KR20060121351A - Water purifier using air - Google Patents
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Abstract
Description
도1은 본 발명에 따른 에어-워터 정수기의 일 실시예를 도시한 사시도,1 is a perspective view showing one embodiment of an air-water purifier according to the present invention;
도2는 도1의 에어-워터 정수기의 내부 구성도,2 is an internal configuration diagram of the air-water purifier of FIG. 1;
도3은 도1의 에어-워터 정수기의 히트 파이프를 도시한 확대도,3 is an enlarged view showing a heat pipe of the air-water purifier of FIG. 1;
도4는 본 발명에 따른 에어-워터 정수기의 히트 파이프의 다른 예를 도시한 확대도이다.4 is an enlarged view showing another example of the heat pipe of the air-water purifier according to the present invention.
본 발명은 에어-워터 정수기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 대기 중의 공기를 이슬점 온도 이하로 냉각시킴으로써 공기 중에 포함된 습기를 응축하여 원수로 사용하는 에어-워터 정수기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
통상적인 정수기는 원수로서 수도물을 공급받아 이를 적절한 필터링 장치를 거쳐 정수하여 사용자에게 공급한다. 원수를 입수하기 어려운 경우, 예를 들어 사막지역과 같이 강수량이 적은 지역, 섬이나 해안 지역과 같이 염분을 다량 함유한 해수를 가지는 경우, 또는 고층건물이나 선박, 기차, 항공기 또는 캠핑카 등과 같이 원수를 원활하게 공급하기가 곤란한 경우에는, 수도물 등을 원수로서 사용하는 통상적인 정수기를 사용하지 못한다.Conventional water purifiers are supplied with tap water as raw water and purified and supplied to the user through an appropriate filtering device. It is difficult to obtain raw water, for example, in areas with low rainfall, such as in deserts, or with seawater that contains a large amount of salt, such as in islands or coastal areas, or in high-rise buildings, ships, trains, aircraft, or motorhomes. If it is difficult to supply smoothly, a conventional water purifier using tap water or the like as raw water cannot be used.
한편, 공기는 수증기의 형태로 많은 습기를 함유하고 있으며, 공기 중에 포함된 습기는 통상적으로 상대습도로 표시된다. 상대습도는 단위부피의 공기 속에 함유되어 있는 수증기의 질량과, 그 온도에서 단위부피 속에 함유할 수 있는 극한(極限)의 수증기 밀도와의 비를 백분율로 나타낸 것으로서, 상대습도 R=F/f로 계산된다. 위 식에서 f는 대기 중의 수증기압, F는 그때의 포화수증기압이다. 포화수증기압 F는 온도의 함수이고, 대기 중의 수증기량이 일정(즉, f가 일정)해도 온도가 변하면 F가 변하므로 상대습도 R가 변하게 된다. 예를 들면 새벽에 최저기온이 나타날 무렵에 하루 중의 최고습도가 나타나기 쉬운 것은 주로 F의 변화에 의한 것이다.On the other hand, air contains a lot of moisture in the form of water vapor, and the moisture contained in the air is usually expressed in relative humidity. Relative humidity is the ratio of the mass of water vapor contained in air of a unit volume to the limit of the maximum water vapor density that can be contained in a unit volume at that temperature, with the relative humidity R = F / f. Is calculated. Where f is the atmospheric water vapor pressure and F is the saturated water vapor pressure at that time. Saturated water vapor pressure F is a function of temperature, and even if the amount of water vapor in the atmosphere is constant (that is, f is constant), if the temperature changes, F changes, so that the relative humidity R changes. For example, it is most likely due to the change in F that the highest humidity of the day is likely to occur when the minimum temperature appears at dawn.
공기의 온도가 내려가게 되면 상대습도가 높아지게 되고, 상대습도가 100%가 되는 온도(이슬점 온도)에서는 포화수증기량을 초과하는 수증기가 응결되어 물로 변화한다. 이러한 원리를 이용하여 공기로부터 물을 얻는 방법이 종래 개발되어 왔다.When the temperature of the air decreases, the relative humidity increases, and at a temperature where the relative humidity reaches 100% (dew point temperature), water vapor that exceeds the amount of saturated steam condenses to change into water. Using this principle, a method of obtaining water from air has been developed in the past.
예를 들어 한국 실용신안등록 제20-372502호 및 제20-374109호에는 냉매를 열역학적 사이클을 따라 순환시키고 온도가 낮은 증발기를 이용하여 공기를 냉각시켜 물을 얻는 방법 및 펠티어 소자를 이용하여 공기를 냉각시켜 물을 얻는 방법이 각각 개시되어 있다. For example, Korean Utility Model Registration Nos. 20-372502 and 20-374109 disclose a method of obtaining water by circulating a refrigerant along a thermodynamic cycle and cooling the air using a low temperature evaporator and using a Peltier element. Methods of cooling to obtain water are disclosed, respectively.
그러나 상기와 같은 종래기술은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다. 전자의 냉매를 이용하는 기술은 에너지 소비가 많아 효율이 낮을 뿐만 아니라 열역학적 사 이클을 구성하는 장치, 즉 압축기, 응측기 및 증발기와 같은 복잡한 구성이 요구되는 문제점이 있다. 후자의 펠티어 소자는 냉각 용량이 적을 뿐만 아니라 주로 정밀한 온도제어에 이용되는 것이므로 정수기에는 적용하기에는 부적합하여 실용화 가능성이 회박하다.However, the prior art as described above has the following problems. The technique using the former refrigerant has a high energy consumption and low efficiency, but also requires a complicated configuration such as a compressor, a condenser, and an evaporator constituting a thermodynamic cycle. The latter Peltier element has a low cooling capacity and is mainly used for precise temperature control, which is not suitable for use in water purifiers, and the possibility of practical use is imminent.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 히트파이프를 이용하여 공기를 냉각함으로써 공기로부터 직접 물을 얻어내고 이를 정수시켜 공급하는 에어-워터 정수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an air-water purifier that obtains water directly from the air by cooling the air using a heat pipe and supplies the purified water.
본 발명의 다른 목적은 에어-워터 정수기를 구동하는 동력원으로서 태양광 발전에 의하여 얻어지 전기를 사용하는 에어-워터 정수기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an air-water purifier using electricity obtained by solar power generation as a power source for driving the air-water purifier.
본 발명이 또 다른 목적은 공기 중으로부터 얻어진 물을 다단 살균 및 정제함으로써 공기로부터 깨끗한 물을 공급받아 사용할 수 있는 에어-워터 정수기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an air-water purifier that can be used by receiving clean water from the air by sterilizing and purifying water obtained from the air in multiple stages.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에어-워터 정수기는 공기 흡입구와 공기 토출구가 각각 일측과 타측에 마련된 케이스; 상기 케이스의 하측에 설치된 물 생성부; 상기 케이스의 상측에 설치되고 물탱크와 상기 물탱크와 연통되고 온수와 냉수를 선택적으로 공급하는 손잡이 밸브를 구비하는 물 공급부; 상기 물생성부로부터 생성된 물을 물 공급부의 물탱크로 압송하는 펌프;를 구비한다. 상기 물 생성부는 외부 공기를 상기 케이스의 공기 흡입구를 통하여 흡입하여 상기 공기 토출구를 통하여 토출시키는 송풍기, 상기 공기 흡입구와 공기 토출구 사이의 공기유동통로를 제공하는 덕트, 공기를 이슬점 온도 이하로 냉각하여 공기 중에 포함된 수분을 응축시키도록 공기유동방향을 따라 적층된 복수개의 히트 파이프, 및 상기 히트 파이프의 하부에 설치되어 히트 파이프에서 응축된 물을 집수하는 집수부재를 구비한다. 상기 히트 파이프의 수열부는 상기 덕트 내부의 공기유동통로 에 설치되고 상기 히트 파이프의 방열부는 상기 덕트의 외부에 마련된 냉각수단에 접촉된다.Air-water purifier according to the present invention for achieving the above object is the air inlet and the air discharge port is provided on one side and the other side, respectively; A water generator installed under the case; A water supply unit installed at an upper side of the case and having a handle valve communicating with the water tank and the water tank and selectively supplying hot water and cold water; And a pump for pumping the water generated from the water generation unit into the water tank of the water supply unit. The water generating unit blows the outside air through the air inlet of the case and discharges the air through the air outlet, a duct providing an air flow path between the air inlet and the air outlet, air by cooling the air below the dew point temperature And a plurality of heat pipes stacked along the air flow direction to condense the moisture contained therein, and a collecting member installed at a lower portion of the heat pipe to collect water condensed from the heat pipe. The heat receiving portion of the heat pipe is installed in an air flow passage inside the duct, and the heat radiating portion of the heat pipe is in contact with cooling means provided outside the duct.
또한 태양광을 이용하여 전기를 생성하는 태양광 발전부와 상기 태양광 발전부에서 생성된 전압을 사용 전압으로 바꾸는 인버터를 더 구비하여 에어-워터 정수기의 압송펌프, 송풍기 및 냉각수단에 전원을 공급하는 것이 바람직하다.In addition, the solar power generation unit for generating electricity using solar light and an inverter for converting the voltage generated by the photovoltaic power generation unit to the use voltage to supply power to the pump, blower and cooling means of the air-water purifier It is desirable to.
또한 상기 히트파이프는 덕트의 전 면적에 걸쳐 배치되는 세관형 히트 파이프 본체와, 상기 히트 파이프 본체의 외부에 마련된 방열핀, 상기 본체의 내부에 봉입된 2상 응축성 열교환 매체를 구비하는 것이 바람직하다.In addition, the heat pipe preferably includes a tubular heat pipe main body disposed over the entire area of the duct, a heat dissipation fin provided outside the heat pipe main body, and a two-phase condensable heat exchange medium enclosed in the main body.
또한 상기 케이스의 공기 흡입구에는 공기 필터가 마련되고 상기 공기 토출구에는 음이온 발생장치가 더 마련된 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that an air filter is provided at the air inlet of the case, and an anion generator is further provided at the air outlet.
또한 상기 물 생성부의 히트 파이프와 집수부재 사이의 물 유입로 상에는 제1 정수필터가 마련되고 집수부재의 표면은 은나노코팅층을 구비하며, 상기 물 생성부와 물 공급부 사이의 압송관에는 적어도 하나의 제2 정수필터가 마련되며, 상기 물 공급부의 물탱크는 오존살균장치가 마련되어 있으며 물탱크의 내부 표면에는 은나노코팅층이 마련된 것이 바람직하다.In addition, a first water purification filter is provided on the water inflow path between the heat pipe and the water collecting member of the water generating unit, and a surface of the water collecting member includes a silver nano coating layer, and at least one agent is provided in the pressure pipe between the water generating unit and the water supplying unit. 2 is provided with a water filter, the water tank of the water supply unit is provided with an ozone sterilizer, and the inner surface of the water tank is preferably provided with a nano-silver coating layer.
이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 에어-워터 정수기의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the air-water purifier according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1 내지 도3에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 에어-워터 정수기(10)는 공기 흡입구(13)와 공기 토출구(12)가 각각 일측과 타측에 마련된 케이스(11)를 구비한다. 즉 케이스(11)의 하측 전면에는 공기 토출구(12)가 마련되고 케이스의 하측 배면에는 공기 흡입구(13)가 마련된다. 1 to 3, the air-
케이스(11)의 내부는 격벽부재(14)에 의하여 상측과 하측으로 구획되고, 하측에는 물 생성부(B)가 설치되고, 상측에는 물공급부(A)가 마련된다. The inside of the
상기 물공급부(A)는 사람이 마시기에 충분한 양을 저장할 수 있을 정도의 크기를 가지고 물 생성부로(B)부터 이송되어온 물을 저장하는 물탱크(20)와, 상기 물탱크(20)와 연통되어 사용자가 물의 흐름을 개폐하기 위한 손잡이 밸브(21)를 구비한다. 도면부호 22a, 22b는 물탱크(20)로부터 손잡이 밸브(21)로 이송되는 물을 온수와 냉수를 바꾸는 열교환기이다. The water supply unit (A) is in communication with the
물 생성부(B)는 외부 공기를 케이스의 공기 흡입구(13)를 통하여 흡입하고 흡입된 공기를 공기 토출구(12)를 통하여 토출시키는 송풍기(31), 상기 공기 흡입구(13)와 공기 토출구(12) 사이의 공기유동통로(C)를 제공하는 덕트(32), 공기를 이슬점 온도 이하로 냉각하여 공기 중에 포함된 수분을 응축시키도록 공기유동방향을 따라 적층된 복수개의 히트 파이프(33) 및 상기 히트 파이프(33)의 하부에 설치되어 히트 파이프(33)에서 응축된 물을 집수하는 집수부재(35)로 구성된다.Water generating unit (B) is a
한편 케이스의 공기 흡입구(13)에는 공기 필터(36)가 마련되고, 공기 토출 구(12)에는 음이온 발생장치(37)가 마련됨으로써, 상기 에어-워터 정수기는 공기 중으로부터 물을 얻어내는 제습 작용과 함께 공기청정기로서의 기능을 수행할 수 있다. On the other hand, the
상기 히트 파이프(34)는 덕트(32a, 32b)를 횡방향으로 가로질러 설치된다. 즉 히트 파이프(34)의 수열부는 상기 덕트(32a, 32b) 내부의 공기유동통로(C) 상에 설치되고 히트 파이프(34)의 방열부는 덕트(32a)를 관통하여 공기유동통로의 외부에 마련되어 냉각수단(38)에 접촉된다. 상기 냉각수단(38)은 열전달소자를 비롯하여 다양한 기술수단으로 구현될 수 있다. 상기 덕트(32b)는 히트 파이프에 응결된 물이 아래로 통과할 수 있도록 다공성 부재로 형성된다.The
도3에 도시된 바와 같이, 상기 히트파이프(34)는 공기유동통로(C)의 전 면적에 걸쳐 배치되는 세관형 히트 파이프 본체로 구성된다. 상기 히트 파이프(34) 본체는 공기유동방향을 따라 소정의 간격을 두고 다수개가 설치된다. 상기 히트 파이프(34) 본체의 외부에는 열전달 효율을 극대화하도록 복수개의 방열핀(39)이 마련된다. 상기 히트 파이프(34) 본체의 내부에는 2상 응축성 열교환 매체가 봉입된다. 상기 열교환매체(40)는 액상부(40a)와 액상부가 증발하여 포화상태에 있는 증기포부(40b)로 이루어진다. 이들 액상부(40a)와 증기포부(40b)는 정상상태에서는 평형을 이루나, 열구배가 발생하면 그 평형이 깨지면서 관의 내부를 따라 이동하면서 매우 효율적으로 열을 전달한다. 본 발명의 경우 히트 파이프(34)의 수열부에서 공기 중의 열을 전달받아 그 내부의 2상 응측성 열교환 매체가 그 평형이 깨지면서 히트파이프(34)의 방열부로 열을 전달하고 상기 방열부는 냉각수단(38)에 의 하여 냉각됨으로써 계속적인 열전달이 이루어지도록 한다.As shown in Fig. 3, the
상기 히트 파이프 본체의 재료는 구리 ·스테인리스강 ·세라믹스 ·텅스텐 등이 사용되고, 안벽은 다공질의 파이버 등이 사용된다. 본체의 내부에 봉입되는 열교환매체로는 휘발성 물질의 메탄올, 아세톤, 물, 수은 등이 사용된다. Copper, stainless steel, ceramics, tungsten, etc. are used as a material of the said heat pipe main body, and a porous fiber etc. are used for an inner wall. As the heat exchange medium encapsulated inside the main body, volatile substances such as methanol, acetone, water, mercury, and the like are used.
한편 도4에 도시된 바와 같이, 히트 파이프(44)는 하나의 단일 파이프를 사행으로 여러번 구부려서 사용하는 것도 가능하다. 도4의 구성요소 중에서 위에서 설명된 것 이외의 기술수단은 도3에 도시된 것과 동일하므로, 그에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고 상세한 설명을 생략한다. On the other hand, as shown in Figure 4, the
본 실시예는 정수기에 필요한 동력원으로서 태양광 발전시스템을 사용한다. 즉 정수기의 압송펌프(51: 후술함), 송풍기(31) 및 냉각수단(38)의 작동에 필요한 전력원으로서, 태양광을 이용하여 전기를 생성하는 태양광 발전부(61)와 상기 태양광 발전부(61)에서 생성된 전압을 적절한 사용 전압으로 바꾸는 인버터(62)를 설치한다.This embodiment uses a photovoltaic power generation system as a power source required for a water purifier. That is, as a power source for the operation of the pressure pump 51 (to be described later), the
사막과 같이 일사량이 안정적이고 풍부한 경우에 위와 같은 태양광 발전 시스템을 사용하면 별도의 전력원을 설치할 필요 없이 자연 상태에서 정수기를 작동시켜 물을 얻을 수 있다.When solar radiation is stable and abundant, such as deserts, the solar power generation system can be used to obtain water by operating a water purifier in a natural state without installing a separate power source.
상기 물생성부(B)로부터 생성되어 집수부재(35)에 집수된 물을 압송펌프(51)에 의하여 물 공급부(A)의 물탱크(20)로 압송한다. 도시되지 않았으나, 본 발명에 따른 정수기는 유량 센서를 마련하여 집수부재(35)에 물이 충분히 채워진 경우에 간헐적으로 압송펌프(35)가 작동되도록 한다. 또한 물탱크(20)에 별도의 유량센서 를 설치하여 물탱크(20)의 물이 충분한 경우에는 압송펌프(51) 및 송풍기(31) 및 냉각수단(38)의 작동을 중지하도록 구성할 수 있다. 또한 별도의 드레인수단을 설치하여 필요한 경우 집수부재(35)에 채워진 물을 정수기 밖으로 배출하도록 구성할 수도 있다.The water generated from the water generating unit B and collected in the collecting
이하에서 공기 중으로부터 응결된 물을 사람이 마실 수 있는 상태로 정수하는 정수수단에 대하여 설명한다. 먼저 상기 물 생성부(B)의 집수부재(35)의 상부의 물 유입로 상에는 제1 정수필터(71)가 마련되고 집수부재(35)의 표면은 은나노코팅층(35a)에 의하여 코팅된다. 공기 중에 존재하는 각종 세균 또는 이물질이 히트 파이프의 수분 응결시에 물에 포함될 수 있는 바, 위와 같은 세균 또는 이물질이 상기 정수필터(71) 및 은나노코팅층(35a)에 의하여 제거된다. 다음으로 상기 물 생성부(B)와 물 공급부(A) 사이의 압송관(70)에는 적어도 하나 이상의 제2 정수필터(52)가 마련된다. 또한 상기 물 공급부(A)의 물탱크(20)에는 오존살균장치(71)가 마련되어 있으며, 물탱크(20)의 내부 표면에도 은나노코팅층(20a)이 마련된다. 도시되지 않았으나, 상기 정수필터나 은나노코팅 및 오존살균장치 이외에도 물에 함유된 이물질을 제거하고 세균의 번식을 방지할 수 있는 다양한 정수수단(예를 들어, 이온교환수지, 세라믹 필터 등)이 더 마련될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, the water purification means which purifies the water condensed from the air in the state which a person can drink is demonstrated. First, the
또한 압송관(70)에는 알칼리수 생성장치가 설치됨으로써 정수된 물을 인간의 건강에 유익한 약 알칼리수로 변환시킬 수 있다.In addition, the alkaline water generating device is installed in the
본 명세서 및 도면에 기재된 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위하여 예시적으로 제시된 것으로서, 본 발명의 보호범위가 이들 사항에 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다.The matters described in this specification and the drawings are presented by way of example to describe preferred embodiments of the present invention, and the protection scope of the present invention should not be construed as being limited to these matters.
본 발명에 따른 에어-워터 정수기는 고효율의 히트 파이프를 이용하여 공기를 냉각함으로써 공기에 포함된 수분을 응결시켜 원수를 얻어내고 이를 정수시켜 공급하므로, 수도물 등의 별도의 원수 공급 없이 정수를 제공할 수 있다. 따라서 원수를 입수하기 어려운 경우에 매우 유용하다. 또한 정수기에 필요한 동력원으로서 태양광 발전에 의하여 얻어지 전기를 사용하므로 별도의 전력 설비가 설치되지 않는 경우에 매우 유용하다. 게다가 본 발명에 에어-워터 정수기는 공기 중으로부터 얻어진 물을 다단 살균 및 정제하므로 공기로부터 깨끗한 물을 공급할 수 있는 이점을 제공한다.Air-water purifier according to the present invention by condensing the moisture contained in the air by cooling the air using a high-efficiency heat pipe to obtain the raw water and to supply the purified water, it is possible to provide purified water without supplying additional raw water, such as tap water Can be. Therefore, it is very useful when it is difficult to obtain raw water. In addition, since it uses electricity obtained by photovoltaic power generation as a power source required for the water purifier, it is very useful when no separate power equipment is installed. Furthermore, the air-water purifier according to the present invention provides the advantage of supplying clean water from the air since it sterilizes and purifies the water obtained from the air.
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2005
- 2005-05-24 KR KR1020050043449A patent/KR20060121351A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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WITN | Withdrawal due to no request for examination |