KR100610869B1 - 공기정화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기정화 장치에 관한 것으로서, 건물 내로 유입되거나 혹은 건물 내부로 유입된 공기에 포함되어 있는 각종 오염물질을 제거시킴에 그 목적이 있다.

상기 목적 달성을 위해 본 발명은, 건물 내로 공급되는 공기를 정화시키기 위한 공기정화 장치에 있어서, 전원을 공급하는 전원부와, 고온의 열을 이용하여 흡입된 공기 중에 포함된 오염물질을 제거하는 열선필터부와, 상기 열선필터부로부터 고온의 공기를 공급받아 이를 냉각시키는 냉각부와, 상기 냉각부로부터 냉각된 공기를 공급받아 상기 냉각된 공기에 포함된 이산화탄소를 산소로 환원시키는 광합성필터부와, 상기 전원부, 열선필터부, 냉각부, 및 광합성필터부를 제어하는 제어부로 구성된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 열선필터 및 광합성 작용을 수행하는 광합성 생물을 이용한 필터를 통해, 건물 내로 유입되는(유입된) 공기에 포함되어 있는 각종 오염물질을 효과적으로 제거함과 아울러 이산화탄소량을 줄이고 산소의 함유량을 높임으로써, 쾌적하고 청정한 공기를 건물 내로 공급할 수 있는 효과가 있다.

공기정화, 열선필터, 광합성필터, 공조, 광합성 생물, 미생물, 조류, 식물

Description

공기정화 장치{APPARATUS FOR PURIFYING AIR}

도 1a 는 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화 장치를 나타내는 전체적인 구성도.

도 1b 는 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화 장치를 나타내는 세부 블록도.

도 2a 및 도 2b 는 본 발명의 일실시예에 따른 열선필터부의 단면도.

도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각부의 단면도.

도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 광합성필터부를 나타내는 상세도.

도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화 장치가 공조시스템에 응용되는 일예를 나타내는 예시도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 공기정화 장치 110 : 제어부

120 : 전원부 130 : 열선필터부

132 : 열선필터 134 : 온도센서

136 : 개폐수단 140 : 냉각부

150 : 광합성필터부 152 : 광합성필터

154 : 태양광측정모듈 156 : 각도조절모듈

158 : 인공조명 D : 배수구

P : 펌프 S : 정화조

T : 바이패스용 파이프 W : 급수관

본 발명은 건물에 구비되는 공기정화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 열선 및 광합성 생물을 이용한 필터가 구비된 공기정화 장치에 관한 것이다.

근래 들어 건물 내의 공기의 질(IAQ, Indoor Air Quality)에 대한 관심이 높아짐에 따라, 외부로부터 실내로 공급되는 공기에 포함된 각종 오염물질을 제거하기 위한 공기정화 장치가 널리 보급되고 있는 추세이다. 참고적으로, 상기 오염물질은 널리 알려진 바와 같이, 건물 내의 입주자들에게 두통, 피로감, 어지러움, 집중력저하, 눈물, 또는 기침과 같은 질환을 야기시킨다.

상술한 바와 같이, 각종 질환의 원인이 되는 오염물질을 제거하기 위한 종래의 공기정화 장치는, 단순히 다공성(Porous) 재질의 필터 또는 전기집진 방식의 필터를 이용하고 있다. 그러나, 다공성 재질의 필터 또는 전기집진 방식의 필터만으로는 분진을 비롯하여 미생물, 바이러스, 각종 휘발성 유기화합물(VOC, Volatile Organic Compound), 산소 라디칼(oxygen free radical)과 이로부터 파생되는 여러 가지 산소화합물을 포함하는 활성산소, 이산화탄소(CO₂), 그리고 질소산화물(NOx)과 같은 오염물질을 효율적으로 제거하지 못하는 문제점이 있었다.

그리고, 상기와 같은 문제점으로 인해, 건물 내에는 제거되지 못한 오염물질이 유동하고 적체되는 바, 따라서 건물 내의 입주자는 항시 전술한 바와 같은 각종 질환에 노출되는 문제점도 있었다.

본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로서,건물 내로 유입되는 공기 및 건물 내부에서 순환하는 공기에 포함되어 있는 각종 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있는 공기정화 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 건물 내로 공급되는 공기를 정화시키기 위한 공기정화 장치에 있어서, 전원을 공급하는 전원부와, 고온의 열을 이용하여 흡입된 공기 중에 포함된 오염물질을 제거하는 열선필터부와, 상기 열선필터부로부터 고온의 공기를 공급받아 이를 냉각시키는 냉각부와, 상기 냉각부로부터 냉각된 공기를 공급받아 상기 냉각된 공기에 포함된 이산화탄소를 산소로 환원시키는 광합성필터부와, 상기 전원부, 열선필터부, 냉각부, 및 광합성필터부를 제어하는 제어부; 로 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화 장치에 관하여 도 1a 내지 도 5 를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1a 는 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화 장치를 나타내는 전체적인 구성도이며, 도 1b 는 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화 장치를 나타내는 세부블록도이고, 도 2a 및 도 2b 는 본 발명의 일실시예에 따른 열선필터부의 단면도이며, 도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각부의 단면도이고, 도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 광합성필터부를 나타내는 상세도이며, 도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화 장치가 공조시스템에 응용되는 일예를 나타내는 예시도이다.

도 1a 및 도 1b 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화 장치(100)는, 제어부(110), 전원부(120), 열선필터부(130), 냉각부(140), 및 광합성필터부(150)를 포함한다.

상기 제어부(110)는, 하기의 전원부(120), 열선필터부(130), 냉각부(140), 및 광합성필터부(150)를 제어하는 기능을 수행한다. 이러한 제어부(110)는 건물에 구비되는 일반적인 공조시스템(공조기)의 제어부에 통합될 수도 있으나, 이하에서 는 독립적으로 그 기능을 수행하는 제어부로서 기술한다.

또한, 상기 전원부(120)는, 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화장치(100)가 포함하는 각 구성 요소들의 작동에 필요한 전원을 공급하는 기능을 수행한다.

또한, 상기 열선필터부(130)는, 전체적으로 내부에 소정의 체적을 갖는 관(중공관)으로 형성되어 있고, 일측에는 공기를 공급받는 제 1 파이프(Pipe)와 그 타측에는 상기 공급받은 공기를 배출시키는 제 2 파이프가 형성되어 있으며, 상기 제 1 파이프를 통해 흡입된 공기(흡기)에 포함되어 있는 각종 오염물질을 고온의 열로써 제거하는 기능을 수행한다. 여기에서, 상기 제 1 파이프를 통해 공급되는 공기는 건물 외부의 공기일 수 있으며, 건물 내부에서 순환하는 공기일 수 있다.

더욱 구체적으로, 상기 열선필터부(130)는, 도 1a 에 도시된 바와 같이, 그 내부에 열선이 격자 형상으로 이루어진 적어도 하나 이상의 열선필터(132) 및 상기 열선필터(132)의 작동에 따른 온도를 측정하는 적어도 하나 이상의 온도센서(134)로 구성되어 있다. 여기에서, 열선필터(132)는 전원부(120)로부터 전원을 공급받아 고온의 열을 발생시키게 되며, 이에 따른 온도 제어는, 상기 제어부(110)가 온도센서(134)를 통해 측정한 값에 따라 상기 열선필터(132)로 공급되는 전원의 전류 내지는 전압을 적절히 조절함으로써 구현될 수 있다. 상술한 바와 같은 본 발명의 특징적인 기능을 수행하는 열선필터부(130)는, 흡입된 공기에 포함되어 있는 각종 오염물질, 예컨대 분진, 유해성 미생물, 바이러스, 각종 휘발성 유기화합물(VOC), 활 성산소, 및 질소산화물(NOx)과 같은 오염물질들을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

이때, 상기 열선필터(132)에 흡착되거나 내부에 적체되는 분진을 용이하게 청소 또는 세척 하기 위하여, 상기 열선필터부(130)의 몸체에는 개폐수단(136)이 마련될 수 있으며, 또한 청소 도중에 분진이 하기의 냉각부(140)로 유입되지 않게 공기를 바이패스(Bypass)시키기 위하여 상기 제 2 파이프를 소정 형상의 바이패스용 파이프(T)로 설정할 수도 있다. 본 실시예에서 상기 열선필터(132)는 도 2a 에 도시된 바와 같은 사각의 형상일 수 있으며, 이와는 달리, 도 2b 에 도시된 바와 같은 원형의 형상일 수 있는 바, 본 발명이 그 형상에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 본 실시예에서 상기 바이패스용 파이프(T)는 "T"자 형상을 하는 것으로 설정하겠으나, 본 발명이 그 형상에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 냉각부(140)는, 열선필터부(130)와 마찬가지로 내부에 소정의 체적을 갖는 중공관으로 형성되어 있고, 상기 중공관 주변에 급수관(W)이 소정 횟수로 권취되어 있으며, 상기 열선필터부(130)의 제 2 파이프를 통해 공급되는 고온의 공기를 급수관(W)의 일단으로 공급되는 냉수를 이용하여 냉각시키는 기능(요컨대 열교환 기능)을 수행한다. 이때, 급수관(W)의 타단으로 배출되는 온수는 건물의 급수 시스템에서 재활용될 수 있으며, 혹은 건물의 난방에 재활용될 수 있다. 이러한 열교환에 관한 개략적인 작동은 도 3 에 도시된 바와 같다.

물론, 전술한 바와 같은 열교환 기능을 구현하기 위해, 소정 횟수로 권취되 는 방식의 급수관 외에도 다양한 열교환기(Heat Exchanger)를 활용할 수 있으며, 본 발명에 관하여 통상적인 지식을 가지는 당업자라면 용이하게 응용 및 적용할 수 있음은 자명하다. 또한, 상기 온수는 소정의 연결 파이프를 통해 하기의 광합성필터부(150)로 공급시켜 상기 온수의 열에너지를 이용하여 광합성필터부(150)의 효율을 극대화시킬 수도 있다. 이에 대한 설명은 후술하기로 한다.

그리고, 본 실시예에서 상기 급수관(W)은 도 3 에 도시된 바와 같이 중공관 외부에 권취되어 있는 것으로 설정하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아닌 바, 상기 급수관(W)이 중공관 내부에 권취되는 것으로도 설정할 수도 있다.

그리고, 상기 광합성필터부(150)는, 전체적으로 온실과 같은 형상을 하고 있으며, 상기 냉각부(140)로부터 공급되는 공기, 즉 냉각된 공기를 연결 파이프를 통해 공급받아, 공기 중에 포함되어 있는 이산화탄소(CO₂)를 제거하고 산소(O₂) 함유량을 높인 후, 이를 건물 내부로 공급하는 기능을 수행한다. 이때, 상기 냉각부(140)와 광합성필터부(150)에 연결되는 연결 파이프 사이에는 공기를 원활하게 유동시키기 위한 소정의 펌프(P)가 구비될 수 있다.

더욱 구체적으로, 상기 광합성필터부(150)는, 광합성 작용을 수행하는 광합성 생물, 예컨대 조류, 식물, 미생물과 같은 광합성 생물을 다량 수용할 수 있는 다수의 광합성필터(152)와, 태양광의 입사각을 측정하는 태양광측정모듈(154)과, 상기 태양광측정모듈(154)을 통해 측정된 태양광의 입사각에 상응하게 상기 광합성 필터(152)의 각도를 조절하는 각도조절모듈(156), 및 충분한 태양광이 입사되지 않을 경우, 즉 날씨가 흐린 날에도 미생물이 원할한 광합성 작용을 할 수 있도록 소정 조도량의 빛을 제공하는 인공조명(158)으로 구성되어 있다.

여기에서, 상기 광합성필터(152)는 도 4 에 도시된 바와 같이, 미생물이 용이하게 흡착되어 양생되도록 하기 위해 다공성(Porous) 재질의 판상인 것이 바람직하며, 상기 미생물 외에 조류(이끼류)를 이용할 경우, 조류가 광합성필터(152)에 쉽게 부착될 수 있도록 아크릴 또는 플라스틱을 이용한 판상으로서, 그 표면이 거칠게 제작되고, 한편 식물을 이용할 경우, 계단형으로 배치되는 화분의 형태로 구현될 수 있다. 이때, 클로렐라나 조류와 같이 부유성 미생물을 이용할 경우 수조의 형태로도 구현될 수 있다. 부언하여, 상기 광합성필터부(150)가 포함하는 각 구성요소들의 제어는 상기 제어부(110)를 통해 이루어진다.

본 발명의 특징적인 양상에 따라, 광합성필터(150)로 공급되는 공기에 포함되어 있는 이산화탄소는 상기 광합성 생물의 광합성 작용에 의해 산소로 환원된다. 따라서, 상기 광합성필터부(150)에서 배출되는 공기, 즉 건물 내로 공급되는 공기는 청정한 공기로서 공급되게 된다. 이때, 광합성 작용 후에 생기는 광합성 생물의 폐기물은 상기 광합성필터부(150)의 하측에 구비된 배수구(D, Drain)를 통해 정화조(S, Septic Tank)에 저장된다. 정화조(S)에 저장된 후의 폐기물은 소정의 정화 과정을 거치게 되며, 이에 대한 설명은 주지된 바와 유사하거나 동일하므로 생략한다. 본 실시예에서 상기 광합성필터부(150)의 몸체는, 태양광을 효율적으로 수광하 기 위하여 투명 재질의 유리 또는 플라스틱으로 형성되는 것으로 설정하겠으며, 몸체 상부에는 몸체와 동일 재질의 유지ㆍ보수용 개폐수단(미도시)이 마련되어 있는 것으로 설정하겠으나, 본 발명이 상기 투명 재질의 종류 및 개폐수단의 위치에 한정되는 것은 아니다.

추가적으로, 상술한 바와 같은 광합성필터부(150)는 그 특성상 태양광을 용이하게 수광할 수있도록 건물의 옥상에 설치되어야 하는 바, 겨울과 같이 주변의 온도가 낮아질 경우, 광합성필터(152)에서 양생되는 광합성 생물의 생육이 저해되거나 소멸되는 문제점이 야기될 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 상기 냉각부(140)의 급수관(W)을 통해 배출되는 온수를 소정 연결관을 거쳐 상기 광합성필터부(150)의 몸체 하부를 순환되게 함으로써, 상기 온수의 열에너지를 이용하여 광합성필터부(150)의 내부 온도를 적절히 조절할 수 있다. 이때, 주변의 온도를 측정하기 위해서는 별도의 온도센서가 광합성필터부(150)에 구비되어야 하는 것이 바람직하며, 상기 별도의 온도센서 및 광합성필터부(150)로 공급되는 온수는 상기 제어부(110)를 통해 제어되는 것이 바람직하다.

결과적으로, 냉각부(140)에서 배출되는 온수는 건물의 난방을 비롯하여 전술한 바와 같이 광합성필터부(150)의 온도 조절에 사용될 수 있으므로, 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화 장치(100)는 에너지를 보다 효과적으로 재사용할 수 있는 장점을 갖게 된다. 한편, 본 실시예에서 상기 광합성필터부(150)의 온도조절은 열선과 같은 발열수단을 통해 이루어지도록 설정할 수도 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

참고적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화 장치(100)는, 건물에 구비되는 공조시스템(200)에 응용 및 적용될 수 있으며, 이에 대한 예시는 도 5 에 도시된 바와 같와 같다.

지금까지 상술한 바와 같은 공기정화 장치(100)는, 흡입되는 공기에 포함된 각종 오염물질 내지는 유해물질을 열선필터부(130)를 통해 제거하고, 상기 열선필터부(130)로부터 배출되는 공기에 포함된 이산화탄소를 광합성필터부(150)를 통해 산소로 환원시킴으로써, 보다 청정한 공기를 건물 내부에 공급할 수 있게 되며, 또한 냉각부(140)에 의해 생성되는 온수를 효율적으로 재사용함으로써, 에너지를 효과적으로 재사용할 수 있게 되는 특징적인 양상을 갖는다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 열선필터 및 광합성 작용을 수행하는 광합성 생물을 이용한 필터를 통해, 건물 내로 유입되는 공기 또는 건물 내에서 순환하는 공기에 포함된 각종 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.

이와 아울러 이산화탄소량을 줄이고 산소의 함유량을 높임으로써, 쾌적하고 청정한 공기를 공급할 수 있는 효과가 있다.

Claims (13)

1. 건물 내로 공급되는 공기를 정화시키기 위한 공기정화 장치에 있어서,

   전원을 공급하는 전원부;

   고온의 열을 이용하여 흡입된 공기 중에 포함된 오염물질을 제거하는 열선필터부;

   상기 열선필터부로부터 고온의 공기를 공급받아 이를 냉각시키는 냉각부;

   상기 냉각부로부터 냉각된 공기를 공급받아 상기 냉각된 공기에 포함된 이산화탄소를 산소로 환원시키는 광합성필터부; 및

   상기 전원부, 열선필터부, 냉각부, 및 광합성필터부를 제어하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 열선필터부는,

   격자 형상의 열선이 구비된 적어도 하나 이상의 열선필터와, 상기 열선필터의 온도를 측정하는 적어도 하나 이상의 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 열선필터부의 몸체에는,

   상기 열선필터에 흡착되는 분진 및 내부에 적체되는 분진을 용이하게 청소(세척)하기 위한 개폐수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기정화 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 열선필터부와 냉각부는,

   상기 열선필터부의 청소(세척)시, 상기 열선필터부로부터 배기되는 공기가 냉각부로 공급되지 않도록 하기 위한 소정 형상의 바이패스용 파이프에 의해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 공기정화 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉각부는,

   그 몸체에 소정 횟수로 권취되는 급수관을 포함하되, 상기 급수관의 일단으로 냉수가 공급되는 것을 특징으로 하는 공기정화 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 광합성필터부는,

   광합성 작용을 수행하는 광합성 생물을 수용할 수 있는 다수의 광합성필터와, 태양의 입사각을 측정하는 태양광측정모듈과, 상기 태양광측정모듈을 통해 측정된 입사각에 상응하게 상기 광합성필터의 각도를 조절하는 각도조절모듈, 및 충분한 태양광이 입사되지 않을 경우 인공적으로 소정 조도량의 빛을 제공하는 인공조명을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화 장치.
7. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,

   상기 광합성필터부의 몸체는,

   태양광이 투과될 수 있는 투명 재질로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기정화 장치.
8. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,

   상기 광합성필터부는,

   그 몸체 상부에 유지보수용 개폐수단이 구비되어 있고, 그 하측에는 광합성 생물에 의해 배출되는 폐기물을 별도의 정화조로 이송시키기 위한 배수구가 구비되 어 있는 것을 특징으로 하는 공기정화 장치.
9. 제 4 항에 있어서,

   상기 바이패스용 파이프는,

   "T"자 형상인 것을 특징으로 하는 공기정화 장치.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 광합성필터는,

    아크릴 또는 플라스틱 재질의 판상으로서, 그 표면이 거친 것을 특징으로 하는 공기정화 장치.
11. 제 6 항에 있어서,

    상기 광합성필터는,

    계단형으로 배치되는 화분의 형태인 것을 특징으로 하는 공기정화 장치.
12. 제 6 항에 있어서,

    상기 광합성필터는,

    다공성 재질의 판상 형태인 것을 특징으로 하는 공기정화 장치.
13. 제 6 항에 있어서,

    상기 광합성필터는,

    수조의 형태인 것을 특징으로 하는 공기정화 장치.

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