KR100849109B1 - 공기조화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 유로를 통하여 유입되는 공기 중의 오염물질이 마이크로파에 의하여 살균된다. 또한, 마이크로파를 발생하는 마이크로파 발생장치가, 유로의 외측에 배치되어 있기 때문에, 마이크로파 발생장치에 의한 공기의 유동 손실이 원천적으로 없어진다. 따라서, 공기 송풍을 위한 송풍기의 용량이 감소되며, 송풍 동력도 저감될 수 있다.

Description

공기조화장치{Air-conditioning apparatus}
도 1에 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치의 개략적인 부분 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 살균 유닛의 확대 사시도이다.
도 3은 마그네트론의 주파수와 살균력 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 마그네트론의 출력과 살균력 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화장치의 개략적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기조화장치의 개략적인 구성도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 >
100, 200, 300: 공기조화장치
130, 230, 330: 유로
140, 240, 340: 마이크로파 발생장치
본 발명은 공기조화장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유동하는 공기 중의 오염물질에 대한 살균력이 향상된 공기조화장치에 관한 것이다.
최근 들어, 실내 공간의 에너지 효율을 향상시키기 위하여, 실내 공간을 외부 공간과 밀페시키는 기술들이 개발되고 있다. 실내 공간이 밀폐되면, 실내 공간으로 외부 공기가 유입될 수 없기 때문에, 실내 공기질을 유지하기 위하여 환기장치가 별도로 설치되어야 한다.
하지만, 일반적인 환기장치에는 먼지 제거를 위한 프리필터만이 설치될 뿐, 유입 공기 내의 생물학적 오염물질을 살균하는 기능이 없는 실정이다. 따라서, 환기장치에 의하여 실내로 유입된 공기에 의하여, 실내 공간의 공기질이 오히려 더 나빠지는 문제점이 있다.
본 발명은 유동하는 공기 중의 오염물질에 대한 살균력이 향상된 공기조화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 공기가 유동되는 유로와, 상기 유로의 외측에 설치되어 마이크로파를 상기 유로의 내부로 발진시켜 상기 공기를 살균하는 마이크로파 발생장치를 포함하는 공기조화장치를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 유로는, 실외공기가 실내로 안내되는 급기통로와, 실내공기가 실외로 안내되는 배기통로를 포함하고, 상기 공기조화기는 상기 유로 상에 배치되어 실내로 급기되는 실외공기와 실외로 배기되는 실내공기를 열 교환하는 열교환기를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 공기조화장치는, 상기 유로 상에 배치되며, 상기 마이크로파에 의해 활성이 증가되는 적어도 하나의 광촉매부재를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 공기조화기는 복수 개의 판 형상을 가지는 복수 개의 광촉매부재들을 포함하고, 상기 복수 개의 광촉매부재들은 상기 유로를 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 상기 광촉매부재에는 이산화티타늄(TiO2), TiO2-Ag, TiO2-Pt 및 TiO2-SiO2, TiO2-Al2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이하에서, 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 여기에서 "공기조화장치"는 일반적인 가정용 에어컨, 환기장치, 중앙제어 냉난방 시스템 등을 모두 포함하는 개념으로 정의된다. 또한, "유로"는 공기가 직접적으로 유동하는 공간을 의미하며, 유로의 외측은 유로이외의 모든 공간을 의미한다.
도 1 및 도 2에 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치(100)가 도시되어 있다. 도 1은 공기조화장치(100)의 개략적인 부분 사시도이고, 도 2는 도 1의 살균 유닛(110)의 확대 사시도이다.
도 1을 참조하면, 공기조화장치(100)는 제1덕트(121), 제2덕트(122) 및 살균 유닛(110)을 포함한다. 제1덕트(121) 및 제2덕트(122)는 공기가 유동하는 유로(130)를 한정한다. 제1덕트(121)는 별도의 냉난방 유닛(미도시)에 연결되거나, 실외 공기를 유입하기 위한 송풍기(미도시)에 연결될 수 있다. 또한, 제2덕 트(122)도 별도의 냉난방 유닛(미도시)에 연결되거나, 실내로 공기 취출부(미도시)에 연결될 수 있다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 살균 유닛(110)은 제1덕트(121)와 제2덕트(122) 사이에 배치되어 있다. 살균 유닛(110)은 제1덕트(121) 및 제2덕트(122)와 연통하는 제3덕트(150)를 포함한다. 제3덕트(150)는 제1덕트(121) 및 제2덕트(122)와 다양한 방법으로 체결될 수 있으며, 제1덕트(121)와 제3덕트(150) 사이 또는 제2덕트(122)와 제3덕트(150) 사이에는 실링 부재(미도시)가 더 배치될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 살균 유닛(110)은 제3덕트(150)의 외부에 장착되는 마이크로파 발생장치(140)를 더 포함한다. 마이크로파 발생장치(140)는 마이크로파를 유로(130)의 내부로 발진시키는 기능을 수행한다. 마이크로파 발생장치(140)로는 다양한 장치가 이용될 수 있으며, 마그네트론이 이용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 살균 유닛(110)은 유로(130) 상에 배치되는 복수 개의 광촉매부재(160)들을 더 포함한다. 광촉매부재(160)들은 마이크로파에 의해 활성이 증가되는 특성을 가진다. 광촉매부재(160)들은 판 형상을 가지며, 유로(130)를 따라 서로 이격되어 배치되어 있다. 광촉매부재(160)들은 이산화티타늄(TiO2), TiO2-Ag, TiO2-Pt 또는 TiO2-SiO2 , TiO2-Al2O3 등과 같은 광촉매를 포함한다. 광촉매는 다양한 구조로 광촉매부재에 포함될 수 있다. 예를 들면, 광촉매는 입자 형태로 베이스 부재 상에 코팅층으로 형성될 수 있다.
이하에서는, 공기조화장치(100)의 작동에 대하여 살펴본다. 유로(130)를 통 하여 유입된 공기는 살균 유닛(110)을 통과하게 된다. 이 때, 마이크로파 발생장치(140)에서 발생된 마이크로파가, 공기 중의 오염물질을 살균하게 된다. 마이크로파는 발열 살균 방식 및 비 발열 살균 방식에 의하여 공기 중의 오염물질을 살균하게 된다. 먼저, 마이크로파의 발열 살균 방식은, 오염물질(특히, 세균)에 함유된 물이 마이크로파 에너지를 흡수하여, 오염물질의 생물로서의 활성을 억제하게 하는 것이다. 또한, 마이크로파의 비 발열 살균 방식은, 세균의 분자 극화로 인하여 활성을 저하시키고, 세균의 DNA 변성에 의하여 살균하는 것이다. 따라서, 마이크로파 에너지의 발열 살균 방식과 비 발열 살균 방식은, 오염물질 중의 영양소와 세균의 정상적인 물질 기능을 방해할 뿐만 아니라 생장조건을 파괴하고, 유전번식 속도를 저해하게 하여, 공기 중의 오염물질을 살균하게 된다. 더욱이, 마이크로파는 공기 중의 오염물질만이 아니라 제3덕트(150) 내부에 존재하는 오염물질도 살균하고, 살균 유닛(110) 이외의 유로 상에 있는 오염물질도 살균할 수 있다.
살균 유닛(110)은 광촉매부재(160)들에 의하여 살균력이 더욱 향상된다. 광촉매부재(160)들의 광촉매는 마이크로파에 의하여 활성이 증가된다. 따라서, 공기 중의 오염물질이 광촉매부재(160)들의 광촉매와 접촉하면, 오염물질의 표면에서 산화/환원 반응이 발생하기 때문에, 오염물질의 특성이 변형되고, 오염물질(특히, 미생물, 바이러스)의 활성이 더욱 저하된다.
마이크로파와 오염물질의 살균력과의 관계가 도 3 및 도 4에 도시되어 있다. 도 3은 마그네트론의 주파수와 살균력 사이의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 4는 마그네트론의 출력과 살균력 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 특정 주파수(이하 "최적 주파수"라 함)까지는 오염물질의 살균력이 증가하다가, 최적 주파수보다 주파수가 커지면 살균력이 감소되는 경향을 가진다. 또한, 도 4를 참조하면, 마그네트론의 출력이 증가함에 따라 살균력이 증가하며, 특정 출력 이상에서는 살균력이 거의 일정하게 유지되는 경향이 있다. 오염도는 계절, 습도, 공기 풍량, 공기 풍속 등의 함수이다. 예를 들면, 공기 풍량이 증가하면, 공기가 살균 유닛(110) 내에 머무는 시간이 감소하게 된다. 따라서, 마그네트론의 주파수를 최적 주파수에 가깝게 조정하거나, 마그네트론의 출력을 증가하여, 살균력을 증가시키도록 제어한다. 즉, 공기량, 살균 목표를 고려하여, 마이크로파 발생장치(140)의 주파수, 출력(또는 전압)을 제어하게 된다. 하지만, 마이크로파 발생장치의 배치 위치를 변화시켜서, 살균력을 변화시킬 수도 있다. 또한, 공기의 유동이 없을 경우, 마이크로파 발생장치의 작동을 종료하여, 마이크로파 발생장치의 전력 손실을 감소시킬 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 마이크로파 발생장치(140)는 제3덕트(150)의 외측에 배치되어 있다. 따라서, 마이크로파 발생장치(140)가 공기의 유동을 방해하지 않기 때문에, 공기의 유동 압력 손실이 크게 감소한다. 만일, 공기의 유동 암력 손실이 증가하면, 공기를 유동시키는 송풍기(미도시)의 용량이 증가되야 할 뿐만 아니라, 송풍 동력도 증가되는 문제점이 있다. 하지만, 도 1의 공기조화장치(100)에서는 불필요한 유동 손실의 우려가 없기 때문에, 송풍기 용량이 작아지고, 송풍 동력이 감소되는 효과가 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 살균 유닛(110)에 의한 살균 구조가 단순하다. 또 한, 마이크로파 발생장치(140)가 작동할 수만 있으면, 공기 중의 오염물질이 안정적으로 살균되기 때문에, 공기조화장치(100)의 살균 능력이 반영구적이 장점이 있다. 또한, 살균 유닛(110)의 고장 시, 살균 유닛(110)만 분리하여 교체 또는 수리하면 되므로, 공기조화장치(100)의 보수 작업이 매우 단순해지는 효과가 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화장치(200)의 개략적인 구성도가 도시되어 있다. 공기조화장치(200)는 유로(230), 열교환기(270) 및 마이크로파 발생장치(240)를 포함한다.
유로(230)는, 실외공기가 실내로 안내되는 급기통로와, 실내공기가 실외로 안내되는 배기통로를 포함한다. 급기통로는, 실외환기공기를 유입하는 제1덕트(251)와, 제1덕트(251)를 통하여 유입된 공기가 열교환기(270)에서 열교환된 후 실내 공간으로 공급되기 위한 제2덕트(252)에 의하여 한정된다. 배기통로는, 실내로부터 회수된 공기를 안내하는 제3덕트(253)와, 제3덕트(253)로부터 유입된 공기가 열교환기(270)에서 열교환된 후 실외로 배출되기 위한 제4덕트(254)에 의하여 한정된다. 여기에서, 열교환기(270)는 실내로 급기되는 실외공기와 실외로 배기되는 실내공기를 열 교환하는 기능을 수행한다.
마이크로파 발생장치(240)는 열교환기(270)의 외측에 배치되어 있다. 마이크로파 발생장치(240)는 전술한 마이크로파 발생장치(140)의 구조 및 기능과 유사한 바, 상세한 설명은 생략한다. 마이크로파 발생장치(240)에서 발생된 마이크로파가 유로(230) 상의 오염물질을 살균한다. 도 5에서 마이크로파 발생장치(240)는 열 교환기(270)의 외측에 배치되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 마이크로파 발생장치(240)는 제1,2,3,4덕트들(251, 252, 253, 254)의 외측에 배치될 수도 있다. 또한, 유로(230) 상에는 마이크로파에 의하여 활성되는 광촉매부재가 더 배치될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 마이크로파 발생장치(240)가 열교환기(270)의 외측에 배치되어 있기 때문에, 공기의 유동 손실을 감소시키지 않는 효과가 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기조화장치(300)의 개략적인 구성도가 도시되어 있다. 공기조화장치(300)는, 중앙 공조 유닛(370), 실외 냉난방 유닛(390) 및 마이크로파 발생장치(340)를 포함한다.
중앙 공조 유닛(370)은 공기가 유동하는 유로(330)를 한정하고, 제1,2,3,4,5,6,7구획부들(301, 302, 303, 304, 305, 306, 307)로 구획되어 있다. 또한, 실외 냉난방 유닛(390)은 중앙 공조 유닛(370) 내의 공기의 온도 및/또는 습도를 제어하는 기능을 수행한다. 이를 보다 상세하게 설명하면, 다음과 같다. 실내로부터 회수된 공기는 제2구획부(302)로 유입된 후, 제3구획부(303)로 이동한다. 제3구획부(303)에 도달한 공기 중 일부는 제4구획부(304)를 거쳐 외부로 배출되며, 나머지는 제6구획부(306)로 유입된다. 제4구획부(304)와 제6구획부(306)로 유입되는 공기량은 별도의 밸브들(미도시)에 의하여 제어될 수 있다. 제6구획부(306)는 제7구획부(307)부터 유입되는 실외환기공기와 혼합되는 공간으로서, 혼합된 공기는 제5구획부(305)에서 실외 냉난방 유닛의 열교환기(395)에 의하여 온도 및/또는 습 도가 제어된 후, 제1구획부(301)를 지나 실내로 공급된다.
마이크로파 발생장치(340)는 제6구획부(306)에 인접하도록 제6구획부(306)의 외측에 배치되어 있다. 따라서, 제6구획부(306) 내에 있는 공기 중의 오염물질이 주로 살균된다. 제6구획부(306)는 실내로 공급되는 공기가 혼합되는 공간일 뿐만 아니라, 혼합 공기가 열교환기와 접촉하기 이전의 공간이다. 만일, 공기 중의 오염물질이 살균되지 않은 상태로 열교환기와 접촉하면, 열교환기(395) 상에 오염물질이 축적될 위험이 있다. 본 실시예에서는 혼합 공기의 오염물질이 열교환기(395)에 접촉하기 전에 원천적으로 살균되기 때문에, 열교환기(395)에 오염물질이 축적될 우려가 크게 감소될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 마이크로파 발생장치(340)는 중앙 공조 유닛(370)에서 유로(330)이외의 어떠한 영역에도 설치 가능하다.
전술한 바와 같이, 마이크로파 발생장치(340)가 중앙 공조 유닛(370)에서 유로(330)이외의 영역에 배치되어 있기 때문에, 공기의 유동 손실이 감소되지 않는 효과가 있다.
본 발명에 따른 공기조화장치에서는, 마이크로파에 의하여 공기 중의 오염물질이 살균된다. 또한, 마이크로파 발생장치가 유로의 외측에 배치되어 있기 때문에, 공기의 유동 손실이 감소된다. 따라서, 공기 송풍을 위한 송풍기의 용량이 감소되며, 송풍 동력도 저감될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 공기가 유동되는 유로와;
    상기 유로의 외측에 설치되어 마이크로파를 상기 유로의 내부로 발진시켜 상기 공기를 살균하는 마이크로파 발생장치와;
    상기 유로 상에 배치되며, 상기 마이크로파에 의해 활성이 증가되는 광촉매를 포함하는 적어도 하나의 광촉매부재를 포함하는 공기조화장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유로는, 실외공기가 실내로 안내되는 급기통로와, 실내공기가 실외로 안내되는 배기통로를 포함하고,
    상기 공기조화기는 상기 유로 상에 배치되어 실내로 급기되는 실외공기와 실외로 배기되는 실내공기를 열 교환하는 열교환기를 더 포함하는 공기조화장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기조화기는 복수 개의 판 형상을 가지는 복수 개의 광촉매부재들을 포함하고,
    상기 복수 개의 광촉매부재들은 상기 유로를 따라 서로 이격되어 배치되는 공기조화장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 광촉매부재에는 이산화티타늄(TiO2), TiO2-Ag, TiO2-Pt 및 TiO2-SiO2, TiO2-Al2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 공기조화장치.
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