KR102428957B1 - 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 가지며, 필터 장착공간과 대응되는 부위에 필터 출입구를 갖는다. 유입구용 댐퍼는 유입구를 개폐한다. 배출구용 댐퍼는 배출구를 개폐한다. 필터는 다공성 격벽들에 의해 서로 나란하게 구획되어 양쪽 단이 교대로 밀봉된 형태로 공기를 통과시키는 유로들을 갖고, 다공성 격벽들의 각 양쪽 면에 크래킹 촉매가 코팅되며, 유입구와 배출구를 향해 양쪽 단이 번갈아 위치될 수 있게 필터 출입구를 통해 필터 장착공간에 장착된다. 히터는 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 교체해 주어야 하므로, 유지 관리비용이 많이 들어간다.
한국등록특허공보 제10-1550261호(2014. 11. 14. 공개)
본 발명의 과제는 필터의 성능을 유지시키면서 필터의 수명을 획기적으로 증가시킬 수 있는 공기정화장치를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기정화장치는 하우징과, 유입구용 댐퍼와, 배출구용 댐퍼와, 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 가지며, 필터 장착공간과 대응되는 부위에 필터 출입구를 갖는다. 유입구용 댐퍼는 유입구를 개폐한다. 배출구용 댐퍼는 배출구를 개폐한다. 필터는 다공성 격벽들에 의해 서로 나란하게 구획되어 양쪽 단이 교대로 밀봉된 형태로 공기를 통과시키는 유로들을 갖고, 다공성 격벽들의 각 양쪽 면에 크래킹 촉매가 코팅되며, 유입구와 배출구를 향해 양쪽 단이 번갈아 위치될 수 있게 필터 출입구를 통해 필터 장착공간에 장착된다. 히터는 필터를 가열한다.
여기서, 하우징은 필터 출입구를 개폐하는 도어를 포함할 수 있다.
추가 양상으로, 공기정화장치는 유입단이 유입공간과 통하게 연결되고 배출단이 배출공간과 통하게 연결되며 순환관용 댐퍼에 의해 개폐되는 재생순환관과, 유입공간으로부터 공기를 흡입해서 배출공간으로 송출하도록 재생순환관 내에 설치되는 순환용 팬, 및 산화촉매가 담체에 코팅된 형태로 재생순환관 내에 배치되는 산화촉매기를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 필터의 사용 상태에 따라 필터의 양쪽 단을 반대로 해서 사용할 수 있게 구성되므로, 필터의 성능을 유지시키면서 필터의 수명을 획기적으로 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화장치에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1에 대한 단면도이다.
도 3은 필터의 작용 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 필터를 하우징으로부터 분리해서 양쪽 단이 반대로 되도록 하우징에 다시 장착하는 과정을 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 과정을 거쳐 필터가 하우징에 장착된 상태에서 작용하는 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 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 필터의 작용 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 필터를 하우징으로부터 분리해서 양쪽 단이 반대로 되도록 하우징에 다시 장착하는 과정을 설명하기 위한 사시도이다. 도 5는 도 4에 도시된 과정을 거쳐 필터가 하우징에 장착된 상태에서 작용하는 예를 설명하기 위한 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, 필터(140), 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.
하우징(110)은 필터 장착공간(113c)과 대응되는 부위에 필터 출입구(114)를 갖는다. 필터 출입구(114)는 사용자가 필터(140)를 필터 장착공간(113c)으로부터 꺼낸 후, 필터(140)의 양쪽 단이 반대로 되도록 필터(140)를 다시 넣을 수 있게 한다. 필터 출입구(114)는 하우징(110)의 한쪽 측면에 형성될 수 있다. 필터 출입구(114)는 필터(140)를 원활하게 출입시키는 크기로 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. 필터(140)의 재생 과정에서 발생되는 재생 오염공기가 통로부(113) 내에서 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. 필터(140)의 재생 과정에서 발생되는 재생 오염공기가 통로부(113) 내에서 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.
필터(140)는 다공성 격벽(141)들에 의해 서로 나란하게 구획되어 양쪽 단이 교대로 밀봉된 형태로 공기를 통과시키는 유로(142)들을 갖는다. 필터(140)는 유로(142)들에 오염공기를 통과시키면서 다공성 격벽(141)에 미세먼지/기름 성분의 유해물질을 포집할 수 있게 한다. 예컨대, 필터(140)는 다공성 세라믹재질인 탄화규소(SiC), 코디에라이트(codierite), 알루미나(alumina) 중 적어도 어느 하나의 소재로 이루어질 수 있다.
필터(140)는 양쪽 단이 유입구(111)와 배출구(112)를 향해 배치된다. 유로(142)들은 유입구(111)를 향한 단이 개구되고 배출구(112)를 향한 단이 밀봉된 형태로 이루어진 순방향 유로(142a)들과, 유입구(111)를 향한 단이 밀봉되고 배출구(112)를 향한 단이 개구된 형태로 순방향 유로(142a)들과 교대로 배열된 역방향 유로(142b)들을 포함할 수 있다. 유로(142)들은 사각형 단면 구조로 이루어진 것으로 예시되어 있으나, 육각형, 팔각형, 원형 등과 같은 다양한 단면 구조로 이루어질 수 있다.
필터(140)는 다공성 격벽(141)들의 각 양쪽 면에 크래킹 촉매(cracking catalyst, 143)가 코팅된다. 크래킹 촉매(143)는 필터(140)의 다공성 격벽(141)에 포집된 미세먼지/기름 성분의 유해물질을 크래킹하여 기체로 분해시키는 역할을 한다. 또한, 크래킹 촉매(143)는 필터(140)의 다공성 격벽(141)에 포집된 유해물질을 히터(150)에 의해 태우기 위한 연소 온도를 낮추는 역할을 한다.
다공성 격벽(141)들은 한쪽 면이 순방향 유로(142a)의 내면을 이루고 다른 쪽 면이 역방향 유로(142b)의 내면을 이루게 되는데, 크래킹 촉매(143)는 순방향 유로(142a)들의 각 내면에 코팅됨과 아울러 역방향 유로(142b)들의 각 내면에 코팅된다. 따라서, 필터(140)는 양쪽 단이 서로 반대로 위치되게 필터 장착공간(113c)에 장착되더라도 사용 가능하게 된다.
이러한 필터(140)는 유입구(111)와 배출구(112)를 향해 양쪽 단이 번갈아 위치될 수 있게 필터 출입구(114)를 통해 필터 장착공간(113c)에 장착된다. 즉, 사용자는 필터 출입구(114)를 통해 필터 장착공간(113c)으로부터 필터(140)를 분리한 후 필터(140)의 양쪽 단을 반대로 위치시켜 필터 출입구(114)를 통해 필터 장착공간(113c)에 다시 장착할 수 있다.
하우징(110)의 필터 장착공간(113c)이 사각형 단면적을 갖는 경우, 필터(140)는 외부 둘레가 사각형으로 이루어질 수 있다. 필터(140)는 외부 둘레면이 커버부재(146)로 감싸져 보호될 수 있다.
필터(140)는 필터 출입구(114)에 대해 수평 방향으로 슬라이드 이동되게 출입할 수 있다. 예컨대, 하우징(110)의 내부 바닥면에 레일(116)들이 형성되고, 필터(140)의 외부 바닥면 또는 커버부재(146)의 외부 바닥면에 레일(116)들을 끼워서 수평 방향으로 슬라이드 지지되는 슬라이드 홈(147)들이 형성될 수 있다. 따라서, 필터(140)는 필터 출입구(114)에 대해 안정되게 출입할 수 있을 뿐 아니라, 필터 장착공간(113c)에 정렬되어 장착될 수 있다.
하우징(110)은 필터 출입구(114)를 개폐하는 도어(115)를 포함할 수 있다. 도어(115)는 필터 출입구(114)를 개방시킨 상태에서 필터(140)가 필터 장착공간(113c)에 대해 장착되거나 분리될 수 있게 한다. 도어(115)는 필터(140)가 필터 장착공간(113c)에 장착된 상태에서 필터 출입구(114)를 폐쇄시켜 공기 누설을 방지할 수 있게 한다. 하우징(110)은 필터 출입구(114)의 주변을 따라 안착 홈이 형성되어 도어(115)의 주변을 안착시킬 수 있다.
도어(115)는 필터 출입구(114)를 폐쇄한 상태에서 패킹재(미도시)를 매개로 필터 출입구(114) 주변과 밀봉됨과 아울러 필터(140)와 밀봉될 수 있다. 도어(115)는 필터 출입구(114)를 향한 내면에 패킹재를 장착할 수 있다. 다른 예로, 하우징(110)은 필터 출입구(114) 주변의 안착 홈에 도어(115)와 밀봉을 위한 패킹재를 장착할 수도 있다. 필터(140)는 필터 출입구(114)를 기준으로 필터(140)의 전,후면에 도어(115)의 내면과 밀봉을 위한 패킹재를 장착할 수 있고, 필터(140)의 상,하면에 하우징(110)의 내부면과 밀봉을 위한 패킹재를 장착할 수 있다.
도어(115)는 필터 출입구(114)에 대해 분리 가능한 분리형 도어로 이루어질 수 있다. 도어(115)는 필터 출입구(114)에 장착된 상태에서 잠금기구(115a)에 의해 잠금 또는 해제될 수 있다. 잠금기구(115a)는 볼팅 방식 등과 같은 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 다른 예로, 도어(115)는 필터 출입구(114)의 주변에 힌지 결합되어 회동함에 따라 필터 출입구(114)를 개폐할 수도 있다.
이러한 필터(140)의 작용 예에 대해, 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 필터(140)는 양쪽 단이 유입구(111)와 배출구(112)를 향하게 필터 장착공간(113c)에 장착된다. 설명의 편의상, 필터(140)의 유로(142)들 중 각 개구가 유입구(111)를 향한 유로들을 순방향 유로(142a)들로 정의하고, 각 개구가 배출구(112)를 향한 유로들을 역방향 유로(142b)들로 정의한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 오염공기는 유입공간(113a)으로부터 순방향 유로(142a)로 유입되어 다공성 격벽(141)을 통과한 후 인접한 역방향 유로(142b)를 흘러서 배출된다. 이 과정에서, 오염공기 중에 포함된 미세먼지/기름 성분의 유해물질이 다공성 격벽(141)에 포집된다. 다공성 격벽(141)에 포집된 미세먼지/기름 성분의 유해물질은 필터(140)의 재생 과정에서 크래킹 촉매(143)에 의해 기체로 분해된다.
이와 같이, 필터(140)는 일정기간 사용되다 보면 유해물질이 분해된 후 금속 성분의 재(ash)가 소량으로 남게 되어 순방향 유로(142a)의 내면에 계속적으로 쌓일 수 있다. 이러한 금속 성분의 재는 순방향 유로(142a)의 내면 기공을 막게 되므로, 공기가 원활하게 빠져 나가지 못하게 되어 필터(140)의 배압이 상승하게 된다.
필터(140)의 배압이 기준치에 도달하게 되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 사용자는 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 필터(140)를 필터 출입구(114)로부터 꺼낼 수 있다. 사용자는 필터 출입구(114)로부터 꺼낸 필터(140)의 양쪽 단이 반대로 되게 위치시킨 후 필터 출입구(114)를 통해 필터 장착공간(113c)에 다시 장착한다. 이후, 사용자는 도어(115)를 폐쇄 동작시켜 필터 출입구(114)를 폐쇄한다.
그러면, 도 5에 도시된 바와 같이, 필터(140)의 순방향 유로(142a)들과 역방향 유로(142b)들은 서로 반대로 위치된다. 이 상태에서, 필터(140)가 사용되면, 유입공간(113a)의 공기는 이전의 역방향 유로(142b)로 유입되어 다공성 격벽(141)을 통과한 후 인접한 이전의 순방향 유로(142a)를 흘러서 배출된다. 이 과정에서, 순방향 유로(142a)의 내면에 쌓인 재는 다공성 격벽(141)을 통과하는 공기의 힘에 의해 순방향 유로(142a)의 내면으로부터 이탈되어 배출된다.
또한, 이전의 역방향 유로(142b)로 유입된 오염공기 중에 포함된 미세먼지/기름 성분의 유해물질은 다공성 격벽(141)에 포집되고, 필터(140)의 재생 과정에서 크래킹 촉매(143)에 의해 기체로 분해된다.
이와 같이, 필터(140)가 일정기간 사용되다가, 금속 성분의 재가 이전의 역방향 유로(142b)의 내면에 쌓여 필터(140)의 배압이 기준치에 도달하면, 사용자는 필터(140)의 양쪽 단을 다시 반대로 해서 필터 장착공간(113c)에 장착한 후 사용될 수 있게 한다. 이러한 방식으로 필터(140)가 사용되므로, 필터(140)의 성능을 유지시키면서 필터(140)의 수명을 획기적으로 증가시킬 수 있다.
즉, 비교 예로서, 포집된 유해물질이 쌓이는 순방향 유로(142a)의 내면에만 크래킹 촉매(143)를 코팅해서 촉매 반응이 일어나도록 필터(140)를 구성하는 경우, 순방향 유로(142a)의 내면에 금속 성분의 재가 쌓이게 되어 필터(140)의 성능이 감소하면, 필터(140)를 꺼내서 특수한 장치를 통해 재를 제거한 후 다시 같은 방향으로 필터(140)를 설치하여 사용하게 된다. 이러한 과정이 매우 번거롭고 비용도 많이 들게 되며, 쌓인 재의 양이 많게 되어 재를 완전히 제거하기 힘들기 때문에, 필터(140)의 성능도 원래대로 복귀되지 못하고 배압이 많이 걸리게 된다.
하지만, 본 발명의 실시예와 같이, 크래킹 촉매(143)가 순방향 유로(142a)들의 각 내면뿐 아니라 역방향 유로(142b)들의 각 내면에 코팅되고, 필터(140)는 도어(115)에 의해 개폐 가능한 하우징(110)의 출입구(114)를 통해 양쪽 단이 서로 반대로 위치되게 설치되므로, 재가 많이 쌓여 필터(140)의 성능이 떨어지기 전에 정기적으로 필터(140)를 꺼내서 반대 방향으로 장착 후 다시 사용하면 재가 자연적으로 제거될 수 있다. 그 결과, 필터(140)의 수명이 획기적으로 향상될 수 있다.
도시하고 있지 않지만, 필터(140)의 배압은 압력계에 의해 측정될 수 있다. 제어기는 압력계로부터 제공된 정보를 기반으로 필터(140)의 배압이 기준치에 도달한 것으로 판단되면, 사용자에게 경보기를 통해 시각적 또는 청각적으로 알려줄 수 있다.
히터(150)는 필터(140)를 가열한다. 히터(150)는 필터(140)에 포집된 이물질을 제거하여 필터(140)를 재생 처리하기 위한 열량을 공급하는 역할을 한다. 여기서, 히터(150)는 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 필터(140)로 제공할 수 있다. 히터(150)는 하우징(110) 내에 필터(140)와 인접하게 설치되어 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. 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 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, 필터(140)를 통과하면서 필터(140)를 가열할 수 있다. 따라서, 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, 필터(140)의 전체 영역으로 히터(150)에 의한 가열 공기가 순환 공급됨에 따라 필터(140)에 포집된 이물질을 고르게 제거할 수 있고, 필터(140)를 재생 처리할 수 있으며, 그에 따라 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 내로 공기를 흡입해서 재생순환관의 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 필터(140)의 크래킹 촉매(143)에 의해 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 6을 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 필터(140)를 거쳐 여과된 후, 배출구(112)를 통해 배출된다.
실내에 오염공기가 비교적 적게 발생되는 밤 시간대에는, 도 6에 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 필터(140)를 통과하면서 고온으로 가열한다.
이와 같이, 공기가 가열 및 산화되면서 통로부(113)와 재생순환관(160)을 순환하게 되면, 낮 시간대 동안 필터(140)에 포집된 그을음 등의 이물질이 연소되면서 제거됨에 따라 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, 필터(140)가 일정 기간 동안 사용되다가, 필터(140)의 유로(142)들 중 순방향으로 위치된 유로들의 내면에 금속 성분의 재가 쌓여 필터(140)의 배압이 기준치에 도달하면, 사용자는 필터(140)의 양쪽 단을 반대로 해서 필터(140)를 다시 장착한 후 사용될 수 있게 한다. 따라서, 필터(140)의 성능은 유지되면서 필터(140)의 수명이 획기적으로 증가될 수 있다.
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
120..유입구용 댐퍼 130..배출구용 댐퍼
140..필터 141..다공성 격벽
142..유로 143..크래킹 촉매
150..히터 160..재생순환관
170..순환용 팬 180..산화촉매기

Claims (3)

  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 가지며, 상기 필터 장착공간과 대응되는 부위에 필터 출입구를 갖는 하우징;
    상기 유입구를 개폐하는 유입구용 댐퍼;
    상기 배출구를 개폐하는 배출구용 댐퍼;
    다공성 격벽들에 의해 서로 나란하게 구획되어 양쪽 단이 교대로 밀봉된 형태로 공기를 통과시키는 유로들을 갖고, 상기 다공성 격벽들의 각 양쪽 면에 크래킹 촉매가 코팅되며, 상기 유입구와 배출구를 향해 양쪽 단이 번갈아 위치될 수 있게 상기 필터 출입구를 통해 상기 필터 장착공간에 장착되는 필터; 및
    상기 필터를 가열하는 히터;를 포함하며,
    상기 필터의 유로들 중, 각 개구가 유입구를 향한 유로들을 순방향 유로들로 정의하고, 각 개구가 배출구를 향한 유로들을 역방향 유로들로 정의하면,
    다공성 격벽들은 한쪽 면이 순방향 유로의 내면을 이루고 다른 쪽 면이 역방향 유로의 내면을 이루게 되며, 크래킹 촉매는 순방향 유로들의 각 내면에 코팅됨과 아울러 역방향 유로들의 각 내면에 코팅되며;
    상기 필터의 배압은 압력계에 의해 측정되어 제어기로 제공되며;
    상기 제어기는 압력계로부터 제공된 정보를 기반으로 상기 필터의 배압이 기준치에 도달한 것으로 판단되면, 사용자에게 경보기를 통해 알려주어, 사용자가 상기 필터의 양쪽 단을 반대로 해서 상기 필터를 다시 장착하게 하는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 필터 출입구를 개폐하는 도어를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
  3. 제1항에 있어서,
    유입단이 상기 유입공간과 통하게 연결되고 배출단이 상기 배출공간과 통하게 연결되며 순환관용 댐퍼에 의해 개폐되는 재생순환관과,
    상기 유입공간으로부터 공기를 흡입해서 상기 배출공간으로 송출하도록 상기 재생순환관 내에 설치되는 순환용 팬, 및
    산화촉매가 담체에 코팅된 형태로 상기 재생순환관 내에 배치되는 산화촉매기를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
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