KR20040023602A - 습도 조정용 엘리먼트, 습도 조정 장치, 및 공기 조화장치의 가습 유닛 - Google Patents

습도 조정용 엘리먼트, 습도 조정 장치, 및 공기 조화장치의 가습 유닛 Download PDF

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KR20040023602A
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Abstract

본 발명은, 가습 유닛을 가지는 공기 조화 장치의 대형화를 억제하면서, 공기 중의 유해 성분을 감소시키는 것이 가능한 가습 로터를 제공하는 것이다. 공기 조화 장치의 가습 유닛(4)은, 가습 로터(58)와, 히터(66)와, 가습 팬(fan)(70)을 구비하고 있다. 히터(66)는 가습 로터(58)를 가열한다. 가습 팬(70)은 가습 로터(58)에 공기를 통과시킨다. 가습 로터(58)에는 공기에 대해서 수분을 흡·탈착시키기 위한 제올라이트와, 공기 중의 유해 성분을 무해화하기 위한 촉매가 일체적으로 구비되고 있다.

Description

습도 조정용 엘리먼트, 습도 조정 장치, 및 공기 조화 장치의 가습 유닛 {HUMIDITY CONDITIONING ELEMENT, HUMIDITY CONDITIONER, AND HUMIDIFICATION UNIT OF AIR CONDITIONER}
최근, 에어컨 등의 공기 조화 장치에 있어서, 실외 공기로부터 수분을 빨아들여 실내에 수분을 반송하는 가습 유닛을 구비한 것이 등장하고 있다.
이 가습 유닛은, 예를 들면 일본 특허공개공보 2001－41511호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 구조를 가지고 있고, 제올라이트 등으로부터 이루어진 가습 로터를 이용하여 실내로 보내는 공기를 가습하고 있다. 구체적으로는, 한편에서 공기 중의 수분을 가습 로터에 흡착시키는 것과 함께, 다른편에서 히터를 이용하여 가습 로터로부터 수분을 탈착시켜, 그 탈착시킨 수분을 실내로 보내는 공기에 가하는 것으로, 실내로 보내지는 공기를 가습하고 있다.
이와 같이, 가습 유닛을 구비한 공기 조화 장치에서는 가습 공기를 실내에공급할 수 있기 때문에, 공기가 건조한 겨울 등에도 실내가 쾌적한 상대 습도로 유지된다. 또한, 상기 가습 유닛에서는, 실외로부터 빨아들인 공기를 실내로 공급하는 기능을 구비하고 있기 때문에, 가습이 필요하지 않을 때에는, 실외 공기를 실내로 공급하는 기능을 이용하여 환기를 시키는 것도 가능하다.
이와 같이, 실외의 공기를 빨아들여 가습하여 (혹은 가습하지 않고) 실내로 공급시키는 가습 유닛은, 상기와 같이 환기 작용도 구비하게 된다. 일반적으로는 실내의 공기보다도 실외의 공기 쪽이 청정도가 높기 때문에, 실외 공기를 실내로 보내는 가습 유닛은, 공기 조화 장치에 대해서 부가 가치가 높은 것이라고 말할 수 있다.
그러나, 실외 공기의 청정도가 낮은 경우, 예를 들면 간선 도로나 고속 도로가 근처에 있어 자동차의 배기 가스가 실외 공기 중에 많이 포함되는 경우나 오수가 흐르는 도랑으로부터의 취기(臭氣)가 실외 공기 중에 포함되는 경우에는, 실외 공기를 실내로 공급하면 실내 공기가 오염되어 버릴 우려가 있다. 따라서, 이러한 경우에는, 상기의 가습 유닛을 작동시키는 것이 어려워진다.
이에 대하여, 간단한 대처 방법으로서 취기나 유해 성분을 흡착하는 필터를 가습 유닛 내에 설치하고, 그것에 의하여 실내로 보내는 공기를 청정화하는 것을 생각할 수 있지만, 가습 유닛이 대형화하여 버리는 것과 함께, 필터 교환 등의 수고가 필요하게 된다.
본 발명은, 습도 조정용 엘리먼트, 습도 조정 장치, 및 공기 조화 장치의 가습 유닛, 특히, 수분을 흡·탈착시키기 위한 수분 흡·탈착제를 포함하는 습도 조정용 엘리먼트, 및 그 습도 조정용 엘리먼트를 구비한 습도 조정 장치나 공기 조화 장치의 가습 유닛에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기 조화 장치의 외관 구성을 도시하는 사시도이다.
도 2는 냉매 회로의 계통도이다.
도 3은 실외기의 분해 사시도이다.
도 4(a)는 가습 유닛의 측면 모식도이다.
도 4(b)는 다른 실시예에서의 가습 유닛의 측면 모식도이다.
도 5는 다른 실시예에서의 가습 유닛의 측면 모식도이다.
이 발명의 목적은, 가습 유닛 등의 습도 조정 기능을 가지는 장치의 대형화를 억제하면서, 공기 중의 오염을 감소시킬 수 있는 습도 조정용 엘리먼트를 제공하는 것 및 그 습도 조정용 엘리먼트의 효력을 높이는 습도 조정 장치나 공기 조화 장치의 가습 유닛을 제공하는 것에 있다.
청구항 1에 따른 습도 조정용 엘리먼트는, 공기에 대해서 수분을 흡·탈착시키기 위한 수분 흡·탈착제와 공기 중의 오염 성분을 감소하기 위한 촉매가 일체적으로 구비되는 엘리먼트이다.
여기에서는, 단일의 엘리먼트 내에, 수분을 흡·탈착시키는 것으로 공기의 습도를 조정할 수 있는 수분 흡·탈착제와, 공기 중의 오염 성분을 감소시키기 위한 촉매를 포함시키고 있다. 이와 같이, 수분 흡·탈착제와 촉매가 일체적으로 구비되는 습도 조정용 엘리먼트를 이용하면, 별도 필터 등을 설치할 필요가 없어지고, 제습 장치, 가습 장치, 제가습 장치, 공기 조화 장치 등의 장치의 대형화를 억제하면서, 습도 조정용 엘리먼트에 공기를 통과시키는 것으로써 공기 중의 오염 성분을 감소시킬 수 있다.
또한, 수분 흡·탈착제로는, 제올라이트, 실리카겔, 알루미나 라는 물질을 사용하는 것을 생각할 수 있다. 촉매로서는, 귀금속계의 촉매, 산화물계의 촉매, 광(光) 촉매 등, 각종의 것을 단독 또는 조합하여 사용하는 것을 생각할 수 있다. 또한, 제올라이트 등의 흡착제를 이용한 종래의 엘리먼트에서는, 세라믹 등에 제올라이트를 함침(含浸)시키는 수법이 이용되는 것이 있는데, 촉매에 대해서도 모재에 함침시키는 수법을 채택하여도 무방하고, 촉매를 모재 표면의 적어도 일부에 도포하는 수법을 채용하여도 무방하다.
또한, 여기에서는 오염 성분을 단지 흡착시키는 것이 아니라 촉매에 의하여 오염 성분을 감소시키기 때문에, 촉매 자신이 열화하여 효력이 저하하여 버리는 일은 거의 없다.
청구항 2에 따른 습도 조정용 엘리먼트는, 청구항 1에 기재된 습도 조정용 엘리먼트에 있어서, 촉매는 공기 중의 취기 성분을 무취 성분으로 분해하는 탈취 촉매이다.
여기에서는, 습도 조정용 엘리먼트 중의 촉매가 공기 중의 취기 성분을 무취 성분으로 분해하기 때문에, 이 엘리먼트를 통과하는 공기로부터 취기 성분의 대부분이 소멸하게 된다. 따라서, 실내의 공기를 빨아들여 재차 습도 조정을 행한 공기를 실내로 공급하는 장치에 있어서 채용하는 경우에도, 실외의 공기를 빨아들여 실내로 공급하는 장치에 있어서 채용하는 경우에도, 본 청구항의 엘리먼트에 공기를 통과시키는 것으로써 취기 성분이 적어지게 되어, 장치 사용자에게 불쾌감을 주지 않게 된다.
덧붙여, 취기 성분으로는, 예를 들면, 황화 메틸, 암모니아, 트리메틸아민, 담배 연기에 포함되는 아세트알데히드 등의 취기가 나는 성분을 들 수 있다.
청구항 3에 따른 습도 조정용 엘리먼트는, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 습도 조정용 엘리먼트에 있어서, 촉매는 공기 중의 유해 성분을 무해 성분으로 변화시킨다.
여기에서는, 습도 조정용 엘리먼트 중의 촉매가 공기 중의 유해 성분을 무해 성분으로 변화시키기 때문에, 이 엘리먼트를 통과하는 공기로부터 유해 성분의 대부분이 소멸하게 된다. 따라서, 실내의 공기를 빨아들여 재차 습도 조정을 행한 공기를 실내로 공급하는 장치에서 채용하는 경우에도, 실외의 공기를 빨아들여 실내로 공급하는 장치에서 채용하는 경우에도, 본 청구항의 엘리먼트에 공기를 통과시키는 것으로써 유해 성분이 적어지게 되어, 장치 사용자가 유해 성분으로부터 받는 피해가 줄어들게 된다.
덧붙여, 유해 성분으로는, 예를 들어, 다이옥신, 포름알데히드, 자동차 등의 배기 가스에 포함되는 NOx, SOx, CO, HC 등을 들 수 있다.
청구항 4에 따른 습도 조정용 엘리먼트는, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 기재된 습도 조정용 엘리먼트에 있어서, 촉매의 적어도 일부는 광 촉매이다.
광 촉매로서 이용되는 대표적인 것은 산화 티탄으로, 촉매로서 기능하는 산화 티탄은 자신의 기능 저하가 거의 없으며 효과는 반영구적으로 지속된다.
청구항 5에 따른 습도 조정용 엘리먼트는, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 기재된 습도 조정용 엘리먼트에 있어서, 수분 흡·탈착제가 전체에 대략 균일하게 존재하고, 촉매가 일부에 존재한다.
여기에서는, 수분 흡·탈착제를 엘리먼트 전체에 대략 균일하게 존재시키고 있기 때문에, 엘리먼트의 크기에 대해서 흡·탈착시킬 수 있는 수분 양을 많이 확보할 수 있다. 또한, 촉매에 대해서는, 효율적인 부위에 집중적으로 배치하는 것으로, 그 효력을 충분히 발휘시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 촉매가 효율적으로 작용하는 조건에 적합한 부위 (습도 조정용 엘리먼트의 일부)에 촉매를 존재하도록 하면, 촉매를 전체에 존재시키지 않아도 충분히 오염 성분을 감소시킬 수 있다.
청구항 6에 따른 습도 조정 장치는, 청구항 4에 기재된 습도 조정용 엘리먼트와 램프(lamp)와 팬(fan)을 구비하고 있다. 램프는 습도 조정용 엘리먼트에 파장이 소정 범위에 있는 빛을 조사(照射)한다. 팬은 습도 조정용 엘리먼트에 공기를 통과시킨다.
광 촉매는 소정의 빛 (현재에 있어서는 자외선)을 받는 것에 의하여, 유기물 등을 분해하는 활성 산소를 생성한다. 따라서, 광 촉매에 해당되는 빛의 양이 부족하면, 촉매로서의 기능이 충분히 발휘되지 못하게 된다. 그래서, 본 청구항의 습도 조정 장치에서는, 광 촉매를 포함하는 습도 조정용 엘리먼트에 대해서 소정의 빛을 조사하는 램프를 설치하고 있다. 이 때문에, 예를 들어 습도 조정용 엘리먼트에 태양광이 잘 들지 않는 장소에 습도 조정 장치가 배치되는 경우에 있어서도, 공기 중의 오염 성분을 감소시키는 습도 조정용 엘리먼트의 한 기능을 충분히 발휘하게 하는 것이 가능하게 된다.
덧붙여, 습도 조정 장치는 가습 기능을 가지는 공기 조화 장치, 제습 전용 장치, 가습 전용 장치 등이다.
청구항 7에 따른 습도 조정 장치는, 청구항 4에 기재된 습도 조정용 엘리먼트와 습도 조정용 엘리먼트를 덮는 케이싱을 구비하고 있다. 케이싱에는 개구부(開口部)가 형성되어 있다. 이 개구부를 통하여 소정의 빛이 직접 혹은 반사하여, 습도 조정용 엘리먼트에 도달한다.
광 촉매는 소정의 빛 (예를 들면, 태양 광선이나 형광등 등에 포함되는 자외선)을 받는 것에 의하여, 유기물 등을 분해하는 활성 산소를 생성한다고 일컬어진다. 따라서, 광 촉매에 도달하는 빛의 양이 부족하면, 촉매로서의 기능이 충분히 발휘되지 못하게 된다. 그래서, 본 청구항의 습도 조정 장치에서는, 습도 조정용 엘리먼트를 덮는 케이싱에 개구부를 형성하여, 그 개구부를 통하여 소정의 빛이 습도 조정용 엘리먼트에 도달하도록 하고 있다. 따라서, 개구부가 없으면 습도 조정용 엘리먼트에 태양광 등이 잘 도달하지 않는 경우, 예를 들면 습도 조정용 엘리먼트가 케이싱에 의하여 대개 밀폐되어 있는 경우에 있어서도, 공기 중의 오염 성분을 감소시키는 습도 조정용 엘리먼트의 한 기능을 충분히 발휘시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 케이싱의 개구부를 통하여 습도 조정용 엘리먼트에 도달하는 빛은, 광원으로부터 습도 조정용 엘리먼트에 직접 도달하는 것이어도 무방하고, 반사하여 습도 조정용 엘리먼트에 도달하는 것이어도 무방하다. 따라서, 케이싱이 응달에 놓여져 있는 경우라도, 케이싱에 개구부를 설치하여 반사해서 온 빛이 습도 조정용 엘리먼트에 도달하도록 구성하면, 공기 중의 오염 성분을 감소시키는 습도 조정용 엘리먼트의 한 기능을 충분히 발휘시키는 것이 가능하다.
덧붙여, 습도 조정 장치라는 것은, 가습 기능을 가지는 공기 조화 장치, 제습 전용 장치, 가습 전용 장치 등이다.
청구항 8에 따른 공기 조화 장치의 가습 유닛은, 실내에 공급하는 조정 공기에 가습한 공기를 주입시키기 위한 가습 유닛에 있어서, 청구항 1 내지 청구항 5중 어느 하나에 기재된 습도 조정용 엘리먼트와 히터와 팬을 구비하고 있다. 히터는 습도 조정용 엘리먼트를 가열한다. 팬은 습도 조정용 엘리먼트에 공기를 통과시킨다.
여기에서는, 습도 조정용 엘리먼트를 히터에 의하여 가열하는 것으로, 습도 조정용 엘리먼트로부터 수분을 탈착시켜, 그 수분을 팬에 의하여 습도 조정용 엘리먼트에 통과시키는 공기에 주입시킬 수 있다.
한편, 촉매를 포함하는 습도 조정용 엘리먼트는 공기 중의 오염 성분을 감소시키는 기능을 가지고 있지만, 히터에 의하여 습도 조정용 엘리먼트를 적절히 가열해 주면, 그 기능을 효과적으로 발휘시킬 수 있게 된다.
청구항 9에 따른 공기 조화 장치의 가습 유닛은, 청구항 8에 기재된 가습 유닛에 있어서, 촉매는 습도 조정용 엘리먼트에 있어서, 히터측 부분에 많이 포함되어 있다.
촉매에 따라서는, 오염 성분을 감소시킬 때의 효과를 도시하는 값 (예를 들면, 오염 성분의 분해율)이 고온 시에 높아지는 것이 있다. 이러한 촉매를 습도 조정용 엘리먼트에 포함시킬 때에는, 촉매를 가열하여 주는 것이 바람직하다.
이에 감안하여, 본 청구항의 가습 유닛에서는, 습도 조정용 엘리먼트 중의 촉매를 습도 조정용 엘리먼트를 가열하는 히터에 가까운 부분 (히터측 부분)에 많이 포함시키도록 하고 있다. 이것에 의하여, 촉매에 의한 오염 성분을 감소시키는 효과를 높일 수 있다.
청구항 10에 따른 공기 조화 장치의 가습 유닛은, 청구항 8 또는 청구항 9에기재된 가습 유닛에 있어서, 실외로부터 공기를 빨아들여 실내에 공급하는 유닛이다. 또한, 공기 조화 장치는, 가습 유닛으로부터 가습 공기를 실내에 공급시키는 가습 운전과, 가습 유닛으로부터 비가습 공기를 실내에 공급시키는 급기(給氣) 운전을 행하는 것이 가능하다. 그리고, 히터는 가습 운전시에는 습도 조정용 엘리먼트로부터 수분을 탈착시키기 위한 제1 가열 제어가 행해지고, 급기 운전시에는 습도 조정용 엘리먼트의 촉매 작용을 촉진시키기 위한 제2 가열 제어가 행해진다.
여기에서는, 실외로부터 공기를 빨아들여 실내에 공급하는 가습 유닛의 기능을 이용하여, 공기 조화 장치에 있어서 가습 운전과 급기 운전을 행하는 것이 가능하도록 하고 있다. 급기 운전은 실내 환기가 필요하지만 가습은 필요하지 않은 경우에 행해지는 것이 상정(想定)된다.
그리고, 가습 운전시에는 습도 조정용 엘리먼트의 습도 조정 기능을 충분히 발휘시키도록 히터를 제어 (제1 가열 제어)하고, 급기 운전시에는 습도 조정용 엘리먼트의 오염 성분을 감소시키는 기능을 충분히 발휘시키도록 히터를 제어 (제2 가열 제어)하고 있다. 이와 같이, 가습 운전시와 급기 운전시로 히터의 제어를 나누고 있기 때문에, 공기 조화 장치에 있어서 습도 조정용 엘리먼트의 효력을 적절히 발휘시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 제1 가열 제어에 의하여 가습 운전시에 오염 성분을 감소시키는 것이 가능한 것은 물론이다.
청구항 11에 따른 공기 조화 장치의 가습 유닛은, 청구항 8에 기재된 가습 유닛에 있어서, 실내기와 실외기를 가지는 공기 조화 장치에 설치되어 있다. 그리고, 습도 조정용 엘리먼트는 청구항 4에 기재된 습도 조정용 엘리먼트로서, 실외기에 설치되어 있다.
여기에서는, 광 촉매를 포함하는 습도 조정용 엘리먼트를, 실내기가 아닌 실외기에 설치하고 있다. 따라서, 실외 태양 광선 등에 포함되는 소정의 빛을 습도 조정용 엘리먼트 중의 광 촉매에 도달시키는 것이 용이해진다.
＜공기 조화 장치의 개략 구성＞
본 발명의 일실시예에 따른 가습 로터 (습도 조정용 엘리먼트)가 채용되는 공기 조화 장치의 외관을 도 1에 도시한다.
이 공기 조화 장치(1)는, 실내의 벽면 등에 장착되는 실내기(2)와, 실외에 설치되는 실외기(3)로 구성되어 있다. 실외기(3)는 실외 열 교환기나 실외 팬 등을 수납하는 실외 공조(空調) 유닛(5)과, 가습 공기를 실내기(2)로 반송하는 가습 유닛(4)을 구비하고 있다. 실내기(2) 내에는 실내 열 교환기가 수납되고,실외기(3) 내에는 실외 열 교환기가 수납되어 있다. 그리고, 각 열 교환기 및 이들 열 교환기를 접속하는 냉매 배관(6)이 냉매 회로를 구성하고 있다. 또한, 가습 유닛(4)과 실내기(2)와의 사이에는, 가습 유닛(4)으로부터의 공기를 실내기(2)측에 공급하기 위한 급기 배관(7)이 설치되어 있다.
＜냉매 회로의 구성＞
도 2는 공기 조화 장치(1)에서 이용되는 냉매 회로의 계통도이다.
실내기(2) 내에는 실내 열 교환기(11)가 설치되어 있다. 이 실내 열 교환기(11)는 길이 방향 양단에서 여러 차례 되접어 꺾여 이루어진 전열관과 전열관이 관통되는 복수의 팬으로 구성되어, 접촉하는 공기와의 사이에서 열 교환을 행한다.
또한, 실내기(2) 내에는 크로스 플로우 팬(12)과, 크로스 플로우 팬(12)을 회전 구동하는 실내 팬 모터(13)가 설치되어 있다. 크로스 플로우 팬(12)은 원통 형상으로 구성되고, 둘레면에는 회전축 방향으로 날개가 설치되어 있어, 회전축과 교차하는 방향으로 공기류를 생성한다. 이 크로스 플로우 팬(12)은, 실내 공기를 실내기(2) 내에 흡입시키는 것과 함께, 실내 열 교환기(11)와의 사이에서 열 교환을 행한 후의 공기를 실내에 불어 나오게 한다.
실외 공조 유닛(5)에는, 압축기(21)와, 압축기(21)의 토출(吐出)측에 접속되는 4로 전환 밸브(22)와, 압축기(21)의 흡입측에 접속되는 어큐뮬레이터(accumulator)(23)와, 4로 전환 밸브(22)에 접속된 실외 열 교환기(24)와, 실외 열 교환기(24)에 접속된 전동 밸브(25)가 설치되어 있다. 전동 밸브(25)는 필터(26) 및 액 폐쇄 밸브(27)를 통하여 배관(31)에 접속되어 있고, 이 배관(31)을 통하여 실내 열 교환기(11)의 일단과 접속된다. 또한, 4로 전환 밸브(22)는 가스 폐쇄 밸브(28)를 통하여 배관(32)에 접속되어 있고, 이 배관(32)을 통하여 실내 열 교환기(11)의 타단과 접속되어 있다. 이러한 배관(31, 32)은 도 1의 냉매 배관(6)에 상당한다.
또한, 실외 공조 유닛(5) 내에는, 실외 열 교환기(24)에서의 열 교환 후의 공기를 외부로 배출하기 위한 프로펠라 팬(29)이 설치되어 있다. 이 프로펠라 팬(29)은 실외 팬 모터(30)에 의하여 회전 구동된다.
＜실외기(3)의 구성＞
실외기(3)의 구성을 분해 사시도 (도 3)를 이용하여 설명한다.
실외기(3)는 하부의 실외 공조 유닛(5) 및 상부의 가습 유닛(4)으로 구성되는 것으로서, 바닥판(41), 우측판(42), 좌측판(43), 앞판(44), 보호 철망(46), 윗판(47), 가습 유닛 케이싱(48) 등을 포함하는 실외기 케이싱을 구비하고 있다.
〔실외 공조 유닛(5)에 관한 구성〕
앞판(44)의 후방에는, 팬 흡입구(45)와 칸막이 판(49)이 장착된다. 또한, 실외기 케이싱의 뒷면에 위치하는 보호 철망(46)의 앞면에는, 평면에서 볼 때 대략 L자 형상인 실외 열 교환기(24)가 장착된다.
실외 열 교환기(24)의 앞면에는, 실외 팬 모터(30)를 고정하기 위한 팬 모터대(50)가 장착되어 있다. 실외 팬 모터(30)는 실외 팬(29)을 회전시키기 위하여 설치되어 있다. 실외 팬(29)은 팬 흡입구(45), 칸막이 판(49), 좌측판(43), 실외열 교환기(24) 및 가습 유닛 케이싱(48)의 바닥판에 의하여 형성되는 공간 내를 부압(負壓, negative pressure)으로 하고, 실외기 케이싱의 뒷면 및 좌측면으로부터 도입한 공기를 실외 열 교환기(24)와 접촉시켜 앞판(44)의 전방으로 배기하는 역할을 맡는다.
칸막이 판(49)과 우측판(42)과의 사이에는, 압축기(21), 4로 전환 밸브(22), 전동 밸브(25), 액 폐쇄 밸브(27), 가스 폐쇄 밸브(28) 등의 냉매 회로 구성 부품과, 각부의 온도를 검출하기 위한 서미스터(51) 등이 배치되어 있다. 우측판(42)의 우측 방향에는 액 폐쇄 밸브(27) 및 가스 폐쇄 밸브(28)를 보호하기 위한 폐쇄밸브 커버(52)가 장착된다.
실외 팬(29)의 위쪽에는 전장품(電裝品) 상자(53)가 장착된다. 이 전장품 상자(53)에는 각부를 제어하기 위한 전기 부품 (전장품)을 탑재한 프린트 기판(54)이 수납되고, 전기 부품에서 발생한 열을 방열하기 위한 방열 휜(fin)(55)이 장착되어 있다.
〔가습 유닛(4)에 관한 구성〕
가습 유닛(4)은 실외기(3)의 상부에 위치하는 가습 유닛 케이싱(48)을 구비하고 있다. 가습 유닛 케이싱(48) 내에는, 우측이 가습 로터(58) 등을 수용하는 공간, 좌측이 흡착 팬(81) 등을 수용하는 흡착 팬 수납 공간(75)으로 구성되어 있다. 이 가습 유닛 케이싱(48) 내에는, 가습 로터(58), 히터 조립체(64), 가습 팬(70), 커버 부재(74), 흡착 팬(81) 등이 배치되어 있다.
가습 로터(58)는 대체로 원판 형상을 가지는 허니코움 구조의 세라믹 로터로서, 공기가 용이하게 통과할 수 있는 구조로 되어 있다. 구체적으로는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 평면에서 볼 때 원형을 가지는 로터이고, 수평면으로 자른 단면도에 있어서 미세한 허니코움(벌집) 모양으로 되어 있다. 그리고, 이러한 단면이 다각형인 가습 로터(58)의 다수의 통 부분을 공기가 통과한다.
가습 로터(58)의 주된 부분은, 제올라이트 등의 흡착제로부터 소성(燒成)되어 있다. 여기에서는 제올라이트를 이용하고 있지만, 실리카겔이나 알루미나 등의 흡착제를 이용하는 것도 가능하다. 제올라이트 등의 흡착제는 접촉하는 공기 중의 수분을 흡착하고, 가열되는 것에 의하여 흡착한 수분을 탈착하는 성질을 가지고 있다.
또한, 가습 로터(58)에는 황화 메틸이나 암모니아, 트리메틸아민 등의 악취를 무취의 성분으로 분해하는 탈취 촉매를 담지시키도록 하고 있다. 구체적으로는, 탈취 촉매를 상기의 제올라이트의 용액 중에 포함시켜 두고, 모재가 되는 세라믹에 탈취 촉매를 포함시키는 방법으로 가습 로터(58)에 탈취 촉매를 담지시키고 있다.
이 가습 로터(58)는 가습 유닛 케이싱(48)측에 설치된 지지축(59)에, 로터 가이드(60)를 통하여 회동(回動) 가능하게 지지된다. 가습 로터(58)의 둘레면에는 기어가 형성되어 있고, 로터 구동 모터(61)의 구동 축에 장착되는 로터 구동 기어(62)와 치합하고 있다.
히터 조립체(64)는 가습 로터(58)의 윗면의 대략 반 (우측의 반)을 덮도록 배치되어 있다. 히터 조립체(64)는 히터 본체(66)와, 히터 본체(66)를 커버하는상부 커버(65)와, 하부 커버(69)로 구성되어 있다. 하부 커버(69)에는 공기를 흡입하기 위한 흡입구(67)와, 히터 본체(66)에서 가열된 공기를 가습 로터(58)측으로 배출하기 위한 배출구(68)가 형성되어 있다. 이 히터 조립체(64)는 히터 고정판(63)을 통하여 가습 로터(58)의 위쪽에 장착된다.
가습 팬(70)은 가습 로터(58)의 아래쪽에 있어서, 히터 조립체(64)에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 가습 팬(70)은 연락 덕트(duct)(72)에 이어지는 공간 (히터 조립체(64) 하부 커버(69)의 배출구(68)의 아래쪽 공간)에 배치되는 원심 팬으로서, 가습 로터(58)의 아래쪽에 장착되는 가습 팬용 흡입구(71)와 일체적으로 설치된다. 가습 팬(70)은 가습 로터(58)를 통과하여 가습 로터(58)의 우측의 대략 반 부분 중 앞쪽 부분 (히터 조립체(64)의 하부 커버(69)의 배출구(68)의 아래쪽에 위치하는 부분)으로부터 하강한 공기를 연락 덕트(72)측으로 배기한다. 연락 덕트(72)를 빠져 나간 공기는 가습 호스(73) 및 급기 배관(7)을 통과하여 실내기(2)에 공급된다.
커버 부재(74)는 가습 로터(58)의 윗면 중 히터 조립체(64)가 위치하지 않는 부분 (좌측의 대략 반 부분)을 덮고 있다. 이 커버 부재(74)는 후술하는 흡착용 벨 마우스(84)와 함께, 가습 로터(58)의 왼쪽 반 부분의 윗면으로부터 이하에 설명하는 흡착 팬 수납 공간(75)의 상부로 통하는 공기 유로를 형성한다.
흡착 팬 수납 공간(75)에 수용되는 흡착 팬(81)은, 흡착 팬 모터(83)에 의하여 회전하는 원심 팬으로서, 상부에 배치되는 흡착측 벨 마우스(84)의 개구부(85)로부터 흡기하고, 흡착 팬 수납 공간(75)의 외부 (가습 유닛 케이싱(48)의 외부)를향하여 배기한다. 흡착측 벨 마우스(84)는 흡착 팬 수납 공간(75)의 상부에 설치되어 있고, 커버 부재(74)에 의하여 형성되는 공기 유로를 통과하여 오는 공기를 흡착 팬(81)으로 이끄는 역할을 한다. 또한, 흡착 팬 모터(83)는 모터 고정대(82)에 의하여 가습 유닛 케이싱(48) 내에 고정된다.
나아가 가습 유닛 케이싱(48) 내에는, 전원 기판(79)이나 전장품 케이싱 등이 배치된다. 전장품 케이싱은 프린트 기판(78)을 내부에 수납하는 전장품 상자(76) 및 덮개(77)로 구성되어 있다.
〔가습 유닛(4)의 동작〕
이러한 가습 유닛(4)에서는, 흡착 팬(81)을 회전 구동하는 것에 의하여, 외부로부터의 공기를 가습 유닛 케이싱(48) 내에 빨아들인다. 가습 유닛 케이싱(48) 내로 들어온 공기는 가습 로터(58)의 좌측의 대략 반 부분을 통과하여, 커버 부재(74) 및 흡착측 벨 마우스(84)에 의하여 형성되는 공기 유로 및 흡착 팬(81)을 통하여, 흡착 팬 수납 공간(75)으로부터 바깥쪽으로 배출된다 (도 4 참조). 가습 유닛 케이싱(48) 내에 외부로부터 빨려 들여온 공기가 가습 로터(58)의 좌측 대략 반 부분을 통과할 때에, 가습 로터(58)는 공기 중에 포함되어 있는 수분을 흡착한다.
이 흡착 공정에서 수분을 흡착한 가습 로터(58)의 좌측 대략 반 부분은, 가습 로터(58)가 회전하는 것에 의하여, 가습 로터(58)의 우측 대략 반 부분으로 된다. 즉, 흡착된 수분은 가습 로터(58)의 회전에 따라, 히터 조립체(64)의 아래쪽에 위치하는 가습 로터(58)의 부분으로 이동하여 온다. 그리고, 여기에 이동하여온 수분은 히터 조립체(64)의 히터 본체(66)로부터의 열에 의하여, 가습 팬(70)에 의하여 생성되는 공기류 중에 이탈하여 나간다.
가습 팬(70)을 회전 구동하면, 외부로부터 가습 유닛 케이싱(48) 내에 공기가 빨려 들어오고, 그 공기가 가습 로터(58)의 좌측 대략 반 부분 중 안쪽 부분의 아래쪽에서 윗쪽을 향하여 통과하고, 하부 커버(69)의 흡입구(67)로부터 상부 커버(65) 내에 도입된다. 그리고, 상부 커버(65) 내에 들어간 공기는 배출구(68)로부터 배출되어, 가습 로터(58)의 좌측 대략 반 부분 중 앞부분을 위쪽에서 아래쪽으로 통과하여 가습 팬(70)에 도달한다. 이러한 공기류는 가습 팬(70)이 생성하는 것이다. 가습 팬(70)은 상기와 같이 가습 로터(58)를 통과하여 빠져 나간 공기를 연락 덕트(72)측에 배기하고, 가습 호스(73) 및 급기 배관(7)을 통하여 실내기(2)로 송출한다. 이 실내기(2)로 송출되는 공기는 가습 로터(58)에 흡착되어 있던 수분을 포함하도록 되어 있다. 또한, 실내기(2)로 송출되는 공기는 가습 로터(58)를 통과할 때에, 함유하는 취기 성분이 탈취 촉매에 의하여 분해되어 취기가 거의 없는 상태가 되어 있다.
이와 같이 하여 가습 유닛(4)으로부터 실내기(2)에 공급된 공기는, 크로스 플로우 팬(12)에 의하여 실내에 불어 나오는 공조 공기에 혼입된다.
〔공조 운전 제어〕
실내기(2), 실외 공조 유닛(5) 및 가습 유닛(4) 내에는, 각각 제어부 일부가 배치되어 있다. 제어부는 난방 운전, 냉방 운전, 드라이 운전, 가습 운전, 급기 운전 등의 각 운전 모드에 따라, 각 전동 기기의 운전 제어를 행한다.
제어부는 리모콘 (도시하지 않음)으로부터의 가습 지령을 받은 경우나 리모콘으로부터 가습 자동 운전 지령에 따라 가습 운전이 필요하다고 판단한 경우에 가습 운전을 행한다. 이 가습 운전은 난방 운전과 함께 행해지는 일도 많다. 가습 운전에 있어서는, 가습 유닛(4) 내의 로터 구동 모터(61), 히터 본체(66), 가습 팬(70)을 회전시키는 모터 및 흡착 팬 모터(83)가 구동한다. 이 가습 운전에서는 흡착 팬(81)의 회전에 의하여 외부로부터 가습 유닛(4) 내에 도입한 공기 중에 포함되는 수분을 가습 로터(58)에 흡착시키는 것과 함께, 히터 본체(66)에 의하여 가열된 공기를 가습 팬(70)의 회전에 의하여 가습 로터(58)에 통과시키고, 가습 로터(58)로부터 이탈한 수분을 포함하는 공기를 실내기(2)에 공급시킨다.
이 가습 운전시에는, 가습 로터(58)의 히터측 표면(58a) (도 4(a) 참조)가 100℃ 내지 300℃가 되도록, 히터 본체(66)에 의한 가열이 제어된다. 이 가열 제어의 목적은 가습 로터(58)로부터 수분을 탈착시키는데 있다.
또한, 실내 환기의 목적으로 가습 유닛(4)으로부터 실내기(2)에 외기(外氣)를 공급하고 싶은 경우에는, 제어부는 급기 운전을 실행시킨다. 급기 운전에서는 흡착 팬(81)을 회전시키지 않고, 가습 팬(70)만을 회전시켜 외기의 실내기(2)로의 공급을 실행시킨다. 이러한 급기 운전을 할 때는, 가습 로터(58)에 새롭게 수분이 흡착되는 일 없이, 원칙으로서 가습 유닛(4)의 외부로부터 빨아들인 외부 공기가 가습 없이 그대로 실내기(2)에 공급되게 된다. 단, 가습 로터(58)를 빠져나갈 때 공기 중의 취기 성분이 탈취 촉매에 의하여 분해되기 때문에, 실내기(2)에 공급되는 공기는 거의 취기 성분을 포함하지 않는 것이 된다.
이 급기 운전시에는 가습 로터(58)에 포함되는 탈취 촉매에 의한 취기 성분의 분해 (화학 반응)이 촉진되는 온도가 되도록, 히터 본체(66)에 의한 가습 로터(58)의 가열이 제어된다. 구체적으로는, 가습 운전시보다 급기 운전시 쪽이 히터 본체(66)에 흐르는 전력치가 작아지도록 제어가 행해진다.
＜가습 로터(58) 및 공기 조화 장치(1)의 특징＞
(1)
가습 로터(58)에서는, 단일의 가습 로터(58) 내에 수분을 흡·탈착시키기 위한 제올라이트와 공기 중의 취기 성분을 분해하기 위한 탈취 촉매를 포함시키고 있다. 이와 같이, 가습 로터(58)에는 수분 흡·탈착제인 제올라이트와 취기를 분해하는 탈취 촉매가 일체적으로 구비되어 있기 때문에, 별도 취기를 제거하기 위한 필터 등을 설치할 필요가 없어지고, 공기 조화 장치(1)의 가습 유닛(4)의 대형화가 억제되고 있다.
가습 유닛(4)의 가습 팬(70)을 회전시키는 것에 의하여 실내기(2)에 공급되는 공기는, 가습 로터(58)를 통과하여 오기 때문에, 그 통과 시에, 공기 중의 취기 성분의 대부분이 분해되어 소멸한다 (무취의 성분으로 변화한다). 따라서, 실외기(3)가 오수가 흐르는 도랑 근처에 놓여지는 경우에도, 가습 운전이나 급기 운전을 행하는 것에 의하여 악취가 실내로 들어오게 되는 것이 억제된다.
또한, 탈취 촉매는 취기 성분을 무취의 성분으로 변화시키는 화학 반응을 촉진시키는 역할을 하는 것만으로 촉매 자신이 열화하는 경우는 거의 없다. 따라서, 가습 로터(58)의 취기 분해 효력은 오랫동안 유지된다.
(2)
공기 조화 장치(1)에서는, 가습 운전시에는 가습 로터(58)의 가습 기능을 충분히 발휘시키도록 히터 본체(66)를 제어하고, 급기 운전시에는 가습 로터(58)의 취기 성분의 분해 기능을 충분히 발휘시키도록 히터 본체(66)를 제어하고 있다. 이와 같이, 가습 운전시와 급기 운전시로 히터 본체(66)의 제어를 나누고 있기 때문에, 공기 조화 장치(1)에 있어서 가습 로터(58)의 효력이 적절히 발휘되도록 되어 있다.
［다른 실시예］
(A)
상기 실시예에서는, 가습 로터(58)에 황화 메틸이나 암모니아, 트리메틸아민 등의 악취를 무취의 성분으로 분해하는 탈취 촉매를 담지시키고 있지만, 이러한 탈취 촉매를 대신하여 (또는 탈취 촉매에 더하여), 공기 중의 유해 성분을 무해 성분으로 변화시키는 촉매를 가습 로터(58)에 담지시키는 것도 생각할 수 있다. 예를 들면, 다이옥신, 포름알데히드, 자동차 등의 배기 가스에 포함되는 NOx, SOx, CO, HC 등을 무해 물질 (무해 성분)으로 변화시키는 각종 촉매를 조합하거나 하는 것을 생각할 수 있다. 이러한 촉매를 가습 로터(58)에 담지시켜 두면, 간선 도로나 고속 도로가 근처에 있어 자동차의 배기 가스가 실외 공기 중에 많이 포함되는 경우에 있어서도, 실외기(3)의 가습 유닛(4)을 작동시켜 가습 운전이나 급기 운전을 행하여, 바깥 공기를 실내에 빨아들이는 것이 가능하게 된다. 이러한 공기의 세정이 필요한 환경의 경우, 창을 열어 자연 환기를 하는 것이 어렵지만, 본 가습 유닛(4)을 사용하는 것으로 효과적인 환기가 가능하게 된다.
(B)
상기 실시예에서는, 가습 로터(58)를 회전시키고 있지만, 수분 흡·탈착제 (제올라이트)와 촉매를 포함하는 엘리먼트를 회전시키지 않고 사용하는 것도 생각할 수 있다.
(C)
상기 실시예에서는, 본 발명에 따른 습도 조정용 엘리먼트 (가습 로터(58))를 분리형의 공기 조화 장치(1)에 적용하고 있지만, 실내외 일체형의 공기 조화 장치, 실내에 놓여지는 제습 전용기나 가습 전용기 등에도 적용할 수 있다.
(D)
상술한 실시예에서는, 모재의 세라믹에 제올라이트를 함침시키기 위해서 준비하는 제올라이트의 용액 중에 촉매를 혼합하는 것에 의하여 가습 로터(58)에 제올라이트 및 촉매를 동시에 담지시키는 방법을 이용하고 있다. 이러한 방법으로 촉매를 가습 로터(58)에 담지시키는 대신, 제올라이트를 함침시켜 소성한 것에 촉매를 도포하는 방법으로 가습 로터(58)에 촉매를 담지시켜도 무방하다.
(E)
상기 실시예에서는, 촉매를 혼합한 제올라이트의 용액을 이용하여 가습 로터(58)에 제올라이트 및 촉매를 포함시키도록 하고 있기 때문에, 가습 로터(58)의 전체에 걸쳐 대체로 균일하게 제올라이트 및 촉매가 퍼져 있다.
그러나, 상기(D)와 같이 촉매를 도포하여 가습 로터(58)에 촉매를 포함시키는 경우에는, 아래와 같은 상황에 맞추어 촉매를 치우치게 하는 것도 생각할 수 있다.
예를 들면, 히터 본체(66)에 가까운 가습 로터(58)의 상면(58a) (도 4 참조)에 촉매를 도포하면, 가습 로터(58)의 상부에 촉매가 치우치게 된다. 이렇게 하면, 촉매가 가열되기 쉬워지고, 온도에 의하여 효과가 좌우되는 촉매의 경우에는, 촉매에 의한 오염 성분을 감소시키는 작용을 효과적으로 높이는 것이 가능하게 된다.
또한, 히터 본체(66)에 가까운 가습 로터(58)의 상면(58a)에 촉매를 도포하면 촉매가 열을 받아 박리할 우려가 높은 경우에는, 가습 로터(58)의 하면(58b)에 촉매를 도포하는 것도 생각할 수 있다.
(F)
가습 로터(58)에 포함시키는 촉매로서 자외선을 받아 공기 중의 유해 성분을 무해화한다고 일컬어지는 광 촉매를 이용하는 것도 유효하다. 광 촉매로서 현재 사용되고 있는 산화 티탄은, 자외선의 에너지를 받아 활성 산소 (히드록시라디칼, 슈퍼옥사이드음이온)를 생성하여, 그 활성 산소의 활동에 의하여 유기물이나 무기물을 분해한다.
이러한 광 촉매를 가습 로터(58) 중에 포함시킨 경우에는, 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 자외선을 조사하는 램프(90)를 가습 로터(58)의 아랫쪽에 배치하는 것이 바람직하다. 가습 로터(58)는 가습 유닛 케이싱(48)에 덮여지고 있어 외부의 빛 (태양 광선의 반사광 등)이 그다지 가습 로터(58)에 도달하지 않기 때문이다.이와 같이, 광 촉매를 포함하는 가습 로터(58)에 대해서 램프(90)로부터의 자외선이 도달하게 되면, 공기 중의 오염 성분을 감소시킨다고 하는 가습 로터(58)의 기능을 충분히 발휘시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 광 촉매를 가습 로터(58) 중에 포함시키는 경우에, 상기와 같은 램프(90)를 설치하는 대신에, 가습 유닛 케이싱(48)에 개구부(48a)를 형성하는 것도 생각할 수 있다. 개구부(48a)는 도 5에 도시한 바와 같이, 가습 유닛(4) 내의 가습 로터(58) 아래쪽의 공간과 실외 공조 유닛(5) 내의 공간을 통하게 하는 것이다. 이와 같이 개구부(48a)를 설치하면, 실외 공조 유닛(5) 내에 들어온 자외선도 개구부(48a)를 통하여 가습 로터(58)에 도달하게 되어, 가습 로터(58) 중의 광 촉매가 충분히 기능하도록 된다.
또한, 광 촉매를 포함하는 가습 로터(58)가 실내기(2)가 아닌 실외기(3)에 설치되어 있기 때문에, 자연광과 태양 광선 등에 포함되는 자외선이 가습 로터(58)의 광 촉매에 많이 도달하게 된다.
(G)
상기 실시예서는, 실외의 공기를 빨아들여 실내에 공급하는 가습 유닛(4)을 구비한 공기 조화 장치(1)에 있어서 본 발명을 채용하고 있지만, 실내의 공기를 빨아들여 다시 그 공기를 실내에 공급하는 장치에 있어서도 본 발명을 채용할 수 있다. 이 경우에도, 엘리먼트 (가습 로터(58)에 상당하는 부재)에 공기를 통과시키는 것에 의하여 실내에 존재하는 취기 성분 등의 유해 성분이 줄어들게 되어, 장치 사용자에게 불쾌감을 주지 않게 된다.
본 발명에 따른 수분 흡·탈착제와 촉매가 일체적으로 구비되는 습도 조정용 엘리먼트를 이용하면, 별도 필터 등을 설치할 필요가 없어지고, 제습 장치, 가습 장치, 제가습 장치, 공기 조화 장치 등의 장치의 대형화를 억제하면서, 습도 조정용 엘리먼트에 공기를 통과시키는 것에 의하여 공기 중의 오염 성분을 감소시킬 수 있다.

Claims (11)

  1. 공기에 대해서 수분을 흡·탈착시키기 위한 수분 흡·탈착제,
    공기중의 오염 성분을 감소시키기 위한 촉매
    가 일체적으로 구비된 습도 조정용 엘리먼트(58).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촉매는 공기 중의 취기(臭氣) 성분을 무취 성분으로 분해하는 탈취 촉매인 습도 조정용 엘리먼트(58).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 촉매는 공기 중의 유해 성분을 무해 성분으로 변화시키는 습도 조정용 엘리먼트(58).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촉매의 적어도 일부는 광(光) 촉매인 습도 조정용 엘리먼트(58).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수분 흡·탈착제가 전체에 대략 균일하게 존재하고, 상기 촉매가 일부에 존재하는
    습도 조정용 엘리먼트(58).
  6. 제4항에 기재된 습도 조정용 엘리먼트(58),
    파장이 소정 범위에 있는 빛을 상기 습도 조정용 엘리먼트(58)에 조사(照射)하는 램프(lamp)(90),
    공기를 상기 습도 조정용 엘리먼트에 통기시키는 팬(fan)
    을 구비한 습도 조정 장치.
  7. 제4항에 기재된 습도 조정용 엘리먼트(58),
    상기 습도 조정용 엘리먼트를 덮는 케이싱(48)
    을 구비하고,
    상기 케이싱(48)에는 파장이 소정 범위에 있는 빛이 직접 또는 반사하여 상기 습도 조정용 엘리먼트(58)에 도달하도록 개구부(48a)가 형성되어 있는
    습도 조정 장치(1).
  8. 실내에 공급하는 조정 공기에 가습한 공기를 주입시키기 위한 공기 조화 장치(1)의 가습 유닛(4)에 있어서,
    제1항 내지 제5항 중 어느 하나에 기재된 습도 조정용 엘리먼트(58),
    상기 습도 조정용 엘리먼트를 가열하는 히터(66),
    공기를 상기 습도 조정용 엘리먼트에 통기시키는 팬(70)
    을 구비한 공기 조화 장치(1)의 가습 유닛(4).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 촉매는, 상기 습도 조정용 엘리먼트(58)에 있어서, 상기 히터(66)측 부분에 많이 포함되어 있는
    공기 조화 장치의 가습 유닛.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 가습 유닛(4)은 실외로부터 공기를 빨아들여 실내에 공급하는 유닛이고,
    상기 공기 조화 장치(1)는, 상기 가습 유닛(4)으로부터 가습 공기를 실내에 공급시키는 가습 운전과, 상기 가습 유닛(4)으로부터 비가습 공기를 실내에 공급시키는 급기(給氣) 운전을 행하는 것이 가능하고,
    상기 히터(66)는, 상기 가습 운전시에는 상기 습도 조정용 엘리먼트(58)로부터 수분을 탈착시키기 위한 제1 가열 제어가 행해지고, 상기 급기 운전시에는 상기 습도 조정용 엘리먼트(58)의 상기 촉매의 작용을 촉진시키기 위한 제2 가열 제어가 행해지는
    공기 조화 장치(1)의 가습 유닛(4).
  11. 제8항에 있어서,
    상기 공기 조화 장치(1)는 실내기(2)와 실외기(3)를 가지고 있고,
    상기 습도 조정용 엘리먼트(58)는 제4항에 기재된 습도 조정용 엘리먼트(58)이며, 상기 실외기(3)에 설치되어 있는
    공기 조화 장치(1)의 가습 유닛(4).
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