KR20050094321A - 산소 부화 장치 및 공기 조화기 - Google Patents

Abstract

산소의 농도를 부화하는 산소 부화막과, 산소 부화막의 한 쪽을 감압하는 감압 펌프와, 상기 산소 부화막과 감압 펌프를 연통하는 유통로를 가지며, 감압 펌프를 산소 농도가 부화된 공기를 방출하는 실내기에 배치하고 또한 산소 부화막을 실외기에 배치함으로써, 유통로를 감압하여 결로수의 발생을 억제한다.

Description

산소 부화 장치 및 공기 조화기{OXYGEN ENRICHMENT APPARATUS AND AIR CONDITIONER}

본 발명은 공기 중의 산소의 농도를 다른 가스에 대하여 상대적으로 향상시키는 산소 부화 장치 및 그것을 포함하는 공기 조화기에 관한 것이다.

최근 들어, 산소 부화 장치나 질소 부화 장치 등의 가스 부화 수단을 이용하여 특정 가스 농도를 상대적으로 향상시키는 장치가 의료용 산소 부화 장치, 공기 조화기, 공기 청정기 등의 기기에 응용되어 오고 있다.

예를 들면, 산소 농도를 향상시키는 산소 부화 수단을 분리형 공기 조화기의 실외기에 설치하여, 산소가 부화된 공기를 송출 배관을 통해 실내기로 보내 실내측으로 방출함으로써 피공조 공간인 실내의 산소 농도를 향상시켜, 거주자의 쾌적성을 위한 용도로 제공되는 것이 있다.

산소 부화 수단 중 하나인 산소 부화막을 이용한 산소 부화 조작에서는, 산소 부화막은 공기 성분의 대부분을 차지하는 질소와 산소를 분리시켜, 선택적으로 산소를 투과시키는 것인데, 그와 동시에 적어도 공기중의 수분도 잘 투과시키는 특징을 갖고 있다.

즉, 산소 부화막으로 들어가는 1차측의 공기에 대하여, 산소 부화막을 투과한 2차측에서는 질소가 분리된 분만큼 상대적으로 습도가 높아진다. 따라서, 노점 온도가 1차측의 공기에 비해 상승하여, 산소 부화막의 2차측 배관 안에서 자주 결로수를 발생시키게 된다.

산소 부화 장치를 공기 조화기에 적용한 예가, 예를 들면 특개평 5-113227호 공보에 개시되어 있다. 이 종래예에서는, 결로수가 공기 조화기의 실내기에서 방산되어 실내를 축축하게 하거나, 사용자에게 떨어져 내려 불쾌감을 주지 않도록, 산소 부화 공기의 송출 유로에 산소 부화 공기를 냉각하여 함유 수분을 응축시키는 열교환기와 물분리기를 설치하고 있다.

그러나, 상기 종래의 산소 부화 장치에서는, 산소 부화 공기의 송출 경로가 저온의 실외 대기 등에 노출되면, 송출 경로의 내부에서 결로수가 동결하여 유로를 폐색하므로, 산소 부화된 공기가 실내로 충분히 반송될 수 없게 되는 과제가 있다.

또한, 송출 경로 안에 결로수가 발생하면 부화 공기의 흐름에 의해 공기 맥동이나 파열음을 발생시키게 되는 경우가 있으며, 이것이 사용자가 거주하는 실내측으로 전파되어 사용자에게 불쾌감을 준다는 과제도 있다.

또한, 이 결로수가 산소 부화 장치내의 부화 공기의 반송 수단인 감압 펌프로 유입하면, 펌프 부품의 수명에 큰 영향을 미치게 되고 또한, 만일 감압 펌프가 결로수를 다량으로 압축하면, 액압축으로 인해 압축 기구가 파손된다는 과제도 있다.

본 발명은, 이러한 과제를 해결하는 것으로, 산소 부화 수단의 2차측에서의 결로수의 발생을 억제하고 또한 결로수가 잘 동결되지 않는 산소 부화 장치와, 그것을 이용한 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명의 산소 부화 장치는, 공기 중의 산소를 부화시키는 산소 부화 수단과, 산소 부화 수단에 차압을 발생시키는 감압 수단과, 산소 부화 수단과 감압 수단을 연통하는 유통로를 가지며, 감압 수단을 산소가 부화된 공기를 방출하는 실내인 제 1 공간 내에 배치하고 또한, 산소 부화 수단을 제 1 공간과 간격을 둔 제 2 공간에 배치하고 있다.

이 구성에 따르면, 산소 부화 수단으로부터 감압 수단까지의 사이는 감압되어 진공 상태가 되기 때문에, 산소 부화 수단과 감압 수단의 유통로가 실외에 배치되어도 결로수의 발생이 억제되어, 유통로 내의 공기 맥동이나 파열음의 발생이 없으며, 또한 동절기 등의 실외가 저온이 될 때라도 동결되어 유통로를 폐색시킬 정도까지 도달하지는 않는다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

(실시예 1)

이하, 본 발명의 실시예 1에 따른 산소 부화 장치와 공기 조화기에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 공기 조화기(1)는, 제 1 공간인 실내 공간에 배치된 실내기(11)와, 제 2 공간인 실외 공간에 배치된 실외기(10)로 구성되며, 실내기(11)와 실외기(10)는 냉매 가스를 순환시키기 위한 접속 배관(도시하지 않음)으로 접속되어 있다. 실내기(11)에는 실내 팬(13)과 실내 열교환기(도시하지 않음), 송풍구(14)가 배치되어 있다. 한편, 실외기(10)에는, 압축기(20)와, 실외 열교환기(22), 상기 열교환기(22)로 바람을 보내는 실외 팬(21)이 배치되어 있다.

산소 부화 장치(30)는, 실내기(11)에 내장된 감압 수단이 되는 감압 펌프(3)와, 실외기(10)에 내장되어 고농도의 산소를 부화하는 산소 부화 수단인 산소 부화막(2)으로 구성되며, 감압 펌프(3)와 산소 부화막(2)의 이차측은, 통기 가능한 유통로(4)로 연결되어 있다. 산소 부화된 공기는 실내기(11)에 내장된 감압 펌프(3)로부터 토출되며, 토출 주관(6)을 통과하여 토출구(7)로부터 실내기(11)의 케이스 내부 또는 실내 공간으로 불어 내보내진다.

토출 주관(6)을 통하여, 실내기(11)의 케이스 내부의 송풍 경로에 면하여 토출구(7)가 배치된 경우에는, 실내 팬(13)의 동작에 의해 불어 나오는 송풍에 산소 부화 공기가 첨가되어 송풍구(14)로부터 피공조 공간인 실내 공간으로 송출된다.

또한, 산소 부화막(2)의 1차측(대기측)에는 체류하는 질소 부화 공기를 소기하기 위한 팬(도시하지 않음)을 배치해 두고, 산소 부화 장치(30)의 운전에 연동하여 동작시키도록 할 수도 있다. 또한, 산소 부화막(2)을 실외기(1)의 송풍 경로 내에 배치하여, 팬(21)으로 산소 부화막(2)의 1차측에 발생하는 질소 부화 공기를 소기하도록 할 수도 있다. 또한 산소 부화막(2)은, 실외기(10)의 틀체에 장착 고정하여 유닛으로서 구성할 수도 있다.

다음으로 상기 구성에 따른 산소 부화 장치의 동작에 대하여 설명한다. 또한, 공기 조화기의 냉동 사이클의 구성 및 동작은 종래의 구성 동작과 같으므로 그 설명을 생략한다.

감압 펌프(3)가 운전되면 화살표(15a)로 나타낸 바와 같이, 외기가 산소 부화막(2)으로 유입하여 산소 부화막(2)에 의해 산소가 부화되며, 유통로(4)를 통과하여 감압 펌프(3)로 흡입된다. 감압 펌프(3)로부터 토출된 산소 부화된 공기는 토출 주관(6)을 통하여 토출구(7)로부터 실내기(11)의 내부로 배출된다.

본 발명의 실시예에서는, 감압 펌프(3)를 실내기(11)에 설치하고 있다. 따라서, 산소 부화막(2)으로부터 감압 펌프(3)까지의 유통로(4)의 내부는, 감압 펌프(3)가 운전 중에는 항상 감압 상태가 되기 때문에 수분의 증발이 촉진되어, 유통로(4) 내부에서 결로수가 발생하기 어려워진다. 이 때문에 외기 온도가 0℃ 이하로 되어도, 실외에 둘러쳐진 유통로(4)에서 결로수가 동결하거나, 동결에 의해 관로 내부가 폐색 상태로 되는 일이 없다.

따라서 동결 방지에 대한 장치나 부품을 추가할 필요가 없다. 또한 유통로(4)가 꺾여 구부러지거나 먼지로 다소 막히더라도, 진공으로 끌어당기고 있기 때문에 산소 부화 운전이 가능하게 되며, 배관 공사가 다소 불비하더라도 문제가 잘 발생하지 않는 구성으로 되어 있다.

또한, 감압 펌프(3)를 실외기(10)에 배치한 경우에는, 동절기의 낮은 외부 기온 하에서는 기동 부하가 증대하여 기동 불량을 발생시킨다는 문제가 있었지만, 본 실시예에서는 감압 펌프(3)를 실내기(11)에 설치하고 있기 때문에 이러한 문제도 없어 안정적인 기동을 할 수 있는 효과도 있다.

(실시예 2)

다음으로, 본 발명의 실시예 2에 따른 산소 부화 장치와 공기 조화기에 대하여 도 2, 3을 참조하여 설명한다. 또한, 실시예 1과 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.

본 발명의 실시예에 있어서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 실외기(10)에 일실을 막아 설치된 산소 부화 장치(30)는, 산소 부화막(2)과, 감압 펌프(3)와, 산소 부화막(2)과 감압 펌프(3)를 통기 가능하게 연결하는 유통로(4)를 구비하고 있고 또한, 유통로(4)로부터 분기하여 설치된 대기 도입관(5)을 구비하고 있다. 또한, 산소 부화막(2)의 1차측(대기측)에는 체류하는 질소 부화 공기를 소기하기 위한 팬(도시하지 않음)을 배치하는 구성 등은 실시예 1과 같다. 또한, 실내기(11)의 구성도 실시예 1과 같다.

또한, 대기 도입관(5)에는 예를 들면 전자 이방향 밸브 등으로 이루어지는 개폐 밸브(8)와, 예를 들면 모세관 등의 감압기(9)가 직렬로 접속되어 있다. 그리고, 개폐 밸브(8)의 개폐는, 실외기(10) 또는 실내기(11)로부터의 제어 신호를 수신하여 동작하는 제어 장치(12)에 의해 제어된다.

다음으로, 상기 구성에 따른 산소 부화 장치의 동작에 대하여 설명한다. 감압 펌프(3)가 운전되면 화살표(15a)로 나타낸 바와 같이, 외기가 산소 부화막(2)에 유입하여 산소 부화막(2)에 의해 산소가 부화되고, 유통로(4)를 통과하여 감압 펌프(3)로 흡입된다. 감압 펌프(3)로부터 토출된 산소 부화된 공기는 토출 주관(6)을 통하여 토출구(7)로부터 실내기(11)의 내부로 배출된다.

다음으로 유통로(4)에 설치된 대기 도입관(5)에 장착된 개폐 밸브(8)의 동작에 대하여 설명한다. 개폐 밸브(8)는 운전 개시시의 상태에서는 닫힘 상태로 되어 있다. 감압 펌프(3)가 운전되어 산소 부화 운전이 수행되고, 소정 조건하에서는 실내기(11) 및 실외기(10)로부터의 제어 신호를 받아 제어 장치에 의해 개폐 밸브(8)를 열어, 외기가 화살표(15b)로 나타낸 바와 같이 유통로(4)로 도입된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 개폐 밸브(8)를 열음으로써 산소 부화 운전시 공기 유량에 비해 대량의 외기를 유통로(4)로 공급할 수 있도록 하고 있다.

이 제어 신호는, 복수의 검지 신호로부터의 판단에 의해 개폐 밸브(8)를 제어하는 것이나, 사용자의 조작에 의해, 원격제어장치 등의 조작 수단(도시하지 않음)으로부터 제어 신호를 출력하여 개폐 밸브(8)를 제어하는 경우도 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 산소 부화 장치의 운전 제어 방법을 나타내는 타이밍도이다. 먼저 산소 부화 운전이 지시되면, 운전 개시의 제어 신호가 발신되어, 감압 펌프(3)가 운전되고 또한 개폐 밸브(8)가 열림 동작한다. 이 개폐 밸브(8)의 열림 동작은, 사용자가 외기 도입 버튼(도시하지 않음)을 조작함으로써 동작하는 것을 나타낸다. 개폐 수단으로는, 상기 개폐 밸브(8)와 같이 전자 이방향 밸브와 같은 유로에 대하여 개폐를 수행하는 것 외에, 유로 등에 설치된 구멍을 개폐하는 것이어도, 또는 이방향 밸브를 조합하거나, 삼방향 밸브와 같은 것으로 산소 부화막(2)으로부터 감압 펌프(3)로의 통기와, 대기로부터 감압 펌프(3)로의 통기를 절환할 수 있는 것이면 좋다.

산소 부화 운전 개시시에는, 제어 신호에 의해 개폐 밸브(8)가 열림 조작되는데, 미리 설정된 소정 시간만큼은 열림 상태가 유지되고 그 후 폐지(閉止)된다. 이렇게 감압 펌프(3)의 기동시에 개폐 밸브(8)를 열어 대기 도입관(5)으로부터 외기를 받아들임으로써, 감압 펌프(3)의 기동 부하를 경감하여 모터의 토크도 작게 할 수 있어, 감압 펌프(3)를 저가로 구성할 수 있다.

또한, 산소 부화 운전 중에는, 사용자가 필요에 따라 원격제어장치 등으로부터 개폐 밸브(8)의 열림 신호를 송신하면, 개폐 밸브(8)를 열어 실내측으로 외기를 받아 들일 수도 있다.

또한, 대기 도입관(5)으로 연통하는 대기 흡입구의 위치는 실외기(10)의 내부, 외부 어디라도 좋다.

이렇게, 산소 부화막(2)을 실외기(10)에 설치하고, 감압 펌프(3)를 실내기(11)에 설치한 경우에, 유통로(4)가 접속되어 있는지의 여부라던가, 유통로(4)가 폐색되어 있지 않은지의 여부 등의 확인을, 대기 도입관(5)을 연통시킴으로써 풍속이나 소리 등으로 확인할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 산소 부화 장치 및 공기 조화기는 결로수의 발생이 적고, 유통로에서의 동결에 따른 폐색의 가능성도 거의 없다. 따라서, 일반 가정용이나 의료용의 공기 조화기뿐만 아니라, 유통로가 저온 환경에 노출되는 차량용 공기 조화기, 연소 기기용 산소 부화 장치 등에도 널리 적용 가능한 것이다.

상기 실시예에서는, 산소 부화 장치를 거주 공간의 공기 조화에 이용하는 분리형의 공기 조화기에 적용한 경우에 대하여 설명하였으나, 예를 들면 차량용 공기 조화기, 공기 청정기 등에 이용한 경우는 물론, 의료용 산소 부화 장치, 휴대용 산소 부화 장치, 연소기기용 산소 부화 장치, 냉장고 등 신선도 유지에 이용하는 공기 부화 장치, 투과막이 배치되는 유닛을 감압 수단이 배치되어 있는 유닛과 동등한 공간에 둘 수 없는 경우(예를 들면 화장실 공간) 등에 적용하여도 같은 효과를 나타내는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 산소 부화 장치를 구비한 공기 조화기의 구성을 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 산소 부화 장치를 구비한 공기 조화기의 구성을 나타내는 사시도.

도 3은 동 산소 부화 장치의 운전 제어 방법을 나타내는 타이밍도.

Claims (5)

1. 공기 중의 산소를 부화시키는 산소 부화 수단;

   상기 산소 부화 수단에 차압을 발생시키는 감압 수단; 및

   상기 산소 부화 수단과 상기 감압 수단을 연통하는 유통로를 가지며,

   상기 감압 수단을 산소가 부화된 공기를 방출하는 제 1 공간 내에 배치하고 , 상기 산소 부화 수단을 상기 제 1 공간과 간격을 둔 제 2 공간에 배치한 것을 특징으로 하는 산소 부화 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 공간이 실내 공간인 것을 특징으로 하는 산소 부화 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 유통로에 대기를 도입하는 대기 도입관을 분기하여 설치한 것을 특징으로 하는 산소 부화 장치.
4. 실내기와 실외기를 갖는 공기 조화기에 있어서,

   공기 중의 산소를 부화시키는 산소 부화 수단;

   상기 산소 부화 수단에 차압을 발생시키는 감압 수단; 및

   상기 산소 부화 수단과 상기 감압 수단을 연통하는 유통로를 가지며,

   상기 감압 수단을 상기 실내기에 배치하고, 상기 산소 부화 수단을 상기 실외기에 배치한 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
5. 제 4항에 있어서, 상기 유통로에 대기를 도입하는 대기 도입관을 분기하여 설치한 것을 특징으로 하는 공기 조화기.