KR20140124097A - 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 필터 및 이를 이용한 공기 정화 장치 - Google Patents

마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 필터 및 이를 이용한 공기 정화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 필터 및 이를 이용한 공기 정화 장치에 관한 것이다. 본 발명은 외부로부터 유입되는 공기에 포함된 가스상 오염 물질이 흡착되는 흡착 부재; 상기 흡착 부재에 흡착된 상기 가스상 오염 물질을 마이크로파 가열에 의해 탈착시키는 탈착 수단; 및 상기 흡착 부재로부터 탈착된 후 유입되는 상기 가스상 오염 물질이 포함된 공기를 정화하는 정화부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 외부로부터 유입되는 오염 공기에 포함된 가스상 오염 물질의 흡착 및 탈착이 흡착 부재에서 연속적 또는 간헐적으로 이루어져 흡착 부재가 재생될 수 있으므로, 흡착 부재의 흡착 효율을 지속적으로 유지함과 동시에 수명을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 필터 및 이를 이용한 공기 정화 장치 {Air purifying filter with desorption means by microwave heating and air purifying device thereof}
본 발명은 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 필터 및 이를 이용한 공기 정화 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 외부로부터 유입되는 오염 공기에 포함된 가스상 오염 물질의 정화 효율을 크게 향상시킬 수 있는 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 필터 및 이를 이용한 공기 정화 장치에 관한 것이다.
일반적으로 공기 정화 장치는 가정, 다중 이용시설, 또는 산업현장 등에서 공기에 포함된 세균, 악취, 휘발성 유기화합물, 또는 유해성분 등의 오염 물질을 처리하여 쾌적한 공기를 제공하는 수단으로 폭넓게 활용되고 있다.
이러한 특징을 갖는 공기 정화 장치는 크게 먼지나 세균 등의 입사상 물질을 처리하는 복수의 필터와 악취, 휘발성 유기화합물 및 유해성분 등의 가스상 물질을 처리하는 탈취필터로 구성되며, 입사상 물질을 처리하는 필터의 경우 입자의 체효과(sieving)를 이용하는 필터와 정전기를 이용한 전기 집진기식 정전필터가 주로 활용되고 있다.
또한, 가스상 물질을 처리하는 탈취필터의 경우 활성판과 제올라이트를 이용하는 고정상 흡착필터와 오존을 이용한 오존산화필터 등이 주로 활용되고 있다.
그러나, 고정상 흡착필터의 경우, 저농도에서 평형 흡착력이 낮아지고 흡착된 흡착성분이 물리적인 결합에 의해 흡착되어 있어 외부 온도 및 농도 등의 외부환경에 의해 재탈착되는 현상이 일어나고 또한 자체 재생기능을 갖추고 있지 못해 수명도 제한되는 문제점이 있었다.
또한, 오존을 이용한 오존산화필터의 경우 오존산화력을 이용한 시스템으로 필터의 교체 없이 장기간 사용할 수 있는 장점은 있으나 환경오염물질인 오존을 이용함으로써 미반응된 오존이 외부로 유출될 경우 천식 및 알러지 등을 일으키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 외부로부터 유입되는 공기에 포함된 가스상 오염 물질에 대한 장기간의 정화에도 지속적인 정화 효율을 유지할 수 있는 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 필터 및 이를 이용한 공기 정화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 흡착된 가스상 오염 물질의 탈착을 위해 요구되는 유량 및 에너지 소비량을 최소화할 수 있는 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 필터 및 이를 이용한 공기 정화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외부로부터 유입되는 공기에 포함된 가스상 오염 물질이 흡착되는 흡착 부재; 상기 흡착 부재에 흡착된 상기 가스상 오염 물질을 마이크로파 가열에 의해 탈착시키는 탈착 수단; 및 상기 흡착 부재로부터 탈착된 후 유입되는 상기 가스상 오염 물질이 포함된 공기를 정화하는 정화부를 포함하는 공기 정화 장치를 제공한다.
본 발명에서, 상기 흡착 부재는 미리 결정된 방향으로 단속적 또는 연속적으로 회전하며, 상기 가스상 오염 물질이 흡착되는 흡착 영역, 상기 마이크로파 가열에 의해 상기 흡착된 가스상 오염 물질이 탈착되는 탈착 영역, 및 상기 마이크로파 가열에 의해 발생된 열이 회수되는 열회수 영역으로 구분될 수 있다.
또한, 상기 탈착 수단은 상기 탈착 영역 측으로 마이크로파를 공급하는 마이크로파 공급 수단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 흡착 부재와 상기 탈착 수단 사이에 구비되며, 상기 열회수 영역으로 유입된 공기를 상기 탈착 영역으로 유도하기 위한 탈착 챔버를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 탈착 챔버는 상기 마이크로파가 상기 열회수 영역 측으로 공급되는 것을 차단하는 격벽을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 정화부는 상기 흡착 부재로부터 탈착된 가스상 오염 물질을 포함하는 공기를 촉매 반응에 의해 정화하는 촉매부 및 상기 촉매부를 일반 가열 방식 또는 마이크로파 가열 방식에 의해 가열하는 가열 수단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 정화부는 상기 촉매부 전측 또는 후측에 위치하며 상기 흡착 부재로부터 탈착된 가스상 오염 물질을 포함하는 공기를 응축시키거나 또는 상기 촉매부를 통과한 공기를 응축시키는 응축부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 흡착 부재는 가스상 물질에 대한 흡착성능이 큰 알루미나, 실리카, 제올라이트, 알루미나-실리카, 및 활성탄으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 물질로 성형된 것일 수 있다. 이때, 상기 흡착 부재는 통기성의 확보를 위해 폼 구조를 갖거나 하니컴 구조 등의 형상으로 성형된 것일 수 있다.
또한 이와 달리, 상기 흡착 부재는 높은 통기성을 갖는 임의의 지지체에 알루미나, 실리카, 제올라이트, 알루미나-실리카, 및 활성탄으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 흡착제가 코팅된 것일 수 있다. 이 때 상기 지지체는 금속폼 또는 세라믹폼으로 이루어지거나, 하니컴구조의 세라믹 및 메탈 지지체로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 지지체는 금속을 절곡하거나 압출한 구조를 가질 수도 있다.
또한 본 발명에서 상기 흡착 부재는 유전성 물질을 포함할 수 있다. 상기 유전성 물질은 유전율이 10이상인 SiC, TiO2, ZnO, CuO, NiO, V2O5, Ferrite, Graphite, Zn02, 및 SiH2 로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 촉매부는 상기 흡착 부재로부터 탈착된 가스상 오염 물질을 포함하는 공기를 촉매 반응에 의해 정화하는 촉매 물질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 촉매 물질은 백금, 로듐, 및 팔라듐으로 이루어지는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질, 또는 티타늄, 바나듐, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 이연, 몰리브덴, 은, 텅스텐, 및 금으로 이루어지는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 촉매부는 상기 지지체 표면에 코팅되며 상기 마이크로파와 반응하여 상기 흡착 부재의 온도를 상승시키는 유전 물질을 포함할 수도 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기 정화 필터는 외부로부터 유입되는 공기에 포함된 가스상 오염 물질이 흡착되는 흡착 부재; 및 상기 흡착 부재에 흡착된 상기 가스상 오염 물질을 마이크로파 가열에 의해 탈착시키는 탈착 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 흡착 부재는 미리 결정된 방향으로 단속적 또는 연속적으로 회전하며, 상기 가스상 오염 물질이 흡착되는 흡착 영역, 상기 마이크로파 가열에 의해 상기 흡착된 가스상 오염 물질이 탈착되는 탈착 영역, 및 상기 마이크로파 가열에 의해 발생된 열이 회수되는 열회수 영역으로 구분될 수 있다.
또한, 상기 흡착 부재와 상기 탈착 수단 사이에 구비되며, 상기 열회수 영역으로 유입된 공기를 상기 탈착 영역으로 유도하기 위한 탈착 챔버를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 탈착 챔버는 상기 마이크로파가 상기 열회수 영역 측으로 공급되는 것을 차단하는 격벽을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 외부로부터 유입되는 오염 공기에 포함된 가스상 오염 물질의 흡착 및 탈착이 연속적 또는 간헐적으로 이루어져 흡착 부재가 재생될 수 있으므로 흡착 부재의 흡착 효율을 지속적으로 유지함과 동시에 수명을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 마이크로파 가열 방식에 의해 흡착된 가스상 오염 물질을 탈착시키므흡착된 가스상 오염 물질의 탈착에 필요한 유량을 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기 정화 장치의 구성을 개략적으로 도시한 구성도,
도 2는 도 1의 흡착 부재를 도시한 정면도,
도 3 내지 도 5는 도 1의 탈착 수단에 대한 동작 참고도,
도 6은 도 3의 탈착 챔버에 대한 평면도, 및
도 7 내지 도 9는 도 1의 정화부에 대한 동작 참고도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 장치의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 장치(1)는 흡착 부재(10), 탈착 수단(20), 및 정화부(30)를 포함한다.
흡착 부재(10)는 외부로부터 유입되는 공기에 포함된 가스상 오염 물질을 흡착하고, 탈착 수단(20)은 흡착 부재(10)에 흡착된 상기 가스상 오염 물질을 마이크로파 가열에 의해 탈착시킨다.
본 발명에서 상기 흡착 부재는 가스상 물질에 대한 흡착성능이 큰 알루미나, 실리카, 제올라이트, 알루미나-실리카, 및 활성탄으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 물질로 성형된 것일 수 있다. 이때, 상기 흡착 부재는 통기성의 확보를 위해 폼 구조 또는 하니컴 구조 등 임의의 형상으로 성형될 수 있다.
또한 이와 달리, 상기 흡착 부재는 높은 통기성을 갖는 임의의 지지체에 알루미나, 실리카, 제올라이트, 알루미나-실리카, 및 활성탄으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 흡착제가 코팅된 것일 수 있다. 이 때 상기 지지체는 금속폼 또는 세라믹폼으로 이루어지거나, 하니컴구조의 세라믹 및 메탈 성형체로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 지지체는 금속 또는 세라믹의 절곡 또는 압출에 의해 성형된 것일 수도 있다.
본 발명에서 상기 흡착 부재(10)에는 마이크로파를 흡수하는 유전 물질이 제공된다. 상기 유전 물질은 유전율이 10 이상인 SiC(탄화 규소), TiO2(타이타늄 옥사이드), ZnO(징크 옥사이드), CuO(코퍼 옥사이드), NiO(니켈 옥사이드), V2O5(바나듐 옥사이드), Ferrite(페라이트), Graphite(그라파이트), Zn02(징크 옥사이드), 및 SiH2 로 이루어지는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에서 흡착 부재(10)를 구성하는 흡착 물질(흡착제) 및 유전 물질은 임의의 방식으로 제공될 수 있다. 예컨대, 상기 흡착제 및 상기 유전 물질을 혼합한 후 지지체에 코팅하는 방식으로 제조되거나, 상기 유전 물질이 혼합된 형태의 지지체를 제조한 후 상기 흡착 물질을 코팅하는 방식으로 제조되거나, 또는 지지체에 상기 유전 물질을 코팅한 후 상기 흡착 물질을 코팅하는 방식으로 제조될 수 있다.
흡착 부재(10)에 대해서는 도 2를 참조하여 후술하고, 탈착 수단(20)에 대해서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 후술한다.
다시 도 1을 참조하면, 정화부(30)는 흡착 부재(10)로부터 탈착된 후 유입되는 상기 가스상 오염 물질이 포함된 공기를 정화하여 외부로 배출하거나 또는 정화된 공기 중 일부 공기를 흡착 부재(10)로 유입시킨다. 정화부(30)의 상세 구성 및 동작 방법은 이하 도 7 내지 도 9를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만 본 발명의 공기 정화 장치(1)는 흡착 부재(10)의 전측에 적어도 하나 이상 배치되어 외부로부터 유입되는 공기에 포함된 입자상 오염 물질을 제거하는 전처리 필터 및 흡착 부재(10)의 후측에 적어도 하나 이상 배치되어 흡착 부재(10)를 통과한 공기에 포함될 수 있는 잔여분의 입자상 오염 물질과 가스상 오염 물질을 제거하는 후처리 필터를 더 포함할 수 있고, 상기 전처리 필터는 에어 필터, 미디움 필터, 헤파 필터, 또는 전기 집진식 정전필터일 수 있으며, 상기 후처리 필터는 활성탄 필터와 점착 활성탄 필터 등이거나 또는 헤파 필터와 정전필터 등일 수 있다.
도 2는 도 1의 흡착 부재를 도시한 정면도, 도 3 내지 도 5는 도 1의 탈착 수단에 대한 동작 참고도, 및 도 6은 차폐부의 평면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 흡착 부재(10)는 미리 결정된 방향으로 단속적 또는 연속적 회전한다. 흡착 부재의 회전에 따라, 상기 흡착 부재의 평면상에 가스상 오염 물질이 흡착되는 흡착 영역(d1), 상기 마이크로파 가열에 의해 상기 가스상 오염 물질이 탈착되는 탈착 영역(d2), 및 상기 마이크로파 가열에 의해 발생되는 열이 회수되는 열회수 영역(d3)이 구분된다.
본 발명에서 상기 마이크로파 가열에 의해 탈착 영역(d2)의 온도는 50°C 내지 300°C, 열회수 영역(d3)의 온도는 40°C 내지 240°C가 되도록 운전될 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 흡착 부재(10)의 경우 흡착 영역(d1)에 상기 가스상 오염 물질이 흡착된 후 상기 마이크로파 가열에 의해 탈착 영역(d2)에 흡착된 상기 가스상 오염 물질이 연속적 또는 간헐적으로 탈착되므로 상기 가스상 오염 물질의 흡착 및 상기 가스상 오염 물질의 탈착에 의한 재생이 반복적으로 이루어지며, 열회수 영역(d3)에서 상기 마이크로파 가열에 의해 발생되는 열이 회수되어 흡착 부재(10)의 온도상승을 방지하게 되므로 흡착 부재(10)의 정화 효율을 지속적으로 유지할 수 있게 된다.
또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 탈착 수단(20)은 마이크로파를 발생시킨 후 상기 마이크로파를 흡착 영역(d2) 측으로 공급하는 마이크로파 공급 수단(21)을 포함할 수 있고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 장치(1)는 흡착 부재(10)와 마이크로파 공급 수단(21) 사이에 구비되며 열회수 영역(d3)으로 유입된 공기를 탈착 영역(d2)으로 유도하기 위한 탈착챔버(40) 및 탈착챔버(40)와 마이크로파 공급 수단(21) 사이에 구비되어 마이크로파 공급 수단(21)으로부터 탈착 영역(d2) 측으로 공급되는 상기 마이크로파가 통과하는 도파관(50)을 더 포함할 수 있다. 상기 탈착챔버(40)는 도파관(50)을 통과한 상기 마이크로파가 열회수 영역(d3) 측으로 공급되는 것을 차단하기 위한 격벽(42)을 더 포함할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4를 참조하여 탈착 수단(20)의 동작 과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
외부로부터 유입되는 가스상 오염 물질을 포함하는 공기(a1)가 흡착 영역(d1)을 통과하게 되면 상기 가스상 오염 물질이 흡착 영역(d1)에 흡착되며 이에 따라 정화된 공기(a2)가 외부로 배출되며, 흡착 영역(d1)에 흡착된 상기 가스상 오염 물질은 흡착 부재(10)의 단속적 또는 연속적 회전에 의해 탈착 영역(d2)에 위치하게 된다.
그리고, 마이크로파 공급 수단(21)이 탈착 영역(d2) 측으로 마이크로파를 조사하면 상기 마이크로파가 도파관(50) 및 탈착챔버(40)를 통과하여 탈착 영역(d2)으로 전달되며, 상기 마이크로파에 의해 탈착 영역(d2)의 온도가 상승하면 탈착 공기(a3)에 의해 탈착 영역(d2)으로부터 상기 가스상 오염 물질이 탈착된 후 상기 탈착된 가스상 오염 물질을 포함하는 공기(a4)가 정화부(30) 측으로 공급된다.
이때, 외부로부터 유입되는 가스상 오염 물질을 포함하는 공기(a1) 중 일부 공기(a11)가 열회수 영역(d3)을 통과하게 되면 열회수에 의해 가열된 공기(a21)가 탈착챔버(40) 내부로 유입될 수 있고, 이에 따라 탈착 공기(a3)에 열회수에 의해 가열된 공기(a21)가 포함되어 탈착 영역(d2) 측으로 공급될 수 있게 된다.
이와 같이, 탈착 수단(20)이 마이크로파 가열 방식에 의해 흡착 부재(10)를 구성하는 흡착 물질에 흡착되는 상기 가스상 오염 물질을 탈착시키는 이유는 다음과 같다.
종래의 경우 히터 또는 버너와 같은 일반 가열 수단에 의해 상기 가스상 오염 물질이 탈착될 수 있는 온도인 180°C 내지 200°C로 가열된 탈착 공기를 흡착 부재(10) 측으로 공급한 후 상기 가열된 탈착 공기에 의해 흡착 물질에 흡착된 상기 가스상 오염 물질이 탈착되도록 하였는데, 이 경우 탈착 공기의 가열을 위해 가열 수단에서 소모되는 에너지 량이 크게 증가하고, 가열된 흡착 부재(10)로부터 상기 가스상 오염 물질을 탈착하기 위한 에너지 전달을 위해서는 많은 유량의 탈착 공기가 요구된다.
반면, 마이크로파 가열 방식을 적용하는 경우 마이크로파 가열에 의해 흡착 부재(10)가 직접적으로 가열되고 탈착 공기(a3)에 외부로부터 유입되는 가스상 오염 물질을 포함하는 공기(a1) 중 일부 공기(a11)가 흡착 부재(10)의 열회수 영역(d3)을 통과한 후 열회수에 의해 가열된 공기(a21)가 포함되어 탈착 영역(d2) 측으로 공급되므로 흡착 부재(10)로부터 상기 가스상 오염 물질의 탈착을 위해 요구되는 온도(예를 들어, 50°C 내지 300°C)에 도달하기 위해 소모되는 에너지 량을 최소화할 수 있게 되며 작은 유량(예를 들어, 종래와 비교 시 10% 내지 20%의 유량)으로도 흡착 부재(10)로부터 상기 가스상 오염 물질을 탈착시킬 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 장치(1)는 외부로부터 유입되는 가스상 오염 물질을 포함하는 일부 공기(a11) 중 흡착 부재(10)의 열회수 영역(d3)을 통과한 후 열회수에 의해 가열된 공기(a21)를 추가 가열하여 열량이 증가된 공기가 탈착 영역(d2) 측으로 공급되도록 하는 공기 가열부(60)를 더 포함할 수 있으며, 공기 가열부(60)는 전기 히터 또는 버너일 수 있다.
또한, 도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 탈착챔버(40)는 도파관(50)을 통과하여 탈착 영역(d2) 측으로 공급되는 마이크로파가 열회수 영역(d3)으로 공급되는 것을 차단하기 위한 격벽(42)을 더 포함할 수 있는데, 격벽(42)은 탈착 영역(d2) 측으로 공급되는 마이크로파가 열회수 영역(d3)으로 도달하지 않도록 함과 동시에 열회수 영역(d3) 및 탈착챔버(40)를 통과하여 탈착 영역(d2) 측으로 공급되는 열회수에 의해 가열된 공기(a21)가 통과할 시에 공기 저항을 최소화할 수 있는 금속 메쉬 또는 금속 타공판인 것이 바람직하다. 예를 들어, 마이크로파의 차단을 위해 상기 금속 메쉬를 구성하는 각 메쉬의 애퍼쳐(aperture)는 30mm x 30mm 이하인 것이 바람직하고, 금속 타공판의 경우 형성되는 홀의 직경이 30mm 이하인 것이 바람직하다.
도 7 내지 9는 도 1의 정화부에 대한 동작 참고도이다.
도 7에 도시된 바와 같이 정화부(30)는 흡착 부재(10)로부터 탈착된 가스상 오염 물질을 포함하는 공기(a4)를 촉매 반응에 의해 정화하는 촉매부(31) 및 일반 가열 방식 또는 마이크로파 가열 방식으로 촉매부(31)를 가열하는 가열 수단(33)을 포함할 수 있다.
이때, 촉매부(31)는 지지체 및 상기 지지체 표면에 코팅되어 상기 가스상 오염 물질과 촉매 반응하는 촉매 물질로 구성될 수 있으며, 가열 수단(33)은 일반 가열 방식인 경우 히터 또는 버너를 포함할 수 있고, 마이크로파 가열 방식인 경우 마그네트론을 포함할 수 있다.
보다 상세하게는 상기 지지체는 세라믹폼, 메탈폼, 또는 하니컴 구조를 갖는 세라믹 및 메탈 지지체일 수 있고, 상기 촉매 물질은 백금, 로듐, 및 팔라듐으로 이루어지는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질, 또는 3족 내지 12족의 전이 금속인 티타늄, 바나듐, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 이연, 몰리브덴, 은, 텅스텐, 및 금으로 이루어지는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 촉매부(31)가 마이크로파 가열 방식의 가열 수단에 의해 가열되는 경우 촉매부(31)는 상기 촉매 물질 외에 상기 지지체 표면에 코팅되며 상기 마이크로파에 의해 반응하여 촉매부(31)의 온도를 상승시키는 유전 물질을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 유전 물질은 SiC(탄화 규소), TiO2(타이타늄 옥사이드), ZnO(징크 옥사이드), CuO(코퍼 옥사이드), NiO(니켈 옥사이드), V2O5(바나듐 옥사이드), Ferrite(페라이트), Graphite(그라파이트), Zn02(징크 옥사이드), 및 SiH2 로 이루어지는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
이에 따라, 촉매부(31)는 마이크로파 가열 방식의 가열 수단이 적용되는 경우 상기 촉매 물질 및 상기 유전 물질을 혼합한 후 상기 지지체에 코팅하는 방식으로 제조되거나, 상기 유전 물질이 혼합된 형태의 지지체를 제조한 후 상기 촉매 물질을 코팅하는 방식으로 제조되거나, 또는 상기 지지체에 상기 유전 물질을 코팅한 후 상기 촉매 물질을 코팅하는 방식으로 제조될 수 있다.
도 7을 참조하여 정화부(30)가 상기 가스상 오염 물질을 포함하는 공기(a4)를 정화하는 과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
탈착 수단(20)으로부터 흡착 부재(10)의 탈착 영역(d2) 측으로 공급되는 마이크로파에 의해 흡착 부재(10)의 탈착 영역(d2)이 마이크로파 가열되어 탈착 영역(d2)의 온도가 상기 가스상 오염 물질이 탈착될 수 있는 온도(예를 들어, 180°C 내지 200°C)까지 상승하면 탈착 공기(a3)에 의해 상기 가스상 오염 물질이 탈착 영역(d2)으로부터 탈착되며, 상기 가스상 오염 물질이 포함된 공기(a4)가 촉매부(31) 측으로 유입된다.
촉매부(31)는 가열 수단(33)에 의해 가열된 후 상기 가스상 오염 물질과 촉매 반응하여 상기 가스상 오염 물질을 정화하게 되고, 촉매부(31)를 통과한 상기 가스상 오염 물질이 정화된 공기(a5)는 외부로 배출되거나 또는 일부 공기(a6)가 외부로부터 유입되는 공기(a1)에 포함되어 흡착 부재(10) 측으로 공급된다.
이때, 촉매부(31)를 통과한 가스상 오염 물질이 정화된 공기(a5) 중 일부 공기(a6)를 흡착 부재(10) 측으로 공급하는 이유는 촉매부(31)를 통과하는 과정에서 완전히 정화되지 않은 상태로 촉매부(31)를 통과한 공기(a5)에 포함될 수 있는 일부 오염 물질이 외부로 배출되지 않도록 하기 위함이다.
또한, 도 8 및 9에 도시된 바와 같이 정화부(30)는 촉매부(31)와 가열 수단(33) 외에 촉매부(31)의 전측 또는 후측에 위치하여 흡착 부재(10)로부터 탈착된 가스상 오염 물질을 포함하는 공기를 응축시키거나 또는 촉매부(31)를 통과한 공기를 응축시키는 응축부(35)를 더 포함할 수 있고, 응축부(35)는 열교환기 또는 냉각기 일 수 있다.
다시 말해서, 도 8에 도시된 바와 같이 정화부(30)의 전측에 응축부(35)가 위치하는 경우 상기 가스상 오염 물질이 포함된 공기(a4)가 응축부(35)측으로 유입된 후 응축에 의해 수분이 회수되며, 응측부(35)를 통과한 공기(a5)는 가열 수단(33)에 의해 가열된 촉매부(31) 측으로 유입된 후 촉매 반응에 의해 응측부(35)를통과한 공기(a5)에 포함된 상기 가스상 오염 물질이 정화된 후 상기 가스상 오염 물질이 정화된 공기(a6)가 외부로 배출되거나 또는 일부 공기(a7)가 외부로부터 유입되는 공기(a1)에 포함되어 흡착 부재(10) 측으로 공급된다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이 정화부(30)의 후측에 응측부(35)가 위치하는 경우 촉매부(31)를 통과하여 상기 가스상 오염 물질이 정화된 공기(a5)는 응축부(35)로 유입된 후 수분이 회수되어 외부로 배출되거나(a6) 또는 일부 공기(a7)가 외부로부터 유입되는 공기(a1)에 포함되어 흡착 부재(10) 측으로 공급된다.
이때, 촉매부(31)의 전측 또는 후측에 별도의 응축부(35)를 구비하는 이유는 촉매부(31)를 통과한 가열된 상태의 상기 가스상 오염 물질이 정화된 공기(a5)를 냉각시킨 후 일부 공기(a7)를 외부로부터 유입되는 공기(a1)에 포함시켜 흡착 부재(10) 측으로 공급함으로써 외부로부터 유입되는 공기(a1) 중 일부 공기(a11)가 열회수 영역(d3)을 통과하는 과정에서 마이크로파 가열에 의해 가열된 열회수 영역(d3)의 온도를 효과적으로 낮출 수 있도록 하기 위함이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
(1) : 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 장치
(10) : 흡착 부재 (20) : 탈착 수단
(21) : 마이크로파 공급 수단 (30) : 정화부
(31) : 촉매부 (33) : 가열 수단
(35) : 응축부 (40) : 탈착챔버
(42) : 격벽 (50) : 도파관
(60) : 공기 가열부

Claims (13)

  1. 외부로부터 유입되는 공기에 포함된 가스상 오염 물질이 흡착되는 흡착 부재;
    상기 흡착 부재에 흡착된 상기 가스상 오염 물질을 마이크로파 가열에 의해 탈착시키는 탈착 수단; 및
    상기 흡착 부재로부터 탈착된 후 유입되는 상기 가스상 오염 물질이 포함된 공기를 정화하는 정화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 흡착 부재는 미리 결정된 방향으로 단속적 또는 연속적으로 회전하며, 상기 가스상 오염 물질이 흡착되는 흡착 영역, 상기 마이크로파 가열에 의해 상기 흡착된 가스상 오염 물질이 탈착되는 탈착 영역, 및 상기 마이크로파 가열에 의해 발생된 열이 회수되는 열회수 영역으로 구분되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 탈착 수단은 상기 탈착 영역 측으로 마이크로파를 공급하는 마이크로파 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 흡착 부재와 상기 탈착 수단 사이에 구비되며, 상기 열회수 영역으로 유입된 공기를 상기 탈착 영역으로 유도하기 위한 탈착 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 탈착 챔버는 상기 마이크로파가 상기 열회수 영역 측으로 공급되는 것을 차단하는 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 정화부는 상기 흡착 부재로부터 탈착된 가스상 오염 물질을 포함하는 공기를 촉매 반응에 의해 정화하는 촉매부를 포함하거나, 일반 가열 방식 또는 마이크로파 가열 방식에 의해 가열하는 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 정화부는 상기 촉매부 전측 또는 후측에 위치하며 상기 흡착 부재로부터 탈착된 가스상 오염 물질을 포함하는 공기를 응축시키거나 또는 상기 촉매부를 통과한 공기를 응축시키는 응축부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 흡착 부재는 상기 마이크로파와 반응하여 상기 흡착 부재의 온도를 상승시키는 유전 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 유전 물질은 유전율이 10이상인 SiC, TiO2, ZnO, CuO, NiO, V2O5, Ferrite, Graphite, Zn02, 및 SiH2 로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 장치.
  10. 외부로부터 유입되는 공기에 포함된 가스상 오염 물질이 흡착되는 흡착 부재; 및
    상기 흡착 부재에 흡착된 상기 가스상 오염 물질을 마이크로파 가열에 의해 탈착시키는 탈착 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 필터.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 흡착 부재는 미리 결정된 방향으로 단속적 또는 연속적으로 회전하며, 상기 가스상 오염 물질이 흡착되는 흡착 영역, 상기 마이크로파 가열에 의해 상기 흡착된 가스상 오염 물질이 탈착되는 탈착 영역, 및 상기 마이크로파 가열에 의해 발생된 열이 회수되는 열회수 영역으로 구분되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 필터.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 흡착 부재와 상기 탈착 수단 사이에 구비되며, 상기 열회수 영역으로 유입된 공기를 상기 탈착 영역으로 유도하기 위한 탈착 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 필터.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 탈착 챔버는 상기 마이크로파가 상기 열회수 영역 측으로 공급되는 것을 차단하는 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 가열 방식의 탈착 수단을 갖는 공기 정화 필터.
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