KR200401631Y1 - 공기청정 항온항습기 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 증발기, 가습기 또는 재열콘덴서를 통과하면서 냉각, 가습 또는 제습된 공기를 실내에 배출하기 이전에 살균 또는 탈취하여 실내에 청정한 공기가 배출되게 하는 공기청정 항온항습기에 관한 것으로, 공기흡입구와 공기배출구가 마련된 실내기 하우징; 상기 실내기 하우징의 공기흡입구에 근접하여 구비된 증발기; 상기 증발기를 통과한 공기가 경유할 수 있는 지점에 구비된 기화식 가습기; 상기 기화식 가습기를 통과한 공기가 경유할 수 있는 지점에 구비된 재열콘덴서; 상기 재열콘덴서를 통과한 공기가 경유할 수 있는 지점에 마련되고, 이격된 2개의 광촉매코팅격자와 상기 광촉매코팅격자들 사이에 구비된 장파자외선램프 및 단파자외선램프로 구성되는 공기청정기; 및 상기 공기흡입구로 부터 상기 증발기, 기화식 가습기, 재열콘덴서 및 공기청정기를 경유하는 공기 흐름을 형성한 후 상기 공기배출구로 배출하게 하는 송풍기;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하며, 본 고안에 의하면, 항온항습기 사용으로 실내 공기가 오염되거나 호흡기 질환등을 유발하는 것을 예방할 수 있는 효과가 있다.

Description

공기청정 항온항습기 구조{STRUCTURE OF CLEAN AIR THERMOHYGROSTAT}

본 고안은 항온항습기에 관한 것으로, 더 증발기, 가습기 또는 재열콘덴서를 통과하면서 냉각, 가습 또는 제습된 공기를 실내에 배출하기 이전에 살균 또는 탈취하여 실내에 청정한 공기가 배출되게 하는 공기청정 항온항습기에 관한 것이다.

항온항습기는 공지의 냉동환사이클을 통해 냉매를 압축기(compressor), 응축기(condensor), 팽창변(expasion valve) 및 증발기(evaporator)를 거쳐 순환시키면서, 증발기(evaporator)에서 냉매를 증발 시켜 통과하는 공기의 잠열을 뺏앗는 방법으로 냉방 운전 또는 제습 운전을 한다.

증발기를 통과하는 공기가 냉각되면, 증발기 주변의 포화 수증기압이 낮아 지고, 증발기의 핀 표면에 공기 중의 수분이 노점 현상에 의하여 응결된다. 핀 표면에 응결된 응축수는 드레인을 통하여 외부에 배출되지만, 핀의 표면은 냉방이나 제습 운전 중 늘 젖어 있게 되어 공기 중의 악취 성분이 쌓이고, 곰팡이, 박테리아 등(이하, "세균 등"이라고 함)이 번식하게 된다. 이러한 냉각 핀 표면의 악취 성분이나 세균 등은 증발기를 통과하는 공기에 그대로 혼합되어 실내로 배출되게 되므로 이를 효과적으로 제거하지 않으면 항온항습기의 가동이 인체에 해로울 수 있다.

근래, 광촉매를 이용하여 증발기의 악취 및 세균 등의 문제를 해결하기 위한 방법이 다양하게 제시되고 있다. 광촉매는 자외선을 받아 공기 중의 유해 성분을 무해화시키는 기능을 한다. 이러한 광촉매로서 현재 널리 사용되고 있는 것으로는 산화 티탄이 있으며, 이 산화 티탄은 자외선의 에너지를 받아 물에 작용하여 활성 산소(하이드록시 라디칼, 슈퍼옥사이드 음이온)를 생성하며, 그 활성 산소의 작용에 의하여 유기물이나 무기물을 분해한다. 이 활성 산소에 의한 산화 분해 작용은 매우 강력하고, 악취 성분이나 유해 물질을 탄산 가스와 물로 분해한다. 또한, 균이나 바이러스 등은 단백질의 덩어리로서 불활성화시켜 제거하는 것도 가능하다.

일본 특개평 8-296992호 발명(공개일 : 1996.11.12)에는 열교환기의 알루미늄핀 표면에 광촉매인 산화티탄 등의 상온산화촉매를 바인더를 이용하여 도포하여 열교환기의 핀에 친수성 및 탈취성을 부여하는 기술이 개시되어 있다. 이 발명은 열교환기의 핀에 산화티탄 등 상온산화촉매를 바인더를 이용하여 도포하고, 자연광 혹은 실내광을 도입하거나 열교환기 주변에 자외선 램프를 설치하여, 광촉매가 도포된 열교환기의 핀 표면에 자외선을 조사하도록 구성되어 있다. 또한, 한국 특허공개공보 공개번호 특2001-2543호 발명은 산화티탄 광촉매를 활성화시키기 위하여 자외선 광원을 사용하지 않고 염화리튬과 같은 광촉매 활성화 물질을 사용하고 있으며, 한국 특허공개공보 공개번호 10-2005-17751호 발명은 자외선 광원 없이 응축수와 반응하여 수산화라디칼(OH^-)을 생성하는 인산티타늄을 증발기 핀에 코팅하여 살균 및 악취 제거를 하고 있다. 본원 고안자도 증발기에서 발생하는 세균 및 악취를 효과적으로 제거할 목적으로 한국 특허공개공보 공개번호 10-2005-40766호 발명을 출원하여, 증발기의 핀 표면에는 광촉매를 코팅하고, 자외선 램프를 상기 적층된 핀에 관통 설치하여, 각 핀의 표면에 코팅된 광촉매에 자외선이 직접 조사되게 함으로써, 광촉매 작용을 활성화한 것을 특징으로 하는 항균 및 탈취 기능을 갖는 증발기를 개시한 바 있다. 그러나, 본원 고안자는 한국 특허공개공보 공개번호 10-2005-40766호 발명을 실제 실시하는 과장에서, 산화티탄 등 여러종류의 광촉매를 바이더에 혼합하여 증발기에 코팅하더라도, 살균 및 탈취 효과가 오래 지속 될 수 없음을 확인하였다. 이 처럼 증발기에 코팅된 광촉매의 살균 및 탈취 효과가 오래 지속 될 수 없는 것은 광촉매가 본질적으로 친수성을 띄어 증발기의 응축수와 함께 흘러 내리기 때문이다. 따라서, 응축수 또는 수분이 많은 곳에 광촉매를 코팅하여, 장기간의 살균 및 탈취 효과를 기대하기는 어려운 것이다.

더구나, 최근에는 항온항습기의 가습을 위하여, 기화식 가습기가 채용되고 있다. 기화식 가습기는 노즐로 다공성 엘레먼트 위에 물을 살수하여 흐르게 하면서 엘레먼트에 통풍시키어 물을 자연 기화시키는 방식을 사용하는 가습기이다. 통상 엘레먼트는 상 방향의 경사를 갖는 주름이 형성된 시트와 하 방향의 경사를 갖는 주름이 형성된 시트를 교대로 다수 중첩하여 판상형으로 만들며, 그 재질은 셀룰로스, 수지함침 셀룰로스, 석면사, 유리섬유, 수지함침 유리섬유, 합성 수지사 등을 사용한다. 기화식 가습기는 가습상태가 쾌적하고, 소비 전력이 거의 없으면서, 과포화 되지 않아 실내에서 결로가 생기지 않으며, 완전 기화되므로 백분 현상의 염려가 없는 등 여러가지 장점이 있으나, 항상 다습한 상태를 유지하게 되어 세균, 박테리아 등이 서식하기 좋은 환경이 마련되는 단점이 있다. 본원 고안자는 한국 실용신안 등록번호 제 0388854 호에서 광촉매를 첨가한 기화식 가습기용 엘레먼트를 개시한 바 있다. 등록번호 제 0388854 호 고안은 가습기용 엘레먼트의 성형 전 소재에 광촉매를 첨가하여 엘레먼트의 내외부에 광촉매가 균일하게 분포된 경우에는 보습, 살균 및 탈취 효과가 장시간 지속되었으나, 엘레먼트 표면에 광촉매를 코팅한 것 만으로는 보습, 살균 및 탈취 효과가 오래 지속되지 못하였다.

따라서, 항온항습기에서 배출되는 공기를 청정하게 유지 하기 위해서는, 증발기 또는 가습기에서의 살균 및 탈취만으로는 어려운 실정이며, 항온항습기에 의하여 흡입된 실내 공기나 항온항습기에서 냉각, 제습 또는 가습 과정에서 오염된 공기 중의 세균 등과 악취성분을 실내에 배출되기 이전에 별도의 수단에 의하여 제거할 필요가 큰 것이다.

상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 고안은, 항온항습기에 의하여 흡입된 실내 공기나 항온항습기에서 냉각, 가습, 제습 또는 가열 중에 오염된 공기 중의 세균 등과 악취성분을 효과적으로 살균 및 탈취하여 실내로 배출해 줄 수 있는 공기청정 항온항습기의 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 공기청정 항온항습기는

공기흡입구와 공기배출구가 마련된 실내기 하우징; 상기 실내기 하우징의 공기흡입구에 근접하여 구비된 증발기; 상기 증발기를 통과한 공기가 경유할 수 있는 지점에 구비된 기화식 가습기; 상기 기화식 가습기를 통과한 공기가 경유할 수 있는 지점에 구비된 재열콘덴서; 상기 재열콘덴서를 통과한 공기가 경유할 수 있는 지점에 마련되고, 이격된 2개의 광촉매코팅격자와 상기 광촉매코팅격자들 사이에 구비된 장파자외선램프 및 단파자외선램프로 구성되는 공기청정기; 및 상기 공기흡입구로 부터 상기 증발기, 기화식 가습기, 재열콘덴서 및 공기청정기를 경유하는 공기 흐름을 형성한 후 상기 공기배출구로 배출하게 하는 송풍기;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 기화식 가습기용 엘레먼트에는 나노 실버(nano silver)를 함침하여 항균성을 갖게 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 항온항습기용 송풍기는 통상 합성수지로 성형되는데, 상기 기화식가습기 엘레먼트와 재열콘덴서 사이에는 격벽을 마련하고, 상기 송풍기를 상기 격벽에 설치하면, 재열콘덴서에서 가열된 공기에 의하여 합성수지재 송풍기가 녹아 내리는 것을 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 일 실시 예에 따른 공기청정 항온항습기의 구성도이고, 도 2는 본 고안의 다른 실시 예에 따른 공기청정 항온항습기의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 항온항습기는 압축기(CO)->솔레노이드밸브 S1(이 때 솔레노이드밸브 S2는 닫힘)->실외열교환기(HE)->팽창밸브(EV)->증발기(E)->압축기(CO)를 순환하는 냉매순환사이클을 이용하여 냉방 운전을 하고, 압축기(CO)->솔레노이드밸브 S2(이 때 솔레노이드밸브 S1은 닫힘)->재열콘덴서(RC)->팽창밸브(EV)->증발기(E)->압축기(CO)를 순환하는 냉매순환사이클을 이용하여 제습 운전을 한다. 물호스(6)에 연결된 노즐(5)을 통하여 기화식가습기 엘레먼트(3)에 물을 분사함으로써, 가습 운전을 하며, 별도의 히터를 구비하거나 상기 제습 운전시의 냉매순환사이클을 그대로 이용하여 난방 운전을 한다. 가습 운전을 위해서 물호스(6)의 일단은 상기 노즐(5)과 연결되고, 그 타단은 상수도 등 수압이 있는 직수에 연결되며, 물호스(6)에는 물을 개폐하는 솔레노이드밸브를 구비할 수 있다. 재열콘덴서(RC)를 갖는 항온항습기에 있어서는 제습 운전 또는 난방 운전시 증발기(E)에서 냉각된 공기를 재열콘덴서(RC)에서 가열하여 실내에 토출하게 된다. 이것은, 증발기와 재열콘덴서(RC)의 흡열 또는 방열 면적이 동일할 경우 동일한 냉매순환사이클에서 증발기에 의하여 흡수되는 증발잠열의 단위시간당 열량보다 재열콘덴서(RC)에 의하여 방출되는 응축잠열의 단위시간당열량이 20%이상 많기 때문에 가능하다. 따라서, 재열콘덴서(RC)의 응축잠열을 이용한 난방이 가능한 것이다.

도 2를 참조하면, 다른 실시 예에 따른 항온항습기는 압축기(CO)->솔레노이드밸브 S1->실외열교환기(HE)->솔레노이드밸브 S4->체크밸브 CV2->솔레노이드밸브 S6->팽창밸브 EV1->증발기(E)->압축기(CO)를 순환하는 냉매순환사이클을 이용하여 냉방 운전을 하고(이 때 솔레노이드밸브 S2, S3 S5는 닫힘), 압축기(CO)->솔레노이드밸브 S2->재열콘덴서(RC)->체크밸브 CV1->솔레노이드밸브 S6-> 팽창밸브(EV1)->증발기(E)->압축기(CO)(이 때 솔레노이드밸브 S1, S3, S4, S5는 닫힘)를 순환하는 냉매순환사이클을 이용하여 제습 운전을 한다. 또한, 물호스(6)에 연결된 노즐(5)을 통하여 기화식가습기 엘레먼트(3)에 물을 분사함으로써 가습 운전을 하며, 압축기(CO)->솔레노이드밸브 S2->재열콘덴서(RC)->체크밸브 CV1->솔레노이드밸브 S5->팽창밸브 EV2->실외열교환기(HE)->솔레노이드밸브 S3->압축기(CO)를 순환하는 냉매순환사이클을 이용하여 난방 운전을 한다. 도 2에 도시된 실시 예에 난방 운전은 재열콘덴서(RC)를 응축콘덴서로 사용하여 응축잠열을 발생하게 하고, 실외열교환기(HE)를 증발기로 사용하여 증발잠열을 흡수하게 함으로써 이루어 진다.

본 고안의 특징은 공기흡입구(2)와 공기배출구(4)가 마련된 실내기 하우징(1) 내부에 상기 증발기(E), 기화식가습기 엘레먼트(3) 및 재열콘덴서(RC)를 순차적으로 배치하고, 이들을 지나면서 냉각, 제습, 가습 또는 가열된 공기로 부터 세균 등과 악취 성분을 제거할 수 있는 공기청정기(10)를 구비한 데 있다. 송풍기(F)는 실내기 하우징(1)의 공기흡입구(2)로 부터 증발기(E)->기화식가습기 엘레먼트(3)-> 재열콘덴서(RC)->공기청정기(10)를 순차적으로 경유하는 공기 흐름을 만든다. 이렇게 구성함으로써, 냉방, 제습, 가습 및 난방 운전시, 항온항습기에 흡입되기 전의 실내 공기에 포함된 세균 등과 악취성분 뿐만 아니라, 항온항습기 내의 증발기(E)를 통과하면서 오염된 공기, 기화식가습기 엘레먼트(3)를 통과하면서 오염된 공기를 공기청정기(10)에서 살균 및 탈취하게 된다.

상기 공기 청정기(10)는 이격된 2개의 광촉매코팅격자(11a, 11b)와 상기 광촉매코팅격자(11a, 11b)들 사이에 구비된 장파자외선램프(13a, 13b) 및 단파자외선램프(12a, 12b, 12c)로 구성된다. 또한, 상기 공기청정기(10)의 크기는 실내로 배출되는 공기의 거의 모두가 통과될 수 있는 크기(항온항습기 내에서 공기청정기가 설치되는 지점의 유로의 넓이)로 제작된다.

상기 광촉매코팅격자(11a, 11b)는 광촉매가 코팅된 금속격자로 띠상의 알루미늄을 연속적으로 절곡한 후 알루미늄 격판 사이에 배치하는 구조의 금속 격자나 허니컴 구조의 금속 격자 표면에 광촉매를 코팅한 것이다. 상기 광촉매코팅격자(11a, 11b)에 코팅되는 광촉매는 이산화티타늄(TiO₂)이 바람직하며, 그 가운데서도 아나타제(anatase)형 이산화티타늄이 가장 바람직하다.

장파자외선램프(13a, 13b)는 상기 광촉매코팅격자(11a, 11b)의 광촉매를 활성화시키는 파장길이 315nm 내지 400nm 범위의 자외선을 방출하는 자외선램프이고, 공기 유로를 가로질러 설치된다. 상기 단파자외선램프(12a, 12b, 12c)는 파장길이 100nm 내지 280nm 범위의 자외선을 방출하는 자외선램프로 상기 장파자외선램프(13a, 13b)와 함께 공기 유로를 가로 질러 설치되어 통과하는 공기 중의 세균, 바이러스, 곰팡이 등을 살균한다. 상기 장파자외선램프(13a, 13b)에서 방출되는 파장길이 315nm 내지 400nm 범위의 자외선 중 특히 파장 368nm의 자외선은 광촉매를 가장 효과적으로 활성화시키는 자외선으로 알려져 있다. 따라서, 상기 장파자외선램프(13a, 13b)에서 발산되는 자외선이 직접 광촉매에 조사될 경우, 광촉매는 활발한 탈취 및 살균 작용을 하게 된다. 상기 단파자외선램프(12a, 12b, 12c)에서 방출되는 파장길이 100nm 내지 280nm 범위의 자외선 중 특히 파장 253.7nm의 자외선은 가장 강력한 살균 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 상기 단파자외선램프(12a, 12b, 12c)가 설치된 공간에 세균 등이 포함된 공기를 통과시키면, 활발한 살균 작용이 일어나게 된다.

상기 공기정화기(10)에 의한 살균을 보충하기 위하여 상기 기화식가습기 엘레먼트(3)에 나노 실버(은나노)를 함침시키는 것이 바람직하다. 함침 방법으로는 엘레먼트의 성형 공정에서 엘레먼트 소재에 10나노미터(nm)이하의 크기를 갖는 은이온 콜로이드 용액을 첨가하는 방법을 사용하거나, 엘레먼트 성형 후 상기 은이온 콜로이드 용액에 합입하는 방법을 사용할 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기화식가습기 엘레먼트(3)와 재열콘덴서(RC) 사이에는 격벽(14)을 마련하고, 상기 송풍기(F)를 상기 격벽(14)에 설치하면, 재열콘덴서(RC)에서 가열된 공기에 의하여 합성수지재 송풍기(F)가 녹아 내리는 것을 방지할 수 있다. 이 것은 항온항습기에서 사용하는 송풍기가 통상 합성수지재로 만들어 지고, 도 2에 도시된 실시 예에서 난방 운전시 재열콘덴서(RC) 주변의 온도가 매우 높게 상승하기 때문에 필요한 것이다.

상술한 구성을 갖는 본 고안에 의하면, 항온항습기에 의하여 흡입된 실내 공기나 항온항습기에서 냉각, 가습, 제습 또는 가열 중에 오염된 공기 중의 세균 등과 악취성분을 효과적으로 살균 및 탈취하여 실내로 배출할 수 있게 되어, 항온항습기 사용으로 실내 공기가 오염되거나 호흡기 질환등을 유발하는 것을 예방할 수 있는 효과가 있다.

이상, 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 예시적으로 설명하였으나, 본 고안의 보호 범위를 이에 한정하는 것은 아니며, 본 고안의 보호 범위는 실용신안등록청구범위의 각 청구항에 기재낸 사항에 의하여 결정되어야 한다.

도 1은 본 고안의 일 실시 예에 따른 공기청정 항온항습기의 구성도이다.

도 2는 본 고안의 다른 실시 예에 따른 공기청정 항온항습기의 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 실내기 하우징 2 : 공기흡입구3 : 기화식가습기 엘레먼트 4 : 공기배출구

5 : 노즐 6 : 물호스

10 : 공기청정기 11a, 11b : 광촉매코팅격자

12a, 12b, 12c : 단파자외선램프 13a, 13b :장파자외선램프

CO : 압축기 HE : 실외열교환기

EV, EV1, EV2 : 팽창밸브 E : 증발기

RC : 재열콘덴서 F : 송풍기

CV1, CV2 : 체크밸브 S1 ~ S6 : 솔레노이드밸브

Claims (3)

1. 공기흡입구(2)와 공기배출구(4)가 마련된 실내기 하우징(1);

   상기 실내기 하우징(1)의 공기흡입구(2)에 근접하여 구비된 증발기(E);

   상기 증발기(E)를 통과한 공기가 경유할 수 있는 지점에 구비된 기화식가습기 엘레먼트(3);

   상기 기화식가습기 엘레먼트(3)를 통과한 공기가 경유할 수 있는 지점에 구비된 재열콘덴서(RC);

   상기 재열콘덴서(RC)를 통과한 공기가 경유할 수 있는 지점에 마련되고, 이격된 2개의 광촉매코팅격자(11a, 11b)와 상기 광촉매코팅격자(11a, 11b)들 사이에 구비된 장파자외선램프(13a, 13b) 및 단파자외선램프(12a, 12b, 12c)로 구성되는 공기청정기(10); 및

   상기 공기흡입구(2)로 부터 상기 증발기(E), 기화식가습기 엘레먼트(3), 재열콘덴서(RC) 및 공기청정기(10)를 경유하는 공기 흐름을 형성한 후 상기 공기배출구(4)로 배출하게 하는 송풍기(F);를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 공기청정 항온항습기 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기화식가습기 엘레먼트(3)에는 나노 실버(nano silver)를 함침한 것을 특징으로 하는 공기청정 항온항습기 구조.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 기화식가습기 엘레먼트(3)와 재열콘덴서(RC) 사이에는 격벽(14)을 마련하고, 상기 송풍기(F)를 상기 격벽(14)에 설치하는 것을 특징으로 하는 공기청정 항온항습기 구조.