KR100769328B1 - 공기정화장치 - Google Patents

Abstract

개시된 공기정화장치는, 유전체 배리어 방전을 발생시켜 유입되는 공기 중의 유해가스를 산화분해 및 친수성으로 변환되게 하며, 입자상물질을 집진 제거 및 이온에 의해 대전되게 하는 플라즈마 발생부; 플라즈마 발생부를 통과한 공기 중의 불완전 산화된 유해가스를 분해 및 친수성으로 전환되게 하는 촉매필터; 미생물이 부착된 담체를 구비하여 촉매필터를 통과한 공기 중의 친수성 유해가스 및 이온에 의해 대전된 입자상물질을 제거하는 바이오필터를 구비한다.

이와 같은 공기정화장치는, 유입되는 공기 중의 유해가스 및 입자상물질을 플라즈마 발생부의 유전체 배리어 방전과 촉매필터 및 바이오필터에 의한 미생물을 이용하여 동시에 제거할 수 있으며, 장시간 사용하더라도 집진효율이 저하되지 않는 효과를 제공할 수 있다.

공기, 정화, 유해가스, 입자상물질, 플라즈마, 바이오필터, 촉매필터

Description

공기정화장치{Air purification system}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화장치의 구성도,

도 2는 도 1의 개략 단면도,

도 3a 내지 도 3c는 도 2의 플라즈마 발생부에 의한 공기정화 상태도,

도 4는 도 2에 나타낸 촉매필터의 사시도,

도 5a 및 도 5b는 도 2의 바이오필터에 의한 공기정화 상태도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100:플라즈마 발생부 200:촉매필터

300:바이오필터

본 발명은 정화장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기 중의 입자상 분진이나 유해가스를 제거하는 공기정화장치에 관한 것이다.

일반적으로, 공기 중에 포함된 오염 분진들은 화학적 또는 미생물학적 분진들이 혼합되어 있다.

이에 따라, 공기정화장치는 단순한 고체 입자상의 분진뿐만 아니라 가스상 또 는 미생물 오염입자들까지 제거할 수 있어야 한다.

이러한, 공기정화장치에서 미생물 입자를 포함한 먼지의 경우는 일반적으로 섬유상의 필터에 의한 여과를 이용하고, 유해가스의 경우는 흡착, 바이오필터 등에 의한 정화기술을 주로 사용하고 있다.

그러나, 섬유필터방식은 섬유상의 필터에 먼지를 충돌, 통과시켜 먼지를 포집함으로써 필터를 수시로 교환해주어야 하고, 흡착 또한 교체가 빈번하기 때문에 유지비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

반면, 바이오필터방식는 미생물이 부착된 담체에 유해가스를 흡착시켜 미생물의 활동에 의해 배출공기 중의 유해가스를 분해 저감되게 하면서 특성상 습도가 매우 높거나 물 등의 액체를 동시에 분사함으로써 입자상 물질도 동시에 제거할 수 있게 되어 근래에 많이 사용되고 있다.

그러나, 바이오필터방식은 유입되는 유해물질의 부하변동에 대응이 어렵고, 수분에 잘 용해되는 가스 및 입자특성을 가진 것만 처리하게 되며, 유입되는 먼지 중 미생물이 존재할 경우 바이오필터의 오염을 불러오는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 공기 중의 입자상물질과 유해가스를 효율적으로 동시에 제거할 수 있으며, 장시간 사용하더라도 정화효율저하가 발생되지 않는 공기정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기정화장치는, 유전체 배리어 방전을 발생시켜 유입되는 공기 중의 유해가스를 산화분해 및 친수성으로 변환되게 하며, 입자상물질을 집진 제거 및 이온에 의해 대전되게 하는 플라즈마 발생부와; 상기 플라즈마 발생부를 통과한 공기 중의 불완전 산화된 유해가스를 분해 및 친수성으로 전환되게 하는 촉매필터와; 미생물이 부착된 담체를 구비하여 상기 촉매필터를 통과한 공기 중의 친수성 유해가스 및 이온에 의해 대전된 입자상물질을 제거하는 바이오필터를 포함한다.

여기서, 상기 촉매필터는 복수개의 통공을 가지는 다공성 필터담체와, 상기 필터담체에 결합되는 촉매입자를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 필터담체는 세라믹, 금속, 금속산화물, 폴리머, 활성탄, 활성탄소섬유 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 촉매입자는 귀금속, 전이금속, 금속산화물 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 바이오필터의 담체는 코르크, 나무껍질, 활성탄, 활성탄섬유, 세라믹, 폴리머 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전 적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적인 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화장치의 구성도, 도 2는 도 1의 개략 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화장치는 플라즈마 발생부(100), 촉매필터(200), 바이오필터(300)를 구비하고 있다.

상기 플라즈마 발생부(100)는 유전체 배리어 방전(Dielectric barrier discharge)을 발생시켜 유입되는 공기 중의 유해가스를 분해 및 친수성으로 변환되게 하며, 입자상물질을 집진 제거 및 이온에 의해 대전되게 하는 부분이다.

여기서, 상기 플라즈마 발생부(100)는 상호 일정간격 이격되는 유전체(120)로 둘러싸인 도체전극(110)에 교류(AC) 또는 펄스형 고전압을 인가하여 유전체 배리어 방전이 발생되게 한다.

이러한, 상기 플라즈마 발생부(100)에 의해 유전체 배리어 방전이 발생되면 도 3a에 도시한 바와 같이 유해가스(Volatile Organic Compounds; VOCs) 일부가 전자, 이온 및 오존 등에 의해 분해된다.

즉, 유입되는 공기 중에 산소와 수분이 상기 플라즈마 발생부(100)의 유전체 배리어 방전에 의해 산소라디칼(O·), 하이드록시라디칼(OH·), 오존(O₃) 등의 반응성 물질로 변환되고, 이러한 반응성 물질이 유해가스와 반응하여 완전산화를 수행하여 이산화탄소(CO₂), 물(H₂0), 질소(N₂) 등의 생성물을 만들면서 유해가스를 분해하는 것이다.

그리고, 상기 플라즈마 발생부(100)에 의한 유해가스의 친수성 변환은 도 3b에 도시한 바와 같이 플라즈마에 의해 생성된 -OH, -COOH, -SO₃와 같은 친수기를 가지는 분자와 결합하는 것이다.

더불어, 상기 플라즈마 발생부(100)에 의한 입자상물질의 집진 제거 및 이온에 의한 대전은 도 3c에 도시한 바와 같이 이온에 의해 대전되는 일부의 입자상물질(Particulate Matters; PM)이 상기 플라즈마 발생부(100)의 도체전극(110)에 즉시 부착되어 집진 제거하거나 상기 플라즈마 발생부(100) 내의 유체거동이나 교류로 입력되는 전기적 특성에 의해 도체전극(110)에 부착되지 않고 대전된 상태로 공기유동에 따라 입자상물질이 배출된다.

상기 촉매필터(200)는 상기 플라즈마 발생부(100)를 통과한 공기 중의 불완전 산화된 유해가스를 완전산화시켜 분해함과 더불어 친수성을 가지도록 하는 필터부분이다.

더불어, 상기 촉매필터(200)는 상기 플라즈마 발생부(100)에서 발생된 오존을 감소되게 한다.

이러한, 상기 촉매필터(200)는 도 4에 도시한 바와 같이, 복수개의 통공을 가지는 다공성 필터담체(210)와, 상기 필터담체(210)에 결합되는 촉매입자(220)를 포함한다.

여기서, 상기 필터담체(210)는 세라믹, 금속, 금속산화물, 폴리머, 활성탄, 활성탄소섬유 중 선택된 어느 하나의 재질을 발포체(Foam), 단일체(Monolith), 펠렛(Pellet), 허니콤(Honeycomb) 형태로 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 촉매입자(220)는 귀금속, 전이금속, 금속산화물 중 선택된 어느 하나의 재질로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 촉매필터(200)에는 공기 중 입자의 부착에 의한 오염과 공기 중 존재하는 수분에 의해 필터의 처리용량 감소에 의한 수명저하의 문제를 개선하기 위해 가열장치(도면 미도시)를 연결할 수도 있다.

상기 바이오필터(300)는 상기 촉매필터(200)를 통과한 공기 중의 친수성 유해가스 및 이온에 의해 대전된 입자상물질을 미생물이 흡착된 담체(310)를 이용하여 제거하는 필터부분이다.

이러한, 상기 바이오필터(300)는 미생물의 성장이 용이하도록 물과 같은 유체를 분사하거나, 높은 습도 상태를 유지하게 된다.

여기서, 상기 바이오필터(300)의 담체(310)는 코르크, 나무껍질, 활성탄, 활성탄섬유, 세라믹, 폴리머 중 선택된 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

이러한, 상기 촉매필터(200)를 통과한 친수성 유해가스는 도 5a에 도시한 바와 같이 상기 바이오필터(300)에 존재하는 물입자와 결합된 상태로 상기 담체(310)의 계 면으로 확산 흡착된 후 미생물에 의해 이산화탄소(CO₂), 물(H₂0), 질소(N₂) 등의 생성물로 전환되면서 분해된다.

그리고, 상기 촉매필터(200)를 통과한 대전된 입자상물질은 도 5b에 도시한 바와 같이 물입자와 결합되어 용해되거나 상기 바이오필터(300)의 담체(310)에 부착되어 제거된다.

이와 같이, 본 발명의 공기정화장치는, 상기 플라즈마 발생부(100)에 의해 발생되는 유전체 배리어 방전에 의해 공기 중의 유해가스를 분해 및 친수성으로 변환되게 함과 더불어 입자상물질을 집진 제거 및 대전되게 한 후, 상기 촉매필터(200)에 의해 불완전 산화된 유해가스를 분해 및 친수성으로 변환되게 하고, 상기 바이오필터(300)가 물분자 및 미생물에 의해 유해가스 및 입자상물질을 제거함으로써 공기 중의 입자상물질 및 유해가스를 동시에 제거할 수 있으며, 장시간 사용하더라도 정화효율이 저하되지 않게 된다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 공기정화장치는, 유입되는 공기 중의 유해가스 및 입자상물질을 플라즈마 발생부의 유전체 배리어 방전과, 촉매필터 및 바이오필터에 의 한 미생물을 이용하여 동시에 제거할 수 있으며, 장시간 사용하더라도 정화효율이 저하되지 않는 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 유전체 배리어 방전을 발생시켜 유입되는 공기 중의 유해가스를 산화분해 및 친수성으로 변환되게 하며, 입자상물질을 집진 제거 및 이온에 의해 대전되게 하는 플라즈마 발생부와;

   상기 플라즈마 발생부를 통과한 공기 중의 불완전 산화된 유해가스를 분해 및 친수성으로 전환되게 하는 촉매필터와;

   미생물이 부착된 담체를 구비하여 상기 촉매필터를 통과한 공기 중의 친수성 유해가스 및 이온에 의해 대전된 입자상물질을 제거하는 바이오필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 촉매필터는

   복수개의 통공을 가지는 다공성 필터담체와;

   상기 필터담체에 결합되는 촉매입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 필터담체는 세라믹, 금속, 금속산화물, 폴리머, 활성탄, 활성탄소섬유 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 촉매입자는 귀금속, 전이금속, 금속산화물 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공기정화장치.

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