KR102116132B1

KR102116132B1 - 경량 혼합공기를 이용한 미세먼지 저감 장치

Info

Publication number: KR102116132B1
Application number: KR1020190114537A
Authority: KR
Inventors: 박덕근; 임수정; 김성욱
Original assignee: 대한민국
Priority date: 2019-09-18
Filing date: 2019-09-18
Publication date: 2020-05-28
Also published as: US20220143541A1; JP7303938B2; WO2021054638A1; JP2022544241A; US11759745B2

Abstract

본 발명은 혼합된 공기를 이용하여 미세먼지를 흡착하는 미세먼지 저감 장치로서, 외부의 공기를 유입하여 혼합하고 미세먼지의 흡착을 통해 제거하는 장치본체; 상기 장치본체의 일부분에 구비되어 외부공기유입과 헬륨가스를 혼합하는 밀폐형의 공기 혼합유닛; 상기 장치본체의 일부분에 구비되며 미세먼지를 흡착하는 흡착용액을 제조하는 흡착용액 제조유닛; 상기 공기 혼합유닛에 연결되면서 상기 흡착용액 제조유닛에 연결되어 상기 흡착용액을 이용하여 외부로 발산되는 기포를 생성하는 기포 생성유닛; 상기 공기 혼합유닛 및 상기 기포 생성유닛에 각각 연결되며 공기의 유동을 제어하여 상기 기포 생성유닛에서의 기포생성을 유도하는 유동제어유닛; 및 상기 장치본체의 일부분에 설치되며 상기 공기 혼합유닛, 흡착용액 제조유닛, 기포생성유닛 및 유동제어유닛에 각각 연결되어 상기 공기 혼합유닛, 흡착용액 제조유닛, 기포생성유닛 및 유동제어유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함할 수 있다.

Description

경량 혼합공기를 이용한 미세먼지 저감 장치{FINE DUST REDUCTION DEVICE USING LIGHTWEIGHT MIXED AIR}

본 발명은 미세먼지 저감 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혼합된 경량 공기를 이용하여 기포를 생성하여서 미세먼지를 흡착하여 제거하는 경량 혼합공기를 이용한 미세먼지 저감 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 미세먼지는 대기 중에 떠다니는 입자상 물질을 말하는데, 석탄, 석유 등의 화석연료를 태울 때나, 공장, 자동차 등의 배출가스에서 많이 발생하며, 입자의 크기가 10㎛보다 작은 미세먼지와 2.5㎛보다 작은 초미세먼지로 나뉘고, 그 성분은 발생 지역이나 계절, 기상조건 등에 달라질 수 있다.

이러한 미세먼지는 입자의 크기가 매우 작기 때문에 대기 중에 머물다 사람의 호흡기를 거쳐 폐 등에 침투하거나 혈관을 따라 체내로 이동하여 들어갈 수 있어 건강에 악영향을 미칠 수 있으며, 최근에는 공기 중 미세먼지의 농도가 점차 높아짐에 따라 실내외에서 공기 중의 미세먼지를 저감시키기 위한 장치들이 다양하게 개발되고 있다.

예를 들어, 종래의 미세먼지 제거 장치의 일예로는 미세먼지가 포함된 외부의 공기가 제1 내부 공간으로 유입되도록 하는 임펠러 및 임펠러 구동부가 마련되고, 상기 제1 내부 공간으로 유입된 공기가 이송경로를 따라 이송되도록 하는 본체부; 및 상기 본체부의 상측에 연결되며, 지면의 수직방향으로 연장형성되어 상기 이송경로를 따라 이송되는 공기에 포함된 미세먼지가 제거되도록 하는 미세먼지 제거부를 포함하고, 임펠러 구동부는 직경이 다른 두 개의 풀리가 적층되도록 마련된 변속풀리에 의해 임펠러의 동작과정에서 발생하는 소음이 저감되도록 한다.

이에 의해 공기에 포함된 미세먼지를 제거함과 동시에 미세먼지가 포함된 외부공기를 미세먼지 제거 장치의 본체 내부로 유입시키는 과정에서 발생하는 소음이 저감되도록 하는 구조이다.

또한, 종래 기술의 다른 실시예를 살펴보면, 양이온과 음이온을 각각 발생하도록 이루어진 다수의 이온발생유니트를 포함하되, 다수의 이온발생유니트는 병렬구조로 배치되어 각각의 이온발생유니트가 송풍기의 작동에 의해 유동하는 공기 중으로 양이온과 음이온을 방출하여 양이온이 부착된 미세먼지 입자와 음이온이 부착된 미세먼지 입자가 서로 결합되면서 미세먼지 입자의 조대화를 유도하는 이온발생장치로서, 각각의 이온발생유니트는, 유닛 케이스와 유닛 케이스에 내장된 전원공급부와 전원공급부로부터 전원을 공급받아 플라즈마방전을 일으키면서 양이온을 방출하도록 상기 유닛 케이스에 구비되되, 송풍기에 의한 공기의 유동방향을 기준으로 공기 진입측에서 유닛 케이스의 상면으로 돌출되게 형성된 제1전극부와 전원공급부로부터 전원을 공급받아 플라즈마방전을 일으키면서 음이온을 방출하도록 유닛 케이스에 구비되되, 송풍기에 의한 공기의 유동방향을 기준으로 공기 이탈측에서 유닛 케이스의 상면으로 돌출되게 형성된 제2전극부 및 제1전극부를 사이에 두고 마주하며, 유닛 케이스의 상면으로부터 돌출된 구조를 갖는 2개의 판재로 이루어져 제1전극부에 의해 발생되는 양이온이 두 판재의 사이로 유동하는 공기의 흐름에 편승하여 주변으로 비산되지 않고 유동할 수 있도록 하는 유로 가이드로 구성된다.

그러나, 종래에는 장치의 구조가 매우 복잡하여 생산성이 현저히 떨어지고, 미세먼지를 공기와 분리시키는 필터링 방식으로 미세먼지를 간접적으로 제거하기 때문에 미세먼지의 제거 효율이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-2002022호

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 벽면 부착 또는 이동형으로 하부에서 공기방울을 방출하고 상부는 흡착패트를 설치하여 미세먼지를 흡착하고 소포된 액상의 계면활성제 수용액은 기기의 하부로 떨어져 재순환 되는 구조로 제작되어 미세먼지를 저감하는 경량 혼합공기를 이용한 미세먼지 저감 장치를 제공하는 것이다.

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 혼합된 공기를 이용하여 미세먼지를 흡착하는 미세먼지 저감 장치로서, 외부의 공기를 유입하여 혼합하고 미세먼지의 흡착을 통해 제거하는 장치본체; 상기 장치본체의 일부분에 구비되어 외부공기유입과 헬륨가스를 혼합하는 밀폐형의 공기 혼합유닛; 상기 장치본체의 일부분에 구비되며 미세먼지를 흡착하는 흡착용액을 제조하는 흡착용액 제조유닛; 상기 공기 혼합유닛에 연결되면서 상기 흡착용액 제조유닛에 연결되어 상기 흡착용액을 이용하여 외부로 발산되는 기포를 생성하는 기포 생성유닛; 상기 공기 혼합유닛 및 상기 기포 생성유닛에 각각 연결되며 공기의 유동을 제어하여 상기 기포 생성유닛에서의 기포생성을 유도하는 유동제어유닛; 및 상기 장치본체의 일부분에 설치되며 상기 공기 혼합유닛, 흡착용액 제조유닛, 기포생성유닛 및 유동제어유닛에 각각 연결되어 상기 공기 혼합유닛, 흡착용액 제조유닛, 기포생성유닛 및 유동제어유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 공기 혼합유닛은, 상기 외부 유입공기와 헬륨가스의 유입량을 조절하는 압력계; 상기 압력계를 통해서 유입된 혼합공기를 수용하면서 교반하는 공기 교반조; 및 상기 공기 교반조의 일부분에 설치되어 상기 압력계를 통해 유입된 혼합공기를 설정된 온도로 유지하는 발열부재;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 흡착용액 제조유닛은, 설정된 입자 크기의 클리놉틸로라이트, 다공질장석, 활성탄 및 결합제인 바인더 분말을 설정된 비율로 혼합하여 제조된 혼합 흡착제; 상기 혼합 흡착제에 설정된 비율로 혼합되어 상기 혼합 흡착제를 희석시키는 혼합수; 및 상기 혼합 흡착제와 상기 혼합수를 설정된 시간 동안 진탕하고 교반하여 흡착용액을 생성하는 진탕기;를 포함하고 상기 혼합 흡착제는, 이온결합이 가능하여 미세먼지를 흡착할 수 있다.

또한, 상기 흡착용액에 수분 증발과 기압감소에 따른 파포(소포)를 방지하기 위해 설정된 양의 물엿을 첨가하여 공기방울의 장력을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 기포 생성유닛은, 상기 흡착용액 제조유닛에서 제조된 상기 흡착용액이 수용되며 일부분에 기포분출구가 형성되어 있는 흡착용액 수용기; 상기 흡착용액 수용기에 하부 반원이 잠긴 상태로 자체 회전하면서 상기 흡착용액을 이동시키는 회전수차; 상기 회전수차의 외부 경계에 설정된 크기의 직경으로 설정된 간격이 이격된 상태로 부착되어 상기 회전수차의 회전시 기포를 발생시키는 용수철; 및 상기 회전수차에 연결되어 상기 회전수차가 회전하는 동력을 제공하는 회전수차 구동기;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 유동제어유닛은, 상기 공기 혼합유닛과 상기 기포 생성유닛에 각각 연결되어 상기 공기 혼합유닛과 상기 기포 생성유닛을 연통시키는 공기유로; 상기 공기유로의 양측에 각각 설치되어 상기 공기 혼합유닛에서 혼합된 공기를 상기 기포 생성유닛으로 유도하는 이중 블로어; 및 상기 이중 블로어에 연결되어 상기 이중 블로어가 작동하는 동력을 제공하는 블로어 구동기;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 이중 블로어의 회전수는 상기 회전수차와 연동해서 조절될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 공기방울은 상승하는 과정에서 정제수의 흡착성능과 공기방울과 미세먼지 사이에 작용하는 반데르발스 힘에 의해 미세먼지가 물리적 흡착을 통해 제거되며, 미세먼지를 흡착한 기포가 증가된 무게로 인해 하강하게 될 경우에도 제거작용은 지속될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 미세먼지를 흡착한 혼합공기방울이 소포된 경우 정제수(혼합수)의 흡착성능(화학적 흡착)에 의해 하강하는 동안에도 주변의 미세먼지를 흡착하게 되므로 상승 및 하강 과정에서 미세먼지를 제거하는 효과를 얻을 수 있다.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 경량 혼합공기를 이용한 미세먼지 저감 장치의 개념도이다.
도 2는 상기 미세먼지 저감 장치의 전체 구성 블럭도이다.
도 3은 상기 회전수차의 상세도이다.
도 4는 상기 혼합 흡착제인 클리놉틸로라이트와 다공질 장석의 입경별 양이온교환능을 나타낸 표이다.
도 5는 상기 혼합 흡착제의 양이온교환능을 나타낸 표이다.
도 6은 상기 혼합 흡착제의 등온흡착실험을 나타낸 그래프이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 경량 혼합공기를 이용한 미세먼지 저감 장치의 개념도이고, 도 2는 상기 미세먼지 저감 장치의 전체 구성 블록도이며, 도 3은 상기 회전수차의 상세도이고, 도 4는 상기 혼합 흡착제인 클리놉틸로라이트와 다공질 장석의 입경별 양이온교환능을 나타낸 표이며, 도 5는 상기 혼합 흡착제의 양이온교환능을 나타낸 표이고, 도 6은 상기 혼합 흡착제의 등온흡착실험을 나타낸 그래프이다.

도 1내지 도 6에 도시된 바와 같이, 혼합된 공기를 이용하여 미세먼지를 흡착하는 미세먼지 저감 장치로서, 본 발명은 장치본체(100), 공기 혼합유닛(110), 흡착용액 제조유닛(120), 기포 생성유닛(130), 유동제어유닛(140) 및 컨트롤러(150)를 포함할 수 있다.

장치본체(100)는 외부의 공기를 유입하여 혼합하고 미세먼지의 흡착을 통해 제거할 수 있다.

공기 혼합유닛(110)은 장치본체(100)의 일부분에 구비되어 외부공기유입과 헬륨가스를 혼합하는 밀폐형의 구조일 수 있다.

공기 혼합유닛(110)은 압력계(112), 공기 교반조(114) 및 발열부재(116)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 공기 혼합유닛(110)은 작업자가 직접 수동으로 작동을 조작하거나 컨트롤러(150)의 제어에 의해 자동으로 설정된 프로그램 등에 따라 작동의 제어가 가능하다.

압력계(112)는 외부 유입공기와 헬륨가스의 유입량을 조절할 수 있다. 구체적으로, 압력계(112)는 공기 교반조(114)의 외측에 구비되며 컨트롤러(150)의 제어에 의해 외부 공기를 공기 교반조(114)로 유입시키는 에어 컴프레셔(30)나 헬륨 저장조에 각각 설치되어 공기 교반조(114)로의 공기 유입량을 제어할 수 있다.

공기 교반조(114)는 압력계(112)를 통해서 유입된 혼합공기를 수용하면서 교반할 수 있다.

발열부재(116)는 공기 교반조(114)의 일부분에 설치되어 압력계(112)를 통해 유입된 혼합공기를 설정된 온도로 유지할 수 있다. 구체적으로, 발열부재(116)는 공기 교반조(114) 내부의 일부분에 설치되어 컨트롤러(150)의 제어에 의해 열을 발산하여 보온이나 단열을 제공하는 열선, 면사발열체 등일 수 있다.

구체적으로, 공기 혼합유닛(110)은 공기방울의 상승을 촉진하기 위해 온열 공기 교반조(114)에 일반공기와 헬륨가스를 일정 압력으로 분사하고 교반하여 경량화된 공기방울을 제조하고, 온열 공기 교반조(114)의 내부온도는 40℃이상을 유지하도록 한다. 또한, 공기와 헬륨가스의 혼합비율은 압력계(112)를 사용하여 24:1로 구성하며 대기압에 따라 20:1 - 30:1의 비율로 조절이 가능하도록 압력조절밸브를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 미세먼지는 대부분 겨울과 봄에 발생하며 10℃이하의 기온에서 발생빈도가 높게 나타나는데, 공기방울은 공기에 비해 큰 밀도로 인해 가라앉으므로 온열 공기 교반조(114)에 일반 공기와 헬륨가스를 일정 압력으로 분사하여 경량혼합공기를 만들고 가열과정을 통해 밀도를 감소시킬 수 있다.

흡착용액 제조유닛(120)은 장치본체(100)의 일부분에 구비되며 미세먼지를 흡착하는 흡착용액을 제조할 수 있다.

흡착용액 제조유닛(120)은 혼합 흡착제(122), 혼합수(124) 및 진탕기(126)를 포함할 수 있다.

혼합 흡착제(122)는 설정된 입자 크기의 클리놉틸로라이트(제올라이트), 다공질장석, 활성탄 및 결합제인 바인더 분말을 설정된 비율로 혼합하여 제조될 수 있다. 구체적으로, 혼합 흡착제(122)는 미세먼지에 포함된 위해물질인 중금속 및 유기화합물의 흡착을 위해 클리놉틸로라이트(제올라이트), 다공질장석, 활성탄 및 계면활성제로서 결합제인 바인더 분말의 배합비율은 4:4:1:1 로 구성될 수 있다.

혼합 흡착제(122)는 이온결합이 가능하여 미세먼지를 흡착할 수 있다.

혼합수(124)는 혼합 흡착제(122)에 설정된 비율로 혼합되어 혼합 흡착제(122)를 희석시킬 수 있다. 여기서, 혼합수(124)는 일반적으로 정제수를 사용할 수 있다.

진탕기(126)는 혼합 흡착제(122)와 혼합수(124)를 설정된 시간 동안 진탕하고 교반하여 흡착용액을 생성할 수 있다.

흡착용액에 수분 증발과 기압감소에 따른 파포(소포)를 방지하기 위해 설정된 양의 물엿을 첨가하여 공기방울의 장력을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 사용되는 결합재인 계면활성제는 자연환경에서 분해가 빠른 코코넛활성제를 사용할 수 있다.

즉, 혼합 흡착제(122)의 입자 크기는 50-100㎛크기가 이상적이다. 또한, 혼합 흡착제(122)의 양이온 치환용량은 430.1Cmol/kg으로 혼합 이전의 재료에 비해 매우 높게 나타나며 혼합 흡착제(122)와 반응한 수용액도 양호한 오염원 제거율을 보인다. 혼합수(124)인 물과 혼합 흡착제(122)를 10:1비율로 희석하고 진탕기에 10분간 교반하여 수용액을 제조할 수 있다.

제올라이트는 Na+, K+, Ca2+, Mg2+ 와 같은 다양한 양이온을 수용할 수 있는 다공성 구조로 되어 있는데, 이러한 이온들은 이 물질 내에 약하게 결합하고 있어 용액과 접촉 시 다른 양이온으로 쉽게 이온-교환할 수 있다. 천연에서 주로 발견되는 제올라이트 광물로는 항석(analcime), 능비석(chabazite), 클리노프틸로이트(clinoptilolite), 휘비석(heulandite), 소다비석(natrolite), 회십자비석(phillipsite), 속비석 등이 있다.

제올라이트는 다양한 수질 정화 공정, 연수화 과정 및 기타 여러 분야에서 이온-교환 역할을 담당하고 있으며, 특히 화학에서는 특정 크기와 모양을 갖는 분자들을 분리하는 데 사용될 수 있어, 이를 이용한 분석법도 개발, 활용되고 있다.

또한 촉매나 흡착제로도 널리 사용되고 있는데, 여러 화학 반응에서 이들 물질의 잘 정렬된 기공-구조와 적절한 산성도를 활용하면 반응물들을 손쉽게 활성화할 수도 있다. 더 나아가 제올라이트는 낮은 품질의 천연가스로부터 물, 이산화 탄소, 이산화 황을 제거하는 것과 같이 가스를 보다 정밀하게 분리하는 데 쓰일 수 있을 것이다.

계면활성제(surfactant)는 묽은 용액 속에서 계면에 흡착하여 그 표면장력을 감소시키는 물질이다. 계면활성제 중 수용액에서 이온화하여 활성제의 주체가 음이온이 되는 것을 음이온 계면활성제라고 하는데, 비누, 알킬 벤젠설폰산염 등이 이에 속한다. 또 이온화하여 양이온이 되는 것을 양이온 계면활성제라 하는데, 고급 아민할로젠화물, 제사암모늄염, 알킬피리디늄염 등이 이에 속한다. 또한 양쪽이 다 되는 것을 양쪽성 계면활성제라고 하는데, 여기에는 아미노산 등이 속한다.

기포 생성유닛(130)은 공기 혼합유닛(110)에 연결되면서 흡착용액 제조유닛(120)에 연결되어 흡착용액을 이용하여 외부로 발산되는 기포를 생성할 수 있다.

기포 생성유닛(130)은 흡착용액 수용기(132), 회전수차(134), 용수철(136) 및 회전수차 구동기(138)를 포함할 수 있다.

흡착용액 수용기(132)는 흡착용액 제조유닛(120)에서 제조된 흡착용액이 수용되며 일부분에 기포분출구(50)가 형성되어 있는 구조일 수 있다.

회전수차(134)는 흡착용액 수용기(132)에 하부 반원이 잠긴 상태로 자체 회전하면서 흡착용액을 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 흡착용액 수용기(132)에 수용된 흡착용액을 회전수차(134)를 이용하여 들어올리고 이중 블로어(144)를 이용하여 기포를 형성하고 기포분출구(50)를 통한 배출이 가능하다.

용수철(136)은 회전수차(134)의 외부 경계에 설정된 크기의 직경(대략 0.5cm ~ 2cm)으로 설정된 간격(대략 1 ~ 2°)이 이격된 상태로 부착되어 회전수차(134)의 회전시 기포를 발생시킬 수 있다.

회전수차 구동기(138)는 회전수차(134)에 연결되어 회전수차(134)가 회전하는 동력을 제공할 수 있다. 구체적으로, 회전수차 구동기(138)에 내장되는 모터로는 DC모터, 스테핑모터(stepping motor), 브러시리스 모터(brushless motor), 인덕션 모터, 리니어 모터, 초음파 모터 및 코어리스 모터(coreless motor) 등의 모터 중에서 작업환경이나 상황에 따라서 선택하여 사용이 가능하다.

구체적으로, 기포 생성유닛(130)에서의 기포 생성원리는 흡착용액 수용기(132)와 용수철(136)의 구성으로 이중 블로어(144)에서 유입되는 경량혼합공기에 의해 회전수차(134)가 1회전 할 때마다 용수철(136) 링의 숫자만큼 공기방울이 만들어지는 원리이다.

유동제어유닛(140)은 공기 혼합유닛(110) 및 기포 생성유닛(130)에 각각 연결되며 공기의 유동을 제어하여 기포 생성유닛(130)에서의 기포생성을 유도할 수 있다.

유동제어유닛(140)은 공기유로(142), 이중 블로어(144) 및 블로어 구동기(146)를 포함할 수 있다.

공기유로(142)는 공기 혼합유닛(110)과 기포 생성유닛(130)에 각각 연결되어 공기 혼합유닛(110)과 기포 생성유닛(130)을 연통시킬 수 있다.

이중 블로어(144)는 공기유로(142)의 양측에 각각 설치되어 공기 혼합유닛(110)에서 혼합된 공기를 기포 생성유닛(130)으로 유도할 수 있다.

블로어 구동기(146)는 이중 블로어(144)에 연결되어 이중 블로어(144)가 작동하는 동력을 제공할 수 있다.

구체적으로, 이중 블로어(144)의 회전수는 기포 생성유닛(130)의 회전과 동기화시켜 일정크기의 공기방울(기포)이 발생토록 구성할 수 있다. 따라서, 설정된 크기의 기포의 생성을 위해서 기포 생성유닛(130) 회전수차(134)의 회전수와 이중 블로어(144)의 회전수를 1:50 - 1:200의 비율을 유지하는 것이 바람직하다.

컨트롤러(150)는 장치본체(100)의 일부분에 설치되며 공기 혼합유닛(110), 흡착용액 제조유닛(120), 기포 생성유닛(130) 및 유동제어유닛(140)에 각각 연결되어 공기 혼합유닛(110), 흡착용액 제조유닛(120), 기포 생성유닛(130) 및 유동제어유닛(140)의 작동을 제어할 수 있다.

컨트롤러(150)의 제어에 의해 이중 블로어(144)의 회전수는 회전수차(134)의 회전수와 연동해서 조절될 수 있다. 구체적으로, 이중 블로어(144)의 회전수는 분당 2,000-6,000 정도로 하고, 이중 블로어(144)의 회전수와 회전수차(134)의 회전수는 50:1-200:1의 비율이 바람직하다.

본 발명의 미세먼지 저감 장치(10)는 모바일 단말기 등과 와이파이 통신모듈, 블루트스 통신모듈 및 지그비 통신모듈 중에서 어느 하나로 연동된 컨트롤러(150)를 통해서 작동이 가능하다.

즉, 작업자는 미세먼지 저감 장치(10)를 블루투스 통신모듈, 와이파이 통신모듈 및 지그비 통신모듈 중에서 어느 하나인 방식을 채택하여 사용이 가능하나 상기의 방식에만 국한하지 않고 최선의 방식을 선택하여 사용이 가능하다.

또한, 본 발명의 미세먼지 저감 장치(10)는 상부의 일부분에 흡착패트 등을 설치하여 미세먼지를 흡착할 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

10 : 미세먼지 저감 장치
30 : 에어 컴프레셔
50 : 기포분출구
70 : 무선통신모듈
100 : 장치본체
110 : 공기 혼합유닛
112 : 압력계
114 : 공기 교반조
116 : 발열부재
120 : 흡착용액 제조유닛
122 : 혼합 흡착제
124 : 혼합수
126 : 진탕기
130 : 기포 생성유닛
132 : 흡착용액 수용기
134 : 회전수차
136 : 용수철
138 : 회전수차 구동기
140 : 유동제어유닛
142 : 공기유로
144 : 이중 블로어
146 : 블로어 구동기
150 : 컨트롤러

Claims

혼합된 공기를 이용하여 미세먼지를 흡착하는 미세먼지 저감 장치로서,
외부의 공기를 유입하여 혼합하고 미세먼지의 흡착을 통해 제거하는 장치본체;
상기 장치본체의 일부분에 구비되어 유입된 외부공기와 헬륨가스를 혼합하는 밀폐형의 공기 혼합유닛;
상기 장치본체의 일부분에 구비되며 미세먼지를 흡착하는 흡착용액을 제조하는 흡착용액 제조유닛;
상기 공기 혼합유닛에 연결되면서 상기 흡착용액 제조유닛에 연결되어 상기 흡착용액을 이용하여 외부로 발산되는 기포를 생성하는 기포 생성유닛;
상기 공기 혼합유닛 및 상기 기포 생성유닛에 각각 연결되며 공기의 유동을 제어하여 상기 기포 생성유닛에서의 기포생성을 유도하는 유동제어유닛; 및
상기 장치본체의 일부분에 설치되며 상기 공기 혼합유닛, 흡착용액 제조유닛, 기포생성유닛 및 유동제어유닛에 각각 연결되어 상기 공기 혼합유닛, 흡착용액 제조유닛, 기포생성유닛 및 유동제어유닛의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 혼합공기를 이용한 미세먼지 저감 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 흡착용액 제조유닛은,
설정된 입자 크기의 클리놉틸로라이트, 다공질장석, 활성탄 및 결합제인 바인더 분말을 설정된 비율로 혼합하여 제조된 혼합 흡착제;
상기 혼합 흡착제에 설정된 비율로 혼합되어 상기 혼합 흡착제를 희석시키는 혼합수; 및
상기 혼합 흡착제와 상기 혼합수를 설정된 시간 동안 진탕하고 교반하여 흡착용액을 생성하는 진탕기;를 포함하고
상기 혼합 흡착제는,
이온결합이 가능하여 미세먼지를 흡착하는 것을 특징으로 하는 경량 혼합공기를 이용한 미세먼지 저감 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 흡착용액에 수분 증발과 기압감소에 따른 파포를 방지하기 위해 설정된 양의 물엿을 첨가하여 공기방울의 장력을 향상시키는 것을 특징으로 하는 경량 혼합공기를 이용한 미세먼지 저감 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 기포 생성유닛은,
상기 흡착용액 제조유닛에서 제조된 상기 흡착용액이 수용되며 일부분에 기포분출구가 형성되어 있는 흡착용액 수용기;
상기 흡착용액 수용기에 하부 반원이 잠긴 상태로 자체 회전하면서 상기 흡착용액을 이동시키는 회전수차;
상기 회전수차의 외부 경계에 설정된 크기의 직경으로 설정된 간격이 이격된 상태로 부착되어 상기 회전수차의 회전시 기포를 발생시키는 용수철; 및
상기 회전수차에 연결되어 상기 회전수차가 회전하는 동력을 제공하는 회전수차 구동기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 혼합공기를 이용한 미세먼지 저감 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 유동제어유닛은,
상기 공기 혼합유닛과 상기 기포 생성유닛에 각각 연결되어 상기 공기 혼합유닛과 상기 기포 생성유닛을 연통시키는 공기유로;
상기 공기유로의 양측에 각각 설치되어 상기 공기 혼합유닛에서 혼합된 공기를 상기 기포 생성유닛으로 유도하는 이중 블로어; 및
상기 이중 블로어에 연결되어 상기 이중 블로어가 작동하는 동력을 제공하는 블로어 구동기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 혼합공기를 이용한 미세먼지 저감 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 이중 블로어의 회전수는 상기 회전수차와 연동해서 조절되는 것을 특징으로 하는 경량 혼합공기를 이용한 미세먼지 저감 장치.