KR102182242B1 - 연속운전이 가능한 공기정화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이산화탄소 농도 저감을 위한 공기정화장치로서, 흡입구, 제1 및 2 토출구가 형성된 하우징, 상기 하우징의 내부에 배치되고 흡입구를 통해 흡입된 외기를 정화 처리하는 한 쌍의 반응기, 상기 반응기의 내부에 배치되고 외기에 포함된 이산화탄소를 흡착하는 제올라이트 충진부, 상기 반응기의 내부에서 제올라이트 충진부와 마주보는 위치에 배치되고 제올라이트 충진부에 열을 공급하여 이산화탄소를 탈착시키는 히팅부, 상기 반응기를 제1 및 2 토출구에 연결시키는 토출라인에 구비되고, 반응기에서 배출된 공기를 제1 토출구와 제2 토출구 중에서 어느 하나로 이동하도록 토출 경로를 결정하는 경로 유도부, 상기 제1 토출구 측에 구비되어 공기를 실내로 배출시키는 제1 블로워와 제2 토출구 측에 구비되어 공기를 실외로 배출시키는 제2 블로워 및 상기 히팅부, 경로 유도부 및 제1, 2 블로워의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

연속운전이 가능한 공기정화장치 {Air Cleaner Capable of Continuous Operation}
본 기재는 실내 공기 중 이산화탄소 농도를 저감시키기 위해 연속적인 정화 처리가 가능한 공기정화장치에 관한 것이다.
이산화탄소(CO2)는 호흡 과정과 연소기구 사용 등으로 발생하는 기체이다. 이산화탄소는 밀폐된 실내에서는 그 농도가 점점 증가하게 된다. 실내의 이산화탄소 농도가 높아짐에 따라 여러 가지 부작용이 발생할 수 있으며, 대표적으로 두통, 어지러움, 졸음 현상 등이 있다.
이에 따라, 실내의 이산화탄소의 농도를 약 1,000ppm 이하로 유지시킬 필요가 있고, 일상 생활을 영위하기 위해서는 반드시 환기를 시켜 실내의 이산화탄소의 농도를 700ppm 이하로 낮추어야 한다.
일반적인 공기청정기는 이산화탄소를 선택적으로 제거하는 방식이 아니라 먼지 및 기타 유기화합물(VOCs 같은 종류)을 단순히 필터링하는 수준이며, 재생을 위해서는 필터 카트리지 (일반 필터 및 활성탄 필터, 특수 필터 등을 포함)를 교체하는 방식이다. 실내 공기 오염도 및 필터 카트리지의 수명에 따라 교체 주기가 각각 다르며, 적절한 교체 주기를 찾는 것 또한 어렵다.
또한, 종래 공기정화장치는 실내에 설치한 후 일정 시간 작동하게 되면 실내를 환기하면서 사용해야 한다. 이때 외부 공기가 유입되면서 실내 공기 오염이 발생될 수 있으며, 추운 겨울철 혹은 무더운 여름철에는 외부 공기 유입으로 인한 냉,난방비의 부담이 가중될 수 있는 단점이 있다.
본 발명의 일 측면은, 이산화탄소의 제거를 위한 제올라이트의 흡착 반응과, 기 사용된 제올라이트의 재생을 위한 탈착 반응이 동시에 수행될 수 있는 공기정화장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은, 별도의 실내 환기가 없이도 연속적으로 공기정화 처리가 가능한 공기정화장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기정화장치는, 흡입구, 제1 및 2 토출구가 형성된 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치되고 흡입구를 통해 흡입된 외기를 정화 처리하는 한 쌍의 반응기; 상기 반응기의 내부에 배치되고 외기에 포함된 이산화탄소를 흡착하는 제올라이트 충진부; 상기 반응기의 내부에서 제올라이트 충진부와 마주보는 위치에 배치되고 제올라이트 충진부에 열을 공급하여 이산화탄소를 탈착시키는 히팅부; 상기 반응기를 제1 및 2 토출구에 연결시키는 토출라인에 구비되고, 반응기에서 배출된 공기를 제1 토출구와 제2 토출구 중에서 어느 하나로 이동하도록 토출 경로를 결정하는 경로 유도부; 상기 제1 토출구 측에 구비되어 공기를 실내로 배출시키는 제1 블로워와 제2 토출구 측에 구비되어 공기를 실외로 배출시키는 제2 블로워; 및 상기 히팅부, 경로 유도부 및 제1, 2 블로워의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 구조로 이루어진다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 한 쌍의 반응기 중 이산화탄소의 흡착 반응이 일어나는 반응기를 제1 반응기, 탈착 반응이 일어나는 반응기를 제2 반응기라고 할 때, 상기 제1 반응기에서 배출된 공기는 제1 토출구로 이동하도록 경로 유도부를 제어하되, 제1 반응기의 히팅부가 작동하지 않도록 제어하며, 상기 제2 반응기에서 배출된 공기는 제2 토출구로 이동하도록 경로 유도부를 제어하되, 제2 반응기의 히팅부가 작동하도록 제어하며, 상기 제1 반응기에서 이산화탄소의 흡착량이 기준치에 도달하면, 제1 반응기는 이산화탄소의 탈착 반응을 수행하고, 제2 반응기는 이산화탄소의 흡착 반응을 수행하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제올라이트 충진부는, 상기 반응기의 내벽에 밀착 결합되며, 상부가 개방된 원통형의 형상으로 형성되되, 바닥면은 격자 형태의 그물망 형태로 형성되는 충진함체와, 상기 충진 함체에 채워지는 복수 개의 제올라이트로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제올라이트는, 제올라이트 3A, 4A, 5A, 13X 를 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상의 제올라이트로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제올라이트는, 직경이 2 내지 5 mm 로 형성되는 비드의 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 히팅부는, 상기 제올라이트 충진부의 상부 측에 거리만큼 이격 설치되고, 상기 제올라이트를 가열하는 온도의 범위는 100 ℃ 내지 200 ℃일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제올라이트 충진부는, 상기 반응기 내부에 적층 가능하게 배치되는 복수 개의 충진 플레이트와, 상기 충진 플레이트에 채워지는 복수 개의 제올라이트로 구성되며, 상기 충진 플레이트는, 서로 평행하게 배치되는 m개의 가로 와이어; 서로 평행하게 배치되되 상기 가로 와이어와 수직하게 배치되는 n개의 세로 와이어; 및 상기 가로 와이어와 세로 와이어의 원주 방향을 따라 형성되며 반응기의 내벽에 밀착 결합되는 둘레벽을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 각 반응기는 이산화탄소의 흡착과 탈착을 번갈아 가면서 수행하게 되므로 공기의 정화처리는 중단되지 않고 연속성 있게 수행될 수 있으며, 흡착 반응을 거친 공기는 실내로 배출하여 실내 공기를 정화하고, 탈착 반응을 거친 공기는 실외로 배출함으로써, 별도의 실내 환기 없이도 작동이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기정화장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 공기정화장치의 모식도이다.
도 3은 도 1의 공기정화장치의 제어부의 작동 블록도이다.
도 4는 도 1의 공기정화장치의 경로 유도부의 작동 상태를 나타내는 모식도이다.
도 5 및 도 6은 도 1의 공기정화장치의 작동 상태도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 공기정화장치에 적용되는 제올라이트 충진부의 모식도이다.
도 8은 도 7의 제올라이트 충진부에 적용되는 충진 플레이트의 배치 방식에 대한 설명도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 제올라이트 충진부에 관한 사시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지칭하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기정화장치는, 하우징(10), 반응기(100), 제올라이트 충진부(200), 히팅부(150), 경로 유도부(60), 제1, 2 블로워(31, 32) 및 제어부(300)를 포함한다.
하우징(10)은 내부 공간을 형성하며, 상부에는 외기가 유입되는 흡입구(11)가 형성되고, 하단의 측부에는 공기정화장치를 통과한 공기가 토출되는 토출구(21, 22)가 형성된다.
흡입구(11)에는 필터 카트리지(12)가 분리 가능하게 설치된다(도 2 참조). 필터 카트리지(12)는 흡입되는 공기 중에 포함된 이물질을 1차로 걸러낼 수 있다. 필터 카트리지(12)는 이물질이나 비교적 큰 사이즈의 먼지 입자를 여과하는 프리필터(prefilter)와, 프리필터를 통과한 공기 중의 미세입자를 유해물질을 여과시켜 제거하거나, 흡입된 공기 중에 포함된 방사상 물질 등을 제거하는 헤파필터(hapa filter)로 구성될 수 있다.
토출구(21, 22)는 실내와 연결되는 제1 토출구(21)와 실외로 연결되는 제2 토출구(22)로 구성된다. 반응기(100)를 거치면서 이산화탄소의 농도가 저감된 공기는 제1 토출구(21)를 통해 실내로 배출된다. 또한, 반응기(100)를 거치면서 이산화탄소의 농도가 높아진 공기는 제2 토출구(22)를 통해 실외로 배출된다. 이 때, 제2 토출구(22)에는 실외 배출라인(23)이 설치되어 공기를 실외로 배출할 수 있다.
제1 토출구(21) 측에는 공기를 흡입하고, 반응기(100)를 거친 후 실내로 배출시키기 위한 제1 블로워(31)가 구비되며, 제2 토출구(22) 측에도 공기를 흡입하고, 이를 실외로 배출시키기 위한 제2 블로워(32)가 구비된다.
반응기(100)는 하우징(10)의 내부 공간에 배치된다. 반응기(100)에서는 공기 중 이산화탄소 농도를 저감시키는 흡착 반응과, 흡착된 이산화탄소를 탈착시키는 탈착 반응이 일어날 수 있다.
이와 같이, 흡착 반응, 또는 탈착 반응이 일어날 수 있는 반응기(100)는 한 쌍으로 구비되므로, 어느 하나의 반응기(100)에서 흡착 반응이 일어날 경우, 나머지 하나의 반응기(100)에서는 탈착 반응이 일어날 수 있다. 이는 공기정화장치의 정화 처리 작업이 중단되지 않고 연속적으로 수행될 수 있도록 하기 위함이며, 연속운전의 구체적인 작동방식에 대해서는 별도로 후술한다.
반응기(100)는 내부에 반응 공간을 가지되, 하우징(10)의 높이 방향과 평행한 방향(수직 방향)으로 길게 형성될 수 있다. 이에 따라, 반응기(100)는 상부 측으로부터 하부 측까지 통로를 형성하며, 흡입구(11)를 통해 흡입된 외기(공기)가 통과할 수 있는 공간을 제공한다. 반응기(100)의 상부로 유입된 공기는 하부로 이동한다.
한 쌍의 반응기(100)는 하우징(10)의 하부면을 기준으로 동일한 높이에 위치에 배치되되, 서로 마주보는 위치에 배치될 수 있다. 한 쌍의 반응기(100)는, 반응기(100)의 내부에서 일어나는 반응의 종류가 흡착 반응과 탈착 반응으로 서로 다를 뿐, 실질적으로 동일한 구성이며, 내부에 배치되는 구성들도 동일하다.
반응기(100)는 내부에 히팅부(150)와 제올라이트 충진부(200)가 배치될 수 있다.
제올라이트 충진부(200)는 제올라이트가 충진될 수 있는 충진 함체(210)와 충진 함체(210)에 채워지는 제올라이트(220)로 구성된다.
충진 함체(210)는 상부가 개방된 원통형의 형상으로 형성될 수 있다. 충진 함체(210)의 바닥면은 격자 형태의 그물망 형태로 형성될 수 있다. 그물망의 격자 간격은 비드 형상의 제올라이트(220)보다 작게 형성될 수 있다.
제올라이트(220)는, 제올라이트 3A, 4A, 5A 및 13X를 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상의 제올라이트로 구성될 수 있다. 제올라이트는 비드 형태로 형성될 수 있으며, 직경이 2 mm 내지 5mm 로 형성될 수 있다.
히팅부(150)는 반응기(100)의 내부에서 제올라이트 충진부(200)의 상부 측으로부터 거리(d)만큼 이격되어 설치된다. 히팅부(150)는 제올라이트 충진부(200)와 서로 마주보게 설치된다.
히팅부(150)는 복수 개의 히터들(151)로 구성되어 반응기(100)의 내부로 삽입 설치될 수 있고, 제올라이트(250)에 흡착된 이산화탄소의 탈착을 위해 제올라이트 충진부(200)에 열을 공급할 수 있다. 이산화탄소의 탈착률을 높이기 위해 이격 거리(d)는 조절 가능하다.
반응기(100)는 하부에 연결된 토출라인(50)을 통해 제1 토출구(21)와 제2 토출구(22)에 연결될 수 있다. 토출라인(50)은 일단이 반응기(100)에 연통 가능하게 연결되고, 타단으로 향하는 일 지점(분기점)에서 분기되며, 분기된 토출라인(50)은 각각 제1 토출구(21)와 제2 토출구(22)로 연결된다.
반응기(100)를 통과하여 배출된 공기는 토출라인(50)을 통해 제1 토출구(21)와 제2 토출구(22) 중 어느 하나의 토출구를 통해 실내, 또는 실외로 배출될 수 있다. 공기가 어느 토출구를 통해 배출될지는 경로 유도부(60)에 의해 결정된다.
도 4는 도 1의 공기정화장치의 경로 유도부의 작동 상태를 나타낸다.
도 4를 함께 참조하면, 경로 유도부(60)는 토출라인(50)에 구비되되, 바람직하게는 토출라인(50)의 분기점에 구비될 수 있으며, 반응기(100)에서 배출된 공기가 제1 토출구(21)와 제2 토출구(22) 중에서 어느 토출구로 이동할지, 이동 경로를 결정한다. 예를 들어, 경로 유도부(60)는 공기가 3방향으로 흐를 수 있는 삼방밸브(three way valve)인 것이 바람직하다.
경로 유도부(60)는 반응기(100)에서 일어나는 반응의 종류(흡착, 탈착)에 따라 공기의 토출 경로를 결정할 수 있다. 토출 경로를 결정하는 경로 유도부(60)의 작동은 제어부(300)에 의해 제어될 수 있다.
경로 유도부(60)는 반응기(100)에서 이산화탄소의 흡착 반응이 일어남에 따라, 반응기(100)로부터 정화된 공기가 나오면 실내로 배출될 수 있도록 공기의 토출 경로를 제1 토출구(21)로 결정한다. 이와 반대로, 경로 유도부(60)는 반응기(100)에서 이산화탄소의 탈착 반응이 일어남에 따라 반응기(100)로부터 이산화탄소의 농도가 높은 공기가 나오면 실외로 배출될 수 있도록 제2 토출구(22)로 결정한다.
이하에서는, 반응기(100)에서 일어나는 반응의 종류에 따른 공기정화장치의 작동 과정을 설명한다.
반응기 내부의 흡착 반응과 탈착 반응
일반적으로 이산화탄소는 상온에서 제올라이트에 흡착되는 흡착 반응이 일어나며, 제올라이트에 흡착된 이산화탄소를 탈착시키기 위해서는 약 60℃ 이상의 고온의 분위기가 조성되어야 한다.
따라서, 한 쌍의 반응기 중에서 이산화탄소의 흡착 반응이 일어나는 반응기에서는 히팅부가 작동하지 않으며, 탈착 반응이 일어나는 반응기에서만 히팅부가 작동된다.
또한, 공기정화장치가 한 쌍의 반응기를 구비하고 있는 것은, 각 반응기가 흡착 반응과 탈착 반응을 번갈아 가면서 수행함에 따라, 공기정화장치의 공기 정화 처리가 중단되지 않고 연속 운전될 수 있게 하기 위함이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기정화장치의 작동 상태도이며, 이를 참조하여 연속운전되는 공기정화장치의 작동을 설명한다.
편의상, 도면 상에서 왼쪽에 위치한 반응기를 제1 반응기(100A), 오른쪽에 위치한 반응기를 제2 반응기(100B)라 한다.
먼저, 흡입구(11)의 필터 카트리지(12)를 통해 유입된 외기는, 필터 카트리지(12)를 통과하면서 비교적 큰 먼지 입자가 1차로 여과된다. 필터 카트리지(12)를 통과한 외기는 제1 반응기(100A) 또는 제2 반응기(100B)로 흘러 들어갈 수 있다.
제1 반응기(100A)를 살펴보면, 공기는 제올라이트 충진부(200A)를 통과하면서 이산화탄소가 제올라이트에 흡착되고, 이에 따라 제올라이트 충진부(200A)를 통과한 공기 중 이산화탄소는 통과 전보다 낮아지게 된다.
이 때, 제1 반응기(100A)의 히팅부(150A)는 작동하지 않는다. 이와 동시에 경로 유도부(60)는 제1 반응기(100A)와 제1 토출구(21)의 연결통로를 개방하고, 제1 반응기(100A)와 제2 토출구(22)의 연결통로를 폐쇄시킨다. 이와 같은 히팅부(150)와 경로 유도부(60)의 작동은 제어부(300)에 의해 제어된다.
따라서, 제1 반응기(100A)를 통과한 이산화탄소 농도가 저감된 상태, 즉, 정화 처리된 공기는 제1 토출구(21)를 통해 실내로 배출될 수 있다.
이와 같은 작동은, 제1 반응기(100A)에서 제올라이트에 흡착된 이산화탄소의 흡착량이 일정 기준치에 도달하기 전까지 계속 수행된다. 이산화탄소의 흡착량은 제올라이트 충진부(200A)의 무게 변화를 통해 감지할 수 있다. 이를 위해, 제올라이트 충진부(200A)의 일 측에는 제올라이트 충진부(200A)의 무게를 측정할 수 있는 무게측정 센서(미도시)가 설치될 수 있다.
이산화탄소 흡착량의 기준치 도달 여부를 확인하기 위해, 실내 공기의 이산화탄소 농도를 측정함으로써, 제올라이트의 이산화탄소 흡착량을 상대적으로 확인할 수 있다. 이를 위해 공기정화장치에는 실내 공기 중 이산화탄소의 농도를 측정할 수 있는 이산화탄소 측정센서(미도시)가 설치될 수 있다.
한편, 제1 반응기(100A)에서 이산화탄소가 흡착되는 동안, 제2 반응기(100B)에서는 이산화탄소의 탈착 반응이 일어날 수 있다.
여기서, 이산화탄소의 탈착 반응은, 반응기를 기준으로, 제올라이트 속에 흡착된 이산화탄소를 탈착시키는 것이기 때문에 탈착 반응이라 이해할 수 있다. 또는, 제올라이트를 기준으로 할 경우, 흡착된 이산화탄소를 탈착시킴으로써, 제올라이트가 다시 이산화탄소를 흡착할 수 있게 되므로 제올라이트의 재생 반응으로 이해할 수 있다.
제2 반응기(100B)의 제올라이트에 기준치에 달하는 이산화탄소가 흡착되었거나 기준치를 초과하는 이산화탄소가 흡착되었을 경우, 제올라이트의 재생을 위해 히팅부(150)는 일정 온도 이상의 열을 제올라이트에 공급해주어야 한다.
히팅부(150)에 의해 고온의 분위기가 형성되면, 제올라이트에 흡착된 이산화탄소가 탈착된다. 이에 따라, 제2 반응기(100B) 내부의 공기는 이산화탄소 농도가 상대적으로 높아지게 된다.
이산화탄소의 농도가 상대적으로 높아진 공기를 실외로 배출하기 위해, 경로 유도부(60)는 제2 반응기(100B)와 제1 토출구(21)의 연결통로는 폐쇄하고, 제2 반응기(100B)와 제2 토출구(22)의 연결통로를 개방시킨다. 이와 같은 경로 유도부(60)의 작동은 제어부(300)에 의해 제어된다.
따라서, 제2 반응기(100B)를 통과한 공기, 즉, 이산화탄소 농도가 높아진 공기는 제2 토출구(22)를 통해 실외로 배출될 수 있다.
정리하면, 제1 반응기(100A)에서 이산화탄소(CO2)의 흡착이 일어나는 동안, 해당 반응기(100A) 내의 히팅부(150A)는 작동하지 않고, 제1 반응기(100A) 측의 토출라인에 구비된 경로 유도부(60A)는 제1 반응기(100A)를 제1 토출구(21)와 연결시킨다. 이와 동시에, 제2 반응기(100B)에서는 히팅부(150B)가 작동하여 제올라이트의 재생(이산화탄소의 탈착)이 일어나게 되고, 제2 반응기(100B) 측의 토출라인에 구비된 경로 유도부(60B)는 제2 반응기(100B)를 제2 토출구(22)와 연결시킨다.
이와 같은 작동 방식은, 흡착 반응이 수행되는 반응기 내에서 이산화탄소의 흡착량이 일정 기준치에 도달하기 전까지 계속 수행되며, 흡착량이 일정 기준치에 도달하게 되면, 제어부(300)는 제1 반응기(100A)와 제2 반응기(100B)의 반응 내용을 교대할 수 있게 제어한다.
제1 반응기(100A)에서는 제올라이트의 이산화탄소 흡착량이 기준치에 도달하였기 때문에, 제올라이트를 재생하기 위해 히팅부(150A)가 작동하여 제올라이트의 이산화탄소를 탈착시킨다. 경로 유도부(60A)는 제1 반응기(100A)와 제2 토출구(22)의 연결 통로를 개방시키고, 제1 반응기(100A)와 제1 토출구(21)의 연결 통로는 폐쇄시킨다.
이와 동시에, 제2 반응기(100B)의 제올라이트는 재생된 상태이기 때문에, 흡입된 공기 중 이산화탄소를 흡착할 수 있으며, 경로 유도부(60B)는 제2 반응기(100B)와 제1 토출구(21)의 연결 통로를 개방시키고, 제2 반응기(100B)와 제2 토출구(22)의 연결 통로는 폐쇄시킨다.
따라서, 제1 반응기(100A)에서 배출된 이산화탄소 농도가 높아진 공기는 제2 토출구(22)를 통해 실외로 배출되고, 제2 반응기(100B)에서 배출된 이산화탄소 농도가 낮아진 공기는 제1 토출구(21)를 통해 실내로 배출된다.
이와 같은, 각 반응기(100A, 100B)의 흡착 반응과 탈착 반응이 번갈아 이루어짐에 따라 공기정화 처리 작업은 중단되지 않고 연속적으로 수행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 공기정화장치에 적용되는 제올라이트 충진부의 모식도이며, 도 8은 도 7의 제올라이트 충진부에 적용되는 충진 플레이트의 배치 방식에 대한 설명도이다.
제올라이트 충진부(400)는 적층 가능하게 배치되는 복수 개의 충진 플레이트(410)와 충진 플레이트(410)에 채워지는 제올라이트(420)로 구성된다.
충진 플레이트(410)는 서로 평행하게 배치되는 m개의 가로 와이어(411)와, 서로 평행하게 배치되되 상기 가로 와이어(411)와 수직하게 배치되는 n개의 세로 와이어(412)를 포함하는 그물망 구조로 형성될 수 있다. 가로 와이어(411)와 세로 와이어(412)는 원주 방향을 따라 형성된 둘레벽(413)에 의해 반응기(100)의 내벽에 밀착 결합될 수 있다.
평행하게 배치되는 가로 와이어(411) 간의 간격(dm), 또는 평행하게 배치되는 세로 와이어(412) 간의 간격(dn)은 제올라이트(420)의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 제올라이트(420)는 비드 형태로 형성되되, 직경은 2 mm 내지 5 mm 로 형성될 수 있다.
충진 플레이트(410)는 복수 개로 구비되므로, 반응기(100)의 길이 방향(상부에서 하부로 향하는 방향)을 따라 배치될 수 있다. 각 단에 배치되는 충진 플레이트(410)는, 대면하는 충진 플레이트(410)에 대하여 수직 방향을 회전축으로 하여 일정 각도만큼 회전된 상태로 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 7을 참조하면, 복수 개의 충진 플레이트(410)가 적층 배치되는 경우, 충진 플레이트(410)는 p단과 p+1단에 배치될 수 있다. 여기서, p단이 p+1단보다 상부에 위치할 수 있으나, 배치 순서가 바뀌어도 무방하다.
p단의 충진 플레이트(410)의 가로 와이어(411)와 세로 와이어(412)가 각각 x축과 y축에 평행할 때, p+1단의 충진 플레이트(410)는 가로 와이어(411)와 세로 와이어(412)가 각각 x'축과 y'축에 평행할 수 있다. x'축은, x축이 회전축(C)을 기준으로 θ만큼의 회전된 상태일 수 있으며, y'축은 y축이 회전축(C)을 기준으로 θ만큼 회전된 상태일 수 있다.
이러한 충진 플레이트(410)의 배치 방식을 통해 공기가 수초 내에 제올라이트 충진부(400)를 통과하게 되며, 제올라이트(420)와 공기의 접촉 면적을 넓힘으로써, 이산화탄소의 흡착률을 높힐 수 있다. 또한, 이산화탄소의 탈착을 위해 히팅부(150)로부터 열을 공급받을 경우, 제올라이트(420)에 흡착된 이산화탄소의 탈착률을 높일 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 제올라이트 충진부에 관한 사시도이다.
도 8을 참조하면, 제올라이트 충진부(210)의 충진 함체(210)는 중공 형상으로 상부와 하부가 개방된 형태로 형성되고, 충진 함체(210)의 측면 하단에는 가로 방향으로 설치슬롯(212)이 형성될 수 있다.
내측이 그물망(216) 구조로 형성된 메쉬 플레이트(215)는 설치슬롯(212)으로 삽입될 수 있다. 설치슬롯(212)을 통해 삽입된 메쉬 플레이트(215)는 충진 함체(210)의 내측에 제올라이트(220)가 충진될 수 있도록, 충진 함체(210)의 개방된 하부를 차단한다.
상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 하우징 11: 흡입구
21: 제1 토출구 22: 제2 토출구
31: 제1 블로워 32: 제2 블로워
60: 경로 유도부(삼방밸브)
100: 반응기 150: 히팅부
200: 제올라이트 충진부 210: 충진 함체
220: 제올라이트 300: 제어부
400: 제올라이트 충진부 410: 충진 플레이트
411: 가로 와이어 412: 세로 와이어

Claims (7)

  1. 흡입구, 실내와 연결되는 제1 토출구 및 실외와 연결되는 제2 토출구가 형성된 하우징;
    상기 하우징의 내부에 배치되고 흡입구를 통해 흡입된 외기를 정화 처리하는 한 쌍의 제1 및 2 반응기;
    상기 제1 및 2 반응기의 내부에 배치되고 외기에 포함된 이산화탄소를 흡착하는 제올라이트 충진부;
    상기 제1 및 2 반응기의 내부에서 제올라이트 충진부의 상부 측에 거리만큼 이격 배치되되, 제올라이트 충진부와 마주보는 위치에 배치되고 제올라이트 충진부에 열을 공급하여 이산화탄소를 탈착시키는 히팅부;
    상기 제1 및 2 반응기를 제1 및 2 토출구에 연결시키는 토출라인에 각각 구비되는 경로 유도부로서, 제1 및 2 반응기에서 배출된 공기가 제1 토출구와 제2 토출구 중에서 어느 토출구로 이동할지 토출 경로를 결정할 수 있도록 공기가 3 방향으로 흐를 수 있는 구조로 형성되는 경로 유도부;
    상기 제1 토출구 측에 구비되어 공기를 실내로 배출시키는 제1 블로워와 제2 토출구 측에 구비되어 공기를 실외로 배출시키는 제2 블로워; 및
    상기 히팅부, 경로 유도부 및 제1, 2 블로워의 작동을 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 반응기에서 이산화탄소의 흡착 반응이 일어나고, 제2 반응기에서 이산화탄소의 탈착 반응이 일어난다고 할 때,
    상기 제1 반응기에서 배출된 공기가 제1 토출구로 이동하도록 경로 유도부를 제어하되, 제1 반응기의 히팅부가 작동하지 않도록 제어하며,
    상기 제2 반응기에서 배출된 공기가 제2 토출구로 이동하도록 경로 유도부를 제어하되, 제2 반응기의 히팅부가 작동하도록 제어하며,
    상기 제1 반응기에서 이산화탄소의 흡착량이 기준치에 도달하면, 제1 반응기와 제2 반응기가 반응 내용을 교대하여 제1 반응기는 이산화탄소의 탈착 반응을 수행하고, 제2 반응기는 이산화탄소의 흡착 반응을 수행하도록 제어하는,
    이산화탄소 농도 저감을 위한 공기정화장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제올라이트 충진부는,
    상기 반응기의 내벽에 밀착 결합되며, 상부가 개방된 원통형의 형상으로 형성되되, 바닥면은 격자 형태의 그물망 형태로 형성되는 충진함체와, 상기 충진 함체에 채워지는 복수 개의 제올라이트로 구성되는,
    이산화탄소 농도 저감을 위한 공기정화장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제올라이트는,
    제올라이트 3A, 4A, 5A, 13X 를 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상의 제올라이트로 구성되는,
    이산화탄소 농도 저감을 위한 공기정화장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제올라이트는,
    직경이 2 내지 5 mm 로 형성되는 비드의 형태로 형성되는,
    이산화탄소 농도 저감을 위한 공기정화장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 히팅부는,
    상기 제올라이트를 가열하는 온도의 범위가 100 ℃ 내지 200 ℃인,
    이산화탄소 농도 저감을 위한 공기정화장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제올라이트 충진부는,
    상기 제1 및 2 반응기 내부에 적층 가능하게 배치되는 복수 개의 충진 플레이트와, 상기 충진 플레이트에 채워지는 복수 개의 제올라이트로 구성되며,
    상기 충진 플레이트는,
    서로 평행하게 배치되는 m개의 가로 와이어;
    서로 평행하게 배치되되 상기 가로 와이어와 수직하게 배치되는 n개의 세로 와이어; 및
    상기 가로 와이어와 세로 와이어의 원주 방향을 따라 형성되며 반응기의 내벽에 밀착 결합되는 둘레벽;
    을 포함하는,
    이산화탄소 농도 저감을 위한 공기정화장치.
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