배출되게 유도하는 배수 외관;으로 구성되며, 상기 급수관은, 상기 열교환기 본체의 상단부에 형성된 급수 유입구; 상기 열교환기 본체의 상단부에서 급수 유입구와 다른 위치에 형성된 급수 배출구; 상기 배수 내관을 나선형으로 감싸는 코일형태로 형성되며, 상기 급수 배출구와 연결된 제1코일부; 및 상기 제1코일부를 나선형으로 감싸는 코일형태로 형성되며, 제1코일부 및 급수 유입구와 연결된 제2코일부;로 구성된 것을 특징으로 하는 배수열 회수구조를 갖는 가습기를 제공한다.

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또한 본 발명은 유입되는 공기 중에 포함된 이물질을 제거하는 프리필터; 공기의 유동경로를 기준으로 상기 프리필터의 후단에 위치하도록 배치되어 공기를 냉각하는 냉방코일; 공기의 유동경로를 기준으로 상기 냉방코일의 후단에 위치하도록 배치되어 공기를 가열하는 난방코일; 공기의 유동경로를 기준으로 상기 난방코일의 후단에 위치하도록 배치되어 공기를 유동시키는 송풍기; 및 상기 송풍기와 난방코일의 사이 구간으로 증기 공급을 통해 가습을 실시하는 상기 가습기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배수열 회수구조를 갖는 가습기를 포함하는 항온항습장치를 제공한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 가습기로부터 배출되는 배수의 열을 이용한 급수의 예열을 통해 급수의 온도를 어느 정도 높인 상태로 가습기로 공급하게 되므로, 증발분위기를 형성하기 위하여 급수를 100℃까지 가열하는데 요구되는 에너지 및 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 물의 강제 배수 및 급수 시 가습이 불가능한 시간을 최소화하여 가습성능의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 배수와 급수의 열교환 효율을 높여 가습기에서 사용되는 에너지를 더욱 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가습기의 구조도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열교환유닛의 구조도,
도 3 은 본 발명에 따른 급수관의 구조를 보인 평면도,
도 4 는 본 발명에 따른 열교환기 본체 내부의 배수 유동경로를 나타낸 예시도,
도 5 는 본 발명에 따른 급수관에서의 급수 유동경로를 나타낸 예시도,
도 6 은 본 발명에 따른 항온항습장치의 구조도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가습기의 구조도를, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열교환유닛의 구조도를, 도 3은 본 발명에 따른 급수관의 구조를 보인 평면도를, 도 4는 본 발명에 따른 열교환기 본체 내부의 배수 유동경로를 나타낸 예시도를, 도 5는 본 발명에 따른 급수관에서의 급수 유동경로를 나타낸 예시도를 도시하고 있다.

본 발명에 따른 가습기(100)는 항온항습장치를 구성하는데 사용되는 것으로, 가습기 본체(110)와 가열유닛(120) 및 열교환유닛(130)으로 구성된다.

상기 가습기 본체(110)는 일정량의 물을 저장할 수 있도록 수조의 형태로 이루어지며, 상단부에는 물의 증발에 의해 형성되는 증기가 배출되는 증기배출구(111)가 형성되고, 하단부에는 물이 배출되는 배수구(112)가 형성된 것으로 이루어진다.

한편, 상기 배수구(112)는 배수관(141)을 통해 열교환유닛(130)과 연결되며, 상기 배수관(141)에는 유로를 단속하는 전자밸브(114)가 설치된다.

상기 가열유닛(120)은 가습기 본체(110) 내부의 물을 가열하여 증발분위기를 형성하는 것으로, 가습기 본체(110)의 내부에서 일부분이 물에 잠기도록 설치되는 다수의 전극봉으로 구성될 수 있다.

상기 열교환유닛(130)은 배수와 급수의 열교환을 통해 급수의 예열이 이루어지게 하는 것으로, 열교환기 본체(131) 및 급수관(132)으로 구성된다.

상기 열교환기 본체(131)는 배수구(112)로부터 연장되는 배수관(141)과 연결되어 가습기 본체(110)로부터 배출되는 배수를 제공받되, 일정량의 배수가 머무르면서 급수와 열교환된 후 배출되도록 구성된다.

보다 구체적으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열교환기 본체(131)는 배수 내관(1311)과 배수 외관(1312)이 이중관 구조를 형성하도록 구성된 것으로 이루어진다.

상기 배수 내관(1311)은 배수관(141)을 통해 공급되는 배수를 열교환기 본체(131)의 내부로 안내하는 관으로서, 배수가 하향류를 형성하면서 열교환기 본체(131)의 내부로 유입될 수 있도록 열교환기 본체(131)의 중앙부에 수직한 자세로 설치된다.

상기 배수 외관(1312)은 배수 내관(1311)의 외측에서 배수 내관(1311)으로부터 이격된 채로 배수 내관(1311)을 감싸 이중관 구조를 형성하도록 이루어진다.

또한, 상기 배수 외관(1312)의 바닥과 배수 내관(1311)의 바닥은 이격되게 형성된다.

따라서, 상기 배수 내관(1311)을 통해 하향류를 형성하면서 열교환기 본체(131)의 내부로 유입되는 배수는 배수 내관(1311)의 하단부를 통해 배수 외관(1312)의 내부로 분출되며, 배수 내관(1311)의 하단부를 통해 분출되는 배수는 배수 외관(1312)을 따라 상향류를 형성하면서 상부로 이동하게 된다.

한편, 상기 배수 외관(1312)의 측면 상단부에는 배수가 배출되는 배수 배출구(1313)가 형성된다.

따라서, 배수 내관(1311)과 배수 외관(1312)의 사이에서 상향류를 형성하면서 유동하는 배수는 배수 배출구(1313)를 통해 외부로 배출되며, 열교환기 본체(131)의 내부에는 항상 일정 수위의 배수가 잔류하면서 급수와 열교환을 하게 된다.

상기와 같이 배수 내관(1311)과 배수 외관(1312)의 이중구조로 이루어지는 열교환기 본체(131)의 외측에는 보온재(1314)가 설치되어 배수의 열손실이 발생되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

상기 급수관(132)은 가습기 본체(110)로 공급되는 급수가 열교환기 본체(131)를 경유하면서 배수와 열교환되도록 유도하는 유로를 형성하는 것으로, 배수 내관(1311)을 나선형으로 감싸는 코일형태로 이루어진다.

보다 구체적으로, 상기 급수관(132)은 급수 유입구(1321), 급수 배출구(1322), 제1코일부(1323), 제2코일부(1324)로 구성된다.

상기 급수 유입구(1321)와 급수 배출구(1322)는 배수 외관(1312)의 상단부에 형성되며, 상기 급수 유입구(1321)는 미도시된 급수 공급원으로부터 연장되는 제1급수배관(142)과 연결되고, 상기 급수 배출구(1322)는 제2급수배관(143)을 통해 열교환기 본체(131)와 연결된다.

상기 제1코일부(1323)는 열교환기 본체(131)의 내부에서 배수 내관(1311)의 하단부로부터 상단부까지 배수 내관(1311)을 나선형의 구조로 감싸고, 상기 급수 배출구(1322)와 연결되게 구성된다.

이러한 제1코일부(1323)로 공급되는 급수는 제1코일부(1323)의 하부로 유입되고, 제1코일부(1323)를 통해 상부로 이동하면서 배수와 열교환된 후 급수 배출구(1322)를 통해 가습기 본체(110)로 공급된다.

상기 제2코일부(1324)는 제1코일부(1323)를 전체적으로 나선형의 구조로 감싸도록 이루어지며, 이러한 제2코일부(1324)의 상단은 급수 유입구(1321)와 연결되고, 하단은 제1코일부(1323)와 연결된다.

상기와 같은 급수관(132)에 의하면, 가습기 본체(110)로 공급되는 급수는 급수 유입구(1321) → 제2코일부(1324) → 제1코일부(1323) → 급수 배출구(1322)를 순차적으로 경유하면서 배수와 열교환을 하게 된다.

이와 같은 제1코일부(1323)와 제2코일부(1324)는 급수의 유동에 지장을 주지 않는 범위 내에서 최대한 얇은 관을 사용하여 배수와의 접촉면이 최대가 될 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 2줄 이상의 얇은 동관을 나선형으로 감은 것으로 구성될 수 있다.

이처럼 상기 제1코일부(1323)와 제2코일부(1324)는 배수 내관(1311)을 이중으로 감싸는 구조를 가지며, 제1코일부(1323)와 제2코일부(1324)를 통해 유동하는 급수는 배수와 대향류를 형성하면서 열교환을 하게 되므로 열교환 효율을 높일 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 가습기는 잔류 이물질에 의한 피해의 발생을 예방하고자 물을 교체하는 과정에서 열교환유닛(130)이 다음과 같이 기능하면서 급수를 예열하게 된다.

가습기 본체(110)의 배수구(112)를 통해 배출되는 물은 배수 내관(1311)을 통해 열교환기 본체(131)로 유입된다.

한편, 열교환기 본체(131)의 내부에는 이전 물의 교체과정에서 가습기 본체(110)로부터 배출된 배수가 일정한 수위를 유지하고 있으나, 이러한 기존 배수는 가습기 본체(110)로부터 새로 배출되는 배수에 의해 밀려나면서 상당량이 배출되므로, 열교환기 본체(131) 내부의 배수 온도는 상승하게 된다.

상기 가습기 본체(110)의 물 배출이 완료되면, 급수가 시작되며, 급수는 가장 먼저 급수 유입구(1321)를 통해 제2코일부(1324)로 유입되어 하부로 유동하는 과정에서 배수 외관(1312)의 내부에 있는 배수의 열을 전달받아 승온된다.

이처럼 배수 외관(1312)의 배수열을 전달받아 승온된 급수는 다시 제1코일부(1323)를 통해 상부로 유동하는 과정에서 배수 내관(1311)에 있는 배수의 열을 전달받아 승온되며, 배수와의 열교환을 통해 승온된 급수는 가습기 본체(110)로 공급된다.

한편, 상기 제1코일부(1323)와 제2코일부(1324)는 배수 내관(1311)을 이중으로 감싸는 구조를 갖고 있으며, 제2코일부(1324)는 배수 외관(1312)에서 배수열을 회수하여 급수를 가열하고, 제1코일부(1323)는 배수 내관(1311)에서 배수열을 회수하여 급수를 가열하게 되므로, 배수와 급수의 열교환 효율을 높일 수 있으며, 이를 통해 급수를 증발분위기로 가열하는데 요구되는 시간 및 에너지를 감소시킬 수 있게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 항온항습장치의 구조도를 도시하고 있다.

본 발명에 따른 항온항습장치는 프리필터(210), 냉방코일(220), 난방코일(230), 송풍기(240), 가습기(100)를 포함하는 것으로 구성된다.

상기 프리필터(210)는 공기 중에 포함된 이물질을 여과하는 것으로, 항온항습장치로 유입되는 공기 중의 이물질을 여과하도록 공기 유입측에 설치된다.

상기 냉방코일(220)은 공기의 유동경로를 기준으로 상기 프리필터(210)의 후단에 위치하도록 배치되며, 냉매 또는 냉수를 공급받아 유동하는 공기를 냉각하도록 구성된다.

상기 난방코일(230)은 전기히터로 이루어지거나, 온수 또는 스팀을 이용하여 공기를 가열하도록 구성될 수 있으며, 공기의 유동경로를 기준으로 상기 냉방코일(220)의 후단에 위치하도록 배치되어 냉방코일(220)을 거친 공기를 가열하도록 구성된다.

상기 송풍기(240)는 공기의 유동경로를 기준으로 상기 난방코일(230)의 후단에 위치하도록 배치되어 공기를 유동시키도록 구성된다.

상기 가습기는 도 1 내지 도 5를 참조하여 이미 설명된 바 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 가습기 110: 가습기 본체
111: 증기배출구 112: 배수구
120: 가열유닛 130: 열교환유닛
131: 열교환기 본체 1311: 배수 내관
1312: 배수 외관 1313: 배수 배출구
132: 급수관 1321: 급수 유입구
1322: 급수 배출구 1323: 제1코일부
1324: 제2코일부 210: 프리필터
220: 냉방코일 230: 난방코일
240: 송풍기

Claims

배수구와 증기배출구가 형성된 가습기 본체;
상기 가습기 본체 내부의 물을 가열하여 증발분위기를 형성하도록 가습기 본체에 설치된 가열유닛; 및
상기 가습기 본체로부터 배출되는 배수와, 상기 가습기 본체로 공급되는 급수의 열교환을 통해 급수의 예열을 유도하는 열교환유닛;을 포함하되,
상기 열교환유닛은,
상기 배수구와 연결되어 가습기 본체로부터 배출되는 배수를 제공받으며, 일정량의 배수가 머무른 후 배출되도록 이루어진 열교환기 본체; 및
상기 가습기 본체로 공급되는 급수가 열교환기 본체를 경유하면서 배수와 열교환되어 예열되게 하는 급수관;으로 구성되고,
상기 열교환기 본체는, 상기 배수구로부터 배출되는 배수가 하향류를 형성하면서 유동하도록 수직한 자세로 배치된 배수 내관; 및 상기 배수 내관의 외측에서 배수 내관으로부터 이격된 채로 배수 내관을 감싸는 이중관 구조를 형성하며, 상기 배수 내관의 하단부로부터 배출되어 나오는 배수가 상향류를 형성하면서 유동하여 상단의 배수 배출구를 통해 배출되게 유도하는 배수 외관;으로 구성되며,
상기 급수관은, 상기 열교환기 본체의 상단부에 형성된 급수 유입구; 상기 열교환기 본체의 상단부에서 급수 유입구와 다른 위치에 형성된 급수 배출구; 상기 배수 내관을 나선형으로 감싸는 코일형태로 형성되며, 상기 급수 배출구와 연결된 제1코일부; 및 상기 제1코일부를 나선형으로 감싸는 코일형태로 형성되며, 제1코일부 및 급수 유입구와 연결된 제2코일부;로 구성된 것을 특징으로 하는 배수열 회수구조를 갖는 가습기.
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유입되는 공기 중에 포함된 이물질을 제거하는 프리필터;
공기의 유동경로를 기준으로 상기 프리필터의 후단에 위치하도록 배치되어 공기를 냉각하는 냉방코일;
공기의 유동경로를 기준으로 상기 냉방코일의 후단에 위치하도록 배치되어 공기를 가열하는 난방코일;
공기의 유동경로를 기준으로 상기 난방코일의 후단에 위치하도록 배치되어 공기를 유동시키는 송풍기; 및
상기 송풍기와 난방코일의 사이 구간으로 증기 공급을 통해 가습을 실시하는청구항 1에 따른 가습기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배수열 회수구조를 갖는 가습기를 포함하는 항온항습장치.