KR102001106B1

KR102001106B1 - 공기정화장치

Info

Publication number: KR102001106B1
Application number: KR1020190053446A
Authority: KR
Inventors: 하창우; 권순박
Original assignee: 주식회사 디에이피; 주식회사 스페이스업
Priority date: 2019-05-08
Filing date: 2019-05-08
Publication date: 2019-07-16

Abstract

본 발명은 측벽에 외부로부터 공기가 유입되는 복수의 슬릿이 형성되되 각 슬릿에는 슬릿의 너비보다 큰 직경을 가진 유도공이 형성되는 유입유닛; 상기 유입유닛의 하부에서 연통하며 유입된 공기를 필터링하는 필터부가 내재되는 중간유닛; 상기 중간유닛의 하부에서 연통하며 정화처리된 공기가 배출되는 복수의 배출공이 형성되는 배출유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화장치에 관한 것이다.

Description

공기정화장치{Air purification apparatus}

본 발명은 정화효율이 우수하며 필터 폐색 등이 방지되어 유지 및 관리가 용이한 공기정화장치에 관한 것이다.

일반적으로 주택이나 아파트와 같은 밀집형 건물은 인간의 삶의 질적 향상을 추구하기 위해 끊임없이 다양한 편의 기능을 적용하면서 개량되고 있으나 근래 들어 도시 환경의 악화로 인해 공기의 질이 매우 저하되고 있는 실정이다.

예를 들면 산업화가 진전되고 각종 도시 개발과 도시 인근의 공장 등에서 배출되는 오염물질과, 자동차 등에서 배출되는 매연은 물론 최근 중국으로부터 불어오는 각종 미세 먼지를 포함하는 황사 등 인체에 유해한 이물질을 포함하는 오염된 공기로 인해 주택이나 아파트 등의 실내공기에 대한 질이 매우 저하되고 있는 실정이다.

특히 세계보건기구(WHO)의 통계에 따르면 매년 대기오염 사망자 수가 600만 명에 육박하고 있으며, 그 중 실내공기로 인한 사망자 수가 280만 명으로 실내공기의 오염은 인체에 심각한 문제를 초래하게 된다.

이에 주택이나 아파트 등에 주거하는 사용자는 건강을 위협하는 실내공기 문제에 대응하기 위하여 실내공기를 정화할 수 있는 정화수단에 큰 관심을 가지게 되었다. 대표적으로 실내 공기를 정화 및 개선하기 위한 정화수단으로서 공기청정기와 같은 정화장치가 개시되었다.

통상의 공기청정기는 HEPA(High-efficiency particulate arrestance) 등과 같은 필터방식으로, 필터의 여과작용을 통해 공기 중에 포함된 먼지나 박테리아 등을 제거함으로써 실내공기를 개선하도록 한다.

그러나 종래 공기청정기의 경우 정화 대상 공기 중에 존재할 수 있는 일산화탄소, 이산화탄소는 물론 포름알데히드, 툴루엔 및 유기화합물 등을 필터가 완전히 여과시키지 못하기 때문에 이러한 유해 물질이 실내에 정체될 수 있는 문제점이 있으며, 필터의 잦은 폐색으로 유지 및 관리가 용이하지 않은 문제가 있고, 공기 중에 혼합된 수분에 의해 필터가 열화되어 내구성이 저하되는 문제가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2018-99005호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 정화효율을 우수하며, 필터 폐색, 열화가 제어될 수 있는 공기정화장치를 제공하고자 함이다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 공기정화장치는, 측벽에 외부로부터 공기가 유입되는 복수의 슬릿이 형성되되 각 슬릿에는 슬릿의 너비보다 큰 직경을 가진 유도공이 형성되는 유입유닛; 상기 유입유닛의 하부에서 연통하며 유입된 공기를 필터링하는 필터부가 내재되는 중간유닛; 상기 중간유닛의 하부에서 연통하며 정화처리 된 공기가 배출되는 복수의 배출공이 형성되는 배출유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 각 유도공은 물결형상이 형성되도록 각 슬릿에서 형성되는 위치를 달리하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 필터부는, 상기 유입유닛으로 유입되는 공기로부터 이물질을 흡착하는 흡착필터와, 흡착필터를 통과한 공기로부터 수분을 제거하는 수분제거필터와, 수분제거필터를 통과한 공기로부터 입경에 의해 이물질을 제거하는 섬유필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 수분제거필터는, 열전도성재질의 방열프레임과, 상기 방열프레임 내부에 장착되며 간극이 형성되는 망본체와 상기 망본체 상부에 도포되는 탄소나노튜브 코팅층으로 구성된 망부가 포함되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 방열프레임은 내부에 공간이 형성되는 관형상으로, 그 내주연의 일측에는 유동공이 형성되며, 상기 망부는 상기 방열프레임의 내주연에서 상기 유동공 방향으로 하향의 경사구배가 형성되도록 장착되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 흡착필터는, 외곽프레임과 상기 외곽프레임 내주연 상단에서 복수로 장착되는 탄성재질의 스트링과, 상기 외곽프레임 내주연에서 상기 스트링 하부에 복수로 경사구배를 형성하며 유로가 형성되도록 장착되되 상면에 점착성 재질의 흡착코팅층이 형성된 흡착판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 복합적인 필터링에 의해 정화효율이 우수하고, 필터의 폐색 및 열화가 제어되어 내구성이 우수하고, 유지 및 관리가 용이한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 기본 예를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 기본 예를 도시한 단면도이고,
도 3은 본 발명의 작동상태를 나타내는 부분도이고,
도 4는 본 발명의 일 구성인 필터부를 나타내는 분해사시도이고,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 구성인 수분제거필터의 실시예를 나타내는 작동상태도이고,
도 7은 본 발명의 일 구성인 흡착필터의 실시예를 나타내는 도면이다.

이하 본 발명의 실시 예들을 첨부되는 도면을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 공기정화장치(1)는 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 측벽에 외부로부터 공기가 유입되는 복수의 슬릿(21)이 형성되되 각 슬릿(21)에는 슬릿의 너비보다 큰 직경을 가진 유도공(22)이 형성되는 유입유닛(2); 상기 유입유닛(2)의 하부에서 연통하며 유입된 공기를 필터링하는 필터부(31)가 내재되는 중간유닛(3); 상기 중간유닛(3)의 하부에서 연통하며 정화처리 된 공기가 배출되는 복수의 배출공(41)이 형성되는 배출유닛(4);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉 본 발명의 공기정화장치(1)는 도면에 도시된 바는 없으나 송풍수단의 작동에 기해 상기 유입유닛(2)으로 외부의 공기가 유입되어 상기 필터부(31)를 거치면서 정화가 이루어지고 정화가 이루어진 공기는 상기 배출유닛(4)으로 배출이 되도록 하는 것이다.

상기 유입유닛(2)은 도면에서 보는 바와 같이 측벽에 외부로부터 공기가 유입되는 복수의 슬릿(21)이 형성되되 각 슬릿(21)에는 슬릿(21)의 너비보다 큰 직경을 가진 유도공(22)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 슬릿(21)은 도면에서 보는 바와 같이 상,하방향으로 장공형태로 구성되는 것으로 상기 슬릿(21)의 구성에 의해 외부공기가 유입되는 것은 물론 입경이 비교적 큰 이물질이 유입과정에서 걸러지도록 하기 위한 것이다.

그런데 슬릿(21)만을 구성하는 경우 슬릿(21)에 이물질의 침적에 의해 폐색이 이루어지거나 원활한 유체의 흐름을 방해하여 효율을 저하시키는 문제가 있다.

이에 본 발명에서는 도 3에서 보는 바와 같이 슬릿(21)의 너비(d1)보다 큰 직경(d2)을 가진 유도공(22)이 형성되도록 하는데 이렇게 유도공(22)이 형성됨에 의해 유도공(22)을 통과하는 공기의 유속은 슬릿(21)을 통과하는 공기의 유속보다 크게 되는 것이며 이러한 작용에 의해 슬릿(21)을 통과하는 공기(g)가 유도공(22) 방향으로 유도되면서 상기 유입유닛(2)의 내부로 유입되도록 하는 것이다. 즉 슬릿(21)으로 유입되는 공기의 밀도를 유도공(22)으로 유도하여 슬릿(21)에 이물질의 침적을 제어토록 하는 것이다.

이에 더하여 도면에서 보는 바와 같이 각 유도공(22)은 물결형상이 형성되도록 각 슬릿(21)에서 형성되는 위치를 달리하는 것을 특징으로 하는데 상기에서 언급한 바와 같이 공기가 유도공(22)으로 유도됨에 따라 주 공기의 흐름이 유도공(22)에서 형성되고 구심방향으로 유도공(22)을 통해 유입된 공기는 충돌이 형성되어 이러한 충돌에 의해 공기에 혼입된 이물질의 분리가 용이해지도록 하는 것이며 이에 더하여 각 유도공(22)이 물결형상으로 형성됨에 따라 유입되는 공기도 상,하로 입체적으로 와류가 형성되어 공기에 혼입된 이물질의 분리효율을 더욱 높일 수 있게 되는 것이다.

또한 본 발명에서는 공기정화 효율을 높이고 필터의 폐색을 방지하기 위한 실시 예로서 도 4에서 필터부(31)의 예를 도시하고 있다.

본 실시 예의 필터부(31)는 상기 유입유닛(2)으로 유입되는 공기로부터 이물질을 흡착하는 흡착필터(311)와, 흡착필터(311)를 통과한 공기로부터 수분을 제거하는 수분제거필터(312)와, 수분제거필터(312)를 통과한 공기로부터 입경에 의해 이물질을 제거하는 섬유필터(313)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 본 발명의 필터부(31)는 흡착, 수분제거 및 입경에 의한 분리가 혼합적으로 이루어지도록 하여 필터폐색을 방지토록 하면서 정화효율을 높이도록 하는 것이다.

한편 본 발명에서는 흡착필터(311)의 일 예를 도 7에 도시하고 있다.

본 실시예의 흡착필터(311)는 도 7에서 보는 바와 같이 외곽프레임(311-1)과 상기 외곽프레임(311-1) 내주연 상단에서 복수로 장착되는 탄성재질의 스트링(311-2)과, 상기 외곽프레임(311-1) 내주연에서 상기 스트링(311-2) 하부에 복수로 경사구배를 형성하며 유로(311-4)가 형성되도록 장착되되 상면에 점착성 재질의 흡착코팅층이 형성된 흡착판(311-3)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 언급한 바와 같이 각 유도공(22)이 물결형상으로 형성됨에 따라 유입되는 공기도 상,하로 입체적으로 와류가 형성되어 공기에 혼입된 이물질의 분리효율을 더욱 높일 수 있게 되는 것에 더하여 이렇게 와류가 형성된 공기가 상기 흡착필터(311)에서 상기 스트링(311-2)을 통과하게 되는데 도 7에서 보는 바와 같이 상기 스트링(311-2)은 탄성재질로서 공기의 유동에 의해 상기 스트링(311-2)에는 진동이 발생되고 이러한 진동에너지가 유동하는 공기에 부과되도록 하는 것이다.

이렇게 진동에너지가 부과된 공기(g1)는 여기상태가 되어 공기로부터 이물질의 분리가 용이하게 되는 것이다. 이 상태의 공기(g1)가 점착성 재질의 흡착코팅층이 형성된 흡착판(311-3)의 상면을 타고 유동하면서 흡착코팅층에 의해 미세먼지 등 이물질이 흡착에 의해 제거가 된 상태의 공기(g2)가 유로(311-4)를 통해 하부로 배출되는 것이다.

즉 본 실시예의 흡착필터(311)는 공기에 진동에너지를 부과하여 여기상태가 되도록 함으로써 공기로부터 흡착에 의한 이물질의 분리효율을 높이도록 하는 것이다.

이와 같이 흡착필터(311)를 통과한 공기는 그 하부에 구성되는 수분제거필터(312)를 통과하면서 공기에 혼입된 수분이 제거되도록 하는 것인데 이와 같이 수분을 제거하는 이유는 제습의 효과가 발현되도록 하는 것은 물론 후단의 섬유필터(313)가 수분노출에 의해 열화 되는 것을 제어하기 위한 것이다.

여기서 수분제거필터(312)는 다양한 공지기술이 적용될 수 있는데, 본 발명에서는 종래 공지재질의 수분제거필터의 경우 공기로부터 수분을 흡착하여 제거토록 함에 따라 고온의 공기의 경우 기체상태의 수분의 제거를 기대할 수 없는 문제를 해결하기 위한 실시 예가 도 5 및 도 6에 도시되고 있다.

본 실시예의 수분제거필터(312)는 도 5에서 보는 바와 같이 열전도성재질의 방열프레임(312-2)과, 상기 방열프레임(312-2) 내부에 장착되며 간극이 형성되는 망본체(312-12)와 상기 망본체(312-12) 상부에 도포되는 탄소나노튜브 코팅층(312-11)으로 구성된 망부(312-1)가 포함되는 것을 특징으로 한다.

도면에서 보는 바와 같이 상기 흡착필터(311)를 통과한 공기(g)가 상기 망부(312-1)를 통과하게 되는데, 공기(g)로부터 탄소나노튜브 코팅층(312-11)에 의해 수분이 유입이 제어되어 공기(g)로부터 수분이 제거된 공기(g1)만이 망부(312-1)를 통과하게 되는 것이다.

상기 탄소나노튜브 코팅층(312-11)에 있어 탄소나노튜브는 소수성의 성질을 가지는 것으로 이러한 탄소나노튜브에 의해 코팅층(312-11)은 소수성 표면을 가짐으로써 유입되는 공기(g)로부터 수분의 유입이 제어되도록 하는 것이다.

또한 상기 탄소나노튜브는 열전도도가 높아 특히 여름철 등에 고온의 공기가 유입되는 경우 공기로부터 수분차단기능에 더하여 방열기능도 수행되도록 하여 도 5에서 보는 바와 같이 공기(g)로부터 열(H)을 상기 탄소나노튜브 코팅층(312-11)이 흡수하여 방열프레임(312-2)으로 전달함으로써 방열프레임(312-2)에서 외부로 열(H)을 방출시키도록 하는 것인데 이와 같이 탄소나노튜브 코팅층(312-11)이 공기(g))로부터 열을 흡수함에 따라 기체상태인 수분이 액화가 이루어지게 되는 것이며 이렇게 액화된 수분도 당연히 탄소나노튜브 코팅층(312-11)에 의해 걸러지게 되는 것이다.

상기 방열프레임(312-2)은 열전도도가 높은 재질로서 알루미늄 등이 적용되어 탄소나노튜브 코팅층(312-11)에 의해 전달된 열(H)을 외부로 방출토록 함으로써 열이 공기로 재유입이 제어되도록 하는 것이다.

상기 탄소나노튜브 코팅층(312-11)을 형성하는 탄소나노튜브 용액은 다양한 공지의 용매에 탄소나노튜브가 혼합된 것으로 탄소나노튜브의 분산성의 향상 등을 위해 분산제 등 공지의 첨가제가 첨가될 수 있다.

예로 용매로서 소수성 계면활성제가 적용될 수 있는데, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르 유도체(POLYOXYETHYLENE STEARYL ETHER DERIVATIVES), 솔비탄 지방산 에스테르 유도체(SORBITAN FATTY ACID ESTER DERIVATIVES), 폴리옥시에틸렌 올레일 아민 유도체(POLYOXYETHYLENE OLEYLAMINE DERIVATIVES) 등이 적용될 수 있다.

상기 망본체(312-12)는 간극이 형성되어 탄소나노튜브 코팅층(312-11)에 의해 수분이 제거된 공기(g1)가 간극을 통해 하부로 유동하도록 하는 것이다. 상기 망본체(312-12)의 경우도 다양한 공지의 재질이 적용될 수 있어 그 상세 설명은 생략한다.

이에 더하여 본 실시 예에서는 도 6에서 보는 바와 같이 상기 방열프레임(312-2)은 내부에 공간이 형성되는 관형상으로 구성되며, 상기 방열프레임(312-2)내주연의 일측에는 유동공(312-21)이 형성되도록 하고, 상기 망부(312-1)는 상기 방열프레임(312-2)의 내주연에서 상기 유동공(312-21) 방향으로 하향의 경사구배(α)가 형성되도록 장착되는 예를 제시한다.

즉 도면에서 보는 바와 같이 방열프레임(312-2)의 내주연에 망부(312-1)가 경사구배(α)가 형성되도록 장착되되, 망부(312-1)의 끝단이 유동공(312-21)에 연하도록 하여 탄소나노튜브 코팅층(312-11)에 의해 공기로부터 분리된 수분(W)은 망부(312-1)의 경사구배를 타고 유동하여 유동공(312-21)을 통해 방열프레임(312-2)의 내부에 저장되도록 하는 것이다.

탄소나노튜브 코팅층(312-11)에 의해 공기로부터 분리된 수분(W)은 계속적으로 망부(312-1)를 타격하는 공기의 유동이 있으므로 이러한 타격에 의해 경사구배를 형성하는 망부(312-1)를 타고 하방향으로 유동하여 방열프레임(312-2) 내부에 저장이 되도록 하는 것이다.

상기 방열프레임(312-2)에는 도면에 도시된 바는 없으나 배출라인이 형성되어 방열프레임(312-2)의 내부에 저장된 수분을 배출라인을 통해 외부로 배출토록 하여야 한다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

1 : 본 발명 2 : 유입유닛
3 : 중간유닛 4 : 배출유닛

Claims

측벽에 외부로부터 공기가 유입되는 복수의 슬릿이 형성되되 각 슬릿에는 슬릿의 너비보다 큰 직경을 가진 유도공이 형성되는 유입유닛;
상기 유입유닛의 하부에서 연통하며 유입된 공기를 필터링하는 필터부가 내재되는 중간유닛; 및
상기 중간유닛의 하부에서 연통하며 정화처리된 공기가 배출되는 복수의 배출공이 형성되는 배출유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
제 1항에 있어서,
각 유도공은 물결형상이 형성되도록 각 슬릿에서 형성되는 위치를 달리하는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
제 2항에 있어서,
상기 필터부는, 상기 유입유닛으로 유입되는 공기로부터 이물질을 흡착하는 흡착필터와, 흡착필터를 통과한 공기로부터 수분을 제거하는 수분제거필터와, 수분제거필터를 통과한 공기로부터 입경에 의해 이물질을 제거하는 섬유필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
제 3항에 있어서,
상기 수분제거필터는, 열전도성재질의 방열프레임과, 상기 방열프레임 내부에 장착되며 간극이 형성되는 망본체와 상기 망본체 상부에 도포되는 탄소나노튜브 코팅층으로 구성된 망부가 포함되는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
제 4항에 있어서,
상기 방열프레임은 내부에 공간이 형성되는 관형상으로, 그 내주연의 일측에는 유동공이 형성되며, 상기 망부는, 상기 방열프레임의 내주연에서 상기 유동공 방향으로 하향의 경사구배가 형성되도록 장착되는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
제 3항에 있어서,
상기 흡착필터는, 외곽프레임과 상기 외곽프레임 내주연 상단에서 복수로 장착되는 탄성재질의 스트링과, 상기 외곽프레임 내주연에서 상기 스트링 하부에 복수로 경사구배를 형성하며 유로가 형성되도록 장착되되 상면에 점착성 재질의 흡착코팅층이 형성된 흡착판을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.