KR102304871B1

KR102304871B1 - 열촉매를 이용한 송풍기형 공기청정기

Info

Publication number: KR102304871B1
Application number: KR1020210007523A
Authority: KR
Inventors: 배태승; 김요한
Original assignee: 주식회사 제이치물산
Priority date: 2021-01-19
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2021-09-27

Abstract

본 발명은 촉매부를 포함하는 공기청정기에 관한 것으로서, 산화철을 포함하는 열촉매부 및 열촉매부와 기 결정된 거리 이격되어 열촉매부에 열을 전달하는 발열부를 포함하는 필터; 필터를 수용하고, 동축 상으로 서로 결합되는 제1하우징 및 제2하우징을 포함하는 하우징;을 포함하고, 하우징 내로 공기가 유입되는 경로를 포함하는 제1유로 및 제1유로에 이어 필터를 경유하는 제2유로가 형성되는, 열촉매를 이용한 송풍기형 공기청정기가 제공된다.

Description

열촉매를 이용한 송풍기형 공기청정기{FAN TYPE AIR CLEANER USING THERMO-CATALYST}

본 발명은 열촉매를 이용한 송풍기형 공기청정기에 관한 것이다.

휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOCs)은 악취를 일으키며, 호흡기관 장애 및 발암 등 각종 질병을 유발하여 인체에 대한 유해성을 갖는 오염물질이다. 나아가, 휘발성 유기화합물은 대기 중에서 광화학반응을 일으켜 광화학산화물 등의 2차 오염물질을 생성한다. 이러한 문제들로 인하여, 최근에는 휘발성 유기화합물을 분해시켜 배출하도록 하는 환경오염 방지 규제가 강화되는 추세이다.

휘발성 유기화합물을 분해하는 대표적인 분해 방법으로는 연소산화와 촉매산화의 방법이 있다. 연소산화는 광범위한 구간에 걸쳐 유기화합물이 연소되도록 하는 것으로, 이는 상당히 많은 양의 축열재를 요구하며, 장치자체의 크기가 대형화되고, 축열에 따른 높은 산화온도 및 강제 배기 방식에 따른 에너지 손실이 되는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제 2017-0030224 호 (2017. 03. 17)

본 발명의 목적은 기존의 백금 기반 촉매에 산화철을 증착하여, 상온에서부터 배기가스의 유해한 물질의 무해 물질로의 전환이 가능하며, 500℃의 고온 배기가스 환경에서도 구조적 안정성이 있는 촉매부를 이용해 공기를 정화하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 열촉매부는 백금을 더 포함할 수 있다.

또한, 필터는, Pt/Al2O3 및 철 전구체를 밀봉된 반응기 내부에 각각 위치시키는 단계; 반응기의 온도를 50 ~ 70℃의 온도로 가열하여 철 전구체를 기화시키는 단계; 반응기의 온도를 150 ~ 250℃의 온도로 가열하여 Pt/Al2O3 표면 및 내부에 산화철을 증착시켜 촉매(Fe-Pt/Al2O3)를 제조하는 단계; 제조된 촉매를 공기 중에서 400 ~ 500℃의 온도로 가열하여 열처리하는 단계; 촉매는 적어도 실리케이트, 충진제로서 티타늄옥사이드, 메틸셀룰로오스, 분산제로서 나프탈렌 또는 탄소수가 16 내지 18인 불포화지방산, 난연제로서 수산화 마그네슘 또는 몬모릴로나이트를 혼합하여 코팅 조성물을 제조하는 단계; 및 코팅 조성물을 세라믹 필터에 코팅하는 단계;를 순차적으로 수행함으로써 형성될 수 있다.

또한, 난연제는, 수산화 마그네슘 및 몬모릴로나이트가 1:1의 중량비로 구성될 수 있다.

또한, 코팅 조성물은 실리케이트 50 ~ 70 중량%, Fe-Pt/Al2O3 촉매 20 ~ 40 중량%, 충진제 1 ~ 5 중량%, 셀룰로오스 1 ~ 3 중량%, 분산제 1 ~ 3 중량% 및 난연제 1 ~ 5 중량%를 포함할 수 있다.

또한, 제1하우징 및 제2하우징 중 하나 이상에 수용되는 송풍팬을 더 포함할 수 있다.

또한, 송풍팬은, 공기가 흐르는 방향을 기준으로 필터보다 전측에 위치되고, 제1유로 상에 배치될 수 있다.

또한, 제1하우징에서 공기가 유입되도록 형성된 유입구 및 제2하우징에서 공기가 배출되도록 형성된 배출구가 동일방향을 대향할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 비교적 저온에서도 높은 전환율로 효율적인 일산화탄소의 산화반응을 진행시킬 수 있어, 상대적으로 짧은 시간 및 낮은 온도 조건에서 일산화탄소의 전환율이 크게 증가하고 시간의 경과됨으로써 안정적으로 유지되는 공기청정기를 제공할 수 있다.

도 1은 비교예 Pt/Al2O3의 질소 흡착 분석 결과를 나타낸 그래프,
도 2는 실시예를 통해 제조한 Fe-Pt/Al2O3와 비교예 Pt/Al2O3의 반응 온도에 따른 일산화탄소 산화 반응 실험 결과를 나타낸 그래프,
도 3은 실시예를 통해 제조한 Fe-Pt/Al2O3의 반복적인 일산화탄소 산화 반응실험 결과 및 재생 과정을 통한 촉매 활성 회복 결과를 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열촉매를 포함하는 공기청정기를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기청정기를 나타낸 것으로, 도 5(a)는 공기청정기의 측면측 단면도이고, 도 5(b)는 제1하우징이 연장된 공기청정기를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열촉매를 포함하는 공기청정기를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열촉매부 및 발열부를 나타낸 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

이하에서는 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예 및 그와 다른 실시예를 통해 열촉매를 이용한 송풍기형 공기청정기(이하, 공기청정기)를 설명하기로 한다. 공기청정기는 필터 및 하우징을 포함한다. 우선, 공기청정기의 구조를 설명하기에 앞서 필터에 포함되는 열촉매부에 대하여 설명한다. 열촉매부는 산화철을 포함하여 열을 전달받아 촉매로서 기능할 수 있다. 이에 촉매 성능을 보다 개선하기 위해 선택적으로 백금을 더 포함할 수 있다.

구체적으로 열촉매부는 Pt/Al2O3 및 철 전구체를 밀봉된 반응기 내부에 각각 위치시키는 단계, 반응기의 온도를 50 ~ 70℃의 온도로 가열하여 철 전구체를 기화시키는 단계, 반응기의 온도를 150 ~ 250℃의 온도로 가열하여 Pt/Al2O3 표면 및 내부에 산화철을 증착시켜 촉매(Fe-Pt/Al2O3)를 제조하는 단계, 제조된 촉매를 공기 중에서 400 ~ 500℃의 온도로 가열하여 열처리하는 단계, 촉매는 적어도 실리케이트, 충진제로서 티타늄옥사이드, 메틸셀룰로오스, 분산제로서 나프탈렌 또는 탄소수가 16 내지 18인 불포화지방산, 난연제로서 수산화 마그네슘 또는 몬모릴로나이트를 혼합하여 코팅 조성물을 제조하는 단계 및 코팅 조성물을 세라믹 필터에 코팅하는 단계를 순차적으로 수행함으로써 형성될 수 있다.

예를 들어, 온도 조절식 화학 증착법을 활용한 철 산화물이 담지된 촉매의 제조는 이하와 같다.

가열 밴드로 둘러 쌓인 스테인리스강으로 만든 반응기의 내부 바닥에 철의 전구체인 페로센(ferrocene) 0.01g을 Quartz로 만든 용기에 담아 위치시킨다. 반응기 내부 중앙에 1g의 Pt/Al2O3 (백금 함량 5 wt%, Sigma aldrich사)를 스테인리스강 철망으로 만든 용기에 담은 뒤 위치시킨 후 반응기를 폴리이미드 테이프를 이용하여 밀봉한다. 반응기의 온도를 60℃에서 2시간 동안 유지시킨 뒤 온도를 200℃로 올려 12시간 동안 유지한다. 이어서 촉매를 꺼내 건조 공기 분위기에서 450℃에서 2시간 동안 추가적인 열처리를 하여 최종적으로 산화철 나노입자가 증착된 Pt/Al2O3를 제조한다. 해당 조건에서 Pt/Al2O3에 증착된 철의 함량은 촉매 총 중량 대비 1.24wt% 첨가될 수 있다.

상기 촉매의 제조방법을 통해 제조된 Fe-Pt/Al2O3 촉매로 일산화탄소 산화 반응을 실험하면 다음과 같다.

촉매 활성은 일산화탄소의 소비율, 그리고 일산화탄소의 산화 반응의 생성물인 이산화탄소의 발생률로 평가하였다. 도 2는 상기 방법을 통해 제조한 Fe-Pt/Al2O3와 기존의 상용화된 Pt/Al2O3의 반응 온도에 따른 일산화탄소 산화 실험 결과이다. 전기로를 활용하여 상온에서부터 450℃까지 1℃/min의 속도로 반응기의 온도를 높이며 촉매를 지난 기체 혼합물을 기체 크로마토그래피로 정량 분석하였고 건조 공기로 희석된 1%의 일산화탄소 기체를 사용하였다.

촉매 활성을 비교하기 위하여 대조군으로 비표면적이 약 96 m2/g, 평균 기공 사이즈가 10 nm 정도인 상용화된 백금/알루미나(Pt/Al2O3) 촉매 입자(백금 함량 5 wt%, Sigma aldrich 사)를 사용하였다.(도 1)

상온(30℃)에서 10% 이하의 일산화탄소 소비율, 이산화탄소 발생률을 보인 대조군(Pt/Al2O3)과 다르게 실시예의 경우, 동일한 온도 범위에서 약 50%의 일산화탄소 소비율, 이산화탄소 발생률을 보였다. 100%의 촉매 활성을 갖는 최소온도는 비교예와 실시예에서 각각 150℃, 그리고 80℃로 확인되었다.

상기 방법을 통해 제조한 Fe-Pt/Al2O3의 반복적인 일산화탄소 산화반응에 따른 촉매 활성을 확인해보고, 촉매의 표면이 피독이 되었을 때 재생 과정을 통해 촉매 활성이 회복될 수 있는 지를 알아보았다 (도 3). 일산화탄소 산화 반응은 실험예 1에서 실시한 조건과 동일하게 진행하였고 촉매를 바꾸지 않고 총 4번 반복하여 진행하였다. 이후 일산화탄소가 없는 건조한 공기 분위기에서 500℃로 8시간 동안 촉매를 열처리하였고 일산화탄소 산화 반응에 한 번 더 활용하였다. 실험 결과, 반복적으로 일산화탄소 산화 반응을 진행함에 따라 상온에서의 촉매 활성이 조금씩 감소하였으나 열처리 이후 촉매 활성이 회복될 수 있음을 확인하였다.

한편, 평균입자크기가 150㎛인 코디어라이트 90 중량%, 메틸셀룰로오스 5중량%, 글리세린 3 중량%, 흑연 2 중량%를 혼합하여 허니콤 구조를 갖는 성형물로 성형하고, 전기로에 투입하여 1,420℃의 온도에서 1시간 동안 소성하여 세라믹 필터를 제조하였다.

이후 상기 제조된 Fe-Pt/Al2O3를 상기 세라믹 필터에 코팅하기 위하여, 포타슘 실리케이트 60 중량%, 상기 제조된 Fe-Pt/Al2O3 촉매제 30 중량%, 충진제 티타늄옥사이드 3 중량%, 메틸셀룰로오스 2 중량%, 분산제 나프탈렌 2 중량% 및난연제 수산화 마그네슘 3 중량%를 혼합하고, 진공 함침법을 사용하여 상기 세라믹 필터 표면에 코팅하였다. 이때 진공도는 1×10-3torr이하이다.

비교예로써, 상기 포타슘 실리케이트 30 중량%, 상기 제조된 Fe-Pt/Al2O3 촉매제 60 중량%를 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법으로 세라믹 필터를 제조할 수 있다.

그리고, 상기 포타슘 실리케이트 45 중량%, 상기 제조된 Fe-Pt/Al2O3 촉매제 45 중량%를 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법으로 세라믹 필터를 제조할 수 있다.

또한, 상기 수산화 마그네슘 대신에 난연제로 몬모릴로나이트 3 중량%를 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법으로 세라믹 필터를 제조할 수 있다.

또한, 상기 수산화 마그네슘 1.5 중량% 대신에 난연제로 몬모릴로나이트 1.5 중량%를 첨가(수산화 마그네슘과 몬모릴로나이트 1:1 중량비로 첨가)한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법으로 세라믹 필터를 제조할 수 있다.

또한, 분산제인 나프탈렌 2 중량% 대신에 분산제로 올레산(oleic acid) 2 중량%를 첨가한 것을 제외하고는 상기 비교예 4와 동일한 방법으로 세라믹 필터를 제조할 수 있다.

한편, 상기 제조된 세라믹 필터의 일산화탄소 산화 반응에 따른 촉매 활성을 확인해보고자, 실시예, 비교예 1 내지 5로 제조된 세라믹 필터에 대한 일산화탄소 산화 반응을 실험예 1에서 실시한 조건과 동일하게 진행하고, 100%의 촉매 활성을 갖는 최소 온도를 [표 2]에 기재하였다.

상기 [표 2]를 참고하면 실시예에서 촉매활성이 가장 뛰어난 것을 확인할 수 있었다. 비교예 1 및 2의 경우 실시예에 비하여 비교적 많은 양의 Fe-Pt/Al2O3 촉매제가 포함되었으나, 상대적으로 실리케이트의 함량이 저하되어 촉매제가 세라믹 필터에 효율적으로 코팅되지 않아서, 실시예에 비하여 낮은 촉매 활성을 나타내는 것으로 판단된다.

상기 난연제로 몬모릴로나이트를 첨가한 경우, 실시예에 비하여 촉매 활성이 저하되는 현상이 관찰되었으나, 수산화 마그네슘과 몬모릴로나이트를 1:1의 중량비로 첨가하는 경우에는 실시예에 비하여 촉매 활성을 향상시키는 것을 확인할 수 있었다.

또한 분산제로 나프탈렌을 대신하여 올레산(oleic acid)을 사용하는 경우에, 상기 예시에 비하여 촉매 활성이 소폭 상승하는 것을 확인할 수 있었는데, 이는 실리케이트와 친화성이 우수한 올레산이 실리케이트의 응집 현상을 막아주어 분산 효과가 향상되었기 때문인 것으로 판단된다.

또한, 코팅 조성물은 실리케이트 50 ~ 70 중량%, Fe-Pt/Al2O3 촉매 20 ~ 40 중량%, 충진제 1 ~ 5 중량%, 셀룰로오스 1 ~ 3 중량%, 분산제로서 1 ~ 3 중량% 및 난연제 1 ~ 5 중량%를 포함할 수 있다.

앞서 도 1 내지 도 3을 통해 제조가능한 열촉매부를 이하의 도 4 내지 도 9를 통해 설명할 공기청정기에 적용가능하며, 이를 본 발명의 실시예로서 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열촉매를 포함하는 공기청정기(이하, 공기청정기)를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기청정기를 나타낸 것으로, 도 5(a)는 공기청정기의 측면측 단면도이고, 도 5(b)는 제1하우징(210)이 연장하우징(230)에 의해 연장된 공기청정기를 나타낸 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 공기청정기는 필터(100) 및 하우징을 포함한다. 구체적으로, 상기 필터(100)는 산화철을 포함하는 열촉매부(120) 및 열촉매부(120)와 기 결정된 거리 이격되어 열촉매부(120)에 열을 전달하는 발열부(110)를 포함한다. 그리고, 하우징은 필터(100)를 수용하고, 동축 상으로 서로 결합되는 제1하우징(210) 및 제2하우징(220)을 포함한다. 즉, 전술한 도 1 내지 도 3을 통해 제조된 열촉매부(120)가 적용된 필터(100)를 사용할 수 있다.

상기 하우징 내에는 유로가 형성될 수 있다. 유로를 통과하는 과정에서 필터(100)를 경유하며 공기는 필터(100)에 의해 물리화학적으로 여과될 수 있다. 상기 유로는 제1유로(F1) 및 제2유로(F2)를 포함한다. 구체적으로, 제1유로(F1)는 공기가 하우징으로 유입되는 경로를 포함하고 제2유로(F2)는 제1유로(F1)에 이어 필터(100)를 경유하는 경로로 형성된다.

본 예시의 경우 상기 하우징의 배치는 일방향으로 연장되는 방식이 적용될 수 있다. 즉, 제1하우징(210) 및 제2하우징(220)이 일방향으로 연이어 결합되어 형성되고, 하우징 내에서 제1하우징(210)으로부터 제2하우징(220) 방향으로 제1유로(F1) 및 제2유로(F2)가 형성될 수 있다. 여기서 제1유로(F1) 및 제2유로(F2)는 필터(100)를 중심으로 공기 흐름의 전후영역에 형성되는 유로를 각각 의미하고, 제1유로(F1)의 일부 및 제2유로(F2)가 제1하우징(210)에 위치될 수도 있고, 제1하우징(210)에 제1유로(F1)가 형성되고, 제2하우징(220)에 제2유로(F2)가 형성될 수도 있다. 나아가, 제1하우징(210)은 제2하우징(220)과 연결된 일단의 반대측인 타단에 연장하우징(230)이 연결될 수 있다. 연장하우징(230)이 형성되는 경우 또는 제1하우징(210)이 길게 형성되고, 제1하우징(210)의 중간쯤에 송풍팬(250)이 위치한 경우 공기가 유입되기 위하여 개구된 유입구 측에 거름망(231)이 마련될 수 있다. 여기서 거름망(231)은 물리적으로 고체 이물이 공기청정기 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 구성일 수 있다.

나아가, 상기 유로를 효과적으로 형성하기 위해 송풍팬(250)을 더 포함할 수 있다. 송풍팬(250)은 하우징 내에 배치되어 필터(100) 측으로 공기흐름을 형성할 수도 있고, 필터(100) 측으로부터 공기를 흡입하여 배출시킬 수도 있다. 즉, 제1유로(F1) 및 제2유로(F2) 중 하나 이상의 유로에 송풍팬(250)은 배치될 수 있다. 상기 송풍팬(250)은 제1하우징(210) 및 제2하우징(220) 중 하나 이상에 수용될 수 있다. 본 예시의 경우 제1하우징(210)의 내부 및 제1유로(F1) 상에 송풍팬(250)이 배치되어 필터(100) 측으로 공기를 제공하는 강제대류를 수행할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터(100)를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 필터(100)는 관(pipe)형으로 형성될 수 있다. 필터(100)는 열촉매부(120) 및 발열부(110)를 포함하고, 발열부(110)는 열촉매부(120) 내에 삽입배치될 수 있다. 이 때 발열부(110)의 코일은 관 형의 열촉매부(120)의 내부를 따라 원형으로 연장될 수 있다. 이러한 배치의 발열부(110)가 발열됨으로써 열전달에 의해 열촉매부(120)는 촉매로서 기능할 수 있다. 촉매로서 기능하는 온도 범위는 도 1 내지 도 3에 개시한 실험예에 따른 범위일 수 있고 예를 들어 150도 내지 500도 사이가 될 수 있다. 공기 중에 포함된 이물의 일부는 발열온도에 의해 필터(100)를 경유하면서 연소될 수 있고, 다른 일부는 산화될 수도 있다. 이는 화학적으로 상태가 변화되는 것을 의미하기도 하므로, 촉매 및 고열에 의한 화학적 상태변화가 이루어져 유해한 물질이 무해한 상태로 변화되는 것을 의미한다. 예를 들면, 일산화탄소 및 탄화수소의 정제가 이루어질 수 있다.

상기 필터(100)는 도 5를 참조하면, 제1유로(F1)가 관 형의 필터(100) 외측으로부터 내측으로 통과하고 통과 과정에서 정화된 공기가 필터(100) 내측으로부터 배출되도록 형성될 수 있다. 이러한 유로를 형성하기 위해 제2하우징(220) 측에는 필터(100)의 외주 측에 기밀부(101)를 마련하고, 제1하우징(210) 측에는 필터(100)의 내주 측에 기밀부(101)를 마련할 수 있다. 따라서, 제1유로(F1) 및 제2유로(F2)가 연속적으로 이어지는 경로가 필터(100)를 경유할 수 있도록 할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열촉매를 포함하는 공기청정기를 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 제1하우징(210a) 및 제2하우징(220a)은 동축 상에 배치되되, 도 4 내지 도 6을 통해 개시한 실시예와는 다르게 일방향으로 연장되도록 배치되지 않고 제2하우징(220a)의 외주연과 기 결정된 거리 이격되어 제1하우징(210a)이 마련될 수 있다. 구체적으로 제1하우징(210a)은 제2하우징(220a)보다 외주연이 크게 형성되어 제2하우징(220a)을 수용할 수 있도록 마련된다. 제2하우징(220a) 및 제1하우징(210a) 사이에 이격된 공간은 공기가 유입되는 공간으로 제1하우징(210a)의 내표면과 제2하우징(220a)의 외표면이 공기를 가이드하는 유로형성구조가 될 수 있다. 유로를 통해 공기가 유입될 수 있도록 하기 위해 송풍팬(250a)이 마련될 수 있다.

상기 송풍팬(250a)은 제2하우징(220a)의 내부에 마련되어, 필터(100a) 측으로 공기를 제공함으로써 제1하우징(210a)에 마련된 제1유로(F1a)상에는 압력이 저하되면서 하우징 외측의 공기가 유입되도록 할 수 있다.

도시된 도 7과 같은 구조에 의해 제1유로(F1a)는 제1하우징(210a) 및 제2하우징(220a)을 경유하여 필터(100a)로 이동될 수 있다. 필터(100a)는 제2하우징(220a)의 외측단부에 마련될 수 있는데, 필터(100a)를 경유한 공기는 외부로 배출될 수 있다. 따라서, 제2유로(F2a)는 하우징 내측에서는 형성되지 않고, 공기가 하우징에 유입된 공간으로 배출될 수 있다. 이러한 구조는 특정공간 내의 공기를 지속적으로 개선시키기 위해 구동될 수 있다. 이는 공기가 하우징으로 유입되는 유입부가 공기가 하우징 외측으로 배출되는 배출구가 동일한 방향을 향하도록 형성된 구조에 의한 것이며 도 4 내지 6에 개시된 실시예의 경우 이와는 다르게 적용될 수 있다. 물론, 특정공간 내에 배치한 경우 동일한 목적으로 사용될 수도 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터(100a)를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열촉매부(120a) 및 발열부(110a)를 나타낸 도면이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 공기청정기는 열촉매부(120a)를 복수개 포함할 수 있다. 본 예시의 경우 플레이트 타입의 열촉매부(120a)이므로 유로를 형성할 케이스(C)를 별도로 더 포함할 수 있다. 물론, 제2하우징(220a)의 형상이 이에 대응되도록 마련될 수도 있다. 본 예시에서 케이스(C)는 공기가 배출될 두 개의 개구가 형성되고, 제2유로(F2a)가 이를 경유하며 형성될 수 있다.

유로가 형성되는 방향과 평행한 방향으로 배치되는 열촉매부(120a)는 유로가 열촉매부(120a)를 통과할 수 있는 경로를 형성하기 위해 상기 개구 양측에 각각 열촉매부(120a)를 배치할 수 있다. 또한, 열촉매부(120a)를 경유하지 않고 개구를 통해 공기가 배출되는 것을 방지하기 위해 케이스(C)에 형성된 개구를 중심으로 배치된 한 쌍의 열촉매부(120a)는 기밀부(101a)와 결합할 수 있다. 이러한 구조에 의해 케이스(C)에 마련된 개구로 공기가 배출되기 위해서는 열촉매부(120a)를 경유하게 된다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100, 100a : 필터
101, 101a : 기밀부
110, 110a : 발열부
120, 120a : 열촉매부
210, 210a : 제1하우징
220, 220a : 제2하우징
230 : 연장하우징
231, 231a : 거름망
250, 250a : 송풍팬
F1, F1a : 제1유로
F2, F2a : 제2유로
C : 케이스

Claims

산화철을 포함하는 열촉매부 및 상기 열촉매부와 기 결정된 거리 이격되어 상기 열촉매부에 열을 전달하는 발열부를 포함하는 필터;
상기 필터를 수용하고, 동축 상으로 서로 결합되는 제1하우징 및 제2하우징을 포함하는 하우징;을 포함하고,
상기 하우징 내로 공기가 유입되는 경로를 포함하는 제1유로 및 상기 제1유로에 이어 상기 필터를 경유하는 제2유로가 형성되고,
상기 필터는,
상기 발열부가 상기 열촉매부 내부에 배치되고, 상기 발열부가 발열되어 열전달에 의해 상기 열촉매부가 촉매로써 기능하고,
상기 발열부는,
관 형의 상기 열촉매부 내에 삽입배치되되, 코일 형태의 상기 발열부는 상기 열촉매부 내에 삽입되어 나선형태의 원형으로 연장되는, 열촉매를 이용한 송풍기형 공기청정기.
청구항 1에 있어서,
상기 열촉매부는 백금을 더 포함하는, 열촉매를 이용한 송풍기형 공기청정기.
청구항 1에 있어서,
상기 필터는,
Pt/Al2O3 및 철 전구체를 밀봉된 반응기 내부에 각각 위치시키는 단계;
상기 반응기의 온도를 50 ~ 70℃의 온도로 가열하여 철 전구체를 기화시키는 단계;
상기 반응기의 온도를 150 ~ 250℃의 온도로 가열하여 Pt/Al2O3 표면 및 내부에 산화철을 증착시켜 촉매(Fe-Pt/Al2O3)를 제조하는 단계;
상기 제조된 촉매를 공기 중에서 400 ~ 500℃의 온도로 가열하여 열처리하는 단계;
실리케이트, 충진제로서 티타늄옥사이드, 메틸셀룰로오스, 분산제로서 나프탈렌 또는 탄소수가 16 내지 18인 불포화지방산, 난연제로서 수산화 마그네슘 또는 몬모릴로나이트를 혼합하여 상기 촉매를 코팅하는 코팅 조성물을 제조하는 단계; 및
상기 코팅 조성물을 세라믹 필터에 코팅하는 단계;를 순차적으로 수행함으로써 형성되는, 열촉매를 이용한 송풍기형 공기청정기.
청구항 3에 있어서,
상기 난연제는,
상기 수산화 마그네슘 및 상기 몬모릴로나이트가 1:1의 중량비로 구성되는, 열촉매를 이용한 송풍기형 공기청정기.
청구항 4에 있어서,
상기 코팅 조성물은 상기 실리케이트 50 ~ 70 중량%, Fe-Pt/Al2O3 촉매 20 ~ 40 중량%, 상기 충진제 1 ~ 5 중량%, 셀룰로오스 1 ~ 3 중량%, 상기 분산제 1 ~ 3 중량% 및 상기 난연제 1 ~ 5 중량%를 포함하는, 열촉매를 이용한 송풍기형 공기청정기.
청구항 5에 있어서,
상기 제1하우징 및 상기 제2하우징 중 하나 이상에 수용되는 송풍팬을 더 포함하는, 열촉매를 이용한 송풍기형 공기청정기.
청구항 6에 있어서,
상기 송풍팬은,
상기 공기가 흐르는 방향을 기준으로 상기 필터보다 전측에 위치되고, 상기 제1유로 상에 배치되는, 열촉매를 이용한 송풍기형 공기청정기.
청구항 7에 있어서,
상기 제1하우징에서 상기 공기가 유입되도록 형성된 유입구 및 상기 제2하우징에서 상기 공기가 배출되도록 형성된 배출구가 동일방향을 대향하는, 열촉매를 이용한 송풍기형 공기청정기.