KR101960155B1 - Ultrasonic dust removing equipment - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미세먼지를 집진하는 과정에서 필터 등 여과장치에 작용하는 압력손실을 최소화하면서, 효과적으로 미세먼지를 제거할 수 있는 집진장치에 관한 것으로, 공기가 유입되는 유입구와 유출구를 갖는 관로, 상기 유입구의 후단에 음이온을 발생시키는 이온발생장치, 상기 유입구로부터 유입되는 공기의 흐름 방향과 수직으로 초음파를 발생시키면서 상기 관로내에 위치하는 초음파 발생장치 1, 상기 초음파 발생장치로부터 발생되는 초음파의 진행방향에 대응되는 면에 위치하면서 상기 관로내에 있는 초음파 반사판, 상기 초음파 발생장치와 상기 초음파 반사판 사이에 형성되는 정상파, 상기 정상파의 노드 부분에 위치하면서 상기 유입구로부터 유입되는 공기의 흐름 방향과 수평으로 위치하는 정전필터를 포함하여 구성된다.The present invention relates to a dust collecting apparatus capable of effectively removing fine dust while minimizing a pressure loss acting on a filtration apparatus such as a filter in the process of collecting fine dust. The dust collecting apparatus includes a duct having an inlet port and an outlet port through which air flows, An ultrasonic wave generator 1 positioned in the channel while generating ultrasonic waves perpendicular to a flow direction of the air flowing from the inlet, and an ultrasonic generator 1 for generating ultrasonic waves in accordance with the direction of ultrasonic waves generated from the ultrasonic wave generator And an electrostatic filter positioned horizontally with respect to a flow direction of the air flowing from the inlet port while being positioned at a node portion of the stationary wave, .
Description
본 발명은 초음파 기반의 미세먼지 집진장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세먼지를 집진하는 과정에서 필터 등 여과장치에 작용하는 압력손실을 최소화하면서, 효과적으로 미세먼지를 제거할 수 있는 집진장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic-wave-based fine dust collector, and more particularly, to a dust collector capable of effectively removing fine dust while minimizing a pressure loss acting on a filtration device such as a filter in the process of collecting fine dust will be.
미세먼지는 화석연료의 연소과정, 도로, 철로 등의 먼지 등으로부터 발생하며, 공기 중에 부유하면서 0.1 내지 10 μm 수준의 입경을 가지고 있다. 최근에는 0.1 μm 이하의 입자상물질을 초미세먼지로 분류하여 별도로 관리하고 있을 정도로 보건학적 위해성에 관한 관심이 높아지고 있다. 미세먼지는 세기관지에서 염증반응을 일으켜 천식, 만성기관지염, 기도폐쇄 등을 유발하거나 악화시키며, 폐 조직에서 박테리아의 불활성화 또는 제거작용을 방해하여 호흡기계 감염을 일으키기도 한다. 이외에도 미세먼지는 심근경색, 뇌졸중, 심박동수 이상, 급사 등 심혈관계질환의 중요한 위험요인으로도 인식되고 있다. 이러한 미세먼지의 위험성은 미세먼지의 성분과 밀접한 관계를 가지고 있으며, 미세먼지의 중요한 배출원인 화석연료의 연소에 의해 발생하는 경우, 탄소성분을 유기탄화수소, 질산염, 금속, 황산염 등이 둘러싸고 있는 구조를 가지고, 이들 성분들은 미세먼지의 독성에 중요한 역할을 하고 있다.Fine dust is generated from combustion process of fossil fuel, dust such as road and railroad, and has a particle size of 0.1 to 10 μm while floating in the air. In recent years, there has been a growing interest in health hazards, such that particulate matter below 0.1 μm is classified as ultra fine dust and managed separately. Fine dust causes an inflammation reaction in bronchial tubes to cause or exacerbate asthma, chronic bronchitis and airway obstruction, and may cause respiratory infections by obstructing the inactivation or elimination of bacteria in lung tissue. In addition, fine dust is an important risk factor for cardiovascular diseases such as myocardial infarction, stroke, heart rate abnormality, sudden death. The risk of such fine dust is closely related to the composition of fine dust, and when the fossil fuel is generated by the combustion of fossil fuel, which is an important source of fine dust, the structure in which the carbon component is surrounded by organic hydrocarbons, nitrates, metals, and sulfates These ingredients play an important role in the toxicity of fine dust.
미세먼지의 배출원은 상기에 기재된 바와 같이 화석연료의 연소 및 도로, 철로 등으로부터의 비산 등이 유력하며, 특히 실내환경 및 지하도 등 일부 밀폐가 이루어진 환경에서는 적절한 환기가 이루어지기가 어려워, 100 μg/m3 이상으로 나타났고, 이러한 고농도의 미세먼지는 수 만명 이상이 이용하는 7시 내지 9시, 18시부터 20시까지의 통근시간대에 큰 문제가 되고 있다. 일반적으로 미세먼지를 저감하는 집진시설로는 백필터 및 전기집진기 등이 이용되고 있으나, 가정집 등 실내환경에서는 필터 기반의 여과장치가 주류를 이루고 있다. 이와 관련하여 현재까지 적용되고 있는 종래 기술은 입경이 작은 초미세먼지까지 집진할 수 있는 헤파필터 또는 통상의 필터여재를 이용하고 있으나, 헤파필터의 경우 초미세먼지까지 집진이 가능하나, 높은 압력손실로 인해 전기세 등 운전경비 부담이 가중되고 있는 형편이다. 일례로 한국등록특허 제1638065호는 헤파필터를 이용하여 적어도 25 mmAq 수준의 압력손실이 발생하며, 따라서, 시간당 처리할 수 있는 공기량이 낮아 가정집 등 실내환경에서 미세먼지를 제거하기에는 어려움이 있다. 반면에, 헤파필터가 아닌 통상의 필터를 사용하는 한국공개특허 제2014-00032245호, 일본공개특허 제2015-150524호는 압력손실은 작으나, 필터의 기공이 커 초미세먼지를 제거하기에는 어려움이 있고, 이 역시 배기가스 등 집진대상가스의 유동방향과 수직으로 필터가 구성되어 일정수준의 전기세를 부담해야 하는 문제가 있다. As described above, the source of fine dust is likely to burn fossil fuels and scatter from roads, railways, etc. Especially in an indoor environment such as an indoor environment and an underground environment, adequate ventilation is difficult to achieve, m 3 , and these high concentrations of fine dust are a major problem in commuting time from 7:00 to 9:00 and 18:00 to 20:00, which are used by tens of thousands of people. BACKGROUND ART Generally, dust collecting facilities for reducing fine dust include bag filters and electrostatic dust collectors, but filter-based filtering apparatuses are mainly used in indoor environments such as a home. In the related art, a conventional HEPA filter or conventional filter media capable of collecting dust to ultra fine dust having a small particle size is used, but in the case of a HEPA filter, it is possible to collect dust to ultra fine dust, Which is a burden on the operator. Korean Patent No. 1638065, for example, has a pressure loss of at least 25 mmAq using a HEPA filter, and therefore, the amount of air that can be treated per hour is low, making it difficult to remove fine dust in an indoor environment such as a home. On the other hand, in Korean Patent Laid-Open Nos. 2014-00032245 and 2015-150524, which use a normal filter other than a HEPA filter, the pressure loss is small, but the pores of the filter are large and it is difficult to remove ultrafine dust , There is also a problem that a filter is formed perpendicularly to the flow direction of the gas to be collected, such as exhaust gas, and a certain level of electricity tax is to be borne.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 가정집 및지하도 등 실내 환경에서 압력손실을 최소화한 상태에서 미세먼지를 저감할 수 있도록 하는 것에 목적을 두고 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to reduce fine dust in an indoor environment such as a house and a underpass, while minimizing pressure loss.
또한, 본 발명은 압력손실이 최소화된 상태에서 헤파필터를 이용하지 않으면서도 입경이 작은 초미세먼지를 응집하여 통상의 필터로 제거하는 것에 목적을 두고 있다.It is another object of the present invention to agglomerate ultra fine dust having a small particle diameter without using a HEPA filter in a state in which pressure loss is minimized and to remove it with a conventional filter.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 초음파 미세먼지 집진장치는 공기가 유입되는 유입구와 유출구를 갖는 관로; 상기 유입구의 후단에 음이온을 발생시키는 이온발생장치; 상기 유입구로부터 유입되는 공기의 흐름 방향과 수직으로 초음파를 발생시키면서 상기 관로내에 위치하는 초음파 발생장치 1; 상기 초음파 발생장치로부터 발생되는 초음파의 진행방향에 대응되는 면에 위치하면서 상기 관로내에 있는 초음파 반사판; 상기 초음파 발생장치와 상기 초음파 반사판 사이에 형성되는 정상파; 상기 정상파의 노드 부분에 위치하면서 상기 유입구로부터 유입되는 공기의 흐름 방향과 수평으로 위치하는 정전필터를 포함한다. In order to solve the above problems, an ultrasonic fine dust collector of the present invention includes: a conduit having an inlet and an outlet through which air flows; An ion generating device for generating negative ions at a rear end of the inlet; An ultrasonic generator 1 positioned in the channel while generating ultrasonic waves perpendicular to a flow direction of the air introduced from the inlet; An ultrasonic wave reflection plate located in a surface of the channel corresponding to a traveling direction of ultrasonic waves generated from the ultrasonic wave generator; A standing wave formed between the ultrasonic wave generator and the ultrasonic wave reflecting plate; And an electrostatic filter positioned at a node portion of the standing wave and positioned horizontally with respect to a flow direction of the air introduced from the inlet.
또한, 본 발명의 초음파 미세먼지 집진장치는 공기가 유입되는 유입구와 유출구를 갖는 관로; 상기 유입구의 후단에 음이온을 발생시키는 이온발생장치; 상기 유입구로부터 유입되는 공기의 흐름 방향과 수직으로 초음파를 발생시키면서 상기 관로내에 위치하는 초음파 발생장치 1; 상기 초음파 발생장치로부터 발생되는 초음파의 진행방향에 대응되는 면에 위치하면서 상기 관로내에 있는 초음파 발생장치 2; 상기 초음파 발생장치 1과 상기 초음파 발생장치 2 사이에 형성되는 정상파; 상기 정상파의 노드 부분에 위치하면서 상기 유입구로부터 유입되는 공기의 흐름 방향과 수평으로 위치하는 정전필터를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic fine dust collector comprising: a conduit having an inlet and an outlet through which air flows; An ion generating device for generating negative ions at a rear end of the inlet; An ultrasonic generator 1 positioned in the channel while generating ultrasonic waves perpendicular to a flow direction of the air introduced from the inlet; An ultrasonic wave generating device 2 located in a plane corresponding to a traveling direction of ultrasonic waves generated from the ultrasonic wave generating device, A standing wave formed between the ultrasonic wave generator 1 and the ultrasonic wave generator 2; And an electrostatic filter positioned at a node portion of the standing wave and positioned horizontally with respect to a flow direction of the air introduced from the inlet.
여기에서, 상기 초음파 발생 장치 1 및 초음파 발생장치 2는 화학식 1의 조성을 갖는 지르코늄(Zr)을 포함하는 페로브스카이트형 구조([A][B]O3)의 다결정체 세라믹(Polycrystalline Ceramics)을 포함할 수 있다. Here, the ultrasonic wave generating device 1 and the ultrasonic wave generating device 2 are made of polycrystalline ceramics of a perovskite type structure ([A] [B] O 3 ) containing zirconium (Zr) .
(화학식 1)(Formula 1)
[A][(MN)1-x-yTixZry]O3 [A] [(MN) 1-xy Ti x Zr y ] O 3
여기서 A는 Pb, Sr, Ca, Ba, Bi 중 하나 이상으로 구성되며, M은 Ce, Co, Fe, In, Lu, Mg, Mn, Ni, Sc, Yb, Zn 중 하나 이상으로 구성되고, N은 Nb, Sb, Ta, W 중 하나 이상으로 구성되며, 0.05≤x≤0.58 (몰비), 0.05≤y≤0.62 (몰비)이다.Wherein A is composed of at least one of Pb, Sr, Ca, Ba and Bi and M is at least one of Ce, Co, Fe, In, Lu, Mg, Mn, Ni, Sc, Is composed of at least one of Nb, Sb, Ta and W, and 0.05? X? 0.58 (molar ratio) and 0.05? Y? 0.62 (molar ratio).
또한, 본 발명의 초음파 미세먼지 집진장치에서 상기 초음파 발생 장치 1 및 초음파 발생장치 2는 화학식 1의 조성을 갖는 지르코늄(Zr)을 포함하는 페로브스카이트형 구조([A][B]O3)의 단결정(Single Crystal)인 것을 특징으로 한다. Further, in the ultrasonic fine particle dust collecting apparatus of the present invention, the ultrasonic wave generating apparatus 1 and the ultrasonic wave generating apparatus 2 may include a perovskite type structure ([A] [B] O 3 ) containing zirconium (Zr) And is characterized in that it is a single crystal.
(화학식 1)(Formula 1)
[A][(MN)1-x-yTixZry]O3 [A] [(MN) 1-xy Ti x Zr y ] O 3
여기서 A는 Pb, Sr, Ca, Ba, Bi 중 하나 이상으로 구성되며, M은 Ce, Co, Fe, In, Lu, Mg, Mn, Ni, Sc, Yb, Zn 중 하나 이상으로 구성되고, N은 Nb, Sb, Ta, W 중 하나 이상으로 구성되며, 0.05≤x≤0.58 (몰비), 0.05≤y≤0.62 (몰비)이다.Wherein A is composed of at least one of Pb, Sr, Ca, Ba and Bi and M is at least one of Ce, Co, Fe, In, Lu, Mg, Mn, Ni, Sc, Is composed of at least one of Nb, Sb, Ta and W, and 0.05? X? 0.58 (molar ratio) and 0.05? Y? 0.62 (molar ratio).
여기에서, 상기 초음파 반사판의 표면은 평평한 형태, 곡면으로 휘어진 형태, 표면에 요철이 있는 형태 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.Here, the surface of the ultrasonic wave reflector is characterized by being a flat surface, a curved surface, or a surface irregular surface.
본 발명에 따른 초음파 미세먼지 저감장치는 초미세먼지를 정상파의 노드 부분에 응집하기 때문에 헤파필터처럼 기공이 작은 필터가 아닌, 초미세먼지와 비교하여 기공이 상대적으로 큰 필터로도 초미세먼지를 집진할 수 있는 효과가 있다.The ultrasonic fine dust abatement device according to the present invention does not use a filter having a small pore size such as a HEPA filter because it superposes the ultrafine dust on a node portion of a standing wave. Even if the filter has a relatively large pore size, There is an effect of collecting dust.
또한, 통상의 집진장치와 같이 집진대상인 먼지를 포함하는 공기의 유동방향과 수직으로 필터가 설치되는 것이 아니라, 공기의 유동방향과 수평으로 필터가 설치되기 때문에 압력손실이 최소화되는 장점이 있다.In addition, since the filter is installed perpendicularly to the flow direction of the air, the filter is installed perpendicularly to the direction of air flow including the dust to be dusted, as in a general dust collector, and thus the pressure loss is minimized.
또한, 미세먼지를 집진하는 필터 자체에 초음파 진동이 이루어지기 때문에 입자상 물질에 포함된 박테리아 및 바이러스를 살균하는 효과도 가질 수 있다.In addition, since the ultrasonic vibration is generated in the filter itself for collecting fine dust, it can also have an effect of sterilizing bacteria and viruses contained in particulate matter.
도 1은 본 발명의 초음파 미세먼지 집진장치의 제1실시 양태를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 초음파 미세먼지 집진장치의 제2실시 양태를 나타낸다.Fig. 1 shows a first embodiment of the ultrasonic fine dust collector of the present invention.
Fig. 2 shows a second embodiment of the ultrasonic fine dust collector of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 미세먼지 저감시스템에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a fine dust reduction system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 출원에서 “포함한다”라는 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 구성요소, 부분품, 숫자 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 구성요소, 부분품, 숫자 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The use of the term " comprising " in this application is intended to specify the presence of stated features, components, parts, numbers, or combinations thereof in the specification, and not to limit the presence or addition of one or more other features, components, It is to be understood that they do not preclude the presence or addition of one or more of the foregoing.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Also, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
본 발명의 초음파 미세먼지 집진장치는 제1 및 제2의 2가지 형태의 실시양태를 가진다. 우선, 도 1을 통해 본 발명의 초음파 미세먼지 집진장치의 제1 실시양태를 살펴보면, 공기가 유입되는 유입구와 유출구를 갖는 관로, 상기 유입구의 후단에 음이온을 발생시키는 이온발생장치, 상기 유입구로부터 유입되는 공기의 흐름 방향과 수직으로 초음파를 발생시키면서 상기 관로내에 위치하는 초음파 발생장치 1, 상기 초음파 발생장치로부터 발생되는 초음파의 진행방향에 대응되는 면에 위치하면서 상기 관로내에 있는 초음파 반사판, 상기 초음파 발생장치와 상기 초음파 반사판 사이에 형성되는 정상파, 상기 정상파의 노드 부분에 위치하면서 상기 유입구로부터 유입되는 공기의 흐름 방향과 수평으로 위치하는 정전필터를 포함하여 구성된다. The ultrasonic fine dust collector of the present invention has the first and second embodiments. A first embodiment of the ultrasonic fine particle dust collecting apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. 1. The first embodiment of the ultrasonic fine particle dust collecting apparatus of the present invention comprises a duct having an inlet port and an outlet port for introducing air, an ion generating device for generating anion at a rear end of the inlet, An ultrasonic wave generating device 1 positioned in the channel while generating ultrasonic waves perpendicular to the direction of air flow, an ultrasonic wave reflecting plate located on a surface corresponding to a traveling direction of ultrasonic waves generated from the ultrasonic wave generating device, And an electrostatic filter positioned between the device and the ultrasonic wave reflecting plate and horizontally positioned with respect to a flowing direction of air flowing from the inlet port while being positioned at a node portion of the standing wave.
도 1의 관로는 집진대상물인 미세먼지를 포함하는 공기가 유입되는 유입구와 상기 유입구의 후단에 미세먼지를 마이너스 또는 플러스로 대전시키는 이온발생기가 위치한다. 상기 이온발생기에 의해 공기 중 포함된 미세먼지가 마이너스로 대전될 경우 후단의 정전필터는 플러스로 구성되며, 반대로 이온발생기에 의해 공기 중 포함된 미세먼지가 플러스로 대전된다면 후단의 정전필터는 마이너스로 구성된다. 본 발명에서 이온발생기는 플라즈마 이온 발생 장치 등으로 이루어지며, 통상적인 경우 상당부분의 미세먼지가 마이너스를 가짐에 따라, 마이너스 이온발생기를 이용하는 것이 유리하다. 상기와 같이 이온발생기에 의해 마이너스로 대전된 공기 중 미세먼지는 초음파 발생장치에 의해 발생된 초음파 영역을 통과하게 되며, 이 과정에서 초음파에 의해 형성된 정상파의 노드 부분에서 응집이 이루어지게 된다. In the duct of Fig. 1, an inlet for introducing air containing fine dust, which is an object to be collected, and an ion generator for negatively or positively charging fine dust are located at the rear end of the inlet. When the minute dust contained in the air is negatively charged by the ion generator, the electrostatic filter at the rear stage is constituted by a plus, while if the fine dust contained in the air is positively charged by the ion generator, the electrostatic filter at the rear stage is minus . In the present invention, the ion generator is constituted by a plasma ion generator or the like, and it is advantageous to use a negative ion generator as the fine dust in a substantial part usually has a minus. As described above, the fine dust in the air negatively charged by the ion generator passes through the ultrasonic wave generated by the ultrasonic wave generating device, and in this process, the coagulation occurs at the node portion of the standing waves formed by the ultrasonic waves.
본 발명의 초음파 미세먼지 집진장치에서 초음파 발생장치는 초음파를 발생시키는 압전체로 구성되며, 압전체는 전기를 공급받게 되면 전기를 기계적 에너지로 변경시켜 초당 만번 이상의 진동을 통해 초음파를 발생시키게 된다. 본 발명에서는 상기의 초음파를 발생시키기 위하여 특정한 화학성분으로 이루어진 다결정 또는 단결정의 압전체를 이용하고 있다. 본 발명의 상기 압전체는 아래 화학식 1의 조성을 갖는 지르코늄(Zr)을 포함하는 페로브스카이트형 구조([A][B]O3) 의 다결정체 또는 단결정체의 세라믹을 포함할 수 있다. In the ultrasonic fine particle dust collecting apparatus of the present invention, the ultrasonic wave generating apparatus is composed of a piezoelectric body for generating ultrasonic waves. When the electricity is supplied to the piezoelectric body, electricity is converted into mechanical energy and ultrasonic waves are generated through vibrations more than 10,000 times per second. In the present invention, a polycrystal or single crystal piezoelectric material made of a specific chemical component is used to generate the ultrasonic wave. The piezoelectric material of the present invention may include a polycrystalline or monocrystalline ceramic of perovskite type structure ([A] [B] O 3 ) containing zirconium (Zr) having the following chemical formula 1.
(화학식 1)(Formula 1)
[A][(MN)1-x-yTixZry]O3 [A] [(MN) 1-xy Ti x Zr y ] O 3
여기서 A는 Pb, Sr, Ca, Ba, Bi 중 하나 이상으로 구성되며, M은 Ce, Co, Fe, In, Lu, Mg, Mn, Ni, Sc, Yb, Zn 중 하나 이상으로 구성되고, N은 Nb, Sb, Ta, W 중 하나 이상으로 구성되며, 0.05≤x≤0.58 (몰비), 0.05≤y≤0.62 (몰비)이다.Wherein A is composed of at least one of Pb, Sr, Ca, Ba and Bi and M is at least one of Ce, Co, Fe, In, Lu, Mg, Mn, Ni, Sc, Is composed of at least one of Nb, Sb, Ta and W, and 0.05? X? 0.58 (molar ratio) and 0.05? Y? 0.62 (molar ratio).
본 발명의 초음파 미세먼지 집진장치에서는 상기의 압전체에 50 ~ 400V, 10 ~ 500 W(Watt)의 전기를 공급하게 되며, 이렇게 공급된 전기는 출력 1 W 이상의 초음파를 발생시키게 된다. 이 경우, 발생된 초음파는 20 ~ 50 kHz의 주파수와 공기 중에서 1.7 ~ 0.7 cm의 파장(wavelength)을 가지게 되며, 상기의 파장을 가진 초음파는 초음파의 발생방향에 대응하는 방향에 위치한 반사판에 의해 반사되게 된다. 상기의 조건에 의해 본 발명에서 발생된 초음파는 반사판에 의해 초음파 발생장치에서 발생되어 진행되는 방향과 반대방향으로 진행되게 되며, 이렇게 초음파 발생장치에서 발생된 초음파와 반사판에 의해 반사된 초음파에 의해 정상파가 생성되게 된다. 본 발명에서 생성되는 정상파는 Standing Wave로 명칭되며, 파동(Wave)이 한정된 공간안에 갇혀서 제자리에서 진동하는 형태로 정의된다. 본 발명의 초음파 미세먼지 집진장치에서 발생되는 정상파의 특징은 초음파 에너지가 집중되는 마디(Node)와 반대로 초음파 에너지가 확산되는 배(Antinode)로 형성되며, 상기 마디와 배간의 길이는 파장에 의해 결정된다. 본 발명의 초음파 미세먼지 집진장치에서와 같이 1 cm 파장에서 초음파가 발생될 경우, 파장의 1/2에 해당하는 길이인 0.5 cm 간격으로 노드가 형성되며, 이처럼 노드가 형성되어 초음파가 밀집되는 구간에서 미세먼지의 응집이 이루어지게 된다. In the ultrasonic fine dust collector of the present invention, electricity of 50 to 400 V and 10 to 500 W (Watts) is supplied to the piezoelectric body, and the supplied electricity generates ultrasonic waves having an output of 1 W or more. In this case, the generated ultrasonic wave has a frequency of 20 to 50 kHz and a wavelength of 1.7 to 0.7 cm in the air, and the ultrasonic wave having the above wavelength is reflected by a reflector positioned in a direction corresponding to the generation direction of the ultrasonic wave . According to the above-described conditions, the ultrasonic waves generated in the present invention are propagated in a direction opposite to the direction in which the ultrasonic waves are generated by the ultrasonic wave generator and are propagated by the reflection plate. By the ultrasonic waves generated by the ultrasonic wave generator and the ultrasonic waves reflected by the reflection plate, Is generated. The standing wave generated in the present invention is referred to as a standing wave, and is defined as a form in which a wave is trapped in a limited space and vibrates in place. The feature of the standing wave generated in the ultrasonic fine dust collector according to the present invention is that the ultrasonic wave energy is diffused in contrast to the node where the ultrasonic energy is concentrated, and the length between the node and the vessel is determined by the wavelength do. When an ultrasonic wave is generated at a wavelength of 1 cm as in the ultrasonic fine dust collector of the present invention, a node is formed at an interval of 0.5 cm, which is a half of the wavelength, The fine dust is agglomerated.
본 발명의 초음파 미세먼지 집진장치에서 상기의 노드는 입경이 작은 미세먼지를 응집시켜 입경이 큰 입자상 물질로 변경시키는 중요한 역할을 하게 되며, 상기와 같이, 노드에 의해 입경이 증대된 미세먼지는 헤파필터와 같이 나노기공 사이즈가 아닌 필터에서도 집진이 가능하게 된다. 본 발명에서는 초음파 정상파의 노드에서 응집되어 입경이 증대된 미세먼지를 포집하기 위하여 정전필터를 이용하고 있으며, 정전필터는 관로 유입구의 후단에 위치한 이온발생기와 반대의 극성을 가지고 있어, 응집된 미세먼지를 용이하게 포집할 수 있다. 본 발명에 따른 초음파 미세먼지 집진장치에서 초음파에 의해 형성된 정상파의 노드에서 미세먼지를 용이하게 응집하기 위해서는 상기 관로 유입구 후단에 있는 이온발생기의 강도를 상당히 약하게 해야 하며, 초음파 출력의 1/10 이하로 유지해야 하는 것이 바람직하다. In the ultrasonic fine particle dust collecting apparatus of the present invention, the node plays an important role of changing particulate matter having a small particle diameter into large particulate matter by agglomerating the fine dust particle. As described above, It is possible to collect dust in a filter other than a nano-pore size like a filter. In the present invention, an electrostatic filter is used in order to collect minute dust particles aggregated at a node of an ultrasonic wave standing wave, and the electrostatic filter has a polarity opposite to that of the ion generator positioned at the rear end of the conduit inlet, Can be easily collected. In the ultrasonic fine dust collector according to the present invention, in order to easily aggregate the fine dust at the node of the stationary wave formed by ultrasonic waves, the intensity of the ion generator at the downstream end of the conduit inlet must be considerably weakened, It is desirable to keep it.
또한, 본 발명에 따른 초음파 미세먼지 집진장치의 제1실시양태에서 상기 초음파 발생장치에서 발생된 초음파는 초음파의 진행방향과 대응되는 방향에 위치한 반사판에 의해 다시 반사되며, 이렇게 반사된 초음파와 초음파 발생장치에 의해 발생된 초음파는 함께 정상파를 생성하게 된다. 이 경우, 상기에 기재된 바와 같이, 초음파 발생장치에서 발생된 초음파와 반사판에 의해 반사된 초음파가 함께 겹쳐져서 동일한 위치에서 노드를 형성하는 것이 중요하며, 이러한 기술구성은 상기 기재된 전압 50 ~ 400 V, 출력 1 W 이상, 주파수 20 ~ 50 KHz의 조건에서 이루어지게 된다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 초음파 미세먼지 집진장치의 반사판은 초음파 발생장치에서 발생된 초음파를 반사하여 노드를 겹쳐지게 형성함으로써, 동일한 전기세 부담 조건에서 노드의 강도를 증가시키는 역할을 하게 되며, 이에 따라, 초음파를 원하는 방향으로 반사하는 것이 중요하다. 본 발명에 따른 초음파 미세먼지 집진장치의 반사판은 평평한 형태, 곡면으로 휘어진 형태, 표면에 요철이 있는 형태 중 어느 하나인 것을 특징으로 하고 있으며, 특히, 요철 형상의 경우, 반사되는 초음파가 분산되지 않고 평면파의 형태로 반사되게 하는 장점을 가질 수 있다. In addition, in the first embodiment of the ultrasonic fine dust collector according to the present invention, the ultrasonic waves generated in the ultrasonic wave generator are reflected again by the reflection plate positioned in the direction corresponding to the traveling direction of the ultrasonic waves, Ultrasonic waves generated by the device will generate standing waves together. In this case, as described above, it is important that the ultrasonic waves generated by the ultrasonic wave generator and the ultrasonic waves reflected by the reflection plate are superimposed together to form a node at the same position. The output is 1 W or more, and the frequency is 20 to 50 KHz. To this end, the reflection plate of the ultrasonic fine particle dust collecting apparatus according to the present invention reflects the ultrasonic waves generated from the ultrasonic wave generator and overlaps the nodes, thereby increasing the strength of the node under the same electricity tax burden condition. , It is important to reflect the ultrasonic wave in a desired direction. The reflection plate of the ultrasonic fine particle dust collecting apparatus according to the present invention is characterized by being a flat shape, a curved shape, or a shape having irregularities on the surface. Particularly, in the case of the irregular shape, It can have the advantage of being reflected in the form of plane waves.
다음으로, 도 2를 통해 본 발명의 초음파 미세먼지 집진장치의 제2 실시양태를 살펴보면, 공기가 유입되는 유입구와 유출구를 갖는 관로, 상기 유입구의 후단에 음이온을 발생시키는 이온발생장치, 상기 유입구로부터 유입되는 공기의 흐름 방향과 수직으로 초음파를 발생시키면서 상기 관로내에 위치하는 초음파 발생장치 1, 상기 초음파 발생장치로부터 발생되는 초음파의 진행방향에 대응되는 면에 위치하면서 상기 관로내에 있는 초음파 발생장치 2, 상기 초음파 발생장치 1과 상기 초음파 발생장치 2 사이에 형성되는 정상파, 상기 정상파의 노드 부분에 위치하면서 상기 유입구로부터 유입되는 공기의 흐름 방향과 수평으로 위치하는 정전필터를 포함하여 구성된다. Next, referring to FIG. 2, a second embodiment of the ultrasonic fine particle dust collecting apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. 2, which shows a duct having an inlet port and an outlet port through which air flows, an ion generating device for generating negative ions at a rear end of the inlet port, An ultrasonic wave generating device 1 located in the pipe while generating ultrasonic waves perpendicular to a flow direction of the incoming air, an ultrasonic wave generating device 2 located on a surface corresponding to a traveling direction of the ultrasonic wave generated from the ultrasonic wave generating device, And an electrostatic filter positioned between the ultrasonic wave generator 1 and the ultrasonic wave generator 2 and horizontally positioned with respect to a flow direction of air flowing from the inlet port while being positioned at a node portion of the standing wave.
본 발명에 따른 초음파 미세먼지 집진장치의 제2 실시양태에서 상기 관로, 이온발생장치, 초음파 발생장치 1, 정상파, 정전필터는 모두 실시양태 1과 동일하며, 다만, 제1 실시양태의 반사판 대신에 초음파 발생장치 2가 구성되는 것에서 차이가 있다. 본 발명에 따른 초음파 미세먼지 집진장치의 제2 실시양태에서 초음파 발생장치 1 및 초음파 발생장치 2는 모두 제1 실시양태에서 이용되는 화학식 1의 구조를 갖는 다결정 또는 단결정으로 구성된다. 상기의 제2 실시양태에서도 미세먼지의 응집을 위한 노드의 역할이 중요하며, 따라서, 반사판이 아닌 초음파 발생장치 2와 초음파 발생장치 1과의 사이에서 노드를 형성하는 운전조건은 전압 50 ~ 400 V, 출력 1 W 이상, 주파수 20 ~ 50 KHz의 조건에서 200 V, 200 W의 전기 공급, 출력 1 W 이상의 초음파, 파장 1.0 cm의 구성을 가진다. 상기 초음파 발생장치 1에 의해 발생된 초음파는 초음파의 발생방향에 대응하는 방향에 위치한 초음파 발생장치 2에 의해 발생된 초음파와 겹쳐지게 되며, 상기의 조건에 의해 본 발명에서 발생된 초음파는 동일한 위치에서 노드를 구성하게 된다. 본 발명의 초음파 미세먼지 집진장치에서와 같이 1 cm 파장에서 초음파가 발생될 경우, 파장의 1/2에 해당하는 길이인 0.5 cm 간격으로 노드가 형성되며, 이처럼 노드가 형성되어 초음파가 밀집되는 구간에서 미세먼지의 응집이 이루어지게 된다. In the second embodiment of the ultrasonic fine dust collector according to the present invention, the duct, the ion generator, the ultrasonic generator 1, the standing wave, and the electrostatic filter are all the same as those in Embodiment 1 except that the reflector of the first embodiment There is a difference in that the ultrasonic wave generator 2 is constituted. In the second embodiment of the ultrasonic fine dust collector according to the present invention, both the ultrasonic wave generating device 1 and the ultrasonic wave generating device 2 are composed of a polycrystalline or single crystal having the structure of Chemical Formula 1 used in the first embodiment. The operation conditions for forming the node between the ultrasonic wave generating device 2 and the ultrasonic wave generating device 1, which are not the reflection plate, are 50 to 400 V , 200 W at 200 W, 200 W at the output of 1 W or more, and 20 to 50 KHz, ultrasound output of 1 W or more, and a wavelength of 1.0 cm. The ultrasonic waves generated by the ultrasonic wave generator 1 are superimposed on the ultrasonic waves generated by the ultrasonic wave generator 2 located in a direction corresponding to the direction of generation of the ultrasonic waves. Thereby constituting a node. When an ultrasonic wave is generated at a wavelength of 1 cm as in the ultrasonic fine dust collector of the present invention, a node is formed at an interval of 0.5 cm, which is a half of the wavelength, The fine dust is agglomerated.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세하게 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 미 기술사상 범위내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
10 : 초음파 반사판 20 : 초음파 발생장치 1
30 : 초음파 발생장치 2 40 : 노드
41 : 정상파 50 : 정전필터
51 : 정전필터 유지봉 60 : 초음파 발생장치 2
70 : 관로 71 : 유입구
72 : 유출구 80 : 이온발생기10: ultrasonic reflector 20: ultrasonic generator 1
30: Ultrasonic generator 2 40: Node
41: standing wave 50: electrostatic filter
51: Electrostatic filter retention rod 60: Ultrasonic generator 2
70: conduit 71: inlet
72: outlet 80: ion generator
Claims (5)
상기 유입구의 후단에 음이온을 발생시키는 이온발생장치;
상기 유입구로부터 유입되는 공기의 흐름 방향과 수직으로 초음파를 발생시키면서 상기 관로내에 위치하는 초음파 발생장치 1;
상기 초음파 발생장치 1로부터 발생되는 초음파의 진행방향에 대응되는 면에 위치하면서 상기 관로내에 있는 초음파 반사판;
상기 초음파 발생장치 1과 상기 초음파 반사판 사이에 형성되는 정상파;
상기 정상파의 노드 부분에 위치하면서 상기 유입구로부터 유입되는 공기의 흐름 방향과 수평으로 위치하는 정전필터를 포함하는 초음파 미세먼지 집진장치.
A conduit having an inlet and an outlet through which air flows;
An ion generating device for generating negative ions at a rear end of the inlet;
An ultrasonic generator 1 positioned in the channel while generating ultrasonic waves perpendicular to a flow direction of the air introduced from the inlet;
An ultrasonic wave reflecting plate located in a plane corresponding to the traveling direction of ultrasonic waves generated from the ultrasonic wave generating device 1 and in the channel;
A standing wave formed between the ultrasonic wave generator 1 and the ultrasonic wave reflector;
And an electrostatic filter positioned at a node portion of the standing wave and positioned horizontally with respect to a flow direction of air introduced from the inlet.
상기 유입구의 후단에 음이온을 발생시키는 이온발생장치;
상기 유입구로부터 유입되는 공기의 흐름 방향과 수직으로 초음파를 발생시키면서 상기 관로내에 위치하는 초음파 발생장치 1;
상기 초음파 발생장치 1로부터 발생되는 초음파의 진행방향에 대응되는 면에 위치하면서 상기 관로내에 있는 초음파 발생장치 2;
상기 초음파 발생장치 1과 상기 초음파 발생장치 2 사이에 형성되는 정상파;
상기 정상파의 노드 부분에 위치하면서 상기 유입구로부터 유입되는 공기의 흐름 방향과 수평으로 위치하는 정전필터를 포함하는 초음파 미세먼지 집진장치.
A conduit having an inlet and an outlet through which air flows;
An ion generating device for generating negative ions at a rear end of the inlet;
An ultrasonic generator 1 positioned in the channel while generating ultrasonic waves perpendicular to a flow direction of the air introduced from the inlet;
An ultrasonic wave generating device 2 located in a plane corresponding to a traveling direction of ultrasonic waves generated from the ultrasonic wave generating device 1 and in the channel;
A standing wave formed between the ultrasonic wave generator 1 and the ultrasonic wave generator 2;
And an electrostatic filter positioned at a node portion of the standing wave and positioned horizontally with respect to a flow direction of air introduced from the inlet.
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