KR20050034529A - 가스 부화 장치 - Google Patents

Abstract

임의의 공간에서 소정의 가스 부화 공기가 얻어지고, 또한 결로수의 발생, 동결이 적은 가스부화장치이다. 소정의 가스를 부화하는 다수의 가스 투과막과, 다수의 가스투과막에 차압을 발생시키는 감압펌프와, 감압펌프와 다수의 가스투과막과의 연통을 임의로 절환하는 유로절환수단을 구비하고, 다수의 가스 투과막을 실내공간 혹은 실외공간에 배치하고, 감압펌프를 배치한 공간과는 다른 공간에 가스투과막의 적어도 하나를 배치한다.

Description

가스 부화 장치{GAS ENRICHMENT APPARATUS}

본 발명은 소정 가스의 농도를 다른 가스에 대하여 상대적으로 향상시키는 가스 부화(富化) 장치에 관한 것이다.

종래부터, 가스 투과막을 이용하여 특정 가스의 농도를 상대적으로 향상시키는 산소 부화 장치나 질소 부화 장치 등이 의료용 장치, 공기조화기, 공기청정기, 냉장고의 신선도 유지장치 등으로 개시되어 있다.

예를 들면, 산소농도를 향상시키는 것으로서, 분리형 공기조화기의 실외기에 산소부화수단을 설치하고, 산소가 부화된 공기를 송출배관을 통하여 실내기로 보내고, 실내측으로 방출하여 피공조 공간인 실내의 산소농도를 향상시켜 거주자의 쾌적성에 이바지하는 것이 있었다.

산소부화수단으로서 가스 투과막의 하나인 산소부화막을 이용한 예가 개시되어 있다. 산소부화막은 공기 성분의 태반을 이루는 질소와 산소를 분리시키고, 선택적으로 산소를 투과시키면서, 동시에 적어도 공기중의 수분을 투과시키는 특징을 가지고 있다.

즉, 산소부화막으로 들어오는 1차측의 공기에 대하여, 산소부화막을 투과한 2차측에서는 질소가 분리된만큼 상대적으로 습도가 높아진다. 따라서, 노점(露点) 온도가 1차측의 공기에 비하여 상승하고, 산소부화막의 2차측의 배관중에서 종종 결로수를 발생시킨다.

산소부화장치를 공기조화기에 적용한 예가 예를 들면 특개평 5-113227호 공보에 개시되어 있다. 이 종래예에서는, 결로수가 공기조화기의 실내기에서 방산되어 실내를 적셔 사용자에게 떨어져 불쾌감을 주지 않도록, 산소부화공기의 송출유로에 산소부화 공기를 냉각하여 함유 수분을 응축시키는 열교환기와 물분리기를 설치하고 있다.

이와 같이, 가스 투과막이나, PSA(Pressure Swing Adsorption)법 등의 흡착재 등을 이용하여 가스부화를 행하는 조작에서는, 산소부화에 한정되지 않고, 부화장치의 2차측에서는 필연적으로 상대습도가 상승하고, 노점 온도가 상승하기 때문에 결로수를 발생하기 쉬워지는 경향이 있다.

또한, 산소부화된 공기를 흡인하여 신체의 리프레쉬를 도모하는 목적으로, 산소부화된 공기를 귀나 입의 주변에서 국소적으로 방출시키는 산소부화장치가 제안되고 있다. 이러한 산소부화장치에서는, 산소부화장치로부터 송기 튜브를 통하여 오디오의 헤드폰과 같은 국소 취출을 위한 도구를 인체에 장착하도록 하는 것이나, 노즐부를 연장하여 산소부화된 공기를 흡인하는 예 등이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 산소부화장치 등의 가스 부화장치에는 다음과 같은 과제가 있었다. 즉, 가스 투과막을 통과한 후의 2차측이 되는 부화공기의 송출배관 등이 옥외 대기에 폭로되어 외기 온도가 낮아지는 경우에는, 수송유로의 내부에 결로수가 동결하여 부화공기가 실내로 반송되지 않는 과제가 있었다. 또한, 송출배관중에 결로수가 발생하여, 그것이 부화공기의 흐름에 의해 실내로 송출될 시에, 공기 진동이나 파열에 의해 이음(異音)을 발생하고, 그것이 실내측으로 전파되어 사용자에 불쾌감을 줄 가능성이 있는 과제가 있었다. 또한, 이러한 결로수가 공기의 반송수단인 감압펌프로 역류하여 감압펌프 내부 부품의 수명에 영향을 미치고, 만일 감압펌프가 결로수를 다량으로 압축하면, 액압축에 의해 압축기구가 파손되는 과제도 있었다.

한편, 실외측의 공기를 산소부화한 고농도 산소공기를 흡인하여 사용하는 경우에, 예를 들면, 실외측의 공기에 차의 배기가스 등이 다량으로 포함되면, 고농도의 산소와 동시에 NOx 가스 등의 유해가스도 가스투과막을 통과하여, 그 공기를 집접 흡인하게 된다. 이러한 경우에는, 실내측에서의 취출부에 유해가스를 제거하는 구성이 필요하게 되어 장치가 매우 고액인 것으로 되는 과제가 있었다.

본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하는 것으로, 소정의 가스부화된 공기의 송출중에 있어서 결로수의 발생을 저감시켜 저외기온에서도 결로시키지 않고 운전할 수 있고 또한, 임의의 공간에서 소정의 가스가 부화된 공기가 얻어지는 가스 부화장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명의 가스부화장치는, 소정의 가스를 부화하는 다수의 가스투과막과, 다수의 가스 투과막에 차압을 발생시키는 감압수단과, 감압수단과 다수의 가스 투과막과의 연통을 임으로 절환하는 제 1 유로 절환수단을 가지는 가스부화장치로서, 다수의 가스 투과막의 적어도 하나가 실내공간에, 그리고 적어도 하나가 실외공간에 배치되어 있다.

이러한 구성에 따르면, 다수의 가스투과막을 각각 임의의 환경공간에 배치하고, 유로절환수단에 의해 사용하는 가스투과막을 절환하도록 하면, 가스부화된 공기의 사용상황에 따라 임으로 대응할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 발명의 실시예에서 설명하는 가스부화는 공기를 가스투과막에 통과시킴으로써 산소농도를 높이는, 소위 산소부화이다.

(실시예 1)

이하, 본 발명의 실시예 1에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에서의 가스부화장치를 구비한 공기조화기의 구성을 나타낸 사시도이다. 도 1에서, 공기조화기는 실내기(11)와 실외기(1)로 구성되고, 냉매가스가 순환하도록 접속배관(도시하지 않음)으로 접속되어 있다.

실내기(11)에는, 실내팬(13)과 실내 열교환기(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 또한, 가스부화장치를 구성하기 위한, 감압수단이 되는 감압펌프(3)와, 실내공간에 설치된 가스투과막인 실내측 가스 투과막(2b)과, 제 1 유로 절환 밸브(8)가 설치되어 있다. 한편, 실외기(1)에는 압축기(20)와, 실외 열교환기기(22)와, 실외팬(21)이 배치되고, 또한 가스부화장치를 구성하기 위한 실외 공간에 설치된 가스투과막인 실외측 가스 투과막(2a)이 설치되어 있다.

실내기(11)에 설치된 감압펌프(3)의 흡입측에는 제 1 유로절환 밸프(8)가 접속되고, 제 1 유로절환 밸브(8)에는 실외측 가스 투과막(2a)과 연결되는 유로가 되는 산소공급주관(4a)이 접속되고 또한, 실내측 가스 투과막(2b)과 연결되는 유로가 되는 산소공급주관(4b)이 임의로 절환 가능하게 접속되어 있다. 또한, 감압펌프(3)의 토출측에는, 산소부화된 공기를 송출하는 토출주관(6)이 설치되어 있다.

또한, 실내측 가스 투과막(2b)의 1차측(대기측)에는 체류하는 질소 부화공기를 실외 등으로 소기(掃氣)하기 위한 팬(도시하지 않음)을 배치하고, 감압펌프(3)의 운전에 연동하여 동작시킨다. 또한, 실외측 가스 투과막(2a)을 실외기(1)의 송풍회로내에 배치하고, 실외팬(21)을 공용시켜 실외측 가스 투과막(2a)의 1차측의 질소부화공기를 소기하도록 하여도 무방하다. 또한, 실외측 가스 투과막(2a)은 실외기(1)의 틀체에 장착고정되어 유닛으로 구성하여도 무방하다.

또한 실내기(11)의 케이스 내부 또는 그 근방에는, 산소부화된 공기가 토출주관(6)을 통하여 취출되는 취출부(7)가 설치되어 있다. 또한, 취출부(7)가 실내기 (11)의 케이스 내부의 송풍회로에 면하여 배치된 경우에는, 실내팬(13)의 동작에 의해 송풍되는 공기에, 산소부화된 공기가 첨가되어 취출구(14)에서 피공조 공간으로 송출된다.

다음으로, 상기 구성에 의한 가스부화장치의 동작에 대하여 설명한다. 또한, 공기조화기의 냉동 사이클의 구성 및 동작은 종래의 구성동작과 같기 때문에 그 설명을 생략한다.

먼저, 제 1 유로절환밸브(8)에 의해 실외측 가스 투과막(2a)과 연결되는 산소공급주관(4a)과 연통하고 있는 경우에 대하여 설명한다. 산소부화 운전이 지시되면 실내기(11)에 설치된 감압펌프(3)가 운전되어, 실외의 공기가 화살표(15a)로 나타낸 것과 같이 실외측 가스 투과막(2a)으로 흡입되고, 실외측 가스 투과막(2a)을 통과할 시에 산소부화된다. 산소부화된 공기는 산소공급주관(4a)에서 감압펌프(3)로 흡입되고, 토출주관(6)을 통하여 취출부(7)에서 실내로 취출된다.

본 실시예에 따르면, 감압펌프(3)를 실내기(11)에 설치하고 있기 때문에, 산소공급주관(4a)의 내부는 감압되어 있기 때문에, 수분이 증발하기 쉬워지고, 산소공급주관(4a) 내부에 결로수가 발생하기 어려워진다. 따라서, 옥외에서 산소공급주관(4a)을 둘러치고, 외기온도가 낮은 경우 등에도 결로수가 동결되어 산소공급주관 (4a) 내부가 폐색 상태에 이를 가능성이 낮아진다.

다음으로, 제 1 유로절환밸브(8)에 의해 실내측 가스 투과막(2b)과 연결되는 산소공급주관(4b)과 연통하는 경우에 대하여 설명한다. 산소부화운전이 지시되면 실내기(11)에 설치된 감압 펌프(3)가 운전되어, 실내의 공기가 화살표(15b)로 나타낸 것과 같이 실내측 가스 투과막(2b)으로 흡입되고, 실내측 가스 투과막(2b)을 통과할 때에 산소부화된다. 산소부호된 공기는 산소공급주관(4b)에서 감압펌프(3)로 흡입되고, 토출주관(6)을 통하여 취출부(7)에서 실내로 취출된다. 이 경우에는, 산소공급주관(4b), 토출주관(6)이 실내에 있기 때문에, 외기온도가 낮은 상태에서 바래는 일이 없다. 그 때문에, 결로수의 발생은 적고, 더욱이 결로수가 발생하여도 동결에 의해 토출주관(6) 내부를 폐색하는 일이 없다.

도 3은 실시예 1에 있어서, 산소부화되는 공기를 실외측에서 얻은 경우와, 실내측에서 얻은 경우의 절환을 나타낸 시간도이다. 먼저 공조용으로서 실외에서 고농도의 산소를 얻은 산소부화운전이 개시되고, 다음으로 사용자가 선택조작하여 실내 공기에서 고농도 산소를 얻은 경우의 제어동작을 나타낸다. 도 3에 나타낸 것과 같이, 공조운전을 개시할 때에는, 먼저 제 1 유로절환밸브(8)에 의해 실외측 가스 투과막(2a)과 접속된 산소공급주관(4a)이 연통하도록 하여 감압펌프(3)를 운전시킨다. 다음으로, 소정운전 시간이 경과한 후에, 실내공기에서 고농도의 산소부화 공기를 얻은 경우에는 제 1 유로절환밸브(8)를 조작하여 실내측 가스 투과막(2b)과 접속된 산소공급주관(4b)과 연통하도록 제 1 유로절환밸브(8)를 조작하면 좋다. 이러한 절환조작은 임의로 할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 다수의 가스 투과막을 구비하여, 그들의 가스 투과막으로 공기를 통과시키기 위한 감압 펌프를 하나 구비하고, 산소부화하는 가스 투과막을 유로 절환밸브에 의해 임의로 선택하는 구성으로 하고 있다. 따라서, 다수의 가스 투과막의 성능을 다르게 하고, 목적에 따라 절환하여 사용하는 것이 가능하게 된다. 예를 들면, 도 1에서, 실내측 가스 투과막(2b)과 실외측 가스 투과막(2a)의 가스 통과량 혹은 산소부화된 공기의 산소농도를 다르도록 하는 것이 가능하다. 따라서, 실외측 가스 투과막(2a)의 가스 투과량을 실내측 가스 투과막(2b)의 가스 통과량보다도 크게 하여, 공조하고 있을 때에 실내의 신선한 공기에서 대량의 산소부화 공기를 공급하는 것이 가능하게 된다. 이렇게 하여, 실내측 가스 투과막(2b)과 실외측 가스 투과막(2a)을 절환하여 간단하게 특정 가스의 농도와 유량의 조작이 가능하다. 상기 설명에서는, 다수의 가스 투과막이 실내와 실외에 각각 배치되어 있는 경우에 대하여 설명하였지만, 예를 들면, 실내측 가스 투과막을 추가로 다수로 하고, 실내측 가스 투과막을 추가로 다수로 하여, 그것들을 절환하여 특정 가스의 농도와 유량을 얻는 운전을 할 수 있다.

(실시예 2)

다음으로, 본 발명의 실시예 2에 대하여 도 2, 도 4를 참조하여 설명한다. 또한, 실시예 1과 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.

실시예 2가 실시예 1과 다른 점은, 감압 펌프(3)의 하류측의 구성이다. 즉, 실내기(11)에 있어서, 감압펌프(3)로부터 토출되는 산소부화된 공기가 통과하는 토출주관(6)의 하류측에, 제 2 유로절환밸브(9)를 설치하고 또한, 다수의 취출부 (7b,7c)를 설치하고, 취출부(7b,7c)와 제 2 유로절환밸브(9)가 분기주관(6b,6c)에 의해 접속되어 있다. 또한, 실내측 가스 투과막(2b)의 1차측(대기측)에는 실시예 1과 마찬가지로 체류하는 질소 부화 공기를 실외 등으로 소기하기 위한 팬(도시하지 않음)을 배치하고, 감압 펌프(3)의 운전에 연동하여 동작시킨다.

또한, 부화 가스 취출부(7c)에는 흡인주관(19)이 접속되고, 이동가능한 취출부(16)에 접속되어 있다. 따라서, 실내기(11)의 케이스내의 제 2 유로 절환밸브(9)의 절환에 의해, 토출분기주관(6b)에 감압펌프(3)로부터 토출된 산소부화된 공기가 통과하는 경우는, 토출구(7b)로부터 토출된 산소부화 공기가 실내팬(13)의 동작에 의해 취출되는 공기에 첨가되어 취출구(14)로부터 피공조 공간으로 송출된다. 또한 제 2 유로절환밸브(9)의 절환에 의해, 토출분기주관(6c)에 감압펌프(3)로부터의 토출된 산소부화공기가 통과하는 경우는, 토출구(7c), 흡인주관(19)을 지나, 예를 들어 사용자(18)의 근방에 설치된 취출부(16)로 보내진다.

다음으로, 상기 구성에 의해, 고농도의 산소를 사용자(18)가 흡인하는 경우의 동작에 대하여 설명한다. 또한, 기본적인 가스부화운전은 실시예 1과 동일하기 때문에, 제 2 유로절환 밸브(9)의 동작을 주로 설명한다. 사용자(18)가 원격장치 (17) 또는 취출부(16)의 조작에 의해 제어신호를 보내면, 제 1 유로절환밸브(8) 및 제 2 유로절환밸브(9)가 절환되고, 실내측 가스 투과막(2b)에 연통한다. 또한, 토출분기주관(6c)을 통하여 흡인부 주관(19)을 통과하고, 취출부(16)에서 고농도의 산소부화된 공기가 취출된다.

이러한 제 1 유로절환밸브(8)나 제 2 유로절환밸브(9), 혹은 감압펌프(3)의 제어는, 사용자(18)가 직접 원격장치(17)를 조작하여도 무방하고, 인체 장착된 취출부(16)에서 신호 송신하고 다수의 검지신호를 이용하여 행하도록 하여도 무방하다.

도 4는 실시예 2에서의 제어동작을 나타낸 시간도이다. 먼저 공조용으로서 실외에서 고농도의 산소를 얻은 산소부화운전이 개시되고, 다음으로 사용자가 선택조작하여 실내공기에서 고농도 산소를 얻어 취출부(16)에서 취출하는 경우의 제어동작을 나타낸다. 도 4에 나타낸 것과 같이, 공조운전을 개시할 때에는, 먼저 제 1 유로절환밸브(8)에 의해 실외측 가스 투과막(2a)과 접속된 산소공급주관(4a)이 연통하도록 하여 감압펌프(3)을 운전시킨다. 다음으로, 소정 운전 시간이 경과한 후에, 실내공기에서 고농도 산소공기를 얻은 경우에는, 제 1 유로절환밸브(8)를 조작하여 실내측 가스 투과막(2b)과 접속된 산소공급주관(4b)과 연통하도록 조작한다. 이 때, 제 2 유로절환밸브(9)를 취출부(7c)에 연통하도록 절환하면 좋다.

또한, 제 1 유로절환밸브(8), 제 2 유로절환밸브(9)는 3방향 밸프로 유로를 절환하는 것이나 다수 설치된 실내측 가스 투과막(2b), 실외측 가스 투과막(2a)에 따라 2방향 밸브를 배치하여, 2방향 밸브의 개폐조작으로 유로를 절환하는 것이여도 무방하다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 가스부화장치는 임의의 공간에서 가스부화 공기가 얻어지고 또한, 결로수의 발생, 동결이 적기 때문에, 공기조화기에 한정되지 않고, 차량용 공기조화기, 의료용 산소부화장치에도 적용가능한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에서의 가스부화장치를 구비한 공기조화기의 구성을 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예 2에서의 가스부화장치를 구비한 공기조화기의 구성을 나타낸 사시도.

도 3은 동 가스부화장치의 제어예를 나타낸 시간도.

도 4는 동 가스부화장치의 제어예를 나타낸 시간도.

Claims (5)

1. 소정의 가스를 부화하는 다수의 가스 투과막과, 상기 다수의 가스 투과막에 차압을 발생시키는 감압수단과, 상기 감압수단과 상기 다수의 가스 투과막과의 연통을 임의로 절환하는 제 1 유로절환수단을 가지는 가스부화장치로서,

   상기 다수의 가스 투과막의 적어도 하나가 실내공간에, 그리고 적어도 하나가 실외공간에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스부화장치.
2. 제 1항에 있어서, 감압수단이 실내공간에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스부화장치.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 가스투과막은 실내공간에 배치된 실내측 가스 투과막과 실외공간에 배치된 실외측 가스투과막을 가지고, 상기 실외측 가스 투과막의 가스 통과량이 상기 실내측 가스 투과막의 가스 통과량보다도 적은 것을 특징으로 하는 가스부화장치.
4. 제 1항 또는 2항에 있어서, 가스투과막은 실내공간에 배치된 실내측 가스 투과막과 실외공간에 배치된 실외측 가스 투과막을 가지고, 상기 실외측 가스 투과막의 가스 통과량이 상기 실내측 가스 투과막의 가스 통과량보다도 큰 것을 특징으로 하는 가스부화장치.
5. 제 1항에 있어서, 실내공간에, 다수의 취출부와, 감압수단으로부터 토출되는 부화가스를 송기하는 송기경로와, 제 1 유로절환수단에 연통하여 상기 다수의 취출부로의 송기를 절환하는 제 2 유로절환수단을 가지는 것을 특징으로 하는 가스부화장치.