KR101616970B1 - 폐열을 이용한 공기정화장치 - Google Patents

폐열을 이용한 공기정화장치 Download PDF

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KR101616970B1 KR1020150023075A KR20150023075A KR101616970B1 KR 101616970 B1 KR101616970 B1 KR 101616970B1 KR 1020150023075 A KR1020150023075 A KR 1020150023075A KR 20150023075 A KR20150023075 A KR 20150023075A KR 101616970 B1 KR101616970 B1 KR 101616970B1
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Abstract

본 발명은 지속적인 환기와 공기정화가 필요로 하는 공간에서 사용되는 정전집진장치에서가 오존과 같은 유해성분이 발생되는 단점을 안고 있고, 오존은 상온에서 시간이 지나면서 자연스럽게 분해가 되는 성질을 가지고 있으나, 미량일지라도 인체에 유해한 영향을 줄 수 있어 이를 빠르고 효과적으로 분해하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 폐열을 이용한 공기정화장치는 환기부, 폐열이 발생되는 가열조리기 및 가열조리기의 폐열로 가열된 고온의 기체가 이동되는 동축가열관 및 동축가열관에 동축상에서 관의 내부로 관통되며 정전집진장치에서 여과된 기체가 배기되는 동축배기관으로 구성되는 유해성분제거부를 포함하여, 가열조리기에서 발생되는 폐열로 가열된 기체가 동축가열관내부로 유동되며 동축배기관으로 고온을 전달하게 되고 동축배기관내부로 통과되는 오존과 같은 유해성분이 분해가 되는 것이다.

Description

폐열을 이용한 공기정화장치 {Air purifying apparatus using waste heat}
본 발명은 주방에서 발생하는 먼지, 유증기, 냄새등을 집진,집유 하기 위한 정전집진장치에서 부가적으로 발생 되는 오존 등의 유해성분 제거에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조리기구에서 발생되는 폐열을 이용하여 정전집진장치에서 발생되는 기체유해성분을 제거하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 주방에서 사용되는 튀김기(fryer)는 고온의 기름으로 재료를 튀겨 조리하고 고온의 기름에서 유증기가 발생하게 된다. 이에 튀김기가 사용되는 공간에서는 조리시에 발생되는 유증기가 포함된 공기를 환기시키는 장치가 설치되어 사용된다.
튀김기 등 열이 발생 되는 조리기구의 상부에 설치되는 환풍장치로 실내의 공기를 흡입하여 먼지와 유분등을 걸러내는 집진장치를 통과시켜 여과와 환기를 하게 되고, 이때 설치되는 집진장치는 정전방식을 이용하고 그 방식으로는 건식과 습식의 집진방식이 있다.
일반 필터를 사용하는 방식에 비하여 유지 및 보수가 편리하고 많은 부피의 공기를 높은 효율로 처리하는 정전집진장치가 널리 사용되고 있으나 정전방식으로 공기를 여과함에 있어 미량이나마 오존(ozone)이 발생하게 된다.
오존은 산소원자 3개가 결합한 산소의 동소체로 산소(O2)와는 달리 인체에 유독한 물질로 일반 산소보다 훨씬 높은 산화력을 지니고, 이 특성 때문에 살균, 악취제거에 이용되기도 한다.
오존농도의 수준 및 노출시간별 인체에 미치는 영향
오존농도(ppm) 노출시간 영 향
0.1 ~ 0.3 1시간 호흡기 자극증상 증가,기침, 눈자극
0.3 ~ 0.5 2시간 운동중 폐기능 감소
0.5이상 6시간 마른기침, 흉부 불안
고공의 오존은 자외선 등 단파장의 전자기파를 흡수하여 자연에 도움을 주는 반면, 지표면에 있는 오존은 표 1에서 보는 바와 같이 유독성 때문에 제거 대상이 된다.
대한민국 공개특허 10-2005-0090109 "공기 정화 기능이 구비된 튀김기" 및 대한민국 등록특허 10-0773675 "후드"등과 같이 실내의 일정한 공간에서 튀김기등의 조리기구를 사용하게 될 때, 조리기구 상단에 환기시설이 구비되고 있고, 상기하였던 바와 같이 정전집진장치와 결합되어 사용되는 경우가 많아지고 있다.
또한 조리를 위해 조리기구를 가열하여 발생되는 열에너지는 폐열로 손실되고 있으며, 이때 발생되는 폐열을 활용하기 위한 다양한 기술이 대한민국 등록특허 10-0992701 "가스레인지의 폐열을 이용한 온수 보일러" 및 대한민국 공개특허 10-2014-0101217 "폐열 회수구조를 갖는 화덕 및 그를 포함하는 조리기구"등에서 게시되어 있으나 폐열의 단순활용에 그치고 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 조리기구가 구비된 공간에 설치되는 정전집진장치에서 환기 및 공기여과 후 발생하게 되는 오존과 같은 기체유해성분을, 조리에 쓰이고 활용되지 못하였던 폐열을 이용하여 제거하는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명에 따른 폐열을 이용한 공기정화장치는 정전집진장치로 여과될 기체를 공급하는 환기부, 폐열이 발생되는 가열조리기 및 가열조리기의 폐열로 가열된 고온의 기체가 이동되는 동축가열관 및 동축가열관에 동축상에서 관의 내부로 관통되며 정전집진장치에서 여과된 기체가 배기되는 동축배기관으로 구성되는 유해성분제거부를 포함한다.
바람직하게는, 가열조리기는 고온의 기름으로 조리를 하는 튀김기로구성된다.
바람직하게는, 유해성분제거부는 동축가열관의 일단에 폐열로 가열된 기체가 동축가열관으로 원활하게 흡기 될 수 있도록 구비되는 송풍장치를 더 포함한다.
바람직하게는 동축배기관의 외주면에서 외곽으로 연장되어 동축가열관 내로 유동되는 정전집진장치에서 여과된 기체가 동축가열관 외부로 유동되는 고온의 기체와 넓은 면적으로 접할 수 있도록 구비되는 집열유닛을 더 포함한다.
바람직하게는 집열유닛은 구리 및 알루미늄 중 어느하나의 또는 열전달율이 높은 다른 형태의 합금 재질로 형성된다.
바람직하게는, 동축배기관은 동축가열관의 일측의 동축상에서 관입되고, 관입된 동축배기관의 둘레로 감겨서 배출되는 형태로 구성된다.
본 발명에 따르면 고온, 특히 섭씨 350도 이상에서 오존과 같은 유해성분의 분해가 활발해지는 성질(온도에 따라 기하급수적으로 분해 증가)을 활용하여, 정전집진장치가 설치되어 공기의 여과가 이뤄지는 장소에서 정전집진장치의 가동으로 발생 되는 유해성분을 제거필터에 통과시키거나 촉매제를 분무 또는 통과하는 방법등으로 분해시키는 방법들에 비하여 설치 및 유지, 관리비가 저렴하면서 주방기구에서 발생되는 폐열을 이용함으로 경제성이 높고, 고온의 기체속으로 오존과 같은 유해성분을 포함한 공기가 통과하게 하여 특히, 친전자성 및 친핵성반응으로 매우 반응성이 강한 산화제인 오존을 효과적으로 분해할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열을 이용한 공기정화장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열을 이용한 공기정화장치의 기체 흐름을 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열을 이용한 공기정화장치의 유해성분제거부를 나타낸 투시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열을 이용한 공기정화장치의 동축배기관 및 집열유닛을 나타낸 사시도 및 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열을 이용한 공기정화장치의 동축배기관이 감겨서 형성되는 예를 나타낸 사시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 설명될 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 함을 밝혀둔다.
본 발명에 따른 폐열을 이용한 공기정화장치는 하기 되는 것과 같이 실시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열을 이용한 공기정화장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열을 이용한 공기정화장치의 기체 흐름을 나타낸 개략도이다.
도 1 및 2를 참조하여 본 발명에 따른 폐열을 이용한 공기정화장치는 크게 구분하여 폐열이 발생되는 가열조리기(100), 정전 분리 작용을 이용한 집진 장치인 정전집진장치(300), 정전집진장치(300)로 여과될 기체를 공급하는 환기부(200) 및 가열조리기(100)에서 발생되는 폐열을 이용하여 기체중에 오존등의 유해성분을 분해하는 유해성분제거부(400)를 포함한다.
아래에서는 상기된 각각의 구성을 구체적으로 자세하게 설명한다.
가열조리기(100)는 전기, 가스나 숯 등을 에너지원으로 하여 발열 되는 화력으로 음식물등을 조리하는 기구로 바람직하게는 고온의 기름을 사용하여 조리하는 튀김기 또는 가스나 숯 등을 이용하여 고기나 생선을 굽는 브로일러(broiler)에 적용되며 이는 예시적인 것으로서 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 당해 기술분야에서 적용 가능한 다양한 가열조리기구로 구현될 수 있다.
환기부(200)는 상기 가열조리기(100)에서 발생되는 오염된 기체 및 정화를 필요로 하는 기체를 포집하여 후기 될 정전집진장치(300)로 공급하는 역할을 하게 되며, 기체가 포집되기 용이하도록 넓게 개구부가 형성된 환기후드(210), 오염되었거나 정화되어야 할 기체를 흡입하여 순환케 하는 송풍팬(220) 및 기체가 관로내에서 이동하게 되는 연결관(230)으로 구성된다.
정전집진장치(300)는 정전 분리 작용을 이용한 집진장치로 오염된 기체가 유입되는 흡기구(310)와 집진 및 유증기가 제거된 기체가 배기되는 배기구(320)로 구성되고, 기체 속의 먼지 및 유증기에 전하를 주어, 이것을 직류 또는 교류 고압으로 흡수하여 제거하는 방식으로 미량의 오존과 같은 유해성분이 발생되고, 이 유해성분이 포함된 기체(A)를 배기구(320)로 배출하게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열을 이용한 공기정화장치의 유해성분제거부를 나타낸 투시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열을 이용한 공기정화장치의 동축배기관 및 집열유닛을 나타낸 사시도 및 단면도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열을 이용한 공기정화장치의 동축배기관이 감겨서 형성되는 예를 나타낸 사시도이다.
도 3 내지 5를 참조하여,
유해성분제거부(400)는 상기 가열조리기(100)의 폐열이 발생 되는 조리부의 근처에 구성되어 고온의 기체가 관로내부로 이동하게 되는 동축가열관(430), 가열조리기(100)에서 발생 되는 폐열의 포집에 용이하도록 개방부가 넓게 형성되는 후드부(410), 후드부(410)로 흡기 된 고온의 기체가 유입되어 동축가열관(430)으로 이동되는 인입관(420), 동축가열관(430)을 경유한 고온의 공기가 배출되는 인출관(440), 인출관(440)의 일단에 설치되어 고온의 기체를 흡입하는 송풍장치(450) 및 동축가열관(430)과 동일한 축상에서 동축가열관(430)내부를 관통하는 동축배기관(460)으로 구성된다. 이는 예시적인 것으로서 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 당해 기술분야에서 적용 가능한 다양한 방법으로 구현될 수 있으며 본 상세한설명에서 기술되는 실시예에 따라 동축가열관(430)의 내부를 동축상에서 관통하여 형성되는 동축배기관(460)의 구조는 동축배기관(460)의 내부를 동축상에서 동축가열관(430)이 관통하여 형성되는 형태로 구현될 수 있다.
후드부(410)는 도 3을 참조하여 일반적으로 하부에서 발생된 폐열을 효과적으로 포집할 수 있도록 개방된 하부가 넓고 상부로 갈수록 단면이 작아지는 하광상협의 형태로 구성된다.
인입관(420)은 상기 후드부(410)로 유입된 고온의 기체가 동축가열관(430)으로 이동될 수 있도록 연결하는 관로이자 연결부이다.
동축가열관(430)은 가열조리기(100)의 폐열이 발생되는 상부에서 충분한 길이를 가지고 형성되고, 도 3에서와 같이 가열조리기(100)에 종으로 길게 구성되고, 본 발명이 적용되는 다양한 실시예에 따라 당해 기술분야에서 적용 가능한 다양하게 구현될 수 있으며, 아래에서 설명될 동축배기관(460)을 감싸는 형태로 내부의 관로를 통하여 가열조리기(100)의 폐열로 가열된 고온의 기체가 유동하게 되는 통로 역할을 한다.
인출관(440)은 상기 동축가열관(430)을 거쳐온 고온의 기체가 배출되는 통로로 일단은 동축가열관(430)에 타단은 상기되었던 환기부(200)의 환기후드(210)로 관입되어 가열조리기(100)로부터 발생된 고온의 기체가 정전집진장치(300)로 순환되도록 한다.
송풍장치(450)는 상기 인출관(440)이 환기부(200)의 환기후드(210)로 관입된 끝단에 구성되어 회전되는 팬(fan)으로 가열조리기(100)에서 발생되는 폐열로 가열된 고온의 기체가 상기 후드부(410), 인입관(420), 동축가열관(430) 및 인출관(440)을 거쳐서 유동이 되도록 유체를 순환시키는 동력을 발생하는 장치이다.
동축배기관(460)은 일단이 정전집진장치(300)의 배기구(320)에 연결되어 정전집진장치(300)에서 여과되고 오존등의 유해성분이 함유되어 있는 유해성분이 포함된 기체(A)가 유입되고, 상기 동축가열관(430)의 내부로 관통되어 관로가 형성된다. 동축가열관(430)의 내부로 관통되는 동축배기관(460)의 외주면에는 열전도율이 높은 구리(Cu) 혹은 가볍고 재활용 비용이 저렴하며 가공시에 환경유해물질의 발생이 적은 알루미늄(Aluminum)으로 형성되어 열전달이 용이하도록 표면적을 넓게 하는 돌출된 다수개의 집열유닛(461)이 구비된다. 바람직하게는 도 4를 참조하여 상기 집열유닛(461)은 양단이 동축배기관(460)에 결합 된 반원형으로 동축배기관(460)의 외주면에 촘촘히 구성된다. 이는 예시적인 것으로서 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 당해 기술분야에서 적용 가능한 다양한 재질 및 형상의 집열유닛(461)으로 구현될 수 있다.
상기와 같은 구성에 근거하여 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열을 이용한 공기정화장치의 동작을 설명한다.
실내공간 특히, 조리를 하는 주방과 같이 지속적인 환기와 공기정화가 필요로 하는 공간에서 사용되는 정전집진장치(300)에서는 오존과 같은 유해성분이 발생되는 단점을 안고 있고, 대표적으로 오존은 상온에서 시간이 지나면서 자연스럽게 분해가 되는 성질을 가지고 있으나, 미량일지라도 인체에 유해한 영향을 줄 수 있어 이를 빠르고 효과적으로 분해하기 위해 고안된 기술로, 먼저 가열조리기(100)에서 조리를 위하여 가열되어 고온이 형성되는 조리부의 상단에서 폐열에 의해 가열된 고온의 기체가 유해성분제거부(400)에 구성되어 있는 송풍장치(450)에서 발생되는 흡입력에 의하여 후드부(410)와 인입관(420), 동축가열관(430) 및 인출관(440)을 차례로 거쳐 이동하게 되고, 이때 동축가열관(430)의 내부로 이동되는 기체의 온도는 섭씨350도 이상이 되도록 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 가열조리기(100)의 폐열발생위치와 유해성분제거부(400)의 위치와 간격이 정해진다. 이때, 상기 인출관(440)에서 고온의 기체가 인출되는 일단은 환기부(200)의 환기후드(210) 내부로 향하게 하는 것이 바람직하다.
정전집진장치(300)의 흡기구(310)로 흡기되는 오염된 기체는 정전집진장치(300)의 내부에서 정전 분리 작용에 의하여 미세먼지, 유증기등의 오염물질이 제거되고 배기구(320)로 배출되며, 배기구(320)에서 연결되는 동축배기관(460)이 상기 되었던 유해성분제거부(400)의 동축가열관(430)의 내부로 관통되어, 정전집진장치(300)에서 여과가 되었으나 오존과 같은 유해성분이 포함된 기체(A)가 동축배기관(460)의 관로를 따라 고온의 기체가 이동되는 동축가열관(430) 내부에서 가열처리 된다.
동축가열관(430) 및 동축배기관(460)이 동축상에서 겹쳐지는 구간이 길수록 유해성분의 분해효과가 높아지게 되고, 동축배기관(460)의 외주면에 형성되는 열전도성이 높고 표면적이 넓게 형성된 집열유닛(461)에 의하여 동축배기관(460)내부로 고온이 빠르게 전달되도록 한다. 상기 된 것과 같이 정전집진장치(300)의 배기구(320)로 배기되어 동축배기관(460)에서 고온처리되는 유해성분이 포함된 기체(A)는 종국적으로 가열조리기(100)에서 발생되는 폐열에 의하여 유해성분이 분해되어 유해성분이 분해된 기체(B)상태로 배출된다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
A : 유해성분이 포함된 기체 B : 유해성분이 분해된 기체
100 : 가열조리기 200 : 환기부
210 : 환기후드 220 : 송풍팬
230 : 연결관 300 : 정전집진장치
310 : 흡기구 320 : 배기구
400 : 유해성분제거부 410 : 후드부
420 : 인입관 430 : 동축가열관
440 : 인출관 450 : 송풍장치
460 : 동축배기관 461 : 집열유닛

Claims (8)

  1. 정전집진장치에서 발생되는 기체의 유해성분을 제거하는 공기정화장치에 있어서,
    상기 정전집진장치로 여과될 기체를 공급하는 환기부;
    폐열이 발생되는 가열조리기; 및
    상기 가열조리기의 폐열로 가열된 고온의 기체가 이동되는 동축가열관 및 상기 동축가열관에 동축상에서 관의 내부로 관통되며 정전집진장치에서 여과된 기체가 배기되는 동축배기관으로 구성되는 유해성분제거부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 공기정화장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 동축배기관의 외주면에서 외곽으로 연장되어 동축가열관내로 유동되는 고온의 기체와 접하는 면적을 넓혀주는 집열유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 공기정화장치.
  3. 정전집진장치에서 발생되는 기체의 유해성분을 제거하는 공기정화장치에 있어서,
    상기 정전집진장치로 여과될 기체를 공급하는 환기부;
    폐열이 발생되는 가열조리기; 및
    상기 정전집진장치에서 여과된 기체가 배기되는 동축배기관 및 상기 동축배기관에 동축상에서 관의 내부로 관통되며 가열조리기의 폐열로 가열된 고온의 기체가 이동되는 동축가열관을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 공기정화장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 동축가열관의 외주면에서 외곽으로 연장되어 동축배기관 내로 유동되는 고온의 기체와 접하는 면적을 넓혀주는 집열유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 공기정화장치.
  5. 제 2항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 집열유닛은 구리 및 알루미늄 중 어느 하나의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 공기정화장치.
  6. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 가열조리기는 고온의 기름으로 조리를 하는 튀김기를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 공기정화장치.
  7. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 동축가열관의 일단에 폐열로 가열된 기체가 동축가열관으로 원활하게 흡기 될 수 있도록 구비되는 송풍장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 공기정화장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 동축배기관은 동축가열관의 일측의 동축상에서 관입되고,
    관입된 동축배기관의 둘레로 감겨서 배출되는 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 공기정화장치.
KR1020150023075A 2015-02-16 2015-02-16 폐열을 이용한 공기정화장치 KR101616970B1 (ko)

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KR1020150023075A KR101616970B1 (ko) 2015-02-16 2015-02-16 폐열을 이용한 공기정화장치

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