KR102041255B1 - 올인원 습식 공기청정조화 장치 - Google Patents

올인원 습식 공기청정조화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 예시적 실시예에 따른 올인원 습식 공기청정조화 장치는, 실내와 연결되며, 수용액이 수용되는 제1 탱크를 구비하는 제1 몸체를 포함하고, 상기 제1 몸체 내부로 유입된 실내 공기에 상기 수용액을 분사하여 상기 실내 공기를 제습 또는 가습처리함으로써 공기청정 기능을 수행하는 제1 처리부; 실외와 연결되며, 상기 제1 처리부와 이격되어 배치되고, 수용액이 수용되는 제2 탱크를 구비하는 제2 몸체를 포함하며, 상기 제2 몸체로 유입된 실외 공기에 상기 수용액을 분사하여 상기 실외 공기를 가습 또는 제습처리함으로써 공기청정 기능을 수행하는 제2 처리부; 및 상기 제1 처리부와 상기 제2 처리부에 연결되어 상기 제1 처리부 내의 수용액을 냉각 또는 가열시키고, 상기 제2 처리부 내의 수용액을 가열 또는 냉각시키는 온도 조절부;를 포함하고, 상기 제1 처리부가 상기 실내 공기를 제습처리하는 경우 상기 제2 처리부는 상기 실외 공기를 가습처리하고, 상기 제1 처리부가 상기 실내 공기를 가습처리하는 경우 상기 제2 처리부는 상기 실외 공기를 제습처리할 수 있다.

Description

올인원 습식 공기청정조화 장치{ALL-IN-ONE WET AIR CLEAN CONDITIONING APPARATUS}
본 발명은 올인원 습식 공기청정조화 장치에 관한 것이다.
습식제습 방식은 일반적으로 대용량의 제습·가습효과와 제균, 공기청정 기능이 필요한 병원, 제약, 식품 등의 산업용 공조시스템에서 사용되는 방식으로써 수용액의 물리적 성질을 이용하는 공조방식이다.
습식제습 시스템에 사용되어지는 수용액(염화리튬)은 온도 및 농도 변화에 따라 용액내 절대습도가 결정되는데 저온상태에서는 절대습도가 낮아져 수분을 흡수하게 되며, 고온상태에서는 절대습도가 높아져 수분을 배출하는 성질을 활용하여 공기중의 습도를 제어한다. 따라서, 수용액의 농도와 온도제어만으로 하절기에 제습, 동절기에 가습이 물리적 성질에 의해 가능하여 일정한 온도 및 습도를 유지할 수 있는 항온·항습이 가능해진다.
도 1은 종래기술에 따른 습식 공조설비의 습도조절 장치를 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 습도조절 장치(1)는 공기를 제습처리하여 공기청정 기능을 수행하는 제습부(2)와, 상기 공기를 제습처리한 수용액에서 수분과 오염물질을 분리하는 재생부(3)를 포함한다.
상기 제습부(2)는 탱크(4) 내부에 흡수제인 수용액이 수용되며, 이와 같이 수용된 수용액은 펌프(P1)에 의해 냉동기(R)에 연결된 열교환기(E1)를 통과함으로써 냉각하게 된다. 냉각된 수용액은 공기가 유동하는 에어컨택트 덕트(6) 내부에 설치된 분산노즐(8)을 통해 분사하게 된다. 분산노즐(8)을 통해 분사된 수용액은 다시 탱크(4)에 돌아가게 되어 수용된다.
이때 제습하고자 하는 공기는 팬(F1)을 통해 에어컨택트 덕트(6) 내부에 공급되며, 공급된 공기는 분산노즐(8)에 의해 수용액이 분사되는 곳을 지나 에어컨택트 덕트(6)의 배출구로 배출된다. 상기와 같이 에어컨택트 덕트(6) 내부를 유동하는 공기는 분산노즐(8)에서 분사되는 수용액과 마찰하게 되어 공기중의 온도가 조절되고 수분과 수용성 오염물질이 수용액에 흡수 및 수용된다. 수용액이 수분을 흡수함에 따라서 탱크(4) 내에 수용된 수용액의 수위가 일정 수준까지 높아지게 되면, 재생부(3)의 탱크(5)로 이송되어 수위가 조절될 수 있다.
상기 제습부(2)와 유사한 구조를 가진 재생부(3)는 반대로 가열기(H)가 연결된 열교환기(E2)에 펌프(P2)에 의해 수용액이 전달되고 가열된 수용액이 분산노즐(9)을 통해 분사된다. 이때 외부의 공기를 팬(F2)으로 공급하여 제습부(2)와 마찬가지로 공기와 수용액의 마찰을 만들어 주면 수용액 중의 수분과 수용된 오염물질이 공기중으로 방출되고 수분과 오염물질을 머금은 공기는 외부로 배기된다.
이러한 과정을 통해 실내 공기를 냉각하여 실내 온도 및 습도를 조절하고, 오염물질과 세균을 정화한다. 또한, 제습시 발생하는 제습열은 냉동기(R)에 의해 냉각되어 수용액의 온도를 일정하게 유지한다.
이러한 습도조절 장치는 제습부, 냉동기 및 이에 연결된 열교환기, 재생부, 가열기 및 이에 연결된 열교환기 등 별도의 설비들이 존재하는 구조여서 막대한 설치공간이 필요하여 많은 장점이 있음에도 소형의 설비에는 적용하기 어려운 한계점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결함과 동시에 에너지 소비를 줄이고, 전체적인 공조설비가 소형화 및 간소화될 수 있는 올인원 습식 공기청정조화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본 발명의 목적은 이에만 제한되는 것은 아니며, 명시적으로 언급하지 않더라도 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 이에 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 예시적 실시예에 따른 올인원 습식 공기청정조화 장치는, 실내와 연결되며, 수용액이 수용되는 제1 탱크를 구비하는 제1 몸체를 포함하고, 상기 제1 몸체 내부로 유입된 실내 공기에 상기 수용액을 분사하여 상기 실내 공기를 제습 또는 가습처리함으로써 공기청정 기능을 수행하는 제1 처리부; 실외와 연결되며, 상기 제1 처리부와 이격되어 배치되고, 수용액이 수용되는 제2 탱크를 구비하는 제2 몸체를 포함하며, 상기 제2 몸체로 유입된 실외 공기에 상기 수용액을 분사하여 상기 실외 공기를 가습 또는 제습처리함으로써 공기청정 기능을 수행하는 제2 처리부; 및 상기 제1 처리부와 상기 제2 처리부에 연결되어 상기 제1 처리부 내의 수용액을 냉각 또는 가열시키고, 상기 제2 처리부 내의 수용액을 가열 또는 냉각시키는 온도 조절부;를 포함하고, 상기 제1 처리부가 상기 실내 공기를 제습처리하는 경우 상기 제2 처리부는 상기 실외 공기를 가습처리하고, 상기 제1 처리부가 상기 실내 공기를 가습처리하는 경우 상기 제2 처리부는 상기 실외 공기를 제습처리할 수 있다.
상기 제1 몸체는 공기가 유입되는 유입구가 구비된 제1 구획과 공기가 배출되는 배출구가 구비된 제2 구획으로 구분되고, 상기 제2 몸체는 공기가 유입되는 유입구가 구비된 제3 구획과 공기가 배출되는 배출구가 구비된 제4 구획으로 구분되며, 상기 제2 구획의 바닥에는 상기 제1 탱크가 제공되고, 상기 제4 구획의 바닥에는 상기 제2 탱크가 제공될 수 있다.
상기 온도 조절부는 상기 제1 구획 내에 배치되는 증발기, 상기 제1 탱크 내에 배치되어 상기 증발기와 연결되는 증발코일, 상기 제3 구획 내에 배치되어 상기 증발기와 연결되는 응축기, 상기 제2 탱크 내에 배치되어 상기 응축기와 연결되는 응축코일, 및 상기 증발코일과 상기 응축코일에 각각 연결되는 압축기를 포함하고, 상기 압축기, 상기 응축코일, 상기 증발코일, 상기 증발기 및 상기 응축기는 이송관을 통해 연속하여 연결될 수 있다.
상기 온도 조절부는 상기 증발코일 및 상기 응축코일과 상기 압축기를 연결하는 상기 이송관에 제공되는 사방밸브(4-way valve)와, 상기 증발기와 상기 응축기를 연결하는 상기 이송관에 제공되는 팽창밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 처리부는 상기 제1 탱크와 연결된 제1 공급관을 통해 공급되는 상기 수용액을 상기 제1 구획과 상기 제2 구획으로 분사하는 제1 분사노즐을 포함하고, 상기 제2 처리부는 상기 제2 탱크와 연결된 제2 공급관을 통해 공급되는 상기 수용액을 상기 제3 구획과 상기 제4 구획으로 분사하는 제2 분사노즐을 포함할 수 있다.
상기 제1 공급관은 상기 제2 탱크와 제1 연결관을 통해 연결되고, 상기 제2 공급관은 상기 제1 탱크와 제2 연결관을 통해 연결될 수 있다.
상기 제1 구획과 상기 제3 구획 내에는 각각 미디엄필터가 제공되고, 상기 제2 구획과 상기 제4 구획 내에는 각각 에어컨택터와 엘리미네이터가 제공되며, 상기 미디엄필터는 상기 제1 분사노즐과 상기 제2 분사노즐의 상부에 배치되고, 상기 에어컨택터는 상기 제1 분사노즐과 상기 제2 분사노즐의 하부에 배치되며, 상기 엘리미네이터는 상기 제1 분사노즐과 상기 제2 분사노즐의 상부에 배치될 수 있다.
상기 에어컨택터는 허니컴 구조를 가질 수 있다.
상기 엘리미네이터 상에 배치되는 헤파필터 및 송풍팬을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 처리부의 상기 수용액과 상기 제2 처리부의 상기 수용액은 염화리튬 수용액일 수 있다.
본 발명에 따른 올인원 습식 공기청정조화 장치는 염화리튬 수용액의 물리적 현상을 극대화하여 공기와의 대면적 접촉에 의한 수용성 대기오염물질, 냄새, 휘발성유기화합물(VOC), 실내오염물질(Indoor Air Quality), 제진(총먼지, 미세먼지, 초미세먼지, 에어로졸, 광화학스모그), 의료관련 감염(HAIs), 제균(바이러스, 세균, 곰팡이 등), 방사선가스 라돈(Ra) 등의 수용성 가스상물질을 동시에 제거하는 공기청정 기능을 수행할 수 있다.
또한, 공기와 접촉하는 염화리튬 수용액의 온도와 비중제어만으로 공기의 온도와 습도를 동시에 조절할 수 있는 정밀급 항온·항습 공기조절 기능을 수행할 수 있다.
또한, 잠열제어에 의한 에너지 절약형 냉·난방장치(공기선도)로서 염화리튬 용액의 절대수분량 조절기능(외기가 높으면 제습하고, 외기가 낮으면 가습)으로 하절기에는 일반 에어컨보다 높은 온도로 설정하여 제습, 동절기에는 낮은 온도로 설정하여 가습하여도 인체가 감지하는 체감온도는 동일하게 되므로 에너지 절약형 냉난방 기능을 수행할 수 있다.
또한, 인입되는 공기와 배출되는 공기의 양을 조절하여 실내의 공기압력을 미세하게 양압으로 제어 및 유지하게 함으로써 외기와 틈새풍 등의 유입에 의한 실내오염 및 수분유입의 원천 차단과 에너지의 유실을 차단하여 에너지를 절감하는 양압 유지 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 공조설비의 습도조절 장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 올인원 습식 공기청정조화 장치를 나타낸 개략도.
도 3은 도 2의 올인원 습식 공기청정조화 장치의 운행 상태를 나타내는 개략도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 예시적 실시예에 따른 올인원 습식 공기청정조화 장치를 설명한다. 도 2는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 올인원 습식 공기청정조화 장치를 나타낸 개략도이고, 도 3은 도 2의 올인원 습식 공기청정조화 장치의 운행 상태를 나타내는 개략도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 올인원 습식 공기청정조화 장치(10)는 제1 처리부(100), 제2 처리부(200), 온도 조절부(300)를 포함할 수 있다.
제1 처리부(100)는 실내와 연결되어 제습처리를 통해 청정처리된 공기를 실내로 공급하고, 제2 처리부(200)는 실외로 연결되어 가습처리를 통해서 제1 처리부(100)에서 제습된 수분과 오염물질을 외부로 방출할 수 있다. 온도 조절부(300)는 히트펌프 냉동기(heat pump refrigerator)로서 제습과 가습에 필요한 열량을 공급할 수 있다. 운행 방식에 따라서 반대로 제1 처리부(100)는 가습된 공기를 실내로 공급하고, 제2 처리부(200)는 외부 공기에 대한 제습처리를 수행할 수 있다.
제1 처리부(100)는 수용액(AS)이 수용되는 제1 탱크(101)를 구비하는 제1 몸체(110)를 포함하며, 수용액(AS)을 분사하여 공기를 제습처리할 수 있다.
제1 몸체(110)는 대략 상하 방향으로 길게 형성된 박스 형상의 구조를 가지며, 공기가 유입되는 유입구(En1)가 구비된 제1 구획(111)과 유입된 공기가 배출되는 배출구(Ex1)가 구비된 제2 구획(112)으로 구분될 수 있다. 본 실시예에서는 유입구(En1)와 배출구(Ex1)가 각각 제1 구획(111)과 제2 구획(112)의 상부에 구비되는 것으로 예시하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니다. 제1 몸체(110)의 유입구(En1)와 배출구(Ex1)는 실내와 연결될 수 있다.
제1 구획(111)과 제2 구획(112) 사이에는 공기가 유동할 수 있는 개구(113)가 구비될 수 있다. 따라서, 제1 구획(111)으로 유입된 공기는 개구(113)를 통과하여 제2 구획(112)으로 유동할 수 있다.
제1 구획(111)의 바닥은 제2 구획(112)을 향해 하향 경사진 구조를 가지며, 제1 구획(111)의 바닥이 제2 구획(112)과 연결되는 위치에 개구(113)가 구비될 수 있다. 제2 구획(112)의 바닥은 제1 구획(111)의 바닥보다 더 아래쪽에 위치하며, 제2 구획(112)의 바닥에는 제1 탱크(101)가 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 탱크(101) 내에 수용된 수용액(AS)의 수면은 개구(113)보다 아래에 위치할 수 있다.
제1 구획(111) 내에는 미디엄필터(120)가 제공되고, 제2 구획(112) 내에는 에어컨택터(130)와 엘리미네이터(140)가 제공될 수 있다. 미디엄필터(120)는 유입구(En1)에 인접하여 배치될 수 있고, 에어컨택터(130)는 제1 탱크(101)에 인접하여 개구(113)를 가리는 상태로 배치될 수 있으며, 엘리미테이터(140)는 에어컨택터(130)의 상부에서 배출구(Ex1)에 인접하여 배치될 수 있다.
미디엄필터(120)는 대략 10㎛ 이상의 굵은 입자상 물질들(벌레, 낙엽, 굵은 먼지 등)을 제거하도록 구성될 수 있고, 에어컨택터(130)는 제습 또는 가습처리하고자 하는 공기와 수용액(AS)의 접촉 면적을 극대화할 수 있도록 허니컴 구조를 가질 수 있다. 이를 통해서 수용성 대기오염물질, 냄새, VOC, 실내오염물질(Indoor Air Quality), 제진(총먼지, 미세먼지, 초미세먼지, 에어로졸, 광화학스모그), 의료관련 감염(HAIs), 제균(바이러스, 세균, 곰팡이 등), 방사선가스 라돈(Ra) 등의 수용성 가스상물질을 동시에 제거하는 공기청정 기능을 수행할 수 있다. 엘리미네이터(140)는 추후 설명하는 미세수적 형태로 분사된 수용액(AS)이 비산하는 것을 차단하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 엘리미네이터(140) 상부에는 헤파필터(150)와 송풍팬(160)이 더 배치될 수 있다. 헤파필터(150)는 미세한 입자상 물질들(총 먼지, 미세먼지, 초미세먼지, 에어로졸, 광화학스모그)을 제거하도록 구성될 수 있다.
제1 탱크(101)에는 전자식 레벨센서(102)가 제공되어 수용액(AS)의 수위변화를 감지할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 수용액(AS)은 공기에 대한 제습/가습, 살균 및 청정작용을 동시에 만족시킬 수 있는 염화리튬(LiCl) 수용액이 사용될 수 있다.
이와 같은 염화리튬은 우수한 열전도성을 가진다. 즉, 염화리튬은 농도가 높고 온도가 낮은 저온상태에서는 절대습도가 낮아져 공기와 마찰시 공기 중의 수분을 흡수한다. 이와 반대로 농도가 낮고 온도가 높은 고온상태에서는 절대습도가 높아져 공기 중으로 수분을 배출하는 작용을 한다.
또한, 수용액(AS)으로 사용되는 염화리튬은 자체 제균 및 살균기능을 갖고 있어 공기와의 물리적인 접촉만으로도 공기 중의 바이러스, 세균, 곰팡이균 등을 94% 이상 제균 또는 살균시킬 수 있고, 인체에 무해함과 동시에 무공해인 특징을 지닌다. 아울러, 염화리튬은 점도가 낮으며, 증기압이 낮고 어는점이 -70℃로 부동액이다. 한편, 이러한 염화리튬은 화학적으로 매우 안정적이며 수명은 반영구적이다.
제1 처리부(100)는 제1 탱크(101)와 연결된 제1 공급관(171)을 통해 공급되는 수용액(AS)을 제1 구획(111)과 제2 구획(112)으로 분사하는 제1 분사노즐(170)을 포함할 수 있다.
제1 분사노즐(170)은 복수개가 제1 구획(111)과 제2 구획(112) 내에 배치될 수 있으며, 제1 공급관(171)과 연결될 수 있다. 제1 탱크(101)와 연결된 제1 공급관(171)은 펌프(172)의 구동에 의해 제1 탱크(101) 내에 수용된 수용액(AS)을 제1 분사노즐(170)로 공급할 수 있다.
제1 분사노즐(170)이 수용액(AS)을 분사하는 것을 고려하여 제1 구획(111) 내에서 미디엄필터(120)는 제1 분사노즐(170)의 상부에 배치되며, 제2 구획(112) 내에서 에어컨택터(130)는 제1 분사노즐(170)의 하부에 배치되고, 엘리미네이터(140)는 제1 분사노즐(170)의 상부에 배치될 수 있다.
제1 분사노즐(170)에서 분사되는 수용액(AS)은 열매체, 항습제, 살균 제균제, 제진제, 수용성 가스 용해제 등의 기능을 수행할 수 있다. 수용액(AS)의 제반 성능을 극대화하기 위해서는 공기와의 많은 접촉 면적과 시간이 필요하다. 이를 위해 제1 분사노즐(170)은 수용액(AS)을 미세수적 형태로 분사할 수 있다.
유입구(En1)를 통해 제1 구획(111)으로 유입된 공기는 제1 구획(111) 내에서 제1 분사노즐(170)에서 분사되는 수용액(AS)과 1차로 접촉하게 된다. 그리고, 개구(113)를 통과해 제2 구획(112)으로 유입된 공기는 에어컨택터(130)를 통과하며 수용액(AS)과 2차로 접촉하게 된다. 특히, 에어컨택터(130)는 허니컴 형태의 공기와 수용액(AS)의 접촉 면적을 극대화한 구조로서, 상부에서는 분사된 수용액(AS)이 흘러내리고 하부에서는 개구(113)를 통과한 공기가 상승하는 구조이므로 에어컨택터(130)의 많은 접촉면에서 공기가 수용액(AS)과 접촉할 수 있다. 이를 통해 수용액(AS)은 공기중의 수분을 흡수할 수 있다.
제2 구획(112) 내에서 미세수적 형태로 분사된 수용액(AS)의 일부는 상승하는 공기의 흐름을 따라서 비산하는데, 엘리미네이터(140)는 이러한 미세수적의 비산을 제거할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 공급관(171)은 추후 설명하는 제2 처리부(200)의 제2 탱크(201)와 제1 연결관(173)을 통해 연결될 수 있다. 또한, 제1 탱크(101)는 급수관(103)과 연결될 수 있다.
제2 처리부(200)는 수용액(AS)이 수용되는 제2 탱크(201)를 구비하는 제2 몸체(210)를 포함하며, 수용액(AS)을 분사하여 공기를 가습처리할 수 있다. 이를 통해서 수용액(AS)을 재생할 수 있다. 제2 처리부(200)는 제1 처리부(100)와 이격되어 배치될 수 있다. 제2 처리부(200)는 제1 처리부(100)와 전체적으로 대응되는 구조, 예컨대 거울대칭인 구조를 가질 수 있다.
제2 몸체(210)는 대략 상하 방향으로 길게 형성된 박스 형상의 구조를 가지며, 공기가 유입되는 유입구(En2)가 구비된 제3 구획(211)과 유입된 공기가 배출되는 배출구(Ex2)가 구비된 제4 구획(212)으로 구분될 수 있다. 제2 몸체(210)의 유입구(En2)와 배출구(Ex2)는 실외로 연결될 수 있다.
제3 구획(211)과 제4 구획(212) 사이에는 공기가 유동할 수 있는 개구(213)가 구비될 수 있다. 따라서, 제3 구획(211)으로 유입된 공기는 개구(213)를 통과하여 제4 구획(212)으로 유동할 수 있다.
제3 구획(211)의 바닥은 제4 구획(212)을 향해 하향 경사진 구조를 가지며, 제3 구획(211)의 바닥이 제4 구획(212)과 연결되는 위치에 개구(213)가 구비될 수 있다. 제4 구획(212)의 바닥은 제3 구획(211)의 바닥보다 더 아래쪽에 위치하며, 제4 구획(212)의 바닥에는 제2 탱크(201)가 제공될 수 있다.
제3 구획(211) 내에는 미디엄필터(220)가 제공되고, 제4 구획(212) 내에는 에어컨택터(230)와 엘리미네이터(240)가 제공될 수 있다. 미디엄필터(220)는 유입구(En2)에 인접하여 배치될 수 있고, 에어컨택터(230)는 제2 탱크(201)에 인접하여 개구(213)를 가리는 상태로 배치될 수 있으며, 엘리미테이터(240)는 에어컨택터(230)의 상부에서 배출구(Ex2)에 인접하여 배치될 수 있다.
미디엄필터(220)는 대략 10㎛ 이상의 굵은 입자상 물질들(벌레, 낙엽, 굵은 먼지 등)을 제거하도록 구성될 수 있고, 에어컨택터(230)는 제습 또는 가습처리하고자 하는 공기와 수용액(AS)의 접촉 면적을 극대화할 수 있도록 허니컴 구조를 가질 수 있다. 이를 통해서 수용성 대기오염물질, 냄새, VOC, 실내오염물질(Indoor Air Quality), 제진(총 먼지, 미세먼지, 초미세먼지, 에어로졸, 광화학스모그), 의료관련 감염(HAIs), 제균(바이러스, 세균, 곰팡이 등), 방사선가스 라돈(Ra) 등의 수용성 가스상물질을 동시에 제거하는 공기청정 기능을 수행할 수 있다. 엘리미네이터(240)는 미세수적 형태로 분사된 수용액(AS)이 비산하는 것을 차단하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 엘리미네이터(240) 상부에는 헤파필터(250)와 송풍팬(260)이 더 배치될 수 있다. 헤파필터(250)는 미세한 입자상 물질들(총 먼지, 미세먼지, 초미세먼지, 에어로졸, 광화학스모그)을 제거하도록 구성될 수 있다.
제2 탱크(201)에는 전자식 레벨센서(202)가 제공되어 수용액(AS)의 수위변화를 감지할 수 있다.
제2 처리부(200)는 제2 탱크(201)와 연결된 제2 공급관(271)을 통해 공급되는 수용액(AS)을 제3 구획(211)과 제4 구획(212)으로 분사하는 제2 분사노즐(270)을 포함할 수 있다.
제2 분사노즐(270)은 복수개가 제3 구획(211)과 제4 구획(212) 내에 배치될 수 있으며, 제2 공급관(271)과 연결될 수 있다. 제2 탱크(201)와 연결된 제2 공급관(271)은 펌프(272)의 구동에 의해 제2 탱크(201) 내에 수용된 수용액(AS)을 제2 분사노즐(270)로 공급할 수 있다.
제2 분사노즐(270)이 수용액(AS)을 분사하는 것을 고려하여 제3 구획(211) 내에서 미디엄필터(220)는 제2 분사노즐(270)의 상부에 배치되며, 제4 구획(212) 내에서 에어컨택터(230)는 제2 분사노즐(270)의 하부에 배치되고, 엘리미네이터(240)는 제2 분사노즐(270)의 상부에 배치될 수 있다. 제2 분사노즐(270)은 수용액(AS)을 미세수적 형태로 분사할 수 있다.
유입구(En2)를 통해 제3 구획(211)으로 유입된 공기는 제3 구획(211) 내에서 제2 분사노즐(270)에서 분사되는 수용액(AS)과 1차로 접촉하게 된다. 그리고, 개구(213)를 통과해 제4 구획(212)으로 유입된 공기는 에어컨택터(230)를 통과하며 수용액(AS)과 2차로 접촉하게 된다. 특히, 에어컨택터(230)는 허니컴 형태의 공기와 수용액(AS)의 접촉 면적을 극대화한 구조로서, 상부에서는 분사된 수용액(AS)이 흘러내리고 하부에서는 개구(213)를 통과한 공기가 상승하는 구조이므로 에어컨택터(230)의 많은 접촉면에서 공기가 수용액(AS)과 접촉할 수 있다. 이를 통해 수용액(AS)은 공기중으로 수분을 배출할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 공급관(271)은 제1 처리부(100)의 제1 탱크(101)와 제2 연결관(273)을 통해 연결될 수 있다. 또한, 제2 탱크(201)는 급수관(203)과 연결될 수 있다.
온도 조절부(300)는 제1 처리부(100)와 제2 처리부(200)에 각각 연결되어 제1 탱크(101) 내의 수용액(AS)을 냉각시키고 제2 탱크(201) 내의 수용액(AS)을 가열시킬 수 있다. 운행 방식에 따라서, 온도 조절부(300)는 반대로 제1 탱크(101) 내의 수용액(AS)을 가열시키고 제2 탱크(201) 내의 수용액(AS)을 냉각시킬 수도 있다.
온도 조절부(300)는 제1 구획(111) 내에 배치되는 증발기(310), 제1 탱크(101) 내에 배치되어 증발기(310)와 연결되는 증발코일(320), 제3 구획(211) 내에 배치되어 증발기(310)와 연결되는 응축기(330), 제2 탱크(201) 내에 배치되어 응축기(330)와 연결되는 응축코일(340), 증발코일(320)과 응축코일(340)에 각각 연결되는 압축기(350)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 압축기(350), 응축코일(340), 증발코일(320), 증발기(310) 및 응축기(330)는 이송관(301)을 통해 연속하여 연결될 수 있다. 예를 들어, 증발기(310)는 증발코일(320)과 연결되고, 증발코일(320)은 압축기(350)와 연결되며, 압축기(350)는 응축코일(340)과 연결되고, 응축코일(340)은 응축기(330)와 연결되며, 응축기(330)는 다시 증발기(310)와 연결되어 연속하는 순환 사이클을 구현할 수 있다.
증발코일(320) 및 응축코일(340)과 압축기(350)를 연결하는 이송관(301)에는 사방밸브(4-way valve)(360)가 제공될 수 있다. 운행 방식에 따라서 압축기(350)에서 생성된 고압가스는 사방밸브(360)를 통과하여 응축코일(340)로 이송되거나 증발코일(320)로 이송될 수 있다.
증발기(310)와 응축기(330)를 연결하는 이송관(301)에는 팽창밸브(370)가 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 압축기(350)와 사방밸브(360) 및 팽창밸브(370)는 케이스(380) 내에 수용되어 보호될 수 있다.
도 3에서는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 올인원 습식 공기청정조화 장치의 운행 상태를 개략적으로 나타내고 있다. 올인원 습식 공기청정조화 장치(10)는 운행을 통해 제1 처리부(100)에서 실내 공기를 제습처리함으로써 공기청정 기능을 수행하고, 제2 처리부(200)에서는 실외 공기를 가습처리함으로써 제습처리된 수분과 수용성 오염물질 등을 외부로 배출할 수 있다.
압축기(350)가 동작하여 생성된 고압가스는 사방밸브(360)를 통과한 후 제2 처리부(200)의 응축코일(340)을 거치면서 제2 탱크(201) 내에 수용된 수용액(AS)을 가열하여 온도를 높혀준다. 그리고, 고압가스는 응축기(330)를 지나서 팽창밸브(370)를 통과하게 되는데, 이때 고압가스를 아주 높은 압력을 가해 분사시키게 된다. 압력이 가해진 고압가스는 제1 처리부(100)의 증발기(310)를 거쳐 증발코일(320)을 통과하면서 제1 탱크(101) 내에 수용된 수용액(AS)을 냉각시킨다. 그리고, 사방밸브(360)를 통과하여 다시 압축기(350)로 이송된다.
제1 처리부(100)는 온도 조절부(300)에 의해 냉각된 수용액(AS)을 사용해 실내 공기를 제습처리한다. 구체적으로, 제1 탱크(101) 내에서 냉각되어진 수용액(AS)은 펌프(172)의 구동에 의해 제1 공급관(171)을 따라서 이송되고, 제1 분사노즐(170)은 이송된 수용액(AS)을 제1 구획(111)과 제2 구획(112)으로 분사한다.
송풍팬(160)의 작동에 의해 유입구(En1)를 따라 제1 구획(111)으로 흡입된 실내 공기는 미디엄필터(120)를 통과하면서 대략 10㎛ 이상의 굵은 입자상 물질들이 걸러질 수 있다. 미디엄필터(120)를 통과한 공기는 증발기(310)를 통과하면서 잠열과 현열을 제거한 후 제1 구획(111) 내에서 제1 분사노즐(170)에서 분사되는 수용액(AS)과 1차로 접촉하게 된다. 그리고, 개구(113)를 통과해 제2 구획(112)으로 유입된 실내 공기는 에어컨택터(130)를 통과하며 수용액(AS)과 2차로 접촉하게 된다. 실내 공기와의 물리적인 접촉에 의해 수용액(AS)은 공기중에 함유된 수분과 열을 흡수한다. 또한, 공기중에 포함된 바이러스 및 세균도 수용액(AS)과의 접촉에 의해 94% 이상 사멸하게 되는데 이는 수용액(AS), 즉 염화리튬 용액의 기본적인 성질을 이용한 효과이다. 또한, 수용액(AS)과의 접촉을 통해 공기중에 포함된 수용성 대기오염물질, 냄새, VOC, 실내오염물질, 제진(총 먼지, 미세먼지, 초미세먼지, 에어로졸, 광화학스모그), 의료관련 감염(HAIs), 제균(바이러스, 세균, 곰팡이 등), 방사선가스 라돈(Ra) 등의 수용성 가스상물질이 수용액(AS)과 융착 및 수용되어 제거되는 공기청정 기능을 수행할 수 있으며, 이를 통해 공기의 질을 향상시킬 수 있다.
에어컨택터(130)를 통과하여 제습처리 및 청정처리된 공기는 엘리미네이터(140)를 거쳐 수용액(AS)의 비산을 차단하고, 헤파필터(150)를 통과하면서 각종 미세한 입자상 물질들이 추가적으로 걸러진 후 깨끗하고 신선한 상태로 배출구(Ex1)를 따라 실내로 공급된다. 특히, 냉각된 수용액(AS)과의 접촉에 의해 공기는 냉각제습된 상태로 공급될 수 있다.
한편, 제1 처리부(100)의 운전 과정을 통해 지속적인 제습처리 및 청정처리가 수행되는 경우 제1 탱크(101) 내에 수용된 수용액(AS)의 농도는 공기중의 수분을 흡수함에 따라서 저하하고 수위는 증가하게 된다. 그리고, 제1 탱크(101) 내의 수용액(AS)의 수위가 일정 수치에 도달하게 되면 제2 처리부(200)의 제2 탱크(201)와 연결된 제1 연결관(173)을 통해 제1 탱크(101) 내의 수용액(AS)의 수위와 제2 탱크(201) 내의 수용액(AS)의 수위가 균형을 이루도록 한다.
제1 탱크(101) 내의 수용액(AS)의 수위는 전자식 레벨센서(102)에 의해 감지될 수 있고, 제1 연결관(173)을 개방하여 제1 탱크(101) 내의 수용액(AS)이 제2 탱크(201)로 이송될 수 있도록 한다. 이러한 수용액(AS)의 이송은 미도시된 제어장치를 통해 자동적으로 수행될 수 있다.
제1 처리부(100)와 반대로 제2 처리부(200)는 온도 조절부(300)에 의해 가열된 수용액(AS)을 사용해 실외 공기를 가습처리한다. 구체적으로, 제2 탱크(201) 내에서 가열된 수용액(AS)은 펌프(272)의 구동에 의해 제2 공급관(271)을 따라서 이송되고, 제2 분사노즐(270)은 이송된 수용액(AS)을 제3 구획(211)과 제4 구획(212)으로 분사한다.
분사된 수용액(AS)은 송풍팬(260)의 작동에 의해 제3 구획(211)으로 흡입되어 제4 구획(212)으로 유입되는 실외 공기와 접촉하면서 공기중으로 수분과 열을 배출하게 된다. 수용액(AS)에 함유된 수분을 흡수하여 가습처리된 공기는 엘리미네이터(240)와 헤파필터(250)를 통과한 후 배출구(Ex2)를 따라 실외로 배출된다. 그리고, 수용액(AS)은 공기중으로 수분을 배출함으로써 재생된다. 특히, 제1 탱크(101)에서 제2 탱크(201)로 이송된 수용액(AS)은 실내 공기에 대한 청정처리를 통해 수용성 오염물질등을 함유한 상태이며 제2 탱크(201) 내에서 응축코일(340)을 통해 가열되는데, 가열되어 온도가 상승된 수용액(AS)은 수분을 증기로 수용성 오염물질과 함께 공기에 흡수시켜 외부로 방출시키게 한다. 필요에 따라서, 제1 처리부(100)의 제1 탱크(101)와 연결된 제2 연결관(273)을 통해 재생된 수용액(AS)을 공급할 수 있다.
청정처리를 통해서 제1 탱크(101)와 제2 탱크(201) 내에 쌓이는 입자상의 오염물질들은 제1 탱크(101)와 제2 탱크(201)에 제공되는 처리관(미도시)을 통해 제거될 수 있다.
이와 같이, 실내로 연결된 제1 처리부(100)는 실내 공기를 제습처리하며 이를 통해 실내 공기를 청정처리하고, 실외로 연결된 제2 처리부(200)는 실외 공기를 가습처리하며 이를 통해 제습 및 청정처리된 수용액(AS)에서 수분과 오염물질을 분리하여 수용액(AS)을 재생한다. 그리고, 제습처리과정에서 증가된 제1 탱크(101) 내의 수용액(AS)의 수위는 가습처리과정에서 제2 탱크(201) 내의 수용액(AS)의 수위가 감소함에 따라서 제1 탱크(101)와 제2 탱크(201)의 상호 연결을 통해 균형을 이루도록 한다. 이처럼 제1 처리부(100)에서 공기 제습 및 공기청정에 사용된 수용액(AS)은 제2 처리부(200)에서 제습된 수분과 오염물질을 공기중으로 배출함으로써 재생될 수 있다.
필요에 따라서 제습을 통해 증가되는 수분보다 가습을 통해 배출되는 수분의 양이 더 많을 경우 제2 탱크(201) 내의 수용액(AS)의 수위는 작동을 위해 요구되는 운전수위보다 낮아지게 되는데, 이 경우에는 제2 탱크(201)와 연결된 급수관(203)을 통해 물을 공급하여 일정하게 운전수위를 유지하도록 한다.
한편, 실내에 가습이 필요한 때가 있다. 올인원 습식 공기청정조화 장치(10)는 운행을 통해 제1 처리부(100)에서 실내 공기를 가습처리하고, 제2 처리부(200)에서는 외부 공기를 제습처리한다. 이를 위해, 먼저 온도 조절부(300)의 사방밸브(360)를 "a"위치에서 "b"위치로 스위치를 변경하여 압축기(350)에서 생성된 고압가스가 반대방향으로 흐르게 한다.
따라서, 제1 처리부(100)는 실내 공기를 가습 및 청정처리하여 오염물질 등이 걸러진 증기 상태의 깨끗한 공기를 실내에 공급할 수 있고, 제2 처리부(200)는 외부 공기를 제습처리할 수 있다. 이 경우, 가습 및 청정처리된 공기는 가열된 수용액(AS)과의 접촉에 의해 가열가습된 상태로 공급될 수 있다.
실시예에 따라서, 제2 연결관(273)을 차단하여 제2 탱크(201) 내의 수용액(AS)이 제1 탱크(101)로 이송되는 것을 막고, 제1 탱크(101)와 연결된 급수관(103)을 통해 물을 공급하여 일정하게 운전수위를 유지하도록 할 수 있다.
본 실시예에 따른 올인원 습식 공기청정조화 장치(10)는 온도 조절부(300)에서 발생하는 열을 제2 처리부(200)의 수용액(AS)을 가열하는 열원으로 사용함으로써 기존에 별도로 재생용 탱크에 장착하던 전기히터를 없애 간소화 및 소형화 구현이 가능하도록 하였다.
특히, 온도 조절부(300)의 히트펌프식 압축기(350)를 이용하여 수용액(AS)의 냉각(제습, 냉각장치)과 가열(가습, 난방장치) 제어에 의한 냉·난방장치로서 올인원 공기청정조화 장치(10)에는 냉각과 가열원이 필요하므로 하절기에는 압축기(350)의 증발열을 공급하여 실내의 냉각제습에 이용하고, 응축열은 수용액(AS) 재생을 위한 열원으로 이용하며, 동절기에는 냉동사이클을 사방밸브(360)를 이용하여 하절기와 반대로 동작하게 하여 실내를 가열가습함으로써 용액온도제어에 의한 잠열 우선제어가 가능하도록 하여 장치의 간소화 및 에너지를 절감하도록 하였다.
또한, 인체가 감지하는 온도는 현열과 잠열을 복합적으로 체감하게 된다. 따라서, 하절기에는 일반 에어컨보다 높은 온도로 설정하여 제습하고, 동절기에는 낮은 온도로 설정하여 가습하여도 인체가 감지하는 체감온도는 동일하게 되어 냉난방 에너지를 절약할 수 있다.
또한, 유입구(En1)로 인입되는 공기와 배출구(Ex1)로 배출되는 공기의 양을 조절하여 실내의 공기압력을 미세하게 양압으로 제어 유지하게 함으로써 외기와 틈새풍 등의 실내유입에 의한 실내오염 및 수분유입을 원천 차단하고 에너지의 유실을 차단하여 에너지를 절감할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10... 올인원 습식 공기청정조화 장치 100... 제1 처리부
200... 제2 처리부 300... 온도 조절부
110... 제1 몸체 120, 220... 미디엄필터
130, 230... 에어컨택터 140, 240... 엘리미네이터
150, 250... 헤파필터 160, 260... 송풍팬
170... 제1 분사노즐 210... 제2 몸체
270... 제2 분사노즐 310... 증발기
320... 증발코일 330... 응축기
340... 응축코일 350... 압축기
360... 사방밸브 370... 팽창밸브

Claims (10)

  1. 실내와 연결되며, 수용액이 수용되는 제1 탱크를 구비하는 제1 몸체를 포함하고, 상기 제1 몸체 내부로 유입된 실내 공기에 상기 수용액을 분사하여 상기 실내 공기를 제습 또는 가습처리함으로써 공기청정 기능을 수행하는 제1 처리부;
    실외와 연결되며, 상기 제1 처리부와 이격되어 배치되고, 수용액이 수용되는 제2 탱크를 구비하는 제2 몸체를 포함하며, 상기 제2 몸체로 유입된 실외 공기에 상기 수용액을 분사하여 상기 실외 공기를 가습 또는 제습처리함으로써 공기청정 기능을 수행하는 제2 처리부; 및
    상기 제1 처리부와 상기 제2 처리부에 연결되어 상기 제1 처리부 내의 수용액을 냉각 또는 가열시키고, 상기 제2 처리부 내의 수용액을 가열 또는 냉각시키는 온도 조절부;
    를 포함하고,
    상기 제1 몸체는 상기 실내 공기가 유입되는 유입구가 구비된 제1 구획과 상기 실내 공기가 배출되는 배출구가 구비된 제2 구획으로 구분되고, 상기 제2 몸체는 상기 실외 공기가 유입되는 유입구가 구비된 제3 구획과 상기 실외 공기가 배출되는 배출구가 구비된 제4 구획으로 구분되며, 상기 제2 구획의 바닥에는 상기 제1 탱크가 제공되고, 상기 제4 구획의 바닥에는 상기 제2 탱크가 제공되며,
    상기 제1 처리부는 상기 제1 탱크와 연결된 제1 공급관을 통해 공급되는 상기 수용액을 상기 제1 구획과 상기 제2 구획으로 분사하는 제1 분사노즐을 포함하고, 상기 제2 처리부는 상기 제2 탱크와 연결된 제2 공급관을 통해 공급되는 상기 수용액을 상기 제3 구획과 상기 제4 구획으로 분사하는 제2 분사노즐을 포함하며,
    상기 제1 구획과 상기 제3 구획 내에는 각각 미디엄필터가 제공되고, 상기 제2 구획과 상기 제4 구획 내에는 각각 에어컨택터와 엘리미네이터가 제공되며, 상기 미디엄필터는 상기 제1 분사노즐과 상기 제2 분사노즐의 상부에 배치되고, 상기 에어컨택터는 상기 제1 분사노즐과 상기 제2 분사노즐의 하부에 배치되며, 상기 엘리미네이터는 상기 제1 분사노즐과 상기 제2 분사노즐의 상부에 배치되며,
    상기 제1 처리부가 상기 실내 공기를 제습처리하는 경우 상기 제2 처리부는 상기 실외 공기를 가습처리하고, 상기 제1 처리부가 상기 실내 공기를 가습처리하는 경우 상기 제2 처리부는 상기 실외 공기를 제습처리하는 것을 특징으로 하는 올인원 습식 공기청정조화 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 온도 조절부는 상기 제1 구획 내에 배치되는 증발기, 상기 제1 탱크 내에 배치되어 상기 증발기와 연결되는 증발코일, 상기 제3 구획 내에 배치되어 상기 증발기와 연결되는 응축기, 상기 제2 탱크 내에 배치되어 상기 응축기와 연결되는 응축코일, 및 상기 증발코일과 상기 응축코일에 각각 연결되는 압축기를 포함하고,
    상기 압축기, 상기 응축코일, 상기 증발코일, 상기 증발기 및 상기 응축기는 이송관을 통해 연속하여 연결되는 것을 특징으로 하는 올인원 습식 공기청정조화 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 온도 조절부는 상기 증발코일 및 상기 응축코일과 상기 압축기를 연결하는 상기 이송관에 제공되는 사방밸브(4-way valve)와, 상기 증발기와 상기 응축기를 연결하는 상기 이송관에 제공되는 팽창밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 올인원 습식 공기청정조화 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공급관은 상기 제2 탱크와 제1 연결관을 통해 연결되고, 상기 제2 공급관은 상기 제1 탱크와 제2 연결관을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 올인원 습식 공기청정조화 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 에어컨택터는 허니컴 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 올인원 습식 공기청정조화 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 엘리미네이터 상에 배치되는 헤파필터 및 송풍팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 올인원 습식 공기청정조화 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    제1 처리부의 상기 수용액과 제2 처리부의 상기 수용액은 염화리튬 수용액인 것을 특징으로 하는 올인원 습식 공기청정조화 장치.
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