KR20100069633A - 가습기능을 갖는 공기청정기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 공기청정기에 따르면, 공기청정부의 팬으로부터 배출된 바람을 이용하여 물의 증발량을 늘릴 수 있고 공기 중에 포함된 포름알데히드도 제거할 수 있다. 이를 위해 본 발명의 공기청정기는, 흡입된 공기를 공기필터를 이용하여 정화한 후 팬을 이용하여 배출하는 공기청정부; 및, 하부 저수조와 상부 저수조 사이에 물을 순환시키면서 증발시켜 실내의 습도를 증가시키는 가습부;를 구비하고, 공기청정부로부터 배출된 바람 중의 적어도 일부가 가습부를 통과하여 물의 증발을 촉진한다.

Description

가습기능을 갖는 공기청정기{Air cleaner having function of humidifying}

본 발명은 가습기능을 갖는 공기청정기에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 공기청정부의 팬으로부터 배출된 바람을 이용하여 물의 증발량을 늘릴 수 있고 공기 중에 포함된 포름알데히드도 제거할 수 있는 공기청정기에 관한 것이다.

일반적으로, 공기청정기는 실내의 오염된 공기를 흡입하고 필터를 이용하여 공기 속에 포함된 먼지 등을 제거한 후 팬을 이용하여 배출하는 장치이고, 가습기는 인위적으로 물을 증발시키거나 물입자를 분무하여 실내 습도를 조절하는 장치이다. 가습기의 종류에는 초음파 방식, 가열방식, 자연증발 방식 등이 있다.

최근에는 공기청정 기능과 가습 기능을 함께 가지는 장치가 개발되었다. 상기 장치는 대한민국 공개특허 제2005-32673호 등에 그 구조가 개시되어 있다. 상기 장치는 외부로부터 흡입된 공기를 여과하는 필터와, 여과된 공기를 외부로 배출하는 팬 및, 물을 초음파 진동에 의해 미세 입자로 변환시키는 진동자를 포함한다.

즉, 상기 장치는 필터와 팬을 이용하여 공기를 정화할 뿐만 아니라, 진동자를 이용하여 물입자를 분무하여 실내 습도를 조절한다.

그러나, 이러한 초음파 진동 가습방식은 물입자가 크기 때문에 물입자가 멀리 가지 못하고 주위에 가라앉게 되는 문제점을 가지고 있다. 또한, 초음파 진동 가습방식은 물통이나 진동자 등에 세균이 번식할 수 있다는 문제점을 가지고 있다. 세균이 번식할 경우에는 가습시 악취가 발생할 수가 있고 분무된 물입자 속에 세균이 포함되기 때문에 공기를 오염시키고 인체에 해를 끼칠 수 있다.

초음파 진동 가습방식에 대한 대안으로서, 물을 가열함으로써 증기를 발생시키는 가열 방식이 있지만, 가열 방식은 증발되는 물의 양에 비하여 소비되는 전기가 많고 화상 등과 같은 안전사고의 위험이 있다.

또한, 자연 증발 방식의 경우에는 증발량이 작기 때문에 원하는 실내 습도를 유지하기에 부족하다. 예를 들어, 기온이 23도이고 상대습도가 30%인 경우에 자연 증발량은 약 30ml/hr이기 때문에 충분한 습도를 유지하기에 부족하다.

한편, 폐쇄된 실내공간은 환기가 잘 되지 않기 때문에 적절한 환기가 필요하고 이와 동시에 내부에서 발생된 오염물질을 제거하는 것이 필요하다. 상기 오염물질로는 건축자재에서 발생되는 벤젠, 톨루엔, 클로로포름, 아세톤, 포르알데히드 등이 있는데 이러한 오염물질은 새집 증후군의 원인이 되기도 한다.

상기 오염물질 중에서 포르알데히드는 두통, 알레르기, 피로감, 나른함, 정서불안, 기억상실 등과 같은 증상을 일으킬 뿐만 아니라 암을 일으키기도 한다. 포름알데히드는 목재에 많이 포함되어 있는데, 최근에 주택 시공시 목재를 많이 이용하게 됨에 따라 포르알데히드를 효과적으로 제거하는 것이 더욱 중요해졌다.

본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 실내 공기의 정화 기능을 가지고, 기존의 초음파 방식, 가열 방식, 자연증발 방식 가습기의 문제점을 해결한 공기청정기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 공기청정부의 팬으로부터 배출된 바람을 이용하여 물의 증발량을 늘릴 수 있음과 동시에 공기 중에 포함된 포름알데히드도 제거할 수 있는 공기청정기를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 공기청정기는, 흡입된 공기를 공기필터를 이용하여 정화한 후, 팬을 이용하여 배출하는 공기청정부; 및 하부 저수조와 상부 저수조 사이에 물을 순환시키면서 증발시켜 실내의 습도를 증가시키는 가습부;를 구비하고, 상부 저수조와 하부 저수조 사이에는 상부 저수조로부터 흘러내린 물을 하부 저수조로 가이드하는 가이더가 설치되되, 상기 가이더 중 적어도 일부가 외부에 노출되며, 공기청정부로부터 배출된 바람 중의 적어도 일부가 상부 저수조의 수면을 지나친 후 즉시 외부로 배출되고, 상기 바람은 상부 저수조의 수면과 근접하게 이동하거나 상기 수면에 접하도록 이동하면서 상부 저수조에 수용된 물의 증발을 촉진하고 바람 속에 포함된 오염물질이 물에 용해되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 가이더는 상부 저수조로부터 물이 흘러내리는 배출구보다 넓은 면적을 갖도록 이루어진다.

바람직하게, 배관에 설치된 펌프에 의해 하부 저수조로부터 상부 저수조로 공급되는 물이 위로 솟구치는 것을 방지하기 위해 상부 저수조의 바닥에 형성된 급수공의 상측에 차단부재가 설치된다.

바람직하게, 하부 저수조와, 상부 저수조 및, 하부 저수조와 상부 저수조를 연결하는 배관 중 적어도 어느 하나에는 물 속에 포함된 불순물을 제거하는 불순물 제거용 필터가 설치된다.

바람직하게, 가이더의 상부 또는 하부 또는 뒤쪽에는 조명부재가 설치된다.

더욱 바람직하게, 하부 저수조와, 상부 저수조 및, 하부 저수조와 상부 저수조를 연결하는 배관 중 적어도 어느 하나에는 물을 가열하기 위한 히터가 설치된 다.

더욱 바람직하게, 하부 저수조와, 상부 저수조 및, 하부 저수조와 상부 저수조를 연결하는 배관 중 적어도 어느 하나에는 물 속에 포함된 세균을 살균하기 위한 살균부재가 설치된다.

본 발명에 따른 가습기능을 갖는 공기청정기는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 실내 공기의 정화 기능을 가지고, 증발된 수증기가 멀리까지 퍼져나갈 수 있으며, 세균 번식과 악취를 방지할 수 있고, 가열방식에 비하여 전력 소비량이 작으며, 자연증발 방식에 비하여 충분한 증발량을 제공한다.

둘째, 공기청정부의 팬으로부터 배출된 바람을 이용하여 물의 증발량을 늘릴 수 있다.

셋째, 공기 중에 포함된 포름알데히드도 제거할 수 있다.

본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기청정기를 보여주는 정면도.
도 2는 도 1의 공기청정기를 보여주는 측면도.
도 3은 도 1의 공기청정기를 보여주는 단면도.
도 4는 도 1의 공기청정기에 구비된 물받이와 제1,2 밸브를 보여주는 확대 단면도.
도 5와 도 6은 도 4의 물받이가 슬라이딩됨에 따라 제1,2 밸브가 개폐되는 것을 보여주는 단면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기청정기를 나타낸 사시도.
도 8은 도 7의 공기청정기를 보여주는 단면도.
도 9는 도 7의 A 부분의 확대도.
도 10은 도 7의 공기청정기의 후면도.
도 11은 시간에 따른 공기 중 포름알데히드의 제거율을 나타낸 그래프.
도 12는 TDS 농도에 따른 포름알데히드의 최대 제거율을 나타낸 그래프.
도 13은 시간에 따른 공기 중 포름알데히드의 농도를 나타낸 그래프.
도 14는 시간에 따른 공기 중 포름알데히드의 농도를 나타낸 그래프.
도 15는 시간에 따른 물 속의 포름알데히드 양을 나타낸 그래프.
도 16은 물 속의 초기 포름알데히드 농도에 따른 잔존 포름알데히드 양을 나타낸 그래프.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기청정기를 보여주는 정면도이고, 도 2는 상기 공기청정기를 보여주는 측면도이며, 도 3은 상기 공기청정기를 보여주는 단면도이다.

도면을 참조하면, 공기청정기(100)는 실내 공기를 정화하는 공기청정부와, 물을 증발시켜 실내 습도를 증가시키는 가습부를 구비한다.

공기 청정부는 흡기구(11)를 통하여 흡입된 공기를 여과하는 공기필터(21)와, 공기필터(21)를 통과한 공기를 외부로 배출하는 팬(23)을 구비한다.

공기필터(21)는 가이더(50)의 후방에 설치되어 흡기구(11)를 통하여 흡입된 공기를 여과한다. 공기필터(21)는 공기청정기에서 통상적으로 사용되는 필터 예를 들면, 프리필터와 항균미디엄필터와 HEPA필터와 탈취필터가 조합된 필터이다. 공기필터(21)를 통과한 공기는 공기유입구(12)를 통하여 팬(23) 쪽으로 이동된다.

팬(23)은 구동모터(24)에 의하여 회전되면서 공기유입구(12)를 통하여 유입된 공기를 외부로 배출한다.

팬(23)으로부터 배출된 공기 즉, 바람 중의 일부는 상부 저수조(42)의 상부를 경유한 후 외부로 배출되고 나머지는 토출구(16)를 통하여 외부로 배출된다. 도 3에서 화살표 S는 공기(바람)의 이동경로를 나타낸다.

팬(23)으로부터 배출된 바람은 비교적 빠른 속도로 이동하기 때문에 팬(23)으로부터 배출된 바람이 상부 저수조(42)의 상부를 통과하게 되면 상부 저수조(42)에 수용된 물의 증발이 촉진된다. 또한, 팬(23)으로부터 배출된 바람이 상부 저수조(42)의 수면에 접하면서 이동되거나 상부 저수조(42)의 수면과 근접하게 이동하기 때문에 공기 속에 포함된 오염물질 중에 수용성 물질 예를 들면, 포름알데히드가 효과적으로 제거될 수 있다. 포름알데히드 외에 아세톤, 디에틸아민, 아세트알데히드, 아세트산 등도 효과적으로 제거할 수 있다.

한편, 이상에서는 팬(23)으로부터 배출된 바람 중의 일부만이 상부 저수조(42)의 상부를 통과하는 것을 설명하였으나, 토출구(16)를 밀폐함으로써 팬(23)으로부터 배출된 바람이 모두 상부 저수조(42)의 상부를 통과하도록 할 수도 있다.

가습부는 하부 저수조(41)와, 상부 저수조(42), 및 하부 저수조(41)의 물을 상부 저수조(42)로 이동시키는 펌프(44)를 구비한다.

하부 저수조(41)는 프레임(10)의 하부에 설치되고, 가이더(50)를 타고 흘러내린 물을 저장한다. 가이더(50)를 타고 흘러내린 물은 유입구(41b)를 통하여 하부 저수조(41)에 유입된다.

하부 저수조(41)에 저장된 물은 배수관(61), 연결관(71), 펌프(44), 배관(43), 상부저수조(42), 가이더(50)를 순차적으로 경유한다. 도 3의 화살표(W)는 물이 이동되는 경로를 나타낸다.

바람직하게, 하부 저수조(41)는 프레임(10)에 슬라이딩 가능하도록 설치된다. 즉, 하부 저수조(41)는 슬라이딩되어 프레임(10)에 삽입되고 슬라이딩되어 프레임(10)으로부터 이탈된다. 따라서, 하부 저수조(41)는 청소 및 물 보충이 용이하다는 장점을 가진다.

하부저수조(41)가 슬라이딩되어 프레임(10)에 삽입되면 하부저수조(41)의 하부에 형성된 홈(41a)에 프레임(10)의 돌기(13)가 끼워져서 하부저수조(41)가 프레임(10)에 고정된다. 하부저수조(41)를 위로 약간 들어올린 후 하부저수조(41)를 뒤로 당기면 돌기(13)와 홈(41a)이 분리되기 때문에 하부저수조(41)를 프레임(10)으로부터 이탈시킬 수 있다.

하부 저수조(41)에는 물 속에 포함된 불순물을 제거하는 불순물 제거용 필터(미도시)가 설치될 수 있다. 불순물 제거용 필터로는 고탁도필터, MF 필터, 활성탄 필터 등이 사용될 수 있다. 한편, 불순물 제거용 필터는 하부 저수조(41) 뿐만 아니라, 상부 저수조(42) 또는 배관(43)에도 설치될 수 있다. 즉, 불순물 제거용 필터는 하부 저수조(41)와 상부 저수조(42)와 배관(43) 중에 적어도 어느 하나에 설치될 수 있다.

바람직하게, 하부저수조(41)의 일측면에는 배수관(61)이 형성되며, 배수관(61)에는 배수관(61)을 개폐하는 제1 밸브(60)가 설치되고, 배수관(61)과 대응되는 부분에는 연결관(71)이 구비되고, 연결관(71)에는 연결관(71)을 개폐하는 제2 밸브(60)가 설치된다.

도 4 내지 도 6에 나타난 바와 같이, 하부저수조(41)가 슬라이딩됨에 따라 연결관(71)이 배수관(61)에 삽입된다. 제1 밸브(60)는 배수관(61)을 선택적으로 개폐하고 제2 밸브(70)는 연결관(71)을 선택적으로 개폐한다.

바람직하게, 제1 밸브(60)는 배수관(61)의 입구를 선택적으로 밀폐하는 제1 덮개부재(63)와, 배수관(61)에 고정된 제1 스토퍼부재(64)와, 제1 스토퍼부재(64)를 관통하여 슬라이딩 가능하게 설치되고 한쪽 끝단은 제1 덮개부재(63)와 연결되고 다른쪽 끝단에는 제1 돌기부(65)가 형성된 제1 막대부재(66) 및, 제1 막대부재(66)에 설치되어 제1 덮개부재(63)가 배수관(61)의 입구를 덮도록 탄성력을 제공하는 제1 탄성부재(67)를 포함한다.

바람직하게, 제2 밸브(70)는 연결관(71)을 선택적으로 밀폐하는 제2 덮개부재(73)와, 연결관(71)에 고정된 제2 스토퍼부재(74)와, 제2 스토퍼부재(74)를 관통하여 슬라이딩 가능하게 설치되고 한쪽 끝단은 제2 덮개부재(73)와 연결되며 다른쪽 끝단에는 제2 돌기부(75)가 형성된 제2 막대부재(76) 및, 제2 막대부재(76)에 설치되어 제2 덮개부재(73)가 연결관(71)을 덮도록 탄성력을 제공하는 제2 탄성부재(77)를 포함한다.

배수관(61)은 하부저수조(41)의 일측에 형성되고 하부저수조(41)의 물을 연결관(71)으로 배출한다. 연결관(71)은 배수관(61)에 삽입되고, 연결관(71)의 둘레에는 O링(78)이 설치되어 연결관(71)과 배수관(61) 사이로 물이 유출되는 것을 방지한다.

제1 덮개부재(63)는 제1 막대부재(66)의 한쪽 끝단에 설치되고, 제2 덮개부재(73)는 제2 막대부재(76)의 한쪽 끝단에 설치된다. 제1 막대부재(66)는 제1 스토퍼부재(64)에 슬라이딩 가능하게 설치되고, 제2 막대부재(76)는 제2 스토퍼부재(74)에 슬라이딩 가능하게 설치된다. 제1 막대부재(66)의 다른쪽 끝단에는 제1 돌기부(65)가 형성되고 제2 막대부재(76)의 다른쪽 끝단에는 제2 돌기부(75)가 형성된다. 배수관(61)에 연결관(71)이 삽입되면 제1,2 돌기부(65)(75)는 서로 맞닿는다.

제1 스토퍼부재(64)는 배수관(61)에 고정되도록 설치되고, 제1 스토퍼부재(64)에는 제1 관통공(64a)이 형성되어 있다. 제2 스토퍼 부재(74)는 연결관(71)에 설치되고, 제2 스토퍼부재(74)에는 제2 관통공(74a)이 형성되어 있다.

제1 탄성부재(67)는 제1 스토퍼부재(64)와 제1 돌기부(65) 사이에서 제1 막대부재(66)의 둘레에 설치되고, 제2 탄성부재(77)는 제2 스토퍼부재(74)와 제2 돌기부(75) 사이에서 제2 막대부재(76)의 둘레에 설치된다.

배수관(61)에 연결관(71)이 삽입되는 경우 즉, 하부저수조(41)가 프레임(10)에 장착되는 경우에는 제1,2 돌기부(65)(75)가 맞닿아서 제1,2 막대부재(66)(76)가 제1,2 탄성부재(67)(77)의 탄성력을 극복하면서 서로 반대방향으로 슬라이딩하기 때문에 제1 덮개부재(63)가 배수관(61)의 입구로부터 이탈되어 배수관(61)이 개방되고 제2 덮개부재(73)가 연결관(71)의 출구로부터 이탈하여 연결관(71)을 개방한다.

배수관(61)이 연결관(71)으로부터 이탈되는 경우 즉, 하부저수조(41)가 프레임(10)으로부터 이탈하는 경우에는 제1 탄성부재(67)의 복원력에 의하여 제1 덮개부재(63)가 배수관(61)의 입구에 밀착되기 때문에 배수관(61)의 입구가 밀폐되고, 제2 덮개부재(73)가 제2 탄성부재(77)의 복원력에 의하여 연결관(77)의 입구에 밀착되기 때문에 연결관(77)의 입구가 밀폐된다.

이와 같이, 공기청정기(100)는 하부저수조(41)가 프레임(10)에 장착되면 배수관(61)과 연결관(71)이 개방되어 하부저수조(41)의 물이 펌프(44)로 공급될 수 있다. 또한, 청소 및 물 보충시 하부저수조(41)가 프레임(10)으로부터 이탈되면 배수관(61)과 연결관(71)이 밀폐되기 때문에 하부저수조(41)의 물이 유출되거나 배관(43)의 물이 역류하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 이상에서는 배수관(61)에 연결관(71)이 삽입되는 경우를 설명하였으나, 배수관이 연결관에 삽입될 수도 있다. 배수관이 연결관에 삽입되는 경우에 제1,2 밸브에 의해 배수관과 연결관이 개폐되는 구성은 배수관(61)에 연결관(71)이 삽입되는 구성으로부터 당업자라면 충분히 알 수 있을 것이므로 여기서는 설명을 생략하기로 한다.

펌프(44)는 연결관(71)과 배관(43) 사이에 설치되어 하부 저수조(41)의 물을 상부 저수조(42)로 이동시킨다.

바람직하게, 배관(43)에는 물을 가열하기 위한 히터(45)가 설치된다. 히터(45)는 물을 가열하여 물의 증발량을 증가시킨다. 물의 온도는 27도 이상이고 45도 이하인 것이 바람직하다. 물의 온도가 27도 보다 낮으면 물이 효과적으로 증발하지 않고, 45도 보다 높으면 물을 가열하기 위한 전기 에너지가 많이 소모되어 효과적이지 않다.

한편, 히터(45)는 배관(43) 뿐만 아니라 상부 저수조(42) 또는 하부 저수조(41)에도 설치될 수 있다. 다시 말해서, 히터(45)는 배관(43)과 상부 저수조(42) 및 하부 저수조(41) 중에서 적어도 어느 하나에 설치될 수 있다.

더욱 바람직하게, 히터(45)는 배관(43)을 따라서 배관(43)에 부착되도록 설치되고, 일정 시간 간격을 두고 ON과 OFF를 반복한다. 예를 들어, 히터(45)는 1초 동안 작동되어 물을 가열한 후 2초 동안은 OFF로 되거나, 또는 2초 동안 작동되어 물을 가열한 후 8초 동안은 OFF로 된다. 이러한 히터(45)는 커피메이커의 순간 온수기 등에서 널리 사용되는 히터이다.

상부 저수조(42)는 배관(43)을 통하여 공급된 물을 일시적으로 저장한 후, 가이더(50)로 배출한다. 바람직하게, 상부 저수조(42)는 배관(43)을 통하여 공급된 물이 위로 솟구치는 것을 방지하는 차단부재(49)를 구비한다. 차단부재(49)는 상부 저수조(42)의 바닥에 형성된 급수공(48)의 상측에 설치되는데, 상부 저수조(42)의 만수위보다 낮은 높이로 설치되는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 팬(23)으로부터 배출된 바람 중의 일부가 상부 저수조(42)의 수면과 근접한 곳 또는 상기 수면과 접하면서 빠른 속도로 통과하게 되면 상부 저수조(42)에 저장된 물의 증발이 촉진되기 때문에 충분한 습기를 공급할 수 있고, 이와 동시에 바람(공기) 속에 포함된 오염물질 예를 들면, 포름알데히드 등이 물에 용해된다.

상부저수조(42)에는 물 속에 포함된 세균을 살균하기 위한 살균부재(46)가 설치될 수 있다. 한편, 살균부재(46)는 상부저수조(42) 뿐만 아니라 배관(43)과 하부 저수조(41)에도 설치될 수 있다. 즉, 살균부재(46)는 배관(43)과 상부 저수조(42)와 하부 저수조(41) 중에서 적어도 어느 하나에 설치될 수 있다.

살균부재(46)로는 자외선을 조사(照射)하는 자외선 램프, 물을 전기분해하여 물 속의 염소 성분을 살균력이 있는 잔류 염소로 바꾸어 주는 전극살균장치, 활성탄에 은을 첨착가공하여 은을 용출시켜 살균효과를 얻는 은첨활성탄 장치 등이 사용될 수 있다. 또한, 별도의 살균부재 이외에 순환되는 물 속에 용해되어 세균의 번식을 방지할 수 있는 살균제나 항균제를 적용할 수 있다. 살균제나 항균제는 초기 물 공급시 별도로 첨가하는 방식으로 공급되며, 대표적으로 살균제는 차아염소산나트륨(NaOCl)이고 항균제는 은(Ag)이 포함된 용액이며 일반적으로 알려진 살균제나 항균제가 사용될 수 있음은 자명하다.

상부 저수조(42)에 저장된 물은 배출구(42a)를 통하여 가이더(50)로 이동된다.

가이더(50)는 상부 저수조(42)와 하부 저수조(41)를 연결하도록 설치된다. 따라서, 상부 저수조(42)를 넘쳐흐른 물은 가이더(50)를 타고 흘러내려 하부 저수조(41)로 이동된다.

바람직하게, 가이더(50)의 상측(G1) 또는 하측(G2) 또는 뒤쪽(G3)에는 조명부재(미도시)가 설치되어, 야간에는 미려한 외관을 보여줄 수 있다. 조명부재가 가이더(50)의 뒤쪽에 설치되는 경우에 가이더(50)는 빛이 통과될 수 있는 소재로 이루어진다.

더욱 바람직하게, 순환되는 물에는 인체에 무해한 염료나 형광물질이 포함되어 조명부재로부터 조명을 받아 미려한 색감을 표현할 수 있다. 여기서 조명부재는 LED, 형광램프, UV램프 중 어느 하나가 사용될 수 있다.

이와 같이, 본 발명인 공기청정기는 팬(23)으로부터 배출된 바람 중의 일부가 상부 저수조(42)의 상부를 통과하게 하고 히터(45)를 이용하여 물을 가열함으로써 물의 증발을 촉진시킬 수 있다.

기온이 23도이고 상대습도가 30%인 경우에 자연 증발량은 약 30ml/hr인데 비하여, 히터(45)를 작동시키지 않고 팬(23)만을 가동한 경우에는 증발량이 150ml/hr이고, 히터(45)를 작동시켜 물을 40도로 가열하고 팬(23)을 작동시킨 경우에는 증발량이 300ml/hr인 것으로 나타났다.

한편, 공기청정기(100)는 조작부(80)와 제어부(89)에 의하여 그 기능이 조절된다. 조작부(80)는 공기청정부 on/off 버튼, 가습부 on/off 버튼, 풍량설정 버튼, 팬작동 타이머 버튼, 펌프작동 타이머 버튼, 히터작동 버튼, 살균부재 작동버튼 등과, 이러한 조작결과를 표시하는 디스플레이부(82)를 포함한다. 풍량설정 버튼은 팬(23)의 R.P.M.을 설정한다. 제어부(89)는 조작부(80)를 통하여 입력된 신호에 따라 공기청정기(100)를 제어한다. 조작부(80)를 통한 신호입력과, 상기 입력신호에 따른 공기청정기(100)의 제어는 전자제품 등에서 통상적으로 채용되는 것이므로 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기청정기를 나타낸 사시도이고, 도 8은 상기 공기청정기를 보여주는 단면도이다.

도면을 참조하면, 공기청정기(100')는 실내 공기를 정화하는 공기청정부와, 물을 증발시켜 실내 습도를 증가시키는 가습부를 구비한다.

공기 청정부는 흡기구(11')를 통하여 흡입된 공기를 여과하는 공기필터(21')와, 공기필터(21')를 통과한 공기를 외부로 배출하는 팬(23')을 구비한다.

공기필터(21')는 흡기구(11')를 통하여 흡입된 공기를 여과한다. 공기필터(21')는 공기청정기에서 통상적으로 사용되는 필터 예를 들면, 프리필터와 항균필터와 HEPA필터와 탈취필터가 조합된 필터이다. 공기필터(21')를 통과한 공기는 공기유입구(12')를 통하여 팬(23') 쪽으로 이동된다.

팬(23')은 구동모터(24')에 의하여 회전되면서 공기유입구(12')를 통하여 유입된 공기를 외부로 배출한다.

팬(23')으로부터 배출된 공기 즉, 바람은 분기부재(14')에 의하여 일부는 상부 저수조(42')의 상부를 경유한 후 외부로 배출되고 나머지는 토출구(16')를 통하여 외부로 배출된다. 분기부재(14')는 토출구(16')와 근접한 곳에 설치되어 팬(23')으로부터 배출된 바람 중의 일부를 상부저수조(42')의 상부로 이동시킨다. 도 8에서 화살표(S)는 바람의 이동경로를 나타낸다.

팬(23')으로부터 배출된 바람은 상부저수조(42')의 수면과 근접한 곳 또는 상기 수면에 접하면서 비교적 빠른 속도로 이동하기 때문에 상부 저수조(42')에 수용된 물의 증발이 촉진된다.

한편, 이상에서는 팬(23')으로부터 배출된 바람 중의 일부만이 상부 저수조(42')의 상부를 통과하는 것을 설명하였으나, 토출구(16')를 밀폐함으로써 팬(23')으로부터 배출된 바람이 모두 상부 저수조(42')의 상부를 통과하도록 할 수도 있다.

가습부는 하부 저수조(41')와, 상부 저수조(42'), 및 하부 저수조(41')의 물을 상부 저수조(42')로 이동시키는 펌프(44')를 구비한다.

하부 저수조(41')는 프레임(10')의 하부에 설치되고, 상부 저수조(42')로부터 흘러내린 물을 저장한다. 하부 저수조(41')에 저장된 물은 배수관(61), 연결관(71), 펌프(44') 및, 배관(43')을 통하여 이동된다. 바람직하게, 하부 저수조(41')는 프레임(10')에 슬라이딩 가능하도록 설치된다. 하부저수조(41')가 슬라이딩되어 프레임(10')에 삽입되면 배수관(61')에 연결관(71')이 삽입되어 제1,2 밸브(60)(70)가 개방되고, 하부저수조(41')가 슬라이딩되어 프레임(10')으로부터 이탈되면 제1,2 밸브(60)(70)가 밀폐된다. 배수관(61), 연결관(71), 제1,2 밸브(60)(70)는 제1 실시예의 배수관(61), 연결관(71), 제1,2 밸브(60)(70)와 각각 동일한 구조를 가지고 동일한 역할을 하기 때문에 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.

바람직하게, 하부 저수조(41')에는 물 속에 포함된 불순물을 제거하는 불순물 제거용 필터(미도시)가 설치된다. 펌프(44')는 연결관(71)과 배관(43') 사이에 설치되어 하부 저수조(41)의 물을 상부 저수조(42)로 이동시킨다. 배관(43')에는 물을 가열하기 위한 히터(45')가 설치된다. 히터(45')는 물을 가열하여 물의 증발량을 증가시킨다.

불순물 제거용 필터와, 펌프(44') 및, 히터(45')는 제1 실시예의 불순물 제거용 필터와, 펌프(44') 및, 히터(45')와 각각 동일한 구조를 가진다.

상기 배관(43')에는 물 속에 포함된 세균을 살균하기 위한 살균부재(46')가 설치될 수 있다. 한편, 살균부재(46')는 배관(43') 뿐만 아니라 상부 저수조(42')와 하부 저수조(41')에도 설치될 수 있다. 즉, 살균부재(46')는 배관(43')과 상부 저수조(42')와 하부 저수조(41') 중에서 적어도 어느 하나에 설치될 수 있다. 살균부재(46')는 제1 실시예의 살균부재(46)와 동일한 구성을 가진다.

상부 저수조(42')는 배관(43')을 통하여 공급된 물을 일시적으로 저장한 후, 가이더(50')로 배출한다. 상부 저수조(42')는 차단부재(49')를 구비할 수 있는데, 차단부재(49')는 제1 실시예의 차단부재(49)와 동일한 구조를 가진다.

상부 저수조(42')에 저장된 물이 넘쳐흐르면 가이더(50')로 이동된다. 가이더(50')는 상부 저수조(42')와 하부 저수조(41')를 연결하도록 설치된다. 따라서, 상부 저수조(42')를 넘쳐흐른 물은 가이더(50')를 타고 흘러내려 하부 저수조(41')로 이동된다.

바람직하게, 가이더(50')의 상측(G1') 또는 하측(G2') 또는 뒤쪽(G3')에는 조명부재(미도시)가 설치되어, 야간에는 미려한 외관을 보여줄 수 있다. 조명부재가 가이더(50')의 뒤쪽(G3')에 설치되는 경우에 가이더(50')는 빛이 통과될 수 있는 투명한 재질로 이루어진다.

더욱 바람직하게, 순환되는 물에는 인체에 무해한 염료나 형광물질이 포함되어 조명부재로부터 조명을 받아 미려한 색감을 표현할 수 있다. 여기서 조명부재는 LED, 형광램프, UV램프 중 어느 하나가 사용될 수 있다.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기청정기(100)의 작동과정은 다음과 같다.

하부저수조(41)에 물을 채운 후 슬라이딩시켜 프레임(10)에 장착한다. 하부저수조(41)를 연결관(71)쪽으로 밀어서 슬라이딩시키면 하부저수조(41)의 홈(41a)에 돌기(13)가 삽입되고 이와 동시에 제1,2 밸브(60)(70)가 개방되어 하부저수조(41)의 물이 펌프(44)쪽으로 이동된다.

이어서, 조작부(80)를 통하여 신호를 입력한다. 즉, 공기청정부 on/off 버튼, 가습부 on/off 버튼, 풍량설정 버튼, 팬작동 타이머 버튼, 펌프작동 타이머 버튼, 히터작동 버튼, 살균부재 작동버튼 등을 통하여 신호를 입력한다. 조작부(80)를 통하여 입력된 신호는 디스플레이부(82)에 표시된다. 상기 신호에 따라 제어부(89)는 공기청정기(100)를 제어한다.

공기청정부 on/off 버튼을 on시키면 팬(23)이 작동되고 가습부 on/off 버튼을 on시키면 펌프(44)가 작동된다.

펌프(44)가 작동되면 하부저수조(41)의 물은 배수관(61), 연결관(71), 펌프(44), 배관(43)을 순차적으로 경유하여 상부저수조(42)에 저장된다. 상부저수조(42)에 저장된 물은 가이더(50)로 흘러내린다. 가이더(50)는 상부저수조(42)의 배출구(42a)보다 훨씬 넓은 면적을 가지기 때문에 배출구(42a)를 통하여 배출된 물은 가이더(50)의 넓은 면적만큼 넓게 퍼져서 흘러내려가게 된다. 따라서, 물이 가이더(50)를 통하여 흘러내려가는 동안 물의 증발이 더욱 촉진되고 공기 중의 수용성 오염물질을 더 효과적으로 제거할 수 있다. 가이더(50)를 통하여 흘러내려간 물은 유입구(41b)를 통하여 하부저수조(41)에 저장된다.

팬(23)이 작동되면 외부의 공기가 흡기구(11), 공기필터(21), 공기유입구(12) 및, 팬(23)으로 순차적으로 이동된다. 팬(23)으로부터 배출된 공기 즉, 바람 중의 일부는 상부 저수조(42)의 상부를 경유한 후 외부로 배출되고 나머지는 토출구(16)를 통하여 외부로 배출된다.

팬(23)으로부터 배출된 바람은 상부 저수조(42)의 수면에 접하거나 수면과 근접하여 비교적 빠른 속도로 이동하기 때문에 상부 저수조(42)에 수용된 물의 증발이 촉진된다. 또한, 팬(23)으로부터 배출된 바람이 상부 저수조(42)의 수면에 접하면서 이동되거나 상부 저수조(42)의 수면과 근접하게 이동하기 때문에 공기 속에 포함된 수용성 오염물질 예를 들면, 포름알데히드 등이 효과적으로 제거될 수 있다.

참고로, 팬(23)은 아래의 표 1과 같은 4단계로 작동될 수 있다.

그러면, 상기 공기청정기(100)의 포름알데히드 제거에 대해 설명하기로 한다. 전술한 바와 같이, 포름알데히드는 건축자재 등에 널리 사용되기 때문에 실내공기 오염을 유발할 뿐만 아니라 발암물질로 알려져 있고, 물에 잘 녹는 물성을 가지고 있다.

1. 물의 TDS ( total dissolved solids ) 농도에 따른 포름알데히드 제거량 실험

(1) 물의 TDS 농도에 따른 포름알데히드 제거량을 파악하기 위하여 다음과 같이 실험하였다.

표 2와 같은 실험조건으로 실험한 결과, 물의 종류에 따른 포름알데히드의 제거량은 아래의 표 3과 같고, 이를 그래프로 나타낸 것이 도 11과 도 12이다. 도 11은 TDS 농도와 시간에 따른 포름알데히드 제거율(Removal efficiency,%)을 나타내고, 도 12는 TDS 농도에 따른 포름알데히드 최대제거 효율을 나타낸다. 상기 포름알데히드 제거율과 포름알데히드 최대제거 효율은 공기청정기(100)의 작동 후에 챔버 내의 포름알데히드 농도를 측정하여 구한다. 상기 포름알데히드 농도는 Z300XP라는 측정기를 이용하여 측정할 수 있다.

도 11과 도 12에 나타난 바와 같이, 포름알데히드 제거효율은 초기에 급격히 증가하다가 시간이 경과함에 따라 완만하게 증가함을 알 수 있다.

포름알데히드의 최대제거 효율은 TDS 0일 경우 61.61%, TDS 92일 경우 52.37%, TDS 300일 경우 31.96%이다. 물 속에 용해되어 있는 물질이 많을수록 포름알데히드 제거효율은 급격이 감소되는데, TDS 농도가 증가함에 따라 포름알데히드 제거효율은 직선형으로 감소함을 알 수 있다. 즉, 공기청정기(100)에 사용되는 물은 RO수(Reverse Osmosis 水)가 적당함을 알 수 있다.

(2) 공기청정기에 의한 포름알데히드 제거량 계산

위 (1)에서 챔버에 투입된 포름알데히드는 0.08ml 인데, 농도가 35%이므로 실제 포름알데히드의 양은 0.028ml이고, 이를 무게로 환산하면 30.24mg이다. 한편, 공기청정기(100)의 가동 후에 챔버 내의 포름알데히드의 농도는 0.6ppm이다. 이를 무게로 환산하면 0.8mg/㎥(0.6ppm×30g/mol÷22.4(liter/mol)=0.8mg/㎥, 30g/mol:포름알데히드의 분자량, 22.4(liter/mol): 표준상태에서 이상기체 1몰의 부피)이고, 챔버의 체적을 고려하면 6.4mg이 된다. 따라서, 공기청정기(100)에 의해 제거된 포름알데히드의 양 즉, 공기청정기(100)의 물에 용해된 포름알데히드의 양은 23.84mg(30.24mg-6.4mg=23.84mg)이다.

(3) 적용면적 예측

공동주택의 포름알데히드 농도특성 분석에 관한 연구(한국건설기술연구원, 2003)에 따르면 신규주택의 포름알데히드 농도는 0.15ppm이고, 이를 무게로 환산하면 0.2mg/㎥(0.15ppm×30/22.4=0.2mg/㎥, 30g/mol : 포름알데히드의 분자량, 22.4(liter/mol):표준상태에서 이상기체 1몰의 부피)이다.

공기청정기(100)에 용해되어 제거되는 포름알데히드의 양은 23.84mg이므로, 공기청정기(100)가 사용될 수 있는 부피는 119.2㎥(공기청정기의 포름알데히드 제거량(23.84mg)/신규주택 포름알데히드 농도(0.15ppm))이고, 천장 높이를 2.4m로 가정하여 면적을 계산하면 49.67㎡(15평)(119.2/2.4)가 된다.

2. 포름알데히드 방출 실험 1

(1) 공기청정기(100)의 물에 용해되어 제거된 포름알데히드가 다시 공기 중으로 방출되는 특성을 파악하기 위해서 아래의 표 4와 같은 실험을 하였다.

공기청정기(100)가 작동되면 역삼투압 정수처리수에 포함된 포름알데히드가 공기 중으로 배출되는데, 이를 표로 정리한 것이 아래의 표 5와 도 13이다.

표 5와 도 13에 나타난 바와 같이, 포름알데히드는 초기에 급격하게 대기 중으로 방출되지만, 시간이 경과함에 따라 일정한 농도(0.56ppm)를 유지함을 알 수 있다. 즉, 물 속에는 포름알데히드 일정량이 잔존함을 알 수 있다.

(2) 물(역삼투압 정수처리수 )로부터 배출된 포름알데히드의 양 및 물 속의 잔존량 계산

역삼투압 정수처리수 내에 투입된 포름알데히드량은 0.1㎖인데 농도가 35%이므로 실제 포름알데히드량은 0.035㎖이다. 이를 무게로 환산하면 37.8mg이다.

한편, 대기 중의 포름알데히드 농도는 0.56ppm이고, 이를 무게로 환산하면 0.75mg/㎥(0.56ppm×30g/22.4(liter/mol)=0.75mg/㎥, 30g: 포름알데히드의 분자량, 22.4(liter/mol): 표준상태에서 이상기체 1몰의 부피)이고, 챔버의 체적이 8m³이므로 챔버의 공기 중에 포함된 포름알데히드는 6.0mg이다.

물 속에 잔류하는 포름알데히드 양은 투입량(37.8mg)과 공기 중에 포함된 포름알데히드 양(6.0mg)의 차이이므로 31.8mg가 된다.

공기 중 포름알데히드의 제거실험에 따르면 23.84mg이 물 속에 용해되어 제거되었으며, 물 속 포름알데히드의 방출실험에 따르면 31.8mg이 물 속에 잔존하는 것으로 나타났다. 물 속에 잔존하는 포름알데히드 양의 차이(23.84mg과 31.8mg)는 자연대류에 의해 물속에 녹아드는 포름알데히드의 양이 실제 물 속에 녹일 수 있는 포름알데히드 양보다 작다는 것을 의미한다. 즉, 공기청정기(100)의 물 속에 31.8mg의 포름알데히드가 잔존할 수 있으나, 실제사용 조건에서는 최대 23.84mg까지 녹을 수 있다고 판단된다.

3. 포름알데히드 방출 실험 2

공기청정기(100)의 물에 용해되어 제거된 포름알데히드가 다시 공기 중으로 방출되는 특성을 파악하기 위해서 아래의 표 6과 같은 실험을 하였다.

공기청정기(100)가 작동되면 역삼투압 정수처리수에 포함된 포름알데히드가 공기 중으로 배출되는데 공기 중으로 배출된 포름알데히드의 양을 나타낸 것이 도 14이고, 수용액에 잔류하는 포름알데히드의 양을 나타낸 것이 도 15이다.

도 14와 도 15를 참조하면, 공기청정기(100)를 가동시킨 후 챔버 내부로 휘발된 포름알데히드양은 지속적으로 증가하다가 시간이 경과함에 따라 일정하게 유지됨을 알 수 있다.

위 실험 결과를 이용하여 대기 중으로 휘발되는 포름알데히드의 양을 구하는 수학식을 도출하였다. 아래의 표 7은 상기 수학식을 보여준다.

한편, 도 16은 물 속의 초기 포름알데히드 농도와 물 속의 잔존 포름알데히드 농도 사이의 상관관계를 보여준다. 도 16에 나타난 바와 같이, 물 속의 초기 포름알데히드 농도(x)와 물 속의 잔존 포름알데히드 농도(y)는 직선의 상관관계를 보여준다. 즉, 물 속의 초기 포름알데히드 농도(x)가 높을수록 물 속의 잔존 포름알데히드 농도(y)가 높음을 알 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10 : 프레임 21 : 필터
23 : 팬 41 : 하부저수조
42 : 상부저수조 43 : 배관
50 : 가이더
100 : 가습기능을 갖는 공기청정기

Claims (7)

1. 흡입된 공기를 공기필터를 이용하여 정화한 후, 팬을 이용하여 배출하는 공기청정부; 및
   하부 저수조와 상부 저수조 사이에 물을 순환시키면서 증발시켜 실내의 습도를 증가시키는 가습부;를 구비하고,
   상부 저수조와 하부 저수조 사이에는 상부 저수조로부터 흘러내린 물을 하부 저수조로 가이드하는 가이더가 설치되되, 상기 가이더 중 적어도 일부가 외부에 노출되며,
   공기청정부로부터 배출된 바람 중의 적어도 일부가 상부 저수조의 수면을 지나친 후 즉시 외부로 배출되고, 상기 바람은 상부 저수조의 수면과 근접하게 이동하거나 상기 수면에 접하도록 이동하면서 상부 저수조에 수용된 물의 증발을 촉진하고 바람 속에 포함된 오염물질이 물에 용해되는 것을 특징으로 하는 가습기능을 갖는 공기청정기.
2. 제1항에 있어서,
   가이더는 상부 저수조로부터 물이 흘러내리는 배출구보다 넓은 면적을 갖도록 이루어진 것을 특징으로 하는 가습기능을 갖는 공기청정기.
3. 제1항에 있어서,
   배관에 설치된 펌프에 의해 하부 저수조로부터 상부 저수조로 공급되는 물이 위로 솟구치는 것을 방지하기 위해 상부 저수조의 바닥에 형성된 급수공의 상측에 차단부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 가습기능을 갖는 공기청정기.
4. 제1항에 있어서,
   하부 저수조와, 상부 저수조 및, 하부 저수조와 상부 저수조를 연결하는 배관 중 적어도 어느 하나에는 물 속에 포함된 불순물을 제거하는 불순물 제거용 필터가 설치된 것을 특징으로 하는 가습기능을 갖는 공기청정기.
5. 제1항에 있어서,
   가이더의 상부 또는 하부 또는 뒤쪽에는 조명부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 가습기능을 갖는 공기청정기.
6. 제1항에 있어서,
   하부 저수조와, 상부 저수조 및, 하부 저수조와 상부 저수조를 연결하는 배관 중 적어도 어느 하나에는 물을 가열하기 위한 히터가 설치된 것을 특징으로 하는 가습기능을 갖는 공기청정기.
7. 제1항에 있어서,
   하부 저수조와, 상부 저수조 및, 하부 저수조와 상부 저수조를 연결하는 배관 중 적어도 어느 하나에는 물 속에 포함된 세균을 살균하기 위한 살균부재가 설치된 것을 특징으로 하는 가습기능을 갖는 공기청정기.

Images