KR102006492B1 - 다기능 포그 마스터 시스템 - Google Patents

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KR102006492B1
KR102006492B1 KR1020180022028A KR20180022028A KR102006492B1 KR 102006492 B1 KR102006492 B1 KR 102006492B1 KR 1020180022028 A KR1020180022028 A KR 1020180022028A KR 20180022028 A KR20180022028 A KR 20180022028A KR 102006492 B1 KR102006492 B1 KR 102006492B1
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이정언
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보평그린(주)
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D47/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
    • B01D47/06—Spray cleaning
    • B01D47/063—Spray cleaning with two or more jets impinging against each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/30—Controlling by gas-analysis apparatus

Abstract

본 발명은 공급되는 물을 수용하는 물공급부와; 상기 물공급부로부터 공급되는 물에 고압을 형성하고 형성된 고압을 통해 필요로 하는 실내와 같은 공간에 미세한 물방울로 분무 가능하게 마련된 포그발생부와; 상기 공간의 온도, 습도 및 공기먼지농도를 감지하는 센서와; 상기 워터탱크로 탈취 또는 방향이 가능한 액체를 공급하는 탈취공급부와; 상기 워터탱크 또는 상기 워터탱크로 공급되는 물에 파동을 제공하는 파동부와; 공간의 상기 센서의 감지결과에 기초하여 상기 탈취공급부, 상기 파동부 및 상기 포그발생부 중 적어도 하나의 작동 여부를 판단하여 공간의 적절한 습도를 유지하는 가습 기능, 설정된 온도로 온도를 유지하는 냉방 기능, 냄새를 제거하거나 향기를 공급하는 탈취 기능 또는 먼지를 제거하는 제진 기능 중 어느 하나를 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에, 본 발명에 따르면, 가정, 사무실, 식당과 같은 업소, 공장 등으로 유입되거나 가정 등에서 발생하는 미세한 먼지를 제거하는 제진 기능, 온도를 낮추는 냉방 기능, 냄새를 제거하거나 향기를 제공하는 탈취/방향 기능, 습도를 상승시키는 가습 기능 등을 하나의 설비로 수행할 수 있다.

Description

다기능 포그 마스터 시스템 {Multi-functional Fog Master System}
본 발명은 포그 마스터 시스템에 관한 것으로, 특히 하나의 시스템으로 특히 가습기의 살균 문제, 필터의 바이러스 증식 문제 등을 해결할 수 있으면서 다양한 기능인 미세한 먼지 제거 기능, 가습 기능, 탈취/방향 기능, 냉방 기능을 수행할 수 있도록 구조를 개선한 포그 마스터 시스템을 제공하는 것이다.
산업의 발달, 도시화의 진행, 특히 중국에서 발생 되는 황사의 영향 등의 다양한 원인에 의해 미세한 먼지의 발생 및 빈도가 점점 증가하고 있는 실정이다. 대기 중 미세한 먼지 농도가 급증함에 따라 질병 발병률이 증가됨은 물론, 산업적으로도 막대한 피해가 발생하고 있으며, 한국환경정책평가연구원의 자료에 따르면 미세한 먼지로 인하여 인명 및 산업에 대한 전체에 연간 최대 5조원 이상의 손실 발생하고 있다.
발전시설, 자동차, 산업계 등으로부터 발생 되는 미세한 먼지가 국민의 건강에 직접적인 악영향을 미칠 정도로 심각한 상태에 이르고 있다. 이에, 국내외적으로 미세 먼지 발생을 감소시키는 정책이 추진되고 있다. 미세한 먼지 발생을 줄이는 것이 최우선이며, 발생된 미세한 먼지를 제거하여 사람들의 건강에 영향을 미치니 않게 하는 것 또한 중요하다. 특히, 황사 같은 미세 먼지는 저감 정책과 기술만으로 감소되지 않는다. 따라서, 발생된 미세 먼지를 제거하는 기술 개발이 매우 중요하다.
산업체뿐만 아니라 생활 전반에 악영향을 미치는 미세한 먼지 제거를 위한 기술개발은 매우 중요하며, 현재 각종 필터(Bag Filter, 전기집진기, HEPA Filter 등)시스템을 적용하고 있지만 이들 필터 시스템으로 증가하고 있는 미세 먼지를 제거하는데 한계가 있다.
특히 대기 중에는 크기가 0.1㎛ 이하인 초미세 입자와, 0.1 ~ 1.0㎛ 크기 입자, 1 ~ 10㎛ 크기의 미세입자가 분포하고 있다. 이러한 각각의 입자 분포에 따라 필터 방식이 상이하고 초미세 입자는 제거가 매우 어려우며 10㎛ 미만의 입자는 HEPA 필터와 같은 고성능 필터로 제거할 수 있지만, HEPA 필터와 같은 고성능 필터로 제거 가능하다. 그런데 이들 HEPA 필터는 클린룸과 같은 고청정 공간의 입자 제거를 위해 사용하고 있으며 이들 필터를 운용함에 있어 고가의 비용이 소요된다.
다른 한편, 가정, 사무실, 식당과 같은 업소 등으로 유입되거나 가정, 사무실 등에서 발생되는 미세한 먼지를 제거하고 적절한 습도를 공급하기 위하여 가습기가 사용되고 있다. 이러한 가습기에는 초음파 발생기에서 발생되는 초음파에 의해 물통에 있는 물에서 물방울이 만들어져 상승하는 원리를 이용하는 것이 있다. 이런 경우에 물통에 물이 정체해 있어 물에 함유되어 있는 부유물질로 인하여 미생물 바이러스가 증식되는 문제가 있다. 이러한 미생물 바이러스 제거를 위하여 살균제로 소독하거나 물에 살균제를 투입하나 물에 포함된 살균제가 물방울에 함유되어 공기 중으로 비산하고 비산된 살균제 성분을 사람이 흡입하여 인명 피해가 발생하는 등의 사회적 문제가 야기될 우려가 있다.
다른 한편, 섬유성분 등을 포함하는 필터로 미세한 먼지를 제거하는 경우에는 포집된 미세한 먼지가 필터에 정체되어 바이러스의 증식 요인이 될 우려가 있다. 이러한 바이러스의 증식으로 인해 악취 또는 유해 가스가 발생되어 사용자의 호흡기에 악영향을 줄 소지가 크다.
또한, 냉방 기능, 가습 기능 등을 하나의 설비로 수행하는 것이 더욱 바람직하다.
[관련 문헌]
일본 공개실용신안공보 실개평6-48817호 (1994. 07. 05. 공개)
본 발명의 목적은, 가정, 사무실, 식당과 같은 업소, 공장 등으로 유입되거나 가정 등에서 발생하는 미세한 먼지를 제거하는 제진 기능, 온도를 낮추는 냉방 기능, 냄새를 제거하거나 향기를 제공하는 탈취/방향 기능, 습도를 상승시키는 가습 기능 등을 하나의 설비로 할 수 있는 포그 마스터 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 하나의 설비로 다양한 기능을 제공하면서도 사용이나 제어가 간단하고 편리한 포그 마스터 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 냉방 등의 경우 별도의 열원을 사용하지 않고 미세한 입자의 물분자의 증발잠열을 이용할 수 있어 에너지를 절감할 수 있으며, 미세한 입자의 물분자를 사용하여 매우 미세한 먼지까지 포집할 수 있는 포그 마스터 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 공급되는 물을 수용하는 워터탱크를 포함하는 물공급부와; 상기 물공급부로부터 공급되는 물에 고압을 형성하고 형성된 고압을 통해 필요로 하는 실내, 거실 또는 주방을 포함하는 공간에 미세한 물방울로 분무 가능하게 마련된 포그발생부와; 상기 공간의 온도, 습도 및 공기먼지농도를 감지하는 센서와; 상기 물공급부로 탈취 또는 방향이 가능한 액체를 공급하는 탈취공급부와; 상기 물공급부 또는 상기 물공급부로 공급되는 물에 파동을 제공하는 파동부와; 공간의 상기 센서의 감지결과에 기초하여 상기 탈취공급부, 상기 파동부 및 상기 포그발생부 중 적어도 하나의 작동 여부를 판단하여 공간의 적절한 습도를 유지하는 가습 기능, 설정된 온도로 온도를 유지하는 냉방 기능, 냄새를 제거하거나 향기를 공급하는 탈취 기능 또는 먼지를 제거하는 제진 기능 중 어느 하나를 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 포그 마스터 시스템에 의해 달성된다.
또한, 포그발생부는, 유입되는 물에 고압을 형성하여 공급하는 고압펌프와, 상기 고압펌프에서 형성되어 고압배관을 통해 공급된 물을 미세한 액적으로 분무 가능하게 마련된 포그노즐을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 포그노즐에서 발생되는 포그의 평균 입도 크기는 1 ~ 100㎛ 범위인 것이 바람직하다.
또한, 상기 가습 기능에서는, 상기 제어부가 공간의 습도를 감지하는 상기 센서에 기초하여 상기 파동부, 상기 포그발생부의 작동 여부를 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 냉방 기능에서는, 상기 제어부가 공간의 온도를 감지하는 상기 센서에 기초하여 상기 포그발생부의 작동 여부를 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 탈취 기능에서는, 상기 제어부가 공간의 먼지 농도를 감지하는 상기 센서에 기초하여 상기 파동부, 상기 탈취공급부, 상기 포그발생부의 작동 여부를 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제진 기능에서는, 상기 제어부가 공간의 먼지 농도를 감지하는 상기 센서에 기초하여 상기 파동부, 상기 포그발생부의 작동 여부를 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 공간에서 상기 가습 기능, 냉방 기능, 탈취 기능 및 제진 기능 중 복수의 기능을 상기 제어부에서 수행하는 경우 각 기능의 설정된 목표치에서 많이 벗어나는 정도에 비례하여 각 기능을 설정된 사이클 시간 내에서 할당하여 상기 제어부에서 각 기능을 순차적으로 수행 가능하게 상기 제어부가 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 가정, 사무실, 식당과 같은 업소, 공장 등으로 유입되거나 가정 등에서 발생하는 미세한 먼지를 제거하는 제진 기능, 온도를 낮추는 냉방 기능, 냄새를 제거하거나 향기를 제공하는 탈취/방향 기능, 습도를 상승시키는 가습 기능 등을 하나의 설비로 할 수 있는 포그 마스터 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 하나의 설비로 다양한 기능을 제공하면서도 사용이나 제어가 간단하고 편리한 포그 마스터 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 냉방 등의 경우 별도의 열원을 사용하지 않고 미세한 입자의 물분자의 증발잠열을 이용할 수 있어 에너지를 절감할 수 있으며, 미세한 입자의 물분자를 사용하여 매우 미세한 먼지까지 포집할 수 있는 포그 마스터 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시례에 따른 포그 마스터 시스템을 설명하기 위한 배관계통도,
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 각 기능의 작동 내지 제어 과정을 설명하기 위한 배관계통도,
도 3은 본 발명의 다른 실시례에 따른 포그 마스터 시스템의 작동 내지 제어 과정을 설명하기 위한 배관계통도.
도 4a 및 도 4d는 본 발명의 각 기능에 따라 작동 중인 일례를 나타낸 사진이다.
본 발명의 일실시례에 따른 가습 기능, 냉방 기능, 탈취/방향 기능, 제진 기능을 포함하는 다기능 포그 마스터 시스템(100, 이하에서 '포그 마스터 시스템'이라 함)에 대하여 도 1 내지 도 4d를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시례에 따른 포그 마스터 시스템을 설명하기 위한 배관계통도이고, 도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 각 기능의 작동 내지 제어 과정을 설명하기 위한 배관계통도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시례에 따른 포그 마스터 시스템의 작동 내지 제어 과정을 설명하기 위한 배관계통도이고. 도 4a 및 도 4d는 본 발명의 각 기능에 따라 작동 중인 일례를 나타낸 사진이다.
이하에서 포그 마스터 시스템(100)의 각 기능이 적용된 대상이 되는 공간은 가정, 사무실, 식당과 같은 업소, 공장 등의 구분된 실내 공간을 포함하는 것이 바람직하고 필요에 따라 그 중 하나를 선택하여 설명할 수 있다.
본 발명의 일실시례에 따른 포그 마스터 시스템(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 공급되는 물을 수용하는 워터탱크(141)를 포함하는 물공급부(140)와; 상기 물공급부(140)로부터 공급되는 물에 고압을 형성하고 형성된 고압을 통해 필요로 하는 실내, 거실 또는 주방을 포함하는 공간에 미세한 물방울로 분무 가능하게 마련된 포그발생부(150)와; 상기 공간의 온도, 습도 및 공기먼지농도를 감지하는 센서(170)와; 상기 물공급부(140)로 탈취 또는 방향이 가능한 액체를 공급하는 탈취공급부(120)와; 상기 물공급부(140)의 물에 파동을 제공하는 파동부(130)와; 공간의 상기 센서(170)의 감지결과에 기초하여 상기 탈취공급부(120), 상기 파동부(130) 및 상기 포그발생부(150) 중 적어도 하나의 작동 여부를 판단하여 공간의 적절한 습도를 유지하는 가습 기능, 설정된 온도로 온도를 유지하는 냉방 기능, 냄새를 제거하거나 향기를 공급하는 탈취 기능(이하에서 특별한 언급이 없어도 탈취 기능은 공간에 원하는 향기를 공급할 수 있는 방향 기능을 포함한다) 또는 먼지를 제거하는 제진 기능 중 어느 하나를 수행하는 제어부(190);를 구비하는 것이 바람직하다.
물공급부(140)는 공급되는 물을 수용하여 저장하는 영역으로 필요에 따라 배관으로 구성될 수 있다. 이하에서 설명의 편의상 물공급부(140)는, 일정한 용량을 가지고 수도 또는 수도에서 공급되는 물을 정수한 물을 공급하는 물유입부(110)로부터 공급되는 물이 유입되는 상측에 마련된 물유입구(143)와 하측에 마련되어 물이 배출되는 물배출구(145)를 갖는 워터탱크(141)와, 워터탱크(141)의 물의 수위를 감지하여 물유입구(143)의 밸브(V04)와 연동되어 설정된 높이로 워터탱크(141)에 물이 저장될 수 있도록 하는 레벨센서(147)를 구비하는 것으로 한다.
물유입구(143)는 물공급부(140)의 상류에서 수도 또는 수도에서 걸러진 물을 물공급부(140)로 공급하는 영역으로 수도 등과 연통되어 있으며, 물유입구(143)에는 공급되는 물에 미세한 입자를 포함하는 불순물을 걸러주는 필터(111)와, 유입되는 물에 파동을 제공하는 파동부(130)가 결합되어 있는 것이 바람직하다.
파동부(130)는 파동수기를 포함하여 유입되는 물에 파동 공명을 전사하여 덩어리져 있는 물분자를 더 잘게 분리해 주어 후술하는 공정에서 보다 더 미세한 포그 입자를 형성할 수 있도록 하여 각 기능을 보다 효과적으로 수행할 수 있게 한다.
탈취공급부(120)는, 물유입부(110) 내지 물공급부(140)로 냄새 제거나 향기를 형성하는 각종 물질을 포함하는 탈취제 내지 방향제를 공급하며, 탈취제 등을 저장하는 탈취방향저장부재(123)와, 탈취방향저장부재(123)에 저장된 용액을 정량으로 공급할 수 있는 탈취방향펌프(125)를 구비하는 것이 바람직하다.
포그발생부(150)는, 물공급부(140)에서 공급되는 물을 고압으로 가압하여 필요로 하는 미세한 액적으로 형성할 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 필요에 따라 필터(미도시), 고압펌프(151), 고압배관(154), 포그노즐(153), 릴리프밸브(157), 압력센서(155)를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서 포그발생부(150)는 설명하지 않았지만 일반적인 펌프 시스템을 구성하는 체크밸브 등을 포함함은 물론이다.
고압펌프(151)는 물공급부(140)에서 공급된 물을 가압하며 다양한 펌프 형식으로 구비될 수 있다. 고압펌프(151)는 유입된 물이 가압되는 부분으로 인가되는 전원에 의해 회전하는 미도시된 모터(예를 들면, DC 모터 등)와 모터의 회전력으로 물에 고압을 발생시키는 플런저 타입을 포함하는 고압펌프를 포함하는 것이 바람직하고 필요로 하는 유량을 조절할 수 있도록 모터의 회전속도가 가변될 수 있는 것이 더 바람직하다.
고압펌프(151)에서 고압으로 가압된 물은 고압배관(154)을 통해 고압배관(154)의 말단에 결합된 포그노즐(153)에서 소정의 액적으로 분무가 될 수 있다. 포그노즐(153)은 다양한 크기로 구비되어 있으며, 압력에 따라 분무되는 액적의 평균 입자 크기가 상이하다.
여기서, 포그노즐(153)에서 분무되는 액적은 미세하면 미세할수록 바람직하나, 미세한 입자를 형성하기 용이하지 않으나 본 출원인이 2018년 2월 12일 출원한 출원번호 제10-2018-0016935호의 '미세한 먼지 제거, 가습, 탈취를 위한 초미세 액적 사이클론 포그 공기청정기'와 관련된 기술로 초미세 액적을 형성할 수 있으면 더욱 더 바람직하다. 필요에 따라 매우 미세한 액적을 형성할 수 있도록 포그노즐(153)과 고압펌프(151)의 압력을 제어부(190)에서 조절하거나 선택하여 사용할 수 있다.
여기서, 가능하면 포그노즐(153)에서 분무되는 액적의 크기가 적은 것이 바람직하다. 즉, 미세할수록 공간에 머무는 시간이 오래되고 공간에 고르게 분산될 수 있을 뿐만 아니라 증발이 유효하게 발생할 수 있으며 보다 미세한 먼지까지 포집할 수 있어 각 기능을 수행하는 데 있어 매우 유용하기 때문이다.
액적의 크기에 따라 공간에 머무는 시간을 대략적으로 비교하면 다음의 <표 1>과 같다.
물입자 크기 (㎛) 상태 3m 낙하에 걸리는 시간 (sec)
5,000~2,000 폭우 0.05~0.9
2,000`1,000 강한 비(스프링 쿨러) 0.9~1.1
1,000~500 보통 비 1.1~1.6
500~100 약한 비 1.6~11
100~50 안개비(micro fog) 11~40
50~10 습한 안개 40~1,000
10~2.0 건조한 안개 1`020~25,400
1.0~0.01 연기 안개 공기 중에 부유
0.01 연기 공기 중에 부유
이상의 표에서와 같이 본 발명에 따라 포그노즐(153)에서 형성되는 액적의 평균 입자 크기는 1 ~ 100㎛ 범위인 것이 좋으며 머무는 시간이 오래 걸리는 2 ~ 50㎛ 범위가 바람직하고, 더욱 바람직한 것은 10㎛ 이하이다.
센서(170)는 각 기능이 적용되는 공간의 현재 상태 내지 정보를 감지하기 위한 계측기로 공간의 온도, 습도, 먼지 농도 등을 감지할 수 있는 온도센서(173, TS), 습도센서(171, HS), 먼지농도센서(175, PtS)를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 각 센서(170)는 공간의 넓이, 층고 등에 따라 하나 또는 다수 개가 적절한 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 제어부(190)에서는 이러한 센서(170)의 감지 결과에 기초하여 각종 구성을 제어할 수 있다. 한편, 설명하지 않은 참조번호 '177'은 악취를 감지할 수 있는 악취센서이다.
제어부(190)는 공간의 정보 내지 데이터를 감지하는 센서(170)에 기초하여 각 기능을 수행하며 이러한 기능 수행은 자동으로 또는 수동으로 수행할 수 있다. 각 기능에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
가습 기능은 주로 겨울철에 이용하는 경우가 많으며 포그를 실내의 공기 중에 분사하여 대기 중에 수분을 공급하여 실내를 가습할 수 있다. 이러한 가습 기능을 주요 요소로 공기 중에 증발하는 것으로 액적의 크기가 크면 <표 1>과 같이 중력에 의하여 하강이 빨라져 중력으로 침강하여 증발하지 못하여 가습의 효과가 없다.
냉방 기능은 공기 중에 미세한 액적(fog droplet, water droplet)을 분사하면 액적이 증발할 때 발생하는 증발잠열을 이용하여 공간인 실내의 공기 온도를 하강시킨다. 이러한 냉방 기능은 주로 여름철에 활용될 수 있으며 에어컨의 냉방 능력을 향상시킬 수 있어 효과적이다. 냉방 기능의 경우 액적이 공기 중에 부유하면서 증발하여야 하는데 액적의 크기 크면 중력으로 침강하여 공기 중에서 증발을 하지 못하게 되는 문제점을 갖는다.
탈취(방향) 기능은 탈취제 또는 방향제를 포함하는 물을 포그로 분무하여 공기 중에 부유하면서 공기 중에 부유하는 냄새를 중화시켜 제거할 수 있는 공간 탈취/방향 기능이다. 탈취 기능에서도 액적의 크기를 작게 하여 냄새를 발생시키는 미세한 냄새 입자에 액적이 결합하여 중화시킬 수 있다. 또한, 액적의 크기를 미세하게 하여 가능하면 장시간 공간에 머물러 공간에 머물러 냄새를 발생시키는 냄새 입자와의 충돌 가능성을 높이고 부착 반응을 증대시키는 것이 바람직하다.
제진 기능은 분사된 포그 액적이 공기 중에 부유하는 미세한 먼지와 부착되어 침강함으로써 미세한 먼지를 공간 중에서 제거한다. 제진 기능의 주된 요소도 액적이 작아야 포그 액적의 홀더업(Hold-up 단위 체적 내의 포그 액적 수)을 높여야 한다. 즉, 미세한 먼지 제거를 위해서 작은 액적을 많이 공기 중에 부유하도록 해서 공기 중의 미세한 먼지와의 부착 가능성을 높여야 하는 것이 바람직하다.
이러한 구성을 갖는 포그 마스터 시스템(100)은 하나의 장치 내지 설비로 전술한 다양한 기능을 수행할 수 있어 설비가 적용되는 범위가 넓음을 알 수 있다.
이러한 구성을 갖는 포그 마스터 시스템(100)의 작동 내지 제어 과정을 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 전원이 인가되면 각 센서(171, 173, 175)를 포함하는 구성의 작동 준비가 된다.
사용자 또는 제어부(190)에서 예를 들면, 거실인 공간(도 1 내지 도 3의 'R1' 참조)의 습도가 올라가도록 가습 기능을 선택(이러한 기능은 앞에서 설명한 바와 같이 자동 또는 수동으로 선택 가능)하였다고 가정하여 포그 마스터 시스템(100)의 작동 내지 제어 과정을 도 2a를 참조하여 설명한다.
먼저, 제어부(190)에서 가습을 필요로 하는 공간 'R1'의 습도와 온도를 감지하는 센서인 습도 센서(171) 또는 온도 센서(173)(습도는 온도와 상대적인 관련이 있으므로 온도 센서의 감지결과도 제어부에서 읽음)에서 감지한 결과를 읽는다,
그리고, 공간 'R1' 내부에서 목표로 하는 목표 습도와 센서에서 감지한 습도의 차이가 오차범위를 벗어났는지를 제어부(190)에서 판단한다. 예를 들면, 온도 15℃에서 목표 습도가 70%인데 공간 'R1'의 현재 습도가 45%인 경우, 목표 습도의 오차범위를 ±5%라고 하면 공간 'R1'의 습도가 66.5% ~ 73.5% 범위가 적절하나 현재 45%이므로 오차범위를 벗어나므로 제어부(190)에서 후술하는 바와 같이 포그발생부(150)를 작동시키게 된다. 이하에서의 다른 기능도 설정 방법은 동일하므로 이하의 기능에서는 설정 범위에 대한 설명은 생략한다.
물유입부(110)를 통해 물이 물공급부(140)에 공급되어 워터탱크(141)에 저장된다. 물유입부(110)로 물이 유입되는 과정에서 물은 파동부(130)를 거치므로 파동부(130)의 상류측 밸브(V01)는 열리고 파동부(130)와 병렬로 연결된 배관의 밸브(V2)는 닫힌 상태에서 필터(111)를 거친다.
물유입부(110)로 유입되는 물은 워터탱크(141)의 수위를 감지하는 레벨센서(147)의 감지결과에 의해 물유입구(143) 상류를 개폐하는 밸브(V04)를 자동적으로 개폐할 수 있도록 제어부(190)에서 제어할 수 있어 워터탱크(141) 내에서 일정한 수위를 유지할 수 있다.
다음, 고압펌프(151)가 상류의 물공급부(140)에서 공급되는 물을 가압하여 고압배관(154)을 통해 포그노즐(153)로 공급하면 포그노즐(153)에서는 미세한 포그 액적이 형성되어 공간 'R1'의 공기 중에 부유하게 된다. 이에, 공기 중의 수분이 증가하면서 공간 'R1'의 습도가 상승하게 된다. 제어부(190)에서 지속적으로 이러한 작동을 지속적으로 제어하다가 가습의 대상이 되는 공간 'R1'의 습도가 목표 습도 범위에 도달한 경우 제어부(190)에서 관련 구성 내지 부품에 대한 작동을 멈추게 된다.
본 가습 과정에서 도 2a는 각종 밸브를 수동으로 표기하였지만 자동으로 제어 가능하게 하여 자동으로 작동되는 것이 바람직하다. 아울러, 각 구성과 밸브의 작동 상태를 순차적으로 살펴보면 다음과 같다.
즉, V01(ON) - 130(작동) - 111(작동) - V04(ON) - V05(ON) - 151(작동) - V06(ON) - 157(작동) - 155(작동) - V07(ON) - 153(작동)의 순서이다.
그리고, 제어부(190)에서 습도 센서(171)와 온도 센서(173)의 감지 결과에 기초하여 포그 마스터 시스템(100)의 작동 여부를 판단한다.
이러한 과정에서 각 구성은 제어부(190)의 제어에 따라 구동됨은 물론이고 단지 가습 기능을 선택하는 것이 자동 또는 수동으로 될 수 있지만 가습 기능이 선택된 이후에 이루어지는 과정을 자동으로 이루어지는 것이 바람직하다. 물론 고압펌프(151)는 고압배관(154), 포그노즐(153)에 설정된 압력을 공급할 수 있도록 압력센서(155)와 연동되어 회전 속도가 가변될 수 있음은 물론이다. 이하의 다른 기능에서도 동일하게 작동한다.
다음, 사용자 또는 제어부(190)에서 예를 들면, 거실인 공간(도 1 내지 도 3의 'R1' 참조)에서 온도가 내려가도록 냉방 기능을 선택하였다고 가정하여 포그 마스터 시스템(100)의 작동 내지 제어 과정을 도 2b를 참조하여 설명한다.
물유입부(110)를 통해 물이 물공급부(140)에 공급되어 워터탱크(141)에 저장된다. 물유입부(110)로 물이 유입되는 과정에서 물은 파동부(130)를 거치지 않으므로 파동부(130)의 상류측 밸브(V01)는 닫히고 파동부(130)와 병렬로 연결된 배관의 밸브(V2)는 열린 상태에서 필터(111)를 거친다.
물유입부(110)로 유입되는 물은 워터탱크(141)의 수위를 감지하는 레벨센서(147)의 감지결과에 의해 물유입구(143) 상류를 개폐하는 밸브(V04)를 자동적으로 개폐할 수 있도록 제어부(190)에서 제어할 수 있어 워터탱크(141) 내에서 일정한 수위를 유지할 수 있다.
다음, 고압펌프(151)가 상류의 물공급부(140)에서 공급되는 물을 가압하여 고압배관(154)을 통해 포그노즐(153)로 공급하면 포그노즐(153)에서는 미세한 포그 액적이 형성되어 공간 'R1'의 공기 중에 부유하게 된다. 이에, 공기 중의 포그 액적이 공기 중에서 부유하다가 증발하게 되면 증발잠열에 의해서 공간 'R1'의 온도가 하강하게 된다. 제어부(190)에서 지속적으로 이러한 작동을 지속적으로 제어하다가 냉방의 대상이 되는 공간 'R1'의 온도가 목표 온도 범위에 도달한 경우 제어부(190)에서 관련 구성 내지 부품에 대한 작동을 멈추게 된다.
본 냉방 과정에서 도 2b는 각종 밸브를 수동으로 표기하였지만 자동으로 제어 가능하게 하여 자동으로 작동되는 것이 바람직하다. 아울러, 각 구성과 밸브의 작동 상태를 순차적으로 살펴보면 다음과 같다.
즉, V02(ON) - 111(작동) - V04(ON) - V05(ON) - 151(작동) - V06(ON) - 157(작동) - 155(작동) - V07(ON) - 153(작동)의 순서이다.
그리고, 제어부(190)에서 온도 센서(173)의 감지 결과에 기초하여 포그 마스터 시스템(100)의 작동 여부를 판단한다.
사용자 또는 제어부(190)에서 예를 들면, 주방인 공간(도 1 내지 도 3의 'R2' 참조)의 먼지를 제거하는 제진 기능을 선택하였다고 가정하여 포그 마스터 시스템(100)의 작동 내지 제어 과정을 도 2c를 참조하여 설명한다.
물유입부(110)를 통해 물이 물공급부(140)에 공급되어 워터탱크(141)에 저장된다. 물유입부(110)로 물이 유입되는 과정에서 물은 파동부(130)를 거치지 않으므로 파동부(130)의 상류측 밸브(V01)는 닫히고 파동부(130)와 병렬로 연결된 배관의 밸브(V2)는 열린 상태에서 필터(111)를 거친다.
물유입부(110)로 유입되는 물은 워터탱크(141)의 수위를 감지하는 레벨센서(147)의 감지결과에 의해 물유입구(143) 상류를 개폐하는 밸브(V04)를 자동적으로 개폐할 수 있도록 제어부(190)에서 제어할 수 있어 워터탱크(141) 내에서 일정한 수위를 유지할 수 있다.
다음, 고압펌프(151)가 상류의 물공급부(140)에서 공급되는 물을 가압하여 고압배관(154)을 통해 포그노즐(153)로 공급하면 포그노즐(153)에서는 미세한 포그 액적이 형성되어 공간 'R2'의 공기 중에 부유하게 된다. 이에, 공기 중의 포그 액적이 공기 중에서 부유하다가 공기 중의 미세한 먼지와 결합하여 자중으로 중력침강하여 공기 중의 미세한 먼지가 점점 없어지게 된다. 제어부(190)에서 지속적으로 이러한 작동을 지속적으로 제어하다가 먼저 제거의 대상이 되는 공간 'R2'의 미세한 먼지 농도가 목표 농도 범위에 도달한 경우 제어부(190)에서 관련 구성 내지 부품에 대한 작동을 멈추게 된다.
본 제진 과정에서 도 2c는 각종 밸브를 수동으로 표기하였지만 자동으로 제어 가능하게 하여 자동으로 작동되는 것이 바람직하다. 아울러, 각 구성과 밸브의 작동 상태를 순차적으로 살펴보면 다음과 같다.
즉, V02(ON) - 111(작동) - V04(ON) - V05(ON) - 151(작동) - V06(ON) - 157(작동) - 155(작동) - V08(ON) - 153(작동)의 순서이다.
그리고, 제어부(190)에서 먼지농도센서(175)의 감지 결과에 기초하여 포그 마스터 시스템(100)의 작동 여부를 판단한다.
사용자 또는 제어부(190)에서 예를 들면, 주방인 공간(도 1 내지 도 3의 'R2' 참조)의 냄새를 제거하거나 향기가 나도록 하는 탈취 기능을 선택하였다고 가정하여 포그 마스터 시스템(100)의 작동 내지 제어 과정을 도 2d를 참조하여 설명한다.
물유입부(110)를 통해 물이 물공급부(140)에 공급되어 워터탱크(141)에 저장된다. 물유입부(110)로 물이 유입되는 과정에서 물은 파동부(130)를 거치므로 파동부(130)의 상류측 밸브(V01)는 열리고 파동부(130)와 병렬로 연결된 배관의 밸브(V2)는 단힌 상태에서 필터(111)를 거친다. 아울러 본 기능에서는 탈취공급부(120)가 작동하여 탈취방향저장부재(123)에 저장된 탈취제(또는 방향제)가 설정된 일정량으로 탈취방향펌프(125)에 의해 물유입부(110)로 공급된다.
물유입부(110)로 유입되는 물은 워터탱크(141)의 수위를 감지하는 레벨센서(147)의 감지결과에 의해 물유입구(143) 상류를 개폐하는 밸브(V04)를 자동적으로 개폐할 수 있도록 제어부(190)에서 제어할 수 있어 워터탱크(141) 내에서 일정한 수위를 유지할 수 있다.
다음, 고압펌프(151)가 상류의 물공급부(140)에서 공급되는 물을 가압하여 고압배관(154)을 통해 포그노즐(153)로 공급하면 포그노즐(153)에서는 미세한 포그 액적이 형성되어 공간 'R2'의 공기 중에 부유하게 된다. 이에, 공기 중의 포그 액적이 공기 중에서 부유하다가 공기 중의 냄새를 갖는 입자와 결합하여 중화되고 자중에 의하여 중력침강되어 공기 중의 냄새를 발생시키는 입자가 점점 없어지게 된다. 제어부(190)에서 지속적으로 이러한 작동을 지속적으로 제어하다가 먼저 제거의 대상이 되는 공간 'R2'의 냄새 입자 농도가 목표 농도 범위에 도달한 경우 제어부(190)에서 관련 구성 내지 부품에 대한 작동을 멈추게 된다.
본 탈취 과정에서 도 2c는 각종 밸브를 수동으로 표기하였지만 자동으로 제어 가능하게 하여 자동으로 작동되는 것이 바람직하다. 아울러, 각 구성과 밸브의 작동 상태를 순차적으로 살펴보면 다음과 같다.
즉, V01(ON) - 130(작동) - 120(작동) - 111(작동) - V04(ON) - V05(ON) - 151(작동) - V06(ON) - 157(작동) - 155(작동) - V08(ON) - 153(작동)의 순서이다.
그리고, 제어부(190)에서 악취센서(177)(필요에 따라 먼지농도센서(175) 포함)의 감지 결과에 기초하여 포그 마스터 시스템(100)의 작동 여부를 판단한다.
한편, 본 발명의 다른 실시례에 따른 포그 마스터 시스템(100)의 작동 내지 제어 방법에 대하여 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
전술한 실시례에서는 각 기능을 수행하는 공간에서 포그 마스터 시스템(100)이 하나의 기능만 수행하는 것에 대하여 설명을 하였지만 하나의 공간 예를 들면, 공간 'R1'에서 두 가지 기능인 가습 기능과 제진 기능을 동시에 한다고 가정을 하고 설명을 하도록 한다.
제어부(190)는 공간 'R1'에서 가습 기능, 냉방 기능, 탈취 기능 및 제진 기능 중 복수의 기능인 가습 기능과 제진 기능 중 각 기능의 설정된 목표치에서 많이 벗어나는 정도에 비례하여 설정된 사이클 시간에 대응하여 포그 마스터 시스템(100)이 작동되록 제어하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 도 3에서 공간 'R1'의 온도가 15℃에서 목표 습도가 70%인데 공간 'R1'의 습도 센서(171)에서 감지한 현재 습도가 45%이고 온도 센서(173)에서 감지한 온도가 15℃인 경우, 목표 습도의 오차범위를 ±5%라고 하면 공간 'R1'의 습도가 66.5% ~ 73.5% 범위가 적절하나 현재 45%이므로 (70-45)/70 = 36% 정도로 현재 습도가 목표 습도를 벗어났다고 제어부(190)에서 판단한다.
다음, 공간 'R1'에서의 먼지 목표 농도가 60㎍/㎥ 이고 현재의 먼지농도센서(175)에서 감지한 미세한 먼지 농도가 120㎍/㎥이라고 가정한다. 이 경우에 현재 농도가 목표 농도로부터 벗어난 정도를 제어부(190)에서는 (120-60)/60 = 100%로 판단한다.
다음 제어부(190)에서는 두 기능 중에서 목표치에서 벗어난 정도가 큰 제진 기능이 수행되도록 포그 마스터 시스템(100)을 가동시키고 다음 제습 기능이 수행도록 포그 마스터 시스템(100)을 순차적으로 가동한다. 아울러 예를 들면, 1시간을 사이클시간으로 설정하여 포그 마스터 시스템(100)을 가동한다면 벗어난 정도에 비례하여 제진 기능을 약 74% ( = 100 / (100+36) , 예를 들어 1사이클 시간이 60분인 경우 44분 할당)정도 시간을 할애하고 나머지 제습 기능을 26% ( = 36 / (100+36) , 예를 들어 1사이클 시간이 60분인 경우 16분 할당) 시간을 할애하여 각각 운전되도록 제어하는 것이 바람직하다. 여기서, 설정된 사이클 시간에 각 가능의 설정 목표치에 수치가 도달하지 못한 경우 또 다른 사이클 시간을 반복하여 수행하는 것이 바람직하다.
즉, 각 기능의 목표 설정치에서 벗어난 정도를 우선적으로 판단하고 벗어난 정도가 큰 기능부터 순차적으로 작은 기능을 수행하고 사이클시간을 벗어난 정도에 비례하여 할당하여 분배하는 것이 바람직하다. 이는 가장 극심한 조건부터 순차적으로 해결하기 위함이고 한 기능을 완전하게 해소하지 못하였더라도 또 다른 기능을 넘어가도록 하여 전체적으로 순차적으로 각 기능의 목표치에 안정적으로 도달할 수 있도록 하는 것이 바람직하기 때문이다.
이러한 결과를 표로 정리하면 다음의 <표 2>와 같다.
위치/구분 목표 설정치 현재 측정치 벗어난 정도 시간 할당비율
A B (B-A)/A

R1		 온도 15℃ 15℃ 0 -
습도 70% 45% 36% 26%
먼지 농도 60㎍/㎥ 120㎍/㎥ 100% 74%
아울러 이러한 과정에서 앞의 기능(예를 들면, 도 3의 제진 기능)을 수행하는 과정에서 뒤에 이루어 기능(예를 들면, 도 3의 가습 기능)에 대한 변수가 발생할 우려가 있다. 다시 말하면, 제진 기능을 수행하기 위하여 공간 'R1' 중에 부유하는 미세한 액적이 미세한 먼지를 포집하지 못하고 량이 적지만 증발하는 경우도 발생할 수 있다. 이러한 경우 온도가 변하여 목표로 하는 습도도 다소 낮아질 수도 있다. 이렇게 1사이클 시간을 진행하는 과정에서 1사이클 시간을 몇 등분(예를 들면 3등분 내지 4등분)으로 구획하여 전술한 <표 2>와 같은 과정을 재설정하여 제어부(190)에서 각 시간 할당비율 등을 재조절할 수도 있음을 물론이다.
이러한 제어를 통해 보다 실시간으로 현장의 조건을 바로 반영할 수 있어 운전의 효율성을 증대시킬 수 있다.
이상에서 도 3에서 한 공간에 두 가지 기능이 겹치는 경우에 대해서 설명하였지만 한 공간에 세 가지 또는 네 가지 기능을 필요로 하는 경우는 도 3에서 설명한 것에 도 2a 내지 도 2b 중 다른 하나 또는 두 개의 다른 기능을 추가한 것으로 앞에서 설명한 도 2a 내지 3의 설명과 기능의 갯수만 차이가 있을 뿐 기술적 사상이 동일하므로 이하에서 구체적인 설명을 생략한다. 즉, 여러 가지 기능 중에서 목표로 하는 설정치와 가장 많이 벗어난 기능부터 우선적으로 포그 마스터 시스템(100)에서 수행하는 것이 바람직하다.
한편, 설명하지 않은 도 4a 내지 도 4d에 도시된 사진은 본 발명의 포그 마스터 시스템(100)이 적용된 예를 모식적으로 그리거나 사진으로 나타낸 것이다.
도 4a는 에어컨의 실외기에 포그를 분사하여 온도를 낮추어 에어컨 에너지를 약 15~20% 절감할 수 있으며 모든 종류의 에어컨에 적용이 가능하다.
도 4b는 축사와 같은 공간에서 냄새 입자에 포그를 분사하여 중화 내지 냄새를 제거하는 예이며 일례에 따르면 탈취 효율이 80%에 달하였으며 산업계, 농축산, 가정 및 상업용 건물에 적용을 할 수 있다.
도 4c는 미세 먼지 발생원에 포그 액적을 분무하여 미세 먼지를 제거하는 예를 나타낸 것으로 공간에 부유하는 먼지의 제거율은 약 70%에 달하였다.
도 4d는 실내의 온도와 습도를 조절하며, 공조 에너지를 절감할 수 있으며 일례로 에너지 절감율을 50%까지 달성할 수 있었으며 반도체 공정 클린룸, 실내 가습용으로 적용될 수 있다.
이에, 본 발명에 따르면, 가정, 사무실, 식당과 같은 업소, 공장 등으로 유입되거나 가정 등에서 발생하는 미세한 먼지를 제거하는 제진 기능, 온도를 낮추는 냉방 기능, 냄새를 제거하거나 향기를 제공하는 탈취/방향 기능, 습도를 상승시키는 가습 기능 등을 하나의 설비로 할 수 있는 포그 마스터 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 하나의 설비로 다양한 기능을 제공하면서도 사용이나 제어가 간단하고 편리한 포그 마스터 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 냉방 등의 경우 별도의 열원을 사용하지 않고 미세한 입자의 물분자의 증발잠열을 이용할 수 있어 에너지를 절감할 수 있으며, 미세한 입자의 물분자를 사용하여 매우 미세한 먼지까지 포집할 수 있는 포그 마스터 시스템을 제공할 수 있다.
여기서, 본 발명의 여러 실시례를 도시하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시례를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
100 : 포그 마스터 시스템 110 : 물유입부
111 : 필터 120 : 탈취공급부
123 : 탈취방향저장부재 125 : 탈취방향펌프
130 : 파동부
140 : 물공급부 141 : 워터탱크
143 : 물유입구 145 : 물배출구
147 : 레벨센서
150 : 포그발생부 151 : 고압펌프
153 : 포그노즐 154 : 고압배관
155 : 압력센서 157 : 릴리프밸브
170(171, 173, 175) : 센서 171 : 습도센서
173 : 온도센서 175 : 먼지농도센서
177 : 악취센서 190 : 제어부
R1, R2 : 공간

Claims (8)

  1. 공급되는 물을 수용하는 워터탱크를 포함하는 물공급부와;
    상기 물공급부로부터 공급되는 물에 고압을 형성하고 형성된 고압을 통해 필요로 하는 거실 또는 주방을 포함하는 공간에 미세한 물방울로 분무 가능하게 마련된 포그발생부와;
    상기 공간의 온도, 습도 및 공기먼지농도를 감지하는 센서와;
    상기 물공급부로 탈취 또는 방향이 가능한 액체를 공급하는 탈취공급부와;
    상기 물공급부 또는 상기 물공급부로 공급되는 물에 파동을 제공하는 파동부와;
    공간의 상기 센서의 감지결과에 기초하여 상기 탈취공급부, 상기 파동부 및 상기 포그발생부 중 적어도 하나의 작동 여부를 판단하여 공간의 적절한 습도를 유지하는 가습 기능, 설정된 온도로 온도를 유지하는 냉방 기능, 냄새를 제거하거나 향기를 공급하는 탈취 기능 또는 먼지를 제거하는 제진 기능 중 어느 하나를 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 포그 마스터 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    포그발생부는, 유입되는 물에 고압을 형성하여 공급하는 고압펌프와, 상기 고압펌프에서 형성되어 고압배관을 통해 공급된 물을 미세한 액적으로 분무 가능하게 마련된 포그노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 포그 마스터 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 포그노즐에서 발생되는 포그의 평균 입도 크기는 1 ~ 100㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 포그 마스터 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 가습 기능에서는, 상기 제어부가 공간의 습도를 감지하는 상기 센서에 기초하여 상기 파동부, 상기 포그발생부의 작동 여부를 제어하는 것을 특징으로 하는 포그 마스터 시스템,
  5. 제2항에 있어서,
    상기 냉방 기능에서는, 상기 제어부가 공간의 온도를 감지하는 상기 센서에 기초하여 상기 포그발생부의 작동 여부를 제어하는 것을 특징으로 하는 포그 마스터 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 탈취 기능에서는, 상기 제어부가 공간의 먼지 농도를 감지하는 상기 센서에 기초하여 상기 파동부, 상기 탈취공급부, 상기 포그발생부의 작동 여부를 제어하는 것을 특징으로 하는 포그 마스터 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제진 기능에서는, 상기 제어부가 공간의 먼지 농도를 감지하는 상기 센서에 기초하여 상기 파동부, 상기 포그발생부의 작동 여부를 제어하는 것을 특징으로 하는 포그 마스터 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    공간에서 상기 가습 기능, 냉방 기능, 탈취 기능 및 제진 기능 중 복수의 기능을 상기 제어부에서 수행하는 경우 각 기능의 설정된 목표치에서 많이 벗어나는 정도에 비례하여 각 기능을 설정된 사이클 시간 내에서 할당하여 상기 제어부에서 각 기능을 순차적으로 수행 가능하게 상기 제어부가 제어하는 것을 특징으로 하는 포그 마스터 시스템.
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