KR20040021835A - 산소발생 기능이 부가된 공기청정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산소발생기와 공기청정기를 하나의 시스템으로 구성하여 제품의 성능을 극대화시키며 설치와 이동이 편리한 일체형 산소발생 공기청정기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치는 하나 이상의 공기 청정필터를 갖는 공기청정부와, 흡기 외기로부터 산소와 질소에 대한 분압차이에 의해 순수 산소만을 투과시키는 멤브레인을 구비한 산소발생부를 포함하고, 상기 공기청정부와 산소발생부의 사이에는 필터링된 청정공기와 상기 멤브레인을 통과한 산소가 서로 섞이게 되는 혼합부가 구비되며, 상기 혼합부에는 상기 청정공기와 산소가 혼합하여 형성된 높은 산소농도의 공기를 토출시키는 배출팬이 구비된다. 상기 산소발생부는 상기 멤브레인의 일측에 외기를 흡입하는 흡기팬을 구비하고, 상기 멤브레인의 타측에 상기 멤브레인에서 투과되는 산소를 상기 혼합실로 유도하는 수송관 및 펌프가 구비된다. 또한, 상기 산소발생부의 일측에는 흡입된 외기 중 상기 멤브레인을 통과하지 않은 비청정 공기를 실외측으로 배출시키는 배기덕트가 구비되고, 상기 배기덕트의 일측에는 상기 비청정 공기를 펌핑하여 배기덕트 측으로 송출시키는 배출팬이 구비된다.

Description

산소발생 기능이 부가된 공기청정기{Air cleaner having oxygen generator}

본 발명은 산소발생기와 공기청정기를 하나의 시스템으로 구성하여 제품의 성능을 극대화시키며 설치와 이동이 편리한 일체형 산소발생 공기청정기에 관한 것이다.

일반적으로, 숲속에서와 같은 느낌의 공기를 만들어주려면 도심속에서 오염된 먼지를 제거함은 물론 산소의 함유량을 높여 주어야만 신선함을 느낄 수 있다. 보통 도심속 공기의 산소함유량은 21%이하로 낮으나 맑은 숲속에서는 23% ~ 25%정도로 비교적 높은 적당량의 산소를 도심공기에 불어넣어 주어야만 청량한 숲속의 공기상태를 얻을 수 있다.

종래 산소발생기의 일 예가 국내 공개특허공보 제 1994-0003841호(1994.3.12자 공개)에 개시되어 있다. 이러한 산소발생기는 물을 전기분해하는 전기분해방식, 화학물질의 반응에 의한 화학반응방식을 비롯하여 PSA공법이나 UFL공법 등이 있으나, 상기 개시된 명세서에는 흡착탑을 이용한 PSA공법의 산소발생기를 일예로 하여 설명하고 있으며, 대기중으로부터 공기를 흡입하여 흡착탑을 통과하면서 산소 이외의 성분은 걸러지고 순수한 산소만을 분리하여 사용자에게 공급하게 된다. 즉, PSA공법의 산소발생기는 기체 혼합물로부터 특정 성분을 분리하거나 혹은 제거시켜 기체를 분리, 정제한다. PSA공정의 기본원리는 흡착제로 채워진 흡착탑을 원료기체가 고압상태로 통과하면서 선택도가 높은 성분들을 우선 흡착하게 되고 선택도가 낮은 성분들은 흡착탑 밖으로 배출되어 나가게 된다. 흡착된 성분들을 제거하기 위하여 흡착탑내 압력을 떨어뜨려 재생하게되고 고압 생성물의 일부로 탑을 세척하게 된다. 이런 일련의 공정을 반복하면서 생성물을 연속적으로 얻을 수 있게 된다.

또한, 공기청정기도 다양한 문헌들을 통해 이미 공지되어 있다. 이러한 공기청정기 정전기 필터, 이온화수단, 집진기, 활성탄 필터, 박테리아 제거 필터, 팬으로 구성되어 밀폐된 공간이나 오염된 환경속에서 더러워진 공기를 다수의 필터들을 통과하면서 걸러주어 미세한 먼지, 불결한 냄새 및 박테리아 등을 제거시켜 완전한 청정 공기로 만들어 준다.

도 1은 일반가정에서 사용되는 산소발생기(10)와 공기청정기(20)를 개략적으로 보여주고 있다. 도시된 바와 같이, 종래 산소발생기(10)는 실내측(11)과 실외측(12)으로 분리되어 실내측(11)과 실외측(12) 간에 산소공급관을 비롯한 실외기 제어케이블, 전원공급케이블 등이 필요하게 되며, 한번 설치된 산소발생기는 쉽게 이동시키기 어려운 문제점이 있었다. 특히, 종래 흡착탑을 이용한 PSA공법의 산소발생기는 고압을 발생시키는 흡입펌프 및 배기펌프가 사용되기 때문에 높은 소음과 진동이 발생되어 산소발생기의 경쟁력을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.

또한, 산소발생기와 공기청정기가 별도로 분리되어 있기 때문에 산소발생기능이 없는 공기청정기만을 사용할 경우에는 하절기나 동절기에 일반 가정에서 문을 닫아 놓은 상태에서 생활하기 때문에 실내에 호흡할 수 있는 산소의 농도가 낮아지게 되어 장시간 에어컨이나 난방기의 사용으로 인해 각종 질병의 원인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 점들을 감안하여 안출된 것으로, 멤브레인방식의 산소발생기와 공기청정기를 일체식으로 구성하여 실내에 설치함으로써, 제품의 기능을 향상시키고 설치와 이동이 편리한 일체형 산소발생 공기청정기를 제공하는데 그목적이 있다.

도 1은 종래 산소발생기와 공기청정기의 사용상태를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 일체형 산소발생 공기청정기의 구성을 개략적으로 도시한 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 ; 하우징101 : 제 1 공기흡입구

102 : 공기토출구103 : 제 2 공기흡입구

110: 공기청정부112: 공기청정필터

114: 팬121: 흡기팬

122: 멤브레인123: 펌프

124: 수송관125: 배출팬

126: 배기덕트127: 산소분사노즐

130: 혼합부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 장치는 하나 이상의 공기 청정필터를 갖는 공기청정부와, 흡기 외기로부터 산소와 질소에 대한 분압차이에 의해 순수 산소만을 투과시키는 멤브레인을 구비한 산소발생부를 포함하고, 상기 공기청정부와 산소발생부의 사이에는 필터링된 청정공기와 상기 멤브레인을 통과한 산소가 서로 섞이게 되는 혼합부가 구비되며, 상기 혼합부에는 상기 청정공기와 산소가 혼합하여 형성된 높은 산소농도의 공기를 토출시키는 배출팬이 구비되는 것을 특징으로 하는 산소발생 기능이 부가된 공기청정기를 제공한다.

상기 산소발생부는 상기 멤브레인의 일측에 외기를 흡입하는 흡기팬을 구비하고, 상기 멤브레인의 타측에 상기 멤브레인에서 투과되는 산소를 상기 혼합실로 유도하는 수송관 및 펌프가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 산소발생부의 일측에는 흡입된 외기 중 상기 멤브레인을 통과하지 않은 비청정 공기를 실외측으로 배출시키는 배기덕트가 구비되고, 상기 배기덕트의 일측에는 상기 비청정 공기를 펌핑하여 배기덕트 측으로 송출시키는 배출팬이 구비되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 장치는, 도 2 에 도시된 바와 같이, 하우징(100), 공기청정부(110), 산소발생부, 및 혼합부(130)을 포함한다.

하우징(100)은 일측에 실내공기를 흡입하는 제 1 공기흡입구(101)가 형성되고, 상측에는 실내로 공기를 다시 토출하는 공기토출구(102)가 형성된다. 타측에는 제 2 공기흡입구(103)가 형성된다.

공기청정부(110)는, 도 2에서 상기 하우징(100) 내부의 우측에 설치되며, 다수의 공기청정필터(112)로 이루어진다.

공기청정필터(112)는 제 1 공기흡입구(101)를 통해 흡입된 공기 중 비교적 큰 입자, 미세 먼지, 불쾌한 악취가스, 작은 세균들을 걸러준다. 이러한 공기청정필터(112)로는 정전기 필터(112a), 활성탄 필터(112b), 박테리아 제거 필터(112c) 등이 있다.

산소발생부는 도 2에서 상기 하우징(100) 내부의 좌측에 설치되며, 흡기팬(121), 멤브레인(membrane; 122), 펌프(123), 수송관(124), 배출팬(125)을 포함한다.

흡기팬(121)은 상기 하우징(100)의 제 2 공기흡입구(103)의 일측에 설치되어 상기 제 2 공기흡입구(103)를 통해 실내공기를 흡입하게 된다. 즉, 흡기팬(121)은 도 2에서 상기 하우징(100) 내부의 좌측에 장착되어 산소를 포함하는 다수종의 기체로 이루어진 실내 공기를 제 2 공기흡입구(103)를 통해 상기 산소발생부 내부로 흡입시킨다.

멤브레인(122)은 상기 산소발생부 내부에 장착되어 상기 제 2 공기흡입구(103)를 통해 흡입된 공기로부터 산소를 선택적으로 분리시킨다. 상기멤브레인(122)은 통상의 산소투과막으로 이루어져 있는바, 이는 주지된 바와 같이 산소, 헬륨, 수증기 등은 쉽게 투과하는 기체 성분들이고 반면에 메탄, 질소 등은 매우 느리게 투과하는 기체 성분들이다. 이것이 공기중의 산소와 질소를 멤브레인(122)에 의해 분리할 수 있는 이유가 된다. 기체 분리에 대한 추진력은 멤브레인 양단에 가해지는 특정 기체 성분, 즉 산소 및 질소 성분에 대한 분압 차이를 이용하여 공기 중에 포함된 산소를 압력차에 의해 선택적으로 투과시키게 된다.

펌프(123)는 멤브레인(122)의 일측에 수송관(124)으로 소통되도록 연결되어 상기 멤브레인(122)을 통과하면서 분리된 산소를 채집하여 실내로 토출시킨다.

수송관(124)은 상기 펌프(123)의 타측에 소통되도록 설치되고, 일단에 산소분사노즐(127)이 장착되어 상기 하우징(100)의 공기토출구(102)의 하측에 분사하게 된다. 즉, 상기 하우징(100)의 외부로 청정공기가 토출되기 전에 멤브레인(122)을 통과하면서 분리된 고순도의 산소를 청정공기에 분사하게 된다.

바람직하게는, 배출팬(125)이 상기 하우징(100)의 일측에 설치되고 상기 하우징(100) 내부의 낮은 산소농도의 공기를 배기덕트(126)를 통해 실외로 배출한다.

혼합부(130)는 상기 공기청정부(110)와 상기 산소발생부 사이에 형성되고, 상기 제 1 흡입구(101)를 통해 공기를 흡입시켜 상기 공기토출구(102)를 통해 정화된 공기를 토출시키는 토출팬(114)이 설치되며, 상기 수송관(124)을 통해 공급되는 산소가 상기 공기청정부(110)를 통해 정화된 청정공기와 혼합된다. 즉, 혼합부(130)의 내부에 수용된 토출팬(114)이 공기청정필터(112)를 통해 외부의 공기를 흡입하여 미세한 먼지, 불결한 냄새 및 박테리아 등이 제거된 청정한 공기에상기 산소발생부에서 생산된 고순도의 산소를 혼합하여 공기토출구(102)를 통해 실내로 토출시킨다.

바람직하게는, 공기청정부(110)와 산소발생부는 사용자가 원하는 상황에 따라 별개 또는 동시에 작동이 가능하며, 공기청정부(110)는 실내 공기의 오염도에 따라 선택적으로 기능을 부가할 수 있으며, 산소발생부는 제품의 안전성과 정숙을 위해 설정된 산소농도와 유량을 발생시킬 수 있게 설계된다.

이러한 구성으로, 사용자가 산소발생 기능을 가진 공기청정기를 작동시키게 되면, 공기청정부(110)의 토출팬(114)이 회전하게 되고 실내의 공기는 제 1 공기흡입구(101)를 통해 하우징(100)의 내부로 흡입된다. 하우징(100) 내부로 유입된 공기는 다수의 공기청정필터(112)를 통과하면서 공기 중 비교적 큰 입자와 미세 먼지는 물론이고 각종 유해가스와 박테리아를 걸러 줌으로서 실내에서 발생된 오염물질을 제거하게 된다. 토출팬(114)은 정화된 청정공기를 하우징(100) 상측의 공기토출구(102)를 통해 실내로 토출시킨다.

한편, 흡기팬(121)의 작동에 따라 하우징(100)의 제 2 공기흡입구(103)를 통해 내부로 유입된 공기는 멤브레인(122)을 통과하면서 산소 및 질소에 대한 멤브레인(122)의 전후의 압력차이에 의해 산소 이외의 다른 성분은 걸러지고 순수한 산소만이 쉽게 투과하여 고순도의 산소를 얻게 된다. 이 고순도의 산소만이 수송관(124)을 통해 펌프(123)로 유입된다. 일부 멤브레인(122)을 통과하지 못한 낮은 산소농도의 공기는 하측에 설치된 배출팬(125)에 의해 배기덕트(126)를 통해실외측으로 배출된다.

이와같이, 본 발명은 종래 흡착탑 방식의 PSA공법을 채용하지 않고 멤브레인(122)을 이용한 산소발생 기능을 구성함으로써, 실외측에 별도의 산소발생기를 설치할 필요없이 멤브레인(122)에 의해 투과되어 생성된 순수한 산소를 생산하게 된다. 또한, 공기청정필터(112)에 의해 걸러진 청정공기와 혼합시켜 적정농도의 산소함유 공기로 만들어 실내에 공급할 수 있게 된다. 따라서, 사용자는 맑은 숲속에 있는 것처럼 23% ~ 25%정도의 청정한 공기를 만끽할 수 있게 된다.

상기된 바와 같은 본 발명은 산소발생기와 공기청정기를 일체로 구성하여 실내에 설치함으로써, 실외측에 설치되던 산소공급배관, 전원공급 케이블 등의 불필요한 배관을 제거하면서 비용을 절감하고 제품의 설치와 이동이 편리해지는 효과가 있다. 아울러, 오염된 실내 공기를 정화시키면서 이와 동시에 고농도의 산소를 충전하여 실내 공기의 산소함유량을 높이게 된다.

또한, 본 발명은 고압을 발생시키는 흡입펌프 및 배기펌프가 사용되지 않기 때문에 저소음, 저진동이 가능하게 되는 다른 효과가 있다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 하나 이상의 공기 청정필터를 갖는 공기청정부와, 흡기 외기로부터 산소와 질소에 대한 분압차이에 의해 순수 산소만을 투과시키는 멤브레인을 구비한 산소발생부를 포함하고, 상기 공기청정부와 산소발생부의 사이에는 필터링된 청정공기와 상기 멤브레인을 통과한 산소가 서로 섞이게 되는 혼합부가 구비되며, 상기 혼합부에는 상기 청정공기와 산소가 혼합하여 형성된 높은 산소농도의 공기를 토출시키는 배출팬이 구비되는 것을 특징으로으로 하는 산소발생 기능이 부가된 공기청정기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 산소발생부는 상기 멤브레인의 일측에 외기를 흡입하는 흡기팬을 구비하고, 상기 멤브레인의 타측에 상기 멤브레인에서 투과되는 산소를 상기 혼합실로 유도하는 수송관 및 펌프가 구비된 것을 특징으로 하는 산소발생 기능이 부가된 공기청정기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 산소발생부의 일측에는 흡입된 외기 중 상기 멤브레인을 통과하지 않은 비청정 공기를 실외측으로 배출시키는 배기덕트가 구비되고, 상기 배기덕트의 일측에는 상기 비청정 공기를 펌핑하여 배기덕트 측으로 송출시키는 배출팬이 구비되는 것을 특징으로 하는 산소발생 기능이 부가된 공기청정기.