KR20210046925A - 음식점 배출가스 공기정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식당 환기시스템에 설치되어 식당에서 연소 후 발생하는되는 유분, 미세먼지를 제거하는 식당배출가스용 집진장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 식당배기시스템과 그 주변에 장착되며, 내부에 공간을 형성하고, 상기 공간으로 공기가 유입되는 유입구가 배기덕트 출구를 향하여 형성되고, 상기 공간에서 공기가 배출되는 배출구가 형성된 케이스, 상기 케이스 내의 공간에 위치되며, 상기 유입구를 통해 유입된 공기중 포함된 입자가 싸이클론 방식으로 집진되는 집진부, 상기 집진부의 공기 토출부에서 전극필름형태의 전기집진방식을 포함하는 식당용 공기정화장치가 제공된다.

Description

음식점 배출가스 공기정화장치{ Restaurant exhaust gas air purifier}

본 발명은 식당 및 고기구이 음식점 등에서 배출되는 오염된 공기를 정화시키는 공기정화 장치에 관한 것이다.

대도시의 대기 중 미세먼지는 환경적, 사회적으로 큰 문제로 인식되어 시민의 불안과 우려가 커지고 있다. 대도시 미세먼지의 주요 배출원은 자동차, 도로비산먼지, 공사장, 생물성 연소 등인데, 이중에서 최근 도심의 밀집과 육류의 소비증가에 따라 고기구이 음식점에서 배출되는 생물성 연소가 전체 미세먼지의 주요 배출원 중 하나로 대두되고 있다.

상가와 주택이 밀집 혼재하는 도심은 고기구이 음식점의 미세먼지의 영향이 더욱 심각한 상황이다. 도심 내부는 거리협곡(Street Canyon) 현상이 쉽게 발생하는 구조이므로 미세먼지의 외부확산이 원활하지 않아 거주자의 호흡기 질환 등 직접적인 피해를 유발한다.

또한, 도심에서 배출되는 고기구이 미세먼지와 같은 생물성 연소의 블랙카본(Black Carbon)은 기후변화 원인물질로서 도시 열섬효과(Heat Island Effect)에 의한 단기적인 도심 기온상승을 유발한다. 블랙카본은 온실가스보다 단기적인 기온상승에 더 큰 영향을 갖는 것으로 보고되고 있다. - 고기구이에서 배출되는 입자상물질의 크기는 0.23∼5㎛(중위경 2.4㎛)로서 대부분 초미세먼지(PM2.5)이고 유증기, 유적 등의 고점도 성분과 VOC 성분 등으로 구성되어 있다.

쇠고기나 돼지고기의 조리과정에서 발생하는 유적의 기름성분은 처리장치의 성능유지에 큰 장애요소이다. 육류의 기름성분은 고온의 조리과정에서는 액상이나 미립자상태로 발생하지만 후드나 송풍기를 통과하는 도중 온도가 낮아지면서 점성이 생겨 장치의 표면에 부착된다. 특히 지방성분인 불포화지방산(unsaturated acid)과 증기는 처리과정에서 액체나 고체가 되면서 공기 중의 산소와 수증기와 반응하여 경화되거나 고체상태의 미세입자가 되어 주위에 달라붙고 점차 덩어리가 커진다. 이에 따라 장치의 효율 저하를 유발하고 정기적인 유지보수나 교환의 비용을 필요로 한다.

고기구이집 등 음식점에서 배출되는 오염공기의 오염물질을 처리하는 기술로는 보통 공기 중 미세먼지를 처리하기 위한 방법과 같이 크게 여가집진장치, 사이클론집진장치, 전기집진장치로 나눌 수 있다.

여과집진장치는 가장 많이 사용되는 장치로서 미세먼지를 여과포(fiber filter)에 통과시켜 거르는데, 액상의 입자의 미세먼지에 적용될 경우 필터의 공극을 막는 필터막힘 현상이 발생한다. 따라서 고기구이 미세먼지의 처리에 여과집진장치의 적용은 적절치 않다.

사이클론집진장치는 미세먼지를 함유한 공기에 회전운동을 주어 원심력으로 미세입자를 분리하는 장치인데, 원심력은 미세입자의 크기가 어느 정도 이상이야 하므로 보통 PM10 입자에 적용된다. 따라서 주로 PM2.5로 구성된 고기구이 미세입자의 처리에 사이클론집진장치는 적합하지 않다.

전기집진기는 코로나 전기방전으로 발생된 전자를 미세입자에 부착시켜 전극판으로 포집하는 장치로서 집진전극판의 입자처리 방법에 따라 습식과 건식으로 나뉜다. 습식은 집진전극판 표면에 물을 흘러 포집된 입자가 물과 함께 처리되는 방식으로서 집진효율 뛰어나고 포집입자의 후처리가 용이하다. 건식은 집진전극판이 공기 중에 놓인 형태로서 포집된 먼지의 처리과정이 필요하다. 건식 전기집진기는 습식에 비하여 낮은 집진효율, 전극판의 역전리 현상에 의한 집진효율 저하, 정기적 보수 등의 문제점이 있다.

그러나 습식 전기집진기는 실외 설치 시 겨울철에 결빙의 문제가 있어서 적용이 곤란하므로, 고기구이 음식점의 미세먼지 처리는 여러 문제점에도 불구하고 건식 전기집진기를 사용할 수밖에 없는 형편이다.

전기집진기는 원리상 공기 중에 고전압/고전계의 인가로 발생하는 코로나 방전(corona discharge)을 이용하는데 이때 부산물로서 인체의 호흡기관에 해로운 오존과 질소산화물을 만드는 환경유해요소가 배출된다. 또한 코로나 방전 중에 전자파와 소음도 발생하므로 전자파장애(EMI/EMC) 등 환경적 문제의 원인이 되기도 한다.

기존 전기집진기의 기술적 문제의 개선뿐만 아니라 저가로 생산이 가능한 신기술의 개발 및 상용화는 앞서 언급한 장애요인을 극복하기 위한 근원적인 해결방안이다. 이를 위해서는 코로나를 발생하지 않으면서도 적은 비용으로 미세먼지를 효율적으로 집진할 수 있는 새로운 개념의 전기집진기기술의 개발이 필요하다.

본 제안에서는 이와 같은 경제적, 환경적 문제점을 해결할 수 있는 새로운 원리의 미세입자 제어기술을 활용하여 식당배출가스를 효과적으로 정화시킬 수 있는 새로운 전기집진기를 고안하고자 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존의 전기집진기와 달리 코로나의 발생과정 없이 불평등전계(Nonuniform Electric Field)와 유전영동(dielectrophoresis)만을 이용하여 입자를 분리하여 제거하는 기술이다. 이러한 불평등 전계와 유전영동 이용기술은 이미 선진외국에서 바이오공학에서 세포(cell)과 DNA를 분리하고 이동시키데 활용되고 있고, 우주탐사선의 태양전지(solar cell) 표면의 먼지 제거에도 적용되고 있는 기술이다.본 기술을 적용하면 음식점에서 배출되는 수분, 유분 등의 유전성을 띤 모든 물질들을 포집하여 제거할 수 있으며, 구조가 간단하고 대용량 처리가 가능한 공기정화장치를 제공하는 것이 과제이다.

싸이클론 방식이란 유체의 선회류에 의해서 생기는 원심력을 이용하여 유체속에 현탁해 있는 고체입자나 액적 등을 그 비 중의 차이에 의해 분리하는 원심분리장치를 말하는데, 싸이클론 공기청정기는 그러한 싸이클론이 장착되어 이물질이 내포된 공기를 싸이클론에 의해 원심분리하여 공기를 정화시키는 장치를 말한다. 싸이클론 방식의 집진기의 경우 미세분진에 대한 집진이 떨어지므로 이에 대한 보완이 요구되는 실정이다.

본 발명에서는 싸이클론의 장점인 간단한 구조와 집진효과면에서 탁월한 유전영동 집진 방식을 조합하여 큰 먼지부터 작은 미세먼지까지 다양한 크기의 공기 중 오염물질을 제거하는 공기정화장치를 제안한다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따르면, 음식점 배기시스템의 끝단에 장착되며, 내부에 공간을 형성하고, 상기 공간으로 공기가 유입되는 유입구가 식당의 배기덕트 측을 향하여 형성되고, 상기 공간에서 공기가 배출되는 배출구가 형성된 케이스, 상기 케이스 내의 공간에 위치되며, 상기 유입구를 통해 유입된 공기중 포함된 오염물질이 집진되는 집진부, 상기 집진부에 유입되는 공기량을 조절하는 환기팬을 포함하는 식당배출가스 공기정화장치가 제공된다.

상기 집진부는, 상기 케이스의 유입구에서 식당의 배기시스템에서 토출된 배기가스의 유속이 큰 특성을 이용하여 일차적으로 싸이클론 방식으로 상대적으로 중량 및 크기가 큰 유분 및 미세먼지를 제거하게 되는데, 싸이클론 의 중앙 토출부에 전측이 배치된 전극시트가 적어도 한 장 이상 구비되어, 상기 전극시트에 인가되는 전원에 의해 발생된 유전영동력으로서, 상기 전극시트의 표면 부근을 유동하는 공기중의 입자를 집진하는 유전영동유닛을 포함하는 집진모듈이 다단으로 상기 케이스 내 공간에 적어도 하나 이상 배치될 수 있다.

본 발명의 식당배출가스용 집진장치에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 음식점 배기덕트에 설치됨으로써 식당에서 배출되는 미세먼지 및 유분, 검댕 등의 직접 오염원에서 운용되므로 배기가스의 정화효과가 효과가 우수하다.

둘째, 배기덕트에 직접 설치되므로 오염물질의 확산을 방지할수 있고, 오염 지역에 집중적으로 투입 설치할수 있다.

셋째, 기존 음식점 배기시스템의 환기팬을 이용하여 유속이 큰 공기를 유입받을 수 있어 싸이클론을 사용하기 적합한 유속을 확보하여 추가적으로 투입되는 에너지를 최소화 할 수 있다.

넷째, 싸이클론과 그 내부에서 유전영동방식 집진유닛을 적용함으로써 PM10, PM2.5 등의 미세먼지는 물론, 유분 및 수분의 액적입자도 무리없이 집진할 수 있고, 내구성 또한 우수하여 유지비용이 절감될 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사이클론 유전영동 복합필터
도 2는 도1을 적용한 식당배출가스용 정화장치
도 3은 도 1의 내부를 도시한 사시도;
도 4는 도 1의 내부와 유전영동 유닛 다단을 도시한 사시도;
도 5는 도 1의 유전영동 집진모듈을 도시한 사시도;
도 6은 도 5의 집진모듈에 구비되는 전극필름의 전극필터의 일 예를 도시한 사시도;
도 7은 도 5의 집진모듈 적층 필터의 예를 도시한 사시도;

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에 따른 복합필터는 도 1에 도시된 바와 같이, 사이클론(100)의 배출구에 유전영동필터(200)가 장착되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 식당 배기시스템의 장착위치에 한정되는 것은 아니며, 덕트, 팬측면이나 하부 등 다양한 위치에 장착될 수 있다.

본 실시예에 따른 식당배출가스용 집진장치는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 케이스(110), 집진부(100,200) 및 배출부(300)를 포함할 수 있다.

상기 케이스(110)는 배기덕트나 환기시스템에 부착되며, 내부에 공간(101)을 형성하고, 상기 공간으로 공기가 유입되는 유입구(10)가 덕트의 배출구측을 향하여 형성되고, 상기 공간(101)에서 공기가 배출되는 배출구(300)가 형성될 수 있다.

그리고, 상기 케이스(110)의 내측 공간(112)의 유입구(10)와 배출구(300) 사이에는 복합필터 집진부(100,200)가 구비될 수 있다.

본 실시예에서는 유전영동방식의 집진방식을 사용하기 위하여, 하우징(110) 및 유전영동유닛(200)을 포함하는 집진모듈(211)이 하나 이상 병렬 또는 직렬로 배치되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

상기 유전영동유닛(200)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 필터장착공간 내에 위치되며, 전극이 배치된 전극시트(400)가 중심축을 중심으로 복수회 권취되고, 권취된 전극시트(400)의 사이가 이격되도록 형성될 수 있다.

또한 상기 전극시트(400)는 상기 하우징(132)과 전기적으로 접속되어 전원을 공급받으며 공급받은 전원을 통하여 유전영동력이 발생될 수 있다.

따라서, 상기 케이스(110)의 유입구(10)로부터 유입된 공기가 상기 전극시트(400)가 이격된 사이로 유동되면서, 상기 전극시트(400)에 의해 작용되는 유전영동력에 의해 공기에 포함된 입자가 전극시트(400) 표면에 집진될 수 있다.

권취된 전극시트(400)의 중심에는 중심축으로 이루는 배출부(300)가 배치될 수 있으며, 상기 전극시트(400)는 상기 배출부 코어(300)와 동심을 이루며, 상기 코어(300)로부터 직경방향 외측으로 복수층이 일정간격 이격되어 원형으로 배치되고, 각 전극시트(400)는 동일한 전압이 공급되거나 또는 서로 다른 전압이 공급될 수 있다.

이 때, 상기 전극시트(400)는 휘어짐이 자유로운 플랙시블한 재질일 수 있는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 플렉시블하지 아니한 재질로 형성될 수도 있다.

따라서, 상기 제1전극(411 및 제2전극(412) 배치된 전극시트(400)에는 인가되는 전원에 의해 유전영동력이 발생되며 이러한 유전영동력에 의해 공기에 포함된 입자가 전극시트(400)측으로 이동되어 그 표면에 포집될 수 있다.

물론, 도 10에 도시된 바와 같이, 유전영동유닛(200)은 상기 전극시트(400)가 권취된 형태가 아닌 복수매의 평판형의 전극시트(400)가 일정간격 이격되어 서로 마주보도록 배치되어 형성될 수도 있을 것이다.

일반적으로, 유전영동방식의 집진부(200)는 그 크기 및 전극시트(400)간의 간격, 상기 전극시트(400)에 작용되는 전원의 크기 등에 따라 효율적으로 집진 처리할 수 있는 공기의 최적 유속범위가 형성될 수 있다.

이하, 본 실시예에서 설명하지 아니한 구성요소는 전술한 구성요소와 동일하므로 그 설명은 생략하기로 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 사이클론 집진필터 110: 케이스
112: 케이스 내 공간 10 : 유입구
300: 배출구 118: 망
100: 집진부 200: 유전영동집진모듈
400: 전극시트 411: 제1전극
412: 제2전극 310: 배출구 코어
200: 식당배출가스용 집진장치

Claims (6)

1. 음식점 환기시스템에 장착되며, 내부에 공간을 형성하고, 상기 공간으로 공기가 유입되는 흡입구가 배기덕트를 향하여 형성되고, 상기 공간에서 공기가 배출되는 배출구가 형성된 케이스;
   상기 케이스 내의 공간에 위치되며, 상기 유입구를 통해 유입된 공기가 원통부와 연장되어 형성된 가이드부;
   상기 원통부의 중심부에서 반전상승되는 공기의 토출을 유도하는 배출부:를 포함하고,
   상기 배출부의 외부면에는 유전영동 전기집진방식의 전극필름을 단수 또는 다수로 포함하는 식당배출가스 공기정화장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 집진부는,
   상기 원통중심부의 배출구가 형성된 방향으로 개구된 필터장착공간을 하나이상 포함하는 하우징;
   상기 하우징의 필터장착공간에 장착되며, 전극이 배치된 전극시트가 적어도 한 장 이상 구비되어, 상기 전극시트에 인가되는 전원에 의해 발생된 전기적 유전영동력으로서, 상기 전극시트의 표면 부근을 유동하는 공기중의 입자를 집진하는 유전영동유닛;
   을 포함하는 집진모듈이 상기 케이스 내 공간에 적어도 하나 이상 배치되는 식당배출가스 정화용 공기정화장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 배출량 조절부는,
   상기 케이스의 배출구에 형성되어 배출구의 개방면적을 조절하거나 공기의 토출량을 전기적 신호로 물리적 간극을 조절하는 유전영동 유닛;
   상기 집진부의 후측에 구비되어 상기 집진부를 통해 공기를 흡입하는 팬;
   을 포함하는 식당배출가스용 집진장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 유전영동 유닛은,
   상기 케이스 내 상기 원통부 중심에서 배출구에 위치하며, 유입구로부터 유입되는 공기를 집진부 측으로 안내하는 안내유로가 형성되며, 상기 안내유로는 다단의 유전영동 유닛으로 구성되어, 공기흐름의 전측 방향에서부터 공기 중 큰 입자를 포집하고, 후측방향으로 갈수록 더 미세한 입자를 포집하는 방식의 유전영동유닛;
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 가이드부에는,
   유입되는 속도에 맞추어 유전영동 유닛에 전압을 달리 인가하여 포집효과를 극대화하는 제어방식이 적용, 구비되는 식당배출가스용 집진장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 원통부는,
   상기 싸이클론 방식의 외부원통 내부에 전기히터가 구비되고, 전기적 열을 가하는 히터를 제어하는 전자제어장치가 구비된 방식 ;
   를 더 포함하는 식당배출가스용 집진장치.
   
   
   

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