KR20010103464A - 공기조화기 - Google Patents

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KR20010103464A
KR20010103464A KR1020000025030A KR20000025030A KR20010103464A KR 20010103464 A KR20010103464 A KR 20010103464A KR 1020000025030 A KR1020000025030 A KR 1020000025030A KR 20000025030 A KR20000025030 A KR 20000025030A KR 20010103464 A KR20010103464 A KR 20010103464A
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구자홍
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Abstract

본 발명은 에어컨에 관한 것으로, 더 상세하게는 기존의 냉매를 사용하지 않으면서도 산소 농도가 높은 시원한 공기를 사용자에게 공급할 수 있고, 사용자 개별적인 성향에 적합한 공기조화량을 공급할 수 있도록 된 개인용 공기조화기에 관한 것이다.
이에 따른 본 발명은 공기로부터 질소와 수분를 제거하는 공기청정수단과, 상기 공기청정수단과 연결되어 상기 공기를 공급하는 외기공급 및 상기 공기로부터 제거된 질소와 수분을 배기하는 펌핑수단과, 상기 공기청정수단과 연결되어 상기 공기청정수단으로부터 공급된 공기의 열을 교환하는 열교환수단과, 상기 열교환수단과 연결되어 열교환된 공기를 외부로 내보내는 토출수단를 포함하여 구성된다.

Description

공기조화기{Air-conditioner}
본 발명은 에어컨에 관한 것으로, 더 상세하게는 기존의 냉매를 사용하지 않으면서도 산소 농도가 높은 시원한 공기를 사용자에게 공급할 수 있고, 사용자의개별적인 성향에 적합한 공기조화량을 공급할 수 있도록 된 공기조화기에 관한 것이다.
일반적으로, 에어컨은 주거공간, 상업공간, 또는 사무실 등의 실내 공기의 온도, 습도 등을 조절하는 장치로서, 이러한 에어컨의 구성 및 작동을 첨부된 도면의 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 압축기(1)에서 고온고압으로 압축된 냉매가스는 응축기(2)로 보내어지고, 이 응축기(2)에서는 일측에 설치된 송풍팬(3)에 의해 송풍된 외부의 공기에 의하여 냉매가스가 열을 방출하여 액화되는 응축작용이 일어나게 된다.
이 때, 상기 응축기(2)를 통과한 뜨거운 공기는 실외로 배출된다.
이와 같이 응축기(2)에서 응축된 냉매는 팽창밸브(4)를 지나면서 교축되어 증발하기 쉬운 압력으로 감압되어 증발기(5)로 보내어지고, 이 증발기(5)에서는 일측에 설치된 송풍팬(6)에 의해 송풍된 외부의 공기에 의해 냉매액이 증발되면서 외부의 열을 흡수하게 된다.
이에 따라 상기 증발기(5)를 지나면서 열을 빼앗긴 냉각공기는 실내로 배출되어 실내를 냉방시키게 되며, 상기 증발된 냉매는 저온저압의 가스로 되어 상기 압축기(1)로 보내어져 상기와 같은 과정을 반복하게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 일반적인 에어컨은 CFC로 이루어진 냉매를 이용하여 공기를 냉각시키기 때문에 오존층 파괴로 인한 환경오염을 유발한다.
또한, 종래의 에어컨은 실내 공간 전체를 냉방하도록 되어 있기 때문에, 냉방장치와 멀리 떨어진 지역에서는 냉방효과가 잘 전달되지 않으며, 실내에 있는 모든 사람들의 개별적인 성향을 모두 만족시킬 수 없는 문제점을 가지고 있다.
또한, 종래의 에어컨은 냉방 상태를 유지하도록 특정 공간을 밀폐한 상태에서 작동되기 때문에 장시간 사용시 사용자의 호흡으로 인하여 산소의 농도는 낮아지고 상대적으로 이산화탄소 농도는 높아지게 된다.
그러므로, 사용자에게 적당한 공기조화량을 개별적으로 공급하기가 힘들고, 장시간 사용시 사용자의 호흡 곤란, 두통 등의 유발하는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술에 대한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 기존의 냉매를 사용하지 않으면서도 산소 농도가 충분한 시원한 바람을 생성함과 더불어 사용자의 성향에 따라서 개별적으로 사용할 수 있는 공기조화기를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 에어컨의 구성을 나타낸 개략적인 구성도.
도 2a는 본 발명에 따른 제 1 실시예를 나타낸 구성도.
도 2b는 본 발명에 따른 제 2 실시예를 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 구성요소인 열교환기의 사시도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101: 압축기 102: 가압유로
104: 유로제어부 106: 솔레노이드밸브
108: 충전용기 112: 열교환기
115: 수조 116: 입수관
117: 토출유로 118: 노즐
119: 토출스탠드
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 공기로부터 질소와 수분을 제거하는 공기청정수단과, 상기 공기청정수단과 연결되어 상기 공기를 공급하는 외기공급 및 상기 공기로부터 제거된 질소와 수분을 배기하는 펌핑수단과, 상기 공기청정수단과 연결되어 상기 공기청정수단으로부터 공급된 공기의 열을 교환하는 열교환수단과, 상기 열교환수단과 연결되어 열교환된 공기를 외부로 내보내는 토출수단을 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명의 상기 구성을 자세히 설명하기 위해서 도면을 참조하면 다음과 같다.
도 2a는 본 발명에 따른 제 1 실시예이고, 도 2b는 본 발명의 제 1 실시예에 충전용기가 더 포함됨에 따른 제 2 실시예이고, 도 3은 본 발명의 구성요소인 열교환기의 사시도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명은 외부 공기를 흡입하여 가압하는 압축기(101)와, 상기 압축기(101)로부터 공급된 공기를 유로제어부(104)로 유도하는 가압유로(102)로 구성된 외기공급장치가 설치된다.
그리고, 상기 가압유로(102)를 유로제어부(104)와 연결하는 제 1 포트(103)와, 상기 제 1 포트(103)에 유입된 공기를 제 3 포트(105)에 보내도록 설치된 솔레노이드밸브(106)와, 상기 제 3 포트(105)와 충전용기(108)를 연결하는 제 1 안내유로(107)가 설치된다.
한편, 본 발명에는 상기 제 1 유로(107)를 통해서 전달된 공기에서 질소와 수분을 흡수하는 흡착제(109)가 충전된 충전용기(108)와, 상기 충전용기(108)를 제 2 안내유로(111)에 대해서 개폐시키는 개폐밸브(110)로 구성된 공기청정수단이 제 1 안내유로(107)에 의해서 상기 유로제어부(104)의 제 3 포트(105)와 연결된다.
그리고, 상기 충전용기(108)의 흡착제(109)로는 제올라이트(Zeolite)가 사용된다.
한편, 상기 충전용기(108)는 상기 개폐밸브(110) 및 제 2 안내유로(111)에 의해 열교환수단을 구성하는 열교환기에(112)에 연결된다.
상기 열교환수단은, 상기 충전용기(108)로부터 유도된 공기의 열을 수분의 증발열과 교환되게 하는 수단으로서, 제 2 안내유로(111)를 통과한 공기가 열교환기(112) 내에서 순환되도록 설치된 모세관(113)과, 상기 모세관(113)의 주위를 둘러싸고 있는 증발부(114)와, 상기 증발부(114)에 지속적으로 수분을 공급하는 입수관(116)과, 상기 입수관(115)에 물을 공급하는 수조(115)로 구성된다.
그리고, 상기 증발부(114)는 수분에 젖어 있는 상태에서 지속적으로 기화 현상이 일어나는 면(綿)류 또는 스폰지와 같은 함수(水)성 재질로 되어 있다.
또한, 본 발명은 상기 열교환수단에서 열교환된 공기를 토출수단과 연결하는 토출유로(117)와, 상기 토출유로(117)에 연결되어서 이 토출유로(117)를 통해 유도된 산소 농도가 높은 공기를 사용자에게 방출하는 다수개의 노즐(118)과, 상기 노즐(118)들이 설치된 토출스탠드(119)로 구성된 토출수단이 설치된다.
그리고, 상기 토출수단은 노즐(118)들에서 분사된 공기와 더불어 사용자에게 송풍을 불어주는 송풍팬(120)과, 상기 송풍팬(120)을 구동시키는 팬모터(121)를 더 포함한다.
한편, 본 발명은 상기 토출수단에 의해서 공기가 분사된 후 작동되는 배기펌프(122)와, 상기 배기펌프(122)와 유로제어부(104)의 제 2 포트(124)를 연결하는 배기유로(123)로 구성된 배기장치가 설치된다.
그리고, 상기 배기유로(123)와 연결된 제 2 포트(124)는 상기 솔레노이드 밸브(106)에 의해 유로제어부(104)의 제 3 포트(105)에 선택적으로 연결된다.
한편, 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
솔레노이드밸브(106)를 ON 상태로 하면, 상기 유로제어부(104)의 제 1 포트(103)와 제 3 포트(105)가 연결되면서 가압유로(102)와 제 1 안내유로(107)가연결되고, 이와 동시에 충전용기용 개폐밸브(110)는 충전용기(108)를 제 2 안내유로(116)로부터 차단한다.
이어서, 상기 압축기(101)에서 압축된 공기는 제 1 안내유로(107)를 통해서 충전용기(108)에 공급되고, 상기 충전용기(108)에 저장된 흡착제(109) 즉 제올라이트가 공기로부터 질소와 수분을 흡착함으로서 상기 충전용기(108) 내부에 있는 공기는 산소 농도가 높아지면서 가압된다.
그리고, 상기 충전용기(108)에 저장된 공기가 충분히 압축 될 정도의 소정시간이 경과 후 개폐밸브(110)가 열리면, 상기 가압된 공기는 제 2 안내유로(111)를 통해서 열교환기(112)로 전달되고, 상기 열교환기(112)내의 모세관(113)으로 압축된 공기가 팽창하면서 증발부(114) 사이를 흘러간다.
한편, 상기 증발부(114)는 입수관(116)을 통해서 공급된 물이 저장된 수조(115)에 의해서 지속적으로 수분을 공급받기 때문에 항상 과포화상태의 습도를 유지하고 있다.
그렇기 때문에, 상기 증발부(114)보다 상대적으로 온도가 높은 공기가 증발부(114) 사이를 흘러가면, 상기 열교환기(112)는 공기가 가지고 있는 온도를 증발부(119)의 수분이 기화할 때 발생하는 기화열 즉 증발열로 교환하여 외부로 방출한다.
즉, 상기 열교환된 공기는 상온보다 온도가 내려가기 때문에 사용자에게 신선하고 시원한 느낌을 준다.
상기 열교환기(112)를 통과하면서 열교환된 공기는 토출유로(117)에 의해서다수개의 노즐(118)로 전달되는데, 상기 토출유로(117)가 자유롭게 방향조절이 가능한 호스로 되어 있으므로, 상기 토출스탠드(119)의 위치 이동 역시 가능하며, 이에 따라 토출스탠드(119)의 위치를 조절할 경우, 노즐(118)은 사용자가 원하는 위치에서 산소 농도가 높으면서도 시원한 공기가 분사된다.
이 때, 상기 토출스탠드(119)에 설치된 팬모터(121)가 송풍팬(120)을 회전시켜서 상기 공기와 더불어 시원한 공기를 사용자에게 송풍시켜준다.
한편, 상기 공기토출 작용 후, 솔레노이드밸브(106)가 OFF상태로 되면, 상기 유로제어부(104)의 제 3 포트(105)는 제 2 포트(124)와 연결되어 상기 제 1 안내유로(107)와 배기유로(123)가 연결되게 된다.
이 상태에서 상기 배기펌프(122)가 작용하여 공기를 뽑아내는 흡입력이 발생하고, 이 배기펌프(122)의 흡입력이 상기 배기유로(123) 및 제 1 안내유로(107)를 통해 충전용기(108)에 전달된다.
이 때, 충전용기(108)의 상부에 설치된 개폐밸브(110)는 제 2 안내유로(111)로부터 충전용기(108)를 차단한다.
그러면, 상기 배기펌프(122)의 흡입력이 충전용기(108)내에 저장된 흡착제(109) 즉 제올라이트에 가해지고, 상기 제올라이트가 공기로부터 흡착한 질소와 수분을 배기펌프(122)가 흡입하여 외부로 배출한다.
상기와 같이 질소와 수분의 방출에 의해서 제올라이트는 원래 상태로 재생되므로, 다시 공기로부터 질소와 수분을 흡착할 수 있는 상태가 된다.
즉, 상기의 재생작용에 의해서 제올라이트의 보충 없이 지속적으로 산소 농도가 높은 시원한 공기를 사용자에게 공급하도록 작동한다.
한편, 상기 제 1 실시예에 복수개의 충전용기를 추가하여 흡입제가 공기로부터 질소와 수분을 흡착하는 기능을 강화하고, 상기 충전용기에 저장할 수 있는 공기의 양이 증대되도록 한 제 2 실시예는 도 2b에 도시된 것과 같이 복수개의 충전용기를 가지며, 상기 충전용기의 증가에 따라서 유로제어부 상의 포트의 개수와 이에 연결되는 유로 개수도 증가하며, 나머지 구성요소는 도 2a에서 제시한 구성요소와 같다.
즉, 본 발명의 목적을 구현하는데는 제 1 실시예의 필수요소들로 가능하지만, 제 1 실시예는 흡착제인 제올라이트가 질소와 산소를 흡착 후 다시 재생되는 과정 사이에 시원한 공기의 토출을 멈춰야 되는 문제점이 있다.
그래서, 상기 문제점을 해결한 가장 바람직한 발명의 실시예를 구체적으로 제시하고자 제 1 실시예에 별도의 충전용기가 포함된 부수적인 구성을 추가한 것이다.
도 2b를 참조하여 제 2 구성을 설명하면 다음과 같다.
유로제어부(204)를 통해서 전달된 공기에서 질소와 수분을 흡수하는 흡착제(209)가 저장된 제 1 충전용기(210), 제 2 충전용기(212)와, 상기 충전용기(210, 212)를 개폐시키는 제 1 개폐밸브(211), 제 2 개폐밸브(113)가 공기청정수단에 더 설치된다.
그리고, 상기 유로제어부(204)는 배기펌프(218)에 연결된 제 1 배기유로(219)와, 상기 제 2 충전용기(212)에 연결된 제 2 안내유로(223), 제 2 배기유로(221) 그리고 제 3 배기유로(224)와, 상기 제 1 배기유로(219)에서 제 2 배기유로(221)와 제 3 배기유로(224)를 분기하는 제 1 T자형 분기관(220)이 더 포함된다.
그리고, 유로제어부(204)에 연결되는 유로 수의 증가에 의하여 제 3 배기유로(224)에 연결된 제 1 포트(203)와 제 2 안내유로(223)에 연결된 제 4 포트(208)가 더 설치된다.
또한, 상기 제 2 충전용기(212)와 제 2 충전용기(212)로부터 연결된 제 4 안내유로(216)와, 상기 제 4 안내유로(216)를 열교환기에 연결하는 제 2 T자형 분기관(215)이 더 설치된다.
상기 제 2 실시예의 작용도 제 1 실시예의 작용과 비슷하지만 제 2 충전용기(212)가 더 추가됨으로서 유로제어부의 솔레노이드밸브(205)에 의한 포트 연결이 달라진다.
즉, 솔레노이드밸브가 ON 상태로 되면, 상기 유로제어부(204)의 제 2 포트(202)는 제 5 포트(207)와 연결되어, 가압유로(201)와 제 1 안내유로(206)가 연결된다.
이 상태에서 압축기(200)가 작동하여 가압시킨 공기가 제 1 충전용기(210)에 전달된다.
그리고, 상기 제 1 충전용기(210) 상부에 설치된 제 1 개폐밸브(211)는 제 3 안내유로(214)에 대해서 제 1 충전용기(210)를 폐지하고, 상기 제 1 안내유로(206)에 의해서 유도된 공기로부터 흡착제(209)가 질소와 수분을 흡착하여 산소 농도가높은 공기를 제 1 충전용기(210)에 저장한다.
이 때, 소정 시간 후 상기 제 1 개폐밸브(211)가 열리면 제 1 충전용기 (210)에 저장된 공기가 열교환수단으로 보내져서 열교환되고, 상기 열교환된 공기는 토출수단에 의해서 외부로 토출된다.
그리고, 상기 제 1 개폐밸브(211)가 열리면서 동시에 제 2 개폐밸브(213)가 제 4 안내유로(216)에 대해서 제 2 충전용기(212)를 폐지한다.
한편, 제 3 배기유로(222)에 연결된 제 1 포트(203)와 제 2 안내유로(223)에 연결된 제 4 포트(208)가 연결되어서 배기펌프의 흡입력이 제 2 충전용기(212)로 전달된다.
그러면, 상기 제 2 충전용기(212)에 저장된 흡착제(209)로부터 질소와 수분 을 배기펌프(218)가 흡입하여 외부로 배기하고, 상기 배기에 의하여 흡착제 즉 제올라이트는 원상태로 재생된다.
상기와 같은 작용 후, 솔레노이드밸브(205)가 OFF 상태가 되면, 유로제어부(204)의 제 2 포트(202)와 제 4 포트(208)를 연결되어, 제 2 안내유로(223)와 가압유로(201)가 연결된다.
이와 함께, 유로제어부의 제 3 포트(222)와 제 5 포트가 연결되어, 제 2 배기유로(221)와 제 1안내유로(206)가 연결된다.
즉, 솔레이노밸브(205)가 OFF 상태인 경우에는 ON 상태와는 반대로 제 2 충전용기(212)에 가압된 공기가 충전된 후 토출되고, 제 1 충전용기(210)에는 배기펌프(218)의 흡입력이 전달되어 흡착제(209)를 재생시킨다.
상기와 같은 작용에 의해서, 한 충전용기가 충전되면 다른 충전용기는 재생되고 반대로 한 충전용기가 재생되면 다른 충전용기는 충전되는 작용이 연속적으로 이루어지면서 산소 농도가 높으면서 시원한 공기를 지속적으로 사용자에게 토출한다.
그리고, 상기 제시된 제 2 실시예에 충전용기들이 더 추가되는 즉 다수개의 충전용기들로 구성된 별도의 실시도 가능하다.
한편, 도면 3을 참조하여 상기 열교환기(112)의 구성을 자세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 열교환기(112)는 열교환기 케이스(31)와, 상기 열교환기 케이스 내에서 충전용기로부터 전달된 공기가 순환되도록 설치된 모세관(32)과, 상기 열교환기 케이스(31) 내부에 채워진 증발부(33)와, 상기 증발부(33)에 수분을 공급하는 입수관(34)을 포함하여 구성된다.
도 3에 도시된 바와 같이 상기 모세관(32)은 내부에 흐르는 공기의 열교환 효율을 증가시키기 위해서 좁은 간격으로 증발부(33) 사이에 다층구조를 가지면서 지그재그로 배치된다.
상기와 같이 구성된 열교환기에서는 가압된 공기가 모세관으로 들어오면서 팽창함과 더불어, 지속적으로 증발작용이 일어나기 때문에 내지 더 높은 온도를 가진 공기의 열이 증발열로 변환되어서 외부로 방출됨에 따라 공기의 온도가 내려간다.
이상에서와 같이, 본 발명은 공기를 냉각하는 수단으로 기존의 냉매를 사용하지 않는 대신에 열교환기에서 일어나는 수분 증발에 의한 증발열이 공기의 열을 외부로 방출하므로 오존층 파괴에 따른 환경문제를 억제할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 흡입된 공기로부터 질소와 수분을 흡착하여 산소 농도가 높고 시원한 공기를 사용자에게 공급하므로 머리를 맑게 해줄 뿐 아니라 쾌적감을 제공해 준다.
또한, 본체와 토출수단이 별도로 구성될 수 있기 때문에 토출수단을 사용자 개인의 책상등 사용자가 원하는 장소에 토출스탠드를 설치하여 사용할 수 있고, 사용자의 성향 등에 따라 사용자 주위의 공간만을 집중적으로 냉방시킬 수가 있어 사용자의 만족성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 공기로부터 질소와 수분을 제거하는 공기청정수단과,
    상기 공기청정수단과 연결되어 상기 공기를 공급하는 외기공급 및 상기 공기로부터 제거된 질소와 수분을 배기하는 펌핑수단과,
    상기 공기청정수단과 연결되어 상기 공기청정수단으로부터 공급된 공기의 열을 교환하는 열교환수단과,
    상기 열교환수단과 연결되어 열교환된 공기를 외부로 내보내는 토출수단을 포함하여 구성된 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    공기청정수단은;
    상기 펌핑수단에서 전달된 공기로부터 질소와 수분을 흡착하는 흡착제가 충전된 충전용기를 포함하여 구성된 공기조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 흡착제가 제올라이트(Zeolite)로 되어 있음을 특징으로 하는 공기조화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    펌핑수단은;
    외기공급시 외부 공기를 흡입 가압하는 압축기와,
    공기청정수단에 흡입력을 가하여 질소와 수분을 배기하여 흡착제를 재생시키는 배기펌프를 포함하여 구성된 공기조화기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    외기공급시 상기 공기청정수단과 펌핑수단의 압축기를 선택적으로 차단하고, 상기 공기청정수단으로부터 질소와 수분을 배기시 공기청정수단과 펌핑수단의 배기펌프를 선택적으로 차단하는 유로제어밸브가 더 포함되어 구성된 공기조화기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유로제어밸브가 솔레노이드밸브로 되어 있음을 특징으로 하는 공기조화기.
  7. 제 1 항 있어서,
    열교환수단은;
    상기 공기청정수단을 통과한 공기가 이동하면서 열교환이 일어나는 증발부와,
    상기 증발부에 수분을 공급하는 수조를 포함하여 구성된 공기조화기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 증발부가 지속적으로 수분을 흡수하여 증발작용이 일어나는 함수(含水)성 재료임을 특징으로 하는 공기조화기.
  9. 제 1 항 있어서,
    토출수단은;
    상기 열교환수단을 통과한 공기를 전달하는 토출유로와,
    상기 토출유로를 통해서 공기를 배출하도록 설치된 노즐과,
    상기 노즐이 전면에 다수개가 설치된 토출스탠드를 포함하여 구성된 공기조화기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 토출유로는 자유자재로 방향조절이 가능한 호스로 된 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    토출수단이;
    상기 노즐에서 토출되는 공기와 더불어 바람을 불어주는 송풍팬과,
    상기 송풍팬을 구동시키는 팬모터를 더 포함하여 구성된 공기조화기.
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