KR100878923B1 - 습식 공기 정화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 습식 공기 정화 장치에 관한 것으로서, 분무된 수분 입자들의 응집력을 이용해 공기 중의 오염 물질들을 흡착시키고, 오염 물질과 함께 응결된 물방울들을 사이클론 내부의 중력과 원심력을 이용해 공기 중에서 분리시킴에 따라, 에너지 소비를 감소시킴과 아울러 필터를 사용하지 않고도 집진 효율을 높일 수 있도록 한다.

사이클론, 송풍팬, 분무기, 다공판

Description

습식 공기 정화 장치{WET AIR CLEANNING DEVICE}

본 발명은 습식 공기 정화 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 수분 입자의 응집력에 의해 공기중의 오염 물질의 흡착하고, 사이클론 내부에 작용하는 중력 및 원심력을 이용하여 수분에 흡착된 오염 물질을 제거하는 습식 공지 정화 장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 산업화에 따른 대기의 오염과 함께 황사로 인한 대기의 오염이 날로 심각해져 감에 따라, 쾌적한 실내 환경을 만들기 위한 공기 정화 장치의 필요성은 더욱 커지고 있다.

종래 공기 정화 장치는 공기로부터 먼지 등과 같은 오염 물질들을 걸러내기 위하여 전기를 이용하는 전기 집진 방식이나, 필터를 이용하는 필터 집진 방식 등이 주로 사용되어 왔다.

전기 접진 방식은 고전압을 사용하기 때문에 에너지 소비율이 높으며, 풍속이 빠르거나 먼지가 많을 경우 집진 효율성이 떨어지기 때문에 극히 제한된 공간에서만 사용되는 단점을 갖는다.

또한, 필터 집진 방식은 건식필터를 주로 사용되고 있으며, HEPA필터를 사용 하는 경우 상당히 높은 집진 효율을 얻을 수 있다. 그러나, 필터 집진 방식의 경우 일정 사용 시간이 경과하면 필터에 오염물질이 쌓여 공기의 압력 손실이 증가하여 초기와 같은 집진효율을 기대하기 어렵게 되는 문제점을 갖는다.

더욱이 필터 집진 방식은, 필터 내부에서 미세 먼지들이 쌓여 각종 바이러스 및 세균들이 번식할 수 있는 환경을 제공하고, 고가의 필터를 지속적으로 교환해 주어야 하기 때문에 경제적 손실을 초래하며, 사용된 필터의 처리에 따른 환경적인 문제점을 갖는다.

또한, 종래의 집진 장치의 경우 순수하게 정화 장치 용도로 국한되어 있었고, 가습 용도로는 별도의 가습기를 구비하여야만하는 문제가 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 공기중의 오염 물질을 미세 수분 입자들을 이용해 세척하는 방식을 사용함으로써, 집진에 소용되는 전기 에너지를 절감시킴과 아울러 고가의 필터를 사용하지 않고도 고효율의 집진 효율을 갖는 한편, 필요에 따라 가습기로도 겸용할 수 있는 습식 공기 정화 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 습식 공기 정화 장치는, 내부에 1차 집진 공간이 구획되는 하우징과, 하우징의 하부에 연결되는 공기 유입구를 통해 오염 공기를 송급하는 송풍팬과, 상기 송풍팬을 통해 송급되는 오염 공기 중에 수분을 입자 형태로 공급하는 분무기와, 상기 하우징의 바닥을 관통하며 고정되고 1차 집진 공간 내부에 상부가 수용되도록 2차 집진 공간을 구획하며, 상기 1차 집진 공간과 2차 집진 공간에 연결하는 공기 유입 통공이 상부 일측에 형성되며, 상기 하우징의 바닥과 접하는 중심부 측벽에 1차 집진 공간 내부에서 응결된 1차 집진수를 2차 집진 공간으로 배출시키는 배수 통공이 형성되고, 상기 1차 집진수와 함께 2차 집진 공간 내부에서 응결된 2차 집진수를 배출하기 위한 배출구가 하부에 형성되며, 상기 하우징의 상부를 관통하며, 사이클론의 내부에서 2차 집진된 공기를 배출하는 공기 유출관이 구비되는 사이클론, 및 상기 하우징과 사이클론 사이의 1차 집진 공간 내부에서 상기 공기 유입구와 공기 유입 통공 사이를 구획하며 설치되는 다공판을 포함한다.

분무기는 초음파 분무 방식, 노즐 분무 방식, 또는 가열 가습 방식 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.

공기 유입 통공에는, 하우징과 사이클론 사이를 연결하는 가이드 베인이 형성 될 수 있다.

하우징의 바닥면과 이에 대응하는 상기 사이클론의 측벽이 일부가 서로 절곡되며 "S"형 트랩이 형성되고, 배수 통공은 "S"형 트랩은 연통되게 형성될 수 있다.

상기 배출구는 "S"형 트랩 구조를 가지도록 절곡 형성될 수 있다.

상기한 본 발명의 습식 공기 정화 장치에 따르면, 분무된 수분 입자들의 응집력을 이용해 공기중의 오염 물질들을 흡착시키고, 오염 물질과 함께 응결된 물방울들을 사이클론 내부의 중력과 원심력을 이용해 공기 중에서 분리시킴에 따라, 에너지 소비를 감소시킴과 아울러 필터를 사용하지 않고도 집진 효율을 높일 수 있고, 또한 가습기로 겸용할 수 있는 효과를 갖는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요 소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하였다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 습식 공기 정화 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라서 본 습식 공기 정화 장치의 종단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 습식 공기 정화 장치는, 하우징(10), 사이클론(20), 다공판(30), 송풍팬(40) 및 분무기(40)를 포함하여 구성된다.

먼저, 하우징(10)은 바닥면을 관통하여 결합되는 사이클론(20)의 상측 일부를 수용하며 내부에 1차 집진 공간(11)을 구획하도록 형성된다.

이 하우징(10)의 하부 일측에는 오염 공기와 함께 분무된 미세 수분 입자를 유입하기 위한 공기 유입구(12)가 형성된다. 이 공기 유입구(12)에는 공기 유입관(13)이 연장 연결될 수 있다.

송풍팬(40)은 공기 유입구(12)를 통해 하우징(10)의 1차 집진 공간(11) 내부로 일정 유속 및 압력을 가지고 오염 공기가 유입되도록 구성된다. 본 실시예에서 송풍팬(40)은 시로코 팬으로 이루어지는 것을 예시한다.

그러나 본 발명에 사용되는 송풍팬(40)이 시로코 팬으로 반드시 한정되는 것은 아니며, 공기 유입구(12)를 통해 하우징(10) 및 사이클론(20) 내부를 통과하며 공기 중의 오염 물질을 제거할 수 있는 유속 및 압력을 제공할 수 있는 한 좀더 다양한 종류의 송풍팬들이 모두 적용 가능하다.

분무기(50)는 송풍팬(40)을 통해 공기 유입구(12)로 송급되는 상기 오염 공 기와 함께 하우징(10)과 사이클론(20) 내부로 오염 공기를 정화시키기 위한 미세 수분 입자들이 유입되도록 물을 분무한다.

여기서, 분무기(50)는 초음파를 이용한 초음파 분무 방식이나, 노즐을 이용하는 노즐 분무 방식 또는 증기를 공급하는 가열 가습 방식 등을 포함한 좀더 다양한 분무 방식들이 적용 가능하다. 다만, 초음파를 이용한 초음파 분무 방식의 경우, 물입자를 극미세하게 할 수 있고, 집진장치 내부로 투입된 물입자는 집진 목적 외에 정화된 공기와 함께 외부로 방출될 수 있어 가습용도로도 활용할 수 있어 유리하다.

하우징(10)의 내부의 1차 집진 공간(11)은 오염 공기와 미세 수분 입자가 서로 혼합시킴과 아울러, 미세 수분입자들이 서로 응결되면서 공기중의 오염 물질을 흡착하여 오염 공기 중에서 오염 물질을 1차 집진 시키기 위한 공간이다.

상기한 공기 유입관(13)은, 공기 중의 오염 물질과 미세 수분 입자가 하우징(10) 및 사이클론(20) 내부에서 선회 운동을 하며 좀더 혼합 및 흡착이 잘 이루어질 수 있도록 하우징(10) 일측에 경사각을 가지고 연결되는 것이 바람직하다.

사이클론(20)은 원뿔 형상의 하부가 하우징(10)의 바닥을 관통하며 결합되고, 하우징(10)의 1차 집진 공간(11) 내부에 상부가 수용되며 2차 집진 공간(21)을 구획하도록 형성된다.

그리고, 사이클론(20)의 원통 형상의 상부 일측 벽면에는, 하우징(10)의 1차 집진 공간(11)과 사이클론(20) 내부의 2차 집진 공간(21)을 연결하는 공기 유입 통공(22)이 형성된다.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 잘라서 본 습식 공기 정화 장치의 본 평단면도이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 상기한 공기 유입 통공(22)의 일측에는 하우징(10)과 사이클론(20) 사이를 연결하는 유선형의 가이드 베인(14) 구비된다.

이 가이드 베인(14)은 하우징(10) 내부의 1차 집진 공간(11)에서 공기 유입 통공(22)을 통해 사이클론(20)의 내부의 2차 집진 공간(21)으로 유입되는 오염 공기 및 수분 입자가 선회하며 유입되도록 가이드한다.

여기서, 공기 유입 통공(22)은 사이클론(20) 내부의 제2 집진 공간(21)으로 유입되는 유로의 단면적을 감소시킴으로써, 사이클론(20) 내부로 유입되는 오염 공기의 유속을 높여 사이클론 내부의 선회 운동에 필요한 유속을 가질 수 있도록 한다.

다시 도1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 하우징(10)과 사이클론(20) 사이의 1차 집진 공간(11) 내부에는 공기 유입구(12)와 공기 유입 통공(22) 사이를 구획하는 다공판(30)이 설치된다. 이 다공판(30)은 기설정된 메쉬(mesh)를 가지고 판상으로 형성으로 이루어질 수 있다.

다공판은 하우징(10) 내부의 제1 집진 공간(11) 내부로 유입된 오염 공기와 미세 수분 입자들이 이를 통과하는 과정에서 달라붙어 물방울 형태로 응결되면서 오염 물질을 흡착시킨다.

따라서, 수분 입자들은 물 방울 형태로 성장하면서 다공판(30) 하부에 수막을 형성하게 됨에 따라, 미세 수분 입자들에 의해 흡착이 어려운 마이크론 단위의 입자들 까지도 가중 흡착시킬 수 있도록 한다.

그리고, 다공판(30) 하부에서 일정 크기 이상으로 성장한 물방울들은 중력에 의해 하우징 바닥으로부터 떨어져 집수된다.

이때, 다공판(30)은 지속적으로 수분 입자들이 응결되며 오염물질을 흡착시키더라도, 공기의 압력 손실을 최소화하여 사이클론(20) 내부의 제2 집진 공간(21)에서 유입되는 공기가 충분한 원심력을 가지고 선회 하강 및 선회 상승 작용이 일으킬 수 있는 메쉬의 범위를 가지고 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 하우징(10)의 바닥과 접하는 사이클론(20)의 중심부 측벽에는 상기한 다공판(30)으로부터 떨어져 하우징(10) 바닥에 집수된 1차 집진수를 사이클론 내부의 2차 집진 공간 내부로 배출시키는 배수 통공(23)이 형성된다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 습식 공기 정화 장치의 일부분을 확대 도시한 종단면도이고, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 잘라서 본 습식 공기 정화 장치의 평단면도이다

도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 배수 통공(23)은 상기 하우징(10)의 바닥면(16)과 이에 대응하는 상기 사이클론(20)의 측벽(26) 일부가 서로 절곡되며 형성되는 "S"형 트랩과 연통하도록 사이클론(20)의 측벽을 관통하여 형성된다.

이 배수 통공(23)은 사이클론(20)의 원주 방향을 따라 하나 이상이 일정 간격을 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 배수 통공(23)은 사이클론(20)의 원주 방향을 따라 4개가 관통 형성되는 것을 예시한다.

이 "S"형 트랩은 배수 통공(23)을 통해 하우징(10)의 바닥에 집수된 1 차 집진수만 배출하고, 사이클론(20) 내부에 제2 집진 공간(21)을 선회하는 공기가 하우징(10) 내부의 제1 집진 공간(11)으로 역류하는 것을 방지할 수 있도록 한다.

이처럼, 배수 통공(23)을 통해 하우징(10)의 바닥에 고인 1차 집진수를 사이클론(20) 내부의 경사 벽면을 따라 흘러 보냄으로써, 사이클론(20) 내부 벽면에 수막을 형성하여 먼지흡착을 극대화시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

한편, 상기 공기 유입 통로(22)를 통해 사이클론(20) 내부로 유입된 오염 공기와 수분 입자들은 선회 운동을 하게 된다. 이때, 사이클론(20)에 내부 작용하는 원심력과 함께 중력에 의해 상대적으로 무거운 수분 입자 및 공기중의 오염 물질들이 상대적으로 가벼운 공기와 분리된다.

즉, 사이클론(20) 내부에서 상대적으로 무거운 수분 입자 및 오염 물질은 원심력과 중력의 영향을 받아 선회 하강 운동하게 되고, 반대로 상대적으로 가벼운 공기는 선회 상승 운동을 하게 된다.

따라서, 공기와 분리된 수분 입자들이 서로 응결되며 물방울 형성을 가속화하게 되고, 이 과정에서 더 많은 오염 입자들이 수분 입자들에 의해 흡착이 이루어지게 된다.

더욱이, 수분 입자들이 물방울로 응결되며 만들어지는 2차 집진수가 사이클론(20) 하부의 선회 하강 작용을 하면서 사이클론(20)의 하부 경사면에 따라 수막을 형성하며 흘러 내리게 된다.

따라서, 아직 흡착되지 않은 오염 입자들은 사이클론 하부로 갈수록 사이클론(20)의 경사면에 형성되는 수막에 의해 더 많은 흡착이 이루어질 수 있도록 한 다.

이처럼, 수막에 흡착된 오염 입자는 수막을 형성한 물과 함께 아래로 하강하게 되며 하강하면서, 배수 통공(23)을 통해 배출되는 1차 집진수에 의해 흡착된 먼지를 씻어 내리도록 한다.

사이클론(20)의 하부에는 상기 1차 집진수와 함께 상기 2차 집진 공간 내부에서 응결된 2차 집진수를 배출하기 위한 배출구(24)가 형성되며, 배출구(24)는 "S"형 트랩을 이루도록 절곡되어 형성된다.

이처럼, 배출구(24)는 "S"형 트랩 형태로 절곡 형성됨에 따라, 먼지와 함께 집진수를 배출하는 과정에서 발생할 수 있는 사이클론(20) 내부의 압력 손실을 방지할 수 있도록 한다.

다시 도2를 참조하여 설명하면, 하우징(10)의 상부를 관통하며, 상기 사이클론(20)의 내부에서 2차 집진된 공기를 배출하는 공기 유출관(25)이 형성된다.

이 공기 유출관(25)은 하우징(10)의 1차 집진 공간(11) 및 사이클론(20)의 2차 집진 공간(23)에서 수분이 응집력에 의한 흡착, 원심력과 중력에 의해 오염 물질이 분리된 신선한 공기를 유출할 수 있도록 한다. 이 경우, 상술한 바와 같이 분무기로서 초음파 분무기를 사용하는 경우, 신선한 공기와 함께 여분의 물입자가 유출될 수 있기 때문에 가습기 용도도 겸용할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 습식 공기 정화 장치를 도시한 사시도이다.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라서 본 습식 공기 정화 장치의 종단면도이다.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 잘라서 본 습식 공기 정화 장치의 본 평단면도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 습식 공기 정화 장치의 일부분을 확대 도시한 종단면도이다.

도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 잘라서 본 습식 공기 정화 장치의 평단면도이다

<도면의 주요 부분 설명>

10: 하우징 11: 1차 집진 공간

12: 공기 유입구 14: 가이드 베인

20: 사이클론 21: 2차 집진 공간

22: 공기 유입 통공 23: 배수 통공

24: 배출구 30: 다공판

40: 송풍팬 50: 분무기

Claims (6)

1. 내부에 1차 집진 공간이 구획되며, 하부 일측을 관통하며 공기 유입구가 형성되는 하우징

   상기 하우징의 바닥을 관통하며 고정되고 상기 1차 집진 공간 내부에 상부가 수용되도록 2차 집진 공간을 구획하며, 상기 1차 집진 공간과 상기 2차 집진 공간에 연결하는 공기 유입 통공이 상부 일측에 형성되며, 상기 하우징의 바닥과 접하는 중심부 측벽에 상기 1차 집진 공간 내부에서 응결된 1차 집진수를 2차 집진 공간으로 배출시키는 배수 통공이 형성되고, 상기 1차 집진수와 함께 상기 2차 집진 공간 내부에서 응결된 2차 집진수를 배출하기 위한 배출구가 하부에 형성되며, 상기 하우징의 상부를 관통하며, 상기 사이클론의 내부에서 2차 집진된 공기를 배출하는 공기 유출관이 구비되는 사이클론

   상기 하우징과 상기 사이클론 사이의 1차 집진 공간 내부에서 상기 공기 유입구와 상기 공기 유입 통공 사이에 설치되는 다공판

   상기 하우징의 상기 공기 유입구를 통해 상기 하우징의 1차 집진 공간 및 상기 사이클론의 2차 집진 공간 내부로 오염 공기를 송급하는 송풍팬 및

   상기 송풍팬을 통해 송급되는 상기 오염 공기 중에 수분 입자를 공급하는 분무기를 포함하는 습식 공기 정화 장치.
2. 제1항에서, 상기 분무기는,

   초음파 분무 방식으로 이루어져 가습기 기능을 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 습식 공기 정화 장치.
3. 제1항에서, 상기 분무기는,

   노즐 분무 방식, 또는 가열 가습 방식 중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 습식 공기 정화 장치.
4. 제1항에서, 상기 공기 유입 통공에는,

   상기 하우징과 상기 사이클론 사이에서 공기 유입 베인이 형성되는 것을 특징으로 하는 습식 공기 정화 장치.
5. 제1항에서,

   상기 하우징의 바닥면과 이에 대응하는 상기 사이클론의 측벽이 일부가 서로 절곡되며 "S"형 트랩을 형성하고,

   상기 배수 통공은 상기 "S"형 트랩에 연통되게 형성되는 것을 특징으로 하는 습식 공기 정화 장치.
6. 제1항에서,

   상기 배출구는 "S"형 트랩 형태로 절곡 형성되는 것을 특징으로 하는 습식 공기 정화 장치.

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