KR100691729B1 - 원수를 이용한 공기정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하철, 터널, 공장, 지하 상가, 건물지하, 농작물 창고 등에서 먼지, 매연, 악취 등을 포함하는 오염된 공기를 원수로 정화할 수 있는 공기정화장치 및 공기에 포함된 오염물질을 원수로 처리하고, 이로 인해 오염된 원수를 오존으로 재처리하여 2차 오염을 방지하면서 오염된 공기를 깨끗하게 정화할 수 있는 원수를 이용한 공기정화장치에 관한 것이다. 본 발명의 주요구성은 내부에 일정한 량의 원수가 유입되는 원수탱크와; 원수탱크 내부의 원수를 흡입하는 1차 흡입구와 1차 흡입구로 원수를 흡입시키는 1차 펌프로 이루어진 1차 원수공급장치와; 상부에서 흡입된 원수를 제공받고 일측면으로 외부의 오염된 공기가 흡입되어 원수에 오염공기를 혼합시키는 공기혼합기와; 1차 이젝터의 하부에 위치되어 원수와 오염공기의 혼합물을 분사시키는 1차 임계관과; 상부와 측면이 1차 임계관의 외부를 감싸고 하부가 원수탱크 내부로 연장되어 있는 1차 폭기통과; 1차 폭기통의 내부에서 1차 임계관의 하부를 감싸도록 연장된 "U"형상의 물받이와; 1차 폭기통 내부 상부에 위치하며 물받이에 부딪혀 역류되는 원수와 공기의 혼합물에서 분리되어 1차 폭기통의 내부 상부에 모인 공기를 포집하는 공기포집부가 형성된 것을 특징으로 한다.

공기정화, 원수, 폭기통, 물받이

Description

원수를 이용한 공기정화장치{Apparatus for cleaning air using water}

도 1은 본 발명에 따른 원수를 이용한 공기정화장치의 사시도.

도 2는 도 1의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 공기혼합기의 내부 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 폭기통의 작용단면도.

도 5는 본 발명에 따른 오염원수 처리장치의 사시도.

도 6은 이젝터의 내부 단면도.

도 7은 이젝터확대관 및 이젝터축소관을 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 원수탱크 2 : 1차 흡입구

3 : 1차 펌프 4 : 1차 관로

5 : 공기혼합기 6 : 수압게이지

7 : 센서 8 : 공기유입관

9 : 흡입팬 13 : 1차 임계관

14 : 1차 폭기통 15 : 물받이

16 : 공기포집부 17 : 기체토출관

18 : 1차 정화부 22 : 2차 흡입구

23 : 2차 펌프 24 : 2차 관로

25 : 이젝터 40 : 역세장치

본 발명은 지하철, 터널, 공장, 지하 상가, 건물지하, 농작물 창고 등에서 먼지, 매연, 악취 등을 포함하는 오염된 공기를 원수로 세척하여 정화할 수 있는 원수를 이용한 공기정화장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 공기에 포함된 오염물질을 원수로 처리하고, 이로 인해 오염된 원수를 오존으로 재처리하여 2차 오염을 방지하면서 오염된 공기를 깨끗하게 정화할 수 있는 원수를 이용한 공기정화장치에 관한 것이다.

현재, 공공장소의 실내, 대형고층 건물의 실내를 비롯하여 지하철, 터널, 공장 등의 밀폐된 공간에는 대기중에 먼지, 악취, 부유분진, 유해가스 등의 오염물질이 혼합되어 문제시되고 있다. 그 전형적인 처리방법으로는 후드 및 닥트에 팬 또는 필터를 장착한 기계식 필터 방법과 흡착식 가스제거 설비 등이 사용되었으며, 주로 기계식 필터 방법이 이용되었다.

그러나, 이러한 처리방법은 단순히 오염물질을 포집하는 방법으로 오염물질의 총량을 감소시킬 수 없는 단점이 있다. 또한, 덕트 내부에 먼지 등이 쌓이게 되 면 공기정화장치로서의 기능이 저하될 뿐만 아니라 오염된 팬 또는 필터에 각종 세균이 번식하여 2차적인 환경문제가 발생하게 되어 지속적으로 쌓인 오염물질을 제거할 필요가 있다.

또한, 미세먼지와 함께 다양한 종류의 가스상 대기 오염 물질이 다량으로 배출되는 산업체에서는 집진설비 및 가스처리 설비가 필수적으로 장착되기 때문에 설비의 설치비 및 운전비 및 낮은 처리효율로 인한 경제적인 부담이 증가되고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 본 발명의 목적은 지하철, 터널, 공장 등에서 먼지, 악취 등을 포함하는 오염된 공기를 원수로 세척하여 정화할 수 있는 원수를 이용한 공기정화장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 공기에 포함된 오염물질을 원수로 처리하고, 이로 인해 오염된 원수를 오존으로 재처리하여 사용할 수 있으며, 근본적인 오염물질의 총량을 감소시켜 2차 오염을 방지하면서 오염된 공기를 깨끗하게 정화할 수 있는 원수를 이용한 공기정화장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원수를 이용한 공기정화장치는 내부에 일정한 량의 원수가 유입되는 원수탱크와; 상기 원수탱크 내부의 원수를 흡입하는 1차 흡입구와 1차 흡입구로 원수를 흡입시키는 1차 펌프로 이루어진 1차 원수공급장치와; 상부에서 상기 흡입된 원수를 제공받고 일측면으로 외부의 오염된 공기가 흡입되어 원수에 오염공기를 혼합시키는 공기혼합기와; 상기 공기혼합기의 하부에 위치되어 상기 원수와 오염공기의 혼합물을 분사시키는 1차 임계관과; 상부와 측면이 1차 임계관의 외부를 감싸고 하부가 상기 원수탱크 내부로 연장되어 있는 1차 폭기통과; 1차 폭기통의 내부에서 1차 임계관의 하부를 감싸도록 연장된 "U"형상의 물받이와; 1차 폭기통 내부 상부에 위치하며 상기 물받이에 부딪혀 역류되는 원수와 공기의 혼합물에서 분리되어 1차 폭기통의 내부 상부에 모인 공기를 포집하는 공기포집부가 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 원수탱크의 내부에 유입부에 위치하며 상기 원수를 흡입하는 2차 흡입구와 상기 제 2 흡입구로 원수가 흡입되게 도와주는 2차 펌프로 이루어진 2차 원수공급장치와; 일측으로 오존이 흡입되고 타측으로 유입된 오존을 배출시키는 진공관과; 상기 2차 원수공급장치와 진공관에 연결되어 상기 원수에 오존을 혼합시키는 이젝터와; 상기 이젝터에서 혼합된 오존수를 분사시키는 2차 임계관과; 상부와 측면이 상기 2차 임계관의 외부를 감싸도록 밀폐된 2차 폭기통과; 상기 2차 폭기통의 상부에 위치하며 상기 2차 임계관을 통과하면서 상기 잔류 기체를 포집하는 오존포집부와; 상기 2차 폭기통의 일측에 형성되어 상기 처리된 원수를 원수탱크에 배출시키는 배출부;로 이루어진 원수처리장치가 더 설치된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 공기혼합기는 상부가 1차 관로에 연결되고, 하부는 상기 제 1 임계관에 연결되며, 내부 상단은 경부가 점차적으로 축소되는 축소관이 형성되어 원수를 공급받고, 내부 하단은 상기 축소관의 하부에 소정거리 이격된 상태에서 경부가 점차적으로 확대되는 확대관이 설치되며, 축소관과 확대관의 사이의 둘레에는 외부의 오염공기가 유입되는 흡입관으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 공기혼합기의 일측에는 상기 흡입관으로 유입되는 오염공기의 유입량을 조절하는 흡입팬이 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 공기포집부와 오존포집부는 상기 포집된 공기를 활성탄을 통과시키면서 잔여 오염물질을 제거하는 정화부에 연결된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 원수를 이용한 공기정화장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 공기혼합기의 내부 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 폭기통의 작용단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 오염원수 처리장치의 사시도이며, 도 6은 이젝터의 단면도이고, 도 7은 이젝터확대관 및 이젝터축소관을 보인 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 대기중의 오염공기를 처리하는 과정에 대하여 살펴본다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 공기정화장치는 원수탱크(1)의 내부에 일정한 량의 원수를 저장시킨 후에 1차 펌프(3)를 작동시키면 1차 흡입구(2)로 흡입된 원수는 1차 관로(4)를 거쳐 공기혼합기(5)에 유입된다. 이때, 1차 관로(4)의 일 측에는 수압게이지(6)를 설치하여 통과되는 원수의 압력을 체크하고, 체크된 원수의 압력이 기준 범위를 벗어날 때에는 수압게이지(6)의 일측에 설치된 센서(7)를 작동시켜 자동적으로 공기정화장치의 작동을 정지시키는 것이 바람직하다.

한편, 원수에 혼합되는 대기중의 오염공기는 공기유입관(8)을 통하여 공기혼합기(5)에 유입되며, 공기유입관(8)의 일측에는 공기혼합기(5)에 다량의 공기를 공급할 수 있도록 흡입팬(9)이 설치된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 공기혼합기(5)의 상부는 1차 관로(4)에 연결되며 경부가 점차적으로 축소되는 축소관(10)이 형성되어 공기혼합기의 내부로 원수를 공급받고, 하부는 후술하는 1차 임계관(13)에 연결되며 경부가 점차적으로 확대되는 확대관(11)이 축소관(10)의 하부에 소정거리 이격되게 설치된다. 그리고, 축소관(10)과 확대관(11)의 사이의 둘레에는 외부의 오염공기가 유입되는 공기유입관(8)에 연장된 흡입관(12)으로 이루어진다.

이에 따라, 1차 관로(4)를 통해 공기혼합기(5)로 유입된 원수는 공기혼합기의 축소관(10)을 통과할 때 축소경부에 의해 유속이 매우 빨라지게 되어 흡입관(12)으로 유입되는 오염공기를 강하게 흡입, 혼합한다. 이때, 공기혼합기(5)의 일측에는 흡입팬(9)을 작동시켜 유입되는 오염공기의 유입량을 조절할 수 있다.

그 후, 확대관(11)을 통과한 원수와 오염공기의 혼합물은 점점 확대되는 경부를 통과하면서 강한 유속이 압력으로 바뀌어 혼합된 공기에 포함된 오염물질이 원수에 세척되어 공기는 정화되고, 원수는 오염된다.

이와 같은 과정을 통하여 공기혼합기(5) 내부에서 혼합되어 정화된 공기와 오염된 원수는 원수탱크의 내부에 설치된 1차 폭기통(14)을 관통하도록 연장된 1차 임계관(13)을 거쳐 원수탱크(1)의 내부로 방출된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 1차 임계관(13)에서 방출된 정화된 공기와 오염된 원수의 혼합물은 1차 임계관(13)의 하부에 설치된 "U"형상의 물받이(15)에 부딪쳐 1차 폭기통(14)의 내부에서 역류된다. 이때, 정화된 공기의 기포는 서로 충돌하면서 점점 큰 기포를 형성하면서 1차 폭기통(14) 상부의 공기포집부(16)로 포집되고 기체토출관(17)을 통해 활성탄이 함유된 1차 정화부(18)를 거쳐 오염물질이 완전히 제거된 채로 외부로 방출된다. 그리고, 오염된 원수는 1차 폭기통(14)의 하부를 통하여 원수탱크(1)로 방출된다. 이러한 과정을 거쳐 오염공기에 함유되어 있는 각종 오염줄질은 원수와 반응하여 깨끗하게 정화된다.

도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따라 대기중의 오염공기를 정화시키면서 오염된 원수의 처리하는 과정에 대하여 살펴본다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 2차 펌프(23)를 작동시키면 원수탱크(1)의 내부에 위치하는 2차 흡입구(22)로 흡입된 오염된 원수는 양정 23M 내지 25M의 압력으로 2차 관로(24)를 거쳐 이젝터(25)에 유입된다. 이때, 2차 관로(24)의 일측에는 수압게이지(26)를 설치하여 통과되는 원수의 압력을 체크하고, 체크된 원수의 압력이 기준 범위를 벗어날 때에는 일측에 설치된 센서(27)를 작동시켜 자동적으로 처리장치의 작동을 정지시키는 것이 바람직하다.

한편, 원수에 혼합되는 오존은 진공관(28)을 통하여 이젝터(25)에 유입되는 데 2차 임계관(33)을 통과하는 원수의 강한 압력과 속도의 작용으로 발생되는 진공현상에 의해 흡입되며, 원수에 혼합 분산된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 이젝터(25)는 2차 관로(24)에 연결된 상부의 경부가 점차적으로 축소되는 이젝터축소관(30)과 후술하는 2차 임계관에 연결된 하부의 경부가 점차적으로 확대되는 이젝터확대관(31) 및 이젝터축소관(30)과 이젝터확대관(31)의 사이에 진공관(28)에서 배출된 오존이 유입되는 이젝터흡입관(32)으로 이루어진다. 따라서, 2차 관로(24)를 통해 이젝터로 유입되는 원수는 이젝터축소관(31)의 축소경부를 통과할 때 유속이 매우 빨라지게 되어 이젝터흡입관(32)으로 유입되는 오존을 강하게 흡입, 혼합하여 "캐비테이션" 현상이 발생하게 된다. 그 후, 이젝터확대관(33)을 통과한 오존수는 점점 확대되는 경부를 통과하면서 강한 유속이 압력으로 바뀌어 혼합된 오존이 가압용해되며, 용해된 오존이 원수에 함유되어 있는 산화물질, 유기물질과 반응되어 살균처리시킨다.

한편, 이젝터(25)의 일측에는 음양압 측정기(29)를 설치하여 진공관(28)을 통해 유입되는 오존의 양압과 2차 관로를 통해 유입되는 원수의 음압을 측정하여 "캐비테이션" 현상이 잘 이루어지도록 원수와 오존의 압력과 속도를 조절할 수 있다. 또한, 음양압 측정기(29)의 일측에 설치된 센서(미도시)를 설치하여 음양압 측정기에서 측정된 음압 및 양압이 기준범위를 벗어날 때에는 자동적으로 처리장치의 작동을 정지시키는 것이 바람직하다.

이와 같은 과정을 통하여 이젝터(25) 내부에서 오존이 흡입, 혼합된 오존수는 원수의 원수탱크(1) 내부에 설치된 2차 폭기통(34)을 관통하도록 연장된 2차 임 계관(33)을 2차 폭기통(34)의 내부로 방출된다.

2차 폭기통(34)은 하부가 완전히 밀폐된 형상으로 2차 임계관(33)에서 방출된 오존수는 2차 임계관(33)의 하부에 위치하는 2차 폭기통의 바닥에 부딪쳐 2차 폭기통(34)의 내부에서 역류되면서 미세한 물분자로 분해되어 이젝터(25) 및 2차 임계관(33)을 통과하면서 분해되지 않은 오염물질이 오존과 반응하며 잔여 오존은 서로 충돌하면서 점점 큰 기포를 형성하면서 2차 폭기통(34) 상부의 오존포집부(36)로 포집되고 오존토출관(37)을 통해 활성탄이 내장된 2차 정화부(38)를 거쳐 완전히 제거된 상태인 산소로 정화되어 외부로 방출된다. 그리고, 정화된 원수는 2차 폭기통(34)의 중간부에 형성된 배출부(35) 통하여 원수탱크(1)에 위치하는 1차 흡입구(2)에 근접하게 방출된다. 이러한 과정을 거쳐 오염된 원수에 함유되어 있는 각종 오염줄질은 오존과 반응하여 깨끗하게 정화된다.

또한, 오존포집부(36)의 일측에 오존체크센서(미도시)와 이를 확인하기 위한 모니터를 설치하여 오존분해장치로 유입되는 가스에 포함된 오존의 농도를 확인할 수 있다.

한편, 원수탱크(1)의 1차 흡입구(2)에는 내부에 활성탄이 구비된 역세장치(40)를 설치하여 상기 원수탱크 내의 원수를 펌프로 강제 순환받아 오염공기를 세척한 원수 및 오존이 소수 함유된 원수를 재처리하여 다시 원수탱크(1) 내부로 순환시켜 재 사용할 수 있다.

여기서, 역세장치(40)는 1차 흡입구(2)의 중간에 유입 및 유출밸브(41)(43)와 함께 설치되며, 유입 및 유출밸브(41)(43)의 사이 즉 1차 흡입구(2)의 중간부분 에는 중간밸브(45)가 설치되어 있다.

중간밸브(45)를 잠근 후, 유입밸브(41)를 오픈하면 원수가 역세장치(40)에 유입되고 역세장치(40)에서 재처리된 원수는 유출밸브(43)를 오픈하면 다시 1차 흡입구(2)를 통해 1차 펌프(3)로 공급된다. 그리고, 역세장치(40)에서 걸러진 오염된 역세수는 역세장치(40)에서 외부로 배출된다.

이와 같은 과정을 통하여 오존이 다량 함유된 오존수는 2차 임계관(33)을 통과하여 오염된 공기를 정화시킨 원수탱크 내부의 원수를 상수도나 오수관로(1)에 방출되어 장치를 통과하지 않은 원수와 혼합되며, 오존수에 용존해 있는 오존에 의하여 원수에서 살균작용이 발생한다.

이상에서 설명한 것과 같이, 대기 중에 포함되어 있는 오염공기를 원수탱크에 저장된 원수를 이용하여 1차적으로 제거하여 공기를 정화시키고, 2차적으로 오염된 원수를 오존으로 처리하여 원수를 정화시킬 수 있다.

또한, 원수를 오랜시간 사용하면 물이 혼탁해지므로 역세장치를 사용하여 원수를 수시로 역세하면 원수가 정화된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 치환, 변형 및 변경은 본 발명의 범주에 속하는 것으로 간주한다.

본 발명에 의하면, 원수를 이용한 공기정화장치는 지하철, 터널, 공장 등에서 먼지, 악취 등을 포함하는 오염된 공기를 원수로 세척하여 정화할 수 있다.

또한, 오염공기를 처리한 원수도 오존으로 재처리하여 2차 오염을 방지하면서 오염된 공기를 깨끗하게 정화하여 재사용할 수 있다.

또한, 원수와 오염공기의 압력으로 오염 물질을 쉽게 제거할 수 있는 장점이 있다.

Claims (9)

1. 내부에 일정한 량의 원수가 유입되는 원수탱크와;

   상기 원수탱크 내부의 원수를 흡입하는 1차 흡입구와, 1차 흡입구로 원수를 흡입시키는 1차 펌프로 이루어진 1차 원수공급장치와;

   상부에서 상기 흡입된 원수를 제공받고 일측면으로 외부의 오염된 공기가 흡입되어 원수에 오염공기를 혼합시키는 공기혼합기와;

   상기 공기혼합기의 하부에 위치되어 상기 원수와 오염공기의 혼합물을 분사시키는 1차 임계관과;

   상부와 측면이 1차 임계관의 외부를 감싸고 하부가 상기 원수탱크 내부로 연장되어 있는 1차 폭기통과;

   1차 폭기통의 내부에서 1차 임계관의 하부를 감싸도록 연장된 "U"형상의 물받이와;

   1차 폭기통 내부 상부에 위치하며 상기 물받이에 부딪혀 역류되는 원수와 공기의 혼합물에서 분리되어 1차 폭기통의 내부 상부에 모인 공기를 포집하는 공기포집부가 형성된 것을 특징으로 하는 원수를 이용한 공기정화장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 공기혼합기는 상부가 1차 관로에 연결되고, 하부는 상기 제 1 임계관에 연결되며, 내부 상단은 경부가 점차적으로 축소되는 축소관이 형성되어 원수를 공급받고, 내부 하단은 상기 축소관의 하부에 소정거리 이격된 상태에서 경부가 점차적으로 확대되는 확대관이 설치되며, 축소관과 확대관의 사이의 둘레에는 외부의 오염공기가 유입되는 흡입관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 원수를 이용한 공기정화장치.
3. 제 1 항에 있어서, 공기혼합기의 일측에는 상기 흡입관으로 유입되는 오염공기의 유입량을 조절하는 흡입팬이 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원수를 이용한 공기정화장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 공기포집부는 상기 포집된 공기를 활성탄을 통과시키면서 잔여 오염물질을 제거하는 1차 정화부에 연결된 것을 특징으로 하는 원수를 이용한 공기정화장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 원수탱크의 내부에 유입부에 위치하며 상기 원수를 흡입하는 2차 흡입구와 상기 제 2 흡입구로 원수를 흡입시키는 2차 펌프로 이루어진 2차 원수공급장치와;

   일측으로 오존이 흡입되고 타측으로 유입된 오존을 배출시키는 진공관과;

   상기 2차 원수공급장치와 진공관에 연결되어 상기 원수에 오존을 혼합시키는 이젝터와;

   상기 이젝터에서 혼합된 오존수를 분사시키는 2차 임계관과;

   상부와 측면이 상기 2차 임계관의 외부를 감싸도록 밀폐된 2차 폭기통과;

   상기 2차 폭기통의 상부에 위치하며 상기 2차 임계관을 통과하면서 상기 잔류 기체를 포집하는 오존포집부와;

   상기 2차 폭기통의 일측에 형성되어 상기 처리된 원수를 원수탱크에 배출시키는 배출부;로 이루어진 원수처리장치가 더 설치된 것을 특징으로 하는 원수를 이용한 공기정화장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 이젝터는 상기 2차 관로에 연결된 상부의 경부는 점차적으로 축소되는 이젝터 축소관이 형성되고, 2차 임계관의 유입부에 연결된 하부의 경부는 점차적으로 확대되는 이젝터 확대관이 형성되며, 이젝터 축소관과 이젝터 확대관의 사이에 진공관에서 배출된 오존이 유입되는 이젝터 흡입관이 형성된 것을 특징으로 하는 원수를 이용한 공기정화장치.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 오존포집부는 상기 포집된 공기를 활성탄을 통과시키면서 잔여 오염물질을 제거하는 2차 정화부에 연결된 것을 특징으로 하는 원수를 이용한 공기정화장치.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 진공관의 일측에는 유입되는 오존가스의 농도를 측정하기 위한 센서가 설치된 것을 특징으로 하는 원수를 이용한 공기정화장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 원수탱크(1)의 1차 흡입구(2)에는 내부에 활성탄이 설치되어 상기 원수탱크 내의 원수를 공급받아 처리하는 역세장치(40)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 원수를 이용한 공기정화장치.

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