KR101596014B1 - 공기정화장치 - Google Patents

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Abstract

공기정화장치(1)는, 흡기구(3)와, 흡기구(3)의 위쪽에 위치하는 배기구(4)와, 흡기구(3)와 배기구(4) 사이에 설치되어, 흡기구(3)로부터 하우징(2) 내에 도입된 공기가 세정수에 접촉하는 기액 접촉부(5)와, 기액 접촉부(5)의 위쪽에 설치되어, 기액 접촉부(5)에 세정수를 살수하는 살수수단(6)과, 세정수를 저류하는 세정수 저류수단(7)과, 세정수를 순환시키는 세정수 순환수단(8)을 구비하고 있다. 기액 접촉부(5)는, 두께 방향으로 섬유밀도가 다른 매트 형태의 섬유집합체로서, 섬유집합체의 한쪽 면이 저밀도로 돌기 형상이 있는 형상을 지니고, 섬유집합체의 다른 쪽 면이 고밀도로 평탄한 형상을 지니는 것인, 상기 섬유집합체를 구비하고 있다. 섬유집합체는, 한쪽 면이 흡기구(3) 측에 위치하고, 다른 쪽 면이 배기구(4) 측에 위치하도록, 흡기구(3)와 배기구(4) 사이에 배치되어 있다.

Description

공기정화장치{AIR PURIFICATION DEVICE}
본 발명은, 공기정화장치에 관한 것이다.
종래부터, 세정수와 공기를 접촉시킴으로써, 공기에 포함된 미립자나 가스 형태 물질 등을 제거하는 공기정화장치가 이용되고 있다.
이러한 기액 접촉 방식의 공기정화장치로서는, 빌딩의 공조기나 외조기 등에 많이 이용되고 있는 스크러버(scrubber)가 알려져 있고, 특히, 라시히 링(Raschig ring) 또는 텔러렛 패킹(Tellerette-packing) 등의 충전재를 이용한 충전탑식의 것이 알려져 있다. 충전 탑식은, 산업용으로서는 적합하지만, 충전층의 높이가 높아져, 장치가 대형화되므로, 가정용, 즉, 단독주택이나 집합 주택 등 주택에 있어서 거주 공간에 도입하는 외기나 거주 공간을 순환하는 공기를 정화하기 위한 용도로서는 바람직하지 못하다.
한편, 기액 접촉 방식의 공기정화장치에 있어서는, 기액 접촉실에 다양한 충전재를 충전하는 것이 제안되어 있고, 그것에 의해, 장치의 소형화를 실현하는 것이 기대되고 있다. 그러한 충전재로서, 예를 들어, 벌집형 구조를 구비한 것(특허문헌 1 참조)이나 섬유 집합체(특허문헌 2 참조)를 이용하는 것이 제안되어 있다
JP 2007-143936 A JP 2000-288342 A
그런데, 기액 접촉실의 충전재에는, 압력손실의 상승을 억제하면서, 미립자나 가스 형태 물질 등에 대하여 높은 제거 성능을 발휘시키는 것이 요구되고 있다.
그러나, 특허문헌 1에 기재된 벌집형 구조를 구비한 충전재는, 압력손실을 저하시키는데는 유효하지만, 주로 공기 중의 바이러스를 제거할 목적으로 사용되는 것이며, 미립자나 가스 형태 물질의 제거 성능이 높은 것이 아니다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 섬유집합체는, 압력손실이나 미립자나 가스 형태 물질 등의 제거 성능에 대해서 전혀 고려되어 있지 않다.
그래서, 본 발명은, 압력손실의 상승을 억제하면서, 공기에 함유된 미립자나 가스 형태 물질을 고효율로 제거하는 공기정화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 공기정화장치는, 하우징에 설치된 흡기구 및 배기구로서, 배기구가 흡기구의 위쪽에 위치하는 것인, 상기 흡기구 및 배기구와, 흡기구와 배기구 사이에 설치되어, 흡기구로부터 하우징 내에 도입된 공기가 세정수에 접촉하는 기액 접촉부와, 기액 접촉부의 위쪽에 설치되어, 기액 접촉부에 세정수를 살수하는 살수수단과, 세정수를 저류하는 세정수 저류수단과, 세정수 저류수단에 저류된 세정수를 살수수단에 공급함으로써, 세정수를 순환시키는 세정수 순환수단을 구비하고 있다. 기액 접촉부는, 두께 방향으로 섬유밀도가 다른 매트(mat) 형태의 섬유집합체로서, 섬유집합체의 한쪽 면이 저밀도로 돌기 형상이 있는 형상을 지니고, 섬유집합체의 다른 쪽 면이, 고밀도로 평탄한 형상을 지니는 것인, 상기 섬유집합체를 구비하고 있다. 섬유집합체는, 한쪽 면이 흡기구 측에 위치하고, 다른 쪽 면이 배기구 측에 위치하도록, 흡기구와 배기구 사이에 배치되어 있다.
이러한 공기정화장치로는, 기액 접촉부의 섬유집합체에 의해 적당한 보습 상태가 실현되므로, 수봉(水封)으로 의한 압력손실의 상승을 억제하면서, 미립자나 가스 형태 물질 등에 대해서 높은 제거 성능을 발휘시키는 것이 가능해진다.
이상, 본 발명에 따르면, 압력손실의 상승을 억제하면서, 공기에 함유된 미립자나 가스 형태 물질을 고효율로 제거하는 공기정화장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 공기정화장치의 일 실시형태의 구성을 도시한 개략도;
도 2a는 본 실시형태의 공기정화장치의 기액 접촉부를 구성하는 섬유집합체의 개략단면도;
도 2b는 본 실시형태의 공기정화장치의 기액 접촉부의 구성을 도시한 개략단면도;
도 3은 도 2b에 도시한 기액 접촉부의 미립자 제거율 및 이산화황 제거율을, 처리풍량에 대한 살수 유량의 비에 대해서 작성한 그래프.
이하, 도면을 참조해서, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 공기정화장치의 일 실시형태의 구성을 도시한 개략도이다.
공기정화장치(1)는, 하우징(2)의 하부 측면에 설치된 흡기구(3)와, 하우징(2)의 상부 측면에 설치된 배기구(4)와, 하우징(2)의 내부에 설치되어, 흡기구(3)와 배기구(4) 사이에 위치하는 기액 접촉부(5)와, 기액 접촉부(5)에 세정수를 살수하는 살수 노즐(살수수단)(6)과, 세정수를 저류하는 순환 탱크(세정수 저류수단)(7)와, 순환 탱크(7) 내의 세정수를 살수 노즐(6)에 공급함으로써, 세정수를 순환시키는 순환 펌프(세정수 순환수단)(8)를 구비하고 있다. 이러한 구성에 의해, 공기정화장치(1)는, 기액 접촉부(5)에 있어서, 흡기구(3)로부터 하우징(2) 내부에 도입된 공기와 살수 노즐(6)로부터 살수된 세정수를 접촉시킴으로써, 공기를 세정하도록 되어 있다.
기액 접촉부(5)는, 특정 구성을 지니는 매트 형태의 섬유집합체로 구성되어 있다. 이것에 의해, 본 실시형태의 공기정화장치(1)는, 압력손실의 상승을 억제하면서, 공기에 함유된 미립자나 가스 형태 물질을 고효율로 제거하는 것이 가능해진다. 기액 접촉부(5), 특히 섬유집합체의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
살수 노즐(6)은, 연무 형태로 입경이 가는 물을 살포할 수 있고, 그 때문에, 기액 접촉부(5)를 효율 좋게 적실 수 있는 스프레이 타입, 특히, 부채형 스프레이 노즐이나 원환 스프레이 노즐이 바람직하다. 부채형 스프레이 노즐은, 분무수량이 적고, 분무수를 분산화할 수 있으며, 광범위로의 살수를 행할 수 있다. 원환 스프레이 노즐은, 막히기 어렵고, 분무수를 피처리 공기의 상승 기류 중에서 난류화 및 분산화시킴으로써, 광범위로의 살수를 행할 수 있다. 또, 원환 스프레이 노즐로부터의 분무수는, 인접하는 노즐로부터의 분무수나 교차하는 분무수와 서로 충돌함으로써, 물방울이 조대화되거나, 미세화되거나, 혹은 그 양쪽이 발생하거나 하게 된다. 조대화된 물방울은, 낙하하여 기액 접촉부(5)를 적시는 동시에, 받아 들인 미립자나 가스 형태 물질을 씻어 버릴 수 있고, 미세화된 물방울은 부유하여, 미세화·조대화를 반복하게 된다. 부채형 스프레이 노즐 및 원환 스프레이 노즐은, 분무수가 교차 또는 평행하게 되도록 복수 배치되어 있는 것이 바람직하다.
순환 탱크(7)에는, 배관(9)을 개재해서 외부 수원(10)이 접속되어 있고, 배관(9)에 설치된 급수 밸브(11)의 제어에 의해, 외부 수원(10)으로부터의 세정수의 보충 및 교환이 가능해진다. 또한, 순환 탱크(7)의 밑면에는, 물 빼냄용의 배수 밸브(12)가 설치되어 있다.
순환 펌프(8)는, 일차측(흡입측)이 배관(13)을 개재해서 순환 탱크(7)에 접속되고, ２차측(토출측)이 배관(14)을 개재해서 살수 노즐(6)에 접속되어 있으며, 이것에 의해, 세정수를 순환시킬 수 있다. 본 실시형태에서는, 순환 펌프는 하우징(2)의 외부에 설치되어 있지만, 세정수를 순환시키도록 되어 있으면 되고, 하우징(2)의 내부에 설치되어 있어도 된다. 또, 순환 펌프(8)는, 순환 탱크(7) 내에 설치된 수중 펌프이어도 된다.
순환 탱크(7)에 수용되어, 공기를 정화하기 위해서 사용하는 세정수는, 청정한 물이면 특별히 한정되지 않고, 수돗물, 우물물, 증류수, 순수, 전해수 등을 이용할 수 있다.
또한, 공기정화장치(1)는, 살수 노즐(6)의 위쪽에 설치되어, 살수 노즐(6)로부터의 분무수의 비산을 방지하는 제거기(eliminator)(방적판(防滴板))(15)를 구비하고 있다. 또, 제거기(15)의 위쪽에, 기액 접촉 방식에 의해 정화된 공기에 함유된 대량의 수분을 제거하기 위하여, 제습 로터(desiccant rotor) 등의 습도조절수단이 설치되어 있어도 된다.
또한, 제거기(15)의 위쪽으로서, 배기구(4)의 앞쪽에는, 흡기구(3)로부터 도입된 공기에 상향의 구동력을 부여해서, 기액 접촉부(5)를 통과한 공기를 배기구(4)로부터 배출시키기 위한 송풍기(16)가 설치되어 있다. 또, 흡기구(3)로부터 도입된 공기가 배기구(4)로부터 배출되도록 되어 있으면 되고, 송풍기(16) 대신에, 배기구(4)로부터 공기를 배출하는 배기 수단이 하우징(2)의 외부에 설치되어 있어도 된다.
다음에, 본 실시형태의 공기정화장치(1)를 이용한 공기 정화 동작에 대해서, 간단히 설명한다.
송풍기(16)가 작동하면, 하우징(2) 내부가 감압 상태로 되어, 정화해야 할 공기가 흡기구(3)로부터 하우징(2) 내에 도입된다. 도입된 공기는, 송풍기(16)에 의해 상향의 구동력이 부여되어 있어, 하우징(2)의 내부를 밑에서부터 위로 흘러서, 기액 접촉부(5)에 도달한다.
한편, 순환 탱크(7) 내에 저류된 세정수는, 순환 펌프(8)에 의해서 살수 노즐(6)에 공급된다. 살수 노즐(6)에 공급된 세정수는, 살수 노즐(6)에 의해서 기액 접촉부(5)에 살수되어서, 기액 접촉부(5)의 섬유집합체에서 보습된다.
기액 접촉부(5)의 아래쪽에서부터 상승해가는 공기는, 기액 접촉부(5)의 섬유집합체에서 기액 접촉을 행하고, 세정수에 의해서, 공기 중의 입자성 물질이나 가스 형태 화학물질이 제거된다. 정화된 공기는, 송풍기(16)에 의해 배기구(4)로부터 배출된다.
다음에, 도 2a 및 도 2b를 참조해서, 기액 접촉부(5)로서 사용되는 섬유집합체의 구성에 대해서 설명한다. 도 2a는, 기액 접촉부(5)를 구성하는 섬유집합체의 개략단면도이며, 도 2b는 본 실시형태의 기액 접촉부(5)의 구성을 도시한 개략단면도다.
기액 접촉부(5)를 구성하는 섬유집합체(50)는, 합성 수지가 컬(curl) 형태로 가공되어, 그들 섬유의 일부가 서로 접착된, 3차원의 부직포 형태로 형성된 것이다. 섬유집합체(50)의 컬 형태로 가공된 섬유는, 불균일하게 배치되어, 그 선단부분(절단 부분)의 대부분이 한쪽 면 측에 위치하고 있다. 이것에 의해, 섬유집합체(50)는, 도 2a에 도시한 바와 같이, 한쪽 면(50a)이, 저밀도로 돌기가 있는(거칠고 까칠까칠한) 형상을 지니고, 다른 쪽 면(50b)이, 고밀도로 평탄한(플랫한) 형상을 지니고 있으며, 한쪽 면(50a)으로부터 다른 쪽 면(50b)을 향하는 두께 방향으로 섬유밀도가 다르다. 본 실시형태에서는, 섬유집합체(50)의 플랫한 면(50b)에 세정수가 살수되어, 거칠고 까칠까칠한 면(50a)으로부터 공기가 유입되도록 되어 있다. 즉, 섬유집합체(50)는, 거칠고 까칠까칠한 면(50a)이 「하부면」을 구성하고, 플랫한 면(50b)이 「상부면」을 구성하도록, 공기정화장치(1) 내에 설치되어 있다.
이러한 섬유집합체(50)에 세정수가 살수되면, 플랫한 상부면(50b)에서 세정수의 분산화가 촉진되어, 섬유집합체(50)의 상부면(50b)은 남김 없이 보습된다. 보습된 세정수는, 중력과 모세관현상에 의해, 섬유를 따라서 이동하여 하부면(50a) 측으로 흘러내린다. 그 결과, 섬유집합체(50)의 상부면(50b)에서는 균일한 보습 상태가 실현되고, 하부면(50a)에서는 물빠짐이 촉진되게 된다.
섬유집합체(50)를 구성하는 섬유의 원재료로서는, 섬유로 가공할 수 있는 물질이면 되고, 예를 들어, 전방향족 폴리아마이드, 나일론 6, 나일론 66 등의 폴리아마이드;폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스터; 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 폴리(할로겐화 올레핀); 폴리아크릴로나이트릴, 폴리메타크릴로나이트릴 등의 나이트릴계 단량체; 폴리아세트산비닐, 폴리프로피온산 비닐, 폴리비닐알코올 등의 폴리비닐에스터 및 그 가수분해생성물; 셀룰로스, 아세틸셀룰로스, 레이온 등의 셀룰로스류; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 등의 폴리올레핀을 들 수 있다.
또, 섬유집합체(50)는, 기액 접촉부(5)로서 사용되기 위해서, 흡수성이 거의 없고, 내약품성이 있는 섬유로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 점에서, 상기 열거한 섬유의 원재료 중, 폴리염화비닐리덴 등을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 섬유집합체(50)의 결합 방법(집합체의 작성 방법)으로서는, 열로 섬유를 용융시켜서 결합하는 열접합법이나, 접착제를 이용해서 섬유를 결합시키는 화학적 접합법, 갈고리부가 있는 바늘을 찔러서 기계적으로 섬유를 결합시키는 니들(needle) 펀치법 등을 들 수 있고, 어느 쪽의 방법을 이용해도 된다.
예를 들어, 전술한 섬유집합체(50)로서는, 아사히카세이 홈 프로덕츠 주식 회사(Asahi Kasei Home Products Corporation)의 사란록(Saranlock)(등록상표)을 들 수 있다. 사란록은, 소재 자체가 대단히 높은 난연섬유인 사란(Saran)(등록상표) 섬유를, 스프링 형상으로 컬(curl) 가공해서 부직포 형태로 가공하고, 사란 라텍스로 피복 결합한 3차원 부직포이다. 사란록은, 큰 공간과 표면적을 겸비하고, 통기저항이 작고, 여과 효율이 우수하며, 게다가 집진 용량이 큰 구조를 구비하고 있는 점에서 적절하게 이용된다.
본 실시형태의 기액 접촉부(5)는, 도 2b에 도시한 바와 같이, 각각이 도 2a에 도시한 섬유집합체(50)와 마찬가지 구성을 지니고, 평균섬유밀도가 다른 2종류의 섬유집합체가 3층 적층된 적층체(51)를 지니고 있다. 구체적으로는, 기액 접촉부(5)는, 평균섬유밀도가 상대적으로 낮은 섬유집합체(저밀도 섬유집합체)로 이루어진 상층(52)과, 평균섬유밀도가 상대적으로 높은 섬유집합체(고밀도 섬유집합체)로 이루어진 중간층(53)과, 상층(52)과 마찬가지의 저밀도 섬유집합체로 이루어진 하층(54)으로 구성된 적층체(51)를 지니고 있다. 여기서, 「평균섬유밀도」란, 섬유집합체 전체로서, 섬유가 어느 정도 조밀하게 배치되어 있는지의 정도를 나타내는 것으로, 예를 들어, 단위체적당의 섬유의 표면적(비표면적)으로 표시된다.
상층(52)의 저밀도 섬유집합체는, 살수 노즐(6)로부터 살수된 세정수를 플랫한 상부면에서 균일하게 분산시켜서 보습할 수 있다. 이 균일하게 보습된 세정수는, 중력과 모세관 현상에 의해 흘러내리고, 미립자나 가스 형태 물질 등의 제거 성능이 높은 중간층(고밀도 섬유집합체) 전체에 균일하게 공급된다. 그 결과, 미립자나 가스 형태 물질 등에 대해서, 중간층(고밀도 섬유집합체)의 높은 제거 성능을 효율적으로 발휘시킬 수 있다. 또, 상부면에서의 보습 상태는, 상층(52)의 평균섬유밀도가 저밀도이기 때문에, 압력손실을 상승시킬 정도의 과도한 보습 상태(수봉 상태)가 되는 일은 없다.
중간층(53)의 고밀도 섬유집합체는, 전체로서, 상층(52)으로부터 흘러내린 세정수를 적절하게 보습할 수 있고, 따라서, 미립자나 가스 형태 물질 등에 대해서 높은 제거 성능을 지니고 있다. 또한, 물방울을 미세화함으로써, 기액 접촉 면적을 증가시켜, 미립자나 가스 형태 물질 등에 대한 제거 성능을 향상시킬 수도 있다.
하층(54)의 저밀도 섬유집합체는, 플랫한 상부면이 중간층(53)에 인접하고 있기 때문에, 중간층(53)의 고밀도 섬유집합체에 보습된 세정수를 흘러내리게 하는 것이 가능하다. 그 결과, 중간층(53)의 보습 상태를 적절하게 유지하는 역할을 하고 있다. 또, 하층(54)의 저밀도 섬유집합체는, 하부면에서부터 유입하는 피처리 공기의 정류 작용도 구비하고 있다.
또한, 각 층(52 내지 54)의 섬유집합체 상부면에서는, 물방울의 말려올라감도 생기고 있다. 이것에 의해, 피처리 공기와 세정수의 접촉 기회를 더욱 증대시킬 수 있고, 미립자나 가스 형태 물질 등에 대한 제거 성능을 한층 향상시킬 수 있다.
본 실시형태의 기액 접촉부(5)는, 전술한 바와 같이, 수봉에 의한 압력손실의 상승을 가능한 한 억제하면서, 충전재(섬유집합체)의 비표면적을 크게 할 수 있는 구조를 지니고 있다. 이것에 의해, 피처리 공기와 세정수의 접촉 기회를 증대시켜, 미립자나 가스 형태 물질 등에 대해서 높은 제거 성능을 확보할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같은 구성은, 섬유집합체에 포착된 미립자나 가스 형태 물질 등을 씻어 버리기 쉽게 하는 점에서도 유리하다.
또, 본 실시형태에서는, 기액 접촉부(5)는, 평균섬유밀도가 다른 2종류의 섬유집합체가 3층 적층된 적층체로 구성되어 있었지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 사용하는 섬유집합체의 평균섬유밀도는 2종류보다 많아도 되고, 예를 들면 3종류이어도 된다. 또한, 섬유집합체는 4층 이상 적층되어 있어도 된다. 단, 그 경우에는, 최하층을 구성하는 섬유집합체를, 평균섬유밀도가 가장 낮은 섬유집합체로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 최하층에서는, 섬유집합체의 하부면이 수봉되는 것을 방지하고, 압력손실의 상승을 억제하기 위함이다. 나아가, 최상층을 구성하는 섬유집합체도, 평균섬유밀도가 가장 낮은 섬유집합체인 것이 바람직하다. 이것은, 송풍기에 가장 근접한 최상층이 가장 부압이 되기 쉽기 때문에, 최상층을 평균섬유밀도가 높은 섬유집합체로 하면, 섬유집합체 표면에서의 보습 상태에 불균일이 발생하기 쉬워지기 때문이다.
여기에서, 도 3을 참조해서, 기액 접촉부(5)에 살수되는 세정수의 살수 유량의 바람직한 범위에 대해서 설명한다.
도 3은, 도 2b에 도시된 기액 접촉부(5)에 의한, 입자 직경 1㎛의 미립자의 제거율과, 이산화황(SO2)의 제거율을, 기액 접촉부(5)를 통과하는 공기의 풍량(처리풍량)(G)에 대한, 살수 노즐(6)로부터의 살수 유량(L)의 비(L/G)에 대한 작성한 그래프이다. 또, 도 3에 나타낸 제거율의 데이터는, 후술하는 실시예 5의 조건으로, 처리풍량(G)에 대한 살수 유량(L)의 비(L/G)을 변경해서 측정을 행하고, 얻어진 결과이다.
도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 처리풍량(G)을 일정하게 하면, 살수 유량(L)이 커짐에 따라서, SO2 제거율이나 미립자 제거율은 증가해가지만, 차압(압력손실)도 마찬가지로 증가하게 된다. 또, 살수 유량(L)이 적어지면, 충분한 제거 성능을 발휘시킬 수 없어질 뿐만 아니라, 포착한 미립자나 가스 형태 물질 등의 기액 접촉부(5)에의 축적이 우려된다. 따라서, 처리풍량(G)에 대한 살수 유량(L)의 비(L/G)는, 0.5 내지 3.0의 범위에 있는 것이 바람직하다. 비(L/G)가 0.5 이상이면, SO2나 미립자를 충분히 제거할 수 있고, 비(L/G)가 3.0 이하이면, 차압(압력손실)의 상승을 억제하면서, 충분한 제거 성능을 발휘시킬 수 있다.
한편, 기액 접촉부(5)의 상부면에서의 공기유속(선유속)은, 기액 접촉부(5)의 표면에 대해서 살수되는 물방울의 최소 물방울 직경의 자유낙하속도 이상인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 기액 접촉부(5)의 상부면에 대해서 살수되는 물방울의 일부를 부유시킬 수 있다. 부유한 물방울은, 랜덤하게 확산되면서, 다른 물방울과 충돌함으로써 커지고, 기액 접촉부(5)의 상부면에 낙하하게 된다. 이 때문에, 기액 접촉부(5)의 상부면에 대해서, 보다 치우침 없이 균일하게 세정수를 살수할 수 있고, 기액 접촉부(5)의 상부면에의 세정수의 균일살포를 촉진시킬 수 있다. 또한, 부유한 물방울은, 공기와 접촉하고, 공기에 함유된 미립자나 가스 형태 물질을 받아들이면서, 기액 접촉부(5)의 상부면에 낙하하므로, 미립자 제거율이나 가스 형태 물질 제거율을 향상시키는 것도 가능해진다.
또한, 이와 같이, 기액 접촉부(5)의 하부면에서부터 유입하는 공기류에 의해, 살수 노즐(스프레이 노즐)(6)로부터의 분무수의 일부가 부유해서 말려올라간 경우에는, 살수 노즐(6)의 위쪽에 설치된 제거기(15)는, 말려올라간 미소물방울이 도달하는 위치에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 공기류에 의해 말려올라간 미소물방울을 제거기(15)로 포착함으로써, 피처리 공기의 물방울 제거를 행할 수 있다. 더욱이, 제거기(15)의 하부면에는, 미소물방울에 의해 수막이 형성되어, 이 수막에서도 미립자나 가스 형태 물질의 제거를 행할 수 있다. 단, 제거기(15)의 하부면이 과도한 보습 상태가 되면, 송풍 저항이 되고, 압력손실을 상승시킨다. 따라서, 제거기(15)의 하부면에 형성되는 수막을, 그 두께가 두터워지면, 자체 중량이 표면 장력을 상회하여, 액적으로서 낙하시키도록 하기 위해서, 제거기(15)로서는, 기액 접촉부(5)를 구성하는 섬유집합체와 마찬가지의 섬유집합체를 이용하고, 거칠고 까칠까칠한 면이 하부면이 되도록 설치되어 있는 것이 바람직하다. 마찬가지 이유로, 제거기(15)는, 공기류가 존재하지 않을 경우에는, 살수 노즐(6)로부터의 분무수가 직접 접촉하지 않는 위치에 설치되어 있는 것이 바람직하다.
또, 전술한 바와 같은 제거기(15)로서 도 2a에 나타낸 섬유집합체를 이용할 경우, 기액 접촉부(5)의 상층(52)을 구성하는 저밀도 섬유집합체보다도 평균섬유밀도가 높은 섬유집합체를 이용하는 것이 바람직하며, 예를 들어, 중간층(53)을 구성하는 고밀도 섬유집합체를 이용하는 것이 바람직하다. 제거기(15)는, 말려올라간 미소물방울에 의해서 보습되는 것뿐이며, 따라서, 수봉상태가 되는 일은 없고, 압력손실을 상승시킬 일도 없다. 그 때문에, 제거기(15)의 하부면에 형성되는 수막에 의해서 미립자나 가스 형태 물질을 고효율로 제거하기 위하여, 고밀도 섬유집합체를 이용하는 것이 바람직하다.
다음에, 구체적인 실시예를 들어, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 도 1에 도시한 공기정화장치를 이용해서, 공기 중의 미립자 및 SO2의 제거율을 측정하였다. 기액 접촉부로서 단층의 섬유집합체를 이용하고, 섬유집합체로서는, 섬유의 섬도가 600 내지 1000데니어, 두께가 50㎜, 단위체 당 섬유의 표면적(비표면적)이 410㎡/㎥인 사란록(제품 번호:OM-150)을 사용하여, 플랫한 면을 상부면으로 하였다. 또, 제거기로서, 섬유의 섬도가 70데니어, 두께가 20㎜, 비표면적이 890㎡/㎥인 사란록(제품 번호: CS-120)을 사용하여, 플랫한 면을 상부면으로 하였다.
기액 접촉부에 유입시키는 피처리 공기의 처리풍량은 150㎥/h로 하고, 살수 노즐로부터의 세정수의 살수 유량은 3ℓ/분으로 하였다. 이 경우의 처리풍량에 대한 살수 유량의 비는 1.0이다.
미립자 제거율은, 흡기구의 상류 측 및 배기구의 하류 측에 각각 설치된 파티클 카운터에 의해, 피처리 공기의 미립자 농도와 정화된 공기의 미립자 농도로부터 산출하였다. 이때의 입구부하는, JIS Z 8901의 시험용 분체 1 제11종으로 1㎎/㎥이다. 한편, 미립자 제거율은, 대상이 되는 미립자의 입자 직경마다 측정하였다. 마찬가지로, SO2 제거율은, 흡기구의 상류 측 및 배기구의 하류 측에 각각 설치된 SO2 농도계에 의해, 피처리 공기의 SO2 농도와 정화된 공기의 SO2 농도로부터 산출하였다. 이때의 입구부하는 0.1㎎/㎥이다. 또한, 차압은, 차압계에 의해, 흡기구의 상류 측과 기액 접촉부의 하류 측(제거기와 송풍기 사이)의 압력차로서 측정하였다.
(실시예 2)
기액 접촉부로서, 실시예 1의 섬유집합체(사란록(제품 번호: OM-150))를, 플랫한 면을 상부면으로 해서 2매 적층한 적층체를 이용한 이외에, 실시예 1과 마찬가지 조건에서 측정을 행하였다.
(실시예 3)
기액 접촉부로서, 단층의 섬유집합체를 이용하고, 섬유집합체로서는, 섬유의 섬도가 70데니어, 두께가 20㎜, 비표면적이 890㎡/㎥인 사란록(제품 번호: CS-120)을 사용하여, 플랫한 면을 상부면으로 한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지 조건에서 측정을 행하였다.
(실시예 4)
기액 접촉부로서, 실시예 3의 섬유집합체(사란록(제품 번호: CS-120))를, 플랫한 면을 상부면으로 해서 2매 적층한 적층체를 이용한 이외에, 실시예 1과 마찬가지 조건에서 측정을 행하였다.
(실시예 5)
기액 접촉부로서, 도 2b에 도시한 구성의 적층체, 즉, 저밀도 섬유집합체로 이루어진 상층과, 고밀도 섬유집합체로 이루어진 중간층과, 저밀도 섬유집합체로 이루어진 하층으로 구성된 적층체를 이용한 이외에, 실시예 1과 마찬가지 조건에서 측정을 행하였다. 저밀도 섬유집합체로서는, 실시예 1의 섬유집합체(사란록(제품 번호: OM-150))를 사용하고, 고밀도 섬유집합체로서는, 실시예 3의 섬유집합체(사란록(제품 번호: CS-120))를 사용하였다. 적층체는, 각각의 섬유집합체를, 플랫한 면을 상부면으로 해서 적층하고, 두께는 120㎜이다.
(실시예 6)
기액 접촉부로서, 실시예 5의 적층체의 최하층의 섬유집합체 아래에, 또한 별도의 섬유집합체를 추가해서 설치한 이외에, 실시예 5와 마찬가지 조건에서 측정을 행하였다. 추가한 섬유집합체는, 실시예 5의 중간층과 마찬가지의 고밀도 섬유집합체(사란록(제품 번호: CS-120))이다. 따라서, 실시예 6의 기액 접촉부는, 4층의 섬유집합체로 이루어지고, 최하층이 고밀도 섬유집합체인 점에서, 실시예 5의 기액 접촉부와 다르다.
(비교예 1)
기액 접촉부로서, 실시예 1의 섬유집합체(사란록(제품 번호:OM-150))를, 상하를 반대로 해서 설치한 이외에, 즉, 플랫한 면을 하부면으로 하고, 거칠고 까칠까칠한 면을 상부면으로 해서 설치한 이외에, 실시예 1과 마찬가지 조건에서 측정을 행하였다.
(비교예 2)
기액 접촉부로서, 실시예 2의 적층체를, 상하를 반대로 해서 설치한 이외에, 실시예 2와 마찬가지 조건에서 측정을 행하였다.
(비교예 3)
기액 접촉부로서, 실시예 3의 섬유집합체(사란록(제품 번호: CS-120))를, 상하를 반대로 해서 설치한 이외에, 실시예 3과 마찬가지 조건에서 측정을 행하였다.
(비교예 4)
기액 접촉부로서, 실시예 4의 적층체를, 상하를 반대로 해서 설치한 이외에, 실시예 4와 마찬가지 조건에서 측정을 행하였다.
표 1에, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에 있어서의, 미립자 제거율, SO2 제거율 및 차압을 나타낸다.
Figure 112014074161570-pct00001
실시예 1 내지 4에서는, 각각 대응하는 비교예 1 내지 4에 비해서, 입자 직경 5.0㎛ 미만의 미립자 제거율, SO2 제거율 및 차압에 관해서 양호한 결과가 얻어지고 있는 것이 확인되었다. 이것은, 비교예 1 내지 4에서는, 실시예 1 내지 4와 섬유집합체의 상하가 반대로 되어 있음으로써, 플랫한 하부면에서의 물 빠짐이 촉진되지 않고, 보다 과도한 보습 상태가 형성되기 때문인 것으로 여겨진다.
다음에, 표 2에, 실시예 3, 실시예 5 및 실시예 6에 있어서의, 미립자 제거율, SO2 제거율 및 차압을 나타낸다.
Figure 112014074161570-pct00002
실시예 5에서는, 실시예 3에 비해서, 입자 직경 5.0㎛ 미만의 미립자 제거율, SO2 제거율 및 차압의 어느 것이나 대폭 향상되어 있는 것이 확인되고, 특히, 차압에 관해서는, 약 90% 이상 감소하고 있는 것이 확인되었다. 실시예 5의 기액 접촉부는, 적층체의 중간층이 실시예 3의 섬유집합체(고밀도 섬유집합체)에 상당하고, 즉, 고밀도 섬유집합체의 상하에 저밀도 섬유집합체를 끼운 구성을 지니고 있다. 따라서, 실시예 5에 있어서, 기액 접촉부의 두께가 두꺼워져 있음에도 불구하고(실시예 3: 20㎜, 실시예 5: 120㎜), 특히 차압에 관해서 양호한 결과가 얻어지고 있는 것은, 이러한 적층구조의 효과인 것으로 여겨진다.
한편, 실시예 6에서는, 실시예 5의 기액 접촉부에, 미립자 제거 성능이 높은 고밀도 섬유집합체를 추가함으로써, 미립자 제거율에 관해서는, 실시예 5보다도 양호한 결과를 얻을 수 있지만, 차압에는 대폭적인 상승을 보이고 있다. 이것은, 실시예 6에서는, 적층체의 최하층이 고밀도 섬유집합체이며, 하부면에서의 보습 상태가 더욱 진행하여, 수봉되었기 때문인 것으로 여겨진다. 따라서, 실시예 5와 실시예 6을 비교하면, 이 차압의 점에서, 실시예 5가 보다 양호하다.
1: 공기정화장치 2: 하우징
3: 흡기구 4: 배기구
5: 기액 접촉부 6: 살수 노즐
7: 순환 탱크 8: 순환 펌프
9, 13, 14: 배관 10: 외부 수원
11: 급수 밸브 12: 배수 밸브
15: 제거기 16: 송풍기
50: 섬유집합체 50a: 하부면
50b: 상부면 51: 적층체
52: 상층(저밀도 섬유집합체) 53: 중간층(고밀도 섬유집합체)
54: 하층(저밀도 섬유집합체)

Claims (7)

  1. 하우징에 설치된 흡기구 및 배기구로서, 상기 배기구가 상기 흡기구의 위쪽에 위치하는 것인, 상기 흡기구 및 배기구;
    상기 흡기구와 상기 배기구 사이에 설치되어, 상기 흡기구로부터 상기 하우징 내에 도입된 공기가 세정수에 접촉하는 기액 접촉부;
    상기 기액 접촉부의 위쪽에 설치되어, 상기 기액 접촉부에 상기 세정수를 살수하는 살수수단;
    상기 세정수를 저류하는 세정수 저류수단; 및
    상기 세정수 저류수단에 저류된 상기 세정수를 상기 살수수단에 공급함으로써, 상기 세정수를 순환시키는 세정수 순환수단을 포함하되,
    상기 기액 접촉부가, 두께 방향으로 섬유밀도가 다른 매트(mat) 형태의 섬유집합체로서, 상기 섬유집합체의 한쪽 면이 저밀도로 돌기 형상이 있는 형상을 지니고, 상기 섬유집합체의 다른 쪽 면이 고밀도로 평탄한 형상을 지니는 것인, 상기 섬유집합체를 지니며,
    상기 섬유집합체는, 상기 한쪽 면이 상기 흡기구 측에 위치하고, 상기 다른 쪽 면이 상기 배기구 측에 위치하도록, 상기 흡기구와 상기 배기구 사이에 배치되어 있는 것인 공기정화장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기액 접촉부는, 평균섬유밀도가 다른 복수 종류의 상기 섬유집합체가 3층 이상 적층된 적층체를 구비하고,
    상기 적층체의 최하층은, 상기 복수 종류의 섬유집합체 중, 평균섬유밀도가 가장 낮은 상기 섬유집합체로 구성되어 있는 것인 공기정화장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 적층체의 최상층은, 상기 최하층과 같은 상기 섬유집합체로 구성되어 있는 것인 공기정화장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 적층체는, 평균섬유밀도가 상대적으로 낮은 상기 섬유집합체로 이루어진 상층과, 평균섬유밀도가 상대적으로 높은 상기 섬유집합체로 이루어진 중간층과, 평균섬유밀도가 상대적으로 낮은 상기 섬유집합체로 이루어진 하층으로 구성되어 있는 것인 공기정화장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡기구로부터 공기를 도입해서 상기 배기구로부터 배출시키는 배기 수단을 지니고,
    상기 배기 수단은, 상기 기액 접촉부의 상부면을 통과하는 공기유속이 상기 기액 접촉부에 살수되는 물방울의 최소 직경의 물방울의 자유낙하속도 이상이 되도록, 상기 흡기구로부터 공기를 도입하도록 되어 있는 것인 공기정화장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 살수수단의 위쪽에 설치되어, 상기 살수수단으로부터의 분무수의 비산을 방지하는 방적판(防滴板)을 구비하고,
    상기 방적판은, 상기 살수수단으로부터 살수된 분무수가 직접 접촉하지 않는 위치로서, 상기 흡기구로부터 도입된 공기에 의해 상기 기액 접촉부의 상부면으로부터 말려올라간 상기 분무수가 도달하는 위치에 설치되어 있는 것인 공기정화장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 살수수단은, 상기 기액 접촉부를 통과하는 공기의 풍량에 대한 상기 기액 접촉부에의 살수 유량의 비가 0.5 내지 3.0의 범위가 되도록, 상기 기액 접촉부에 상기 세정수를 살수하도록 되어 있는 것인 공기정화장치.
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