KR200240941Y1 - 열전달매체를 이용한 가열식 가습기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 습도를 조절하는 가습기에 있어서, 열전달매체를 이용하여 물을 가열함으로서, 전력소모 및 물의 오염을 방지할 수 있는 열전달매체를 이용한 가열식 가습기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 고안에 따르면, 물(90)을 끊여 발생된 수증기를 분사하는 가열식 가습기에 있어서, 물(90)과 열전달매체(93)를 수용하며 발생된 수증기를 외부로 배출하는 배출덕트(10)가 설치된 케이스(20)와, 케이스(20) 내부에 존재하는 물(90)이 상부에 위치하고 열전달매체(93)가 하부에 위치하도록 분리하는 분리판(60)과, 분리판(60)의 상부에 위치한 물(90)이 열전달매체(93) 쪽으로 유동할 수 있도록 분리판(60)에 설치되어 열전달매체(93)의 내부로 연장된 다수 개의 유도관(50)들 및, 유도관(50)들 사이에 위치하여 열전달매체(93)를 가열하는 가열기(40)를 포함하며, 유도관(50)의 내부에 위치한 물(90)이 가열기(40)에 의해 가열된 열전달매체(93)로부터 열을 공급받아 끊으는 열전달매체를 이용한 가열식 가습기가 제공된다.

Description

열전달매체를 이용한 가열식 가습기{Heating type humidifier using heat transfer medium}

본 고안은 가습기에 관한 것이며, 특히, 열전달매체를 이용하여 물을 가열함으로서 열효율을 증가시키며 물의 오염을 방지할 수 있는 열전달매체를 이용한 가열식 가습기에 관한 것이다.

주거문화가 발달하면서, 가장 쾌적한 실내분위기를 조성하기 위해 실내의 온도를 조절하는 냉난방시스템 및 실내의 습도를 조절하기 위한 가습기 등이 개발되었다.

여기에서, 가습기는 실내의 습도를 조절하는 장치로서, 주택에 거주하는 사람 뿐만 아니라, 환경에 예민하게 반응하는 장비가 위치한 실내의 습도를 조절한다. 그 예로서, 슈퍼 컴퓨터 및 전산실 등에는 앞에서 설명한 냉난방 시스템 뿐만 아니라 가습기가 설치되어 있다. 적절한 습도를 유지하지 않으면, 전자시스템 내에서 발생하는 자기장에 의해 정전기 등이 쉽게 발생하며 정전기는 전자시스템의 작동 오류 및 고장의 주요 원인으로 작용한다. 이런 슈퍼 컴퓨터 및 전산실은 대부분 자동화처리되어 있어 이를 관리하는 인원은 단지 그 장치들의 기능이 정상적으로 작동하는 지를 점검하기 위해 투입되는 인력이며 정상적인 작동을 위해 실내의 온도 및 습도를 조절한다.

이와 같이, 종래에 개발된 가습기의 종류로는 크게 가열식, 초음파식, 복합식 등이 있으며, 이런 종류의 가습기에는 각각의 장단점이 있다. 아래에서는 이들 가습기의 장단점에 대해 설명하겠다.

우선, 가열식 가습기는 히터를 이용해 물을 끓여 그 증발되는 수증기를 분사하는 가습기이다. 물을 끊임으로서, 저장된 물에 세균이 번식할 우려가 없어 위생적이지만, 물이 끓어 수증기가 분사될 때까지의 시간소요가 따르는 단점이 있다. 또한, 소음이 크고 전력소모가 크다.

초음파식 가습기는 초음파의 진동에 의해 물분자를 깨뜨려 수증기를 분사하는 가습기이다. 분무량이 풍부하고 그 분무량 조절이 쉬우며 전력 소모가 적다. 또한, 소음이 적고 가격이 저렴하지만, 청소를 소홀히 하였을 경우에 저장된 물에 세균이 번식할 수 있다는 단점이 있다.

복합식 가습기는 살균기능이 있는 가습기로서 미지근한 물을 분무하는 방식으로, 가열식과 초음파식을 공유한 가습기로서, 가격이 비싸다는 단점이 있다.

본 고안은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술에 따른 가열식 가습기의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 열효율이 높아 전력소모를 줄일 수 있으며 신속히 가습작동이 가능한 열전달매체를 이용한 가열식 가습기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 한 실시예에 따른 열전달매체를 이용한 가열식 가습기의 외형 사시도이고,

도 2는 도 1에 도시된 열전달매체를 이용한 가열식 가습기의 내부 사시도이며,

도 3은 도 2에 도시된 가열식 가습기의 수위측정부를 나타낸 단면도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

10 : 수증기 배출덕트 20 : 케이스

30 : 어큐뮬레이터(accumulator) 40 : 전기히터봉

50 : 유도관 60 : 분리판

70 : 수위측정부 80 : 급수관

90 : 물 93 : 열전달매체

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따르면, 물을 끊여 발생된 수증기를 분사하는 가열식 가습기에 있어서, 물과 열전달매체를 수용하며 발생된 수증기를 외부로 배출하는 배출덕트가 설치된 케이스와, 상기 케이스 내부에 존재하는 상기 물이 상부에 위치하고 상기 열전달매체가 하부에 위치하도록 분리하는 분리판과, 상기 분리판의 상부에 위치한 물이 상기 열전달매체 쪽으로 유동할 수 있도록 상기 분리판에 설치되어 상기 열전달매체의 내부로 연장된 다수 개의유도관들 및, 상기 유도관들 사이에 위치하여 상기 열전달매체를 가열하는 가열기를 포함하며, 상기 유도관의 내부에 위치한 물이 상기 가열기에 의해 가열된 열전달매체로부터 열을 공급받아 끊으는 열전달매체를 이용한 가열식 가습기가 제공된다.

또한, 본 고안의 상기 열전달매체는 써미놀66이며, 상기 케이스의 외부에는 상기 가열기에 의해 가열된 열전달매체가 열에 의해 팽창된 양을 수용하며, 상기 열전달매체가 냉각되어 수축되는 양을 보충할 수 있도록 상기 케이스에 연결되어 어큐뮬레이터가 설치된다.

또한, 본 고안의 상기 케이스에는 상기 분리판의 상부로 물을 공급하는 급수관이 설치된다.

또한, 본 고안의 상기 케이스의 외부에는 상기 케이스의 외부로 물이 유동하여 상기 케이스의 내부에 위치한 물의 수위를 상기 케이스의 외부에서 측정할 수 있도록 상기 케이스에 연결된 수위측정부가 설치된다.

또한, 본 고안의 상기 케이스의 상면은 상기 배출덕트가 연결된 부위의 높이가 케이스의 상면 가장자리의 높이보다 높게 경사져 형성된다.

아래에서, 본 고안에 따른 열전달매체를 이용한 가열식 가습기의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 1은 본 고안의 한 실시예에 따른 열전달매체를 이용한 가열식 가습기의 외형 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 열전달매체를 이용한 가열식 가습기의 내부 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 가열식 가습기의 수위측정부를 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 물(90)과 열전달매체(93)를 분리하여 수용하는 케이스(20)와, 케이스(20) 내부의 중간부에 설치되어 케이스(20)의 상부에는 물(90)이 존재하고 하부에는 열전달매체(93)가 존재하도록 분리하는 분리판(60)과, 물(90)과 열전달매체(93)의 열교환이 이루어질 수 있도록 열전달매체(93)의 내부로 물(90)을 유도하기 위해 분리판(60)에 고정된 다수 개의 유도관(50)들 및, 케이스(20)에 연결되어 실내로 수증기를 이동시키며 노즐(13)이 형성되어 수증기를 실내로 분사하는 수증기 배출덕트(10) 및, 열전달매체(93)를 가열하는 전기히터봉(40)을 포함한다. 그리고, 이런 가열식 가습기(100)에는 열전달매체(93)가 가열되어 팽창하는 것을 수용할 수 있도록 어큐뮬레이터(accumulator)(30)가 설치되고, 케이스(20)의 상부에는 케이스(20)의 내부로 물을 공급하는 솔레노이드밸브(85)가 설치된 급수관(80)이 연결되며, 케이스(20)의 하부에는 온도계(45)가 설치되어 열전달매체(93)의 온도를 측정한다. 또한, 케이스(20)의 측면에는 케이스(20)의 내부에 존재하는 물(90)의 수위를 측정하는 수위측정부(70)가 설치된다.

케이스(20)는 직육면체와 유사한 구조를 가지며, 상면에는 수증기 배출덕트(10)가 연결되고 수증기 배출덕트(10)가 연결된 부위의 높이가 케이스(20)의 상면 모서리 부위의 높이보다 높도록 케이스(20)의 상면이 경사져 형성된다. 이는 케이스(20)의 내부에서 발생한 수증기가 케이스(20)의 상면을 따라 수증기 배출덕트(10) 쪽으로 원활하게 유동할 수 있도록 안내하기 위해서이다. 즉, 고온의 기체는 대류에 의해 상부방향으로 이동하려는 점을 이용하여 상면이 평면적인 케이스보다 경사져 있는 케이스(20)가 대류현상을 효과적으로 이용할 수 있기 때문이며, 이런 경사진 상면을 가진 케이스(20)가 평면적인 케이스 보다 바람직하다.

그리고, 케이스(20)의 높이 중간부위에는 케이스(20)의 내부 하면과 동일한 면적을 가지는 분리판(60)이 위치하며 분리판(60)의 둘레면은 케이스(20)의 안쪽 측면에 용접 고정된다. 따라서, 케이스(20)의 내부는 분리판(60)을 기준으로 상부와 하부로 구분되는데, 상부에는 물(90)이 존재하고, 하부에는 열전달매체(93)인 써미놀66이 충만되어 있다. 또한, 이런 분리판(60)에는 다수 개의 유도관(50)들이 설치되는데, 이런 유도관(50)의 일단부는 폐쇄되고 타단부는 개방되어 있으며, 개방된 타단부가 분리판(60)에 용접 고정되며 분리판(60)의 상부에 위치한 물(90)이 유도관(50)의 내부에 존재하도록 유도관(50)이 용접된 분리판(60)에는 관통공이 형성된다. 따라서, 물(90)은 분리판(60)의 상부에 위치하면서 다수 개의 유도관(50)들을 따라 분리판(60)의 하부 즉, 써미놀66이 존재하는 하부방향으로 유동할 수 있게 된다.

또한, 이런 다수 개의 유도관(50)들은 케이스(20)의 길이방향으로 3열 배치되는데, 이런 유도관(50)의 열들 사이에는 전기히터봉(40)이 각각 배치되며, 이런 2개의 전기히터봉(40)의 일단부는 케이스(20)의 외부에 위치하며 공급되는 전원에 의해 전기히터봉(40)은 써미놀66을 가열시킨다.

그리고, 써미놀66이 존재하는 케이스(20)의 하부에는 케이스(20)의 외부로 연결된 연결배관(37)이 위치하고 연결배관(37)에는 어큐뮬레이터(accumulator)(30)가 설치되며 연결배관(37)에는 압력밸브(35)가 설치된다. 전기히터봉(40)에 의해 가열된 써미놀66의 부피가 팽창하게 되면 그 팽창된 부피에 의해 써미놀66은 연결배관(37)을 통해 어큐뮬레이터(30)로 진입하여 들어가고, 써미놀66의 부피가 수축하게 되면 어큐뮬레이터(30)로부터 써미놀66이 배출되어 케이스(20) 하부에는 항상 써미놀66이 충만된 상태를 유지토록 한다.

또한, 케이스(20)의 상부에는 케이스(20)의 외부에서 케이스(20)의 내부로 물을 공급하는 급수관(80)이 연결되고, 이런 급수관(80)에는 솔레노이드밸브(85)가 설치된다. 이런 솔레노이드밸브(85)는 제어부(도면에 도시안됨)에 의해 작동된다. 그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 케이스(20)의 외부에는 케이스(20) 내부의 수위를 측정하는 수위측정부(70)가 설치된다. 수위측정부(70)는 분리판(60)이 용접된 부위의 바로 위에 연결되며, 케이스(20) 내부의 물은 수위측정부(70)로 자유롭게 이동할 수 있다. 따라서, 케이스(20) 내부의 수위가 높아지게 되면 수위측정부(70)에 존재하는 물(90)의 수위 또한 높아지게 되고, 수위측정부(70)의 내부에 설치된 수위측정센서(75)에 의해 물의 수위를 측정하게 된다. 이런 수위측정센서(75)는 물에 부유하면서 수위에 따라 상하로 이동하면서 수위를 측정하는 일반적인 수위측정센서이며, 수위측정센서(75)에서 측정된 수위정보는 제어부로 입력된다. 수위측정센서(75)에서 측정된 수위정보가 만수가 되었을 때에 제어부에서는 급수관(80)의 솔레노이드밸브(85)를 작동하여 케이스(20)로 공급되는 물을 차단하고, 설정된 수위범위보다 낮은 수위일 경우에는 제어부에서 솔레노이드밸브(85)를 작동시켜 케이스(20) 내부로 물을 공급한다.

그리고, 케이스(20)의 하부에는 온도계(45)가 케이스(20)를 관통하여 써미놀66의 온도를 측정하며, 측정된 온도 또한 제어부로 입력된다.

여기에서, 바람직한 물(90)의 수위는 분리판(60)의 상부에 위치하는 것이 적합하며, 그 이유는 유도관(50)에서 끊은 물이 유도관(50)의 상부로 스플레쉬(splash)되는 것을 막기 위해서 이다.

상기와 같이 구성된 열전달매체를 이용한 가열식 가습기에 작동관계에 대하여 상세히 설명하겠다.

먼저, 급수관(80)을 통해 분리판(60)의 상부에 물(90)을 공급한다. 물(90)은 분리판(60)을 따라 이동하면서 유도관(50)에 충만되고, 계속적으로 수위가 상승하게 된다. 이와 같이, 물(90)의 수위가 상승하게 되면 케이스(20)에 연결된 수위측정부(70)의 내부의 물(90)의 수위 또한 상승하게 되고, 수위측정부(70)의 수위가 증가하게 되면 부유하던 수위측정센서(75)로부터 신호가 발생하여 제어부로 입력된다. 제어부에서는 수위측정센서(75)로부터 신호를 입력받고 급수관(80)에 설치된 솔레노이드밸브(85)를 작동시켜 단수시킨다.

이와 같이, 공급된 물(90)의 수위가 적절하게 유지되면, 제어부에서는 전원을 공급하여 전기히터봉(40)을 가열시킨다. 그러면, 써미놀66은 가열되고, 유도관(50)의 내부에 존재하는 물(90)에 열을 공급하게 된다. 가열된 물(90)은 유도관(50)의 내부에서 끊게 되고, 끊으면서 발생한 수증기는 상부로 이동하여 케이스(20)의 상면과 접하게 된다. 케이스(20)의 상면은 수증기 배출덕트(10) 방향으로 경사져 있기 때문에 수증기는 케이스(20)의 상면을 따라 수증기 배출덕트(10)가 위치한 방향으로 이동하면 배출덕트(10)를 통해 실내로 이동하고, 배출덕트(10)에 형성된 노즐(13)을 통해 실내로 분사된다. 한편, 써미놀66이 가열되면 그 부피가 팽창하게 되는데 팽창된 써미놀66은 연결배관(37)을 통해 어큐뮬레이터(30)로 이동하여 적재된다. 이 때, 팽창되는 압력에 의해 압력밸브(35)가 작동하며, 써미놀66이 냉각되어 그 부피가 수축하게 되면, 그 수축압력에 의해 역방향으로 어큐뮬레이터(30)로부터 써미놀66이 케이스(20) 내부로 공급된다.

그리고, 케이스(20)에 설치된 온도계(45)는 써미놀66의 온도를 측정하고 그 측정온도를 제어부로 입력하면, 제어부에서는 설정된 온도와 측정된 온도를 비교하여 전기히터봉(40)의 가열을 제어한다.

한편, 써미놀66의 대표적인 특정은 아래의 표 1과 같다. 이런 써미놀66을 본 고안의 열전달매체(93)로 이용한 이유는 표 1에 나타난 바와 같이, 펌핑 가능한 온도가 낮고, 650℉(343℃)까지의 고온에서 뛰어난 성능을 발휘하며, 비점이 낮아 650℉(343℃)에서 가압상태로 사용해야 하는 유기 열전달매체를 대신하여 사용하기에 이상적인 열전달매체이기 때문이다.

이와 같이, 본 고안은 열전도율이 높은 써미놀66을 가열하고, 물은 가열된 써미놀66으로부터 열을 공급받아 끊으므로써, 본 고안의 열전달매체를 이용한 가열식 가습기는 열효율이 높아 전력소모를 줄일 수 있고, 가습기에 세균의 번식을 억제할 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안의 열전달매체를 이용한 가열식 가습기는 열효율이 우수한 써미놀66을 사용함으로써, 전력소모를 줄일 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 고안의 열전달매체를 이용한 가열식 가습기는 물을 가열함으로써, 가습기 내부에 세균의 서식을 억제할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 고안의 열전달매체를 이용한 가열식 가습기는 수증기의 대류를 이용한 기하학적인 구조의 케이스를 사용함으로써, 가습효과가 높다는 장점이 있다.

이상에서 본 고안의 열전달매체를 이용한 가열식 가습기에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 고안의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 고안을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 고안의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (6)

1. 물을 끊여 발생된 수증기를 분사하는 가열식 가습기에 있어서,

   물과 열전달매체를 수용하며 발생된 수증기를 외부로 배출하는 배출덕트가 설치된 케이스와,

   상기 케이스 내부에 존재하는 상기 물이 상부에 위치하고 상기 열전달매체가 하부에 위치하도록 분리하는 분리판과,

   상기 분리판의 상부에 위치한 물이 상기 열전달매체 쪽으로 유동할 수 있도록 상기 분리판에 설치되어 상기 열전달매체의 내부로 연장된 다수 개의 유도관들 및,

   상기 유도관들 사이에 위치하여 상기 열전달매체를 가열하는 가열기를 포함하며,

   상기 유도관의 내부에 위치한 물이 상기 가열기에 의해 가열된 열전달매체로부터 열을 공급받아 끊으는 것을 특징으로 하는 열전달매체를 이용한 가열식 가습기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 열전달매체는 써미놀66인 것을 특징으로 하는 열전달매체를 이용한 가열식 가습기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 케이스의 외부에는 상기 가열기에 의해 가열된 열전달매체가 열에 의해 팽창된 양을 수용하며, 상기 열전달매체가 냉각되어 수축되는 양을 보충할 수 있도록 상기 케이스에 연결되어 어큐뮬레이터가 설치되는 것을 특징으로 하는 열전달매체를 이용한 가열식 가습기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 케이스에는 상기 분리판의 상부로 물을 공급하는 급수관이 설치되는 것을 특징으로 하는 열전달매체를 이용한 가열식 가습기.
5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 케이스의 외부에는 상기 케이스의 외부로 물이 유동하여 상기 케이스의 내부에 위치한 물의 수위를 상기 케이스의 외부에서 측정할 수 있도록 상기 케이스에 연결된 수위측정부가 설치되는 것을 특징으로 하는 열전달매체를 이용한 가열식 가습기.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중에 어느 한 항에 있어서,

   상기 케이스의 상면은 상기 배출덕트가 연결된 부위의 높이가 케이스의 상면 가장자리의 높이보다 높게 경사져 형성되는 것을 특징으로 하는 열전달매체를 이용한 가열식 가습기.