KR101251544B1 - 공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진측정 장치에 관한 것으로서, 공기의 먼지중에 하전입자를 수집하는 하전입자수집부; 하전입자수집부와 연결 또는 결합하여 하전입자수집부를 통해 수집된 하전입자와 접촉하는 전극부; 전극부와 도선으로 연결되어 전기적 에너지를 생산하는 접지부; 전극부와 접지부 사이에 설치되어 접지부를 통해 생산된 전기적 에너지를 검출하고 저장하는 전력수집부;를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 하전입자수집부가 먼지중에 하전입자를 수집함으로써, 공기중에 미세한 먼지를 제거하는 효과가 있고, 공기중의 하전입자와 접촉한 전극부와 접지부 사이의 전기적 포텐셜차이에 의해 발생된 전기적 에너지를 저장하여 전력을 생산함으로써, 연료의 공급없이 전력을 생산 및 저장하고 먼지의 양을 측정하는 효과가 있다

Description

공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진측정 장치{POWER GENERATING AND MEASURING DUST APPARATUS USING GROUND AND CHARGED PARTICLE IN AIR}

본 발명은 공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 공기중의 하전입자와 접촉한 전극부와, 접지부 사이의 전기적 포텐셜차이에 의해 발생된 전기적 에너지를 저장하여 전력을 생산하는 기술 분진량을 측정하는 기술에 관한 것이다.

산업혁명 이후로 화석연료의 연소에 기초한 급격한 공업화로 인해 기온상승, 해수면 상승, 급격한 기후변동, 해일, 폭우 및 가뭄이 전세계적으로 확대되어, 화석연료에 의한 온실가스 억제에 많은 연구가 진행되어왔다.

또한, 화석연료에 의해 공장이나 차량에는 다양한 분진 입자가 존재하며, 이들 중 탄소중합체나 중금속의 경우 작업 능률 저하, 피로 및 면역력 약화 뿐만 아니라, 기관지 및 폐와 같은 호흡기에 치명적이며 염증 및 암을 유발할 수 있다.

최근들어, 본 발명과 관련하여 연구 개발이 이루어지고 있으며, 대한민국 공개 특허공보 (10-2009-0128539호 공기조화장치의 실내유닛)외 다수개가 공개되어 있다.

선행문헌은 케이싱(34) 내에, 실내열교환기(37)와, 실내로부터 공기를 흡입하는 실내팬(39)과, 이 실내팬(39)의 흡입측에 설치되는 공기필터(40)를 구비한 공기조화장치의 실내유닛에 있어서, 상기 공기필터(40)에 포착된 먼지를 제거하는 먼지제거수단(50)과, 상기 먼지제거수단(50)에 의해 제거된 먼지를 상기 실내팬(39)의 토출공기에 의해 소정위치로 반송하는 먼지반송수단(70)을 포함하여 구성된다.

전술한 바와 같은 선행문헌은 공기필터와 먼지제거수단, 실내팬 및 먼지반송수단의 구성을 통해 먼지를 제거할 수 있다.

그러나, 선행문헌의 경우 공기조화장치의 실내유닛 구동을 위해서는 대향의 탄소가 배출되고, 별도의 전력이 소모되며 이동중인 차량, 비행기 및 기차에서는 설치할 수가 없고, 실내에서만 제한적으로 집진하는 문제점이 있다.

따라서, 탄소배출 없이 이동수단의 내부 또는 공장에서 발생하는 먼지 및 분진을 정량하여 효과적으로 정화시키는 기술이 절실히 요구되고 있다.

본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하전입자수집부가 하전입자를 포함하는 먼지를 수집함으로써, 공기중에 미세한 먼지량를 검출하고 제거함에 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 목적은, 공기중의 하전입자와 접촉한 전극부와 접지부 사이의 전기적 포텐셜차이에 의해 발생된 전기적 에너지를 저장함으로써, 연료의 공급없이 전력을 생산함에 그 목적이 있다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진측정 장치에 있어서, 공기의 먼지중에 하전입자를 수집하는 하전입자수집부; 하전입자수집부와 연결 또는 결합하여 하전입자수집부을 통해 수집된 하전입자와 접촉하는 전극부; 전극부와 도선으로 연결되며, 무한정한 전자 흡수 능력을 갖는 지면접지(earthing electrode)를 사용하고, 하전입자를 지면으로 보내면서 발생하는 전기적 에너지를 생산하는 접지부; 전극부와 접지부 사이에 설치되어 접지부를 통해 생산된 전기적 에너지를 저장하고 하전입자량을 측정하는 전력수집부; 를 포함한다.

또한, 전력수집부는 전극부와 접지부 사이에 직접적으로 단일회로를 연결하는 방식 또는 전극부와 접지부 사이에 전하의 흐름에 따라 파생되는 정전기적 유도를 이용한 간접회로를 연결하는 방식을 통해 하전입자량에 비례하여 전력을 생산하는 것을 포함한다.

또한, 전력수집부는 전극부와 접지부 사이에 직접적으로 단일회로를 연결하는 방식 또는 전극부와 접지부 사이에 전하의 흐름에 따라 파생되는 정전기적 유도를 이용한 간접회로를 연결하는 방식을 통해 하전입자량에 비례하여 증가하는 전류와 전압을 검출하여, 먼지, 부유미생물 및 금속편을 포함하는 하전입자의 양을 측정하는 것을 포함한다.

또한, 전력수집부는 하전입자량에 비례하여 생산된 전력을 직류화회로 및 커패시터를 포함하는 저장장치를 통해 저장하여 저전력 제품을 구동시키는 것을 포함한다.

또한, 하전입자수집부는 하전입자의 포집량을 증대하여 하전입자가 전극부로 집중되도록 하전입자수집부의 흡입구를 공기 흐름의 방향으로 설치하는 것을 포함한다.

또한, 전극부는 하전입자수집부를 통해 수집된 하전입자와의 접촉면적을 크게 하기 위해 메시(mesh) 형태로 구성된 것을 포함한다.

또한, 전극부는 탄소를 포함하는 전자를 전달할 수 있는 소재 및 폴리 피놀계를 포함하는 전도성 섬유를 소재를 사용하여 실내 가구 및 차량 내부의 먼지를 제거하는 것을 포함한다.

또한, 전극부는 표면의 세척 후 재사용이 가능하도록 탈부착 또는 교체가 가능한 것을 포함한다.

그리고, 접지부는 하전입자와 접촉한 전극부 사이에 전기적포텐셜 차이로부터 발생된 전하를 띄는 입자들 사이에 직접적 또는 간접적으로 상호작용하여 유도되는 전기력으로 발생되는 전기적 에너지를 전력수집부로 제공하는 것을 포함한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 하전입자수집부가 하전입자를 포함하는 먼지를 수집함으로써, 공기중에 미세한 먼지를 제거하는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 따르면, 공기중의 하전입자와 접촉한 전극부와 접지부 사이의 전기적포텐셜 차이에 의해 발생된 전기적 에너지를 검출하거나 이를 저장하여 전력을 생산함으로써, 연료의 공급없이 전력을 생산 및 저장하고 먼지의 양을 측정하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진측정 장치의 전체 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진측정 장치의 하전입자 종류에 따른 전기적포텐셜의 차이를 나타내는 실시예도.
도 3은 본 발명에 따른 공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진측정 장치의 하전입자 종류에 따른 전기적포텐셜의 차이를 나타내는 실시예도.
도 4는 본 발명에 따른 공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진측정 장치의 하전입자 종류에 따른 전기적포텐셜의 차이를 나타내는 실시예도.

본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진측정 장치에 대해 첨부한 예시도면을 토대로 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진측정 장치의 전체 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 무한정한 전자 흡수능력을 갖는 지면접지를 사용하고, 공기중의 하전입자와 접촉한 전극과 상기 접지 사이에 발생하는 전류를 수집하여 전력을 생산하고 공기중의 하전입자량을 측정하는 공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진검출 장치는 하전입자수집부(100), 전극부(200), 접지부(300) 및 전력수집부(400)를 포함하여 구성된다.

먼저, 하전입자수집부(100)는 달리는 자동차의 외부에 생성된 먼지, 청소기에서 일정하게 생성되는 먼지, 건물 내부의 환기시설에서 발생되는 먼지 중에 전기적으로 양성이나 음성전하를 가지는 하전입자를 수집한다.

상기 하전입자수집부(100)는 하전입자의 포집량 증대를 위해 바람의 방향과 대응되도록 설치되며, 하전입자수집부(100)의 흡입구의 직경이 내측으로 향할수록 작아지도록 구비되어 하전입자의 흐름이 전극부(200)에 집중되도록 구성된다.

상기 하전입자수집부(100)는 고정된 건물 외관의 송풍시설 및 건물 내부의 가구 등에 설치될 수 있을 뿐만 아니라, 이동중인 차량, 비행기 및 열차의 대기 유입로 및 배출구에 설치 될 수 있다.

또한, 전극부(200)는 상기 하전입자수집부(100)를 통해 수집된 하전입자와 접촉할 수 있도록 상기 하전입자수집부(100)와 연결 또는 결합되며, 전기기기와 대지의 전위차를 '0'으로 유지하기 위한 접지부(300)와 도선으로 연결된다.

상기 전극부(200)는 먼지에 존재하는 하전입자와의 접촉면적을 증가시켜 효과적으로 반응하기 위해 미세한 천공(pore), 메시(mesh), 직물(pelt) 또는 섬유(fiber) 중에 어느 하나의 형태로 구성되며, 탄소를 포함하는 전자를 전달할 수 있는 소재 및 폴리 피놀계를 포함한 전도성 섬유를 소재로 구성된다.

또한, 상기 전극부(200)는 탈부착 및 교환 가능하며 표면의 세척 후 재사용이 가능하다.

또한, 접지부(300)는 상기 전극부(200)와 도선으로 연결되며 하전입자수집부(100)를 통해 유입된 하전입자와 접촉한 전극부(200) 사이에 전기적포텐셜 차이로부터 발생된 전하를 띤 입자와 직접적 또는 간접적으로 상호유도작용되는 전기력에 의해 발생되는 전기적 에너지를 전력수집부(400)로 인가한다.

이때, 상기 전기적포텐셜의 차이의 일실시예를 살펴보면, 도 2는 공기를 제공하였을 때 전극부(200)와 접지부(300) 사이의 전기적포텐셜 차이를 나타낸 것이고, 도 3은 금속조각을 공기와 함께 제공하였을 때 전극부(200)와 접지부(300) 사이의 전기적포텐셜 차이를 나타낸 것이며, 도 4는 발포폴리스티렌 조각을 공기와 함께 제공하였을 때 전극부(200)와 접지부(300) 사이의 전기적포텐셜 차이를 나타낸 것이다.

도2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 공기중의 하전입자 종류에 따라 차이를 보이는데, 이는 전기적 에너지양의 차이로 나타난다.

그리고, 전력수집부(400)는 상기 접지부(300)와 전극부(200) 사이에 설치되어 전기적포텐셜 차이로 생긴 전기적 에너지를 검출하며 저장한다.

또한, 상기 전력수집부(400)는 전극부(200)와 접지부(300) 사이를 단일회로로 연결하는 직접적 방식 또는 전극부(200)와 접지부(300)간 전하의 흐름에 의해 발생하는 정전기적 유도를 응용한 간접회로를 이용하여, 하전입자량에 비례하는 전력을 생산하고 직류화회로 및 커패시터를 포함하는 저장장치에 저장하여 별도의 에너지원 없이 소비전력이 적은 저전력 제품을 구동시킬 수 있다.

또한, 상기 전력수집부(400)을 통해 하전입자량에 비례하여 증가하는 전류와 전압의 양을 검출하여 먼지, 수분, 부유미생물 및 금속편을 포함하는 하전입자의 양을 측정할 수 있다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100: 하전입자수집부 200: 전극부
300: 접지부 400: 전력수집부

Claims (9)

1. 공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진측정 장치에 있어서,
   공기의 먼지중에 하전입자를 수집하는 하전입자수집부(100);
   상기 하전입자수집부(100)와 연결 또는 결합하여 상기 하전입자수집부(100)을 통해 수집된 하전입자와 접촉하는 전극부(200);
   상기 전극부(200)와 도선으로 연결되며, 무한정한 전자 흡수 능력을 갖는 지면접지(earthing electrode)를 사용하고, 하전입자를 지면으로 보내면서 발생하는 전기적 에너지를 생산하는 접지부(300);
   상기 전극부(200)와 상기 접지부(300) 사이에 설치되어 상기 접지부(300)를 통해 생산된 전기적 에너지를 저장하고 하전입자량을 측정하는 전력수집부(400); 를 포함하되,
   상기 접지부(300)는,
   하전입자와 접촉한 상기 전극부(200) 사이에 전기적포텐셜 차이로부터 발생된 전하를 띄는 입자들 사이에 직접적 또는 간접적으로 상호작용하여 유도되는 전기력으로 발생되는 전기적 에너지를 상기 전력수집부(400)로 제공하는 것을 특징으로 하는 공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진측정 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 전력수집부(400)는,
   상기 전극부(200)와 상기 접지부(300) 사이에 직접적으로 단일회로를 연결하는 방식 또는 상기 전극부(200)와 상기 접지부(300) 사이에 전하의 흐름에 따라 파생되는 정전기적 유도를 이용한 간접회로를 연결하는 방식을 통해 하전입자량에 비례하여 전력을 생산하는 것을 특징으로 하는 공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진측정 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 전력수집부(400)는,
   상기 전극부(200)와 상기 접지부(300) 사이에 직접적으로 단일회로를 연결하는 방식 또는 상기 전극부(200)와 상기 접지부(300) 사이에 전하의 흐름에 따라 파생되는 정전기적 유도를 이용한 간접회로를 연결하는 방식을 통해 하전입자량에 비례하여 증가하는 전류와 전압을 검출하여, 먼지, 부유미생물 및 금속편을 포함하는 하전입자의 양을 측정하는 것을 특징으로 하는 공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진측정 장치.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 전력수집부(400)는,
   하전입자량에 비례하여 생산된 전력을 직류화회로 및 커패시터를 포함하는 저장장치를 통해 저장하여 저전력 제품을 구동시키는 것을 특징으로 하는 공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진측정 장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 하전입자수집부(100)는,
   하전입자의 포집량을 증대하여 하전입자가 상기 전극부(200)로 집중되도록 상기 하전입자수집부(100)의 흡입구를 공기 흐름의 방향으로 설치하는 것을 특징으로 하는 공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진측정 장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 전극부(200)는,
   상기 하전입자수집부(100)를 통해 수집된 하전입자와의 접촉면적을 크게 하기 위해 메시(mesh) 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진측정 장치.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 전극부(200)는,
   탄소를 포함하는 전자를 전달할 수 있는 소재 및 폴리 피놀계를 포함하는 전도성 섬유를 소재를 사용하여 실내 가구 및 차량 내부의 먼지를 제거하는 것을 특징으로 하는 공기 중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진측정 장치.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 전극부(200)는,
   표면의 세척 후 재사용이 가능하도록 탈부착 또는 교체가 가능한 것을 특징으로 하는 공기중의 하전입자와 접지를 이용한 전력생산 및 분진측정 장치.
   
9. 삭제

Images