KR101631480B1 - 공기정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기정화장치에 관한 것으로서, 물이 저장되는 물저장챔버와; 상기 물저장챔버의 일측에 개방형성되어 오염된 외부공기를 상기 물저장챔버로 유입시키는 공기유입관과; 상기 물저장챔버로 물을 공급하는 물공급관과; 상기 물저장챔버에 저장된 물을 상기 공기유입관의 공기유입경로로 이동시켜 상기 오염된 공기를 세척하는 공기세척부와; 세척된 공기가 포함된 물에 기류를 형성시켜 공기방울을 형성하는 기류형성부와; 상기 오염된 공기의 세척에 의해 오염된 물을 상기 물저장챔버 외부로 이동시키는 물배출관과; 상기 기류형성부에 의해 형성된 공기방울을 상기 물저장챔버의 외부로 배출시키는 공기배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기정화장치{AIR CLEANER}

본 발명은 공기정화장치에 관한 것으로, 보다 자세히는 물을 이용해 황사가 포함된 오염된 공기까지 정화할 수 있는 공기정화장치에 관한 것이다.

황사는 주로 3월 내지 5월 사이에 아시아 대륙 내부의 사막 지역에서 모래 바람이 발생하여 동북 아시아 지역으로 날아 오는 현상으로, 동북 아시아 지역에 광범위한 영향을 미치는 계절적인 기상 현상이다. 황사는 오랜 기간 동안 계속되어 왔으며, 최근에는 중국의 산업화 과정에서 발생향이 비약적으로 증가한 각종 중금속 등을 포함하는 오염 물질로 오염된 황사가 한국을 포함한 동북 아시아 지역에 막대한 피해를 주고 있다.

최근에는 황사 뿐만 아니라 미세먼지의 발생 빈도률도 높아 영유아는 물론 노약자의 외출시 미세먼지에 의한 기관지, 천식, 비염 등의 발생이 증가하고 있다.

이러한 황사와 미세먼지로 오염된 공기를 정화하기 위해 최근 다양한 공기정화장치가 개발되고 있다.

종래 공기정화장치의 일례가 등록특허 제10-1098468호 "공기청정 필터 및 이를 이용한 공기정화장치"에 개시된 바 있다. 개시된 바와 같은 종래 공기정화장치는 다양한 공기정화필터를 이용해 공기를 정화하고 있다. 그러나, 다양한 공기정화필터를 이용하더라도 미세먼지 또는 황사를 걸러내기가 용이하지 않고 주기적으로 공기정화필터를 교체해야 하는 번거로움이 있다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 황사 또는 미세먼지가 물에 용해되는 점을 이용하여 공기를 정화하는 공기정화장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 오염된 공기와 접촉되며 오염된 물을 주기적으로 교환하여 항상 공기를 깨끗하게 정화할 수 있는 공기정화장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 공기정화장치에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 공기정화장치는, 물이 저장되는 물저장챔버와; 상기 물저장챔버의 일측에 개방형성되어 오염된 외부공기를 상기 물저장챔버로 유입시키는 공기유입관과; 상기 물저장챔버로 물을 공급하는 물공급관과; 상기 물저장챔버에 저장된 물을 상기 공기유입관의 공기유입경로로 이동시켜 상기 오염된 공기를 세척하는 공기세척부와; 세척된 공기가 포함된 물에 기류를 형성시켜 공기방울을 형성하는 기류형성부와; 상기 오염된 공기의 세척에 의해 오염된 물을 상기 물저장챔버 외부로 이동시키는 물배출관과; 상기 기류형성부에 의해 형성된 공기방울을 상기 물저장챔버의 외부로 배출시키는 공기배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 공기배출부는, 상기 물저장챔버의 바닥면으로부터 일정 높이에 수평하게 배치되며 판면에 상기 공기방울을 상방향으로 이동시키는 하부공기이송공이 형성된 하부격벽과; 상기 하부격벽 보다 일정 높이 높게 형성되며 판면에 상기 하부공기이송공보다 크기가 작은 상부공기이송공이 형성된 상부격벽과; 상기 상부격벽의 상부에 형성되어 상기 상부공기이송공을 통과한 공기를 안내하는 공기안내벽과; 상기 공기안내벽을 통해 이동된 공기를 외부로 배출하는 공기배출관을 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 물저장챔버의 바닥면에 개폐가능하게 형성되어 상기 바닥면에 퇴적된 이물질을 외부로 배출시키는 배출캡을 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 공기세척부는, 상기 물저장챔버의 하부로부터 수직하게 배치되어 상기 공기유입관의 선단으로 연장형성되는 수직이송관과; 상기 수직이송관의 단부에 형성되어 물을 상기 오염된 공기로 배출시키는 샤워헤드와; 물을 상기 수직이송관으로 이송하는 펌프를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 공기유입관에는 공기를 상기 공기유입관 내부로 유인하는 송풍팬이 구비된다.

일 실시예에 따르면, 상기 물배출관은 상기 수직이송관으로부터 분기되어 형성되며, 상기 물배출관과 상기 수직이송관에는 각각 물의 이동여부를 조절하는 잠금밸브가 구비된다.

일 실시예에 따르면, 상기 기류형성부는, 상기 물저장챔버의 바닥에 배치되는 수중모터와; 상기 수중모터에 결합되어 회전하며 기류를 형성하는 수중스크류를 포함한다.

본 발명에 따른 공기정화장치는 물을 이용해 오염된 공기를 깨끗하게 정화한다. 특히, 샤워헤드를 통해 1차적으로 공기를 세척한 후, 물속에 용해된 공기를 수중모터를 통해 공기방울로 변화하여 크기를 변화시키며 물과 접촉시간을 늘려 깨끗하게 정화한다.

또한, 본 발명에 따른 공기정화장치는 물의 공급과 배출이 별도의 경로를 따라 진행되므로 수위가 안정적으로 유지될 수 있다.

또한, 별도의 공기정화필터 없이 물만을 이용해 공기를 정화하므로 유지 관리가 용이하다.

도 1은 본 발명에 따른 공기정화장치의 구조를 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 공기정화장치의 공기정화과정을 도시한 예시도이고,
도 3은 본 발명에 따른 공기정화장치의 오염된 물을 버릴 때의 과정을 도시한 예시도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 공기정화장치(100)의 구조를 개략적으로 도시한 개략도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 공기정화장치(100)는 내부에 물이 저장되는 물저장챔버(110)와, 상하수도의 물을 물저장챔버(110) 내부로 공급하는 물공급관(120)과, 물저장챔버(110)의 내부로 외부의 오염된 공기(A1)를 유입하는 공기유입관(130)과, 공기유입관(130)으로 물을 공급하여 유입되는 오염된 공기(A1)와 물을 접촉시켜 세척하는 공기세척부(140)와, 공기의 세척과정에 의해 오염된 물을 물저장챔버(110) 외부로 배출하는 물배출관(150)과, 공기가 녹아 있는 물에 기류를 형성시켜 공기방울을 형성하는 기류형성부(160)와, 기류형성부(160)에 의해 형성된 공기방울을 외부로 배출시켜 정화된 공기를 외부로 이동시키는 공기배출부(170)를 포함한다.

물저장챔버(110)는 내부에 물이 수용되는 함체 형태로 형성된다. 물저장챔버(110)의 일측은 상하수도의 수도꼭지(A)와 연결되는 연결관(121)이 결합되는 물유입구(111)가 형성되고, 상부에는 정화된 공기를 배출하는 공기배출구(113)가 형성된다. 물저장챔버(110)의 일측은 개방되어 내부로 공기를 유입시킨다.

물저장챔버(110)의 바닥면에는 내부의 물을 모두 외부로 버릴 때, 또는 바닥면에 퇴적된 이물질(T, 도 3)을 외부로 배출할 때 사용되는 배출캡(115)이 구비된다. 배출캡(115)은 물저장챔버(110)에 착탈가능하게 결합되어 사용자의 희망에 따라 개방될 수 있다.

사용자는 배출캡(115)을 주기적으로 개방하여 내부의 물을 모두 배출한 후 깨끗한 물을 공급받아 사용할 수 있다.

여기서, 본 발명에 따른 공기정화장치(100)는 별도의 필터를 사용하지 않고 물만을 이용해 공기를 정화하므로 사용자는 주기적으로 물을 배출하는 과정에 의해 영구적으로 공기정화장치(100)를 안정적으로 깨끗하게 사용할 수 있다.

물공급관(120)은 수도꼭지(A)로부터 물을 공급받아 물저장챔버(110) 내부로 공급한다. 여기서, 수도꼭지(A)와 물공급관(120)은 연결관(121)을 이용해 연결될 수 있다. 연결관(121)은 물유입구(111)를 통해 물공급관(120)과 상하수도의 수도꼭지(A)와 연결된다.

공기유입관(130)은 물저장챔버(110)의 일측에 개방형성되어 물저장챔버(110) 내부로 공기가 유입되도록 한다. 공기유입관(130)은 물저장챔버(110)의 측면으로부터 일정길이 연장되어 형성된다. 공기유입관(130)에 형성된 공기유입공(131)을 통해 공기가 유입된다.

이 때, 공기유입관(130)에는 송풍팬(133)이 구비되어 공기가 내부로 유입되도록 압력을 형성한다. 송풍팬(133)은 팬구동모터(135)에 의해 강제로 구동되고, 송풍팬(133)의 구동에 의해 공기유입관(130) 내부는 음압이 형성되어 압력차에 의해 외부의 오염된 공기(A1)가 물저장챔버(110)로 유입된다. 입력부(미도시)를 통해 팬구동모터(135)의 구동을 조절하여 송풍팬(133)의 구동세기를 조절할 수 있다.

공기세척부(140)는 공기유입관(130)을 통해 유입된 오염된 공기(A1)에 물을 공급하여 오염된 공기(A1)를 정화한다. 공기세척부(140)는 물저장챔버(110)의 바닥으로부터 수직하게 배치된 수직이송관(141)과, 수직이송관(141)으로 물저장챔버(110) 바닥의 물을 공급하는 이송펌프(143)를 포함한다.

여기서, 수직이송관(141)의 선단에는 샤워헤드(142)가 구비되어 공기유입관(130)을 통해 유입되는 오염된 공기(A1)에 물을 공급한다. 이 때, 샤워헤드(142)는 물을 미세한 물방울의 형태로 오염된 공기(A1)로 공급하여 물과 공기의 접촉면적을 넓혀 공기 중의 수분 비율을 높인다. 이 과정에서 오염된 공기는 1차적으로 세척이 진행된다.

수직이송관(141)에는 제1잠금밸브(141a)가 구비되어 개폐된다. 제1잠금밸브(141a)는 공기의 세척을 위해 물을 샤워헤드(142)로 공급할 때는 개방되고, 물저장챔버(110)의 물을 물배출관(150)을 통해 배출할 때는 폐쇄되어 수직이송관(141)을 따라 이동된 물이 샤워헤드(142)로 공급되는 것을 차단한다. 제1잠금밸브(141a)는 제어부(미도시)의 제어에 의해 개폐된다.

물배출관(150)은 물저장챔버(110) 바닥의 오염된 물(W2)을 외부로 배출시킨다. 물배출관(150)은 수직이송관(141)으로부터 분기되어 물유입구(111)로 연장된다. 물저장챔버(110)에는 물배출관(150)으로부터 이송된 오염된 물(W2)이 저수되는 퇴수조(153)가 착탈가능하게 구비된다. 퇴수조(153)의 바닥에는 도면에 도시되지 않았으나 저장된 물을 외부로 배출하는 배출공(미도시)과, 배출공(미도시)으로부터 물을 외부 바닥으로 안내하는 물배출호스(미도시)가 결합될 수 있다. 또는, 사용자가 직접 퇴수조(153)를 물저장챔버(110)로부터 분리하여 물을 버릴 수 있다.

기류형성부(160)는 샤워헤드(142)로부터 공급되는 물과 접촉된 후 물에 혼합된 공기를 기류의 형성에 의해 공기방울로 변화시킨다. 기류형성부(160)는 수중모터(161)와, 수중모터(161)에 의해 회전되는 수중스크류(163)를 포함한다.

수중스크류(163)는 물저장챔버(110)의 바닥면을 향해 일정 길이 연장형성된다. 수중스크류(163)의 회전에 의해 물 속에서는 수만여개의 공기방울(B)이 발생된다. 공기방울(B)은 물과 접촉되며 공기방울 속의 수용성 유해성분과 황사 성분, 미세 분진을 물에 용해시켜 공기를 정화한다. 이러한 과정을 통해 오염된 공기가 깨끗하게 정화될 수 있다.

공기배출부(170)는 기류형성부(160)에 의해 형성된 공기방울(B)을 외부로 배출시킨다. 공기배출부(170)는 물저장챔버(110)의 물 속에 수평방향으로 배치된 하부격벽(171)과 상부격벽(173) 및 공기안내벽(175)에 의해 공기방울(B)을 외부로 배출한다.

하부격벽(171)은 판면에 하부공기이송공(171a)이 관통 형성되고, 상부격벽(173)은 판면에 상부공기이송공(173a)이 관통형성된다. 하부공기이송공(171a)은 상부공기이송공(173a)에 비해 크기가 크게 형성된다.

수중스크류(163)에 형성된 공기방울(B)들은 수중스크류(163)의 구동압력에 의해 상방향으로 이동된다. 하부격벽(171)의 하부공기이송공(171a)을 통과하며 공기방울(B)은 하부공기이송공(171a)을 통과하며 중간크기의 공기방울(B1)로 변화되고, 상부격벽(173)의 상부공기이송공(173a)을 통과하며 작은 크기의 공기방울(B2)로 변화된다.

이렇게 공기방울이 하부격벽(171)과 상부격벽(173)을 통과하며 크기가 점차 작아지면서 물과의 접촉면과 접촉시간을 길게 하여 미세분진과 유해가스가 물에 용해되게 되며 깨끗하게 정화될 수 있다.

하부격벽(171)에서 작은 크기로 변화된 공기방울(B2)은 수표면에서 깨끗한 공기(A2)로 기화된다. 깨끗한 공기(A2)는 공기안내벽(175)의 안내로 공기배출관(177)을 통해 외부로 배출된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 공기정화장치(100)의 동작과정을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.

도 2는 공기정화장치(100)로 깨끗한 물(W1)이 공급되고, 오염된 공기(A1)가 유입되어 정화되는 과정을 도시한 예시도이다.

도시된 바와 같이 사용을 위해 사용자는 수도꼭지(A)를 연결관(121)을 통해 물공급관(120)과 연결한다. 그리고, 수도꼭지(A)를 개방하여 물저장챔버(110) 내부에 깨끗한 물(W1)이 채워지도록 한다. 송풍팬(133)이 구동되면, 외부의 오염된 공기(A1)가 공기유입관(130)으로 유입된다.

이송펌프(143)가 구동되면 내부의 깨끗한 물(W1)이 수직이송관(141)을 따라 이동되고, 샤워헤드(142)를 통해 하부로 방출된다. 이 때, 샤워헤드(142)는 오염된 공기(A1)의 이동경로 상에 배치된다. 이에 따라 공기유입관(130)을 통해 유입되는 오염된 공기(A1)는 샤워헤드(142)로부터 낙하되는 물과 접촉된다.

물과 접촉되며 오염된 공기(A1)는 1차적으로 세척되고, 비중이 무거운 분진과 황사는 탈락되어 떨어진다. 수분이 함유된 공기는 물저장챔버(110) 내부의 물에 녹는다.

한편, 수중모터(161)가 구동되면서 물 속에 많은 개수의 공기방울(B)이 형성된다. 공기방울(B)은 물 속에서 이동되며, 하부격벽(171)과 하부격벽(171)을 통과하게 된다. 하부격벽(171)과 상부격벽(173)을 경유하며 공기방울(B)은 충돌과 통과를 반복하며 크기가 커졌다 작아졌다를 반복하게 된다.

이 과정에서 오염된 공기에 포함된 수용성 유해가스와 분진 등이 물에 녹아 제거된다. 그리고 깨끗하게 정화된 공기(A2)는 공기안내벽(175)을 따라 안내되어 공기배출관(177)을 통해 배출된다.

여기서, 본 발명의 공기정화장치(100)가 동작되기 위해서는 물저장챔버(110) 내부의 수위가 일정하게 유지되어야 한다. 깨끗한 물(W1)이 공급되고, 오염된 공기(A1)를 세척하는 과정에서 내부의 물은 점차 오염된다. 따라서, 깨끗한 물(W1)이 공급되는 만큼 오염된 물(W2)을 외부로 배출해야 한다.

도 3은 오염된 물(W2)을 외부로 배출하는 과정을 도시한 예시도이다. 오염된 물(W2)을 배출하기 위해서는 제1잠금밸브(141a)를 닫고 제2잠금밸브(151)를 개방한다. 이에 따라 이송펌프(143)에 의해 수직이송관(141)을 통해 이동된 오염된 물(W2)은 물배출관(150)을 따라 이동되어 퇴수조(153)로 배출된다.

이 때, 사용자는 배출캡(115)을 개방하여 물저장챔버(110) 바닥면의 이물질(T)을 제거하거나, 수위를 강제로 조절할 수 있다.

물저장챔버(110)의 내부에는 수위센서(미도시)가 구비되어, 물의 공급과 배출이 자동으로 이루어져 수위가 일정하게 조절되도록 할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 공기정화장치는 물을 이용해 오염된 공기를 깨끗하게 정화한다. 특히, 샤워헤드를 통해 1차적으로 공기를 세척한 후, 물속에 용해된 공기를 수중모터를 통해 공기방울로 변화하여 크기를 변화시키며 물과 접촉시간을 늘려 깨끗하게 정화한다.

또한, 본 발명에 따른 공기정화장치는 물의 공급과 배출이 별도의 경로를 따라 진행되므로 수위가 안정적으로 유지될 수 있다.

또한, 별도의 공기정화필터 없이 물만을 이용해 공기를 정화하므로 유지 관리가 용이하다.

이상에서 설명된 본 발명의 공기정화장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 공기정화장치 110 : 물저장챔버
111 : 물유입구 113 : 공기배출구
115 : 배출캡 120 : 물공급관
121 : 연결관 130 : 공기유입관
131 : 공기유입공 133 : 송풍팬
135 : 팬구동모터 140 : 공기세척부
141 : 수직이송관 141a : 제1잠금밸브
142 : 샤워헤드 143 : 이송펌프
150 : 물배출관 151 : 제2잠금밸브
153 : 퇴수조 160 : 기류형성부
161 : 수중모터 163 : 수중스크류
170 : 공기배출부 171 : 하부격벽
171a : 하부공기이송공 173 : 상부격벽
173a : 상부공기이송공 175 : 공기안내벽
177 : 공기배출관

Claims (7)

1. 물이 저장되는 물저장챔버와;
   상기 물저장챔버의 일측에 개방형성되어 오염된 외부공기를 상기 물저장챔버로 유입시키는 공기유입관과;
   상기 물저장챔버로 물을 공급하는 물공급관과;
   상기 물저장챔버에 저장된 물을 상기 공기유입관의 공기유입경로로 이동시켜 상기 오염된 공기를 세척하는 공기세척부와;
   세척된 공기가 포함된 물에 기류를 형성시켜 공기방울을 형성하는 기류형성부와;
   상기 오염된 공기의 세척에 의해 오염된 물을 상기 물저장챔버 외부로 이동시키는 물배출관과;
   상기 기류형성부에 의해 형성된 공기방울을 상기 물저장챔버의 외부로 배출시키는 공기배출부를 포함하고,
   상기 물저장챔버는 바닥면에 개폐가능하게 형성되어 상기 바닥면에 퇴적된 이물질을 외부로 배출시키는 배출캡을 포함하고,
   상기 공기유입관에는 공기를 상기 공기유입관 내부로 유인하는 송풍팬이 구비되고,
   상기 공기세척부는,
   상기 물저장챔버의 하부로부터 수직하게 배치되어 상기 공기유입관의 선단으로 연장형성되며, 제1잠금밸브가 구비된 수직이송관과;
   상기 수직이송관의 단부에 형성되어 물을 상기 오염된 공기로 배출시키는 샤워헤드와;
   물을 상기 수직이송관으로 이송하는 이송펌프를 포함하고,
   상기 기류형성부는,
   상기 물저장챔버의 바닥에 배치되는 수중모터와;
   상기 수중모터에 결합되어 회전하며 기류를 형성하는 수중스크류를 포함하고,
   상기 물배출관은 상기 수직이송관으로부터 분기되어 형성되며, 제2잠금밸브가 구비되고,
   상기 물배출관으로부터 이송된 오염된 물이 저수되는 퇴수조가 상기 물저장챔버에 착탈가능하게 구비되며,
   상기 공기배출부는,
   상기 물저장챔버의 바닥면으로부터 일정 높이에 수평하게 배치되며 판면에 상기 공기방울을 상방향으로 이동시키는 하부공기이송공이 형성된 하부격벽과;
   상기 하부격벽 보다 일정 높이 높게 형성되며 판면에 상기 하부공기이송공보다 크기가 작은 상부공기이송공이 형성된 상부격벽과;
   상기 상부격벽의 상부에 형성되어 상기 상부공기이송공을 통과한 공기를 안내하는 공기안내벽과;
   상기 공기안내벽을 통해 이동된 공기를 외부로 배출하는 공기배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
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