KR102191776B1 - 습식 공기정화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 습식 공기정화장치에 관한 것으로, 공장, 축사, 식당 등의 내부 공기를 흡입하여 수조의 수면 바로 밑에서 수평방향으로 분사하여 공기 중의 각종 이물질을 흡착 제거하고, 유분은 수면 위의 흡착수단으로 제거하며, 이물질은 수면 하부로 가라앉아 드레인 밸브를 통해 배출시킬 수 있도록 한 것인바, 실내의 오염된 공기를 흡입하기 위한 흡입팬(100); 일정 수위를 유지하도록 보충수 공급관(210)이 설치되어 소정 수위로 물이 채워지고, 하부에는 드레인 밸브(220)가 구비되며, 상부에는 정화된 공기를 배출하기 위한 공기 배출구(230)가 구비된 수조(200); 상기 흡입팬(100)으로 흡입된 공기를 상기 수조(200) 내부의 수면 하부에서 수평방향으로 분사하기 위한 복수의 분사노즐(310)이 일정 간격으로 부착된 분사관(300); 상기 수조(200)의 수면 위로 떠오른 유분을 포함하는 부유물을 흡착하고 정화된 공기를 상부로 통과시키는 흡착수단(400); 을 포함하여 이루어진다.

Description

습식 공기정화장치{WET TYPE AIR PURIFYING DEVICE}
본 발명은 공장이나 축사 등 각종 건물 실내공간의 오염된 공기를 흡입하여 공기 중의 각종 미세먼지, 유분, 세균 등을 습식으로 정화한 후 실내로 재공급하기 위한 습식 공기정화장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공장이나 축사 또는 식당 등의 내부 공기는 내부에서의 각종 활동으로 인해 다양한 오염물질과 악취 및 미세먼지 등이 발생하므로 주기적인 환기가 필요하거나, 환기가 어려운 경우 오염된 공기를 정화하여 재공급할 필요가 있다.
이에 관련된 종래기술로는 건식 필터를 사용하는 공기정화장치, 기포발생(폭기식) 또는 스프레이 방식의 습식 공기정화장치, 건식 및 습식을 병행하는 방식의 공기정화장치, 플라즈마나 자외선 등을 이용하는 전기식 공기정화장치 등이 개시되어 있으나, 이들은 가정용 또는 소규모의 실내공간을 위한 공기정화용으로 적합하며, 공장이나 축사 또는 식당과 같은 대규모의 실내공기정화용으로는 습식 정화가 여러 면에서 적절하지만 정화과정에서 과도한 수분이 공기중에 함유된 채로 실내로 재공급됨으로써 냉방효과의 저하 또는 습기 제거를 위한 별도의 제습설비를 구비하여야 하는 문제점이 있었다.
본 발명과 관련된 종래기술로 특허문헌 1 내지 3이 개시되어 있다.
특허문헌 1의 '건식 및 습식 방식에 의해 유해물질 제거가 용이한 다단식 순차형 필터부를 갖는 산업용 공기정화기'는 다단의 건식 필터와 수중기포발생방식의 분사노즐을 조합하여 이루어져 구조가 너무 복잡하고, 이의 유지관리가 어렵다는 문제점이 있었고, 특허문헌 2의 '미세분진 또는 수용성 악취 제거장치 및 그 방법'은 각종 산업현장에서 발생하는 매연, 미세먼지, 산업 폐기물의 탄화 또는 소각시 발생하는 대기오염문제를 해결하기 위한 것으로, 이는 수중폭기방식으로 이루어져 있어 압력부하가 커지게 됨으로써 공기의 순환이 어렵게 된다는 단점이 있었으며, 특허문헌 3의 '물세척법과 흡착여과법을 연계한 복합기능 공기정화기'도 오염공기를 강제로 물속에 집어넣고 폭기시키는 방식 즉, 압력수중폭기방식으로 이루어져 있어 이 역시 공기의 순환이 어려워진다는 단점이 있었다.
한국등록특허 제10-2068434호(2020.01.14. 등록) 한국등록특허 제10-2022476호(2019.09.10. 등록) 한국등록특허 제10-0719788호(2007.05.14. 등록)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 첫째, 축사나 공장 또는 식당과 같은 비교적 대규모의 실내공간에서 발생한 공기를 효과적으로 정화할 수 있고, 둘째, 탈취 및 이물질 제거가 용이한 습식 정화방식을 이용하되 실내로 공급되는 정화된 공기가 과습되는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 셋째, 정화과정에서 공기압에 부하가 크게 걸리지 않아 소음발생이 적고, 넷째, 사용되는 물의 양과 전력소모량도 적은 경제성이 있는 습식 공기정화장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
실내공간의 오염된 공기를 흡입하기 위한 흡입팬과;
일정 수위를 유지하도록 보충수 공급관이 설치되어 소정 수위로 물이 채워지고, 하부에는 드레인 밸브가 구비되며, 상부에는 정화된 공기를 배출하기 위한 공기 배출구가 구비된 수조와;
상기 흡입팬으로 흡입된 공기를 상기 수조 내부의 수면 하부에서 수평방향으로 분사하기 위한 복수의 분사노즐이 일정 간격으로 부착된 분사관과;
상기 수조의 수면 위로 떠오른 유분을 포함하는 부유물을 흡착하고 정화된 공기를 상부로 통과시키는 흡착수단; 을 포함하여 이루어져 실내의 공기가 흡입팬에 의해 흡입되어 수조 내부의 분사관에서 분사노즐을 통해 수면 하부에서 분사되면서 공기 중의 오염물질이 물에 흡착된 후 정화된 공기가 수조 상부의 공기 배출구를 통해 다시 실내로 공급되도록 된 습식 공기정화장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 축사나 공장 또는 식당과 같은 대형 실내공간의 공기정화에 적합하고, 실내로 재공급되는 공기 중의 습도가 과도하게 상승되지 않으므로 냉방효과를 저하시키거나 별도의 제습장치를 설치할 필요가 없으며, 소요되는 물의 양도 최소화할 수 있고, 흡입팬의 구동만에 의해 공기정화와 순환이 가능하게 되므로 적은 전력과 유지비용으로 운용이 가능한 등의 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 습식 공기정화장치의 전체구성을 도시한 정단면도,
도 2는 도 1에 도시된 습식 공기정화장치의 평단면도,
도 3은 도 1의 A부 확대도로 수면과 분사노즐 및 흡착수단의 배치상태를 보여주고 있고,
도 4는 분사노즐의 구조를 설명하기 위한 도 1의 B부 확대도이다.
이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 4에는 본 발명의 일 실시 예에 의한 습식 공기정화장치가 도시되어 있는데, 이는 축사나 공장 또는 식당을 포함하는 비교적 대형 실내공간(S)의 오염된 공기를 흡입하기 위한 흡입팬(100)과;
일정 수위를 유지하도록 보충수 공급관(210)이 설치되어 소정 수위로 물이 채워지고, 하부에는 드레인 밸브(220)가 구비되며, 상부에는 정화된 공기를 배출하기 위한 공기 배출구(230)가 구비된 수조(200)와;
상기 흡입팬(100)으로 흡입된 공기를 상기 수조(200) 내부의 수면 하부에서 수평방향으로 분사하기 위한 복수의 분사노즐(310)이 일정 간격으로 부착된 분사관(300)과;
상기 수조(200)의 수면 위로 떠오른 유분을 포함하는 부유물을 흡착하고 정화된 공기를 상부로 통과시키는 흡착수단(400); 을 포함하여 이루어져 있다.
도 1에 도시된 실시 예에서는 공장이나 축사 등 단층 건물에 적용한 예를 보여주고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 복층으로 이루어진 빌딩형 건물에도 얼마든지 적용할 수 있음은 물론이고, 실내공간(S)의 오염된 공기를 흡입하기 위한 흡기덕트(D1)와 습식 공기정화장치를 통하여 정화된 공기를 재공급하기 위한 배기덕트(D2)의 설치 또한 도면에 도시된 바와 같이 실내공간(S)의 상부 측에 높이를 달리하여 배치하거나 같은 높이에 서로 교호로 배치할 수도 있음은 물론이며, 흡기덕트(D1)는 실내공간(S)의 상부 측에 설치하고, 배기덕트(D2)는 실내공간(S)의 하부 측에 설치할 수도 있음은 물론이다.
본 실시 예에서, 상기 수조(200)에 채워지는 물의 수위는 수조(200) 높이의 1/3~2/3 정도가 적정하며, 플로트 밸브(212)가 달린 보충수 공급관(210)을 통해 보충수가 공급될 수 있도록 되어 있어 항상 일정 수위를 유지할 수 있도록 되어 있다.
본 실시 예에서, 상기 수조(200) 내부의 수면 상부에는 타공판(240)이 설치되고, 상기 흡착수단(400)은 상기 타공판(240) 위에 안치되어 있어 수조(200)의 수면 위로 떠오른 유분을 포함하는 부유물을 흡착하고 정화된 공기는 수조(200)의 상부공간으로 통과시켜 배기덕트(D2)를 통해 실내공간(S)으로 재공급될 수 있도록 되어 있다.
한편, 상기 수조(200)에 채워지는 물에는 탈취 또는 세균의 제거를 위한 첨가제가 투입될 수 있는데, 사용될 수 있는 첨가제는 천연성분이면서 살균효과가 있는 것으로 알려진 피톤치드액이나 공기중의 주요 악취성분을 효과적으로 흡수하여 탈취효과가 있는 죽초액을 포함하여 천연성분의 각종 첨가제를 일정 비율로 투입할 수 있는데, 특히, 축사에 적용되는 공기정화장치의 경우에는 축사 내부의 악취성분을 효과적으로 제거하기 위하여 인축에 무해한 축조액이나 각종 무해성이 입증된 검증된 탈취제를 선정하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시 예에서, 상기 분사관(300)은 수조(200)의 수면 바로 아래, 바람직하게는 수면에서부터 10cm 이내의 외곽에 폐루프(closed loop)형으로 형성되고, 상기 분사노즐(310)은 분사관(300)에서 수조(200)의 중심부를 향하여 수평방향으로 공기가 분사되어 수표면에서 수류를 형성함으로써 수조(200) 내부의 수표면 중심부에서는 하방으로의 수렴작용이 이루어지고 수조(200)의 하부(바닥) 중심부에서는 외측으로의 발산작용이 이루어져 물에 대류현상이 발생할 수 있도록 되어 있으며, 상기 분사노즐(310)은 예를 들면 실리콘 젖꼭지와 같은 구조 즉, 연질 고무나 합성수지재로 이루어지고, 반구형의 노즐 헤드(312)에 일자형 또는 십자형으로 절개된 노즐구멍(314)을 통해 공기의 배출은 가능하고 물의 유입은 차단될 수 있도록 되어 있어 분사관(300)으로의 물의 역유입을 방지하면서도 수압을 크게 받지 않고 오염된 공기가 수면 위로 분출될 수 있게 됨으로써 흡입팬(100)의 흡인력에 의해 도입된 실내공간의 오염공기가 수중으로 폭기되면서 정화가 이루어지게 되며, 정화된 공기는 다시 수조(200)의 상부공간으로 부상하여 배기덕트(D2)를 통해 실내공간(S)으로 재공급이 이루어질 수 있게 되는 것이다.
본 실시 예에서, 상기 분사노즐(310)은 폐루프 형태로 이루어진 분사관(300)의 내측에 방사상으로 배치되어 수조(200)의 수면 중앙을 향하여 분사되게 됨으로써 여러 분사노즐(310)에서 분사되는 공기에 의해 물거품이 서로 충돌하게 되면서 공기중에 함유된 각종 미세먼지나 악취성분 등이 물거품에 흡착되어 제거될 수 있는 것이며, 수면 위에서의 물거품은 지속적으로 습식 필터층을 형성하게 되므로 물거품 위에 뜬 유막은 상부 측의 흡착수단(400)에 흡착되어 제거되고, 각종 이물질 및 악취성분은 물에 녹거나 물에 침강되어 흡수되게 됨으로 효과적인 제거가 이루어지게 된다.
본 실시 예에서, 상기 실내공기가 분사노즐(310)을 통해 수중으로 폭기될 때에는 분사노즐(310)의 노즐 헤드(312)에 형성된 노즐 구멍(314)이 내부 공기압력에 의해 개방되면서 수중으로 폭기가 이루어지게 되며, 공기의 분사가 이루어지지 않을 경우에는 노즐 헤드(312)가 외부에서 수압을 받게 되므로 일자형 또는 십자형으로 절개된 노즐 구멍(314)이 밀착되어 폐쇄되게 됨으로써 물이 분사관(300) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 예에 의하면 분사노즐(310)의 설치 위치가 수중의 바닥이 아닌 수표면(수면)에서 깊지 않은 위치에 즉, 수면 가까이에서 수평방향으로 분사되어 수표면에서 물거품(버블)이 발생하게 되면서 물거품에 공기중의 미세먼지를 비롯한 각종 오염물질이 물에 흡착되게 되면서 수표면에 뜨거나 수중에 가라앉게 되는 것이며, 이러한 작용을 돕기 위하여 수처리장(침전지) 등에서 사용되는 응집제를 살포할 수도 있음은 물론이다.
도면 중 부호 242는 타공판(240)의 타공구멍이고, 부호 302는 분사관(300)을 수면 하부에 위치하도록 고정하기 위한 고정브라켓이다.
본 실시 예에서, 상기 흡착수단(400)은 기름성분을 흡착하기 위한 일종의 기름 흡착포를 의미하는데, 상기 흡착수단(400)은 부직포나 직포 또는 펄프 재질로 제작될 수도 있으나, 다만, 수분의 흡수는 최소화하고 기름 성분 즉, 실내공간(S)에서 발생한 각종 유분이 수조(200) 내부에서의 물과의 접촉에 의해 수면 위에 뜨게 되고, 수면 위에서는 분사노즐(310)에서의 분사작용에 의해 물거품이 일어나게 되면서 수표면의 기름성분이 흡착수단(400)에 흡착될 수 있으면서도 정화된 공기는 흡착수단(400)을 통과하여야 하므로 비교적 얇고 조직도 성글게 제작하여 사용할 필요가 있다.
또한, 도면에 도시된 실시 예에는 적용되지 않았으나, 상술한 흡착수단(400)을 번거롭게 수작업으로 교체하는 대신 일정 폭과 길이를 갖도록 롤 상태로 권취하고 이를 풀어서 타공판(240) 위에 깔고 타측에서 전동 또는 수동식으로 되감아주는 방식으로 회수할 수 있도록 함으로써 흡착수단(400)의 교체작업을 용이하게 할 수도 있음은 물론이다.
본 실시 예에서, 상기 흡착수단(400)은 수조(200) 내부의 전체 공간에 설치할 수도 있으나 공기의 투과도를 고려하여 외곽측에만 설치하거나 부분적으로 설치할 수도 있음은 물론이며, 주기적으로 수조(200) 상부의 뚜껑(202)을 열고 교체해주어야 한다.
또, 상기 수조(200)는 수중에 오염물질이 흡착되어 침강하게 되면 주기적으로 드레인 밸브(220)를 열어 침전물을 제거해주면 되는데, 상기 드레인밸브(220)는 공기정화장치의 운전시간에 따라서 자동으로 일정 시간마다 몇 초 단위로 개방된 후 다시 닫힐 수 있도록 전동밸브를 적용할 수도 있으며, 드레인밸브(220)의 개방에 의해 수위가 낮아지게 되면 상부 측의 플로트 밸브(212)에 의해 보충수가 공급되어 원래의 수위를 안정적으로 유지하게 된다.
한편, 본 발명의 습식 공기정화장치는 흡,배기덕트 사이에 단독으로 설치되어 사용될 수도 있음은 물론이며, 오염된 실내공기가 흡기덕트에서 본 발명의 습식 공기정화장치로 도입되기 전 단계 또는 공기정화장치를 거친 후의 공기를 추가로 냉각하기 위한 냉각설비를 직렬로 설치하여 운용할 수도 있음은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 예에 의한 습식 공기정화장치는 기존의 스프레이식이나 폭기식으로 이루어진 습식 공기정화장치와 비교할 때, 실내로 재공급되는 공기 중의 습도가 과도하게 상승되지 않으므로 냉방효과를 저하시키거나 별도의 제습장치를 설치할 필요가 없으며, 구조도 단순하여 제작비용을 절감할 수 있음은 물론, 드레인 밸브의 주기적인 개폐에 의해 침전물을 함유하는 소량의 물만이 배출되고 배출된 만큼 자동으로 보충되므로 공기정화에 사용되는 물의 양도 최소화하여 수자원의 절약도 가능하고, 분사노즐도 수면 직하부에서 수평방향으로 공기를 분사하여 폭기시키게 되므로 흡입팬의 흡인력만으로 도입된 공기를 수중에 폭기시켜 습식으로 오염된 공기를 정화시킨 후 다시 실내공간으로 공급할 수 있으므로 압력손실이 적어 축사나 공장 또는 식당과 같은 대형 실내공간의 공기정화에 적합하고, 흡입팬의 구동만에 의해 공기정화와 순환이 가능하게 되므로 적은 전력과 유지비용으로 운용이 가능하다는 이점이 있다.
D1 : 흡기덕트
D2 : 배기덕트
S : 실내공간
100 : 흡입팬
200 : 수조
202 : 뚜껑
210 : 보충수 공급관
212 : 플로트 밸브
220 : 드레인 밸브
230 : 공기 배출구
240 : 타공판
242 : 타공구멍
300 : 분사관
302 : 고정브라켓
310 : 분사노즐
312 : 노즐헤드
314 : 노즐구멍
400 : 흡착수단

Claims (5)

  1. 실내공간(S)의 오염된 공기를 흡입하기 위한 흡입팬(100)과; 일정 수위를 유지하도록 보충수 공급관(210)이 설치되어 소정 수위로 물이 채워지고, 하부에는 드레인 밸브(220)가 구비되며, 상부에는 정화된 공기를 배출하기 위한 공기 배출구(230)가 구비된 수조(200)와; 상기 흡입팬(100)으로 흡입된 공기를 상기 수조(200) 내부의 수면 하부에서 수평방향으로 분사하기 위한 복수의 분사노즐(310)이 일정 간격으로 부착된 분사관(300)과; 상기 수조(200)의 수면 위로 떠오른 유분을 포함하는 부유물을 흡착하고 정화된 공기를 상부로 통과시키는 흡착수단(400); 을 포함하며, 상기 분사노즐(310)은 연질 고무나 합성수지재로 이루어지고, 반구형의 노즐 헤드(312)에 절개된 노즐구멍(314)을 통해 공기의 배출은 가능하고 물의 유입은 차단되도록 구성되어 실내의 공기가 흡입팬(100)에 의해 흡입되어 수조(200) 내부의 분사관(300)에서 분사노즐(310)을 통해 수면 하부에서 분사되면서 공기 중의 오염물질이 물에 흡착된 후 정화된 공기가 수조(200) 상부의 공기 배출구(230)를 통해 다시 실내로 공급되도록 된 것을 특징으로 하는 습식 공기정화장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수조의 수면 상부에는 타공판(240)이 설치되고, 상기 흡착수단(400)은 상기 타공판(240) 위에 안치되며, 상기 수조(200)에 채워지는 물에는 탈취 또는 세균의 제거를 위한 첨가제가 투입되는 것을 특징으로 하는 습식 공기정화장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사관(300)은 수조(200)의 외곽에 폐루프형으로 형성되고, 상기 분사노즐(310)은 분사관(300)에서 수조(200)의 중심부를 향하여 수평방향으로 공기가 분사되어 수류를 형성함으로써 수조(200) 내부의 물에 대류현상이 발생하도록 된 것을 특징으로 하는 습식 공기정화장치.
  5. 청구항 1,2,4항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 습식 공기정화장치는 흡,배기덕트(D1,D2) 사이에 설치되되 오염된 실내공기가 흡기덕트에서 습식 공기정화장치로 도입되기 전 단계 또는 공기정화장치를 거친 후의 공기를 추가로 냉각하기 위한 냉각설비가 직렬로 설치되는 것을 특징으로 하는 습식 공기정화장치.
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