KR102106874B1 - 열교환 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 열교환 시스템은, 공기 흡입구를 통해 공기를 흡입하여 공기 토출구를 통해 공기를 토출하도록 형성되는 팬; 상기 팬에 의해 토출될 공기를 가열 또는 냉각하도록 상기 팬과 상기 공기 토출구의 사이에 설치되는 열교환기; 상기 열교환기의 열교환 과정에서 발생하는 응축수를 집수하도록 상기 열교환기의 하측에 설치되는 집수조; 상기 팬에 의해 흡입되는 공기와 접촉되도록 상기 공기 흡입구와 상기 팬의 사이에 설치되며, 위치와 방향을 조절 가능하게 형성되는 블라인드; 및 상기 집수조에 집수된 응축수를 공급받아 상기 블라인드를 향해 분무하도록 형성되는 응축수 분무장치를 포함한다.

Description

열교환 시스템{HEAT EXCHANGE SYSTEM}
본 발명은 열교환 과정에서 발생하는 응축수를 이용하여 공기에 포함되어 잇는 미세먼지와 냄새를 저감하도록 이루어지는 열교환 시스템에 관한 것이다.
열교환 시스템이란 열교환을 기본 매커니즘으로 하는 장치를 가리킨다. 예컨대 공기 조화기(air conditioner), 냉장고, 제습기 등과 같은 장치들은 모두 열교환을 통해 목적하는 결과를 도출하기 때문에 상기 열교환 시스템의 범주에 포함된다.
상기 열교환 시스템들은 팬을 이용하여 외부의 공기를 흡입하고, 열교환을 거친 후 다시 외부로 공기를 토출하도록 형성된다. 예컨대 공기 조화기가 냉방 운전하게 되면, 외부의 뜨거운 공기를 흡입하고, 열교환을 통해 냉각한 후, 차가워진 공기를 토출하도록 형성된다.
열교환 시스템에 대표적으로 채택되는 장치는 열교환기다. 열교환기가 지속적으로 작동되다 보면 열교환기의 표면에 수분이 맺히게 된다. 예를 들어 열교환기가 공기 조화기의 증발기로 이용되는 경우, 상기 공기 조화기가 냉방 운전되면 증발기의 온도가 상온보다 낮아지게 된다. 이에 따라 증발기의 표면에는 응축수가 맺히게 된다.
선행기술문헌인 특허문헌 특1999-019513호(1999.03.15.)에는 응축수를 오존수로 바꾸어 열교환기에 분사하는 구성이 개시되어 있다. 상기 특허문헌의 구성을 이용하면, 오존을 이용한 살균력으로 열교환기의 세균 등을 살균할 수 있다.
상기 특허문헌의 구성으로 열교환기의 세균 등을 살균할 수는 있으나 사람에게 공급되는 공기의 공기질에는 변함이 없다는 점에서 한계가 존재한다.
공기질(air quality)란 공기 중에 함유되어 있는 각종 성분들을 평가하여 정상적인 수준과 비교하는 것을 가리킨다. 이를테면 공기질이란 공기를 구성하는 기본 성분과, 상기 기본 성분 외에 공기 중에 함유되어 있는 오염질을 총칭하는 것으로, 공기 환경의 질적 판정에 이용된다.
공기질을 판정하는 기준에는 국가 별로 차이가 있다. 일반적으로 공기 중에 함유되어 있는 미세먼지(PM10), 초미세먼지(PM2.5), 오존(O3), 이산화질소(NO2), 일산화질소(CO), 아황산가스(SO2) 등의 농도에 따라 좋음, 보통, 나쁨, 매우나쁨 등으로 공기질을 판정한다.
열교환 시스템에서 토출되는 공기는 사람이 생활하는 환경으로 직접 공급될 수 있다. 상기 열교환 시스템에서 토출되는 공기에 미세먼지나, 초미세먼지 등 공기질을 저하시키는 물질이 함유되어 있거나, 냄새 유발 성분이 함유되어 있는 것은 바람직하지 않다.
특허문헌 특1999-019513호(1999.03.15.)
본 발명의 목적은 사람이 생활하는 환경으로 직접 공급되는 공기의 공기질을 향상시키고, 냄새를 저감할 수 있는 구성의 열교환 시스템을 제공하기 위한 것이다. 특히 본 발명은 열교환 시스템에서 생성되는 응축수를 공기질 향상과 냄새 저감에 이용할 수 있는 구성을 제시하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 공기 유로의 면적, 방향 조절을 통해 공기의 유량과 유속을 제어하고, 이를 통해 공기질 개선 효과와 냄새 저감 효과를 향상시킬 수 있는 구성의 열교환 시스템을 제안하기 위한 것이다. 또한, 본 발명은 공기의 유량과 유속을 제어하는 과정에서 열교환에 참여하지 못하고 낭비되는 면적을 줄일 수 있는 구성의 열교환 시스템을 제안하기 위한 것이다
본 발명의 목적은 수분과 접촉할 기회가 있는 구성들의 표면에 항균 기능과 냄새 제거 기능을 부여하는 구성의 열교환 시스템을 제안하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 열교환 시스템은, 위치와 방향을 조절 가능하게 형성되는 블라인드를 이용하여 공기의 유동을 제어하고, 열교환기의 열교환 과정에서 발생하는 응축수를 블라인드를 향해 분무하도록 형성되는 응축수 분무장치를 이용하여 미세먼지/초미세먼지, 냄새 유발 물질을 흡착한다.
상기 열교환 시스템은, 공기 흡입구를 통해 공기를 흡입하여 공기 토출구를 통해 공기를 토출하도록 형성되는 팬; 상기 팬에 의해 토출될 공기를 가열 또는 냉각하도록 상기 팬과 상기 공기 토출구의 사이에 설치되는 열교환기; 및 상기 열교환기의 열교환 과정에서 발생하는 응축수를 집수하도록 상기 열교환기의 하측에 설치되는 집수조를 포함한다.
상기 블라인드는 상기 팬에 의해 흡입되는 공기와 접촉되도록 상기 공기 흡입구와 상기 팬의 사이에 설치된다.
상기 응축수 분무장치는 상기 집수조에 집수된 응축수를 공급받는다.
상기 집수조는 상기 블라인드의 하측에 설치되고, 상기 블라인드는 상기 응축수 분무장치에서 분무되는 응축수를 상기 집수조로 재집수되게 가이드 하도록 상기 집수조를 향해 연장된다.
상기 블라인드는, 상기 팬에 의한 공기의 유동 방향에 교차하는 방향으로 연장되는 레일; 상기 집수조를 향하는 방향으로 연장되며, 상기 레일을 따라 이동하거나 상기 레일에서 회전하는 복수의 슬랫(slat); 및 상기 슬랫의 위치와 각도를 조절하도록 형성되는 구동부를 포함한다.
상기 슬랫은 플레이트 또는 메쉬(mesh) 구조로 형성된다.
상기 열교환 시스템은 상기 팬에 의해 상기 공기 흡입구로 흡입되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도를 측정하도록 상기 공기 흡입구와 상기 블라인드의 사이에 설치되는 에어 센서를 더 포함하고, 상기 구동부는 상기 에어 센서에서 측정되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도에 근거하여 작동한다.
상기 에어 센서에서 측정되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 기준을 초과하면, 상기 복수의 슬랫은 상기 공기 흡입구를 통해 흡입되는 공기와의 접촉 면적을 증가시키는 위치로 이동된다.
상기 복수의 슬랫의 사이마다 상기 공기 흡입구에서 흡입되는 공기를 통과시키는 공기 유로가 형성되며, 상기 에어 센서에서 측정되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 기준을 초과하면, 상기 복수의 슬랫은 상기 공기 유로를 좁아지게 하는 방향으로 회전된다.
상기 공기 유로의 광협 정도는, 상기 에어 센서에서 측정되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 상기 기준을 초과하는 정도에 반비례하도록 조절된다.
상기 복수의 슬랫은 서로 다른 각도로 회전되고, 상기 공기 유로는 상기 복수의 슬랫 중 일 단에 배치되는 것으로부터 타 단에 배치되는 것으로 갈수록 점차 넓어지거나 점차 좁아지도록 조절된다.
상기 에어 센서에서 측정되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 기준을 초과하면, 상기 복수의 슬랫은 상기 레일의 연장 방향에 대한 상대 각도를 30 내지 150°의 범위 내에 존재하게 하는 방향으로 회전된다.
예각의 범위에서 상기 상대 각도는, 상기 에어 센서에서 측정되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 상기 기준을 초과하는 정도에 반비례하도록 조절되고, 둔각의 범위에서 상기 상대 각도는, 상기 에어 센서에서 측정되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 상기 기준을 초과하는 정도에 비례하도록 조절된다.
상기 복수의 슬랫은 상기 레일의 연장 방향에 대한 상대 각도를 서로 다른 값으로 갖도록 회전되고, 상기 상대 각도는 상기 복수의 슬랫 중 일 단에 배치되는 것으로부터 타 단에 배치되는 것으로 갈수록 점차 커지거나 점차 작아지도록 조절된다.
상기 응축수 분무장치는 상기 블라인드의 상측에서 상기 블라인드를 향해 하측으로 응축수를 분무하도록 형성되고, 상기 응축수 분무장치는, 응축수 공급 유로를 형성하도록 상기 집수조와 상기 응축수 분무장치에 연결되는 응축수 파이프; 상기 응축수 파이프를 통해 공급되는 응축수를 상기 블라인드로 분무하도록 형성되는 노즐; 및 상기 응축수 파이프에 설치되고, 상기 집수조에서 공급되는 응축수를 상기 응축수 파이프를 통해 상기 노즐까지 공급하도록 형성되는 펌프를 포함한다.
상기 열교환 시스템은 응축수를 외부로 배출하도록 상기 펌프에서 분지되어 상기 열교환 시스템의 외부로 연장되는 배수 파이프를 더 포함하며, 상기 응축수 파이프와 상기 배수 파이프 중 어느 하나로 응축수를 공급할 것인지는 상기 펌프의 제어를 통해 결정된다.
상기 열교환 시스템은 상기 집수조에 집수된 응축수의 미생물 농도를 측정하도록 형성되는 미생물 센서를 더 포함하고, 상기 펌프는 상기 미생물 센서에서 측정되는 미생물 농도에 근거하여 작동된다.
상기 미생물 센서에서 측정되는 미생물 농도가 기준값에 미달하는 경우에만 상기 펌프가 작동한다.
상기 에어 센서에서 측정되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 기준을 초과하면, 상기 복수의 슬랫은 일정 시간마다 기설정된 회전 범위 내에서 왕복 운동한다.
상기 복수의 슬랫은 일 단에 배치되는 것으로부터 타단에 배치되는 것까지 시간차를 두고 순차적으로 움직인다.
상기 열교환기, 상기 집수조 및 상기 블라인드 중 적어도 하나의 표면에는 전이금속산화물을 함유하는 친수성 코팅이 형성되고, 상기 전이금속산화물은 전이금속은 텅스텐(tungsten, W), 몰리브덴(molybdenum, Mo), 지르코늄(Zirconium, Zr)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다.
상기 친수성 코팅은, 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리아세트산(polyacetic acid), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 친수성 고분자를 포함한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 공기 응축수를 분무하여 미세먼지/초미세먼지, 냄새 유발 물질을 흡착하므로, 사람이 생활하는 환경으로 직접 공급되는 공기의 공기질을 향상시킬 수 있고, 냄새를 저감할 수 있다.
특히 본 발명에 의하면 블라인드를 이용하여 공기의 유동 방향, 유속, 유량에 변화를 일으키고, 상기 블라인드에 응축수를 분무하여 미세먼지/초미세먼지, 냄새 유발 물질을 흡착하므로 효율적인 공기질 개선 및 냄새 저감 효과를 얻을 수 있다.
또한 본 발명은 에어 센서에서 감지되는 공기질과 냄새 유발 물질의 농도, 미생물 센서에서 감지되는 응축수의 미생물 농도에 근거하여 펌프, 블라인드 등의 제어가 이루어진다. 따라서, 공기질과 냄새 유발 물질의 농도에 따라 효율적인 공기질 향상과 냄새 유발 물질 저감 효과를 기대할 수 있으며, 효율적인 소비 전력 관리가 이루어질 수 있다.
또한 본 발명은, 전이금속산화물을 함유하는 친수성 코팅을 이용하여 응축수와 접촉하는 표면에 항균 기능과 냄새 제거 기능을 부여할 수 있다.
또한 본 발명은, 블라인드의 구동 제어를 통해 열교환기의 데드존 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명에서 제안하는 열교환 시스템의 일 예로 공기 조화기를 보인 분해 사시도다.
도 2는 도 1에 도시된 블라인드를 보인 사시도다.
도 3은 도 1에 도시된 응축수 분무장치를 보인 사시도다.
도 4는 응축수를 이용하여 미세먼지/초미세먼지와 냄새를 저감하는 방법의 흐름도다.
도 5는 공기질 또는 냄새 상태가 좋음에 해당될 때 블라인드와 응축수 분무장치의 작동 상태도다.
도 6은 공기질 또는 냄새 상태가 보통에 해당될 때 블라인드와 응축수 분무장치의 작동 상태도다.
도 7은 공기질 또는 냄새 상태가 나쁨/매우나쁨에 해당될 때 블라인드와 응축수 분무장치의 작동 상태도다.
도 8은 공기질 또는 냄새 상태가 보통 내지 매우나쁨에 해당될 때 열교환기의 데드존(dead zone) 발생을 억제할 수 있도록 작동하는 블라인드와 응축수 분무장치의 작동 상태도다.
도 9는 공기질 또는 냄새 상태가 보통 내지 매우나쁨에 해당될 때 열교환기의 데드존(dead zone) 발생을 억제할 수 있도록 작동하는 블라인드와 응축수 분무장치의 다른 작동 상태도다.
이하, 본 발명에 관련된 열교환 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일, 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서 열교환 시스템이란 열교환을 기본 매커니즘으로 하는 장치를 가리킨다. 상기 열교환 시스템에는 열교환기가 구비된다. 상기 열교환기는 열교환 과정을 통해 수분과 접촉할 가능성이 높다. 예컨대 열교환기가 공기와 열교환하게 되면, 열교환기의 표면에 응축수가 발생하게 된다. 도 1에는 이러한 열교환 시스템의 일 예로 공기 조화기가 도시되어 있다.
도 1은 본 발명에서 제안하는 열교환 시스템의 일 예로 공기 조화기(100)를 보인 분해 사시도다.
케이싱(111, 112)은 공기 조화기(100)의 외관을 형성한다. 케이싱(111, 112)에는 서로 반대 방향을 향해 개구되는 공기 흡입구(112a)와 공기 토출구(111a)가 형성된다. 예를 들어 공기 흡입구(112a)는 공기 조화기(100)의 후면에 형성되고, 공기 토출구(111a)는 공기 조화기(100)의 전면에 형성된다.
케이싱(111, 112)은 전방에 배치되는 제1 케이싱(111)과 후방에 배치되는 제2 케이싱(112)을 포함할 수 있다. 제1 케이싱(111)에는 상기 공기 토출구(111a)가 형성되고, 제2 케이싱(112)에는 상기 공기 흡입구(112a)가 형성된다. 제1 케이싱(111)과 제2 케이싱(112)은 서로 결합되어 그 내부에 팬(120)이나 열교환기(130) 등과 같은 부품들의 설치 공간을 형성한다.
팬(120)은 케이싱(111, 112)의 내부에 설치된다. 팬(120)은 공기 흡입구(112a)를 통해 공기를 흡입하여 공기 토출구(111a)를 통해 공기를 토출하도록 형성된다. 공기 흡입구(112a)와 공기 토출구(111a)가 서로 마주보는 위치에 형성된다면, 팬(120)은 축 방향으로 바람을 일으키는 축류팬으로 구성될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 팬(120)은 원심팬으로 구성되는 것도 가능하다. 이 경우 팬(120)에서 생성되는 바람을 공기 토출구(111a)로 가이드 하는 구조물이 공기 조화기(100)의 내부에 추가로 설치될 수 있다.
팬(120)은 복수로 설치될 수 있다. 복수의 팬(120)은 공기의 흐름 유로 상에 서로 중첩되게 설치될 수도 있고, 나란하게 설치될 수도 있다. 도 1에는 상하로 나란하게 설치된 두 팬(120)이 도시되어 있다. 팬(120)의 수와 크기, 풍량은 공기 조화기(100)의 설계나 냉각 용량 등에 따라 달라질 수 있다.
열교환기(130)는 팬(120)에 의해 공기 토출구(111a)로 토출될 공기를 가열 또는 냉각하도록 팬(120)과 공기 토출구(111a)의 사이에 설치된다. 공기 토출구(111a)가 팬(120)의 전방에 설치되므로, 열교환기(130)는 공기 토출구(111a)의 후방에 해당하는 위치, 팬(120)의 전방에 해당하는 위치에 설치된다. 공기의 흐름을 기준으로 한다면, 팬(120)의 하류측에 열교환기(130)가 설치된다.
공기 조화기(100)가 냉방 운전하는 경우 열교환기(130)는 증발기로 작동한다. 따라서 열교환기(130)의 내부를 흐르는 냉매는 증발기에서 공기로부터 열을 전달받아 증발하게 된다. 공기는 증발기를 통해 냉매에 열을 전달하고 냉각된다.
열교환기(130)와의 열교환에 의해 공기가 냉각되면, 공기에 함유될 수 있는 포화수증기량도 감소하게 된다. 포화수증기량을 넘는 양의 수분은 응축되어 응축수가 된다. 응축수의 생성량이 많아지면, 응축수가 물방울을 형성하게 되고, 물방울은 자중에 의해 낙하하게 된다.
집수조(140)는 응축수를 집수하도록 형성된다. 집수조(140)는 열교환기(130)의 열교환 과정에서 발생하는 응축수를 집수하도록 열교환기(130)의 하측에 설치된다. 종래의 공기 조화기(100)는 집수조(140)를 구비하지 않거나, 집수조(140)를 구비하더라도 응축수를 배출하기 위해 임시적으로 응축수를 보관하는 용도로 이용될 뿐이었다.
그러나 본 발명에서는 열교환기(130)의 열교환 과정에서 발생하는 응축수를 이용하여 사용자에게 공급될 공기의 공기질을 개선하고 냄새를 저감한다. 이러한 공기질 개선과 냄새 저감 효과는 블라인드(150)와 응축수 분무장치(160)에 의해 이루어진다.
블라인드(150)는 팬(120)에 흡입되는 공기와 접촉되도록 공기 흡입구(112a)와 팬(120)의 사이에 설치된다. 팬(120)이 작동하게 되면 공기 조화기(100)의 외부에 존재하는 공기는 공기 흡입구(112a)를 통해 흡입된다. 따라서 블라인드(150)가 팬(120)과 공기 흡입구(112a)의 사이에 배치된다면, 상기 공기 흡입구(112a)를 통해 흡입되는 공기와 접촉될 수 있다.
블라인드(150)는 스스로의 위치와 방향을 조절 가능하게 형성된다. 이에 대하여는 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 블라인드(150)를 보인 사시도다.
블라인드(150)는 레일(rail)(151, 152), 복수의 슬랫(slat)(153), 및 구동부(155)를 포함한다.
레일(151, 152)은 팬(120)에 의한 공기의 유동 방향에 교차하는 방향으로 연장된다. 예를 들어 도 1에서 공기 흡입구(112a)는 공기 조화기(100)의 후면에 형성되고, 공기 토출구(111a)는 공기 조화기(100)의 전면에 형성되므로, 공기의 유동 방향은 공기 조화기(100)의 후면에서 전면을 향하는 전후 방향이라고 할 수 있다. 레일(151, 152)은 전후 방향에 교차하도록 좌우 방향으로 연장된다. 교차한다는 개념은 직교한다는 개념에 한정되는 것이 아니므로, 레일(151, 152)은 반드시 전후 방향에 직교하지 않아도 무방하다.
레일(151, 152)은 후술하게 될 슬랫(153)의 이동 경로를 형성한다. 레일(151, 152)은 슬랫(153)의 상측 또는 하측 중 적어도 한 곳에 설치될 수 있다.
슬랫(153)은 복수로 구비된다. 각 슬랫(153)은 집수조(140)를 향하는 방향으로 연장된다. 블라인드(150)가 집수조(140)의 상측에 설치되므로, 슬랫(153)은 집수조(140)를 향해 하측으로 연장될 수 있다. 슬랫(153)이 집수조(140)를 향하는 방향으로 연장되어야, 슬랫(153)에 분무된 응축수가 자중에 의해 다시 집수조(140)로 낙하되어 재집수될 수 있다.
복수의 슬랫(153)은 레일(151, 152)을 따라 이동하거나 레일(151, 152)에 의해 형성되는 이동 경로 내에서 회전하도록 형성된다. 각 슬랫(153)의 상단과 하단 중 적어도 하나에는 캐리어(154)가 장착될 수 있으며, 상기 캐리어(154)는 레일(151, 152)에 이동 및 회전 가능하게 삽입된다. 슬랫(153)과 캐리어(154)는 일체로 움직이므로, 슬랫(153)은 캐리어(154)에 의해 레일(151, 152)에서 이동 및 회전될 수 있다.
각 슬랫(153)은 플레이트 또는 메쉬(mesh) 구조로 형성될 수 있다. 슬랫(153)이 상하 방향으로 연장되는 플레이트 또는 메쉬 구조로 형성되면, 공기 흡입구(112a)로 흡입된 공기의 유동 방향, 유량, 유속에 영향을 미치게 된다. 슬랫(153)이 플레이트 또는 메쉬 구조로 형성되면, 넓은 표면적을 제공하므로 응축수 분사에 의한 미세먼지/초미세먼지와 냄새 유발 물질의 흡착 효과가 높아진다.
각 슬랫(153)이 공기의 흡입 방향과 동일한 방향을 향하도록 배열되면, 공기의 유동 방향, 유량, 유속에 미치는 영향이 거의 없다. 이에 반해 슬랫(153)이 공기의 흡입 방향에 대해 경사지게 배열되면 공기 흡입구(112a)로 흡입된 공기 입자는 슬랫(153)에 충돌하게 되고, 복수의 슬랫(153)의 사이마다 형성되는 공기 유로를 통과하게 된다. 이에 따라 공기의 유동 방향, 유량, 유속은 복수의 슬랫(153) 사이마다 형성되는 공기 유로의 방향이나 면적 등에 의해 영향을 받게 된다. 그리고 상기 공기 유로의 방향이나 면적 등은 슬랫(153) 간의 이격 거리와 슬랫(153)의 경사각에 의해 결정된다.
슬랫(153)의 경사각은 레일(151, 152)에 대한 상대 각도 또는 공기의 유동 방향(흡입 방향)을 기준으로 설명될 수 있다. 레일(151, 152)은 공기의 유동 방향에 대해 교차하는 방향을 따라 연장되며, 바람직하게는 공기의 유동 방향과 레일(151, 152)의 연장 방향이 서로 직교한다. 따라서 슬랫(153)의 경사각은 레일(151, 152)에 대해 슬랫(153)이 얼마나 경사지게 배열되어 있는지, 혹은 공기의 유동 방향에 대해 슬랫(153)이 얼마나 경사지게 배열되어 있는지로 설명될 수 있다. 이를테면 동일한 경사각이라도 기준에 따라 슬랫(153)의 경사각에 대한 설명은 달라질 수 있다.
구동부(155)는 슬랫(153)의 위치와 각도를 조절하도록 형성된다. 구동부(155)는 구동력을 발생시키는 모터로 구성될 수 있다. 모터는 체인(미도시) 등에 의해 각각의 캐리어(154)와 연결될 수 있으며, 모터에서 생성되는 구동력이 체인을 통해 캐리어(154)로 전달된다. 이 구동력에 의해 각 슬랫(153)이 이동하거나 회전될 수 있다.
본 도면에서는 슬랫(153)이 세로 방향으로 연장되는 버티컬(vertical) 형태의 블라인드(150)를 예로 설명하였으나, 본 발명은 슬랫(153)이 가로 방향으로 연장되는 호리존탈(horizontal) 형태의 블라인드(150)도 적용 가능하다.
다시 도 1을 참조하면, 응축수 분무장치(160)는 집수조(140)에 집수된 응축수를 공급받아 블라인드(150)를 향해 분무하도록 형성된다. 응축수 분무장치(160)에 대하여는 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 도 1에 도시된 응축수 분무장치(160)를 보인 사시도다.
응축수 분무장치(160)는 블라인드(150)의 상측에서 블라인드(150)를 향해 하측으로 응축수를 분무하도록 형성된다. 이를 위해 응축수 분무장치(160)는 응축수 파이프(161a, 161b, 161c), 노즐(162) 및 펌프(163)를 포함한다.
응축수 파이프(161a, 161b, 161c)는 노즐(162)로 공급되는 응축수의 공급 유로를 형성하도록 집수조(140)와 응축수 분무장치(160)에 연결된다. 블라인드(150)로 응축수를 분사하는 노즐(162)은 블라인드(150)보다 높은 위치에 설치되고, 집수조(140)는 블라인드(150)보다 낮은 위치에 설치된다. 따라서 응축수 파이프(161a, 161b, 161c)의 적어도 일부는 집수조(140)의 높이로부터 노즐(162)의 높이까지 상향 연장된다.
노즐(162)은 블라인드(150)보다 높은 위치에서 블라인드(150)를 향해 응축수를 분무하도록 형성된다. 노즐(162)은 응축수 파이프(161a, 161b, 161c)를 통해 응축수를 공급받는다. 노즐(162)은 응축수 파이프(161a, 161b, 161c)를 통해 공급받은 응축수를 블라인드(150)로 분무한다.
노즐(162)은 싱글 노즐, 듀얼 노즐(또는 트윈 노즐) 등으로 구성될 수 있다. 노즐(162)에서 마이크로 단위 크기의 물 입자가 분무되면, 공기 중에 부유하는 미세먼지/초미세먼지 또는 악취 유발 물질이 물에 흡착되어, 슬랫(153)을 따라 물과 함께 흘러 내리게 된다.
다시 도 1을 참조하면, 펌프(163)는 집수조(140)에서 공급되는 응축수를 응축수 파이프(161a, 161b, 161c)를 통해 노즐(162)까지 공급하도록 형성된다. 응축수의 흐름을 기준으로, 펌프(163)는 집수조(140)의 하류측에 설치되고, 응축수 파이프(161a, 161b, 161c)는 펌프(163)의 하류측에 설치되며, 노즐(162)은 응축수 파이프(161a, 161b, 161c)의 하류측에 설치된다.
배수 파이프(164)는 펌프(163)에서 분지되어 공기 조화기(100)의 외부로 연장된다. 배수 파이프(164)는 응축수를 외부로 배출하기 위한 구성이다.
노즐(162)이 집수조(140)와 펌프(163)보다 높은 위치에 설치되므로, 펌프(163)에 의해 힘이 가해지지 않으면 응축수가 노즐(162)로 공급될 수 없다. 따라서 펌프(163)가 작동하지 않는다면 응축수는 배수 파이프(164)를 통해 자연 배수된다. 반대로 펌프(163)가 작동하게 되면 응축수는 응축수 파이프(161a, 161b, 161c)를 통해 노즐(162)로 공급될 수 있다.
이와 같이 응축수 파이프(161a, 161b, 161c)와 배수 파이프(164) 중 어느 하나로 응축수를 공급할 것인지는 펌프(163)의 제어를 통해 결정될 수 있다. 응축수 파이프(161a, 161b, 161c)를 통해 노즐(162)로 응축수 공급이 필요한 경우에 한해 펌프(163)가 작동한다면 응축수 분무장치(160)에서 응축수가 분무될 것이다. 반대로 펌프(163)가 작동하지 않는다면 응축수는 배수 파이프(164)를 통해 배수될 것이다.
한편, 펌프(163)가 작동하지 않는 시점에 응축수의 임의적인 배수를 방지하기 위해 펌프(163)의 주변(상류측 또는 하류측)에 밸브(미도시)가 추가로 설치되는 것도 가능하다.
본 발명에서는 응축수 분무를 결정하기 위한 센서로 에어 센서(170)와 미생물 센서(180)가 이용된다.
에어 센서(170)는 공기질 또는 공기에 함유된 냄새 유발 물질을 감지하도록 형성된다. 에어 센서(170)는 팬(120)에 의해 공기 흡입구(112a)로 흡입되는 공기의 질 또는 냄새를 측정하도록 공기 흡입구(112a)와 블라인드(150)의 사이에 설치된다. 에어 센서(170)는 응축수 분무장치(160)에서 응축수를 분무할지를 결정하는 근거를 제공한다. 이에 따라 구동부(155) 및/또는 펌프(163)는 에어센서에서 측정되는 공기질 또는 냄새 유발 물질의 농도에 근거하여 작동한다.
예컨대 공기 흡입구(112a)를 통해 흡입되는 공기에 미세먼지/초미세먼지 함유량이 적거나, 냄새 유발 물질 함유량이 적다면, 응축수 분무를 통해 미세먼지/초미세먼지를 물에 흡착해야 할 필요성이나, 냄새 유발 물질을 물에 흡착해야 할 필요성이 낮다. 이에 반해 공기 흡입구(112a)를 통해 흡입되는 공기에 미세먼지/초미세먼지 함유량이 많거나, 냄새 유발 물질 함유량이 많다면, 응축수 분무를 통해 미세먼지/초미세먼지를 물에 흡착해야 할 필요성이나, 냄새 유발 물질을 물에 흡착해야 할 필요성이 높다. 따라서 이러한 필요성이 높은 경우에 한해 구동부(155) 및/또는 펌프(163)가 작동하여 미세먼지/초미세먼지 저감, 냄새 유발 물질 저감 효과를 얻으면 에너지 소비 관점에서 효율적인 관리가 이루어질 수 있다.
한편, 미생물 센서(180)는 집수조(140)에 집수된 응축수의 미생물 농도를 측정하도록 형성된다. 미생물 센서(180)는 집수조(140)의 내면이나 외면에 설치될 수 있다. 응축수를 이용하여 미세먼지/초미세먼지, 또는 냄새 유발 물질을 흡착하고, 이를 통해 발명의 목적을 달성하기 위해서는 본질적으로 응축수가 깨끗해야 한다.
미생물의 농도는 집락형성단위(Colony Forming Unit, CFU)로 산출된다. 응축수의 미생물 농도가 약 800CFU 이상이라면 응축수 분무장치(160)를 통해 블라인드(150)로 분무되기에 부적합할 수 있다. 따라서 약 800CFU 미만의 미생물 농도를 갖는 응축수를 블라인드(150)에 분무하는 것이 바람직하다.
펌프(163)는 미생물 센서(180)에서 측정되는 미생물 농도에 근거하여 작동한다. 예컨대 미생물 센서(180)에서 측정되는 미생물 농도가 기준값에 미달하는 경우에만 펌프(163)가 작동할 수 있다. 응축수 파이프(161a, 161b, 161c)로 응축수를 공급할 것인지 여부는 펌프(163)의 작동에 의해 제어되므로, 펌프(163)가 미생물 센서(180)에서 측정되는 미생물 농도에 근거하여 작동한다면, 깨끗한 응축수만 블라인드(150)로 분무될 수 있다.
집수조(140)가 설치되는 위치는 열교환기(130)의 하측이기도 하지만, 블라인드(150)의 하측이기도 하다. 이를테면 집수조(140)는 열교환기(130)와 블라인드(150)에서 낙하하는 응축수를 집수하도록 충분히 큰 크기로 형성된다. 그리고 버티컬 형태의 블라인드(150)는 응축수 분무장치(160)에서 분무되는 응축수를 집수조(140)로 재집수되게 하도록 집수조(140)를 향해 연장된다.
열교환기(130), 집수조(140), 블라인드(150) 중 적어도 하나의 표면에는 전이금속산화물을 함유하는 친수성 코팅이 형성될 수 있다.
친수성 코팅은 친수성을 부여하는 친수성 고분자를 포함한다. 상기 친수성 고분자는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리아세트산(polyacetic acid), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
친수성 코팅에는 금속 황산염 등의 금속염(metallic salt)이 포함될 수 있다. 또한 친수성 코팅에는 산과 염기 화합물(acid/base chemicals)이 포함될 수 있다.
친수성 코팅에는 항균성을 제공하는 전이금속산화물이 함유되어 있다. 전이금속산화물은 모재의 표면에 항균성을 부여하도록 수분과 반응하여 산성을 나타낸다. 여기서 산성이란 약산성(pH 5 내지 6)을 포함하는 개념이다.
전이금속산화물은 수분과의 촉매 반응을 통해 산성 또는 약산성의 금속산(metallic acid)을 생성하게 되고, 상기 산성 또는 약산성의 금속산은 친수성 코팅에 항균성을 부여하게 된다.
전이금속산화물의 전이금속은 텅스텐(tungsten, W), 몰리브덴(molybdenum, Mo), 지르코늄(Zirconium, Zr)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 적어도 하나란 하나 이상을 의미하므로, 전이금속산화물의 전이금속은 텅스텐, 몰리브덴, 지르코늄 중 둘 이상을 복합적으로 포함할 수 있다.
전이금속산화물의 촉매 반응에는 반드시 수분이 필요하다. 친수성 코팅이 친수성을 갖는 이유가 바로 응축수의 맺힘을 통해 전이금속산화물과 수분과의 반응을 유도하기 위함이다.
전이금속산화물은 촉매제로 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compounds)과 같은 기체를 산소와 이산화탄소로 분해하고, 일부 냄새 유발 성분과 반응한다. 그러므로 전이금속산화물로부터 냄새 저감 효과를 기대할 수 있다.
본 도면에서는 공기 조화기(100)를 열교환 시스템의 일 예로 설명하였다. 그러나 본 발명은 공기 조화기(100) 외에도 본 발명에서 정의하는 열교환 시스템에 다양하게 적용될 수 있다. 예컨대 열교환을 기본 매커니즘으로 하는 냉장고, 제습기, 정수기, 의류 처리 장치 등에도 본 발명이 적용될 수 있다.
이하에서는 본 발명에서 제공하는 열교환 시스템의 제어방법에 대하여 설명한다.
도 4는 응축수를 이용하여 미세먼지/초미세먼지와 냄새를 저감하는 방법의 흐름도다.
먼저 에어 센서(170)에서 공기질과 냄새 유발 물질의 농도를 측정한다(S100). 공기질은 미세먼지/초미세먼지 등 다양한 인자에 의해 좋음/보통/나쁨/매우나쁨 등으로 측정될 수 있다. 냄새 유발 물질의 농도 또한 기설정된 기준에 따라 좋음/보통/나쁨/매우나쁨 등으로 측정될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 에어 센서(170)에서 측정된 공기질과 냄새 유발 물질의 농도에 따라 블라인드(150)에 응축수를 분무할지 결정된다.
이러한 결정은 열교환 시스템의 제어부(미도시)에서 이루어질 수 있다. 제어부란 소자와 인쇄회로기판으로 이루어진 조립체로 구성될 수 있다.
열교환 시스템이 작동하게 되면, 팬(120) 등에 의한 공기의 유동이 발생하게 되고, 열교환기(130)에서 공기와 냉매의 열교환이 일어난다. 그리고 열교환 과정에서 공기 중의 수증기가 응축되어 응축수가 발생하게 되고, 응축수는 집수조(140)에 집수된다. 미생물 센서(180)에서는 집수조(140)에 집수된 응축수의 미생물 농도를 측정한다(S200). 미생물 센서(180)에서 측정된 미생물 농도에 따라 응축수를 분무에 이용할지, 배수 할 것인지가 결정된다. 이러한 결정 또한 열교환 시스템의 제어부에서 이루어질 수 있다.
앞서 (100) 단계에서 블라인드(150)에 응축수를 분무할 것으로 결정되고, (200) 단계에서 응축수를 분무에 이용할 것으로 결정된 경우, 펌프(163) 제어, 밸브 제어, 블라인드(150)의 경사각 제어를 실시한다(S300).
펌프(163) 제어란 분무에 이용될 응축수를 노즐(162)로 이송하도록 제어하는 것을 의미한다. 밸브 제어란 펌프(163)의 주변에 설치되는 단방향 밸브 또는 다방향 밸브를 개폐하여 응축수가 배수되지 않고 노즐(162)로 공급되게끔 하는 제어를 가리킨다. 마지막으로 블라인드(150) 경사각 제어란 에어 센서(170)에서 측정된 공기질 또는 냄새 유발 물질의 농도에 따라 블라인드(150)의 슬랫(153)을 미세먼지/초미세먼지 그리고 냄새 유발 물질 제거에 적합한 위치로 이동, 및 회전시키는 것을 의미한다.
마지막 (300) 단계의 구체적인 제어는 에어 센서(170)에서 측정되는 공기질과 냄새 유발 물질의 농도에 따라 달라지며, 상기 구체적인 제어에 대하여 이하의 도면을 참고하여 설명한다.
도 5는 공기질 또는 냄새 상태가 좋음에 해당될 때 블라인드(150)와 응축수 분무장치(160)의 작동 상태도다.
공기질 또는 냄새 상태가 좋음에 해당된다는 것은, 공기 흡입구(112a)를 통해 흡입되는 공기에 미세먼지/초미세먼지 함유량이 매우 적거나, 냄새 유발 물질 함유량이 매우 적다는 것을 의미한다. 이 경우에는 미세먼지/초미세먼지 함유량이 좋음과 보통의 기준값(경계값)보다 낮거나, 냄새 유발 물질의 농도가 좋음과 보통의 기준값(경계값)보다 낮다.
이 상태에서는 응축수 분무를 통해 미세먼지/초미세먼지를 물에 흡착해야 할 필요성이나, 냄새 유발 물질을 물에 흡착해야 할 필요성이 낮다. 오히려 펌프(163)의 구동과 제어, 블라인드(150)의 구동과 제어에 이용될 전력을 절약하는 것이 바람직하다. 또한 블라인드(150)의 슬랫(153)은 공기의 유동을 방해하지 않도록 배열되는 것이 바람직하다.
복수의 슬랫(153)은 공기의 유동을 방해하지 않기 위해 공기의 유동 방향에 평행하게 배열된다. 레일(151, 152)은 공기의 윤동 방향에 직교하는 방향으로 연장되므로, 슬랫(153)은 레일(151, 152)의 연장 방향에 직교하도록 배열되는 것으로 이해될 수 있다.
또한 복수의 슬랫(153)은 공기 흡입구(112a)를 통해 흡입되는 공기와의 접촉 면적을 최소화하는 위치로 이동될 수 있다. 예를 들어 복수의 슬랫(153)은 레일(151, 152)의 일 단과 타단 중 적어도 한 곳에 밀착되도록 배열될 수 있다.
한편 미생물 센서(180)에서 측정되는 미생물 농도와 무관하게 응축수 분무장치(160)에서는 응축수가 분무되지 않는다.
공기 흡입구(112a)를 통해 유입되는 공기는 블라인드(150)에 의한 영향을 거의 받지 않고, 유동 방향, 유량, 유속을 유지한 채 슬랫(153)들 사이마다 형성되는 공기 유로를 통과한다.
도 6은 공기질 또는 냄새 상태가 보통에 해당될 때 블라인드(150)와 응축수 분무장치(160)의 작동 상태도다.
공기질 또는 냄새 상태가 보통에 해당된다는 것은, 공기 흡입구(112a)를 통해 흡입되는 공기에 미세먼지/초미세먼지 함유량이 보통 수준이거나, 냄새 유발 물질 함유량이 보통 수준이라는 것을 의미한다. 이 경우에는 미세먼지/초미세먼지 함유량이 좋음과 보통의 기준값(경계값)보다 높거나, 냄새 유발 물질의 농도가 좋음과 보통의 기준값(경계값)보다 높다.
이 상태에서는 응축수 분무를 통해 미세먼지/초미세먼지를 물에 흡착해야 할 필요성이나, 냄새 유발 물질을 물에 흡착해야 할 필요성이 어느 정도 존재한다. 따라서 블라인드(150)의 슬랫(153)은 공기의 유동에 어느 정도 영향을 미칠 수 있도록 배열되는 것이 바람직하다.
에어 센서(170)에서 측정되는 공기질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 각각 좋음과 보통의 기준값(경계값)을 초과하면, 복수의 슬랫(153)은 공기 흡입구(112a)를 통해 흡입되는 공기와의 접촉 면적을 증가시키는 위치로 이동된다. 레일(151, 152)에 의해 형성되는 이동 경로 내에서 복수의 슬랫(153)을 등간격으로 가장 넓게 펼쳐지게 하는 것이 공기와의 접촉 면적을 최대로 증가시킬 수 있는 것에 해당한다.
에어 센서(170)에서 측정되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 각각 좋음과 보통의 기준값(경계값)을 초과하면, 복수의 슬랫(153)은 공기 유로를 좁아지게 하는 방향으로 회전된다. 여기서 공기 유로란 앞서 설명한 바와 같이 슬랫(153)과 슬랫(153) 사이마다 형성되는 공간을 의미한다. 복수의 슬랫(153)이 레일(151, 152)에 대하여 직교하게 배열되는 경우보다, 예각 또는 둔각을 형성하며 경사지게 배열되는 경우에, 공기 유로가 좁아진다. 공기 유로는 복수의 슬랫(153)이 레일(151, 152)과 평행하게 배열될 때까지 계속해서 좁아지게 된다.
공기 유로의 광협(廣狹) 정도는 에어 센서(170)에서 측정되는 공기질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 상기 기준값을 초과하는 정도에 반비례하도록 조절될 수 있다. 예컨대 에어 센서(170)에서 측정되는 공기질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 상기 기준값을 미소하게 초과하는 첫 번째 경우와, 기준값을 과도하게 초과하는 두 번째 경우를 고려해 볼 수 있다. 이 경우 기준값을 초과하는 정도는 두 번째 경우가 더 크다. 공기 유로의 광협 정도는 기준값을 초과하는 정도에 반비례하도록 조절되므로, 두 번째 경우가 첫 번째 경우보다 작은 공기 유로를 형성하게 된다. 공기 유로가 좁아질수록 블라인드(150)가 공기의 유동에 미치는 영향이 커진다.
만일 복수의 슬랫(153)이 공기의 흡입 방향과 평행하게 배열된다면, 복수의 슬랫(153)은 레일(151, 152)의 연장 방향에 직교하게 된다. 따라서 이때 슬랫(153)과 레일(151, 152)의 상대 각도는 90°라고 할 수 있다. 이러한 기준을 전제로 공기질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 각각 보통 상태일 때, 슬랫(153)과 레일(151, 152)의 상대 각도는 최소 60°의 또는 최대 120°의 범위 내에 존재하는 것이 바람직하다.
한편 미생물 센서(180)에서 측정되는 미생물 농도가 기준값에 미달하는 경우에만 펌프(163)가 작동한다. 미생물 농도가 기준값에 미달한다는 것은 응축수가 그만큼 깨끗하다는 것을 의미한다. 펌프(163)가 작동하게 되면 응축수가 집수조(140)에서 응축수 분무장치(160)로 공급된다. 그리고 노즐(162)을 통해 물이 블라인드(150)의 슬랫(153)으로 분무된다.
블라인드(150)의 슬랫(153)으로 분무된 응축수의 물 입자는 미세먼지/초미세먼지 또는 냄새 유발 물질과 함께 슬랫(153)에 물리적으로 흡착된다. 응축수가 자중에 의해 흘러내리면 집수조(140)에 집수된다. 이러한 과정을 통해 공기 중에 존재하는 미세먼지/초미세먼지의 농도 또는 냄새 유발 물질의 농도를 낮출 수 있고, 깨끗한 공기가 공기 토출구(111a)를 통해 토출될 수 있다.
도 7은 공기질 또는 냄새 상태가 나쁨/매우나쁨에 해당될 때 블라인드(150)와 응축수 분무장치(160)의 작동 상태도다.
공기질 또는 냄새 상태가 나쁨에 해당된다는 것은, 공기 흡입구(112a)를 통해 흡입되는 공기에 미세먼지/초미세먼지 함유량이 나쁨 수준이거나, 냄새 유발 물질 함유량이 나쁨 수준이라는 것을 의미한다. 이 경우에는 미세먼지/초미세먼지 함유량이 보통과 나쁨의 기준값(경계값)보다 높거나, 냄새 유발 물질의 농도가 보통과 나쁨의 기준값(경계값)보다 높다.
공기질 또는 냄새 상태가 매우나쁨에 해당된다는 것은, 공기 흡입구(112a)를 통해 흡입되는 공기에 미세먼지/초미세먼지 함유량이 매우나쁨 수준이거나, 냄새 유발 물질 함유량이 매우나쁨 수준이라는 것을 의미한다. 이 경우에는 미세먼지/초미세먼지 함유량이 나쁨과 매우나쁨의 기준값(경계값)보다 높거나, 냄새 유발 물질의 농도가 나쁨과 매우나쁨의 기준값(경계값)보다 높다.
이 상태에서는 응축수 분무를 통해 미세먼지/초미세먼지를 물에 흡착해야 할 필요성이나, 냄새 유발 물질을 물에 흡착해야 할 필요성이 강하게 존재한다. 따라서 블라인드(150)의 슬랫(153)은 공기의 유동에 상대적으로 많은 영향을 미칠 수 있도록 배열되는 것이 바람직하다. 그래야 응축수 분무에 의한 효과가 극대화될 수 있기 때문이다.
에어 센서(170)에서 측정되는 공기질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 각각 보통과 나쁨의 기준값(경계값)을 초과하면, 복수의 슬랫(153)은 공기 흡입구(112a)를 통해 흡입되는 공기와의 접촉 면적을 더욱 증가시키는 위치로 이동된다. 레일(151, 152)에 의해 형성되는 이동 경로 내에서 복수의 슬랫(153)을 등간격으로 가장 넓게 펼쳐지게 하는 것이 공기와의 접촉 면적을 최대로 증가시킬 수 있는 것에 해당한다.
에어 센서(170)에서 측정되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 각각 보통과 나쁨의 기준값(경계값)을 초과하면, 복수의 슬랫(153)은 도 6의 경우보다 공기 유로를 더욱 좁아지게 하는 방향으로 회전된다.
공기질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 각각 나쁨 또는 매우나쁨이라면, 슬랫(153)과 레일(151, 152)의 상대 각도는 최소 30°또는 최대 150°의 범위 내에 존재하는 것이 바람직하다. 만일 상대 각도가 30°보다 작거나 150°보다 크다면 공기의 유동을 과도하게 방해할 우려가 있다.
이와 같이 슬랫(153)과 레일(151, 152)의 상대 각도는 에어 센서(170)에서 측정되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 상기 기준을 초과하는 정도 따라 조절된다. 예각의 범위에서 상대 각도는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 상기 기준을 초과하는 정도에 반비례하도록 조절되는 것이 바람직하다. 반대로 둔각의 범위에서 상대 각도는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 상기 기준을 초과하는 정도에 비례하도록 조절되는 것이 바람직하다.
한편 미생물 센서(180)에서 측정되는 미생물 농도가 기준값에 미달하는 경우에만 펌프(163)가 작동한다. 펌프(163)가 작동하게 되면 응축수가 집수조(140)에서 응축수 분무장치(160)로 공급된다. 그리고 노즐(162)을 통해 물이 블라인드(150)의 슬랫(153)으로 분무된다.
블라인드(150)의 슬랫(153)으로 분무된 응축수의 물 입자는 미세먼지/초미세먼지 또는 냄새 유발 물질과 함께 슬랫(153)에 물리적으로 흡착된다. 응축수가 자중에 의해 흘러내리면 집수조(140)에 집수된다. 이러한 과정을 통해 공기 중에 존재하는 미세먼지/초미세먼지의 농도 또는 냄새 유발 물질의 농도를 낮출 수 있고, 깨끗한 공기가 공기 토출구(111a)를 통해 토출될 수 있다. 특히 공기 유로가 도 6의 경우보다 좁으므로 블라인드(150)가 공기의 유동에 미치는 영향은 상대적으로 크다. 이에 따라 응축수의 분무에 의한 미세먼지/초미세먼지 저감 효과, 냄새 유발 물질 저감 효과는 더욱 크다.
도 8와 도 9에서는 데드존 발생을 억제할 수 있는 제어에 대하여 설명한다.
도 8은 공기질 또는 냄새 상태가 보통 내지 매우나쁨에 해당될 때 열교환기(130)의 데드존(dead zone) 발생을 억제할 수 있도록 작동하는 블라인드(150)와 응축수 분무장치(160)의 작동 상태도다.
데드존이란 열교환기(130)의 열교환 면적 중 열교환에 참여하지 못하는 영역을 가리킨다. 데드존은 열교환 면적 중 적어도 일부가 공기를 충분히 공급받지 못함으로 인해 발생한다.
열교환기(130)는 일반적으로 냉매관과 냉각핀을 포함한다. 냉매관에는 냉매가 흐르고, 냉각핀은 공기와 냉매의 열교환을 위한 표면적으로 제공한다. 열교환기(130)에는 다수의 냉각핀이 서로 이격되게 구비된다.
만일 다수의 냉각핀 중 일부 영역에만 공기 공급이 집중된다면, 공기를 충분히 공급받지 못하는 영역에서는 공기와 냉매 간의 열교환이 충분히 이루어지지 않는다. 이 경우 열교환이 충분하게 이루어지지 않는 영역이 데드존에 해당한다.
데드존의 발생은 열교환기(130)의 효율, 나아가 열교환 시스템의 효율을 결정하는 요소로 작용한다. 열교환기(130)의 효율과 열교환 시스템의 효율을 향상시키기 위해서는 데드존 발생을 최소화 해야 한다.
블라인드(150)의 경사각 제어에 의해 블라인드(150)의 슬랫(153)이 열교환기(130)의 한 쪽으로만 공기를 공급하도록 배열된다면, 열교환기(130)에서 공기를 공급받지 못하는 영역이 발생하게 되고, 이는 데드존 발생을 유발하는 원인이 된다.
열교환기(130)의 데드존 발생을 억제하기 위해 복수의 슬랫(153)은 서로 다른 각도로 회전될 수 있다. 예컨대 도 8에 도시된 바와 같이 복수의 슬랫(153)은 레일(151, 152)의 연장 방향에 대한 상대 각도를 서로 다른 값으로 갖도록 회전될 수 있다. 복수의 슬랫(153) 중 일 단에 배치되는 것을 1번 슬랫이라고 하고, 그 옆에 배치되는 슬랫(153)들을 순차적으로 2번 슬랫, 3번 슬랫 등과 같이 1번부터 n(n은 자연수)번까지 순번을 매기면, 각 레일(151, 152)의 연장 방향에 대한 각 슬랫(153)의 상대 각도는 1번 슬랫으로부터 n번 슬랫으로 갈수록 점차 커지거나, 반대로 점차 작아지도록 조절되는 것이다.
마찬가지로 경우 복수의 슬랫(153) 사이마다 형성되는 공기 유로도 일측에서 타측으로 1번으로부터 n-1번까지 순번을 매기면, 1번 공기 유로로부터 n-1번 공기 유로로 갈수록 점차 넓어지거나, 점차 좁아지도록 조절될 수 있다.
도 9는 공기질 또는 냄새 상태가 보통 내지 매우나쁨에 해당될 때 열교환기(130)의 데드존(dead zone) 발생을 억제할 수 있도록 작동하는 블라인드(150)와 응축수 분무장치(160)의 다른 작동 상태도다.
슬랫(153)의 회전에 시간의 개념이 도입되어, 복수의 슬랫(153)은 기설정된 시간 간격에 맞춰 기설정된 각도의 범위 내에서 주기적으로 왕복 회전될 수 있다. 예컨대 에어 센서(170)에서 측정되는 공기질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 보통이라면 복수의 슬랫(153)은 60° 내지 120°의 범위 내에서 주기적으로 회전된다. 그리고 에어 센서(170)에서 측정되는 공기질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 나쁨이거나 매우나쁨이라면 복수의 슬랫(153)은 30° 내지 150°의 범위 내에서 주기적으로 회전된다.
한편 각각의 슬랫(153)은 모두 동시에 회전하는 것이 아니라, 시간차를 두고 순차적으로 회전될 수도 있다. 이를테면 1번 슬랫(153)이 회전하고 난 후에 2번 슬랫(153)이 회전되고, 2번 슬랫(153)이 회전하고 난 후에 3번 슬랫(153)이 회전하는 순차적인 방식으로 n번 슬랫(153)까지 제어될 수 있다. 혹은 홀수 번 슬랫(153)들이 먼저 회전하고 난 후에 짝수 번 슬랫(153)들이 회전하는 방식으로 제어되는 것도 가능하다.
슬랫(153)의 회전에 시간의 개념이 도입되더라도, 각각의 슬랫(153)들은 모두 같은 각도로 회전하는 것이 아니라 도 8에서 설명한 바와 같이 서로 다른 상대 각도를 갖도록 독립적으로 회전될 수도 있다.
이상에서 설명된 열교환 시스템은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (20)

  1. 공기 흡입구를 통해 공기를 흡입하여 공기 토출구를 통해 공기를 토출하도록 형성되는 팬;
    상기 팬에 의해 토출될 공기를 가열 또는 냉각하도록 상기 팬과 상기 공기 토출구의 사이에 설치되는 열교환기;
    상기 열교환기의 열교환 과정에서 발생하는 응축수를 집수하도록 상기 열교환기의 하측에 설치되는 집수조;
    상기 팬에 의해 흡입되는 공기와 접촉되도록 상기 공기 흡입구와 상기 팬의 사이에 설치되며, 위치와 방향을 조절 가능하게 형성되는 블라인드; 및
    상기 집수조에 집수된 응축수를 공급받아 상기 블라인드를 향해 분무하도록 형성되는 응축수 분무장치를 포함하고,
    상기 블라인드는,
    상기 팬에 의한 공기의 유동 방향에 교차하는 방향으로 연장되는 레일;
    상기 집수조를 향하는 방향으로 연장되며, 상기 레일을 따라 이동하거나 상기 레일에서 회전하는 복수의 슬랫(slat); 및
    상기 슬랫의 위치와 각도를 조절하도록 형성되는 구동부를 포함하며,
    상기 각 슬랫의 상단과 하단 중 적어도 하나에는 캐리어가 레일에 이동 및 회전 가능하게 삽입 장착되는 것는 열교환 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 집수조는 상기 블라인드의 하측에 설치되고,
    상기 블라인드는 상기 응축수 분무장치에서 분무되는 응축수를 상기 집수조로 재집수되게 가이드 하도록 상기 집수조를 향해 연장되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슬랫은 플레이트 또는 메쉬(mesh) 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열교환 시스템은 상기 팬에 의해 상기 공기 흡입구로 흡입되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도를 측정하도록 상기 공기 흡입구와 상기 블라인드의 사이에 설치되는 에어 센서를 더 포함하고,
    상기 구동부는 상기 에어 센서에서 측정되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도에 근거하여 작동하는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 에어 센서에서 측정되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 기준을 초과하면, 상기 복수의 슬랫은 상기 공기 흡입구를 통해 흡입되는 공기와의 접촉 면적을 증가시키는 위치로 이동되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 슬랫의 사이마다 상기 공기 흡입구에서 흡입되는 공기를 통과시키는 공기 유로가 형성되며,
    상기 에어 센서에서 측정되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 기준을 초과하면, 상기 복수의 슬랫은 상기 공기 유로를 좁아지게 하는 방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 공기 유로의 광협 정도는, 상기 에어 센서에서 측정되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 상기 기준을 초과하는 정도에 반비례하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 복수의 슬랫은 서로 다른 각도로 회전되고,
    상기 공기 유로는 상기 복수의 슬랫 중 일 단에 배치되는 것으로부터 타 단에 배치되는 것으로 갈수록 점차 넓어지거나 점차 좁아지도록 조절되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 에어 센서에서 측정되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 기준을 초과하면, 상기 복수의 슬랫은 상기 레일의 연장 방향에 대한 상대 각도를 30 내지 150°의 범위 내에 존재하게 하는 방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    예각의 범위에서 상기 상대 각도는, 상기 에어 센서에서 측정되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 상기 기준을 초과하는 정도에 반비례하도록 조절되고,
    둔각의 범위에서 상기 상대 각도는, 상기 에어 센서에서 측정되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 상기 기준을 초과하는 정도에 비례하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 복수의 슬랫은 상기 레일의 연장 방향에 대한 상대 각도를 서로 다른 값으로 갖도록 회전되고,
    상기 상대 각도는 상기 복수의 슬랫 중 일 단에 배치되는 것으로부터 타 단에 배치되는 것으로 갈수록 점차 커지거나 점차 작아지도록 조절되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 응축수 분무장치는 상기 블라인드의 상측에서 상기 블라인드를 향해 하측으로 응축수를 분무하도록 형성되고,
    상기 응축수 분무장치는,
    응축수 공급 유로를 형성하도록 상기 집수조와 상기 응축수 분무장치에 연결되는 응축수 파이프;
    상기 응축수 파이프를 통해 공급되는 응축수를 상기 블라인드로 분무하도록 형성되는 노즐; 및
    상기 응축수 파이프에 설치되고, 상기 집수조에서 공급되는 응축수를 상기 응축수 파이프를 통해 상기 노즐까지 공급하도록 형성되는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 열교환 시스템은 응축수를 외부로 배출하도록 상기 펌프에서 분지되어 상기 열교환 시스템의 외부로 연장되는 배수 파이프를 더 포함하며,
    상기 응축수 파이프와 상기 배수 파이프 중 어느 하나로 응축수를 공급할 것인지는 상기 펌프의 제어를 통해 결정되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 열교환 시스템은 상기 집수조에 집수된 응축수의 미생물 농도를 측정하도록 형성되는 미생물 센서를 더 포함하고,
    상기 펌프는 상기 미생물 센서에서 측정되는 미생물 농도에 근거하여 작동되는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 미생물 센서에서 측정되는 미생물 농도가 기준값에 미달하는 경우에만 상기 펌프가 작동하는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  17. 제5항에 있어서,
    상기 에어 센서에서 측정되는 공기의 질 또는 냄새 유발 물질의 농도가 기준을 초과하면, 상기 복수의 슬랫은 일정 시간마다 기설정된 회전 범위 내에서 왕복 운동하는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 슬랫은 일 단에 배치되는 것으로부터 타단에 배치되는 것까지 시간차를 두고 순차적으로 움직이는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기, 상기 집수조 및 상기 블라인드 중 적어도 하나의 표면에는 전이금속산화물을 함유하는 친수성 코팅이 형성되고,
    상기 전이금속산화물은 전이금속은 텅스텐(tungsten, W), 몰리브덴(molybdenum, Mo), 지르코늄(Zirconium, Zr)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 친수성 코팅은, 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리아세트산(polyacetic acid), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 친수성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환 시스템.









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