KR101793387B1 - 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체와 이를 포함하는 기체정화장치 - Google Patents

섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체와 이를 포함하는 기체정화장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101793387B1
KR101793387B1 KR1020160108200A KR20160108200A KR101793387B1 KR 101793387 B1 KR101793387 B1 KR 101793387B1 KR 1020160108200 A KR1020160108200 A KR 1020160108200A KR 20160108200 A KR20160108200 A KR 20160108200A KR 101793387 B1 KR101793387 B1 KR 101793387B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
support
dust
filter
ciliary
Prior art date
Application number
KR1020160108200A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170048142A (ko
Inventor
한석진
Original Assignee
한석진
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한석진 filed Critical 한석진
Priority to KR1020160108200A priority Critical patent/KR101793387B1/ko
Publication of KR20170048142A publication Critical patent/KR20170048142A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101793387B1 publication Critical patent/KR101793387B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47G—HOUSEHOLD OR TABLE EQUIPMENT
    • A47G5/00—Screens; Draught-deflectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0002—Casings; Housings; Frame constructions
    • B01D46/0005—Mounting of filtering elements within casings, housings or frames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B01D46/0032—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions using electrostatic forces to remove particles, e.g. electret filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B01D46/0036—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions by adsorption or absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0039—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with flow guiding by feed or discharge devices
    • B01D46/0067—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/42—Auxiliary equipment or operation thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/66—Regeneration of the filtering material or filter elements inside the filter
    • B01D46/70—Regeneration of the filtering material or filter elements inside the filter by acting counter-currently on the filtering surface, e.g. by flushing on the non-cake side of the filter
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
    • E04B2/74—Removable non-load-bearing partitions; Partitions with a free upper edge
    • E04B2/7407—Removable non-load-bearing partitions; Partitions with a free upper edge assembled using frames with infill panels or coverings only; made-up of panels and a support structure incorporating posts
    • E04B2/7416—Removable non-load-bearing partitions; Partitions with a free upper edge assembled using frames with infill panels or coverings only; made-up of panels and a support structure incorporating posts with free upper edge, e.g. for use as office space dividers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/08—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F7/00—Ventilation
    • F24F7/04—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation
    • F24F7/06—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit

Abstract

본 발명은 실내 공기, 산업시설의 배기가스 등과 같은 기체 중에 함유된 미세입자, 연무 등과 같은 초미세분진을 포집할 수 있는 기체정화용 섬모체와 이를 포함하는 기체정화장치에 관한 것으로, 지지체 및 지지체에 고정되는 고정단과 자유단을 구비하는 다수의 섬모로 이루어지는 섬모층을 포함하는 기체정화용 섬모체를 제공하며, 상기 기체정화용 섬모체에 구비된 섬모층에서 부착, 여과 및 침강에 의해 분진을 포집할 수 있고, 섬모들을 대전시켜서 전기적인 인력으로 분진 포집성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 상기 기체정화용 섬모체를 포함하는 패널형 정화모듈은 설치공간과 압력손실을 최소화할 수 있고 병풍, 벽걸이, 칸막이 등과 같은 생활용품 및 장식품으로서 기능할 수 있고, 호흡기에서 잘 걸러지지 않는 미세분진의 비산을 최소화할 수 있다.

Description

섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체와 이를 포함하는 기체정화장치{CILIARY FILTER AND FILTERING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 기체정화와 관련된 것으로, 더욱 구체적으로는 실내 공기, 산업시설의 배기가스 등과 같은 기체 중에 함유된 미세입자, 연무 등과 같은 분진을 포집할 수 있는 기체정화용 섬모체와 이를 포함하는 기체정화장치에 관한 것이다.
산업시설이나 도로에서 발생되는 오염물질과 황사 등으로 인한 대기오염은 심화되고 있으며, 실내에서는 냉난방 시에 환기를 억제하므로 오염물질이 더 적체될 수 있다.
대기를 오염시키는 입자상 물질들 중, 입경이 큰 침강성 분진과 꽃가루와 같은 부유성 분진 등은 일반적인 공기정화기용 필터로 정화할 수 있다. 그러나 곰팡이나 진드기 분해물 등과 같은 미세분진과 담배연기 입자 등과 같은 초미세분진은 일반적인 필터로는 정화하기 어렵다.
입자상 물질로 오염된 기체의 정화에는 주로 여과 집진기와 전기 집진기를 이용한다.
여과 집진기에는 보통 수지계열의 직포 또는 부직포로 구성된 필터가 사용되며 균이나 미세분진을 체거름 즉, 필터링(Filtering)하여 제거한다. 여과 집진기의 경우 제작 및 설치가 용이한 장점이 있으나, 제거 대상물질의 입경이 작을수록 압력손실이 증가되고 여과에 어려움이 있으며, 비교적 단기간에 필터를 교체해야 하는 단점이 있다.
전기 집진기는 코로나 방전에 의한 전기적 특성을 이용하는 장치이다. 전기 집진기의 경우 미세입자의 집진성능은 높은 편이나, 전극이 열화되기 쉽고, 아크(ARC) 방전 시 오존이 생성되므로 2차 오염의 우려가 있으며, 전력소요가 많은 단점이 있다.
여과 집진과 전기 집진방식이 함께 적용되는 한국공개특허 특1997-0064686호는 전기식과 여과식을 혼용하는 내용을 공개하고 있다. 이러한 여과 및 전기식 복합장치는 하나의 장치에 여과필터와 전기 집진기를 구비하므로 장치구성이 복잡하고, 전력 소모량이 많은 단점이 있다.
또한, 종래의 일반적인 공기청정기는 바닥면에 비치하는 사각기둥 또는 원기둥 형상이므로, 상당한 면적과 공간을 차지하고, 사람의 통행에 장애가 되거나 미관을 해칠 수 있다. 벽면에 설치하는 종래의 벽걸이형 공기청정기는 휀을 내장해야 하는 구조적인 특성으로 인해 벽면에서 과다 돌출되므로 사람의 활동에 장애가 되고 미관을 해치므로 사용이 기피되고 있다.
또한, 가정과 업소 등에서 바닥 청소에 사용하는 진공청소기는 바닥의 먼지와 오물을 휀에서 생성되는 부압을 이용하여 공기와 함께 후드와 튜브를 통하여 흡입하고, 부직포 등의 망상체로 먼지와 오물을 걸러낸 후, 흡입된 공기는 대기 중으로 배기시키는 구성이다. 종래의 진공청소기는 호흡기에서 쉽게 걸러지는 큰 먼지와 오물은 망상체로 포집하는 반면에, 호흡기 깊숙이 침투할 수 있는 미세분진은 바닥면에 비교적 안정된 상태로 머무르던 것까지도 대기 중으로 비산시키므로 오히려 사람의 건강에 악영향을 주는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 종래의 전기 집진기와 여과 집진기 보다 압력손실 및 전력소요가 적고, 오존 등 2차 오염이 발생되지 않으며, 분진 제거성능이 우수한 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체와 이를 포함하는 기체정화장치의 제공을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지지체 및 상기 지지체에 적어도 어느 일단이 고정되는 고정단과 지지체에 고정되지 않는 자유단을 구비하는 다수의 섬모로 이루어지는 섬모층을 포함하고, 상기 지지체는 섬모층의 배열을 유지하도록 되어 있는 기체정화용 섬모체를 제공한다.
상기 섬모층은 굴신율, 탄성, 모양, 굵기, 길이, 소재, 전기저항, 대전서열 들 중에서 어느 하나 이상이 서로 다른 두 종류 이상의 섬모들로 이루어지는 것이 바람직하다.
제1실시예로서, 상기 지지체는 다수의 관통구를 구비하는 망상의 지지체이며, 상기 섬모층은 망상의 지지체의 양면 중에서 적어도 어느 일면에 형성될 수 있다.
제2실시예로서, 상기 지지체는 기밀한 구조의 면상의 지지체이며, 상기 섬모층은 면상의 지지체의 양면 중에서 적어도 어느 일면에 형성될 수 있다.
제3실시예로서, 상기 지지체는 굵기 및 폭에 비하여 상대적으로 길이가 긴 사상의 지지체로 구성될 수 있다.
제4실시예로서, 상기 섬모층은 기체의 흐름에 따라 섬모들이 지지체 측으로 굴신하고 서로 밀착 및 적층하여 섬모들 사이의 틈새가 좁아지며, 기체 중의 분진이 좁아진 섬모들 사이의 틈새에서 체거름되어 포집될 수 있다.
제5실시예로서, 기체 중의 분진을 여과하여 포집할 수 있는 복수의 여과공이 형성된 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 섬모층은 필터에 자유단이 접촉되도록 배치되고 기체의 흐름에 의하여 자유단이 필터의 표면을 비질하면서 분진과 다른 극성의 전하로 대전되고, 상기 필터는 섬모층을 통과한 기체가 통과하며 분진과 같은 극성의 전하로 대전될 수 있다.
또한, 상기 섬모는 미생물의 증식을 억제하는 금속 나노물질을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 섬모층은 대전되어 전기적인 작용에 의하여 분진을 포집할 수 있다.
또한, 기체의 흐름에 따라 유동할 수 있는 입상체를 더 포함하고, 상기 입상체는 기체의 흐름에 따라 유동하며 섬모들과 접촉을 반복하여 섬모들을 대전시킬 수 있다.
상기 섬모층은 서로 다른 대전특성을 가지는 두 종류 이상의 섬모들로 이루어지고, 어느 한 종류의 섬모는 다른 종류의 섬모에 대하여 서로 대전 유도수단으로서 기능한다.
본 발명은 상기 기체정화용 섬모체와, 복수의 기공을 구비하는 직포, 부직포, 망상체, 타공판 중에서 선택된 하나 이상의 스킨재를 포함하고, 상기 스킨재는 기체정화용 섬모체를 보호하고 미관을 개선할 수 있는 기체정화장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 기체정화용 섬모체를 구비하는 기체정화장치로서, 창문의 개방된 부위에 설치되어 외기를 실내로 유입시키는 과정에서 외기 중의 분진을 포집하는 창문형 기체정화장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 기체정화용 섬모체를 구비하는 기체정화장치로서, 기체정화용 섬모체를 벽면에 설치할 수 있는 벽걸이수단을 포함하며, 상기 벽걸이수단에 의하여 벽면에 설치되는 벽걸이형 기체정화장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 기체정화용 섬모체와, 두 개 이상의 케이싱 또는 기체정화용 섬모체와 연결되어 접거나 펼칠 수 있도록 하는 접이부를 포함하고, 펼친 상태에 따라서 바닥면에 직립하는 병풍형 기체정화장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 기체정화용 섬모체를 구비하는 기체정화장치로서, 상측의 구조를 저부에서 지지하는 지지수단을 포함하고, 바닥면에 세울 수 있는 이동식 칸막이 형태로 이루어질 수 있는 기체정화장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 기체정화용 섬모체와, 기체를 유동하는 선풍기와, 하나 이상의 탈착부를 포함하고, 상기 탈착부는 선풍기의 구동부 케이싱과/또는 회전날개를 수용하는 보호망과 상기 기체정화용 섬모체를 서로 결합 및 해체를 반복할 수 있는 기체정화장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 기체정화용 섬모체와, 기체를 유동 및 환기시키는 환풍기와, 하나 이상의 탈착부를 포함하고, 상기 탈착부는 환풍기의 프레임과/또는 보호망에 상기 기체정화용 섬모체를 서로 결합 및 해체를 반복할 수 있는 기체정화장치를 제공한다.
본 발명에 따른 기체정화용 섬모체는 비표면적이 매우 큰 섬모층과 여과기능이 구비된 지지체에 의해 기체에 포함되는 분진을 포집할 수 있으므로 기체정화성능이 우수한 효과가 있다.
또한, 지지체에 의하여 섬모층의 지지가 견고하게 이루어질 수 있고, 지지체의 형상과 크기에 따라 다양한 형상 및 기능의 기체정화용 섬모체를 구성할 수 있으며, 섬모들을 대전시켜서 전기적인 인력으로 미세분진을 포집할 수 있다.
이러한 기체정화용 섬모체가 적용되는 기체정화장치는 오존 등 2차 오염이 발생되지 않으며, 설치공간과 압력손실을 최소화할 수 있고 병풍, 벽걸이, 칸막이 등과 같은 생활용품 및 장식품으로서 기능할 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명에 따른 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체의 개념도이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체의 작동에 관한 개념도이다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 기체정화용 섬모체의 변형예에 관한 개념도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 추가적인 개념에 따른 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체의 개념도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 기체정화용 섬모체를 조합하여 구성한 기체정화용 섬모체들의 실시예들에 관한 개념도이다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 기체정화용 섬모체에서 대전을 유도하는 마찰부재의 실시예들에 관한 개념도이다.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 기체정화용 섬모체에서 대전을 유도하는 대전 유도수단의 실시예들에 관한 개념도이다.
도 8a와 도 8b는 본 발명에 따른 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체를 포함하는 창문형 기체정화장치의 개념도이다.
도 9a와 도 9b는 본 발명에 따른 벽걸이형 기체정화장치를 도시한 개념도이다.
도 10은 본 발명에 따른 병풍형 기체정화장치를 도시한 개념도이다.
도 11은 본 발명에 따른 칸막이형 기체정화장치를 도시한 개념도이다.
도 12는 본 발명에 따른 선풍기형 기체정화장치를 도시한 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체 및 이를 포함하는 기체정화장치 및 청소장치를 상세히 설명한다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명에 따른 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체의 개념도이다.
본 발명에 따른 기체정화용 섬모체(100)는 지지체(110), 지지부재(120) 및 상기 지지체(110)에 고정되는 고정단(201)과 지지체(110)에 고정되지 않는 자유단(202)을 구비하는 다수의 섬모(210)들이 밀집된 섬모층(200)으로 이루어지며, 상기 지지체(110)는 섬모(210)들의 고정단(201)을 소정의 위치에 고정시켜서, 섬모들 각각의 고정단 위치 및 섬모체의 형상을 일정하게 유지하여 섬모층(200)의 배열을 유지하는 기능을 수행한다. 상기 지지부재(120)는 지지체(110)를 지지하며, 지지체(110)의 테두리 부위를 감싸는 형태로 배치될 수 있다.
섬모층(200)을 지지하는 지지체(110)는 견고한 구조체이거나 어느 정도 유연성을 가지는 금속 또는 비금속의 면상체, 망상체 및 사상체로 이루어질 수 있다. 지지부재(120)는 이러한 지지체(110)의 외형을 유지하고 기체정화장치 등과의 결합에 이용될 수 있다. 또한, 이러한 지지체(110)와 지지부재(120)는 일체형으로서 하나의 구조체로 구성할 수 있다.
따라서 상기 기체정화용 섬모체(100)의 형상은 지지부재(120) 및 지지체(110)의 형상에 따라 결정되며, 적어도 어느 일면에 섬모층(200)이 형성된 평판형, 원통형, 곡면형이거나 또는 섬모층(200)이 형성된 선형(線形) 등과 같은 다양한 형상으로 구성할 수 있다.
도 1a에 도시된 기체정화용 섬모체(100)는 기밀한 구조의 면상(面狀)의 지지체(110)를 포함하며, 상기 면상의 지지체(110)의 어느 일면에 다수의 섬모(210)가 배치되어 형성된 섬모층(200)을 구비하거나, 상기 면상의 지지체(110)의 양면 모두에 섬모층(200)을 배치하여 구성할 수 있다.
본 발명의 설명에서 기밀(氣密)이라는 표현은 소정의 부재를 관통하는 기체의 유동이 발생하지 않거나 최소화할 수 있는 상태를 의미하며, 기밀한 구조의 지지체는 공극이 없는 매끈한 상태 또는 어느 정도의 공극 내지는 요철을 포함하더라도 기체정화용 섬모체로 기체의 흐름을 안내할 수 있는 구조를 의미한다.
기밀한 구조의 면상의 지지체(110)를 포함하여 구성된 기체정화용 섬모체(100)에서는 기체의 흐름이 상기 지지체(110)의 배치 방향과 평행한 방향 또는 소정의 각도로 경사진 방향으로 접근하면서 섬모(210)들 사이를 통과하게 된다. 기체 흐름이 섬모층(200)을 통과하면서 기체에 함유된 분진들이 비표면적이 큰 섬모(210)들의 표면에 부착하거나 섬모(210)와 섬모(210) 사이의 틈새에서 체거름되거나 또는 섬모층(200) 내에 침강되어 포집될 수 있다.
도 1b는 사상의 기체정화용 섬모체(100)의 종단면도에 관한 것으로, 굵기 또는 두께 및 폭에 비하여 길이가 상대적으로 긴 선형인 사상(絲狀)의 지지체(110)를 포함하며, 상기 사상의 지지체(110)에 섬모층(200)이 형성되는 구성이다. 또한, 상기 사상의 지지체(110)는 단면이 원형이거나 두께가 얇고 폭이 좁으며 상대적으로 길이가 긴 리본 형상일 수 있으며, 상기 리본의 양면 중 적어도 어느 일면에 섬모층(200)을 구비하는 구성일 수 있다. 지지체의 횡단면이 원형으로 형성되는 경우 원주방향 또는 선택되는 방사방향으로 섬모를 배치하게 된다.
상기 사상의 기체정화용 섬모체(100)는 기체의 흐름이 상기 지지체(110)의 배치 방향과 평행한 방향 또는 소정의 각도로 경사진 방향 또는 상기 지지체(110)와 법선 방향 또는 법선과 가까운 방향으로 접근하고 섬모(210)들 사이를 통과하는 과정에서 분진들이 비표면적이 큰 섬모(210)들의 표면에 부착하거나 섬모(210)와 섬모(210) 사이의 틈새에서 체거름되거나 섬모층(200) 내에 침강되어 포집될 수 있다.
도 1c는 기체가 유통할 수 있는 다수의 관통구(111)를 구비하는 망상의 지지체(110)의 일면에 섬모층(200)을 구비하고, 도 1d는 망상(網狀)의 지지체(110)의 양면에 각각 섬모층(200)을 구비하는 기체정화용 섬모체(100)를 나타낸다.
도 1c 및 도 1d에 도시된 기체정화용 섬모체(100)를 구성하는 지지체(110)는 기체가 통과할 수 있는 망상체이다. 따라서 기체의 흐름은 상기 지지체(110)와 평행하거나 경사지게 유동할 수 있고, 상기 지지체(110)의 법선 방향 또는 법선에 가까운 방향으로 유통할 수 있는 관통흐름도 가능하므로 보다 융통성 있게 기체정화장치를 구성할 수 있다.
특히, 상기 망상의 지지체(110)에 형성된 관통구(111)를 포집 대상 분진의 입경보다 더 미세한 크기로 구성하면 분진의 체거름이 가능하게 되므로 섬모층(200)에 의한 여과, 부착, 침강에 의한 분진 포집기능에 추가하여 상기 지지체(110)에 형성된 미세 관통구(111)에 의한 체거름 기능 즉, 필터링 기능을 더 할 수 있다. 이와 같이, 미세한 관통구(111)들이 형성된 망상의 지지체(110)는 일반적인 필터에서와 같이 분진을 필터링하여 포집하는 기능이 추가되므로 기체의 정화성능이 더욱 향상될 수 있다.
도 1a 내지 도 1d에 도시된 섬모층(200)을 구비하는 기체정화용 섬모체(100)는 미세기공이 형성된 직포 또는 부직포로 구성된 필터, 다공성의 세라믹 필터 등에 의한 단순 여과방식보다 압력손실을 줄일 수 있고, 상기 섬모층(200)은 포집된 분진의 수용능력도 크기 때문에 정화수단의 교체 및 세척주기도 길게 할 수 있다.
또한, 상기 섬모층(200)을 구성하는 섬모(210)들은 섬모사의 일단이 지지체(110)에 고정되고 타단은 자유단(202)으로 구성될 수 있음은 물론, 섬모사의 양 끝부분을 지지체(110)에 고정함으로써 섬모(210)의 자유단(202)은 절단부가 없는 고리 형태의 자유단(미도시)일 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체의 작동에 관한 개념도이다.
도 2a는 전술한 도 1a에 도시된 기밀한 면상체를 지지체(110)로 하는 기체정화용 섬모체(100)의 작용을 설명하기 위한 것으로, 기체의 흐름(a→b)은 평행유동을 나타내고 있다. 섬모층(200)이 형성된 면과 평행한 방향으로 기체가 섬모(210)들 사이를 유동하면서 섬모층(200)에서 여과, 부착, 및 침강 등의 작용에 의해 분진이 포집될 수 있다.
이 경우, 기체의 흐름방향은 섬모층(200)이 형성된 측의 지지체(110)와 평행하거나, 또는 경사진 각도로 접근 및 유동할 수 있으며, 지지체(110)와 평행 또는 경사방향의 기체흐름은 관통구(111)의 유무와 지지체(110)의 형상과 관계없이 섬모층(200)을 구비하는 모든 기체정화용 섬모체(100)에 적용될 수 있다.
도 2b는 전술한 도 1b에서 도시된 사상의 기체정화용 섬모체(100)의 작동에 관한 횡단면을 나타낸 것으로, 복수의 사상의 기체정화용 섬모체(100)를 일렬로 배치하고 기체의 흐름(a→b)을 상기 사상의 지지체(110)와 직교하도록 유통시켜서 섬모층(200)에 의한 부착, 여과, 및 침강에 의해 분진이 포집될 수 있다. 여기서 사상의 지지체(110)들을 인접하게 열지어 배치하되, 인접하는 섬모층(200)이 서로 겹치도록 배치하면 섬모(210)가 조밀하게 밀집되므로 분진 포집성능이 향상될 수 있다.
또한, 도시된 바와 같이 상기 사상의 기체정화용 섬모체(100)를 복수의 열로 중첩시켜서 섬모층(200)이 겹치도록 배치함으로써 분진 포집성능을 더욱 향상시킬 수 있으며, 여기서 기체흐름은 사상의 지지체(110)와 평행하거나 경사진 흐름일 수 있다.
도 2c 내지 도 2e는 전술한 망상의 지지체(110)의 일면에 섬모층(200)이 형성된 기체정화용 섬모체(100)의 작동에 관한 것이다.
도 2c는 섬모층(200)과 지지체(110)의 순서로 통과하는 기체흐름(a→b)에서 섬모층(200)으로 향하는 기체의 접근유속에 비하여 상대적으로 굴신강도가 큰 섬모(210)들로 구성된 기체정화용 섬모체(100)의 작동상태를 나타낸다. 접근하는 기체의 운동에너지가 섬모층(200)에 작용하여도 섬모(210)들은 어느 정도 굴신할 수는 있으나, 서로 적층될 정도로 심하게 구부러지지 않고, 펴진 상태에서 기체흐름(a→b)이 섬모층(200)과 지지체(110)를 통과하면서 분진이 포집되며, 주로 섬모층(200)에서의 부착, 침강 등의 작용과 관통구(111)의 크기에 따라서는 지지체(110)에 형성된 관통구(111)의 필터링 작용에 의해 분진이 포집될 수 있다.
도 2d는 섬모층(200)과 지지체(110)의 순서로 통과하는 기체흐름(a→b)에서 섬모층(200)으로 향하는 기체의 접근유속에 비하여 섬모(210)의 굴신강도가 상대적으로 작은 경우의 작동상태를 나타낸다. 망상의 지지체(110)에 형성된 섬모층(200)에 접근하는 기체의 운동에너지가 가해지므로, 기체의 접근유속과 섬모(210)의 굴신강도에 따라서는 섬모(210)의 자유단(202)이 고정단(201) 및 지지체(110) 측으로 구부러지고, 구부러진 섬유들은 서로 밀착 및 적층되므로 섬모(210)들 사이의 틈새가 더욱 촘촘하게 좁아질 수 있음을 나타내고 있다. 이와 같이, 서로 밀착 또는 적층된 섬모(210)와 섬모(210) 사이의 좁아진 틈새는 필터(300)의 미세 여과공에서와 같은 체거름 효과를 발휘할 수 있다. 따라서 굴신, 적층 및 밀착된 섬모층(200)의 체거름 작용으로 인해 분진 포집성능은 더욱 향상될 수 있다.
도 2e는 망상의 지지체(110)의 어느 일면에 섬모층(200)이 형성되고 망상의 지지체(110)와 섬모층(200)의 순서로 기체흐름(a→b)이 이루어지며, 도 2c 및 도 2d에서의 기체흐름 방향과 반대순서로 흐르는 관통유동을 나타내고 있다. 망상의 지지체(110)에 형성된 관통구(111)를 통과한 분진을 섬모층(200)에서 포집해야 하므로, 기체흐름(a→b)에 따라 섬모(210)들이 흔들리고, 섬모(210)들 간의 접촉, 분리, 충돌, 마찰에 의해 섬모(210)들이 대전되고, 분진과 섬모(210)들 간에 작용하는 전기적인 인력에 의한 섬모층(200)에서의 분진 포집이 보다 효과적일 수 있다.
도 2f는 망상의 지지체(110)의 양면에 섬모층(200)이 형성된 양면 섬모층을 나타낸다.
도 2f는 상기 섬모층(200)이 망상의 지지체(110)의 양면에 형성되어 기체흐름(a→b)이 전면 측의 섬모층(200)과 지지체(110) 및 후면 측의 섬모층(200)의 순서로 통과하는 기체정화용 섬모체(100)를 보여주고 있다. 여기서 전면 측의 섬모층은 기체흐름(a)와 처음 접촉하는 섬모층을 말하며, 후면 측의 섬모층은 상기 관통구(111)들을 통과한 기체흐름(b)과 접촉하는 섬모층을 지칭한 것이다.
전면 측의 섬모층(200)의 작용은 전술한 도 2c 또는 도 2d의 작동과 동일하고 상기 후면 측의 섬모층(200)은 도 2e의 작동과정과 동일할 수 있다. 도 2f에 도시된 기체정화용 섬모체(100)에서는 양면에서 분진 포집이 이루어지므로 분진 포집성능이 향상될 수 있으며, 그 상세한 작용은 도 2c 내지 도 2e의 설명에서와 같다.
도 3은 본 발명의 기체정화용 섬모체의 변형예에 관한 개념도이다.
본 발명의 설명에서는 기본적으로 사각의 평판 형태 또는 사상의 기체정화용 섬모체를 중심으로 기술하였으나, 장치의 구성에 따라 다각형, 원통형 등 다양한 형태로 구성할 수 있다.
도 3a에서의 기체정화용 섬모체(100)는 원통형의 지지체(110)의 적어도 어느 일면에 섬모층을 구비하는 원통 형태이고, 기체흐름은 내주 측에서 외주 측으로 관통하는 관통흐름을 도시하고 있으며, 외주 측에서 내주 측으로 향하는 관통흐름일 수 있다.
도 3b에서의 기체정화용 섬모체(100)는 원통 형태이고, 내주 및/또는 외주 측을 따라 평행하게 흐르는 평행유동을 나타내고 있다.
도 4는 본 발명의 추가적인 개념에 따른 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체의 개념도이다.
본 발명의 기체정화용 섬모체(100)는 섬모층(200)에서 여과, 부착, 침강 등에 의한 분진 포집작용에 추가하여 대전된 기체정화용 섬모체(100)와 분진 사이의 전기적인 작용에 의한 분진 포집작용을 추가 제공할 수 있다.
섬모(210)들이 분진과 반대 극성으로 대전된 경우, 전기적인 인력에 의해 분진이 섬모(210)에 부착 포집될 수 있다. 또한, 대전 상태인 분진이 섬모(210)들로부터 반대 극성의 전하를 공급받아 중화되면 분진들 간의 척력이 해소되고, 서로 뭉쳐서 분진 입경이 증대되므로 분진 포집성능이 향상될 수 있다.
도 4a는 대전된 섬모층(200)이 기체흐름과 마주하는 상태에서 전기적인 인력에 의한 분진 포집을 나타낸다.
분진은 주로 음전하로 대전된 상태이므로 섬모(210)들을 양전하로 대전되도록 유도하면, 섬모층(200)에서의 부착, 여과, 침강에 의한 분진 포집기능에 추가하여 전기적인 인력에 의한 분진 포집이 더해지므로 분진 포집성능이 더욱 향상될 수 으며, 경우에 따라서는 전기적인 척력이 분진 포집에 작용될 수도 있다.
상기 섬모층(200)은 대전서열의 차이가 큰 서로 다른 물성의 섬모(210)들을 혼합 배치함으로써 섬모(210)들 간에 접촉, 분리, 충돌, 마찰이 이루어지는 빈도, 속도, 강도 등이 같은 경우에도 대전 전하량을 크게 할 수 있다.
도 4b의 실시예에서는 섬모(210)들의 굴신 및 밀집에 의한 여과기능의 증대에 추가하여 섬모(210)들의 굴신과정에서 마찰 등으로 인한 대전 전하량의 증가 및 전기적인 인력에 의해 분진 포집성능이 더욱 향상될 수 있다.
도 4c에서는 지지체(110)와 섬모층(200)의 순서로 기체가 흐르므로 기체의 흐름(a→b)은 도 4a와 반대방향을 나타내고 있으며, 지지체(110)에 형성된 관통구(111)를 통과한 분진을 전기적인 인력에 의해 섬모층(200)에서 부착 포집해야 하므로 분진과 반대 전하로 섬모층(200)이 대전되어야 한다.
상기한 본 발명의 추가적인 개념에 따른 기체정화용 섬모체(100)에 포함되는 섬모층(200)은 단일 물성의 섬모(210)들로 구성하고, 단일 물성의 섬모(210)들의 굴신 및 마찰에 의해 대전시킬 수 있다.
그러나 대전서열이 크게 다른 서로 다른 물성의 2종류 이상의 섬모(210)들로 섬모층(200)을 구성하면, 기체의 흐름에 의해 섬모(210)들이 굴신하고 흔들리는 과정에서 전자가 이동하고 대전량이 증대되므로 집진성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
대전서열이 서로 다른 섬모(210)들을 혼합하여 섬모층(200)을 구성하는 경우에도 굴신율이 서로 동일하면, 섬모(210)들의 휘어짐 정도가 서로 같고, 기체흐름에 따라 휘어지는 방향도 같은 경향이므로 섬모(210)들 간의 접촉과 마찰 등이 적게 발생된다. 반면에, 대전서열이 서로 다른 섬모(210)들을 굴신율까지도 서로 다르게 구성하면, 휘어지는 정도가 달라지므로 섬모(210)간의 접촉, 분리, 충돌 및 마찰 등이 증대되고 대전량이 증대되어 분진 포집성능이 더욱 향상될 수 있다.
이러한 굴신율의 차이를 위하여 섬모(210)들은 굴신율, 탄성, 모양, 굵기, 길이, 소재, 전기저항, 대전서열 중 어느 하나 이상을 서로 다르게 구성하거나 단면계수가 달라지도록 단면의 모양을 다르게 할 수 있다.
또한, 대전된 전하가 누설되지 않고 최대한 유지될 수 있도록 상기 섬모(210)들의 유전율 즉, 전기저항은 가급적 큰 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 기체정화용 섬모체들을 조합하여 구성한 기체정화용 섬모체들의 실시예들에 관한 개념도이다.
본 발명에 따른 기체정화용 섬모체는 섬모층에서 부착, 여과, 침강에 의한 분진 포집을 기본으로 하므로, 도 5에 도시된 바와 같이 복수의 기체정화용 섬모체를 근접 배치시켜서 조합하면 다단계의 분진 포집이 가능하거나, 섬모들이 중첩되어 조밀하게 밀집되므로 정화 성능을 높이거나, 지지체가 정화장치의 외피 또는 케이싱으로 기능할 수 있게 된다. 또한, 별개의 지지체로부터 융기하여 서로 접촉하는 섬모들은 서로 전하를 주고받으며 서로 다른 극성의 전하로 대전되어 분진 포집성능을 향상시킬 수 있다.
대전서열이 서로 다른 두 종류 이상의 섬모들의 접촉이 이루어지는 경우, 어느 한 종류의 섬모에 대하여 다른 종류의 섬모가 대전 유도수단으로 기능할 수 있으며, 다른 종류의 섬모들을 하나의 지지체(110)에 배치하는 것으로 제한되지 않는다.
도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 섬모층(200, 200a, 200b)을 포함하는 복수의 기체정화용 섬모체들을 각각의 섬모층(200, 200a, 200b)들이 서로 접촉하도록 근접 배치시키면, 기체흐름(a→b)의 유체에너지에 의해 마주 접촉하는 섬모(210, 210a, 210b)들이 서로 접촉, 분리, 충돌 및 마찰되고 대전되므로 분진 포집성능을 향상시킬 수 있다. 이 경우 서로 마주 닿는 섬모들은 대전서열이 크게 다른 물성으로 구성하면, 대전량이 증대되므로 분진 포집성능을 향상시킬 수 있다.
도 5a는 망상의 지지체(110a, 110b)와 섬모층(200a, 200b)을 구비하는 2개의 기체정화용 섬모체들을 각각의 섬모층(200a, 200b)이 서로 마주하도록 배치하여 기체흐름(a→b)이 전단계의 지지체(110a) 및 섬모층(200a)과 후단계의 섬모층(200b) 및 지지체(110b)의 순서를 거쳐서 통과하는 구성이다.
기체의 흐름(a→b)과 먼저 접촉하는 전단계의 지지체(110a)에 형성된 관통구(111a) 및 섬모층(200a)보다 후단계의 섬모층(200b) 및 관통구(111b)를 더욱 조밀하고 미세하게 구성하면, 관통구(111a, 111b)들이 형성된 복수의 지지체(110a, 110b)들이 다단 여과기능을 수행하게 되므로 분진 포집성능이 더욱 개선될 수 있다.
여기서, 마주하는 상기 섬모(210a, 210b)들의 끝부분인 자유단들을 소정의 길이만큼 서로 중첩 및 마찰되도록 근접배치하면, 기체흐름(a→b)에 따른 상기 섬모(210a, 210b)들의 흔들림 및 마찰 등으로 인하여 정전기가 발생되고 분진 포집성능이 향상될 수 있다. 또한, 마주 보는 섬모(210a, 210b)들의 물성을 유입 측의 섬모층(200a)은 음전하로 유출 측의 섬모층(200b)이 양전하로 대전되도록 서로 다른 대전서열의 것으로 구성하면, 기체흐름(a→b) 중에 함유된 양전하로 대전된 분진은 전단계 측 섬모층(200a)에서 포집되고, 음전하로 대전된 분진은 후단계 측의 섬모층(200b)에서 부착 포집될 수 있다.
도 5a에서는 기체흐름(a→b)이 지지체(110a, 110b)와 직교하는 관통흐름으로 도시되어 있으나, 이에 국한되지 않고 지지체(110a, 110b)들과 평행한 평행흐름이거나 경사진 흐름으로 할 수 있다.
도 5b는 기밀한 면상의 지지체(110a, 110b)에 섬모층(200a, 200b)이 형성된 2개의 기체정화용 섬모체를 서로 마주하도록 배치하고, 기체흐름(a→b)은 지지체(110a, 110b) 사이에 배치된 섬모층(200a, 200b) 사이를 통과하는 평행흐름을 나타내고 있다. 이 실시예에서도 마주하는 2개 섬모층(200a, 200b)의 대전에 의해 분진이 포집될 수 있음은 물론, 양측의 상기 지지체(110a, 110b)들은 후술하는 패널형 정화모듈 등의 스킨 또는 케이싱으로 기능할 수 있다.
도 5c는 망상의 지지체(110)에 섬모층(200)이 형성된 기체정화용 섬모체와 사상의 기체정화용 섬모체가 조합된 것으로, 다중의 섬모층(200, 200a)에 의한 부착, 침강, 및 여과에 의한 분진 포집이 가능하며, 2개의 섬모층(200, 200a)의 대전에 의해 분진 포집성능이 향상될 수 있고, 상기 망상의 지지체(110)에 구비된 관통구(111)에 의한 필터링 기능도 추가될 수 있다.
도 5d는 망상의 지지체(110)와 섬모층(200)을 구비하는 본 발명에 따른 기체정화용 섬모체와 미세 여과공이 형성된 필터(300)를 추가로 조합시켜서 구성한 기체정화용 섬모체를 나타낸다.
상기 필터(300)는 미세 여과공이 형성된 금속 또는 비금속의 섬유사가 직조 또는 적층되어 구성된 필터, 미세 여과공이 형성된 다공성의 세라믹 필터, 합성수지 막에 미세 기공이 형성된 멤브레인 필터 등과 같은 다양한 형태 및 소재의 필터 들 중에서 선택할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 섬모층(200)을 구비하는 기체정화용 섬모체에 의해 분진이 포집되고, 이어서 상기 필터(300)에 형성된 미세 여과공에 의해 분진의 정밀여과가 이루어질 수 있으므로 정화성능을 크게 향상시킬 수 있고, 필터(300)에 가해지는 고형물 부하를 감소시켜서 교환 및 세척주기를 길게 할 수 있다.
또한, 상기 필터(300)와 상기 섬모층(200)의 자유단(202)이 서로 접촉하도록 근접배치함으로써, 기체흐름(a→b)에 의해 흔들리는 섬모(210)와 필터(300)의 표면이 서로 마찰되므로 섬모층(200)과 필터(300)가 대전되어 분진 포집성능을 향상시킬 수 있고, 동시에 섬모(210)의 흔들림에 의해 필터(300)의 표면에 부착된 분진을 비질(Brushing)하여 탈리시키므로 필터(300)의 미세 여과공을 재생할 수 있다. 공기 중의 분진은 주로 음전하로 대전되어 있으므로, 본 발명의 기체정화용 섬모체에 구비된 섬모(210)들과 필터(300)는 각각 양전하와 음전하 순으로 대전되도록 섬모(210)와 필터(300)의 물성을 구성하고, 기체흐름(a→b)은 섬모층(200)과 필터(300)의 순서로 유동시킴으로써 음전하로 대전된 분진은 전기적인 인력에 의해 주로 섬모층(200)에서 포집되고, 섬모층(200)을 통과한 분진은 전기적인 척력에 의해 필터(300)를 통과하지 못 하고 걸러지게 되며, 기체흐름에 의해 상기 섬모(210)들은 필터(300) 표면을 비질하게 되므로 필터(300) 표면에 머무르는 분진은 섬모층(200)으로 옮겨 붙게 된다.
따라서 분진은 수용능력이 큰 섬모층(200)에서 주로 포집되고, 분진 수용능력이 작고 쉽게 막히는 필터(300)에 부과되는 고형물 부하가 경감되므로 필터(300)의 교체주기를 매우 길게 할 수 있다. 이러한 대전이 이루어지도록 상기 섬모층(200)은 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등과 같은 대전서열 중에서 양전하로 대전되는 물성 중에서 선택하고, 상기 필터(300)는 유리섬유, 나일론 등과 같은 음전하로 대전되는 물성 중에서 선택할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 섬모층(200)이 구비된 기체정화용 섬모체와 미세 여과공이 형성된 필터(300)를 포함하여 구성하고, 상기 섬모층(200)과 필터(300)는 서로 접촉하도록 배치하며, 기체흐름(a→b)은 기체정화용 섬모체와 필터(300)의 순으로 유동시키고, 상기 섬모층(200)은 분진과 극성이 다른 전하로 상기 필터(300)는 분진과 극성이 같은 전하로 대전이 이루어지도록 함으로써, 분진 제거효율을 향상시키고 필터(300)의 교체주기를 길게 할 수 있게 된다.
도 5의 각 실시예에서 예시된 바와 같이 망상의 지지체, 기밀한 면상의 지지체, 사상의 지지체를 포함하고 섬모층(200)을 구비하는 본 발명에 따른 기체정화용 섬모체들과 미세 여과공이 형성된 필터(300) 중에서 2개 이상을 선택하여 조합하면 다양한 조합형의 기체정화용 섬모체를 실현할 수 있다. 또한, 이러한 조합형의 기체정화용 섬모체에서의 기체흐름은 평행흐름, 관통흐름, 직교흐름, 경사진 흐름들 중에서 여건에 맞추어 선택할 수 있다.
도 6은 본 발명의 기체정화용 섬모체에서 대전을 유도하는 마찰부재의 실시예들에 관한 개념도이다.
본 발명은 섬모층 내부에 삽입되도록 배치시켜서 섬모들을 대전시키는 마찰부재를 제공할 수 있다. 마찰부재들은 기체흐름에 의해 흔들리고 섬모들과 접촉, 분리, 충돌 및 마찰하면서 섬모들을 대전시키거나, 섬모의 굴신 방향을 일정하게 유도하여 분진 포집성능을 향상시킬 수 있다.
도 6a는 지지체(110)에 섬모(210)들과 함께 복수의 핀, 리브, 판재 등과 같은 마찰부재(430)의 배치를 나타낸다. 이러한 마찰부재(430)는 섬모층(200)의 내부에 배치하며, 마찰부재(430)의 형상과 섬모층(200)에의 삽입 깊이는 다양하게 구성할 수 있다.
기체의 흐름에 따라 섬모(210)들이 흔들리거나 굴신하면서 마찰부재(430)에 의해 대전될 수 있으며, 상기 마찰부재(430)는 섬모(210)들과 다른 대전서열의 물성으로 이루어질 수 있다.
도 6b는 지지체와 마주하며 돌출된 형태의 마찰부재를 나타낸다.
마찰부재(431)는 섬모(210)가 배치되는 지지체(110)의 맞은 편측의 구조체 또는 케이싱의 내부면 등으로부터 돌출되는 핀, 폭이 얇고 긴 막대, 내지는 판 등의 형태일 수 있다.
상기 마찰부재(431)는 도 6a에서와 같이 지지체(110)에서 돌출되는 형태이거나, 또는 도 6b에서와 같이 섬모층(200)의 전면에 배치된 망상체, 평판재 등과 같은 지지물에서 돌출시킬 수 있다. 상기 마찰부재(430, 431)들은 섬모층(200)의 내부에 삽입시켜서 섬모(210)와 접촉 및 마찰될 수 있는 모든 형태를 포함한다.
또한, 상기 마찰부재(430, 431)는 종방향 또는 횡방향의 직선 형태로 배열하였으나, 곡선 형태로 배열하거나, 섬모(210)들과의 간섭을 고려하여 지그재그 형태 등으로 배열할 수 있다.
또한, 상기 마찰부재(430, 431)는 기체의 흐름과 섬모(210)의 움직임에 의해 섬모층(200)을 대전시키는 한편, 지지체(110)의 휘청거림 등을 감소시키는 구조적인 보강기능을 수행하거나, 케이싱(미도시)의 내부 면과 상기 지지체(110)와의 간격 또는 지지체(110)와 지지체(110)들 사이의 간격을 일정하게 유지시키는 간격재 겸 버팀재 등과 같은 구조재로서 기능할 수 있다.
도 7은 본 발명의 기체정화용 섬모체에서 대전을 유도하는 대전 유도수단의 실시예들에 관한 개념도이다.
대전 유도수단(400)은 지지체(110)와는 별도의 부재로서, 섬모층(200)과/또는 지지체(110)와의 접촉을 반복하여 정전기를 유도할 수 있다.
도 7a에서의 대전 유도수단(400)은 벨트부재(410)로 이루어지고 소정의 구동장치에 의하여 회전력을 제공받아 지지체(110) 또는 섬모층(200)과의 접촉 부위를 지속적으로 변경하고 대전을 유도한다.
이 때, 기체의 유통을 위하여 상기 벨트부재(410)는 관통구나 간극을 가지는 메시망 등과 같은 형태로 이루어질 수 있으며, 상기 구동장치는 벨트부재(410)가 거치된 롤러와 연결되는 구동력 발생수단(미도시)일 수 있다.
도 7b에서의 대전 유도수단(400)은 회전부재(420)로 구성되고, 소정의 구동장치에 의하여 회전력을 제공받아 섬모층(200)을 대전시킨다.
이러한 회전부재(420)는 판상의 부재일 수 있으며, 섬모(210)나 돌기를 구비할 수 있다. 기체의 흐름(a→b)이 상기 회전부재(420)를 통과하는 구성인 경우, 기체의 유통을 위하여 상기 회전부재에는 복수의 관통구(미도시)를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 대전 유도수단(400)은 바(Bar), 브러쉬(Brush)등과 같은 접촉부재로 이루어지고 섬모층(200)과 마찰되면서 대전을 유도할 수 있으며, 직선이동, 회전, 지그재그 이동 등의 다양한 형태의 움직임이 가능하다.
상기 벨트부재(410)나 회전부재(420)와 같은 접촉부재는 테프론 소재로, 상기 섬모층(200)은 폴리아세테이트 소재로 구성하면, 상기 접촉부는 음전하로 대전되고 상기 섬모층(200)은 양전하로 대전될 수 있다. 일반적으로 공기 중 분진의 표면은 음전하로 대전되어 있으므로, 기체의 흐름(a→b)을 상기 대전 유도수단(400)을 경유하여 상기 기체정화용 섬모체(100)의 섬모층(200)으로 유동시킬 경우, 전하를 띄지 않은 분진은 상기 접촉부들에 의하여 음전하로 대전되고, 원래 음전하로 대전된 분진과 함께 양전하로 대전된 섬모층(200)에서 전기적인 인력에 의해 포집될 수 있다.
경우에 따라, 상기 대전 유도수단(400)과 상기 섬모층(200)에는 극성이 반대되도록 전류를 인가시켜서 대전시킬 수도 있다.
도 1 내지 도 6과 관련하여 설명된 기체정화용 섬모체들은 송기수단과 케이싱 또는 마찰 정전기 유도수단을 포함하여 구성된 기체정화장치에 간편하게 장착하거나 탈거할 수 있도록 모듈 형태로 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 기체정화용 섬모체를 기체정화장치에 적용하는 경우, 추가적으로 습윤 수단을 구비하여 섬모층 또는 필터부재의 표면을 습윤 상태로 유지하면, 비표면적이 큰 섬모층의 섬모들과 필터의 표면에 수막을 형성하므로 분진을 잘 포집하고 SOX, NOX, NH3 등 수용성의 가스상 물질을 용해시켜서 제거할 수 있다.
또한, 상기 기체정화용 섬모체의 섬모들 표면에 부착된 분진을 탈리시키거나, 상기 필터를 세척하여 미세 기공을 재생할 수 있도록 세척 수단을 구비할 수 있다. 습윤 수단과 세척 수단은 공급하는 유량의 상대적인 크기가 다를 뿐, 기체정화용 섬모체 및 필터들의 표면에 수체를 공급한다는 점에서 기본적으로 동일하다. 따라서 별개의 장치로 구성하거나, 하나의 장치로 구성하고 공급유량을 제어함으로써 습윤을 위한 가습과 세척을 위한 분수를 교차하여 병행할 수 있다. 또한, 세척을 간헐적으로 진행하면 세척 종료 후 다음 세척 시까지 섬모층을 습윤 상태로 유지할 수 있다.
또한, 공기 중의 세균과 유기물 등이 섬모층에 포집 및 증식되어 2차 오염을 유발할 수 있으므로, 상기 섬모에는 항균 및 살균작용에 의해 미생물의 증식을 억제하는 구리, 은 등과 같은 금속 나노물질을 포함시킬 수 있다.
또한, 기체정화용 섬모체(100)에 구비된 섬모층(200) 또는 지지체(110)를 보호하고 미관을 개선하는 외피(Skin)로 기능하며, 동시에 기체가 통과할 수 있도록 복수의 홀이 형성된 스킨재(미도시)를 추가 배치할 수 있다. 이러한 스킨재는 직포, 부직포, 망상체, 타공판, 다공의 세라믹 판재, 판상의 발포수지 등과 같이 기체가 유통될 수 있는 다양한 재질 및 형상 중에서 제한없이 선택할 수 있다.
또한, 상기 기체정화용 섬모체(100) 및 상기 스킨재에는 사진, 도형, 그림 등을 포함시켜서 미관의 개선 및 학습용 교구 등을 겸하도록 할 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 발명의 기체정화용 섬모체를 포함하는 기체정화장치의 실시예들을 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명에 따른 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체를 포함하는 창문형 기체정화장치의 개념도이다.
가정이나 사무실 등에는 일조 및 환기를 위하여 창을 설치하게 된다. 창은 창틀(611)과 창문으로 구성되고, 창문은 창문틀(612)과 판 유리, 창호지 등의 가림재로 구성되며, 슬라이딩 또는 회전하는 방식으로 열거나 닫게 되는데, 대부분의 창문에는 공기는 유통되고 벌레를 막기 위하여 방충망을 구비한다.
도 8a는 종래의 가림재 또는 방충망의 기능을 더욱 개선하여 실내로 유입되는 공기로부터 분진을 제거하고 청정한 공기가 유입되도록 하는 기체정화용 섬모체(100)를 포함하는 창문형 기체정화장치(610)에 관한 것이다.
상기 창문형 기체정화장치(610)는 본 발명의 기체정화용 섬모체(100)를 창틀(611), 창문틀(612)에 설치하여 구성하거나, 종래의 방충망처럼 별개의 문틀을 구비하고 본 발명의 기체정화용 섬모체(100)를 결합시켜 구성할 수 있으며, 창의 개방구를 완전히 덮을 수 있고 필요시 쉽게 열고 닫을 수 있는 구조가 바람직하다.
도 8b에서와 같이 상기 창문형 기체정화장치(610)는 별도의 송풍장치가 설치되지 않는 상태에서 공기가 상기 기체정화용 섬모체(100)의 섬모층 및 관통구를 통과하는 과정에서 분진이 포집되고 청정한 공기가 유입되는 자연환기 방식일 수 있다.
종래의 필터들은 공기가 미세 여과공을 통과하기 위해서는 상당한 여과압력이 소요되므로 송기수단이 없는 자연환기 조건에서는 만족스러운 환기량의 확보가 불가능하다. 반면에, 본 발명의 기체정화용 섬모체(100)는 비표면적이 매우 큰 섬모층에서 분진이 주로 부착 및 침강에 의해 포집되므로, 압력소요가 적고 공기정화량 및 자연환기량을 증대시킬 수 있다.
또한, 도 8b에 도시된 바와 같이, 창문에 설치된 기체정화용 섬모체(100)와는 별개로 설치된 환기 휀(613)으로 실내 공기를 배기시키면 기체정화용 섬모체(100)에 부압이 작용하므로 공기정화량 및 환기량을 증대될 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 벽걸이형 기체정화장치를 도시한 개념도이다.
도 9a는 족자로 구성한 벽걸이형 기체정화장치(620)를 예시한 것으로, 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체(100)에 고리 등과 같은 벽걸이수단(621)을 구비하고, 벽면에 걸어두면 유동하는 공기 중의 분진이 섬모층에서 포집될 수 있다. 섬모층이 실내 측으로 노출되므로 외관상 장식용 카펫과 같은 형태를 이루며, 두루마리와 카펫처럼 접거나 펼칠 수 있다. 기본적으로 송기수단을 구비하지 않는 구조이나, 선풍기 등으로 벽면에 배치된 족자형 기체정화장치의 섬모층을 향하여 기체를 유동시켜서 분진 포집성능을 향상시킬 수 있다.
도 9b에 도시된 벽걸이형 기체정화장치(620)는 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체(100)에 외곽 프레임(500)을 구비하고 고리를 결합시켜서 벽에 걸거나 앵커 또는 접착제를 이용하여 벽면에 고정 또는 부착시키는 등의 벽걸이수단(621)을 포함할 수 있다.
또한, 양 측면 모두가 기체가 유동되어야 하는 기체정화용 섬모체(100)로 구성된 벽걸이형 기체정화장치(620)를 벽면에 설치해야 할 경우, 벽면과 소정의 간격만큼 이격 설치하여 벽면과의 사이에 공기 유동로를 확보하고, 전면과 벽면 측을 통하여 공기가 유동 및 정화되도록 할 수 있다.
이러한 벽걸이형 기체정화장치(620)는 그림, 사진, 도형, 지도, 글씨 등을 함께 게재함으로써 장식 및 교구재로 이용할 수 있고, 별도의 설치 공간이 소요되지 않으므로 유리하다.
도 10은 본 발명에 따른 병풍형 기체정화장치를 도시한 개념도이다.
본 발명에서는 실내 공기의 정화를 위해 원하는 장소로 이동할 수 있는 병풍형 기체정화장치(630)를 제공할 수 있다.
이러한 병풍형 기체정화장치(630)는 별도의 외곽 프레임을 포함하는 복수의 기체정화용 섬모체들로 이루어질 수 있고, 외곽 프레임을 구비하여 견고한 형태를 갖추고 패널형으로 모듈화된 기체정화용 섬모체들을 힌지로 구성된 접이부(631)로 결합하거나 종래의 병풍에서와 같이 직물 등과 같은 유연한 소재로 접착 결합하여 접거나 펼칠 수 있는 구조의 접이부(631) 등으로 결합할 수 있다.
이와 같은 병풍형 기체정화장치(630)는 공기정화가 필요한 곳으로 이동하여 공기를 정화할 수 있음은 물론, 상기 접이부(631)를 펴거나 접어서 필요한 넓이만큼을 바닥면에 펼치면 자립할 수 있으므로, 이동식의 칸막이, 벽면 장식품, 햇볕 또는 시선을 차단하는 가리개 등으로 사용하고 접어서 간편하게 보관할 수 있는 종래의 병풍으로서의 기능을 겸할 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 칸막이형 기체정화장치를 도시한 개념도이다.
본 발명에 따른 기체정화용 섬모체(100) 및 외곽 프레임(500)을 구비하여 패널형으로 모듈화된 기체정화용 섬모체는 고정식의 칸막이는 물론, 자유롭게 이동할 수 있는 간이 칸막이형의 자립식 기체정화장치(640)를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 기체정화용 섬모체(100)를 필요로 하는 곳으로 이동하고 바닥면에 세울 수 있도록 하는 받침재 또는 버팀재 등과 같은 지지수단(641)을 외곽 프레임 또는 지지부재에 배치하며, 가정은 물론 대중식당, 도서관 등에서 식탁, 책상들 사이에 경계를 구분하는 이동식 간이용 칸막이 겸 가림수단으로 이용할 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 선풍기형 기체정화장치를 도시한 개념도이다.
도 12에 도시된 본 발명의 기체정화용 섬모체(100)를 포함하는 기체정화장치는 기체를 유동하는 선풍기(651)와 하나 이상의 탈착부(652)를 더 포함하고, 상기 탈착부(652)는 상기 선풍기(651)의 구동부 케이싱과/또는 회전날개(653)를 수용하는 보호망(654)에 상기 기체정화용 섬모체(100)를 서로 결합 및 해체를 반복할 수 있는 구성의 선풍기형 기체정화장치(650)에 관한 것이다. 상기 기체정화용 섬모체(100)는 정압이 형성되는 회전날개(653)의 전면 또는 부압이 형성되는 회전날개(653)의 후면 측중에서 어느 한 측에 설치하거나 양측에 설치할 수 있다.
상기 기체정화용 섬모체(100)는 내부에 수용공간을 구비하는 용적형태를 이루며, 평소에는 상기 탈착부(652)를 탈거하여 상기 기체정화용 섬모체(100)를 해체한 상태에서 선풍기(651) 본래의 용도로 사용하고, 황사 등으로 인해 분진 제거가 필요시에는 상기 탈착부(652)에 의하여 상기 기체정화용 섬모체(100)를 선풍기(651)에 결합하여 분진 제거에 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 기체정화용 섬모체(100)를 포함하는 기체정화장치로서, 기체를 유동하며 주로 환기용으로 사용하는 환풍기(미도시)와 하나 이상의 탈착부를 더 포함하고, 상기 탈착부는 상기 환풍기의 프레임과/또는 보호망에 기체정화용 섬모체를 서로 결합 및 해체를 반복할 수 있는 구성의 환풍기형 기체정화장치(미도시)를 구성할 수 있다.
상기한 선풍기형 및 환풍기형의 기체정화장치는 주로 외부 케이싱이 없는 상태에서 기체정화용 섬모체가 노출되며, 선풍기 및 환풍기가 가동과 중지의 반복이 빈번한 것이 일반적이므로, 일반적인 직포, 부직포 등의 필터 부재를 적용할 경우 가동중지 및 재가동 시에 필터 부재의 표면에 포집된 분진이 이탈 및 역류되어 재오염의 우려가 크다.
반면에, 본 발명의 기체정화용 섬모체는 분진이 섬모층의 내부에 포집되고, 섬모층의 내부는 급격한 기체흐름이 직접 작용되지 않고 완충되므로 포집된 분진의 이탈 및 역류 가능성이 낮고 안정적이다.
또한, 선풍기(651)와 환풍기의 전면과/또는 후면에 설치되는 주로 용적형의 상기 기체정화용 섬모체(100)의 입구 측에는 기체의 흐름방향을 향할수록 유로의 단면적이 점축되는 깔데기 형태의 역류방지부(655)를 구비함으로써 가동중지 및 재가동 시에도 분진의 역류를 최소화할 수 있게 된다. 상기 역류방지부(655)는 망상체 또는 본 발명의 섬모층이 구비된 기체정화용 섬모체(100)로 구성하되, 본 발명의 기체정화용 섬모체(100)를 적용하는 경우, 섬모층이 역류흐름과 직면할 수 있도록 상기 역류방지부(655)에 형성된 섬모층은 상기 용적형의 기체정화용 섬모체(100) 측을 향하도록 배치함으로써 역류흐름 중의 분진을 포집하고 분진 유출을 최소화할 수 있다.
상기한 본 발명의 다양한 실시예들은 상호 조합되거나 치환될 수 있고, 각각을 이루는 구성들 또한 다른 실시예에 적용될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
100...기체정화용 섬모체 110, 110a, 110b...지지체
111, 111a, 111b...관통구 120, 120a, 120b...지지부재
200...섬모층 201...고정단
202...자유단 210...섬모
300...필터 400...대전 유도수단
410...벨트부재 420...회전부재
430, 431...마찰부재 500...외곽 프레임
610...창문형 기체정화장치 611...창틀
612...창문틀 613...환기 휀
620...벽걸이형 기체정화장치 621...벽걸이수단
630...병풍형 기체정화장치 631...접이부
640...칸막이형 기체정화장치 641...지지수단
650...선풍기형 기체정화장치 651...선풍기
652...탈착부 653...회전날개
654...보호망 655...역류방지부

Claims (13)

  1. 지지체(110); 및
    상기 지지체(110)에 일단이 고정되는 고정단(201)과 지지체에 고정되지 않는 자유단(202)을 구비하는 다수의 섬모(210)로 이루어지는 섬모층(200);을 포함하고,
    상기 지지체(110)는, 상기 섬모층(200)의 배열을 유지하도록 되어 있고,
    상기 섬모층(200)을 통과한 기체 중의 분진을 여과하여 포집할 수 있는 복수의 여과공이 형성된 필터(300);를 포함하고,
    상기 필터(300)는 미세 여과공이 형성된 금속 또는 비금속의 섬유사가 직조 또는 적층되어 구성된 필터, 미세 여과공이 형성된 다공성의 세라믹 필터, 및 합성수지 막에 미세 기공이 형성된 멤브레인 필터를 포함하는 필터들 중에서 선택되고,
    상기 섬모층(200)은 상기 필터(300)에 상기 자유단(202)이 접촉되도록 배치되고 기체의 흐름에 의하여 자유단이 필터(300)의 표면을 비질하면서 공기 중의 분진과 다른 극성의 전하로 대전되고, 상기 필터(300)는 섬모층(200)을 통과한 기체가 통과하며 분진과 같은 극성의 전하로 대전되고,
    상기 섬모층(200)은 분진과 극성이 다른 전하로 상기 필터(300)는 분진과 극성이 같은 전하로 대전이 이루어지도록 하기 위하여, 상기 섬모층(200)은 대전서열 중에서 양전하로 대전되는 물성 중에서 선택하고, 이에 대하여 상기 필터(300)는 대전서열 중에서 음전하로 대전되는 물성 중에서 선택하며,
    음전하로 대전된 분진은 정전기적인 인력에 의해 상기 섬모층(200)을 구비하는 기체정화용 섬모체에 의해 분진이 1차로 포집되고, 섬모층(200)을 통과한 분진은 전기적인 척력에 의해 필터(300)를 통과하지 못 하고 걸러지도록 되어, 분진의 정밀여과가 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 섬모층은,
    굴신율, 탄성, 모양, 굵기, 길이, 소재, 전기저항, 대전서열 중에서 어느 하나 이상이 서로 다른 두 종류 이상의 섬모들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지체는,
    다수의 관통구를 구비하는 망상의 지지체, 기밀한 구조의 면상의 지지체, 및 굵기 또는 폭에 비하여 상대적으로 길이가 긴 사상의 지지체 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 섬모는,
    미생물의 증식을 억제하는 금속 나노물질;을 포함하는 것을 특징으로 하는 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
KR1020160108200A 2016-08-25 2016-08-25 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체와 이를 포함하는 기체정화장치 KR101793387B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160108200A KR101793387B1 (ko) 2016-08-25 2016-08-25 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체와 이를 포함하는 기체정화장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160108200A KR101793387B1 (ko) 2016-08-25 2016-08-25 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체와 이를 포함하는 기체정화장치

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150148305 Division 2015-10-23 2015-10-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170048142A KR20170048142A (ko) 2017-05-08
KR101793387B1 true KR101793387B1 (ko) 2017-11-13

Family

ID=60164059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160108200A KR101793387B1 (ko) 2016-08-25 2016-08-25 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체와 이를 포함하는 기체정화장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101793387B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101987902B1 (ko) * 2017-09-13 2019-06-11 한국항공대학교산학협력단 마찰 전기 기반의 먼지 포집 장치
KR102245240B1 (ko) * 2019-02-08 2021-04-28 경기대학교 산학협력단 미세 먼지 포집용 필터 및 이를 포함하는 필터링 시스템

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015083293A (ja) * 2013-09-17 2015-04-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電気集塵フィルタユニット

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015083293A (ja) * 2013-09-17 2015-04-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電気集塵フィルタユニット

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170048142A (ko) 2017-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101964548B1 (ko) 패널형 여과 모듈과 이를 포함하는 기체정화장치
KR100749772B1 (ko) 공기 정화기
US11192059B2 (en) Uniformly expandable air filter
US7258729B1 (en) Electronic bi-polar electrostatic air cleaner
EP1981610B1 (en) Improved filter media for active field polarized media air cleaner
US20210276021A1 (en) Filter Media For Active Field Polarized Media Air Cleaner
KR20180043561A (ko) 정전기 에어필터
US11452960B2 (en) Corrugated filtration media for polarizing air cleaner
KR101793387B1 (ko) 섬모층을 구비하는 기체정화용 섬모체와 이를 포함하는 기체정화장치
US7052524B1 (en) Fan mounted air purifier
US20020020297A1 (en) Method and device for air purification
KR20170047798A (ko) 패널형 여과 모듈과 이를 포함하는 기체정화장치
KR101825900B1 (ko) 미세먼지 포집 및 살균기능을 구비하는 청소장치
KR20170047799A (ko) 패널형 기체정화모듈과 이를 포함하는 기체정화장치
CN210057699U (zh) 一种轨道车辆空气过滤器
JP7298938B2 (ja) 空気清浄器及び空気清浄器ユニット
KR200421849Y1 (ko) 공조용 필터
KR20210140929A (ko) 공기청정기
KR101563220B1 (ko) 공기정화기
KR20200092212A (ko) 창틀 설치형 공기여과장치
JPS63294957A (ja) 室内空気浄化方法
JP2002022219A (ja) 空気清浄機

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right