KR102101374B1 - 열분해법을 이용하여 실내 오염을 제거하는 다기능 공기정화장치 - Google Patents

열분해법을 이용하여 실내 오염을 제거하는 다기능 공기정화장치 Download PDF

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Abstract

열분해법을 이용하여 실내 오염을 제거하는 다기능 공기정화장치는 공기처리기와 에어 컬렉터 히터를 포함하며, 에어 컬렉터 히터 내에는 적외선 램프관과 자외선 램프관이 설치되고, 공기처리기의 원통형 벽 상부 내측에 환형 물통이 설치되고, 필터망이 환형 물통을 관통하여 공기 캡에 고정연결되고, 필터망과 공기 캡이 연결되는 곳에 팬이 설치된다. 필터망은 아래에서 위로 거친 필터망, 고효율 HEPA 필터망, 활성탄 필터망, 냉촉매 필터망이 순서대로 설치된다. 가습기는 환형 물통 및 배기구 부분의 스프레이 노즐에 연결된다.

Description

열분해법을 이용하여 실내 오염을 제거하는 다기능 공기정화장치
본 발명은 열분해법을 이용하여 실내 오염을 제거하는 다기능 공기정화장치에 관한 것으로서 공기환경 정화기술 분야에 속한다.
실내 환경의 오염은 날로 심각해지고 있으며 생활수준이 꾸준히 향상되면서 실내 건강에 대한 요구도 날로 높아져서 실내 오염물질이 점점 많은 관심을 받고 있다. 실내 오염물질의 출처는 주방에서 발생하는 기름연기, 바닥먼지, 공기 중의 동물 모발, 인테리어 자재가 방출하는 포름알데히드, 벤젠, 자일렌, 톨루엔, TVOC 등 유해가스, 카펫이나 습한 곳에 자생하는 바이러스, 미생물 등 매우 다양하다. 게다가 실외 환경의 오염도 가중되어 환기를 자주 하지 않으므로 많은 오염물질이 계속 침적된다. 이렇게 실내에 오래 체류하는 오염물질은 실내 환경에 심각한 영향을 미치고 인체의 건강을 위협하며 호흡기 질환, 만성 폐질환, 기관지염, 폐암 등을 유발할 수 있다.
현재 가정에서 보편적으로 사용하는 정화기에는 진공청소기와 실내 공기청정기가 있다. 진공청소기는 지면에 있는 먼지를 청소하고 공기청정기는 공기 중에 있는 오염물질을 정화하는데 사용할 수 있다. 실내 미세입자와 세균 미생물은 주로 필터를 사용하여 처리한다. 특히 고효율 HEPA 필터는 직경 0.3㎛ 이상의 미세입자에 대한 제거율이 99.7% 이상에 달하여, 연기, 먼지, 세균 등의 오염물질에 대해 가장 효과적인 필터 매체이다. 그러나 새로 수리한 방이나 새로 구매한 가구의 경우, 정상적인 상태에서 포름알데히드 등 기체 오염물질의 방출속도가 비교적 느리고 방출주기가 비교적 길며, 방출된 기체가 효과적으로 처리되지 못하고 있다.
현재 포름알데히드 등의 유해가스를 처리하는데 사용하는 소재는 주로 활성탄으로서, 포름알데히드, 톨루엔, 자일렌, 벤젠 등의 벤젠류, 페놀류, 에스테르류, 알코올류, 알데히드류 등의 유기성 가스와 악취 물질을 흡수하여 정화하는데 널리 사용하고 있다. 이러한 방법은 비록 간단하지만 활성탄이 쉽게 포화되며, 흡수된 활성탄을 적절히 처리하지 않으면 2차 오염이 발생할 수도 있다. 유해가스를 처리하는 새로운 기술로는 광촉매가 있는데, 재료 표면에 광촉매를 코팅하여 자외선을 비추면 유해가스의 산화반응을 촉진할 뿐만 아니라 다양한 세균 또는 진균이 방출하는 독소를 분해할 수도 있으나 상온에서 효과가 그다지 좋지 않다. 냉촉매는 광촉매 이후에 등장한 새로운 공기정화 소재이다. 일종의 신형 촉매로서 상온에서 포름알데히드, 암모니아, 톨루엔, 자일렌, 황화수소, TVOC 중 많은 유해가스와 공기 중 산소의 산화 반응을 촉진하고, 무해한 물과 이산화탄소를 형성하며, 2차 오염을 유발하지 않을 뿐만 아니라 흡수재의 수명을 크게 연장시킨다. 건강한 가정을 위한 가장 안전하고 친환경적인 미래형 소재 중 하나다.
현재 환경에 존재하는 각종 문제를 해결하기 위해 본 발명은 열분해법을 이용하여 실내 오염을 제거하는 다기능 공기정화장치를 제공한다. 해당 정화장치는 열분해법을 적용하고 공기처리기를 결합하여, 가구와 인테리어 자재에서 나오는 포름알데히드 등 유해가스의 휘발을 촉진하고 흡수 및 분해한다. 또한 지면과 공기에 있는 입자상 물질과 미생물도 제거할 수 있다. 또한 가습기를 사용하여, 실내 공기를 정화하는 동시에 쾌적하고 건강한 환경을 제공한다.
본 발명은 열분해법을 이용하여 실내 오염을 제거하는 다기능 공기정화장치를 제공한다.
상기 다기능 공기정화장치는, 공기처리기, 에어 컬렉터 히터, 상기 에어 컬렉터 히터와 공기처리기 사이를 연결하는 호스(3)를 포함하여 이루어지되,
상기 에어 컬렉터 히터는, 하나의 에어 컬렉터 커버(2), 두 개의 세균제거용 적외선 램프관(1a), 두 개의 가열용 자외선 램프관(1b)을 포함하고, 두 개의 적외선 램프관(1a)은 에어 컬렉터 커버 입구(2)의 양측에 대칭으로 설치되며, 두 개의 자외선 램프관(1b)은 에어 컬렉터 커버(2) 입구의 다른 양측에 대칭으로 설치되고;
상기 공기처리기는, 원통형 벽(4), 필터망(5), 공기 캡(9)을 포함하며, 상기 원통형 벽(4)의 꼭대기부는 공기 캡(9)과 연결되고, 상기 원통형 벽(4)의 상부 내측에는 환형 물통(6)이 설치되고, 상기 필터망(5)은 환형 물통(6)의 중앙홀을 관통하여 공기 캡(9)과 고정연결되고, 상기 필터망(5)과 공기 캡(9)이 연결되는 곳에 하나의 팬(fan)(8)이 설치되며; 상기 필터망(5)은 아래에서 위로 거친 필터망(5a), 고효율 HEPA 필터망(5b), 활성탄 필터망(5c) 및 냉촉매 필터망(5d)이 순서대로 설치되고; 가습기(7)는 관로를 통해 환형 물통(6), 및 공기 캡(9)에 위치하는 스프레이 노즐(7a)에 연결되며,
상기 호스(3)와 연결되는 공기 흡입구는 원통형 벽(4)의 중간 부분에 형성되고, 상기 공기 흡입구를 통해 상기 원통형 벽의 내부로 흡입된 공기는 상기 원통형 벽을 따라 비스듬히 안으로 들어가며 싸이클론을 형성하며,
상기 공기처리기의 바닥단에는 물이 담겨 있어, 공기와 함께 들어온 큰 입자상 물질이 싸이클론을 형성하면서 상기 물에 침강되어 용해되며,
상기 팬(8)은 상기 환형 물통(6)의 중앙홀에서 상기 필터망(5)의 상부에 배치되며,
상기 스프레이 노즐(7a)은 상기 팬(8)과 공기 캡(9)의 배기구(10) 사이에 배치되어, 상기 필터망(5)에서 여과된 후 상기 팬(8)을 통해 배출되는 공기가 상기 스프레이 노즐(7a)을 통해 분사되는 수증기를 상기 배기구(10)를 통해 외부로 배출시키는 것을 특징으로 한다.
상기 원통형 벽은 투명한 재질로 이루어진 원기둥 모양으로서, 배기구는 꼭대기부 공기 캡의 양측에 대칭으로 설치되며, 원통형 벽의 바닥부에는 찌꺼기 청소홀이 설치된다.
상기 환형 물통과 필터망의 구조 사이는 틈새 없이 매칭된다.
상기 가습기는 원통형 벽의 상부 내측에 고정되며, 공기 캡의 두 개의 배기구에 서로 대응한다.
본 발명의 효과는 다음과 같다. 열분해법을 이용하여 실내 오염물질을 제거하는 이러한 다기능 공기정화장치는 공기처리기와 에어 컬렉터 히터를 포함하며, 에어 컬렉터 히터의 두 개의 적외선 램프관은 에어 컬렉터 커버 입구의 양측에 대칭으로 설치되고, 두 개의 자외선 램프관은 에어 컬렉터 커버 입구의 다른 양측에 대칭으로 설치되고; 공기처리기의 원통형 벽 상부 내측에 환형 물통이 설치되고, 필터망이 환형 물통을 관통하여 공기 캡에 고정연결되고, 필터망과 공기 캡이 연결되는 곳에 팬이 설치된다. 필터망은 아래에서 위로 거친 필터망, 고효율 HEPA 필터망, 활성탄 필터망, 냉촉매 필터망이 순서대로 설치된다. 가습기는 호스를 통해 환형 물통 및 공기 캡 배기구에 설치되는 스프레이 노즐에 연결된다. 상기 정화장치 에어 컬렉터는 가열 살균기를 이용하여, 물체 내 유해가스의 휘발 속도를 극대화하고 휘발 주기를 단축시킨다. 4층으로 된 필터를 적용하여, 공기처리 효과를 크게 높이고 2차 오염을 발생을 방지하고, 필터망을 층별로 설치하여, 청소와 교환이 편리하다. 상기 정화장치의 배기구 부분에는 공기 가습기를 설치하여, 공기를 정화하는 동시에 쾌적성에 대한 요구도 고려하였다.
도 1은 열분해법을 이용하여 실내 오염을 제거하는 다기능 공기정화장치의 구조도이고;
도 2는 에어 컬렉터 히터의 구조도이다.
이하에서는 도면을 참고하여 본 발명의 구조를 상세히 설명한다.
도 1과 도 2는 열분해법을 이용하여 실내 오염물질을 제거하는 다기능성 공기정화장치의 구조도이다. 도면 중, 열분해법을 이용하여 실내 오염물질을 제거하는 이러한 다기능 공기정화장치는 공기처리기와 에어 컬렉터 히터를 포함하며, 에어 컬렉터 히터와 공기처리기 사이는 호스(3)로 연결된다. 에어 컬렉터 히터는 에어 컬렉터 하나의 커버(2), 두 개의 세균제거용 적외선 램프관(1a), 두 개의 가열용 자외선 램프관(1b)을 포함하며, 두 개의 적외선 램프관(1a)은 에어 컬렉터 커버(2) 입구의 양측에 대칭으로 설치되고, 두 개의 자외선 램프관(1b) 2개는 에어 컬렉터 커버(2) 입구의 다른 양측에 대칭으로 설치된다. 공기처리기는 원통형 벽(4), 필터망(5), 공기 캡(9)을 포함하며, 원통형 벽(4)의 꼭대기부는 공기 캡(9)에 연결되고, 원통형 벽(4)은 투명한 재질로 된 원기둥 모양이며, 호스(3)가 연결되는 공기 흡입구는 원통형 벽(4)의 중간 부분에 설치되고, 원통형 벽(4)과 외접하는 구조를 이루고, 배기구(10)는 꼭대기부 공기 캡(9)의 양측에 대칭으로 설치되며, 원통형 벽(4)의 바닥부에는 찌꺼기 청소홀(11)이 설치된다. 원통형 벽(4)의 상부 내측에는 환형 물통(6)이 설치되고, 필터망(5)은 환형 물통(6)의 중앙홀을 관통하여 공기 캡(9)과 고정연결되고, 환형 물통(6)과 필터망(5)의 구조 사이는 틈새 없이 매칭되고, 필터망(5)과 공기 캡(9)이 연결되는 곳에는 팬(8)이 설치된다. 필터망(5)은 아래에서 위로 거친 필터망(5a), 고효율 HEPA 필터망(5b), 활성탄 필터망(5c), 냉촉매 필터망(5d)이 순서대로 설치된다. 가습기(7)는 관로를 통해 환형 물통(6), 및 공기 캡(9)에 위치한 스프레이 노즐(7a)에 연결되며, 스프레이 노즐(7a)은 공기 캡(9)의 배기구(10) 부분에 설치된다. 가습기(7)는 원통형 벽(4)의 상부 내측에 고정되며, 공기 캡(9)의 두 개의 배기구(10)에 대응된다.
상기 기술 방안을 적용하여 에어 컬렉터 히터가 적외선 램프관을 사용할 때, 물체 표면을 가열할 수 있고, 물체 내부에 있는 유해가스의 휘발을 촉진할 수 있고, 자외선 램프관을 사용할 때에는 포름알데히드의 분해를 촉진할 뿐만 아니라 물체 표면에 대해 살균소독을 하고 미생물 오염물질을 제거할 수 있다. 휘발된 유해가스 및 물체 부근의 먼지와 공기는 모두 에어 컬렉터 커버 호스를 통해 원기둥 모양의 공기처리장치에 진입하게 된다. 공기처리장치는 공기층과 필터층으로 구분된다. 흡입된 공기는 원통형 벽을 따라 비스듬히 통 안으로 불려 들어가며, 공기가 싸이클론(cyclone)을 형성하고, 통의 바닥단에는 소량의 물을 담아, 중력 가속이 비교적 큰 입자상 물질과 물체가 침강되면서 물에 용해된다. 그런 다음 기체가 아래에서 위로 거친 필터망(큰 입자상 물질 제거), HEPA 필터망(먼지, 균류 제거), 활성탄 필터망(포름알데히드 등 유해가스와 냄새 흡착), 냉촉매 필터망(포름알데히드, 벤젠, 자일렌, 톨루엔, TVOC 등 유해가스 분해) 처리를 순서대로 거친 후, 가습기를 통해 실내로 방출된다.
유해가스를 제거하는 필터망은 활성탄 필터망과 냉촉매 필터망 등 이중층으로 이루어져 있다. 공기 중 유해가스의 농도가 비교적 높고, 활성탄 필터망의 흡착효과로는 공기의 질에 대한 요구를 충족시킬 수 없을 경우를 대비하여 냉촉매 필터망을 추가하였다. 즉 2차 오염을 방지하고 냉각 효과를 높일 수 있다. 냉촉매 필터망은 상온에서 촉매반응을 유발하고, 단순한 물리적 흡착이 화학적 흡착으로 전환되며, 유독하고 냄새가 있는 유해가스를 분해하여 무해하고 냄새가 없는 물과 이산화탄소 등의 물질로 만들고, 또한 반응 이후의 냉촉매는 변화하거나 유실되지 않고 장기적으로 성능을 발휘하므로 흡착재의 사용 수명을 크게 늘려준다.
가습기는 자동으로 주변의 상대습도를 모니터링 할 수 있다. 실내 공기가 건조하면 자동으로 가습기 스위치가 켜지고, 가습 기능은 배기구 부분에 설치하여, 물통에서 공기 캡으로 정화된 후의 공기에 수증기를 분사함으로써, 가습의 목적을 구현하고, 또한 수분으로 인한 필터망의 오염과 팬의 부식을 방지하게 되고; 실내 공기가 습할 경우, 가습 기능이 꺼지게 된다. 물통은 투명한 재질로서, 물 높이와 수질을 관찰할 수 있다.
에어 컬렉터 커버 안에는 두 개의 적외선 램프관과 두 개의 자외선 램프관이 설치된다. 자외선 램프를 켜면 물체 표면을 살균소독할 수 있고, 일부 유해가스를 분해할 수 있다. 적외선 램프는 물체 표면을 가열하여 내부의 유해가스가 휘발되도록 할 수 있다. 에어 컬렉터 커버의 바닥부에는 롤러 바퀴를 설치하여 시간과 힘을 절약할 수 있다. 물체 표면에서 휘발된 유해가스, 지면에 먼지와 쓰레기, 실내 공기는 모두 에어 컬렉터 커버와 호스를 통해 공기 정화장치로 보내진다. 공기 흡입구를 통과한 기류는 접선 방향으로 원통형 벽의 내측을 향해 불어지고, 기류가 나선 모양으로 운동하게 되며, 비교적 큰 물체와 입자상 물질은 침강되어 바닥부에 있는 물에 용해된다. 이어서 기류는 필터망을 거쳐 층마다 여과되는데, 먼저 바닥부에 있는 거친 필터망을 통과하며, 여기에서 실내 지면과 공기에 있는 모발, 섬유, 큰 입자상 물질, 피부 각질 등이 여과되고; 이어서 고효율 HEPA 필터망을 통과하는데, 여기에서는 공기 중에 있는 흡입 가능한 입자상 물질, 담배연기, 꽃가루, 세균 등이 높은 효율로 제거된다. 그 다음에, 활성탄 필터망을 통과하는데, 활성탄은 높은 흡착 능력을 갖고 있으므로, 휘발성 유기화합물인 포름알데히드, 톨루엔, 황화수소, 클로로벤젠, 공기 중의 오염물질이 흡착되어 제거될 뿐만 아니라 악취와 냄새도 제거하는 양호한 정화 효과를 갖고 있다. 마지막으로는 냉촉매 필터망을 통과하는데, 여기에서는 공기 중에 잔류하는 이온화된 포름알데히드, 암모니아, TVOC, 황화수소 등의 유해가스와 산소가 반응하여 물과 이산화탄소를 생성한다. 기류에서 유해가스 농도가 비교적 높을 때 활성탄 필터망이 공기의 질에 대한 요구를 충족시킬 수 없을 경우를 고려하여, 이중층으로 된 필터를 적용하였다.
기류는 에어 컬렉터의 가열 효과 때문에 수증기 함량이 낮아지고, 공기가 비교적 건조하여 쾌적성에 대한 요구를 만족시키지 못한다. 처리 후의 공기에 대해 가습 조치를 취하여 환형 물통 안에 깨끗한 물을 넣고 가습기를 통해 수분이 안개형태로 분사되어 공기 캡 안의 기류에 주입되고, 가습기의 분사량은 실내 공기의 상대습도에 따라 자동으로 조절된다. 여과와 가습을 거친 공기는 배기구를 통해 실내로 방출되며, 계속 순환되어 실내 공기가 계속 정화된다.
본 발명의 실시 방식은 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 동일하다.
에어 컬렉터 히터가 적외선 램프관을 사용할 때, 물체 표면을 가열하여 물체 내부의 유해가스의 휘발을 촉진할 수 있다. 자외선 램프관을 사용할 때에는 포름알데히드의 분해를 촉진할 뿐만 아니라 물체 표면을 살균소독하여 미생물 오염물질을 제거할 수 있다. 휘발된 유해가스와 물체 부근의 먼지와 공기는 모두 에어 컬렉터 커버와 호스를 통해 원통 모양의 공기처리장치에 진입하게 된다. 공기처리장치는 공기층과 필터층으로 구분된다. 흡입된 공기는 원통형 벽을 따라 비스듬히 통 안으로 불려 들어가 공기가 기류를 형성하고, 원통의 바닥단에 소량의 물을 담아, 중량이 비교적 큰 입자상 물질과 물체의 침강 및 용해를 돕는다. 이어서 기체가 아래로부터 위로, 거친 필터망(큰 입자상 물질 제거), HEPA 필터망(먼지, 균류 제거), 활성탄 필터망(포름알데히드 등 유해가스와 냄새 흡착), 냉촉매 필터망(포름알데히드, 벤젠, 자일렌, 톨루엔, TVOC 등 유해가스 분해) 처리를 순서대로 거친 후 가습기를 거쳐 실내에 방출된다.
1: 히터 램프관 1a: 적외선 램프관 1b: 자외선 램프관
2: 에어 컬렉터 커버 3: 호스 4: 원통형 벽
5: 필터망 5a: 거친 필터망 5b: 고효율 HEPA 필터망
5c: 활성탄 필터망 5d: 냉촉매 필터망 6: 환형 물통
7: 가습기 8: 팬 9: 공기 캡
10: 배기구 11: 찌꺼기 청소홀

Claims (4)

  1. 공기처리기, 에어 컬렉터 히터, 상기 에어 컬렉터 히터와 공기처리기 사이를 연결하는 호스(3)를 포함하여 이루어지되,
    상기 에어 컬렉터 히터는, 하나의 에어 컬렉터 커버(2), 두 개의 세균제거용 적외선 램프관(1a), 두 개의 가열용 자외선 램프관(1b)을 포함하고, 두 개의 적외선 램프관(1a)은 에어 컬렉터 커버 입구(2)의 양측에 대칭으로 설치되며, 두 개의 자외선 램프관(1b)은 에어 컬렉터 커버(2) 입구의 다른 양측에 대칭으로 설치되고;
    상기 공기처리기는, 원통형 벽(4), 필터망(5), 공기 캡(9)을 포함하며, 상기 원통형 벽(4)의 꼭대기부는 공기 캡(9)과 연결되고, 상기 원통형 벽(4)의 상부 내측에는 환형 물통(6)이 설치되고, 상기 필터망(5)은 환형 물통(6)의 중앙홀을 관통하여 공기 캡(9)과 고정연결되고, 상기 필터망(5)과 공기 캡(9)이 연결되는 곳에 하나의 팬(fan)(8)이 설치되며; 상기 필터망(5)은 아래에서 위로 거친 필터망(5a), 고효율 HEPA 필터망(5b), 활성탄 필터망(5c) 및 냉촉매 필터망(5d)이 순서대로 설치되고; 가습기(7)는 관로를 통해 환형 물통(6), 및 공기 캡(9)에 위치하는 스프레이 노즐(7a)에 연결되며,
    상기 호스(3)와 연결되는 공기 흡입구는 원통형 벽(4)의 중간 부분에 형성되고, 상기 공기 흡입구를 통해 상기 원통형 벽의 내부로 흡입된 공기는 상기 원통형 벽을 따라 비스듬히 안으로 들어가며 싸이클론을 형성하며,
    상기 공기처리기의 바닥단에는 물이 담겨 있어, 공기와 함께 들어온 큰 입자상 물질이 싸이클론을 형성하면서 상기 물에 침강되어 용해되며,
    상기 팬(8)은 상기 환형 물통(6)의 중앙홀에서 상기 필터망(5)의 상부에 배치되며,
    상기 스프레이 노즐(7a)은 상기 팬(8)과 공기 캡(9)의 배기구(10) 사이에 배치되어, 상기 필터망(5)에서 여과된 후 상기 팬(8)을 통해 배출되는 공기가 상기 스프레이 노즐(7a)을 통해 분사되는 수증기를 상기 배기구(10)를 통해 외부로 배출시키는 것을 특징으로 하는 열분해법을 이용하여 실내 오염을 제거하는 다기능 공기정화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원통형 벽(4)은 투명한 재질로 이루어진 원기둥 모양으로서, 배기구(10)는 꼭대기부 공기 캡(9)의 양측에 대칭으로 설치되며, 원통형 벽(4)의 바닥부에는 찌꺼기 청소홀(11)이 설치되는 것을 특징으로 하는 열분해법을 이용하여 실내 오염을 제거하는 다기능 공기정화장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 환형 물통(6)과 필터망(5)의 구조 사이는 틈새 없이 매칭되는 것을 특징으로 하는 열분해법을 이용하여 실내 오염을 제거하는 다기능 공기정화장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가습기(7)는 원통형 벽(4)의 상부 내측에 고정되며, 공기 캡(9)의 두 개의 배기구(10)에 서로 대응하는 것을 특징으로 하는 열분해법을 이용하여 실내 오염을 제거하는 다기능 공기정화장치.
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