KR20190000735U

KR20190000735U - 정화 기능을 갖는 후드 시스템

Info

Publication number: KR20190000735U
Application number: KR2020170004844U
Authority: KR
Inventors: 오권오; 위성후
Original assignee: 주식회사 포알
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2019-03-21

Abstract

본 고안은 식당이나 각종 시설물 및 일반 가정집의 실내에 사용되는 후드에 관한 것으로서, 공기 유인부와, 제1챔버 및 제1챔버 내부에 설치되는 복수개의 제1허니컴 담체모듈과, 제1허니컴 담체모듈을 가열시키는 제1히팅기구로 이루어져, 공기 유인부로부터 이송된 공기가 제1허니컴 담체모듈 내부에 형성되는 미세 통로를 통과하면서 공기에 함유된 유해 입자가 제1히팅기구의 가열로 연소되어 분해되게 제작되는 유해 입자 제거부와; 유해 입자 제거부와 연결되며, 공기 배기 팬이 설치되는 덕트 형태의 배기부; 및, 공기 유인부와, 유해 입자 제거부 및 배기부가 내부에 수납되는 후드 케이스로 구성됨으로써, 유해한 미립자 성분뿐만 아니라 유해 가스 성분도 제거되고, 또한 종래의 헤파 필터 등의 여과식 필터가 일정 시간 사용 후 교체가 필요하여 전문가의 점검과 교체가 필요한 것과 달리, 입자상 및 가스상 유해 성분을 자체적으로 제거시킴으로써 장기간 사용하더라도 교체나 점검이 필요 없어 일반 가정에서도 부담 없이 설치 가능한 효과가 있는 정화 기능을 갖는 후드 시스템을 제공하고자 한다.

Description

정화 기능을 갖는 후드 시스템{Evacuator system conducting atmosphere purification function}

본 고안은 건물의 실내 공기 정화 기능이 겸비된 후드에 관한 것이다.

사람이 거주하는 주거 환경 내부에는 각종 유해 물질이 공기 중에 함유될 수 있다. 새집이나 새 사무실의 경우에는 인체에 유해한 휘발성 유기화합물, 즉 일명 VOC 또는 새집증후군이라는 현상이 발생될 수 있고, 오래된 건물의 경우 실내에서 미세 먼지나 곰팡이 균이 섞일 수 있으며, 또한 흡연으로 인한 담배연기 또한 7가지 이상의 일급 발암물질이 섞여 있을 뿐만 아니라 비흡연자에게 끼치는 간접흡연의 피해는 장기간 흡연을 해 온 흡연자의 경우와 같을 수 있다.

또한 도시의 각종 매연으로 인한 공기 오염과 최근 더욱 문제되는 미세먼지가 실내로 유입되는 것이 철저하게 차단되기 힘든 문제로 인해서 실내 공기의 질은 날이 갈수록 나빠지고 있는 실정이다.

하지만 새집증후군을 방지할 수 있는 기술인 광촉매 물질은 새 건축 때 마다 전면적으로 적용하기에는 비용이 만만치 않다. 그리고 광범위한 실내 금연법의 시행으로 사실상 흡연자들은 자기 집 이외의 실내 공간에서는 흡연이 금지되고, 또한 길거리에서 흡연하는 것도 금지되다보니 흡연이 가능한 장소가 아예 없어져 버린 상황이다. 그런데 흡연은 아무리 금연약물과 금연보조재를 사용하더라도 그만두기 위해서는 상당한 의지가 필요할 뿐만 아니라, OECD 국가 중 최장시간의 노동시간을 자랑하며 높은 부동산 가격으로 집 한 채 장만하기 위해 평생 동안 장시간 노동에 시달려야 하는 한국에서는 생계를 위한 장시간 노동에서 오는 스트레스로 인해서 금연하기는 더더욱 어려운 상황이다. 따라서 당장 금연을 강요하는 것이 무리인 만큼 올라간 담배 값 중 일부만이라도 최소한 흡연이 가능한 시설에 투자가 필요하다. 하지만 담배연기의 유해 가스 성분과 입자 성분을 모두 제거시킬 수 있는 기술은 현재로서는 소개된 바가 없으며, 그나마 실내에 설치된 흡연 부스는 담배 연기를 여과시키지 않고 밖으로 배출시킬 뿐이다.

따라서 광범위한 실내 면적 전체에 광촉매 물질을 도포하지 않고도 실내 공기 정화가 가능하고 또한 담배 연기의 유해한 가스 성분과 입자 성분을 모두 제거 해 줄 수 있어 실내 어디서든 설치만 되면 자유롭게 흡연도 가능하고 비흡연자에게 끼칠 수 있는 피해도 효과적으로 차단되는 흡연용 공기 정화 시설이 절실하게 요청 된다.

실내 공기 성분 중 유해한 성분을 자세히 살펴보면, 새집 증후군과 관련해서는 포름알데히드, 벤젠, 아세톤 등의 휘발성 유기화합물이 존재하고, 담배 연기에는 니코틴과 타르 및 일산화탄소, 이산화탄소, 니트로사민, 질소화합물 시안화수소, 암모니아 등의 유해한 가스상 성분과 니코틴, 타르, 석탄산, 포로늄210(방사선 물질), 비소, 크레졸, 싸이나, 벤조피렌, 아크롤레인 등의 유해한 미립자 성분이 있으며 이 외에도 대략 4000여 종의 화학 성분이 함유되어 있다.

또한 최근 들어 이슈가 되고 있는 요리에서 발생되는 미세먼지도 문제이다. 미세먼지가 발생되는 요리는 주로 가스레인지, 전기그릴, 오븐을 사용할 때 발생된다. 이때 음식표면에서 15 내지 40nm 크기의 초기입자가 생성되고 이것이 재료 중의 수분 및 기름 등과 응결하여 그 크기가 커지는 것으로 알려져 있다.

미세먼지는 조리법에 따라 발생정도가 다른데 기름을 사용하는 굽기나 튀김요리는 재료를 삶는 방식의 요리에 비하여 미세먼지를 다량으로 발생시키며, 평소 실내 공기 중의 미세먼지에 비해 적게는 2배에서 많게는 60배의 미세먼지를 발생시킨다.

또한 요리 과정에서 미세먼지 뿐만 아니라 인체에 유해한 다량의 유증기도 발생되며, 또한 일산화탄소도 생성된다. 이러한 유해 성분은 현재로서는 실외로 배출되기만 할 뿐 제거되지는 못하므로 주위 대기를 오염시키게 되고 또한 제거되지 못한 유증기는 후드의 입구부터 후드를 구성하는 덕트 내부에 체류되어 고온으로 가열될 때 발화될 수 있어 주요한 화재 원인 중 하나가 되기도 한다. 따라서 이러한 유증기와 유해한 불완전연소 가스는 외부로 배출되기 전에 제거될 필요가 있으나, 현재 정화 기능을 갖는 후드는 단지 외부로 노출된 덕트를 통해 배출시키기만 할 뿐이다.

따라서 효과적인 실내 공기 정화가 이루어지려면, 유해한 미립자 성분뿐만 아니라 유해 가스 성분도 제거되어야 하며, 또한 헤파 필터와 같은 여과식 필터처럼 일정 시간 사용된 경우 교체가 필요하여 전문가의 주기적인 점검과 교체 비용이 소요되는 기술이 아니라, 유해 성분이 제거됨으로써 장기간 사용하더라도 시설 교체가 필요 없어 일반 가정에서도 부담 없이 설치 가능한 기술이 필요하다.

이처럼 문제 되는 실내 공기 정화와 관련된 기술을 살펴보면, 도 1에 도시된 등록특허공보 제10-0905083호 '공기정화시스템'을 들 수 있다.

상기 종래기술은 실내공기를 필터링하여 정화시키는 실내공기정화운전과, 실내공기를 실외 쪽으로 배출시키는 실내공기배기운전과, 필터링하여 정화된 실외공기를 실내로 공급하는 실외공기급기운전을 수행할 수 있도록 마련되되, 실내공기의 오염도가 실외공기의 오염도보다 클 때는 실내공기정화운전을 수행하고, 실내공기 정화운전 도중 실외공기의 오염도가 실내공기의 오염도보다 클 때는 실내공기정화 운전과 실외공기급기운전을 수행함으로써, 실내공기만을 정화시키거나 실내 환기를 무분별하게 수행시키던 종래 공기정화기에 비해 공기정화능력을 한 단계 더 높일 수 있는 효과가 있는 공기정화시스템에 관한 것이다.

그런데 상기 종래기술은 공기정화시스템에서 공기의 유동을 제어하는 기술을 보여줄 뿐이며 정작 공기의 정화 작용을 일으키는 수단에 대해서는 구체적인 언급이 없어 종래의 교체형 필터 방식의 공기 정화 시스템 보다 진보된 기술을 보여주지 못하는 한계가 있다.

따라서 효과적인 실내 공기 정화를 위해, 유해한 미립자 성분뿐만 아니라 유해 가스 성분도 제거되고, 또한 헤파 필터와 같은 여과식 필터처럼 일정 시간 사용된 경우 교체가 필요하여 전문가의 주기적인 점검과 교체 비용이 소요되는 기술이 아니라, 유해 성분이 제거됨으로써 장기간 사용하더라도 시설 교체가 필요 없어 일반 가정에서도 부담 없이 설치 가능한 기술이 절실하게 요청된다.

등록특허공보 제10-0905083호(등록일자: 2009. 06. 22)

이에 본 고안은 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로써, 효과적인 실내 공기 정화를 위해, 유해한 미립자 성분뿐만 아니라 유해 가스 성분도 제거되고, 또한 종래의 헤파 필터 등의 여과식 필터가 일정 시간 사용 후 교체가 필요하여 전문가의 점검과 교체가 필요한 것과 달리, 입자상 및 가스상 유해 성분을 자체적으로 제거시킴으로써 장기간 사용하더라도 교체나 점검이 필요 없어 일반 가정에서도 부담 없이 설치 가능한 다목적 정화 기능을 갖는 후드를 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 정화 기능을 갖는 후드는 공기 흡입 팬이 내장되는 덕트 형태의 흡입 통로가 설치되는 공기 유인부와, 상기 흡입 통로와 연결되는 제1챔버와, 제1챔버 내부에 설치되는 복수개의 제1허니컴 담체모듈와, 제1허니컴 담체모듈을 가열시키는 제1히팅기구로 이루어져, 공기 유인부로부터 이송된 공기가 제1허니컴 담체모듈 내부에 형성되는 미세 통로를 통과하면서 공기에 함유된 유해 입자가 제1히팅기구의 가열로 연소되어 분해되게 제작되는 유해 입자 제거부와, 상기 유해 입자 제거부와 연결되며, 공기 배기 팬이 설치되는 덕트 형태의 배기부, 및, 상기 공기 유인부와, 유해 입자 제거부 및 배기부가 내부에 수납되는 후드 케이스로 구성된다.

또한 바람직하게는 상기 공기 유인부와 유해 입자 제거부 사이에는 상기 흡입 통로로 유입된 공기가 흡입 통로를 거친 후 통과되는 미세한 통로가 내부에 다수 형성되며 상기 통로 내면에 귀금속 또는 산화물이 코팅되는 제2담체 어셈블리와, 제2담체 어셈블리를 가열시키는 제2히팅 기구로 이루어져, 유입된 공기에 함유된 유해가스를 상기 코팅으로 산화시켜서 분해시키는 유해 가스 제거부가 설치된다.

여기서 상기 복수개의 제2담체 어셈블리는 바람직하게는 공기가 복수개의 제2담체 어셈블리를 동시에 통과하도록 종횡으로 나란하게 배치되고, 나란하게 배치되는 제2담체 어셈블리의 개수에 따라 공기가 통과되는 단면적이 확장 가능하다.

이때 상기 제2담체 어셈블리가 종횡으로 수평으로 배치되어 이루어지는 가상의 2차원 평면의 면적은 바람직하게는 공기 유인부의 단면적 보다 크게 형성되고, 유해 가스 제거부에는 제2담채와 제2히팅기구가 내부에 수용되는 제2함체 및 제2함체와 공기 유인부를 연결시키는 확장 챔버가 마련되되, 상기 확장 챔버는 공기 유인부를 공기 유인부의 단면적 보다 더 큰 단면적을 가지는 제2담채가 내장된 제2함체와 기밀이 유지되게 연결시키기 위해 공기 유인부에서 제2함체로 갈수록 점진적으로 단면적이 확대되는 형태로 형성된다.

상기 제2히팅기구는 바람직하게는 단위 촉매 담체 자체에 전류를 인가하는 제2전원과, 제2전원으로 인하여 통전되면서 자체 저항으로 발열되는 제2허니컴 담체모듈로 이루어지고, 제2담체 어셈블리는 탄화규소(SiC) 재질로서 다수의 공기 흐름 통로가 관통 형성되는 제2허니컴 담체모듈과, 제2허니컴 담체모듈 양 단에 결합되며 상기 제2전원과 연결되는 전극 프레임과, 전극 프레임 외측 면에 결합되는 절연 애자 및, 제2허니컴 담체모듈과 전극 프레임과 절연 애자가 내장되는 세라믹 케이스로 이루어짐으로써, 제2허니컴 담체모듈 양 단의 전극 프레임에 전류가 인가되면, 제2허니컴 담체모듈 자체에 전류가 통전되면서 제2허니컴 담체모듈 자체가 발열되어 촉매 반응을 촉진시킨다.

그리고 상기 제1허니컴 담체모듈은 바람직하게는 다공성 탄화규소(SiC) 재질로 제작되고, 제1허니컴 담체모듈 내부에는 어느 한 쪽이 개방되는 복수개의 공기통로가 서로 모두 평행하게 배열되되, 어느 하나의 공기통로가 일 측이 개방되면 인접되는 공기통로는 타 측이 개방되게 형성됨으로써, 제1허니컴 담체모듈의 일 측으로 유입되는 공기가 상기 공기통로 사이의 탄화규소(SiC) 층을 반드시 통과 해야만 제1허니컴 담체모듈의 타 측으로 배출 가능하고, 제1허니컴 담체모듈의 타 측으로 유입되는 공기가 상기 공기통로 사이의 탄화규소(SiC) 층을 반드시 통과 해야만 제1허니컴 담체모듈의 일 측으로 배출 가능하며, 복수개의 제1허니컴 담체모듈이 모두 내부의 공기통로가 병렬로 배치되도록 배열되어 하나의 벽체 형상으로 이루어진다.

한편, 바람직하게는 상기 흡입 팬과 유해 입자 제거부의 동작을 제어시키는 컨트롤 패널과, 컨트롤 패널의 조작에 따라 공기 유인부 또는 유해 입자 제거부에 전원을 인가시키는 제어기로 이루어지는 제어부가 설치되고, 상기 제어부는, 흡입 통로 또는 확장 챔버 내부에 설치되고, 제어기와 연결되어, 상기 공기 흡입 팬과 공기 배기 팬이 작동될 때 유입되는 실내 공기 온도를 감지하여, 실내 공기 온도가 섭씨 50도를 초과할 경우에 제어기로 하여금 유해 가스 제거부에 설치된 제2히팅기구를 가동시키고, 실내 공기 온도가 섭씨 50도 이하일 경우에 제2히팅기구의 가동을 중지시키는 온도센서를 포함한다.

또한 상기 제어부는 바람직하게는, 흡입 통로 또는 확장 챔버 내부에 설치되고, 제어기와 연결되어, 공기 흡입 팬과 공기 배기 팬이 작동될 때 유입되는 실내 공기에서 담배 연기가 감지될 경우 제어기로 신호를 전송하여 제어기로 하여금 제2히팅기구 및 제1히팅기구를 가동시키는 스모크 센서를 포함한다.

본 고안에 따른 정화 기능을 갖는 후드는 효과적인 실내 공기 정화를 위해, 유해한 미립자 성분뿐만 아니라 유해 가스 성분도 제거되고, 또한 종래의 헤파 필터 등의 여과식 필터가 일정 시간 사용 후 교체가 필요하여 전문가의 점검과 교체가 필요한 것과 달리, 입자상 및 가스상 유해 성분을 자체적으로 제거시킴으로써 장기간 사용하더라도 교체나 점검이 필요 없어 식당이나 일반 가정에서도 부담 없이 설치 가능한 효과가 있다.

도 1은 종래기술을 나타내는 구성도,
도 2는 본 고안에 따른 후드 시스템의 내부 사시도,
도 3은 본 고안에 따른 후드 시스템의 정단면도,
도 4는 도 3의 부분 확대도,
도 5a는 유해 가스 제거부의 사시도,
도 5b는 유해 가스 제거부의 측단면도,
도 5c는 제2담체 어셈블리의 사시도,
도 5d는 도 5c의 분해사시도,
도 5e는 제2함체의 변형 실시예를 나타내는 사시도,
도 5f는 제2함체의 내부 격벽의 다양한 실시예를 나타내는 사시도,
도 6a는 제2허니컴 담체모듈 내부의 유해 가스 제거 개념도,
도 6b는 제2허니컴 담체모듈 복수개가 중첩되는 경우의 개념도,
도 6c는 제2허니컴 담체모듈 재질 단면의 기공을 나타낸 사진,
도 6d는 제2허니컴 담체모듈 표면 촉매 코팅 층 단면을 단계별로 확대한 사진,
도 6e는 유해 가스 제거부의 시간 변화에 따른 CO 제거율을 나타낸 그래프,
도 7a는 제1허니컴 담체모듈이 종횡으로 나란하게 밀집된 상태의 사시도,
도 7b는 제1허니컴 담체모듈 하나의 사시도,
도 7c는 제1허니컴 담체모듈 내부의 정단면도,
도 8은 유해 입자 제거부를 통과하는 공기에서 초미세먼지 변화량을 시간 경과에 따라 나타낸 그래프,
도 9는 본 발명에 따른 후드 시스템의 변형 실시예의 사시도,

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 대해 상세하게 설명한다.

본 고안은 도 2에 도시된 바와 같이 실내 공기가 유입되는 공기 유인부(10)와, 공기 유인부(10)와 연결되어 유입된 실내 공기에서 인체에 유해한 미세 입자를 연소시켜 제거하는 유해 입자 제거부(30)와, 유해 입자 제거부(30)와 연결되어 유해 입자가 제거된 공기를 배출시키는 배기부(40) 및, 공기 유인부(10), 유해 입자 제거부(30), 배기부(40)가 모두 수납되는 후드 케이스(60)로 이루어진다.

이때 도 2에 도시된 바와 같이 본 고안에 추가적으로 공기 유인부(10)와 유해 입자 제거부(30) 사이에 유해 가스 제거부(20)가 설치되어, 공기 유인부(10)를 통해 유입된 공기에서 인체에 유해한 가스를 연소시켜 제거한 후 유해 입자 제거부(30)로 공기가 이동될 수 있다.

공기 유인부(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 흡입 통로(12)로 이루어진다. 이때 흡입 통로(12)에서 공기가 최초로 유입되는 부위가 원형으로 넓게 형성됨으로써, 도 3에 도시된 바와 같이 공기 흡입 팬(13)이 내장될 수 있다.

유해 가스 제거부(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 공기 유인부(10)와 유해 입자 제거부(30) 사이에 설치되며, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 흡입 통로(21)로 유입된 공기가 통과되는 미세한 통로가 내부에 다수 형성되며 상기 미세한 통로 내면에 귀금속 또는 산화물이 코팅되는 제2담체 어셈블리(22)와, 제2담체 어셈블리(22)를 가열시키는 제2히팅 기구(23,221,232)로 이루어져, 유입된 공기에 함유된 유해가스를 상기 코팅으로 산화시켜서 분해시킨다.

제2담체 어셈블리(22)는 도 5a에 도시된 바와 같이 복수개의 제2담체 어셈블리(22)가 공기 흐름 방향에 수직하게 종횡으로 밀접하게 배열되어 하나의 벽체 형상을 이루는 형태로 설치된다. 여기서 제2담체 어셈블리(22)의 개수에는 제한은 없으며, 도 5a에는 9개가 모여 하나의 벽체 형상으로 형성되는 것으로 도시되어 있다.

여기서 상기 벽체 형상을 형성하는 제2담체 어셈블리(22)의 개수를 늘리거나 줄임으로써 본 고안에 따른 후드 시스템은 단위 시간당 처리 가능한 공기 양을 증대시킬 수 있다. 가령 도 5a에는 유해 가스 제거부(20)가 9개의 제2담체 어셈블리(22)로 이루어지는 것으로 도시되어 있으나, 도 5e에서와 같이 16개의 제2담체 어셈블리(22)가 밀집되게 배치될 수도 있다. 따라서 단위시간에 정화시켜야 할 공기 양을 증대시키고자 할 경우 9개 이상의 제2담체 어셈블리(22)가 밀집되게 배치되어 유해 가스 제거부(20)가 이루어질 수도 있다.

또한 각각의 제2담체 어셈블리(22)를 격자 형태로 수납시키는 격자구조 또한 공기 흐름 조절과 관련이 있다. 격자구조는 조밀할수록 공기 흐름 분포가 균일하게 되므로 하나의 제2담체 어셈블리(22)의 크기를 작게 제작하면서 유해 가스 제거부(20)에 설치되는 제2담체 어셈블리(22)의 수를 도 5e와 같이 늘릴수록 공기 흐름 분포가 균일하게 된다. 왜냐하면 제2담체 어셈블리(21) 각각의 공기 흐름 통로 크기가 작아지면서 유속이 빨라지기 때문이다. 그리고 도 5f에 도시된 바와 같이 제2담체 어셈블리(22)를 구획 짓는 격자의 두께와 너비에 따라서도 유량 분포의 조절이 가능하다.

유해 가스 제거부(20)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 복수개의 제2담체 어셈블리(22)와, 복수개의 제2담체 어셈블리(22)가 내장되는 단열 재질의 제2함체(25)와, 제2담체 어셈블리(22)를 가열시키는 제2히팅기구(23,221,232)로 이루어진다. 이때 제2히팅기구(23,221,232)를 이루는 구성 중 전류로 가열되는 발열체는 바로 제2담체 어셈블리(22)를 이루는 주요 구성인 제2허니컴 담체모듈(221) 그 자체이다. 이에 대해서는 유해 가스 제거 작용을 설명하면서 뒤에서 함께 설명하기로 한다.

하나의 촉매 담체 모듈(21)은 복수개의 제2담체 어셈블리(22)로 이루어진다.

여기서 하나의 제2담체 어셈블리(22)는 도 5c 및 도 5d에 도시된 바와 같이 제2허니컴 담체모듈(221)과, 제2허니컴 담체모듈(221)의 양 단에 결합되는 전극 프레임(223)과, 전극 프레임(223)의 외측에 결합되는 절연 애자(224) 및, 제2허니컴 담체모듈(221)과 전극 프레임(223)과 절연 애자(224)가 결합된 조합이 내부에 수납되는 세라믹 케이스(222)로 이루어진다. 절연 애자(224)는 복수개의 촉매 담체 모듈(21) 간의 전류 통전을 차단시킨다.

제2허니컴 담체모듈(221)는 허니컴 형상의 공기 흐름 통로가 내부를 관통하는 형태로 형성되며 바람직하게는 탄화규소(SiC) 재질로 이루어진 부재이다. 탄화규소(SiC) 재질로 이루어짐으로써, 제2허니컴 담체모듈(221)은 내열성과 내화학성이 뛰어나 장시간 사용하여도 쉽게 열화 되지 않으며, 특히 탄화규소(SiC)재질은 자체 전기 저항으로 인하여 발열체로 작용함으로써 별도의 히팅 장비 없이도 전원을 인가시키면 후술하게 될 촉매 반응을 촉진시켜 공기 내의 유해가스를 제거시키게 된다.

여기서 제2허니컴 담체모듈(221) 내부에 형성되는 공기 흐름 통로의 내부 표면에는 귀금속 또는 산화물 코팅이 형성된다. 이때 상기 귀금속은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Ro) 중 어느 하나이거나 또는 이들의 혼합물이며, 상기 산화물은 Cu계 또는 Mn계 산화물이다.

이러한 공기 흐름 통로 내부 표면 코팅이 형성되면 일반적인 VOCs, 포름 알데히드, 아세트 알데히드, 프로판, CO 등과 같은 유해가스의 산화 촉매 반응이 표면 코팅 층에서 발생된다. 유해가스는 산화 촉매 반응 과정에서 산소와 결합되어 CO2와 H2O로 환원되어 인체에 무해한 기체로 변환된다.

이때 상기 내부 표면 코팅은 유해가스의 산화반응 촉진을 위한 촉매 작용을 한다. 이 경우 촉매 온도는 최소 220℃ 이상이 되어야 한다. 촉매 온도가 최소 220℃가 되기 위해서는 제2허니컴 담체모듈(221) 표면온도는 300℃ 이하가 되도록 제어되어야 한다. 이때 산화 촉매 반응을 거친 후 제2허니컴 담체모듈(221)에서 배출되는 공기 온도는 약 220℃가 된다. 여기서 제2허니컴 담체모듈(221)에 전류를 통전시키는 제2전원(23)이 도 5b에 도시되어 있다. 그리고 제2허니컴 담체모듈(221)에 전류를 통전시키기 위한 전극은 도 5b 및 도 5d에 도시된 바와 같이 전극 프레임(223)에 형성되는 전극 연결 후크(2231)가 담당함으로써 제2전원(23)과 제2허니컴 담체모듈(221)과의 연결이 간편하게 이루어질 수 있으며, 복수개의 제2허니컴 담체모듈(221)이 도 5b에 도시된 바와 같이 하나의 제2전원(23)과 연결되어 설비비가 절감될 수 있다.

특히 이 경우 본 발명에서는 제2허니컴 담체모듈(221)은 탄화규소(SiC) 재질로 이루어짐으로써 별도의 히팅 장비 없이도 제2허니컴 담체모듈(221) 자체에 제2전원(23)을 연결시켜 전류를 인가시키면 자체 발열로 유해가스의 산화 촉매에 필요한 온도에 도달될 수 있다.

한편, 탄화규소(SiC)재질의 제2허니컴 담체모듈(221)은 기공율이 대략 40%이며, 계면에 코팅된 촉매 지지체에 의해 비표면적이 극대화된다. 이러한 촉매 코팅 층의 단계적 확대 사진이 도 6d의 사진에 나타나 있다.

그리고 일산화탄소를 비롯한 방향성 유해 가스 등의 VOC 제거 효율은 도 6e에 도시된 그래프에서 볼 수 있듯이 유량이 증가됨에 따라 다소 감소되지만 시작부터 15분 이내에 모두 90% 이상에 도달됨을 알 수 있다. 그리고 가스 제거가 시작되자마자 이미 유해 가스 제거 효율이 90%에 도달되어 매우 효과적인 것을 알 수 있다.

이렇게 유해 가스가 제거된 공기는 유해 입자 제거부(30)로 진입된다.

유해 입자 제거부(30)는 도 7a에 도시된 바와 같이 종횡으로 나란하게 밀집되어 하나의 벽체 형상으로 형성되는 복수개의 제1허니컴 담체모듈(32)과, 복수개의 제1허니컴 담체모듈(32)이 수용되는 제1함체(31)로 이루어진다.

여기서 제1허니컴 담체모듈(32)은 앞에서 서술한 단위 촉매 담체(22)를 이루는 제2허니컴 담체모듈(221)과 마찬가지로 바람직하게는 탄화규소(SiC)로 이루어지는 다공성의 재질로 이루어지며, 복수개의 제1허니컴 담체모듈(32)은 도 7a에 도시된 것처럼 상하좌우로 밀착되어 벽체 형상으로 형성된다.

이 경우 제1허니컴 담체모듈(32)은 제2허니컴 담체모듈(221)과 마찬가지로 공기가 통과 가능한 통로가 내부에 평행하게 다수개로 형성되긴 하지만, 제2허니컴 담체모듈(221)과의 차이점은 도 7c에 도시된 바와 같이 제1허니컴 담체모듈(32)의 경우에는 내부에 형성된 서로 평행하는 복수개의 공기 흐름 통로가 모두 어느 한 쪽은 개방되고 나머지 한쪽은 밀폐되며, 서로 가장 가까운 공기 흐름 통로 간에는 막혀 있는 쪽이 서로 반대 방향이 되게 형성됨으로써, 제1허니컴 담체모듈(32)의 어느 한 쪽의 공기 통로로 유입된 공기는 제1허니컴 담체모듈(32)를 이루는 탄화규소 재질, 즉 제1허니컴 담체모듈(32) 내부의 공기 흐름 통로 사이의 탄화규소 재질의 조직을 통과하지 않고서는 제1허니컴 담체모듈(32)의 반대 방향으로 배출되지 못하는 것이다.

즉 제2허니컴 담체모듈(221)에서는 공기 흐름 자체를 물리적으로 막는 구성은 아니었으나, 유해 입자 제거부(30)에서는 제1허니컴 담체모듈(32)로 유입된 공기는 탄화규소 조직 속을 통과해야만 반대쪽 공기 흐름 통로로 배출 가능한 것이다.

여기서 임의로 공기가 유입되는 공기 흐름 통로를 제1공기통로(3211)라 하고 유해 입자가 제거된 공기가 배출되는 공기 흐름 통로를 제2공기통로(3212)라 칭하기로 한다.

제1허니컴 담체모듈(32)도 제2허니컴 담체모듈(221)과 마찬가지로 탄화규소로 이루어지므로 미세한 다공성의 조직을 가지기 때문에 제1공기통로(3211)로 유입된 공기는 탄화규소 층을 거쳐서 제2공기통로(3212)로 진출해서 배출된다.

따라서 제1허니컴 담체모듈(32)의 작용으로 인하여 유해 입자 제거부(30)에서는 미립자 상태의 이물질 및 최근 점점 더 큰 문제가 되는 미세먼지 등이 제거 된다.

그런데 유해 이물질은 걸러지기만 하고 제거되지 않으면 얼마 지나지 않아 제1허니컴 담체모듈(32)의 다공성 조직이 미세먼지 등의 이물질로 막혀버려 공기가 통과되기 힘들게 된다.

그러므로 유해 가스 제거부(30)는 제2전원(23)과 동일한 구성의 제1전원(미도시)이 설치되고 제1전원으로 제1허니컴 담체모듈(32)의 양단에 전류를 통전시켜 제1허니컴 담체모듈(32)이 자체 발열되면서 미립자 등의 이물질이 제1허니컴 담체모듈(32)의 내부 조직 속에서 연소됨으로써 제거되게 구성된다.

그런데 제1허니컴 담체모듈(32)는 제2허니컴 담체모듈(221)과 달리 유입되는 공기가 곧바로 통과되지는 못하므로 공기 유입량이 많을 경우에 제1허니컴 담체모듈(32)이 복수개가 모여서 이루어지는 벽이 공기를 정면으로 받게 되면 일부 공기가 유해 입자 제거부(30)를 통과하지 못하여 정체되면서 유해 가스 제거부(20)와 유해 입자 제거부(30) 사이의 공기 압력이 증가될 수 있다.

따라서 본 고안에서는 도 9에 도시된 바와 같이 이러한 문제 해결을 위해 제1허니컴 담체모듈(32)로 이루어지는 벽체를 두 군데 또는 네 군데에 나누어 설치하되 상기 벽체는 서로 대향되게 설치되고, 유입되는 공기는 서로 대향되는 상기 벽체 사이로 유입되게 설치된다.

따라서 유해 입자 제거부(30)가 도 9와 같은 형태로 설치되면, 유입되는 공기 양이 아무리 증대되더라도 이에 따라 복수개의 제1허니컴 담체모듈(32)로 이루어지는 벽체의 면적도 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기 벽체 사이의 거리를 조절시킴으로써 유입되는 공기 양은 감소시키면서도 벽체의 면적은 유지시킬 수 있으므로, 공기 정화를 처리할 수 있는 상기 벽체의 면적도 두 배로 증대됨으로써 결국에는 유입되는 공기 양이 이론적으로 무한히 증대되더라도 유해 입자 제거부(30)의 설치 형태에 따라 실시간 처리가 가능하다.

도 8에 도시된 그래프는 유해 입자 제거부(30)를 통과한 공기에서 시간에 따른 초미세먼지 함유량 변화를 나타낸다. 이때 본 고안에 따른 후드 시스템의 가동이 시작되자마자 실내의 초미세먼지 함유량이 20분의 1미만으로 감소되며, 실내의 요리나 흡연으로 인한 연기가 거의 다 빠져나간 50분 뒤의 상황에서 조차도 실내 공기에 아직 잔류하는 초미세먼지 함유량이 3분의 1로 줄어듦을 알 수 있다.

한편, 본 고안에서는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 공기 흡입 팬(13)과 유해 입자 제거부(30)의 동작을 제어시키는 컨트롤 패널과, 컨트롤 패널의 조작에 따라 공기 유인부 또는 유해 입자 제거부에 전원을 인가시키는 제어기로 이루어지는 제어부(50)가 설치된다.

제어부(50)는 공기 흡입 팬(13), 공기 배기 팬(미도시), 제1 및 제2히팅기구를 이루는 제1전원(미도시) 및 제2전원(23)을 제어하게 된다.

또한 도 3에 도시된 것처럼 온도 센서(52)가 흡입 통로(12) 또는 확장 챔버(21) 내부에 설치될 수 있다.

일반적인 요리나 흡연의 경우에는 사용자가 제1 및 제2전원도 가동시켜 유해 가스 제거부(20)와 유해 입자 제거부(30)를 사용할 수 있으나, 화재와 같은 비상상황에서는 다급하므로 미처 본 고안에 따른 후드 시스템을 사용할 생각 자체를 못할 수 있다.

이때 온도센서(52)가 설치되면, 화재 발생시 섭씨 50도의 초기 상황에서 즉각 실내의 유해한 가스와 입자를 배출시켜 주므로, 현대 주택에서 특히 문제가 되는 화재 발생시 각종 수지로부터 발생되는 유해 가스 및 입자가 제거되어 본 고안에 따른 후드 시스템 사용자의 생명이 보호될 수 있고, 또한 유해가스로부터 보호되는 결과 화재에 따른 비상행동을 취할 여유를 훨씬 더 여유롭게 가질 수 있다.

또한 본 고안에서는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 흡입 통로(13) 또는 확장 챔버(21) 내부에 스모크 센서(53)가 설치되어 흡연할 때 마다 일일이 후드 시스템을 가동시키지 않더라도 담배 연기가 발생되면 스모크 센서(53)가 이를 자동으로 감지하여 제어부(50)로 신호를 보내고, 제어부(50)는 이 신호에 따라 후드 시스템을 자동으로 가동시켜 편리할 뿐만 아니라 환기구를 따라 이웃집으로부터 전해져 오는 담배연기가 있을 경우에도 후드 시스템이 자동으로 가동되어 화장실 내부의 쾌적함이 유지되면서, 가동이 필요한 상황에서만 후드 시스템이 가동되므로 전기 사용료가 절감될 수 있다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

10 : 공기 유인부 12 : 흡입 통로
13 : 공기 흡입 팬 20 : 유해 가스 제거부
21 : 확장 챔버 22 : 제2담체 어셈블리
23 : 제2전원 25 : 제2함체
30 : 유해 입자 제거부 31 : 제1함체
32 : 제1허니컴 담체모듈 40 : 배기부
50 : 제어부 52 : 온도센서
53 : 스모크 센서 60 : 후드 케이스
221 : 제2허니컴 담체모듈 222 : 세라믹 케이스
223 : 전극 프레임 224 : 절연 애자
232 : 전원 공급선 322 : 공기 유입구
323 : 공기 유출구 2231 : 전극 연결 후크
3211 : 제1공기통로 3212 : 제2공기통로
3213 : 탄화규소층

Claims

공기 흡입 팬이 내장되는 덕트 형태의 흡입 통로가 설치되는 공기 유인부와;
상기 흡입 통로와 연결되는 제1챔버와, 제1챔버 내부에 설치되는 복수개의 제1허니컴 담체모듈과, 제1허니컴 담체모듈을 가열시키는 제1히팅기구로 이루어져, 공기 유인부로부터 이송된 공기가 제1허니컴 담체모듈 내부에 형성되는 미세 통로를 통과하면서 공기에 함유된 유해 입자가 제1히팅기구의 가열로 연소되어 분해되게 제작되는 유해 입자 제거부와;
상기 유해 입자 제거부와 연결되며, 공기 배기 팬이 설치되는 덕트 형태의 배기부; 및,
상기 공기 유인부와, 유해 입자 제거부 및 배기부가 내부에 수납되는 후드 케이스;
로 구성되는 정화 기능을 갖는 후드 시스템.
제1항에 있어서,
상기 공기 유인부와 유해 입자 제거부 사이에는 상기 흡입 통로로 유입된 공기가 흡입 통로를 거친 후 통과되는 미세한 통로가 내부에 다수 형성되며 상기 통로 내면에 귀금속 또는 산화물이 코팅되는 제2담체 어셈블리와, 제2담체 어셈블리를 가열시키는 제2히팅 기구로 이루어져, 유입된 공기에 함유된 유해가스를 상기 코팅으로 산화시켜서 분해시키는 유해 가스 제거부;
가 설치되는 것을 특징으로 하는 정화 기능을 갖는 후드 시스템.
제2항에 있어서,
상기 복수개의 제2담체 어셈블리는 공기가 복수개의 제2담체 어셈블리를 동시에 통과하도록 종횡으로 나란하게 배치되고, 나란하게 배치되는 제2담체 어셈블리의 개수에 따라 공기가 통과되는 단면적이 확장 가능한 것을 특징으로 하는 정화 기능을 갖는 후드 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제2담체 어셈블리가 종횡으로 수평으로 배치되어 이루어지는 가상의 2차원 평면의 면적은 공기 유인부의 단면적 보다 크게 형성되고,
유해 가스 제거부에는 제2담채와 제2히팅기구가 내부에 수용되는 제2함체 및 제2함체와 공기 유인부를 연결시키는 확장 챔버가 마련되되,
상기 확장 챔버는 공기 유인부를 공기 유인부의 단면적 보다 더 큰 단면적을 가지는 제2담채가 내장된 제2함체와 기밀이 유지되게 연결시키기 위해 공기 유인부에서 제2함체로 갈수록 점진적으로 단면적이 확대되는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 정화 기능을 갖는 후드 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제2히팅기구는 단위 촉매 담체 자체에 전류를 인가하는 제2전원과, 제2전원으로 인하여 통전되면서 자체 저항으로 발열되는 제2허니컴 담체모듈로 이루어지고,
상기 제2담체 어셈블리는 탄화규소(SiC) 재질로서 다수의 공기 흐름 통로가 관통 형성되는 상기 제2허니컴 담체모듈과, 제2허니컴 담체모듈 양 단에 결합되며 상기 제2전원과 연결되는 전극 프레임과, 전극 프레임 외측 면에 결합되는 절연 애자 및, 제2허니컴 담체모듈과 전극 프레임과 절연 애자가 내장되는 세라믹 케이스로 이루어짐으로써,
제2허니컴 담체모듈 양 단의 전극 프레임에 전류가 인가되면, 제2허니컴 담체모듈 자체에 전류가 통전되면서 제2허니컴 담체모듈 자체가 발열되어 촉매 반응을 촉진시키는 것을 특징으로 하는 정화 기능을 갖는 후드 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1허니컴 담체모듈은 다공성 탄화규소(SiC) 재질로 제작되고, 제1허니컴 담체모듈 내부에는 어느 한 쪽이 개방되는 복수개의 공기통로가 서로 모두 평행하게 배열되되, 어느 하나의 공기통로가 일 측이 개방되면 인접되는 공기통로는 타 측이 개방되게 형성됨으로써,
제1허니컴 담체모듈의 일 측으로 유입되는 공기가 상기 공기통로 사이의 탄화규소(SiC) 층을 반드시 통과 해야만 제1허니컴 담체모듈의 타 측으로 배출 가능하고, 제1허니컴 담체모듈의 타 측으로 유입되는 공기가 상기 공기통로 사이의 탄화규소(SiC) 층을 반드시 통과 해야만 제1허니컴 담체모듈의 일 측으로 배출 가능하며,
복수개의 제1허니컴 담체모듈이 모두 내부의 공기통로가 병렬로 배치되도록 배열되어 하나의 벽체 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정화 기능을 갖는후드 시스템.
제2항에 있어서,
상기 흡입 팬과 유해 입자 제거부의 동작을 제어시키는 컨트롤 패널과, 컨트롤 패널의 조작에 따라 공기 유인부 또는 유해 입자 제거부에 전원을 인가시키는 제어기로 이루어지는 제어부; 가 설치되고,
상기 제어부는, 흡입 통로 또는 확장 챔버 내부에 설치되고, 제어기와 연결되어, 상기 공기 흡입 팬과 공기 배기 팬이 작동될 때 유입되는 실내 공기 온도를 감지하여, 실내 공기 온도가 섭씨 50도를 초과할 경우에 제어기로 하여금 유해 가스 제거부에 설치된 제2히팅기구를 가동시키고, 실내 공기 온도가 섭씨 50도 이하일 경우에 제2히팅기구의 가동을 중지시키는 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 정화 기능을 갖는 후드 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제어부는, 흡입 통로 또는 확장 챔버 내부에 설치되고, 제어기와 연결되어, 공기 흡입 팬과 공기 배기 팬이 작동될 때 유입되는 실내 공기에서 담배 연기가 감지될 경우 제어기로 신호를 전송하여 제어기로 하여금 제2히팅기구 및 제1히팅기구를 가동시키는 스모크 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 정화 기능을 갖는 후드 시스템.