KR102426121B1 - 공기정화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기정화장치에 관한 것이다. 하우징은 배기용 팬에 의해 유입구를 통해 통로부로 공기를 유입해서 배출구를 통해 배출하며, 통로부는 필터 장착공간과 필터 장착공간의 한쪽에서 유입구와 통하는 유입공간 및 필터 장착공간의 다른 쪽에서 배출구와 통하는 배출공간을 갖는다. 유입구용 댐퍼는 유입구를 개폐한다. 배출구용 댐퍼는 배출구를 개폐한다. 금속 필터는 필터 장착공간에 장착되어 유입 공기 중의 유해물질을 포집하며, 포집된 유해물질의 분해 과정에서 남게 된 재(ash)가 빠져 나가게 하는 크기의 기공들을 갖도록 금속 재질로 형성된다. 히터는 금속 필터를 가열한다.

Description

공기정화장치{Air purifying apparatus}
본 발명은 실내 오염공기 중의 이물질들을 포집한 후 정화된 공기를 배출하는 공기정화장치에 관한 것이다.
본 발명은 대전광역시와 연구개발특구진흥재단의 지원으로 행해진 것으로서, 연구 사업명은“사회문제 해결형 R＆BD사업", 연구과제명은“레스토랑 발생 오염물질 제거 장치 개발 및 실증", 연구 기간은 2019년 11월 18일~2020년 11월 17일이다.
일반적으로, 가정 또는 음식점에는 실내의 오염공기를 강제로 흡입하여 실외로 배출하기 위한 공조시스템이 기본적으로 갖추어져 있다. 구체적으로는, 조리대의 상부에 장착된 후드나, 천장 또는 벽면에 장착된 배기용 팬을 통해 실내의 오염공기를 흡입하고, 흡입된 오염공기를 덕트를 통해 실외로 배출시킨다.
한편, 덕트의 내부에는 프리필터, 탄소필터, 헤파필터 등 다중의 판형 필터가 순차적으로 배치된 필터형 공기정화장치가 설치되어, 흡입된 오염공기 중에 포함된 이물질을 제거하도록 구성되어 있다.
하지만, 전술한 각종 필터의 구성을 보면, 필터형 공기정화장치는 오염공기 중에 포함된 먼지 등을 여과시키는 것에 치중되고 있는 경향이 크다. 이러한 필터형 공기정화장치에 의하면, 오염공기 중에 포함된 그을음, 냄새, 박테리아 등의 정화는 이루어지지 않는다고 볼 수 있다. 게다가, 필터형 공기정화장치는 정기적으로 필터를 빈번하게 교체해 주어야 하므로, 유지 관리비용이 많이 들어간다.
한국등록특허공보 제10-1550261호(2014. 11. 14. 공개)
본 발명의 과제는 유지 관리에 유리한 공기정화장치를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기정화장치는 하우징과, 유입구용 댐퍼와, 배출구용 댐퍼와, 금속 필터, 및 히터를 포함한다. 하우징은 배기용 팬에 의해 유입구를 통해 통로부로 공기를 유입해서 배출구를 통해 배출하며, 통로부는 필터 장착공간과 필터 장착공간의 한쪽에서 유입구와 통하는 유입공간 및 필터 장착공간의 다른 쪽에서 배출구와 통하는 배출공간을 갖는다. 유입구용 댐퍼는 유입구를 개폐한다. 배출구용 댐퍼는 배출구를 개폐한다. 금속 필터는 필터 장착공간에 장착되어 유입 공기 중의 유해물질을 포집하며, 포집된 유해물질의 분해 과정에서 남게 된 재(ash)가 빠져 나가게 하는 크기의 기공들을 갖도록 금속 재질로 형성된다. 히터는 금속 필터를 가열한다.
여기서, 금속 필터는 금속 메쉬망(metal mesh net)들이 적층된 구조, 금속 발포체(metal foam) 구조, 금속사(metal thread)들이 엉킨 구조 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 다른 양상으로, 금속 필터는 다공성 금속 격벽들에 의해 서로 나란하게 구획되어 양쪽 단이 교대로 밀봉된 형태로 공기를 통과시키는 유로들을 갖는 구조로 이루어질 수 있다.
하우징은 필터 장착공간과 대응되는 부위에 형성된 필터 출입구와, 필터 출입구를 개폐하는 도어, 및 금속 필터의 주변을 필터 장착공간에 대해 밀봉하는 밀봉기구를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 금속 필터를 청소 없이도 오랫동안 사용할 수 있으므로, 유지 관리에 유리하여 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화장치에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1에 대한 단면도이다.
도 3은 금속 필터의 일 예에 대한 사시도이다.
도 4는 금속 필터의 다른 예에 대한 사시도이다.
도 5는 금속 필터의 또 다른 예에 대한 단면도이다.
도 6은 금속 필터를 하우징으로부터 분리해서 양쪽 단이 반대로 되도록 하우징에 다시 장착하는 과정을 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 도 6의 A 영역을 발췌하여 도시한 사시도이다.
도 8은 도 6에 있어서, 밀봉기구에 대한 평면도이다.
도 9는 도 6에 도시된 과정을 거쳐 금속 필터가 하우징에 장착된 상태에서 작용하는 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 금속 필터의 재생 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화장치에 대한 사시도이다. 도 2는 도 1에 대한 단면도이다. 도 3은 금속 필터의 일 예에 대한 사시도이다. 도 4는 금속 필터의 다른 예에 대한 사시도이다. 도 5는 금속 필터의 또 다른 예에 대한 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화장치(100)는 하우징(110)과, 유입구용 댐퍼(120)와, 배출구용 댐퍼(130)와, 금속 필터(140, metal filter), 및 히터(150)를 포함한다.
하우징(110)은 배기용 팬에 의해 유입구(111)를 통해 통로부(113)로 공기를 유입해서 배출구(112)를 통해 배출한다. 여기서, 하우징(110)은 실내에 배치되는 경우, 유입구(111)를 통해 실내의 오염공기를 통로부(113)로 유입할 수 있다. 배기용 팬은 하우징(110)의 배출구(112)에 설치되거나, 하우징(110)의 배출구(112)에 연결된 배출 덕트에 설치되어, 공기 흡입력을 제공할 수 있다.
통로부(113)는 필터 장착공간(113c)과, 필터 장착공간(113c)의 한쪽에서 유입구(111)와 통하는 유입공간(113a), 및 필터 장착공간(113c)의 다른 쪽에서 배출구(112)와 통하는 배출공간(113b)을 갖는다. 하우징(110)은 필터 장착공간(113c)이 사각형 단면적을 갖고 유입공간(113a)으로부터 배출공간(113b)으로 연장된 형태로 이루어질 수 있다.
유입구용 댐퍼(120)는 유입구(111)를 개폐한다. 유입구용 댐퍼(120)는 유입구(111)를 개방시켜, 실내의 오염공기가 통로부(113) 내로 유입되도록 한다. 금속 필터(140)의 재생 과정에서 발생되는 재생 오염공기가 후술할 재생순환관(160)을 통해 순환하면서 재생 정화 처리되는 동안, 유입구용 댐퍼(120)는 유입구(111)를 폐쇄시킨 상태로 유지한다.
유입구용 댐퍼(120)는 댐퍼 블레이드가 유입구(111) 주변에 댐퍼 축에 의해 회전 가능하게 결합되고 댐퍼 회전모터에 의해 개폐 동작하도록 구성될 수 있다. 도시하고 있지 않지만, 댐퍼 블레이드의 개폐 동작 여부는 근접 센서에 의해 감지될 수 있다. 근접 센서로부터 감지된 신호는 제어기로 제공될 수 있다. 제어기는 근접 센서로부터 감지된 신호를 기반으로 댐퍼 회전모터를 구동 제어할 수 있다.
배출구용 댐퍼(130)는 배출구(112)를 개폐한다. 배출구용 댐퍼(130)는 배출구(112)를 개방시켜, 정화 처리된 공기가 배출되도록 한다. 금속 필터(140)의 재생 과정에서 발생되는 재생 오염공기가 재생순환관(160)을 통해 순환하면서 재생 정화 처리되는 동안, 배출구용 댐퍼(130)는 배출구(112)를 폐쇄한 상태로 유지한다.
배출구용 댐퍼(130)는 댐퍼 블레이드가 배출구(112) 주변에 댐퍼 축에 의해 회전 가능하게 결합되고 댐퍼 회전모터에 의해 개폐 동작하도록 구성될 수 있다. 댐퍼 블레이드의 개폐 동작 여부는 근접 센서에 의해 감지되어 제어기로 제공될 수 있다. 제어기는 근접 센서로부터 감지된 신호를 기반으로 댐퍼 회전모터를 구동 제어할 수 있다.
금속 필터(140)는 필터 장착공간(113c)에 장착되어 유입 공기 중의 미세먼지/기름 성분 등과 같은 유해물질을 포집한다. 금속 필터(140)는 포집된 유해물질의 분해 과정에서 남게 된 재(ash)가 빠져 나가게 하는 크기의 기공들을 갖도록 금속 재질로 형성된다.
즉, 금속 필터(140)의 기공들 주변에 포집된 유해물질은 금속 필터(140)의 재생 과정에서 분해되어 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 철(Fe) 등과 같은 금속 성분들의 재를 남기게 된다. 금속 필터(140)는 상대적으로 포집 효율이 높은 세라믹 필터의 기공보다 큰 기공을 통해 재가 잘 빠져 나가게 한다. 따라서, 금속 필터(140)는 세라믹 필터보다 낮은 포집 효율을 요구하는 조건에서 청소 없이도 오랫동안 사용될 수 있으므로, 경제적으로 유리할 수 있다.
금속 필터(140)는 스테인리스강 등의 재질로 형성될 수 있다. 하우징(110)의 필터 장착공간(113c)이 사각형 단면적을 갖는 경우, 금속 필터(140)는 외부 둘레가 사각형으로 이루어질 수 있다. 금속 필터(140)는 외부 둘레면이 케이싱(146)에 의해 감싸져 지지될 수 있다.
즉, 금속 필터(140)는 양쪽 단이 케이싱(146)의 양쪽 개구로부터 노출된 상태로 케이싱(146)의 중공에 수용되어 지지될 수 있다. 케이싱(146)은 스테인리스강 등의 재질로 형성될 수 있다. 금속 필터(140)는 필터 장착공간(113c)의 폭 방향과 높이 방향으로 복수 개씩 배열되도록 구비될 수 있다.
일 예로, 도 3에 도시된 바와 같이, 금속 필터(140A)는 금속 메쉬망(metal mesh net, 141)들이 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 금속 메쉬망(141)은 메쉬들이 기공들을 형성하여 기공들 주변에 유해물질을 포집할 수 있게 한다. 금속 필터(140A)는 최외곽 금속 메쉬망(141)들이 하우징(110)의 유입구(111)와 배출구(112)를 각각 향한 자세로 필터 장착공간(113c)에 배치될 수 있다. 금속 메쉬망(141)들은 케이싱(146)의 한쪽 개구로부터 케이싱(146)의 반대쪽 개구로 순차적으로 적층되어 케이싱(146)의 중공에 수용될 수 있다.
다른 예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 필터(140B)는 금속 발포체(metal foam) 구조로 이루어질 수 있다. 금속 발포체는 발포 성형에 따라 기공들을 갖고 기공들 주변에 유해물질을 포집할 수 있게 한다. 금속 발포체는 육면체 형상으로 이루어질 수 있다. 금속 필터(140B)는 양쪽 단이 케이싱(146)의 양쪽 개구로부터 노출된 상태로 케이싱(146)의 중공에 수용될 수 있다.
또 다른 예로, 도시하고 있지 않지만, 금속 필터는 금속사(metal thread)들이 엉킨 구조로 이루어질 수 있다. 엉킨 금속사들은 인접한 사이에 기공들을 형성하여 기공들 주변에 유해물질을 포집할 수 있게 한다.
또 다른 예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 금속 필터(140C)는 다공성 금속 격벽(141')들에 의해 서로 나란하게 구획되어 양쪽 단이 교대로 밀봉된 형태로 공기를 통과시키는 유로(142')들을 갖는 구조로 이루어질 수 있다. 여기서, 유로(142')들은 유입구(111)를 향한 단이 개구되고 배출구(112)를 향한 단이 밀봉된 형태로 이루어진 순방향 유로(143')들과, 유입구(111)를 향한 단이 밀봉되고 배출구(112)를 향한 단이 개구된 형태로 순방향 유로(143')들과 교대로 배열된 역방향 유로(144')들을 포함할 수 있다.
오염공기는 유입공간(113a)으로부터 순방향 유로(143')로 유입되어 다공성 금속 격벽(141')을 통과한 후 인접한 역방향 유로(144')를 흘러서 배출된다. 이 과정에서, 오염공기 중에 포함된 유해물질이 다공성 금속 격벽(141')에 포집된다. 다공성 금속 격벽(141')에 포집된 유해물질은 금속 필터(140C)의 재생 과정에서 기체로 분해된다. 유로(142')들은 사각형 단면 구조로 이루어진 것으로 예시되어 있으나, 육각형, 팔각형, 원형 등과 같은 다양한 단면 구조로 이루어질 수 있다.
추가 양상으로, 금속 필터(140)는 기공들 주변에 크래킹 촉매(cracking catalyst)가 코팅될 수 있다. 크래킹 촉매는 금속 필터(140)에 포집된 유해물질을 크래킹하여 기체로 더욱 원활하게 분해시키는 역할을 한다. 또한, 크래킹 촉매는 금속 필터(140)에 포집된 유해물질을 히터(150)에 의해 태우기 위한 연소 온도를 낮추는 역할을 한다.
다공성 금속 격벽(141')들을 갖는 금속 필터(140C)의 경우, 다공성 금속 격벽(141')들은 한쪽 면이 순방향 유로(143')의 내면을 이루고 다른 쪽 면이 역방향 유로(144')의 내면을 이루게 되는데, 크래킹 촉매는 순방향 유로(143')들의 각 내면에 코팅됨과 아울러 역방향 유로(144')들의 각 내면에 코팅될 수 있다. 따라서, 금속 필터(140C)는 양쪽 단이 서로 반대로 위치되게 필터 장착공간(113c)에 장착되더라도 사용 가능하게 된다.
추가 양상으로, 하우징(110)은 필터 출입구(114)와, 도어(115), 및 밀봉기구(118)를 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2와 함께 도 6 내지 도 9를 참조하면, 필터 출입구(114)는 필터 장착공간(113c)과 대응되는 부위에 형성된다. 따라서, 필터 출입구(114)는 사용자가 금속 필터(140)를 필터 장착공간(113c)으로부터 꺼낸 후, 금속 필터(140)의 양쪽 단이 반대로 되도록 금속 필터(140)를 다시 넣을 수 있게 한다. 필터 출입구(114)는 하우징(110)의 한쪽 측면에 형성될 수 있다. 필터 출입구(114)는 금속 필터(140)를 원활하게 출입시키는 크기로 이루어질 수 있다.
도어(115)는 필터 출입구(114)를 개폐한다. 도어(115)는 필터 출입구(114)를 개방시킨 상태에서 금속 필터(140)가 필터 장착공간(113c)에 대해 장착되거나 분리될 수 있게 한다. 도어(115)는 금속 필터(140)가 필터 장착공간(113c)에 장착된 상태에서 필터 출입구(114)를 폐쇄시킴으로써, 필터 출입구(114) 주변으로부터 공기 누설을 방지할 수 있게 한다.
도어(115)는 내부 도어부재(116)와 외부 도어부재(117)를 포함할 수 있다. 내부 도어부재(116)는 필터 출입구(114)를 폐쇄한 상태에서 필터 출입구(114)의 주변에 볼팅될 수 있다. 내부 도어부재(116)는 필터 출입구(114)의 주변에 볼팅된 상태로부터 해제되어 필터 출입구(114)를 개방시킬 수 있다. 필터 출입구(114)의 주변에는 정렬 돌기(114a)들이 형성될 수 있다. 내부 도어부재(116)는 정렬 홀(116a)들에 정렬 돌기(114a)들을 각각 끼워서 필터 출입구(114)에 정렬될 수 있다.
외부 도어부재(117)는 내부 도어부재(116)를 외측에서 덮어 미관을 좋게 할 수 있다. 하우징(110)은 필터 출입구(114)의 주변을 따라 지지틀(114b)이 형성되어 외부 도어부재(117)의 주변을 지지할 수 있다. 외부 도어부재(117)는 하단에 걸림 돌기들을 가질 수 있다.
지지틀(114b)은 걸림 돌기들을 끼우는 걸림 홈들을 가질 수 있다. 외부 도어부재(117)는 걸림 돌기들이 지지틀(114b)의 걸림 홈들에 끼워진 후 상측 부위가 자물쇠(117a)에 의해 지지틀에 잠금 처리될 수 있다. 외부 도어부재(117)는 바깥쪽 면에 파지용 홈들이 형성될 수 있다. 따라서, 사용자는 파지용 홈들에 손가락을 걸어 외부 도어부재(117)를 잡을 수 있다.
자물쇠(117a)는 자물통과, 작동대, 및 잠금홈을 포함할 수 있다. 자물통은 열쇠 구멍이 노출되도록 외부 도어부재(117)에 장착된다. 자물통은 해당 열쇠가 열쇠 구멍에 삽입되어 인식 성공하면, 해당 열쇠의 회전에 따라 내부의 가동부재를 회전시킬 수 있다. 작동대는 한쪽 단이 자물통의 가동부재에 고정된다. 작동대는 가동부재의 회전에 따라 회전 동작한다. 잠금홈은 지지틀(114b)에 형성되어 작동대의 회전 동작에 따라 작동대를 끼우거나 분리한다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 밀봉기구(118)는 금속 필터(140)의 주변을 필터 장착공간(113c)에 대해 밀봉한다. 밀봉기구(118)는 밀봉 격판(118a)과, 푸셔(119)를 포함할 수 있다.
밀봉 격판(118a)은 유입공간(113a)과 필터 장착공간(113c) 사이에 배치된 상태로 하우징(110)의 내벽에 고정된다. 밀봉 격판(118a)은 금속 필터(140)의 유입공간(113a) 쪽 주변과 밀착되는 형태로 이루어짐으로써, 금속 필터(140)의 주변과 하우징(110)의 내벽 사이를 밀봉시킨다.
금속 필터(140)가 필터 장착공간(113c)의 폭 방향과 높이 방향으로 복수 개씩 배열되도록 구비되는 경우, 밀봉 격판(118a)은 중앙에 금속 필터(140)들의 경계 부위와 밀착되는 리브를 가질 수 있다. 밀봉 격판(118a)은 패킹재를 장착하거나, 자체적으로 패킹 재질로 이루어질 수 있다.
푸셔(119)는 푸싱 지지대(119a)들과, 푸싱 블록(119b)들과, 링크(119c)들과, 조절 볼트(119d)들을 포함할 수 있다. 푸싱 지지대(119a)들은 배출공간(113b)과 필터 장착공간(113c) 사이에 배치된 상태로 하우징(110)의 내벽에 고정된다. 각각의 푸싱 지지대(119a)는 필터 장착공간(113c)의 폭 방향으로 길게 배치될 수 있다.
푸싱 지지대(119a)들은 금속 필터(140)의 상,하측에 배치된다. 금속 필터(140)가 복수 개로 높이 방향으로 배열된 경우, 푸싱 지지대(119a)들은 최상층 금속 필터(140)의 상측 부위와, 최하층 금속 필터(140)의 하측 부위와, 금속 필터(140)들의 경계 부위들에 각각 대응되게 구비될 수 있다.
푸싱 블록(119b)들은 푸싱 지지대(119a)들보다 금속 필터(140)에 가깝게 배치되어 금속 필터(140)에 대해 근접되거나 이격되도록 동작한다. 푸싱 블록(119b)들은 금속 필터(140)로 근접됨에 따라 금속 필터(140)를 밀어서 밀봉 격판(118a)에 밀착시킬 수 있게 한다. 푸싱 블록(119b)들은 금속 필터(140)로부터 이격됨에 따라 금속 필터(140)를 밀봉 격판(118a)으로부터 해제시킬 수 있게 한다.
링크(119c)들은 푸싱 블록(119b)의 동작을 안내하도록 푸싱 지지대(119a)와 푸싱 블록(119b)을 연결한다. 링크(119c)들은 푸싱 지지대(119a)의 길이 방향으로 배열된다. 각각의 링크(119c)는 한쪽 단이 푸싱 지지대(119a)에 수직축을 중심으로 피벗 동작하도록 힌지 결합되고, 다른쪽 단이 푸싱 블록(119b)에 수직축을 중심으로 피벗 동작하도록 힌지 결합된다. 따라서, 푸싱 블록(119b)은 링크(119c)들에 의해 푸싱 지지대(119a)에 연결된 상태로 링크(119c)들의 회동에 따라 금속 필터(140)에 대해 근접되거나 이격되도록 동작할 수 있다.
조절 볼트(119d)들은 푸싱 지지대(119a)의 길이 방향과 나란하게 배치된 상태로 푸싱 지지대(119a)의 체결홀(119e)들에 각각 끼워져 푸싱 블록(119b)에 나사 결합된다. 각각의 체결홀(119e)은 필터 장착공간(113c)의 길이 방향으로 길게 연장된 장홀 형태로 이루어진다. 따라서, 조절 볼트(119d)는 조작에 따른 푸싱 블록(119b)의 동작시 체결홀(119e)과 간섭 없이 이동할 수 있다.
조절 볼트(119d)들은 회전 방향에 따라 푸싱 블록(119b)을 푸싱 지지대(119a)의 길이 방향으로 당기거나 밀어냄으로써, 푸싱 블록(119b)을 금속 필터(140)에 대해 근접시키거나 이격시킬 수 있게 한다. 따라서, 사용자가 조절 볼트(119d)들을 조작해서 푸싱 블록(119b)을 동작시킴에 따라 금속 필터(140)를 밀봉 격판(118a)에 대해 밀착시키거나 해제시킬 수 있다.
금속 필터(140)는 일정기간 사용되다 보면 유해물질이 분해된 후 재가 소량으로 남게 되어 유입구(111) 쪽의 기공 주변 또는 순방향 유로(143')의 내면에 계속적으로 쌓일 수 있다. 그에 따라, 공기는 금속 필터(140)를 원활하게 빠져 나가지 못하게 되므로, 금속 필터(140)의 배압이 상승하게 된다.
금속 필터(140)의 배압이 기준치에 도달하게 되면, 사용자는 금속 필터(140)를 필터 출입구(114)를 통해 필터 장착공간(113c)으로부터 분리한다. 이때, 사용자는 도어(115)를 개방 동작시켜 필터 출입구(114)를 개방시킨 후 밀봉 기구(118)를 해제시켜 금속 필터(140)를 필터 출입구(114)로부터 꺼낼 수 있다. 사용자는 필터 출입구(114)로부터 꺼낸 금속 필터(140)의 양쪽 단이 반대로 되게 위치시킨 후 필터 출입구(114)를 통해 필터 장착공간(113c)에 다시 넣고 밀봉 기구(118)에 의해 밀봉시켜 장착한다. 이후, 사용자는 도어(115)를 폐쇄 동작시켜 필터 출입구(114)를 폐쇄한다.
그러면, 금속 필터(140)는 유입구(111) 쪽의 기공들 주변과 배출구(112) 쪽의 기공들 주변이 서로 반대로 위치된다. 이 상태에서, 금속 필터(140)가 사용되면, 유입구(111) 쪽의 기공 주변에 쌓인 재는 기공을 통과하는 공기의 힘에 의해 이탈되어 배출된다.
다른 예로, 도 9에 도시된 바와 같이, 순방향 유로(143')들과 역방향 유로(144')들이 서로 반대로 위치되면, 유입공간(113a)의 공기는 이전의 역방향 유로(144')로 유입되어 다공성 금속 격벽(141')을 통과한 후 인접한 이전의 순방향 유로(143')를 흘러서 배출된다.
이 과정에서, 순방향 유로(143')의 내면에 쌓인 재는 다공성 금속 격벽(141')을 통과하는 공기의 힘에 의해 순방향 유로(143')의 내면으로부터 이탈되어 배출된다. 이러한 방식으로 금속 필터(140)는 청소 없이도 오랫동안 사용 가능하게 된다.
도시하고 있지 않지만, 금속 필터(140)의 배압은 압력계에 의해 측정될 수 있다. 제어기는 압력계로부터 제공된 정보를 기반으로 금속 필터(140)의 배압이 기준치에 도달한 것으로 판단되면, 사용자에게 경보기를 통해 시각적 또는 청각적으로 알려줄 수 있다.
히터(150)는 금속 필터(140)를 가열한다. 히터(150)는 금속 필터(140)에 포집된 이물질을 제거하여 금속 필터(140)를 재생 처리하기 위한 열량을 공급하는 역할을 한다. 여기서, 히터(150)는 금속 필터(140)에 포집된 그을음 등의 이물질을 연소시켜 제거할 수 있고, 오염공기 중의 냄새도 제거할 수 있다. 히터(150)는 제어기에 의해 구동 제어될 수 있다.
히터(150)는 하우징(110)에 후술할 재생순환관(160)이 연결될 경우, 재생순환관(160) 내에 설치되어 재생순환관(160) 내의 공기를 가열해서 금속 필터(140)로 제공할 수 있다. 히터(150)는 하우징(110) 내에 금속 필터(140)와 인접하게 설치되어 금속 필터(140)를 가열할 수도 있다. 히터(150)는 전기 열선을 이용한 히터 등과 같이 다양한 구성으로 이루어질 수 있다.
추가 양상으로, 공기정화장치(100)는 재생순환관(160)과, 순환용 팬(170), 및 산화촉매기(180)를 포함할 수 있다. 재생순환관(160)은 유입단이 유입공간(113a)과 통하게 연결되고 배출단이 배출공간(113b)과 통하게 연결된다. 따라서, 통로부(113) 내로 유입된 공기는 통로부(113)와 재생순환관(160)을 순환할 수 있게 된다.
재생순환관(160)은 순환관용 댐퍼(161)에 의해 개폐될 수 있다. 금속 필터(140) 재생 과정에서 발생되는 재생 오염공기가 통로부(113) 내에서 재생순환관(160)을 통해 순환하면서 재생 정화 처리되는 동안, 순환관용 댐퍼(161)는 재생순환관(160)을 개방시킨다. 실내의 오염공기가 금속 필터(140)에 의해 정화 처리되는 동안, 순환관용 댐퍼(161)는 재생순환관(160)을 폐쇄한 상태로 유지한다.
순환관용 댐퍼(161)는 댐퍼 블레이드가 재생순환관(160)에 댐퍼 축에 의해 회전 가능하게 결합되고 댐퍼 회전모터에 의해 개폐 동작하도록 구성될 수 있다. 댐퍼 블레이드의 개폐 동작 여부는 근접 센서에 의해 감지되어 제어기로 제공될 수 있다. 제어기는 근접 센서로부터 감지된 정보를 기반으로 댐퍼 회전모터를 구동 제어할 수 있다. 순환관용 댐퍼(161)의 댐퍼 블레이드는 재생순환관(160)의 배출공간 쪽 단부를 개폐하도록 배치될 수 있다.
히터(150)는 재생순환관(160) 내에 설치되어 재생순환관(160) 내의 공기를 가열할 수 있다. 히터(150)에 의해 가열된 공기는 순환용 팬(170)에 의해 통로부(113) 내로 송출되며, 금속 필터(140)를 통과하면서 금속 필터(140)를 가열할 수 있다. 따라서, 금속 필터(140)에 포집된 그을음 등의 이물질이 연소되어 제거될 수 있고, 재생 오염공기 중의 냄새도 제거될 수 있다.
순환용 팬(170)은 유입공간(113a)으로부터 공기를 흡입해서 배출공간(113b)으로 송출하도록 재생순환관(160) 내에 설치된다. 순환용 팬(170)은 재생순환관(160) 내에서 히터(150)에 의해 가열된 공기를 통로부(113) 내로 송출하고, 통로부(113) 내의 공기를 재생순환관(160) 내로 흡입하도록 작용한다. 이 과정에서, 금속 필터(140)의 전체 영역으로 히터(150)에 의한 가열 공기가 순환 공급됨에 따라 금속 필터(140)에 포집된 이물질을 고르게 제거할 수 있고, 금속 필터(140)를 재생 처리할 수 있으며, 그에 따라 금속 필터(140)를 자주 교체하는 번거로움을 줄일 수 있게 된다.
유입구(111)가 폐쇄된 상태에서, 실내 압력이 유입공간(113a)의 압력보다 낮을 수 있는데, 순환용 팬(170)은 재생순환관(160)의 유입공간쪽 단부를 통해 유입공간(113a)으로부터 재생순환관(160) 내로 공기를 흡입해서 재생순환관(160)의 배출공간쪽 단부를 통해 배출공간(113b)으로 송출함으로써, 유입공간(113a)의 압력을 낮출 수 있다. 따라서, 통로부(113) 내의 공기가 실내로 누설되는 것을 방지할 수 있다. 순환용 팬(170)은 제어기에 의해 구동 제어될 수 있다.
추가적으로, 오염공기를 재생순환관(160)을 통해 순환시켜 정화 처리하는 동안, 순환용 팬(170)은 간간이 재생순환관(160)의 배출공간쪽 단부로부터 공기를 흡입해서 재생순환관(160)의 유입공간쪽 단부를 통해 송출하도록 작동함으로써, 공기 순환 방향을 반대로 할 수도 있다.
산화촉매기(180)는 산화촉매가 담체에 코팅된 형태로 재생순환관(160) 내에 배치된다. 산화촉매는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh) 등과 같은 금속 산화물로 이루어질 수 있다. 산화촉매는 금속 필터(140)의 재생 과정에서 크래킹된 CH 기체를 CO2, H2O, NOx 의 기체로 산화 반응을 일으키는 역할을 할 수 있다. 또한, 산화촉매에 의한 산화 반응은 발열 반응으로써, 히터(150)의 부담을 줄여주게 되어 사용 전력량을 줄일 수 있게 한다.
담체는 허니컴 구조의 세라믹 등의 재질로 이루어질 수 있다. 담체는 격벽들에 의해 서로 나란하게 구획되어 공기를 통과시키는 유로들을 가질 수 있다. 유로들은 양쪽 단이 모두 개구되어 공기를 통과시킬 수 있다. 담체는 격벽들에 산화촉매를 코팅해서 담지할 수 있다. 따라서, 산화촉매기(180)는 크래킹된 기체를 담체의 유로들로 유입시켜 통과시키며, 그 과정에서 산화촉매에 의해 산화시켜 배출할 수 있다.
공기정화장치(100)는 하우징(110)의 하측을 지지하는 캐비닛(190)에 재생순환관(160)을 수용할 수 있다. 캐비닛(190)은 하단에 캐스터 바퀴(191)들이 설치되어 공기정화장치(100)의 이동을 용이하게 할 수 있다.
전술한 공기정화장치(100)의 작용 예에 대해, 도 2와 함께 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
실내에 오염공기가 비교적 많이 발생되는 낮 시간대 영업 중에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(110)의 유입구(111)가 유입구용 댐퍼(120)에 의해 개방되고, 하우징(110)의 배출구(112)가 배출구용 댐퍼(130)에 의해 개방된다. 이와 동시에, 재생순환관(160)이 순환관용 댐퍼(161)에 의해 폐쇄된 상태로 유지된다. 이 상태에서, 실내의 오염공기는 배기용 팬에 의해 유입구(111)를 통해 하우징(110)의 통로부(113) 내로 유입된다. 통로부(113) 내로 유입된 오염공기는 금속 필터(140)를 거쳐 여과된 후, 배출구(112)를 통해 배출된다.
실내에 오염공기가 비교적 적게 발생되는 밤 시간대에는, 도 9에 도시된 바와 같이, 하우징(110)의 유입구(111)가 유입구용 댐퍼(120)에 의해 폐쇄되고, 하우징(110)의 배출구(112)가 배출구용 댐퍼(130)에 의해 폐쇄된다. 이와 동시에, 재생순환관(160)이 순환관용 댐퍼(161)에 의해 개방된 상태로 유지된다.
이 상태에서, 히터(150)와 순환용 팬(170)이 구동된다. 그러면, 통로부(113) 내의 공기는 순환용 팬(170)에 의해 재생순환관(160) 내로 흡입된 후 히터(150)에 의해 가열되어 통로부(113) 내로 송출될 수 있다. 통로부(113) 내로 송출된 가열 공기는 산화촉매기(190)에 의해 산화되어 금속 필터(140)를 통과하면서 고온으로 가열한다.
이와 같이, 공기가 가열 및 산화되면서 통로부(113)와 재생순환관(160)을 순환하게 되면, 낮 시간대 동안 금속 필터(140)에 포집된 그을음 등의 이물질이 연소되면서 제거됨에 따라 금속 필터(140)의 재생이 이루어질 수 있고, 통로부(113) 내의 재생 오염공기도 재차 재생 정화 처리될 수 있다.
이러한 과정으로 통로부(113) 내의 재생 오염공기에 대한 재생 정화 처리가 완료되면, 히터(150)와 순환용 팬(170)이 정지하고, 하우징(110)의 배출구(112)가 배출구용 댐퍼(130)에 의해 개방됨으로써, 정화된 공기가 실외로 배출될 수 있다.
이와 같이, 금속 필터(140)가 일정 기간 동안 사용되다가, 금속 필터(140)에 재가 쌓여 금속 필터(140)의 배압이 기준치에 도달한다면, 사용자는 금속 필터(140)의 양쪽 단을 반대로 해서 금속 필터(140)를 다시 장착한 후 사용될 수 있게 한다. 따라서, 금속 필터(140)는 청소 없이도 오랫동안 사용 가능하게 된다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
110..하우징 111..유입구
112..배출구 113..통로부
114..필터 출입구 115..도어
116..내부 도어부재 117..외부 도어부재
118..밀봉기구 118a..밀봉 격판
119..푸셔 120..유입구용 댐퍼
130..배출구용 댐퍼 140..금속 필터
150..히터 160..재생순환관
170..순환용 팬 180..산화촉매기

Claims (4)

  1. 배기용 팬에 의해 유입구를 통해 통로부로 공기를 유입해서 배출구를 통해 배출하며, 상기 통로부는 필터 장착공간과 상기 필터 장착공간의 한쪽에서 상기 유입구와 통하는 유입공간 및 상기 필터 장착공간의 다른 쪽에서 상기 배출구와 통하는 배출공간을 갖는 하우징;
    상기 유입구를 개폐하는 유입구용 댐퍼;
    상기 배출구를 개폐하는 배출구용 댐퍼;
    상기 필터 장착공간에 장착되어 유입 공기 중의 유해물질을 포집하며, 포집된 유해물질의 분해 과정에서 남게 된 재(ash)가 빠져 나가게 하는 크기의 기공들을 갖도록 금속 재질로 형성된 금속 필터; 및
    상기 금속 필터를 가열하는 히터;를 포함하며,
    상기 하우징은 상기 필터 장착공간과 대응되는 부위에 형성된 필터 출입구와, 상기 필터 출입구를 개폐하는 도어, 및 밀봉 격판 및 푸셔를 구비하여 상기 금속 필터의 주변을 상기 필터 장착공간에 대해 밀봉하는 밀봉기구를 포함하며;
    상기 밀봉 격판은,
    상기 금속 필터의 유입공간 쪽 주변과 밀착되는 형태로 상기 하우징의 내벽에 고정되어 상기 금속 필터의 주변과 하우징의 내벽 사이를 밀봉시키며,
    상기 푸셔는,
    상기 배출공간과 필터 장착공간 사이의 상,하측에 상기 필터 장착공간의 폭 방향으로 각각 길게 배치된 상태로 상기 하우징의 내벽에 고정되는 푸싱 지지대들과,
    상기 푸싱 지지대들보다 상기 금속 필터에 가깝게 배치되어 상기 금속 필터에 대해 근접되게 동작함에 따라 상기 금속 필터를 밀어서 상기 밀봉 격판에 밀착시키거나 상기 금속 필터에 대해 이격되게 동작함에 따라 상기 금속 필터를 상기 밀봉 격판으로부터 해제시키는 푸싱 블록들과,
    각각의 한쪽 단이 상기 푸싱 지지대에 수직축을 중심으로 피벗 동작하도록 힌지 결합되고 각각의 다른쪽 단이 상기 푸싱 블록에 수직축을 중심으로 피벗 동작하도록 힌지 결합되어 상기 푸싱 블록의 동작을 안내하는 링크들, 및
    상기 푸싱 지지대의 장공 형태의 체결홀들에 각각 끼워진 상태로 상기 푸싱 블록들에 나사 결합되어 회전 방향에 따라 상기 푸싱 블록들을 상기 푸싱 지지대들의 길이 방향으로 당기거나 밀어내어 상기 금속 필터에 대해 근접시키거나 이격시키는 조절 볼트들을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 필터는,
    금속 메쉬망(metal mesh net)들이 적층된 구조, 금속 발포체(metal foam) 구조, 금속사(metal thread)들이 엉킨 구조 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 필터는 다공성 금속 격벽들에 의해 서로 나란하게 구획되어 양쪽 단이 교대로 밀봉된 형태로 공기를 통과시키는 유로들을 갖는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
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