KR20050022814A - 압력구배를 이용한 분리공조시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압력구배를 이용한 분리공조시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 압력구배를 이용한 분리공조시스템은 외부로부터 송풍기에 의해 외기가 유입되는 일반실; 상기 일반실로부터 상기 외기가 유입되며 상기 유입된 외기를 배기 블로워에 의해 외부로 유출시키는 음압실; 상기 일반실과 음압실을 분리하며 상기 일반실에 유입된 외기가 통과되는 투과공이 형성된 분리벽을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 압력구배를 이용한 분리공조시스템은 동물의 체취 등으로 인한 악취, 오염물질, 바이러스 또는 세균 등을 외부로 방출시키고 소독, 멸균 기능을 수행하여 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

압력구배를 이용한 분리공조시스템{SEPARATED AIR－CONDITIONING SYSTEM USING PRESSURE SLOPE}

본 발명은 압력구배를 이용한 분리공조시스템에 관한 것으로, 상세하게는 공조시스템에 있어서 소정 공간에 압력구배를 형성하고 유입공기에 비하여 더 많은 공기를 외부로 배출함으로써 악취, 오염물질 및 유해 미립자 등이 빌딩 내부에 잔류할 수 없도록 하여 쾌적한 분위기를 유지시킬 수 있는 압력구배를 이용한 분리공조시스템에 관한 것이다.

공기조화, 즉 공조(air conditioner)란 밀폐된 공간에서 외부 환경과 관계없이 온도, 습도, 청정도 및 공기흐름 등을 조절하는 것으로, 젖은 풀로 엮은 발을 창문에 걸어둠으로써 내부로 유입되는 공기가 증발할 시 주변열과 열혼합되는 원리를 이용한 것으로부터 시작되었다.

공조는 크게 보건용 공조와 산업용 공조로 분류되는데, 보건용 공조는 사람의 건강과 위생 및 근무 환경을 쾌적하게 유지하기 위함이 목적이다. 한편 산업용 공조는 산업제품의 생산과정 및 보관에 있어서 온도, 습도의 변화 및 유지와 환경의 청정도를 유지하여 생산성의 향상과 제품 품질을 향상시켜 불량율을 감소시키는 것을 목적으로 하며, 산업의 다양화에 따라 그 적용범위는 확산되고 있다.

근래에는 점차적으로 온도 조건인 냉난방 이외에도 습도, 기류, 공기청정화까지 포함시키는 쾌감용 공기조화에 이르렀으며 최근에는 소음과 진동의 방지 기능을 구현하고 있다.

한편 공조시스템은 열원과 열운반 수단을 기본 구성으로 하며, 여기에 실내로 공급되는 공기를 사용목적에 적합하도록 난방시에는 공기를 가열하기 위한 가열코일, 냉방시에는 공기를 냉각 및 감습시키기 위한 냉각코일이 조합된다. 그리고 공기중에 혼합되어있는 먼지 등의 불순물을 제거하기 위한 여과필터와 난방시에는 가습을 위해 물 또는 수증기를 분무하는 가습장치 등이 조합된다. 또한 자동제어장치는 각 실에서 요구하는 실내공기를 일정하게 유지시키는 동시에 경제적인 운전을 유지하고 각종 기기의 운전, 정지, 유량조절 또는 풍량조절 등을 제어하기 위하여 포함된다.

종래의 공조시스템 중 2001년 특허출원 제2001-0076588호에는 냉매의 순환유로상에 액냉매를 수용할 수 있는 공간을 마련하여 냉난방운전시의 냉매순환량 조절을 통해 부하를 조절함으로써, 단순한 구성과 저렴한 제반비용을 획득하고 냉매배관에 구조가 단순한 부하조절용 챔버를 형성하여 구성이 단순하며 제조원가가 줄어들면서도 원활한 냉난방운전을 수행할 수 있는 냉난방 공기조화 시스템이 개시되어 있다.

또다른 특허출원 제2001-0013016호에는 냉매의 온도를 현저하게 낮추어 증발기로 공급함으로써 증발기에서의 증발열 차이를 높여 냉방 효율을 최대화하는 공기조화 시스템이 개시되어 있다.

그러나 상기한 종래의 공조시스템들은 주로 공조 효율에 중심을 두고 있어서, 건물내의 대기오염을 방지시키고 동물의 체취, 털 등의 분진이나 온도 및 습도변화 등 소정의 분리된 공간의 공기환경을 조절할 수 없는 문제점이 있으며, 상기한 문제를 해결하는 공조시스템은 연구 또는 사용ㆍ응용 예가 미미하거나 전무한 실정이다. 또한 현대사회에서는 애완동물에 대한 관심이 고조되어 건물내에 사람과 애완동물이 공존하는 경우가 빈번하게 발생된다. 종래의 일반적인 공조시스템은 상기한 사람과 애완동물이 공존하는 건물에 있어서는 공유되는 공기를 쾌적하게 유지시킬 수 없는 문제점이 있었다. 이에 소정 공간에 존재하는 원치 않는 물질, 예컨대 바이러스 또는 세균 등을 외부로 방출시킬 수 있으며 악취를 제거하여 사용자의 불쾌감 조성을 방지하고 위생적으로 건강한 분위기를 조성할 수 있는 분리공조시스템이 요구된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 건물 내에 인간과 동물이 공존할 시 각 실에 공급된 공기를 회수하지 않고 외부로 배출함으로써 냄새 및 오염물질이 빌딩 내에 잔류하는 것을 배제하고 빌딩내의 공기를 쾌적한 분위기로 조성할 수 있는 압력구배를 이용한 분리공조시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 순환되는 공기중에 함유된 바이러스, 세균 등으로 인한 질병의 발병을 예방하고, 발병 시 발병지역 또는 감염지역을 최소화 할 수 있으며 동물의 체취 분산을 억제하여 사용자의 불쾌감 조성을 방지하고, 직ㆍ간접적으로 방역이 이루어질 수 있는 압력구배를 이용한 분리공조시스템을 제공하는 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 압력구배를 이용한 분리공조시스템은 외부로부터 송풍기에 의해 외기가 유입되는 일반실; 상기 일반실로부터 상기 외기가 유입되며 상기 유입된 외기를 배기 블로워에 의해 외부로 유출시키는 음압실; 상기 일반실과 음압실을 분리하며 상기 일반실에 유입된 외기가 통과되는 투과공이 형성된 분리벽을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 일반실에 유입되는 공기를 냉기 또는 온기로 변화시키는 열량조절수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 일반실은 동물이 수납 전시되는 진열케이스가 형성되며, 상기 일반실로 유입된 외기가 상기 진열케이스로 유입되고 상기 음압실로 유출되는 것을 특징으로 하며, 상기 분리벽은 상기 일반실에서 음압실로 유동하는 공기의 유량을 조절하는 유량댐퍼가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 외조기, 송풍기 및 배기 브로워는 분진을 걸러내는 프리필터와; 유해 생물을 흡착하는 해파필터와; 활성탄이 첨가되어 공기중의 악취를 흡착하는 카본필터 중 선택된 하나 이상이 각각 구비된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 압력구배를 이용한 분리공조시스템의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하기 위한 일 예로써, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 도면 또는 도면을 참조한 설명에 의해 한정되거나 제한되지 아니한다.

도 1은 본 발명에 따른 분리공조시스템을 나타내는 구성도, 도 2 내지 도 4는 각각 본 발명에 따른 분리공조시스템의 외조기, 송풍기 및 배기 브로워를 나타내는 설명도로, 이를 참고하여 설명하기로 한다.

본 발명의 공조시스템은 실내로 유입된 공기를 다시 회수하지 않고 소정량을 외부로 강제 배기시키는 것이 특징이다.

외조기(OAHU, Out Air Handling Unit)(10)로 외기가 흡기된 후 상기 외기는 다시 송풍기(20)로 유입된다. 상기 송풍기는 원심 송풍기 및 축류 송풍기 등 그 종류가 다양한데, 원심 송풍기는 케이싱 안에 장치된 회전차의 회전에 의해 기체에 주어진 원심력을 이용하여 유체를 압송한다. 한편 축류 송풍기는 높은 효율을 얻을 수 있으나 유량이 많은 풍량제어의 경우 동력비에 있어서는 유리한 반면, 원심 송풍기보다 소음이 크며 설계점 이외의 풍량에서는 효율이 급히 하락하는 결점이 있다. 따라서 건물내의 공기의 유량, 온도 또는 전체 공조 효율 등의 환경변수를 고려하여 적절한 송풍기를 선택하고 사용하는 것이 바람직하다.

상기 열량조절수단은 보일러(36) 및 냉동기(32)를 포함하여 구성되는데, 상기 송풍기(20)에는 상기 보일러(36) 및 냉동기(32)와 각각 배관을 통하여 연결되는 쿨링코일(cooling coil)(72) 및 히팅코일(heating coil)(74)이 형성된다. 외조기(10)로 유입된 공기는 송풍기(20)에서 배출되기 전에 코일(72,74) 주변을 통과하면서 코일 내부에 순환하는 순환수와 열교환되어 송풍기(20)로부터 배출된다.

즉, 냉동기(32)로부터 냉각된 냉수 또는 보일러(36)에서 가열된 온수가 각각 쿨링코일(72) 또는 히팅코일(74)에 공급되어 공기와 열교환되고, 이때 열교환된 온수 또는 냉수는 냉동기(32) 및 응축수 탱크(34), 또는 보일러(36)를 통하여 재순환된다. 한편 상기 열교환된 공기는 송풍기(20)로부터 배출되고 도시되지 않은 흡배기 덕트(duct)를 통하여 유동한다. 최종적으로 각 실(42,44)의 천정부에 형성된 배출 디퓨저(82)를 통하여 각 실의 내부로 유입된다. 상기 유입된 공기는 각 실의 내부공기와 혼합되어 열을 방출 또는 흡수하고 이후 혼합된 공기는 다시 흡입 디퓨저(84)로 유입되고 송풍기(20)로 회수되어 재순환된다.

한편 일반실(42)에는 인접되어 음압실(44)이 형성되는데, 상기 음압실(44)은 상기 송풍기(20)를 통하여 송기된 공기가 유입되며, 또는 공지의 소형 에어콘(44b) 등이 구비되어 자체적으로 공기를 순환시킴으로써 독립된 공조시스템이 사용될 수 있다. 이때 음압실(44)에는 유입된 공기가 외부로 배출되는 배출구(44a)가 형성되는데, 상기 배출구(44a)는 도시되지 않은 배기 덕트가 연결되어 있으며 그 종말부에 배기 브로워(50)가 구비되는 것이다.

상기 음압실(44)과 일반실(42)을 구분하는 분리벽(200)의 일부에는 유체의 유동량을 조절하는 유량댐퍼(80)가 형성된다. 상기 유량댐퍼(80)는 그 전후의 압력차와 유체의 통과유량을 측정하며, 도시되지 않은 표시부와 제어부가 구비될 수도 있다. 이때에는 측정된 유량이나 전후 압력차 및 주변 환경등에 대한 정보가 상기 유량댐퍼(80)에 기 입력되어 공기의 유량변화 또는 고장발생 등 설정된 초기 조건에 위배되는 환경이 조성되면, 제어부에 설정 저장된 제어로직에 의해 유량이 자동 조절되며 모니터링된다. 한편 상기 유량댐퍼(80)로는 핸들을 이용하여 작동시키는 수동식 댐퍼, 변속모터를 부착시켜 작동시키는 모터댐퍼 또는 온도휴즈가 부착되어 화재 등으로 댐퍼를 통과하는 공기의 온도가 소정온도를 초과할 시 댐퍼가 자동으로 폐쇄되는 방화댐퍼 등 그 종류가 다양하며 주지되어 있다. 따라서 공조 환경과 목적 또는 공조 효율 등의 소기의 목적에 따라 적절한 댐퍼를 사용하는 것이 바람직하다.

한편 상기 외조기(10), 송풍기(20) 및 배기 브로워(50)에는 각각 여과필터가 구비되는데, 상기 여과필터는 면, 유리섬유, 플라스틱, 스폰지 등과 같은 여과재에 의해 공기의 흐름을 타고 날아온 분진을 포집하는 것으로, 예컨대 유리섬유 또는 합성섬유 등의 여과층을 통과시켜 여과하는 건식필터 또는 섬유상의 구리, 철, 알루미늄 등의 여과재에 무취성 점착유를 흡입시켜 여과시키는 습식필터 등이 그것이다. 본 발명의 실시예에 있어서 상기 여과필터로는 바람직하게는 다종의 필터를 혼합하여 사용하되, 건식의 프리(pre)필터(62)와 헤파(HAPA)필터(66), 카본(Carbon)필터(64) 중 선택된 1종 이상의 필터를 혼합하여 사용하도록 하며 또한 상기 필터 모두를 혼합하여 사용할 수 있음은 자명하다.

상기 프리필터(62)는 전처리필터로써 흡입된 공기중 입자가 비교적 큰 분진을 걸러내며 청소 후 재사용이 가능하다. 또한 상기 해파필터(66)는 강한 흡착력으로 인체에 유해한 집먼지, 진드기, 바이러스 또는 곰팡이 등의 유해생물과 0.3㎛ 이상의 오염 분진을 99.9％ 이상 제거하는 고성능ㆍ고효율의 필터이다. 상기 해파필터(66)는 정기적으로 교환하는 것이 바람직하다. 상기 카본필터(64)는 탈취필터로써 활성탄이 첨가되는데, 공기가 활성탄을 통과하게 되면 공기중의 악취분자가 미세한 구멍에 흡착되어 담배연기, 각종 음식물 냄새 등의 악취와 기타 유해물질을 흡착한다.

이외에도 AL셀에 T_iO₂ 광촉매제를 코팅하여 각종 유기화합물을 제거하는 광촉매필터 등이 더 포함될 수 있음은 자명하다.

도 5는 본 발명에 따른 분리공조시스템의 일반실과 음압실을 나타내는 설명도, 도 6은 본 발명에 따른 분리공조시스템의 일반실과 음압실의 일 실시예를 나타내는 예시도로, 이하 일반실(42)과 음압실(44)간의 공조관계를 상술한다. 이때 하절기와 동절기의 공조시스템은 온기 순환과 냉기 순환으로 구분된다 할 것이므로, 일 실시예로써 하절기를 기준하여 설명하기로 한다.

외조기(10)로부터 유입된 외기는 상기 외조기(10)에 형성된 프리필터(62)를 거치면서 1차적으로 분진이 걸러진 후 송풍기(20)로 유입된다. 상기 유입된 외기는 쿨링코일(72)을 지나면서 쿨링코일(72)과 냉동기(32)를 순환하는 냉수에 열이 전달된다. 따라서 상기 외기는 온도가 하강하여 냉기로 전환되고, 상기 냉수는 온도가 상승하여 냉동기(32)로 순환하여 재유입되고 다시 냉각된다. 이후 상기 열전달된 냉기는 송풍기(20)에 형성된 프리필터(62), 해파필터(66), 카본필터(64)를 거치면서 분진이 걸러지고, 유해생물 및 유해물질과 담배연기 등의 각종 악취 등이 걸러지며 흡착 및 제거된다.

송풍기(20)로부터 송기되는 냉기는 도시되지 않은 덕트를 통하여 각 실내로 유입된다.

일반실(42)로 유입된 냉기는 실내공기와 혼합되어 실내온도를 하강시키며, 상기 혼합으로 형성된 혼합기는 배출 디퓨저(82)를 통하여 송풍기(20)로 재유출되어 상기 단계가 반복된다.

음압실(44)로 유입된 냉기는 실내공기와 혼합된 후 상기 혼합으로 형성된 혼합기가 송풍기(20)로 재유입되는데, 이때 음압실(44)에서 유출되는 공기의 유량과 일반실(42)에서 유출되는 공기의 유량은 상이하다. 즉 배기 브로워(50)가 작동되는 중에는 음압실(44)은 일반실(42)에 비하여 압력이 강하되어 음(－)압이 형성된 상태이다. 따라서 혼합기의 일부는 배출구(44a)로 흡기되어 배기 브로워(50)를 통해 외부로 완전 배기되며 동시에 일반실(42)과 음압실(44) 사이는 압력구배가 형성되는 것이다. 이때 상기 일반실(42) 내의 혼합기는 유량댐퍼(80)를 통하여 음압실(44)로 유동한다. 통상 송풍기(20)와 디퓨저(82,84) 사이를 유동하는 공기는 압력손실이 수반되므로, 각 실내의 혼합기는 대기압에 근접되어 배기 브로워(50)와의 압력구배에 의하고 종국에는 혼합기의 일부 또는 전부가 외부로 완전 배기되는 것이다.

도 6의 (a), (b)에 각각 도시된 바와 같이 예컨대 애완 동물에 대한 포털 서비스를 제공하는 동물 거주 빌딩에는 애완동물이 전시되는 전시케이스(100)가 배치된다. 상기 전시케이스(100)의 양 측면과 배면의 일부에는 흡배기공(100a)이 형성되고, 전시케이스(100)의 배면에 형성된 도시되지 않은 흡배기공의 위치에 상응하는 분리벽(200)의 일부에는 도시되지 않은 투과공이 형성되어 전시케이스 내부의 혼합기가 음압실(44)로 직접 유입될 수 있다. 상기 흡배기공(100a)을 통해 유입된 공기는 전시케이스내에 전시되는 애완동물의 체취나 털 또는 기타 분진을 포함하고 음압실(44)로 유입된 후 배출구(44a)를 통하여 외부로 완전 배기된다.

또한 송풍기(20)의 송기압력과 배기 브로워(50)의 흡기압력을 초기 설정하고 환경변화에 수반되는 예측변수를 설정하여 공조시스템의 구동조건을 제어하면 내부 순환공기의 유량 등을 조절할 수 있음은 자명하다. 이때 상기한 기술적 사상에 한정되지 아니하여 각 실(42,44)을 소정 영역으로 구획하여 부분적으로 공조시스템을 개별 적용하거나 건물 전체에 통합적으로 적용할 수 있음은 자명하다. 나아가 도시되지는 아니하였으나 디퓨저(82,84), 송풍기(20), 배기 브로워(50) 및 유량댐퍼(80)에 압력계 또는 온도계 등의 환경변수를 측정할 수 있는 측정수단을 구비하고, 도시되지 않은 제어컨트롤부에 신호 접속시킴으로써 전 시스템을 자동 제어함과 동시에 모니터링을 수행할 수 있음은 자명하며 이를 위하여 요구되는 수단은 주지된 수준이다. 또한 주기적으로 프리필터(62) 또는 카본필터(64) 등의 사용상태, 외관, 화학성분 등을 점검한다. 예컨대 질병의 발병여부나 발병시 감염여부, 분진밀도, 특정성분의 함량여부 등을 체크하여 공기의 상태를 점검할 수 있다.

한편 동절기에는 보일러(36)가 가동되고 히팅코일(74)을 통하여 순환하는 온수와 외기가 열교환되어 상기 외기가 온기로 전환된다. 이경우 상기 송풍기(20)에 구비되는 가습기(humidifier)(74a)를 통하여 각 실(42,44)로 송기되는 온기에 습기를 포함시켜 건조한 실내공기의 습도를 적절하게 유지하는 것이 바람직하다.

이상으로 본 발명에 따른 압력구배를 이용한 분리공조시스템의 바람직한 실시예를 설명하였으나 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진자에 의해 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술된 본 발명의 기술적 사상의 범위을 벗어나지 않는 것이다.

본 발명에 따른 압력구배를 이용한 분리공조시스템은 각 실내로 유입된 공기의 전량을 회수하지 않고 일부 또는 전부를 외부로 배출함으로써, 동물의 체취 등에 의한 악취 및 유해 분진등의 오염물질이 빌딩 내에 잔류하는 것을 배제할 수 있는 효과가 있다.

또한 공기중에 함유된 바이러스 또는 세균 등으로 인한 질병의 발병을 예방하고 발병시 발병지역 또는 감염지역을 최소화하며, 소독ㆍ멸균 기능을 수행하여 직ㆍ간접적으로 방역을 수행할 수 있는 효과가 있고, 사용자의 불쾌감 조성을 방지하여 쾌적한 실내환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 분리공조시스템을 나타내는 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 분리공조시스템의 외조기를 나타내는 설명도.

도 3은 본 발명에 따른 분리공조시스템의 송풍기를 나타내는 설명도.

도 4는 본 발명에 따른 분리공조시스템의 배기 브로워를 나타내는 설명도.

도 5는 본 발명에 따른 분리공조시스템의 일반실과 음압실의 공기흐름을 나타내는 설명도.

도 6은 본 발명에 따른 분리공조시스템의 일 적용예를 나타내는 예시도.

< 도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명 >

10 : 외조기 20 : 송풍기

32 : 냉동기 36 : 보일러

42 : 일반실 44 : 음압실

50 : 배기 브로워 62 : 프리필터

64 : 카본필터 66 : 해파필터

72 : 쿨링코일 74 : 히팅코일

74a : 가습기 80 : 유량댐퍼

82 : 배출 디퓨저 84 : 흡입 디퓨저

Claims (5)

1. 외부로부터 송풍기에 의해 외기가 유입되는 일반실;

   상기 일반실로부터 상기 외기가 유입되며 상기 유입된 외기를 배기 블로워에 의해 외부로 유출시키는 음압실;

   상기 일반실과 음압실을 분리하며 상기 일반실에 유입된 외기가 통과되는 투과공이 형성된 분리벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력구배를 이용한 분리공조시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 일반실에 유입되는 공기를 냉기 또는 온기로 변화시키는 열량조절수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력구배를 이용한 분리공조시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 일반실은,

   동물이 수납 전시되는 진열케이스가 형성되며, 상기 일반실로 유입된 외기가 상기 진열케이스로 유입되고 상기 음압실로 유출되는 것을 특징으로 하는 압력구배를 이용한 분리공조시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 분리벽은,

   상기 일반실에서 음압실로 유동하는 공기의 유량을 조절하는 유량댐퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 압력구배를 이용한 분리공조시스템.
5. 제1항에 있어서,

   상기 외조기, 송풍기 및 배기 브로워는,

   분진을 걸러내는 프리필터와; 유해 생물을 흡착하는 해파필터와; 활성탄이 첨가되어 공기중의 악취를 흡착하는 카본필터 중 선택된 하나 이상이 각각 구비된 것을 특징으로 하는 압력구배를 이용한 분리공조시스템.