KR20040038628A - 가스 부화 장치 및 이를 이용한 송풍 장치 - Google Patents

Abstract

가스 부화(富化) 장치는 1차측의 공기를 공기 중의 소정 가스 성분의 농도를 높여 2차측에서 내보내는 가스 부화 수단과, 가스 부화 수단의 2차측의 기압을 1차측의 기압보다 낮게 하는 차압 수단과, 대기의 온도를 검지하는 온도 센서와, 검지된 온도에 따라 차압 수단을 제어하는 제어부를 구비한다. 이 가스 부화 장치에서는, 가스 부화 수단의 2차측의 수송 관로 중에서 낮은 외기(外氣) 온도에서도 산소가 부화된 공기의 결로수(結露水)가 동결하지 않는다.

Description

가스 부화 장치 및 이를 이용한 송풍 장치{GAS ENRICHED DEVICE AND BLASTING DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 공기 중의 소정의 가스 농도를 높이는 가스 부화 장치와 이를 구비한 송풍 장치에 관한 것이다.

소정의 가스를 통과하는 선택성 가스 투과막을 이용한 산소 부화 장치나 질소 부화 장치 등, 특정한 가스 농도를 증가시키는 장치가 의료용 산소 부화 장치, 공기 조화기, 공기 청정기 등의 기기로서 제안되어 있다.

일본국 특개평 5-113227호 공보에 기재된 실외기와 실내기를 구비한 분리형 공기 조화기에서는 실외기에 설치된 산소 부화막을 이용한 산소 부화 장치가 공기 중의 산소 농도를 증가시킨다. 산소 농도가 증가된 공기는 실외기로부터 송출 배관을 통해 실내기로 보내지고, 실내에 방출되어 피공조 공간인 실내의 산소 농도를 증가시켜서, 거주자의 쾌적성을 향상시킨다.

그러나, 상기의 산소 부화 장치에서는, 현재 실용화되어 있는 산소 부화막이 공기 성분의 대부분을 차지하는 질소로부터 선택적으로 산소를 투과시키면서, 동시에 공기 중의 수분도 투과시킨다. 즉, 산소 부화막의 1차측의 공기에 대해서, 막을 투과한 2차측에서의 공기는 질소가 분리된 부분만큼 습도가 높아져서 이슬점이 1차측의 공기에 비해서 상승한다. 따라서, 막의 2차측의 배관 중에서 자주 결로된 물이 발생한다.

상기의 분리형 공기 조화기에서는, 결로된 물이 실내기에서 방산되어, 실내를 적시거나, 사용자에게 내려앉아서 불쾌감을 주거나 하지 않도록, 실내기는 산소가 부화된 공기의 수송 유로에 그 공기를 냉각하여 함유하는 수분을 결로시키는 열교환기와 그 수분을 분리하는 분리기를 구비하여, 수분이 실내에 비산하는 것을 방지하고 있다.

이와 같이 선택성 가스 투과막이나, PSA(Pressure Swing Absorption)방식 등 흡착재를 이용한 선택성 가스 부화 장치에서는, 산소 농도가 증가한 공기는 필연적으로 상대 습도가 상승하고, 공기의 이슬점이 상승하기 때문에 결로를 발생하기 쉽다.

선택성 가스 투과막의 2차측에서 산소가 부화된 공기의 수송 관로가 온도가 낮은 외기에 노출되어 그 온도가 낮아진 경우에, 수송 관로의 내부에서 결로수가 동결하여 산소가 부화된 공기가 실내로 반송될 수 없게 될 가능성이 있다.

가스 부화 장치는 1차측의 공기를 공기의 소정 가스 성분의 농도를 높여 2차측에서 내보내는 가스 부화 수단과, 가스 부화 수단의 2차측의 기압을 1차측의 기압보다 낮게 하는 차압 수단과, 대기 온도를 검지하는 온도 센서와, 검지된 온도에 따라 차압 수단을 제어하는 제어부를 구비한다.

그 가스 부화 장치에서는 가스 부화 수단의 2차측의 수송 관로 속에 있어서 낮은 외기 온도라도 산소가 부화된 공기의 결로수가 동결하지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 산소 부화 장치를 구비한 공기 조화기의 구성도,

도 2는 실시형태에 의한 산소 부화 장치의 제어수단을 도시하고,

도 3은 실시형태에 의한 산소 부화 장치의 동작을 도시하는 타임 차트이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 실외기2 : 산소 부화 수단

3 : 감압 펌프4 : 산소 공급 주관

6 : 토출 주관7 : 토출구

10 : 온도 센서11 : 실내기

20 : 압축기21 : 팬

22 : 열교환기

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 산소 부화 장치를 구비한 공기 조화기의 구성도이다. 공기 조화기는 실내기(11)와, 실외기(1)와, 이들을 접속하여 냉매 가스가 순환하는 접속 배관(도시하지 않음)을 구비한다. 실내기(11)는 송풍기인 팬(13)을 구비한다. 실외기(1)는 압축기(20)와, 열교환기(22)와, 팬(21)과, 이들과 별도의 구획에 설치된 산소 부화 장치(30)를 구비한다.

산소 부화 장치(30)는 공기중의 산소를 투과하는 산소 부화막을 갖는 산소 부화 수단(2)과, 감압 펌프(3)와, 실내기(11)에 감압 펌프(3)로부터 토출되는 공기가 통과하는 토출 주관(主管)(6)을 구비한다. 또한, 산소 부화 수단(2)의 1차측(대기측)에 체류하는 질소의 농도가 높은 공기를 털어내기(掃氣) 위한 산소 부화 장치의 운전에 연동하여 동작하는 팬(도시하지 않음)을 배치해도 된다. 산소 부화 수단(2)은 실외기(1)의 송풍 회로 내에 배치되고, 팬(21)으로 산소 부화 수단(2)의 1차측의 질소 농도가 높은 공기를 털어내도 된다.

제어장치(12)는 실외기(1) 주위의 외기 온도를 검지하는 온도 센서(10)를 구비하고 있다.

토출 주관(6)을 통해 산소의 농도가 높아진 공기가 실내기(11)에 보내어진다. 실내기(11)의 바구니체 내부 또는 그 부근에는 그 공기가 내뿜어지는 토출구(7)가 설치되어 있다. 바구니체 내의 송풍 회로에 마주하여 배치된 토출구(7)를 구비한 실내기(11)에서는 팬(13)이 내뿜은 송풍에 토출구(7)로부터 나온 공기가 첨가되어 흡출구(14)로부터 피공조 공간에 송출된다.

여기서, 공기 조화기의 냉동 사이클의 구성 및 동작에 관해서는 본 발명에 관련되지 않으므로 상세한 설명은 생략한다.

다음에 상기 구성의 산소 부화 장치의 동작에 관해서 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한다. 도 2는 실시형태에 의한 산소 부화 장치의 제어수단을 도시한다. 도 3은 실시형태에 의한 산소 부화 장치의 동작을 도시하는 타임 차트이다.

감압 펌프(3)가 운전되면 산소 부화 수단(2)을 통과한 화살표 15a로 표시하는 공기가 산소 공급 주관(4)을 통해 감압 펌프(3)에 흡입되고, 산소의 농도가 높아진 공기가 토출 주관(6)을 통해 실내기(11)에 송출된다. 감압 펌프(3)는 그 운전 능력 즉 단위 시간당 송풍량이 가변한다.

감압 펌프(3)가 운전되면, 제어장치(12)는 온도 센서(10)에 의해 검지된 외기 온도를 미리 설정된 온도 T1 및 T2와 비교해, 도 2에 도시하는 것 같은 제어수단에 따라서 도 3에 도시하는 바와 같이 감압 펌프(3)의 운전 능력을 제어한다.

도 2에서는 상방이 검지된 외기 온도가 높고, 하방일수록 외기 온도가 낮다. 우선, 검지된 외기 온도가 소정 온도(T1)보다도 높은 온도(Ta)인 경우는, 제어부(12)는 감압 펌프(3)의 운전 능력을 제어하고, 최대 운전 능력보다 낮은 운전 능력을 포함해 운전한다. 외기 온도가 저하하여 소정 온도(T1)보다도 낮은 온도(Tb)로 된 경우에는 감압 펌프(3)의 운전 능력을 저하시킴으로써 토출 주관(6)에서의 결로에 의한 물이 동결할 가능성이 높다. 따라서, 제어부(12)는 감압 펌프(3)를 그 최대의 운전 능력으로 운전하여, 물은 동결되지 않고 토출구(7)로부터 배출된다.

외기 온도가 다시 상승한 경우에는, 제어부(12)는 소정 온도로 T2-T1의 히스테리시스(hysteresis)로 감압 펌프(3)를 제어하고 있다. 외기 온도가 온도(Tc)라도 제어부(12)는 감압 펌프(3)를 최대 운전 능력으로 운전한다. 그 후, 온도(Td)까지 외기 온도가 상승했을 때에 제어부(12)는 감압 펌프(3)를 그 운전 능력을 제어하여 최대 능력 이하의 운전 능력으로 운전한다. 도 2의 영역(A)에서는, 제어부(12)는 감압 펌프(3)의 운전 능력을 제어하여 운전하고, 영역(B)에서는, 제어부(12)는 감압 펌프(3)를 최대 능력으로 운전한다. 온도(T1)는 온도(T2)와 같아도 되지만, 온도(T1)와 온도(T2)가 다른 것에 의한 히스테리시스에 의해 감압 펌프(3)가 온도(T1) 부근에서 최대 운전 능력에서의 운전과 최대 능력보다 낮은 정지를 포함하는 운전을 빈번히 반복하여 펌프(3)의 신뢰성이 저하할 가능성이 낮아진다.

감압 펌프(3)는 그 운전 능력을 연속적으로 가변시킬 수 있는 인버터 타입이거나 연속적으로 능력을 가변시키지 않고 운전과 정지를 반복하여 단위 시간당 운전 시간, 즉 운전율에 의해 능력을 가변시킬 수 있는 타입이어도 된다.

본 실시형태에서는, 감압 펌프(3)는 산소 부화막을 갖는 산소 부화 수단(2)의 2차측을 감압하여 공기를 산소 부화 수단(2)에 통과시킨다. 그러나, 산소 부화 수단(2)의 1차측의 공기를 가압하여 공기를 산소 부화 수단(2)에 통과시켜도 된다. 즉, 산소 부화 수단(2)의 1차측 기압보다 2차측의 기압을 낮게 하여 1차측과 2차측의 차압을 발생하는 차압 수단에 의해 공기를 산소 부화 수단(2)에 통과시킬 수 있다.

도 1에서는, 온도 센서(10)는 실외기(1)에 설치된다. 온도 센서(10)는 결로에 의한 물이 동결되기 쉬운 토출 주관(6)의 외부에 노출되는 부분의 근방에 설치되어도 된다.

감압 펌프(3)의 장수명화를 도모하기 위해, 실내기(11)에 설치한 이산화탄소 센서(도시하지 않음)에 의해 검지된 피공조 공간의 이산화탄소의 농도에 따라 제어부(12)는 감압 펌프(3)의 운전 능력을 제어해도 된다.

또, 실시형태에 의한 산소 부화 장치는 공기 조화기 등에 이용된 경우, 공기 조화기 자체가 원래 갖는 온도 센서를 공용하여 온도 센서(10) 대신에 외기 온도를 검지해도 된다. 제어장치(12)는 공기 조화기의 실외기의 제어장치에 장착해도 된다.

본 실시형태에서는, 산소 부화 장치는 거주 공간의 공기 조화에 이용되는 실외기와 실내기를 구비한 분리형의 공기 조화기에 적용된다. 그러나, 산소 부화 장치는, 예를 들면 차량용 공기 조화기, 일체형 공기 조화기, 공기 청정기 등의 송풍 장치에 이용해도 된다. 실시형태에 의한 산소 부화 장치는 의료용 산소 부화 장치, 휴대용 산소 부화 장치, 연소 기기용 산소 부화 장치뿐만 아니라, 냉장고 등 신선도 유지에 이용하는 질소 부화 장치 등 산소 이외의 공기 성분의 농도를 높이는 가스 부화 장치에 적용해도 동일한 효과를 발휘한다.

Claims (8)

1차측 공기를 상기 공기의 소정 가스 성분의 농도를 높여 2차측에서 내보내는 가스 부화(富化) 수단과,

상기 가스 부화 수단의 상기 2차측의 기압을 상기 1차측의 기압보다 낮게 하는 차압 수단과,

대기의 온도를 검지하는 온도 센서와,

상기 검지된 온도에 따라 상기 차압 수단을 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 가스 부화 장치.

제1항에 있어서,

상기 차압 수단은 운전 능력이 가변되고, 상기 제어부는 상기 검지된 온도에 따라 상기 차압 수단의 상기 운전 능력을 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 부화 장치.

제2항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 검지된 온도가 소정 온도 이하일 때에 상기 차압 수단을 소정 운전 능력으로 운전하는 것을 특징으로 하는 가스 부화 장치.

제3항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 검지된 온도가 상기 소정의 온도보다 낮을 때에 상기 차압 수단을 상기 소정의 운전 능력보다 낮은 운전 능력으로 운전하는 것을 특징으로 하는 가스 부화 장치.

제3항에 있어서,

상기 차압 수단의 상기 소정의 운전 능력은 상기 차압 수단의 최대 운전 능력인 것을 특징으로 하는 가스 부화 장치.

제1항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 검지된 온도에 따라 상기 차압 수단을 운전하여 정지하는 것을 특징으로 하는 가스 부화 장치.

제6항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 검지된 온도가 소정의 온도 이하일 때에 상기 차압 수단을 연속적으로 운전하는 것을 특징으로 하는 가스 부화 장치.

청구항 1 내지 7 중 어느 한 항 기재의 가스 부화 장치와,

상기 차압 장치의 상기 2차측에 접속되고, 상기 2차측에서의 공기를 내보내는 토출구와,

상기 토출구로부터 나온 공기를 보내는 송풍기를 구비한 것을 특징으로 하는송풍 장치.