KR101275994B1 - 전기식 바이오 입자 집적기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기 중으로부터 높은 농도의 바이오 입자를 수집할 수 있는 전기식 바이오 입자 집적기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 음전하 또는 양전하로 대전된 공기 중에 포함된 바이오 입자를 포집하기 위한 전기식 바이오 입자 집적기에 있어서, 반경 R1을 갖는 구의 일부 표면의 형태인 제1전극면; 상기 R1의 원점과 동일한 원점을 가지며, 상기 R1보다 작은 반경 R2를 갖는 구의 일부 표면의 형태이며, 상기 제1전극면과 대응되는 동일한 형태인 제2전극면; 상기 제1전극면과 상기 제2전극면 사이의 공간을 밀폐시키는 측면; 상기 제1전극면에 형성되며, 공기를 상기 공간으로 안내하는 유입구; 상기 제1전극면에 형성되며, 상기 공간의 공기를 유출시키는 유출구; 및 상기 제1전극면과 제2전극면에 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기식 바이오 입자 집적기{Electrostatic bioaerosol concentrator}

본 발명은 전기식 바이오 입자 집적기에 관한 것으로 더욱 상세하게는 전기력을 통하여 부착되는 공기 중의 바이오 입자의 밀도를 증가시키는 전기식 바이오 입자 집적기에 관한 것이다.

공기 중에 존재하는 바이오 입자들을 수집하기 위한 방법 중 전기식 집진기 (electrostatic precipitator) 를 들 수 있다.

상기 방식은 바이오 입자를 대전시키고, 상기 바이오 입자를 포함하는 공기를 별도의 전기장을 포함하는 집진기 내부로 유도시켜 바이오 입자를 포집하는 것으로 현재 많이 연구되고 있다. 그러나 이들 전기집진기 형태의 바이오 입자 채집기는 입자를 채집할 전극의 크기가 상대적으로 넓어 입자 채집에는 유리한 측면이 있으나 채집된 입자의 농축에는 불리한 측면이 있다.

공개특허 제2007-0036653에는 공기 중 입자 수집 장치에 대한 구성이 개시되어 있다. 상기 구성은 공기 중 입자의 대전을 위한 별도의 장치를 구비하여 대전의 효율성을 향상시키고, 포집된 입자들을 액체에 침전시키는 방식이다.

상기와 같은 방식은 전기식의 특성들이 잘 구현되는 구조이며, 공기 중에 포함된 입자들을 수집하는 것에서 높은 효율을 나타낸다. 즉, 공기 중의 포함된 입자의 제거에 높은 효율을 나타낸다 할 수 있다.

그러나 공기 중의 바이오 입자들의 종류를 감지하는 경우에는 바이오 입자의 채집뿐만 아니라 채집된 입자로부터 바이오 입자의 종류를 구별하기 위한 별도의 후속 절차가 필요하다. 공기 중의 바이오 입자의 농도가 일반적으로 아주 작은 점을 고려할 때, 공기중의 바이오입자를 효과적으로 감지하기 위해서는 채집된 바이오 입자의 농도를 높이는 것이 꼭 필요하다. 상기와 같은 방식의 전기 집진기를 이용하여 바이오 입자를 수집하는 경우에는 바이오 입자의 분석을 위하여 농도를 증가시키기 위한 별도의 조작이 필요하여 바이오 입자의 분석에 효율성이 떨어지는 단점이 있다.

따라서, 공기 중에 포함된 바이오 입자의 효율적인 채집과 함께 채집된 입자의 농도를 증가시켜 후속 공정에서 입자의 특성이 빠른 시간 내에 파악될 수 있는 별도의 바이오 입자 집적기가 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로 공기 중으로부터 높은 농도의 바이오 입자를 수집할 수 있는 전기식 바이오 입자 집적기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 음전하 또는 양전하로 대전된 공기 중에 포함된 바이오 입자를 포집하기 위한 전기식 바이오 입자 집적기에 있어서, 반경 R1을 갖는 구의 일부 표면의 형태인 제1전극면; 상기 R1의 원점과 동일한 원점을 가지며, 상기 R1보다 작은 반경 R2를 갖는 구의 일부 표면의 형태이며, 상기 제1전극면과 대응되는 동일한 형태인 제2전극면; 상기 제1전극면과 상기 제2전극면 사이의 공간을 밀폐시키는 측면; 상기 제1전극면에 형성되며, 공기를 상기 공간으로 안내하는 유입구; 상기 제1전극면에 형성되며, 상기 공간의 공기를 유출시키는 유출구; 및 상기 제1전극면과 제2전극면에 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 전원부는 상기 제1전극면과 상기 제2전극면에 각각 다른 극을 인가하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 유입구는 상기 제1전극면의 표면 중앙에 형성되고, 상기 유출구는 상기 유입구를 감싸는 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1전극면과 상기 제2전극면은 전도성 재질인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 측면은 전도성 재질이며, 상기 측면과 상기 제1전극면 사이, 상기 측면과 상기 제2전극면 사이에는 절연재가 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 유입구 또는 유출구는 공기의 유동을 차단하는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전기식 바이오 입자 집적기는 포집된 바이오 입자가 별도의 조작이 필요 없이 바로 분석이 가능할 정도의 농도를 가지므로 바이오 분석 장치의 크기를 줄여주는 효과가 있으며, 또한 측정 시간을 줄여주며, 더 나아가 실시간으로 공기중 바이오 입자를 분석할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 전기식 바이오 입자 집적기의 단면도이며,
도 2는 도 1의 평면도이며,
도 3은 도 1의 전극면의 구성을 설명하는 설명도이다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 전기식 바이오 입자 집적기(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 반경 R1의 구의 일 표면의 형상을 갖는 제1전극면(10), 반경 R2의 구의 일표면 형상을 갖는 제2전극면(20), 상기 제1전극면(10)과 상기 제2전극면(20) 사이의 공간을 밀폐시키는 측면(30), 상기 제1전극면(10)의 중앙에 형성된 유입구(40), 상기 유입구(40) 주위에 환형으로 형성되는 유출구(50) 및 상기 제1전극면(10)과 제2전극면(20)에 전원을 공급하는 전원부(60)를 포함하여 구성된다.

먼저 상기 제1전극면(10)은 반경 R1의 구 표면의 일부로 평면도의 형태는 원형이나, 상기 평면은 다른 형상도 가능하다.

그리고 재질은 전도성을 갖는 물질이면 어떠한 것도 가능하나, 구조적 강성을 고려하여 금속이 바람직하다.

상기 제1전극면(10)의 대향되는 위치에 제2전극면(20)이 위치한다. 상기 제2전극면(20)은 역시 반경 R2를 갖는 구 표면의 일부로 평면도의 형태는 상기 제1전극면(10)과 동일한 형상이나, R2의 크기는 상기 R1보다 작게 형성하여 결국 제2전극면(20)의 표면 면적은 제1전극면(10)의 표면 면적보다 작게 형성되며, R1과 R2의 원점은 도 3에 도시된 바와 같이 동일하다.

따라서, 제2전극면(20)은 제1전극면(10)의 축소된 형태이며, 축소 정도는 R1과 R2의 크기 선정으로 조절된다.

한편, 상기 제1전극면(10)과 상기 제전극면(20) 사이의 공간(12)은 측면(30)에 의하여 밀폐된다.

상기 측면(30)은 원뿔의 전개도 형태이며, 내부에 유입된 바이오 입자가 부착되지 않도록 전도성 재질이 바람직하며, 제1전극면(10)과 제2전극면(20)의 전기적 절연을 위하여 상기 전극면(10, 20)과 접하는 부분에 절연재(70)가 위치한다.

또한 상기 측면(30)은 필요한 경우 그라운드와 접지시켜 제1전극면(10)과 제2전극면(20) 사이에 형성되는 전기장의 안정성을 유지시킬 수 있다.

한편, 상기 제1전극면(10)의 중앙 부에는 유입구(40)가 형성된다. 상기 유입구(40)는 원통형의 파이프 형태이며, 상기 유입구(40)를 통하여 외부의 공기가 상기 공간(12)로 유입된다.

여기서 상기 유입구(40)의 형상은 원통형이 바람직하나, 필요한 경우 어떤 형상도 무방하다.

그리고 상기 유입구(40)의 바깥에는 환형의 유출구(50)가 형성되어, 상기 공간(12)에 유입된 공기가 빠져나간다.

상기 유입구(40)와 유출구(50)를 동일한 위치에 형성하는 이유는 유입구(40)를 통하여 유입된 공기는 가능한 한 오랜 시간 동안 상기 공간(12)에 체류하게 하기 위한 것이다.

필요한 경우, 상기 유입구(40)와 유출구(50)에는 밸브를 설치하여 공기의 유입 유출을 일시 정지시켜 전기장 하에서 적절한 시간 동안 상기 공간(12)에 체류할 수 있도록 구현할 수 있다.

또한, 상기 유입구(40)와 유출구(50)는 필요한 경우 다른 위치에 유입구(40)와 유출구(50)가 개별적으로 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1전극면(10) 상에 유입구(40)와 유출구(50)를 개별적으로 형성할 수 있고, 또한, 제1전극면(10) 상에 유입구(40), 측면(30)에 유출구(50)를 각각 형성할 수도 있다.

한편, 상기 공간(12)에 전기장을 형성하기 위하여 전원부(60)는 상기 제1전극면(10)에 음극을, 그리고 제2전극면(20)에는 양극을 인가한다. 상기 전극은 필요한 경우 반대로도 인가할 수 있다.

상기와 같이 전원을 인가하는 경우 제1전극(10)과 제2전극(20) 사이에 전기장이 형성된다.

통상 공기 중에 포함된 바이오 입자는 음극으로 대전시키므로, 상기 공기가 유입구(40)를 통하여 상기 공간(12)에 체류하는 경우 공기 중에 포함된 대전된 바이오 입자는 제2전극면(20)에 부착하게 된다.

이때 제2전극면(20)의 표면은 상기 제1전극면(10)에 비하여 좁은 면적을 가지며, 전기장은 제1전극면(10)과 제2전극면(20)에 균일하게 작용하고, 상기 측면(30)은 전도성 재질이며 별도의 전원공급이 없으므로, 결국, 음극으로 대전된 바이오 입자는 상기 제2전극면(20)에 집중되어 포집되고, 이렇게 포집된 바이오 입자는 기존의 방식에 비하여 높은 밀도를 가지게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

10: 제1전극면 12: 공간
20: 제2전극면 30: 측면
40: 유입구 50: 유출구
60: 전원부 70: 절연재
100: 집전기

Claims (6)

1. 음전하 또는 양전하로 대전된 공기 중에 포함된 바이오 입자를 포집하기 위한 전기식 바이오 입자 집적기에 있어서,
   반경 R1을 갖는 구의 일부 표면의 형태인 제1전극면;
   상기 R1의 원점과 동일한 원점을 가지며, 상기 R1보다 작은 반경 R2를 갖는 구의 일부 표면의 형태이며, 상기 제1전극면과 대응되는 동일한 형태인 제2전극면;
   상기 제1전극면과 상기 제2전극면 사이의 공간을 밀폐시키는 측면;
   상기 제1전극면에 형성되며, 공기를 상기 공간으로 안내하는 유입구;
   상기 제1전극면에 형성되며, 상기 공간의 공기를 유출시키는 유출구; 및
   상기 제1전극면과 제2전극면에 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기식 바이오 입자 집적기.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 전원부는 상기 제1전극면과 상기 제2전극면에 각각 다른 극을 인가하는 것을 특징으로 하는 전기식 바이오 입자 집적기.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 유입구는 상기 제1전극면의 표면 중앙에 형성되고, 상기 유출구는 상기 유입구를 감싸는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기식 바이오 입자 집적기.
   
4. 청구항 2에 있어서, 상기 제1전극면과 상기 제2전극면은 전도성 재질인 것을 특징으로 하는 전기식 바이오 입자 집적기.
   
5. 청구항 2에 있어서, 상기 측면은 전도성 재질이며, 상기 측면과 상기 제1전극면 사이, 상기 측면과 상기 제2전극면 사이에는 절연재가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기식 바이오 입자 집적기.
   
6. 청구항 2에 있어서, 상기 유입구 또는 유출구는 공기의 유동을 차단하는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기식 바이오 입자 집적기.
   

Images