KR102067605B1 - 태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치 - Google Patents

태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 외부로부터 유입되는 공기 중에 포함된 휘발성 유기화합물을 흡착 방식으로 제거한 후 그 휘발성 유기화합물을 외부로 배출하기 위한 가열 과정과, 정화된 공기를 제습한 후 제습에 의한 수분을 외부로 배출하기 위한 가열 과정에 필요한 에너지의 일부로 태양열을 이용하도록 구성되는 공기 정화 및 제습 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치는 일측에 형성된 제1 유입구를 통해 외부로부터 유입되는 공기를 냉각하는 제1 쿨러, 제1 쿨러에 의해 냉각된 공기 중에 포함된 VOCs(Volatile Organic Compounds, 휘발성 유기화합물)를 흡착하고, 제습하는 제1 로터, 제1 로터에 의해 일부 정화 및 일부 제습된 공기를 냉각 또는 가열하는 냉난방부, 냉난방부에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 이동시키는 송풍기, 송풍기에 의해 이동된 공기에 잔존하는 VOCs를 흡착하고, 제습하는 제2 로터, 제2 로터에 의해 완전 정화 및 완전 제습된 공기를 재냉각하는 제2 쿨러, 제1 로터가 재생되도록, 다른 일측에 형성된 제2 유입구를 통해 외부로부터 유입되어 제1 로터에 공급되는 공기를 태양열 에너지와 전기 에너지로 순차적으로 가열하는 제1 히터부 및 제1 로터로부터 배출된 VOCs와 수분을 응결시키는 제3 쿨러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치를 제시한다.

Description

태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치{solar-powered air purification and dehumidification device}
본 발명은 공기의 정화 및 제습 과정에 태양열을 이용하는 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 외부로부터 유입되는 공기 중에 포함된 휘발성 유기화합물을 흡착 방식으로 제거한 후 그 휘발성 유기화합물을 외부로 배출하기 위한 가열 과정과 정화된 공기를 제습한 후 제습에 의한 수분을 외부로 배출하기 위한 가열 과정에 필요한 에너지의 일부로 태양열을 이용하도록 구성되는 공기 정화 및 제습 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 가정, 사무실 또는 공장 등의 다양한 장소에서는 실내의 쾌적한 환경 조성을 위하여 에어 필터 등을 통해 실내 공기를 정화하는 공기 정화 장치와 제습제를 이용하여 실내 공기를 제습하는 공기 제습 장치가 널리 이용되고 있다.
이러한 공기 정화 장치 또는 공기 제습 장치에 적용되는 기본 원리 자체는 공지된 몇 가지 원리 중 하나임이 자명하나, 내부 구조 등의 차이에 의해 그 효과에 차이가 있을 수 있고, 효율성에 차이가 있을 수 있으며, 정화 또는 제습에 이용하는 에너지원의 차이 등에 의해 효율성에 차이가 있을 수 있다.
따라서, 장치 내부의 구조, 이용하는 에너지원 또는 그 에너지원의 적용 방식 중 어느 하나 이상을 개선함으로써, 장치의 효과 또는 효율성 중 어느 하나 이상을 개선하기 위한 다양한 발명들이 제안되어 공개되고 있는 실정이며, 이와 관련되는 발명으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0123167호의 “히터와 폐열을 활용한 제습 시스템 및 그 운영방법” 및 대한민국 등록특허공보 제10-1507140호의 “압축기의 폐열 이용 구조를 갖는 하이브리드 제습기”, 대한민국 등록특허공보 제10-1811981호의 “폐열 재사용 기능을 갖는 공기 조화기” 및 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0044503호의 “공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템”이 제안되어 공개된 바 있다.
상기 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0123167호의 “히터와 폐열을 활용한 제습 시스템 및 그 운영방법”에는 증발기, 압축기, 응축기 및 팽창밸브 등 제습기의 기본 구성에 더하여 유입되는 외부 공기를 가열하는 가열용 히터, 압축기에서 발생되는 폐열을 맞교환하는 방식으로 유입된 외부 공기의 온도를 높인 후 증발기로 공급하는 열교환기 및 압축기의 폐열에 대하여 열교환기로의 유입을 조절하기 위한 개폐밸브를 포함하도록 구성되어, 도장 작업장의 에너지 비용을 절감할 수 있도록 하는 시스템 및 방법에 관한 발명이 제안되었고, 상기 대한민국 등록특허공보 제10-1507140호의 “압축기의 폐열 이용 구조를 갖는 하이브리드 제습기”에는 응축기, 증발기, 압축기 및 제습로터 등 제습기의 기본 구성에 더하여 응축기를 거쳐 가온된 공기를 제습로터의 재생부로 안내하는 메인유로 및 압축기의 방열에 의해 가열된 방열공기를 메인유로로 안내하는 방열유로를 포함하도록 구성되어, 압축기에서 발생된 열을 제습로터의 재생에 사용하므로 에너지 절약과 동시에 효과적인 제습을 수행할 수 있는 장치에 관한 발명이 제안되었다.
또한, 상기 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0044503호의 “공기식 태양광열 예열모듈을 이용한 공조시스템”에는 공기열원을 가열 또는 냉각하여 온도를 조정하며 공기열원을 필터링한 후 건물의 실내공간을 향해 토출할 수 있게 송풍하는 에어핸들링유닛 및 건물의 외벽에 장착가능하게 구비되고 내측에 공기가 유동가능한 에어갭공간을 형성하되 그 에어갭공간에 태양열원을 열 전도하여 공기를 가열토록 집열하며 에어핸들링유닛을 향해 예열된 공기열원을 공급가능하게 구비되는 예열모듈을 포함하도록 구성되어, 건물의 기존 공조설비와 효율적으로 연동하여 예열모듈의 실효성 및 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 하고, 건물 내 환기설비의 환기효율을 향상시킬 수 있도록 하는 시스템에 관한 발명이 제안되었고, 상기 대한민국 등록특허공보 제10-1811981호의 “폐열 재사용 기능을 갖는 공기 조화기”에는 과전력을 소비하는 히트펌프가 불필요하도록 구성되어 에너지를 절약할 수 있고, 냉각을 위한 열교환을 수행하며 외부로 배출되는 가열된 공기를 회수하여 외부공기와 혼합 후 재순환되게 구조를 개선하여 열 에너지의 이용 효율을 증가시킬 수 있는 장치에 관한 발명이 제안되었다.
그러나 상기와 같은 종래 발명들이 실내 공기의 정화 및 제습에 관한 효과와 효율성을 모두 향상시킨 최적의 발명이라고 할 수 있는 것은 아니므로, 이를 더욱 개선함으로써 실내 공기의 정화 및 제습에 관한 효과와 효율성을 더욱 향상시킬 수 있는 장치에 관한 발명이 요구되는 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0123167호(2013. 11. 12) 대한민국 등록특허공보 제10-1507140호(2015. 03. 24) 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0044503호(2017. 04. 25) 대한민국 등록특허공보 제10-1811981호(2017. 12. 18)
본 발명에 의한 태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치는 상기와 같은 종래 발명들을 참고하여 개선함으로써,
실내 공기의 정화 및 제습을 동시에 수행할 수 있고, 실내 공기의 정화 및 제습의 효과에 더하여 효율성을 더욱 향상시킬 수 있는 장치를 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 의한 태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치는 상기와 같은 목적을 실현하고자,
일측에 형성된 제1 유입구를 통해 외부로부터 유입되는 공기를 냉각하는 제1 쿨러; 상기 제1 쿨러에 의해 냉각된 공기 중에 포함된 VOCs(Volatile Organic Compounds, 휘발성 유기화합물)를 흡착하고, 제습하는 제1 로터; 상기 제1 로터에 의해 일부 정화 및 일부 제습된 공기를 냉각 또는 가열하는 냉난방부; 상기 냉난방부에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 이동시키는 송풍기; 상기 송풍기에 의해 이동된 공기에 잔존하는 VOCs를 흡착하고, 제습하는 제2 로터; 상기 제2 로터에 의해 완전 정화 및 완전 제습된 공기를 재냉각하는 제2 쿨러; 상기 제1 로터가 재생되도록, 다른 일측에 형성된 제2 유입구를 통해 외부로부터 유입되어 제1 로터에 공급되는 공기를 태양열 에너지와 전기 에너지로 순차적으로 가열하는 제1 히터부; 및, 상기 제1 로터로부터 배출된 VOCs와 수분을 응결시키는 제3 쿨러; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치를 제시한다.
본 발명에 의한 태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치는,
실리카 및 제오라이트를 포함하도록 구성되는 제1 로터와 제2 로터를 구비함으로써 공기 중의 휘발성 유기화합물과 수분을 두 차례에 걸쳐 모두 제거할 수 있는 효과가 발생하고,
제1 로터와 제2 로터 각각에 가열되어 건조된 공기를 공급하는 제1 히터부와 제2 히터부를 구비함으로써 제1 로터와 제2 로터를 재생시킴과 동시에 제습 효과를 향상시킬 수 있는 효과가 발생하며,
제1 히터부와 제2 히터부에 각각 태양열을 열원으로 하는 태양열 히터를 구비함으로써 공기의 가열에 필요한 에너지의 소비를 절약할 수 있는 효과가 발생한다.
도 1은 본 발명에 의한 태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치를 구성하는 제1 로터를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치에 제1 내지 제12 센서가 부가된 상태를 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치를 구성하는 태양열 히터의 내부 구조를 나타낸 예시도.
도 5는 사용자 모바일 기기를 이용하여 본 발명에 의한 태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치를 제어하는 과정을 나타낸 예시도.
본 발명은 공기의 정화 및 제습 과정에 태양열을 이용하는 시스템에 관한 것으로써, 일측에 형성된 제1 유입구(10)를 통해 외부로부터 유입되는 공기를 냉각하는 제1 쿨러(100); 상기 제1 쿨러(100)에 의해 냉각된 공기 중에 포함된 VOCs(Volatile Organic Compounds, 휘발성 유기화합물)를 흡착하고, 제습하는 제1 로터(110); 상기 제1 로터(110)에 의해 일부 정화 및 일부 제습된 공기를 냉각 또는 가열하는 냉난방부(120); 상기 냉난방부(120)에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 이동시키는 송풍기(130); 상기 송풍기(130)에 의해 이동된 공기에 잔존하는 VOCs를 흡착하고, 제습하는 제2 로터(140); 상기 제2 로터(140)에 의해 완전 정화 및 완전 제습된 공기를 재냉각하는 제2 쿨러(150); 상기 제1 로터(110)가 재생되도록, 다른 일측에 형성된 제2 유입구(20)를 통해 외부로부터 유입되어 제1 로터(110)에 공급되는 공기를 태양열 에너지와 전기 에너지로 순차적으로 가열하는 제1 히터부(160); 및, 상기 제1 로터(110)로부터 배출된 VOCs와 수분을 응결시키는 제3 쿨러(170); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치에 관한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하고자 한다.
우선, 도 1에 도시된 상기 제1 쿨러(100)는 본 발명에 의한 정화 및 제습 장치의 일측에 형성된 제1 유입구(10)를 통해 외부로부터 유입되는 공기를 냉각하는 장치이며, 여름철 외부 온도의 영향을 받아 더워진 공기의 온도를 1차로 낮춤으로써, 이후 단계적으로 냉각된 찬 공기가 공기 정화 및 제습 장치의 외부로 배출될 수 있도록 한다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 유입구(10) 측에는 외부로부터 유입되는 공기의 온도와 습도를 측정하는 센서가 구비될 수 있으며, 이를 후술될 다른 센서들과 구분하기 위하여 제1 센서(11)라 지칭하기로 한다.
다만, 도 2에서는 상기 제1 센서(11)가 공기 정화 및 제습 장치의 내부에 구비된 것으로 도시되었으나, 외부에 구비되어도 무방하다.
또한, 상기 제1 로터(110)는 상기 제1 쿨러(100)에 의해 1차로 냉각된 공기 중에 포함된 VOCs(Volatile Organic Compounds, 휘발성 유기화합물)와 수분을 1차로 제거하는 장치이며, 도 3에 도시된 바와 같이, 일측면과 타측면이 모두 개방되고 내부에 중공이 형성되는 원통형으로 구성되며 모터에 의하여 회전되는 회전부(111)와 상기 회전부(111)의 일측면과 타측면을 구성하며 공기 중에 포함된 VOCs를 흡착하고 수분을 흡수하는 흡착부(112)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기 회전부(111)는 상기 제1 유입구(10)를 통해 외부로부터 유입된 공기가 상기 중공을 통과하여 냉난방부(120)를 향해 이동할 수 있도록 공기의 이동 방향을 따라 개방된 일측면과 타측면이 연속하도록 배치됨이 바람직하며, 그 일측면과 타측면에는 각각 또는 공기를 연통시킬 수 있는 복수 개의 통공이 형성된 흡착부(112)가 구비된다.
이때, 상기 흡착부(112)는 일반적으로 사용되는 필터망 등에 적용되는 촘촘한 구조의 그물망 형태로 구성될 수 있으나 반드시 이러한 형태로 한정되는 것은 아니며, 직물 구조 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 흡착부(112)는 VOCs의 흡착 성능이 우수한 실리카 및 제오라이트를 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하며, 이러한 실리카 및 제오라이트는 VOCs를 흡착하는 성질에 더하여 제습에도 우수한 효과를 보이므로, 상기 제1 로터(110)의 일측면과 타측면을 통과하는 공기는 함유된 VOCs의 상당량이 제거될 수 있고 동시에 함유된 수분의 일부 또는 상당량이 제거될 수 있다.
이때, 상기 제1 로터(110)가 상기 모터에 의하여 회전되는 방식은 모터의 모터축에 타이밍 풀리를 체결하고 타이밍 벨트를 그 타이밍 풀리의 외주연과 제1 로터(110)의 외주연에 동시에 감아 회전시키는 방식일 수 있으나 반드시 이러한 방식으로 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 제1 쿨러(100)와 상기 제1 로터(110)의 사이에는 제1 쿨러(100)에 의해 냉각된 공기의 온도와 습도에 더하여 VOCs의 농도를 측정하는 센서가 구비될 수 있으며, 이를 다른 센서들과 구분하기 위하여 제2 센서(101)라 지칭하기로 한다.
또한, 상기 냉난방부(120)는 상기 제1 로터(110)에 의해 상당량의 VOCs와 일부 또는 상당량의 수분이 제거된 상태의 공기를 냉각 또는 가열하는 장치이며, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 유입구(10)를 통해 내부로 유입된 공기의 진행 방향을 따라 제1 로터(110)의 다음 위치에 구비되고, 정화 및 제습된 공기의 냉각을 위한 냉각 코일과 가열을 위한 가열 코일을 모두 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기 냉각 코일과 상기 가열 코일은 상기 정화 및 제습 장치 내부의 공기를 냉각 또는 가열할 수 있도록 선택적으로 어느 하나의 코일만이 작동하도록 구성된다.
이때, 상기 냉각 코일과 상기 가열 코일 중 작동되는 코일의 선택은 상기 제1 유입구(10)를 통해 외부로부터 유입되는 공기의 온도, 즉, 상기 제1 센서(11)에서 측정되는 온도에 따른 것일 수 있으나, 정화 및 제습 장치 자체에 구비되는 제어 장치 또는 사용자 모바일 기기(200)를 이용하는 사용자의 선택에 따라 언제든지 변경될 수 있다.
또한, 상기 제1 로터(110)와 상기 냉난방부(120)의 사이에는 제1 로터(110)에 의해 VOCs와 수분이 제거된 공기의 온도와 습도에 더하여 VOCs의 농도를 측정하는 센서가 구비될 수 있으며, 이를 다른 센서들과 구분하기 위하여 제3 센서(113)라 지칭하기로 한다.
또한, 상기 송풍기(130)는 팬의 회전에 의하여 바람을 송풍하는 장치로써, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 냉난방부(120)와 상기 제2 로터(140)의 사이에 설치되어 제2 로터(140) 측을 향해 송풍한다.
따라서, 상기 냉난방부(120)에 의하여 냉각 또는 가열된 공기는 상기 정화 및 제습 장치의 내부에서 정체되지 아니하고, 제2 로터(140) 측으로 신속하게 이동하게 된다.
이때, 상기 냉난방부(120)와 상기 송풍기(130)의 사이에는 냉난방부(120)에 의해 냉각 또는 가열된 공기의 온도와 습도를 측정하는 센서가 구비될 수 있으며, 이를 다른 센서들과 구분하기 위하여 제4 센서(121)라 지칭하기로 한다.
또한, 상기 제2 로터(140)는 상기 송풍기(130)에 의해 이동된 공기 중에 잔류하는 VOCs를 흡착하고 수분을 제거하는 장치로써, 상기 제1 로터(110)와 동일하게 일측면과 타측면이 모두 개방되고 내부에 중공이 형성되는 원통형으로 구성되며 모터에 의하여 회전되는 회전부(111)와, 상기 회전부(111)의 일측면과 타측면을 구성하며 공기 중에 포함된 VOCs를 흡착하고, 이와 동시에 공기 중에 포함된 수분을 흡수하는 흡착부(112)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 정화 및 제습 장치의 내부로 유입된 공기는 상기 제1 로터(110)에서 상당량의 VOCs가 제거되고, 일부 또는 상당량의 수분이 제거된 상태로 상기 제2 로터(140) 측으로 이동하게 되며, 제2 로터(140)는 제1 로터(110)와 동일한 방식으로 회전되며 공기 중에 잔류하는 나머지 VOCs 및 수분을 함께 모두 제거함으로써, 2차의 과정에 의하여 완전 정화 및 완전 제습된 공기가 상기 정화 및 제습 장치의 외부로 배출될 수 있도록 한다.
이때, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제2 로터(140)의 후방에는 제2 로터(140)에 의해 정화 및 제습된 공기를 재냉각시키는 제2 쿨러(150)가 구비되며, 상기 제2 쿨러(150)는 상기 냉난방부(120)를 구성하는 냉각 코일과 가열 코일 중 냉각 코일이 작동하여 상기 제1 로터(110)를 통과한 공기를 냉각시킨 경우에만 작동하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 제1 쿨러(100)는 상기 냉각 코일에 의하여 냉각되었으나 상기 송풍기(130)에 의하여 송풍되고, 상기 제2 로터(140)를 거치며 정화 및 제습되는 과정에서 가열되어 온도가 소폭 상승한 공기를 재냉각하여 외부로 배출하기 위한 장치이며, 이에 따라 상기 가열 코일이 작동하는 경우에는 공기를 냉각할 실익이 없으므로, 작동하지 않도록 구성된다.
이때, 상기 제2 로터(140)와 상기 제1 쿨러(100)의 사이에는 제2 로터(140)에 의해 VOCs와 수분이 제거된 공기의 온도와 습도에 더하여 VOCs의 농도를 측정하는 센서가 구비될 수 있고, 제2 쿨러(150)에 의하여 냉각된 공기의 온도와 습도를 측정하는 센서가 제2 쿨러(150)의 후방에 구비될 수 있으며, 이를 다른 센서들과 구분하기 위하여 순서대로 제5 센서(141) 및 제6 센서(151)라 지칭하기로 한다.
한편, 상기 제1 센서(11), 상기 제4 센서(121) 및 상기 제6 센서(151)에서 측정되는 공기의 온도와 습도, 상기 제2 센서(101), 상기 제3 센서(113) 및 상기 제5 센서(141)에서 측정되는 공기의 온도, 습도 및 VOCs의 농도는 각각 공기 정화 및 제습 장치 자체의 표시 장치에 표시될 수 있고, 사용자가 소지한 사용자 모바일 기기(200)에 전송되어 표시될 수 있으며, 이러한 구성의 실현을 위하여, 본 발명은 제어 어플리케이션이 설치되어 상기 공기 정화 및 제습 장치의 작동 상태를 모니터링할 수 있고, 작동을 제어할 수 있는 사용자 모바일 기기(200)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 사용자 모바일 기기(200)는 제어 어플리케이션이 설치되어, 내부의 센서에서 측정되는 공기의 온도, 습도 및 VOCs의 농도를 수신하여 화면에 표시 가능하고, 외부로 배출되는 공기의 온도, 습도 또는 VOCs의 농도 중 어느 하나 이상을 조절하기 위한 제어 신호를 생성하여 전송 가능하며, 기설정된 시각마다 장치의 작동 또는 정지를 위한 제어 신호를 생성하여 전송 가능하고, 장치의 작동 후 기설정된 시간의 경과 후 정지를 위한 제어 신호를 생성하여 전송 가능하며, 외부로부터 유입되는 공기의 온도, 습도 또는 VOCs의 농도에 따라 장치의 작동 또는 정지를 위한 제어 신호를 생성하여 전송 가능한 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기 사용자 모바일 기기(200)를 소지한 사용자는 상기 공기 정화 및 제습 장치의 내부에 구비된 각 센서들에서 측정되는 측정값을 통해 장치의 정상 작동 여부를 파악할 수 있고, 장치의 외부로 배출되는 공기의 온도, 습도 또는 VOCs의 농도 중 어느 하나 이상을 조절하여 실내의 온도, 습도 그리고 공기질을 조절할 수 있으며, 계절 등 외부 환경에 따라 기설정된 시각에 장치가 자동으로 작동한 후 정지하도록 하여 실내의 온도, 습도 그리고 공기질이 자동으로 조절되도록 할 수 있다.
또한, 사용자는 상기 공기 정화 및 제습 장치를 작동시킨 후 기설정된 시간이 경과하거나, 기설정된 온도, 습도 또는 VOCs의 농도에 도달하면 장치가 자동으로 정지하게 설정하여 전력의 낭비를 방지할 수 있고, 외부로부터 장치의 내부로 유입되는 공기의 온도, 습도 또는 VOCs의 농도에 따라 장치가 자동으로 작동한 후 기설정된 온도, 습도 또는 VOCs의 농도에 도달하면 장치가 자동으로 정지하도록 설정하여 실내의 온도, 습도 그리고 공기질이 자동으로 조절되도록 할 수 있다.
또한, 사용자는 상기 사용자 모바일 기기(200)를 이용하여 가동 중인 상기 공기 정화 및 제습 장치의 가동 시간과 예상 소비 전력을 확인할 수 있고, 예상 소비 전력에 따른 전기 요금의 추정치를 확인할 수 있으며, 장치의 내부로 유입되는 공기의 온도와 습도 그리고 VOCs의 농도, 장치의 외부로 배출되는 공기의 온도와 습도 그리고 VOCs의 농도, 가동시간 및 예상 소비 전력이 모두 반영되어 계산되는, 공기 정화 및 제습 장치의 가동시간에 다른 가동효율을 확인할 수 있다.
또한, 상기 사용자 모바일 기기(200)는 상기 공기 정화 및 제습 장치의 외부로 배출되는 공기의 온도, 습도 또는 VOCs의 농도 중 어느 하나 이상을 조절하기 위한 제어 신호를 생성하여 전송한 후 실제로 배출되는 공기의 온도, 습도 또는 VOCs의 농도가 목표치에 도달하기 까지의 시간을 측정하여 공기 정화 및 제습 장치의 가동효율을 계산할 수 있으며, 계산되는 가동효율이 기설정된 수준 이하로 감소하는 경우에는 이러한 사실을 통지하기 위한 통지 메시지를 화면에 출력함으로써 사용자가 이를 확인하여 장치의 내부를 점검하도록 할 수 있다.
이에 따라, 상기 공기 정화 및 제습 장치의 내부에는 상기한 각 센서에서 측정되는 측정값을 수집하여 상기 사용자 모바일 기기(200)로 전송하고, 사용자 모바일 기기(200)로부터 전송되는 제어 신호를 수신하는 통신부가 구비될 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제어 신호를 기반으로 상기 제1 쿨러(100), 상기 제1 로터(110) 또는 상기 냉난방부(120) 중 어느 하나 이상을 제어하는 제어부(210)가 구비될 수 있다.
한편, 상기 제1 로터(110)는 상기 제1 유입구(10)를 통해 외부로부터 유입되는 공기에 포함된 VOCs의 흡착 효율과 수분의 흡수 효율을 일정하게 유지하기 위하여 상기 흡착부(112)에 흡착된 VOCs와 흡수된 수분을 제거하는 재생 과정이 필요하며, 이러한 이유로 도 1에 도시된 바와 같이 상기 정화 및 제습 장치의 내부에는 제1 로터(110)에 공급되는 공급되는 공기를 가열하는 제1 히터부(160)가 구비될 수 있다.
즉, 상기 제1 히터부(160)는 상기 정화 및 제습 장치의 다른 일측에 형성된 제2 유입구(20)를 통해 외부로부터 유입되어 제1 로터(110)에 공급되는 공기를 전기 에너지와 태양열 에너지를 이용하여 가열하는 장치이며, 이러한 기능의 실현을 위하여 태양열을 이용하여 공기를 가열하는 태양열 히터(161) 및 전기 에너지를 이용하여 상기 태양열 히터에 의하여 가열된 공기를 더 가열하는 전기 히터(162)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기 제2 유입구(20)를 통해 외부로부터 유입되는 공기는 상기 태양열 히터(161)에 의하여 일정 수준으로 가열되고 상기 전기 히터(162)에 의하여 최종 가열된 후 상기 제2 로터(140)를 향해 이동함으로써 그 가열된 열기에 의하여 상기 흡착부(112)에 흡착된 VOCs와 흡수된 수분을 이탈시킬 수 있으며, 이와 같이, 상기 제1 히터부(160)를 태양열 히터(161)와 전기 히터(162)의 조합으로 구성하는 본 발명은 제2 유입구(20)를 통해 외부로부터 유입되는 공기를 전기 히터만을 이용하여 가열하는 종래의 방식에 비해 약 20 내지 30％ 정도의 에너지 절감 효과를 실현할 수 있다.
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 태양열 히터(161)는 상단에 상기 공기 정화 및 제습 장치의 외부로 노출되어 태양열을 흡수하는 태양광 모듈(163)이 구비되고, 냉매와 반대되는 열매가 주입되는 내부 중공에 고온의 가스가 흐르는 가열관(164)이 내입되는 사각 형상의 상부와, 상기 상부 내부의 중공과 연통되어 열매가 주입되는 유로가 내부에 형성되는 복수 개의 U 자형 관(165)으로 구성되는 하부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기 상부 내부의 중공과 상기 U 자형 관(165)의 내부 유로에 가득 주입된 상태인 열매는 열교환 방식에 의해 상기 가열관(164)으로부터 열을 전달받아 가열될 수 있고, 상기 태양광 모듈(163)이 흡수하는 태양열에 의해 가열될 수 있으며, 이에 따라 상기 제2 유입구(20)를 통해 외부로부터 유입된 공기는 상기 복수 개의 U 자형 관(165)의 사이를 통과하며 열교환 방식에 의해 U 자형 관(165)으로부터 열을 전달받아 가열될 수 있다.
이러한 이유로, 상기 복수 개의 U 자형 관(165)이 배열되는 형태는 각각의 U 자형 관(165)이 형성하는 중공이 서로 연속되게 배열됨이 바람직하나, 반드시 이러한 형태로 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 태양열 히터(161) 중 사각 형상의 상부는 열전도율이 낮은 티타늄 재질로 구성되어 열교환에 의한 열의 발산을 최소화할 수 있으며, 상기 U 자형 관(165)은 열전도율이 높은 구리 또는 알루미늄 중 어느 하나의 재질로 구성되어 복수 개의 U 자형 관(165)의 사이를 통과하는 공기에의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 제1 히터부(160)를 구성하는 태양열 히터(161)와 전기 히터(162)의 사이에는 태양열 히터(161)에 의해 가열된 공기의 온도를 측정하는 센서가 구비될 수 있고, 전기 히터(162)에 의해 가열된 공기의 온도를 측정하는 센서가 전기 히터의 후방에 구비될 수 있으며, 이를 다른 센서들과 구분하기 위하여 순서대로 제7 센서(166)와 제8 센서(167)라 지칭하기로 한다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 정화 및 제습 장치의 내부에는 상기 제2 유입구(20)를 통해 유입된 후 가열된 공기에 의하여 제2 로터(140)로부터 이탈된 상당량의 VOCs와 일부 수분을 응결시키는 제3 쿨러(170)가 구비될 수 있으며, 제2 로터(140)로부터 이탈되어 공기 중에 포함된 VOCs와 수분은 상기 제3 쿨러(170)에 의하여 응결된 후 정화 및 제습 장치의 내부에 구비된 집수통 등에 집수되어 외부로 배출됨으로써 대기 배출에 의한 환경오염을 방지할 수 있다.
이때, 상기 제2 로터(140)와 상기 제3 쿨러(170)의 사이에는 제2 로터(140)를 통과하며 VOCs와 수분이 함유된 공기의 온도를 측정하거나 상기 제3 쿨러(170)의 후방에 구비되어 공기의 온도를 측정하는 센서가 구비될 수 있으며, 이를 다른 센서들과 구분하기 위하여 제9 센서(171)라 지칭하기로 한다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 상기 제1 히터부(160)와 동일하게 태양열 히터(181) 및 전기 히터(182)로 구성되는 제2 히터부(180)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 제2 히터부(180)는 상기 제2 유입구(20) 또는 상기 정화 및 제습 장치의 또 다른 일측에 형성된 제3 유입구를 통해 외부로부터 유입되어 상기 제2 로터(140)에 공급되는 공기를 가열함으로써, 가열된 공기가 제2 로터(140) 측의 온도를 상승시킬 수 있도록 하고, 이에 따라 제2 로터(140)에 흡착된 VOCs와 흡수된 수분이 이탈될 수 있도록 한다.
따라서, 상기 정화 및 제습 장치의 내부에는 상기 제2 유입구(20)를 통해 유입된 후 가열된 공기에 의하여 제2 로터(140)로부터 이탈된 상당량의 VOCs와 일부 수분을 응결시키는 제4 쿨러가 구비될 수 있으나, 공기 중에 포함된 VOCs는 상기 제1 로터(110)에서 전량 또는 대부분이 흡착되어, 제2 로터(140)에 의한 VOCs의 흡착 효과는 없거나 미미하므로 상기 제4 쿨러의 구비가 필수적으로 요구되는 것은 아니다.
이때, 상기 제2 히터부(180)를 구성하는 태양열 히터(181)와 전기 히터(182)의 사이에는 태양열 히터(181)에 의해 가열된 공기의 온도를 측정하는 센서가 구비될 수 있고, 전기 히터(182)에 의해 가열된 공기의 온도를 측정하는 센서가 전기 히터의 후방에 구비될 수 있으며, 이를 다른 센서들과 구분하기 위하여 순서대로 제10 센서(183)와 제11 센서(184)라 지칭하기로 한다.
이후, 상기 제2 로터(140)를 통과한 공기는 공기 정화 및 제습 장치의 외부로 배출되는 구성이며, 제2 로터(140)의 후방에는 제2 로터(140)를 통과한 공기의 온도를 측정하기 위한 제12 센서(142)가 구비될 수 있다.
한편, 상기 제7 센서(166), 상기 제8 센서(167), 상기 제9 센서(171), 상기 제10 센서(183), 상기 제11 센서(184) 및 상기 제12 센서(142)에서 각각 측정되는 공기의 온도 또한 상기 사용자 모바일 기기(200)로 전송되어 표시될 수 있으며, 상기 제어부(210)는 상기 제7 내지 제12 센서(142)에서 측정되는 측정값을 기반으로 하는 상기 사용자 모바일 기기(200)로부터의 제어 신호에 의하여 상기 제2 로터(140), 상기 제2 쿨러(150), 상기 제1 히터부(160), 상기 제3 쿨러(170) 및 상기 제2 히터부(180)를 제어할 수 있다.
이에 더하여, 상기 제어부(210)는 상기 제1 센서(11)에서 측정되는 공기의 온도와 습도를 기준으로 하여 상기 공기 정화 및 제습 장치에서 배출되는 공기의 온도와 습도를 기설정된 값에 따라 자동으로 조절할 수 있으며, 배출되는 공기의 온도와 습도를 조절하기 위해서는 상기 제1 쿨러(100), 상기 냉난방부(120), 상기 제2 쿨러(150), 상기 제1 히터부(160), 상기 제3 쿨러(170) 및 상기 제2 히터부(180) 각각에 의한 공기의 가열 또는 냉각의 정도를 모두 제어할 수 있도록 구성되어야 한다.
또한, 상기 제어부(210)는 상기 제1 센서(11)에서 측정되는 공기의 온도가 기설정된 적정온도 범위 내인 경우 상기 공기 정화 및 제습 장치의 내부로 유입된 공기가 상기 제1 쿨러(100), 상기 냉난방부(120) 및 상기 제2 쿨러(150)에 의해 가열되거나 냉방되지 아니하고 상기 제1 로터(110) 및 상기 제2 로터(140)에 의한 정화 및 제습 과정만을 거치며 외부로 배출되도록 할 수 있으며, 이러한 구성에 본 발명은 제1 쿨러(100), 냉난방부(120) 및 제2 쿨러(150)의 항시 구동에 의한 전력의 소모를 최소화 할 수 있는 효과가 발생한다.
위에서 소개된 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해, 예로써 제공되는 것이며, 본 발명은 위에서 설명된 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화 될 수도 있다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장 또는 축소되어 표현될 수 있다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
10 : 제1 유입구 11 : 제1 센서
20 : 제2 유입구
100 : 제1 쿨러 101 : 제2 센서
110 : 제1 로터 111 : 회전부
112 : 흡착부
113 : 제3 센서
120 : 냉난방부 121 : 제4 센서
130 : 송풍기
140 : 제2 로터 141 : 제5 센서
142 : 제12 센서
150 : 제2 쿨러 151 : 제6 센서
160 : 제1 히터부 161 : 태양열 히터
162 : 전기 히터
163 : 태양광 모듈
164 : 가열관
165 : U 자형 관
166 : 제7 센서
167 : 제8 센서
170 : 제3 쿨러 171 : 제9 센서
180 : 제2 히터부 181 : 태양열 히터
182 : 전기 히터
183 : 제10 센서
184 : 제11 센서
200 : 사용자 모바일 기기
210 : 제어부

Claims (6)

  1. 일측에 형성된 제1 유입구(10)를 통해 외부로부터 유입되는 공기를 냉각하는 제1 쿨러(100);
    상기 제1 쿨러(100)에 의해 냉각된 공기 중에 포함된 VOCs(Volatile Organic Compounds, 휘발성 유기화합물)를 흡착하고, 제습하는 제1 로터(110);
    상기 제1 로터(110)에 의해 일부 정화 및 일부 제습된 공기를 냉각 또는 가열하는 냉난방부(120);
    상기 냉난방부(120)에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 이동시키는 송풍기(130);
    상기 송풍기(130)에 의해 이동된 공기에 잔존하는 VOCs를 흡착하고, 제습하는 제2 로터(140);
    상기 제2 로터(140)에 의해 완전 정화 및 완전 제습된 공기를 재냉각하는 제2 쿨러(150);
    상기 제1 로터(110)가 재생되도록, 다른 일측에 형성된 제2 유입구(20)를 통해 외부로부터 유입되어 제1 로터(110)에 공급되는 공기를 태양열 에너지와 전기 에너지로 순차적으로 가열하는 제1 히터부(160); 및,
    상기 제1 로터(110)로부터 배출된 VOCs와 수분을 응결시키는 제3 쿨러(170); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고,
    상기 제1 유입구(10)측에 구비되어 외부로부터 유입되는 공기의 온도와 습도를 측정하는 제1 센서(11);
    상기 제1 쿨러(100)에 의해 냉각된 공기의 온도와 습도에 더하여 VOCs의 농도를 측정하는 제2 센서(101);
    상기 제1 로터(110)에 의해 VOCs와 수분이 제거된 공기의 온도와 습도에 더하여 VOCs의 농도를 측정하는 제3 센서(113);
    상기 냉난방부(120)에 의해 냉각 또는 가열된 공기의 온도와 습도를 측정하는 제4 센서(121);
    상기 제2 로터(140)에 의해 VOCs와 수분이 제거된 공기의 온도와 습도에 더하여 VOCs의 농도를 측정하는 제5 센서(141); 및,
    상기 제2 쿨러(150)에 의하여 냉각된 공기의 온도와 습도를 측정하는 제6 센서(151); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 로터(110) 및 상기 제2 로터(140)는,
    원통형으로 구성되어 모터에 의하여 회전되는 회전부(111); 및,
    실리카 및 제오라이트를 포함하도록 구성되고, 상기 회전부(111)의 일측면과 타측면을 구성하며 공기 중에 포함된 VOCs를 흡착하고 수분을 흡수하는 흡착부(112); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공기 정화 및 제습 장치는,
    상기 제2 로터(140)가 재생되도록,
    상기 제2 유입구(20) 또는 또 다른 일측에 형성된 제3 유입구를 통해 외부로부터 유입되어 제2 로터(140)에 공급되는 공기를 태양열 에너지와 전기 에너지로 순차적으로 가열하는 제2 히터부(180)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    제1 히터부(160) 또는 제2 히터부(180)는,
    상단에 태양열을 흡수하는 태양광 모듈(163)이 구비되고, 열매가 주입되는 내부 중공에 고온의 가스가 흐르는 가열관(164)이 내입되는 사각 형상의 상부와, 상기 상부 내부의 중공과 연통되어 열매가 주입되는 유로가 내부에 형성되는 복수 개의 U 자형 관(165)으로 구성되는 하부로 구성되는 태양열 히터(161, 181); 및,
    전기 에너지를 이용하는 전기 히터(162, 182); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공기 정화 및 제습 장치는,
    제어 어플리케이션이 설치되어,
    내부의 센서에서 측정되는 공기의 온도, 습도 및 VOCs의 농도를 수신하여 화면에 표시 가능하고,
    외부로 배출되는 공기의 온도, 습도 또는 VOCs의 농도 중 어느 하나 이상을 조절하기 위한 제어 신호를 생성하여 전송 가능하며,
    기설정된 시각마다 장치의 작동 또는 정지를 위한 제어 신호를 생성하여 전송 가능하고,
    장치의 작동 후 기설정된 시간의 경과 후 정지를 위한 제어 신호를 생성하여 전송 가능하며,
    외부로부터 유입되는 공기의 온도, 습도 또는 VOCs의 농도에 따라 장치의 작동 또는 정지를 위한 제어 신호를 생성하여 전송 가능한 사용자 모바일 기기(200); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용하는 공기 정화 및 제습 장치.
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