본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에서 공기 정화 장치(100)는 분배기(110), 플레이트(120), 수조(130), 펌프(140), 송풍팬(150), 필터(160), 여과기(170), 오염감지센서(180) 및 수위센서(190) 등을 포함하여 구성되며, 본 발명의 실시예에서는 공기 정화 장치(100)가 실내에서 이용되는 예를 통해 설명하도록 한다.
분배기(110)는 수조(130)에 저장된 물이 펌프(140)에 의해 끌어올려져 저장되고, 저장된 물을 플레이트(120)의 면을 고르게 흐르도록 한다. 이때, 본 발명의 실시예에서의 분배기(110)는 펌프(140)에 의해 공급된 물이 일정 수위이상으로 저장되면, 저장된 물이 분배기(110)에서 넘쳐 플레이트(120) 측으로 물을 흘러 보내도록 구성되되, 분배기(110)에서 넘쳐 플레이트(120)의 면에 고르게 흐르도록 하기 위해 분배기(110)의 너비는 플레이트(120)의 너비와 동일하게 구성되는 것이 바람직하다.
그리고 도3의 (a), (b)에 도시된 바와 같이, 분배기(110)에 배플(Baffle)(111)을 구성하는데, 이는 급수관(140)을 통해 나오는 물이 빠른 유속에 의해 분배되지 않은 채로 플레이트(120)를 흐르지 않도록 배플(111)에 의해 급수관(140)을 통해 나오는 물의 흐름을 방해하여 분산시켜 분배기(110)에 고르게 분포하도록 하여 플레이트(120)를 흐르도록 하고, 급수관(140)에서 나오는 물의 유속을 줄여줌으로써 분배기(110)에서 물이 튀는 등의 문제없이 적당한 유속으로 플레이트(120)를 흐르는 것이 가능하게 한다.
플레이트(120)는 일면으로 물이 흐르도록 하며, 다공질(多孔質)로 형성되는데, 펌프(140)에 의해 분배기(110) 측으로 급수된 물이 플레이트(120)의 면을 타고 흘러내리도록 구성되고, 다공질(S)에 식물(P)을 심는 것이 가능하도록 구성된다.
이때, 분배기(110)를 통해 플레이트(120)를 흐르는 물은 플레이트(120)의 면적만큼 실내공기와 접촉되는 면적을 가지게 되며, 실내공기 중에 포함되어 있는 유해물질 중 수용성 유해물질은 물과 접촉되는 과정에서 물에 녹는 성질로 인해 물에 녹아 흐르도록 구성되며, 미세먼지나 그 밖의 부유물 등도 물과 함께 흘러내리도록 구성된다.
또한, 다공질(S)로 형성된 플레이트(120)에 식물(P)을 심는 것이 가능하여, 식물(P)로 인한 공기정화 효과도 누릴 수 있어 효율적인 공기 정화가 가능하다. 이때, 식물(P)은 플레이트(120)를 흐르는 물에 의해서만 자랄 수 있도록 수경재배용 식물을 이용하도록 하며, 식물(P)로 인해 친환경적으로 실내를 가꿀 수 있도록 한다. 그리고 수경재배용 식물을 대신하여 조화를 이용하여 구성하는 것도 가능하다.
한편, 도2에 도시된 바와 같이, 플레이트(120)에 형성된 다공질(S)을 통해 실내공기와 접촉된 물이 유입되도록 구성되며, 실내공기 중에 포함되어 있는 실내유해물질과 접촉하여 함께 흘러내려가도록 한다.
여기서, 실내유해물질로는 미세먼지와 이산화탄소, 포름알데히드, 부유세균, 일산화탄소, 이산화질소, 라돈, 휘발성유기화합물(VOCs), 석면 및 오존 등이 해당되며, 이는 인체에 유해한 물질로 새집증후군이나 아토피 피부염 등의 질환을 일으키기도 한다.
한편, 플레이트(120)는 물질의 내부나 표면에 작은 빈틈이 많이 형성되어 있는 다공성(多孔性) 물질인 스펀지나 매트 등을 이용하여 실내공기가 통과하면서 실내공기 내부에 포함되어 있는 유해물질을 걸러내는 것이 가능하도록 구성된다.
또 다른 방법으로는 이러한 다공성 물질에 흡착성이 강하고 흡착된 냄새를 분해하는 성질을 가지며 공기 정화재로 효율이 높은 것으로 알려진 숯 등을 이용하는 것도 가능하다. 여기서, 숯은 미세한 공극을 가지며 흡착력이 뛰어나 공기 중의 유해물질을 제거할 수 있는 자연을 이용한 친환경 소재일 뿐만 아니라 음이온이 발생하며, 향균 작용도 하므로 바람직한 구성이 될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 플레이트(120)는 경사지도록 구성되어 있기 때문에 분배기(110)로부터 제공되는 물이 플레이트(120)의 면을 안정되게 흘러내릴 수 있도록 함은 물론 분배기(110)에서 분배되는 물이 플레이트(120)의 면을 고르게 퍼져 흐르도록 한다. 한편, 물과 공기와의 접촉 면적이 넓어지도록 플레이트(120)의 면을 울퉁불퉁하게 하는 것도 가능하다.
한편, 플레이트(120)를 여러 층으로 구성하는 것이 가능한데, 이는 식물(P)이 안정적으로 뿌리를 내려 자랄 수 있도록 하고, 플레이트(120)가 여러 층으로 구성되기 때문에 실내공기가 다공질(S)로 형성된 플레이트(120)를 통과하면서 공기 정화 효율이 더 높아지는 것이 가능하다. 그리고 필요에 따라 식물(P)을 플레이트(120)에 고정하도록 묶는 등 식물(P)이 잘 자라도록 하는 것이 가능하다.
수조(130)는 플레이트(120)를 타고 흐른 물이 저장되며, 저장된 물을 펌프(140)를 이용해 다시 분배기(110) 측으로 보내도록 하여 물이 순환되는 구성을 갖도록 한다. 이때, 수조(130) 내부에는 펌프(140)와 수위센서(190)가 구성된다.
또한, 저장된 물에서 각종 곰팡이, 세균 등이 번식하는 것을 막기 위해 살균, 소독시킬 수 있도록 자외선 및 오존 등을 이용한 살균장치를 추가하여 구성할 수도 있다. 예를 들어, 자외선이 발생하는 램프를 이용하여 세균, 곰팡이 및 바이러스 등의 살균이 이루어지도록 하는 것도 가능하다.
다른 방법으로는 유해물질을 제거하거나 중금속 등의 수질조절 및 정수작용을 할 수 있으며, 풍부한 산소함유량을 가지는 맥반석 등을 이용하여 수조(130) 내부에 정체된 물에서 부패나 악취 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
펌프(140)는 압력작용을 이용하여 급수관(141)을 통해 수조(130) 내부에 있는 물을 상부에 있는 분배기(110) 측으로 수송하도록 구성된다. 한편, 일반적으로 펌프(140)는 사용에 따라 저하되는 성능을 고려하여 필요한 양수량의 약 1.3배가 되는 성능의 펌프(140)를 이용하는데, 이때 분배기(110)로 공급되는 물의 양이 과잉되는 경우를 고려하여 펌프(140)와 분배기(110)에 연결된 급수관(141)에 밸 브(Valve)(143)를 추가적으로 구성하는 것이 가능하다. 그러므로 밸브(143)를 이용하여 분배기(110)에 공급되는 물의 양을 조절할 수 있다.
송풍팬(150)은 플레이트(120)의 면을 흐르는 물을 플레이트(120)를 형성하는 다공질(S)을 통해 내부로 유입이 잘 되도록 하기 위해 마련된 것으로, 이러한 과정에서 실내공기와 물의 접촉을 증가시키고, 플레이트(120)의 다공질(S)을 통해 공기정화장치(100)의 내부로 유입된 공기를 정화하여 외부로 배출하도록 공기의 흐름을 제어한다.
즉, 외부의 오염된 실내공기를 플레이트(120)를 흐르는 물과 접촉시키도록 하며, 실내공기를 플레이트(120)에 형성된 다공질(S)을 통해 내부로 유입되도록 하여 제1 및 제2필터(160-a, 160-b)에 의해 실내공기 중에 포함되어 있는 유해물질을 제거하는 것이 가능하도록 구성된다.
이때, 송풍팬(150)으로는 시로코팬(Sirocco Fan) 및 터보팬(Turbo Fan) 등 어떤 종류의 팬이 사용되어도 무방하며, 여러 개의 송풍팬을 설치하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명의 실시예인 공기 정화 장치(100)에서 실내공기를 내부로 유입시켜 외부로 배출하도록 공기의 흐름을 제어하기 위한 구성이라면 다른 구성이 이용되어도 무방하다.
한편, 송풍팬(150)을 거친 공기가 외부로 배출되는 통로에는 공기의 방향이 한쪽 방향으로 진행될 수 있도록 설정하는 가이드(G)가 형성되는 것이 가능하고, 송풍팬(150)에 의해 배출되는 공기의 방향이 전, 후, 좌, 우 등으로 변경될 수 있도록 가이드(G)가 동작되는 것도 가능하다. 이때 가이드(G)는 수동 또는 자동으로 동작되도록 구성할 수 있다. 그리고 가이드(G)는 외부에서 유입될 수 있는 이물질 등으로부터 송풍팬(150)을 보호하는 역할도 가능할 것이다.
필터(160)는 제1 및 제2필터(160-a, 160-b)로 구성되며, 공기 정화 장치(100)의 내부로 유입된 실내공기 중에 포함되어 있는 유해물질 및 수분을 걸러내는 역할을 한다.
이는 플레이트(120)의 다공질(S)을 통과한 실내공기에 수분이 다량으로 포함되어 있기 때문에 수분이 포함된 상태에서 송풍팬(150)을 통과하면 송풍팬(150)의 고장의 원인이 될 뿐만 아니라, 실내공기에 포함된 수분에 실내유해물질이 녹아 있을 가능성이 있으므로 실내공기가 포함하고 있는 수분을 제거하는 것이 필요하다.
따라서 플레이트(120)의 다공질(S)을 통과한 실내공기에서 수분을 필터링하여 필터링된 실내공기는 송풍팬(150) 측으로 이동되도록 하고, 필터링된 수분은 수조(130) 측으로 흘러내리는 것이 가능하도록 제1필터(160-a)가 플레이트(120)의 후방에 위치하는 것이 바람직하다.
제2필터(160-b)는 제1필터(160-a)에 의해 여과된 실내공기가 송풍팬(150)을 통해 외부로 배출되기 전에 실내공기 중에 포함되어 있는 유해물질이나 수분을 한 차례 더 여과시킴으로써, 더욱 청정한 상태의 실내공기를 외부로 배출하는 것이 가능하도록 하며, 실내공기 중에 포함되어 있는 잔여수분을 제거하여 외부로 배출하도록 함으로써 송풍팬(150)의 부식을 막아 송풍팬(150)을 보다 오래 사용하는 것이 가능하도록 함은 물론 습하지 않은 쾌적한 상태의 공기를 배출하는 것이 가능하도록 구성된다.
여과기(170)는 플레이트(120)를 흐른 물이 수조(130)에 저장되기 전에 물을 여과시키는 역할을 한다. 즉, 실내공기와 접촉하여 수용성 유해물질이 녹거나 섞여있는 물을 수조(130)에 저장된 그대로 펌프(140)를 통해 분배기(110)로 보내지 않고, 수용성 유해물질을 걸러내어 수조(130)에 저장하여 분배기(110)로 이동시킴으로써 물이 재순환될 때 여과된 깨끗한 물을 사용함으로써 유해물질로 인한 펌프(140)의 고장 없이 오랫동안 사용하는 것이 가능하게 한다.
또한, 여과기(170)에도 식물(P)을 심는 것이 가능한데, 플레이트(120)를 타고 흐른 물이 여과기(170)를 거치는 과정에서 정체되어 있게 되기 때문에 식물(P)에 지속적으로 물을 공급하는 것이 가능하다.
오염감지센서(180)는 실내공기의 오염 정도를 감지하도록 구성되며, 오염감지센서(180)에서 감지된 신호에 따라 송풍팬(150)의 동작속도를 조절하도록 하고, 분배기(110)로 공급되는 물의 양을 조절하는 것이 가능하도록 구성된다.
즉, 오염감지센서(180)에서 공기의 오염 정도를 파악하여 공기의 오염 정도가 심할 경우에는 송풍팬(150)의 회전 속도를 빠르게 하고, 분배기(110)로 공급되는 물의 양을 증가시켜 공기의 정화가 활발히 이루어지도록 하고, 공기의 오염 정도가 미약할 경우에는 송풍팬(150)의 회전 속도를 느리게 하거나 멈추도록 하고, 분배기(110)로 공급되는 물의 양을 감소시켜 공기 정화에 필요한 적당한 유량이 공급되도록 한다. 따라서 실내의 공기 오염 상태에 따라 효과적으로 실내공기를 청정하게 유지할 수 있음은 물론 전원을 절약하면서 이용하는 것도 가능하게 한다.
수위센서(190)는 수조(130) 내부에 저장되는 물의 수위를 감지하여 감지된 정보에 따라 수조(130) 측으로 물을 보충할 수 있도록 구성되며, 외부와 연결되는 물공급관(191)으로부터 물을 공급하도록 구성된다.
이는 물의 증발로 인해 공기 정화 장치(100)를 흐르는 물이 줄어들게 되면, 수위센서(190)가 수조(130) 내부에 저장되는 물의 수위를 감지하여, 물공급관(191)으로부터 물이 공급되는 것이 가능하게 구성된다.
한편, 본 발명의 공기 정화 장치(100)의 하부에는 이동이 수월하도록 이동바퀴(미도시) 등을 추가로 구성하여 사용자가 필요로 하는 곳으로 설치장소를 이동시켜가면서 이용하도록 구성할 수도 있다.
즉, 본 발명의 실시예인 공기 정화 장치(100)는, 분배기(110)를 통해 플레이트(120)를 타고 흐르는 물과 실내공기와의 접촉에 의해 1차적인 정화가 이루어지며, 1차적인 정화가 이루어진 실내공기는 플레이트(120)의 다공질(S)을 통해 유입되는 과정을 거치면서 2차적인 정화가 이루어지게 된다.
그리고 플레이트(120)를 통과한 실내공기는 제1필터(160-a)를 만나게 되는데, 실내공기가 포함하고 있는 수분이 제1필터(160-a)와 부딪쳐 수조(130) 측으로 이동하게 되며, 제1필터(160-a)를 통과한 실내공기는 송풍팬(150)을 거치기 직전에 제2필터(160-b)에 의해 한차례 더 정화되는 과정을 거치도록 구성되어, 실내공기가 포함하고 있는 수분이나 유해물질이 충분히 제거된 상태의 청정한 공기를 배출할 수 있도록 구성된다.
한편, 플레이트(120)를 흐르며 실내공기와 접촉하여 실내공기가 포함하고 있 는 유해물질과 함께 흘러내린 물은 여과기(170)를 거치게 되는데, 이때 여과기(170)에서는 유해물질을 걸러내어 여과된 물을 수조(130) 측으로 제공한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로써 도4에 도시된 바와 같이, 공기 정화 장치(200)를 둥근 형태로 구성하여 넓은 장소에 배치함으로써 공간 내부의 공기정화 효율을 높이고 외관을 우수하게 갖추도록 하여 심미적인 측면에서도 만족감을 얻을 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.
이때, 공기 정화 장치(200)는 플레이트(220)를 상대적으로 넓게 구성할 수 있기 때문에 분배기(210)를 통해 배출되는 물에 의해 실내공기와 접촉되는 면이 넓어지게 되어 실내공기 정화를 더욱 효율적으로 할 수 있으며, 넓은 장소에 배치할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 공기 정화 장치(100, 200)는 실내의 크기와 형상에 따라 적당한 규모로 구성하는 것이 가능하며, 주택, 사무실, 상가 등의 각종 건물의 실내에 적합하도록 배치하여 실내공기에 포함되어 있는 각종 유해물질을 효과적으로 정화시켜 이용함은 물론 신축건물 등에 이용하여 냄새와 유해물질 제거에 이용하는 것이 가능하다.
그리고 본 발명의 공기 정화 장치(100, 200)를 구성하는 재질은 나무, 철재, 합성수지 등을 이용하는 것이 가능하며, 그 밖의 다른 재질을 이용하여 구성하여도 무방하다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참 조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.