KR102264464B1 - System for condensing and eliminating fine particle using multi frequency sound wave - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는. 정화 영역으로 유입되는 매질 내의 미세입자를 측정하여 미세입자측정데이터를 출력하는 유입미세입자측정부; 상기 미세입자 측정데이터를 기초로 서로 다른 크기 분포의 미세입자들의 응집을 위한 서로 다른 주파수를 가지는 두 개 이상의 저주파음원들을 생성하여 저주파음파발생부로 출력하는 제어부; 및 상기 미세입자 응집을 위한 서로 다른 두 개 이상의 저주파음원들에 대응하는 저주파음파들을 상기 정화 영역 내부로 방출하는 저주파음파발생부;를 포함하여 구성되어, 서로 다른 주파수를 갖는 두 개 이상의 저주파음파를 이용하여 서로 다른 크기 분포에 속하는 미세입자들을 동시에 응집시키는 것에 의해 미세입자의 응집효율을 현저히 향상시키고, 고가의 처리제 또는 고성능 필터를 사용함이 없이 용이하게 미세입자를 제거할 수 있도록 하는 미세입자 응집 제거 시스템을 제공한다.One embodiment of the present invention. an inflow fine particle measurement unit that measures fine particles in the medium flowing into the purification area and outputs fine particle measurement data; a control unit for generating two or more low-frequency sound sources having different frequencies for aggregation of fine particles of different size distributions based on the measurement data of the fine particles and outputting them to a low-frequency sound wave generator; and a low-frequency sound wave generator for emitting low-frequency sound waves corresponding to two or more different low-frequency sound sources for aggregation of the fine particles into the purification area; Remarkably improves the aggregation efficiency of fine particles by simultaneously aggregating fine particles belonging to different size distributions using the provide the system.
Description
본 발명은 공기, 물 또는 유체 내에 존재하는 초미세먼지, 초미세플라스틱 등의 초미세입자 또는 미세입자를 포집하는 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 공기, 물 등의 매질 내에서 초미세입자 또는 미세입자를 다중 주파수를 가지는 음파를 이용하여 응집한 후 포집하여 제거할 수 있도록 하는 미세입자 응집 제거 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a technology for collecting ultra-fine particles or micro-particles such as ultra-fine dust and ultra-fine plastics present in air, water or fluid, and more particularly, ultra-fine particles or micro particles in a medium such as air, water, etc. It relates to a fine particle agglomeration removal system capable of collecting and removing particles after agglomeration using sound waves having multiple frequencies.
일반적으로, 미세먼지는 자연적 요인보다는 화석 연료의 연소. 도로, 철로 등의 먼지 등에 의한 인위적 요인에 의해 주로 발생한다. 최근에는 0.1 μm 이하의 입자상 물질을 초미세먼지로 분류하여 별도로 관리하고 있으며, 이러한 미세 먼지가 기관지의 염증반응, 천식, 만성기관지염, 기도폐쇄를 일으키거나, 폐 조직에서 박테리아의 불활성화 또는 제거작용을 방해하여 호흡기계 감염을 일으키기도 하며, 심근경색, 뇌졸중, 심 박동수 이상, 급사 등 심혈관계질환의 중요한 위험요인으로도 작용하기도 하는 위험성 때문이다.In general, particulate matter is caused by combustion of fossil fuels rather than natural factors. It is mainly caused by anthropogenic factors such as dust from roads and railways. Recently, particulate matter of 0.1 μm or less is classified as ultra-fine dust and managed separately. Such fine dust causes bronchial inflammation, asthma, chronic bronchitis, airway obstruction, or inactivates or removes bacteria from lung tissue. It is because of the risk that it interferes with respiratory tract infections and acts as an important risk factor for cardiovascular diseases such as myocardial infarction, stroke, heart rate abnormality, and sudden death.
미세플라스틱은 치약, 세정제, 스크럽 등에 첨가되기 위해 플라스틱 가공 중에 5mm 미만의 크기로 제조되거나, 사용하고 버려진 플라스틱 제품들의 파괴 분쇄 과정에서 미립화되어 생성되며, 인간이 도달할 수 있는 가장 깊은 심해에서, 생수나 수돗물, 생선의 아가미나 비늘, 심해 플랑크톤 등에서 전 세계적으로 모두 검출되고 있는 것으로 조사되었다. 이러한 미세플라스틱은 유해한 화학물질을 흡착하는 것에 의해 독성 물질을 옮기는 매개체가 될 수 있고, 해양생물이 섭취할 경우 장폐색이나 섭식 장애 등을 일으킬 수 있고, 인체에 누적되는 경우, 호르몬 교란, 면역체계 교란 등이 발생할 수 있다.Microplastics are manufactured to a size of less than 5 mm during plastic processing to be added to toothpaste, detergent, scrub, etc., or are produced by being atomized during the destruction and crushing of used and discarded plastic products. In the deepest sea that humans can reach, bottled water It has been found that they are all detected worldwide in tap water, fish gills and scales, and deep-sea plankton. These microplastics can be a medium for transporting toxic substances by adsorbing harmful chemicals, and when ingested by marine organisms, they can cause intestinal obstruction or eating disorders, and when accumulated in the body, hormonal disturbances, immune system disturbances etc. may occur.
이에 따라, 미세먼지, 초미세먼지 및 미세플라스틱에 대한 피해를 줄이기 위해 국가적인 차원에서 여러 가지 노력이 이루어지고 있으나, 실외에서 유입되는 초미세먼지나 미세플라스틱을 차단하기 위해 개인이 손쉽게 실시할 수 있는 방안은 아직 미흡한 실정이다.Accordingly, various efforts are being made at the national level to reduce the damage to fine dust, ultrafine dust and microplastics, but individuals can easily implement it to block ultrafine dust and microplastics from outside. There are still insufficient solutions.
따라서 고가의 필터나 환경에 유해한 수 처리제 또는 인체에 유해할 수 있는 초음파 등을 사용함이 없이, 음용수 또는 생활용수 등에 포함되는 인체에 무해하면서도 효율적으로 미세먼지, 초미세먼지, 미세플라스틱 또는 초미세플라스틱을 효율적으로 제거할 수 있도록 하는 시스템의 개발이 요구된다.Therefore, without the use of expensive filters, environmentally harmful water treatment agents, or ultrasonic waves that may be harmful to the human body, it is harmless to the human body included in drinking water or household water, and efficiently and effectively fine dust, ultrafine dust, microplastics or microplastics. It is required to develop a system that can efficiently remove
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 본원 발명의 일 실시예는, 매질 내부에 서로 다른 주파수를 가지는 두 개 이상의 저주파음파를 발생시켜 유체 내부에 포함되는 미세먼지, 초미세먼지, 미세플라스틱 또는 초미세플라스틱 등의 미세입자 또는 초미세입자를 크기 분포 차이에 따라 대응하는 주파수를 가지는 저주파음파들에 대응하도록 진동 및 충돌시켜 서로 다른 크기 분포를 가지는 미세입자들을 동시에 응집한 후 포집하여 제거할 수 있도록 하는 미세입자 응집 제거 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.In order to solve the problems of the prior art, an embodiment of the present invention generates two or more low-frequency sound waves having different frequencies in a medium to solve the problems of fine dust, ultra-fine dust, micro-plastic or ultra-fine particles contained in the fluid. Microparticles or ultrafine particles such as microplastics are vibrated and collided to respond to low-frequency sound waves having a corresponding frequency according to the difference in size distribution, so that the microparticles having different size distributions are aggregated at the same time, and then collected and removed. It is a problem to be solved to provide a fine particle agglomeration removal system.
상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 정화 영역으로 유입되는 매질 내의 미세입자를 측정하여 미세입자측정데이터를 출력하는 유입미세입자측정부; 상기 미세입자 측정데이터를 기초로 서로 다른 크기 분포의 미세입자들의 응집을 위한 서로 다른 주파수를 가지는 두 개 이상의 저주파음원들을 생성하여 저주파음파발생부로 출력하는 제어부; 및 상기 미세입자 응집을 위한 서로 다른 두 개 이상의 저주파음원들에 대응하는 저주파음파들을 상기 정화 영역 내부로 방출하는 저주파음파발생부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미세입자 응집 제거 시스템을 제공한다.An embodiment of the present invention for achieving the above-described object of the present invention, the inflow fine particle measurement unit for measuring the fine particles in the medium flowing into the purification area and outputting the fine particle measurement data; a control unit for generating two or more low-frequency sound sources having different frequencies for aggregation of fine particles of different size distributions based on the measurement data of the fine particles and outputting them to a low-frequency sound wave generator; and a low-frequency sound wave generator for emitting low-frequency sound waves corresponding to two or more different low-frequency sound sources for aggregation of the fine particles into the purification area; provides a system for removing agglomeration of fine particles, characterized in that it comprises a .
상기 미세입자 응집 제거 시스템은, 상기 정화 영역 내부의 매질에 포함되는 미세입자를 측정하여 미세입자 측정데이터를 생성하여 출력하는 정화영역미세입자측정부;를 포함하는 측정센서부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The fine particle aggregation removal system is configured to further include a measurement sensor unit comprising a; a purification area fine particle measurement unit for generating and outputting fine particle measurement data by measuring the fine particles contained in the medium inside the purification area characterized.
상기 미세입자 응집 제거 시스템은, 상기 정화 영역에서 배출되는 매질에 포함되는 미세입자를 측정한 후 잔류 미세입자 농도를 가지는 미세입자 측정데이터를 생성하여 출력하는 잔류미세입자측정부;를 포함하는 측정센서부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The fine particle agglomeration removal system is, after measuring the fine particles contained in the medium discharged from the purification area, a residual fine particle measurement unit that generates and outputs fine particle measurement data having a residual fine particle concentration; a measurement sensor comprising a It is characterized in that it further comprises a part.
상기 미세입자 응집 제거 시스템은, 상기 정화 영역 내부의 상기 저주파음파들의 주파수 및 음압들을 검출한 후, 상기 제어부로 전송하는 저주파음파측정부;를 포함하는 측정센서부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The fine particle aggregation removal system, after detecting the frequency and sound pressure of the low-frequency sound waves inside the purification area, a low-frequency sound wave measuring unit for transmitting to the control unit; characterized by further comprising a measurement sensor unit comprising a .
상기 제어부는, 미세입자 응집을 위한 미세입자 오염도별 주파수 및 음압 데이터를 저장하는 저장부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The control unit, the storage unit for storing the frequency and sound pressure data for each fine particle contamination for fine particle aggregation; characterized in that it is configured to include.
상기 저주파음파들의 주파수는, 20㎐ 내지 20㎑ 범위인 것을 특징으로 한다.The frequency of the low-frequency sound waves, characterized in that the range of 20 Hz to 20 kHz.
상기 저주파음파들의 음압은, 0㏈ 내지 100㏈ 범위인 것을 특징으로 한다.The sound pressure of the low-frequency sound waves, it is characterized in that the range of 0 dB to 100 dB.
상기 제어부는, 상기 정화 영역 내부의 저주파음파들의 주파수 및 음압과 상기 잔류미세입자 측정 정보를 수신하여 저주파음원들의 주파수 및 음압을 가변하여 출력하는 저주파음원 피드백 제어 조정을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.The control unit is configured to receive the frequency and sound pressure of the low-frequency sound waves in the purification area and the residual fine particle measurement information, and perform a feedback control adjustment of the low-frequency sound source to vary the frequency and the sound pressure of the low-frequency sound sources and output them. .
상기 저주파음파발생부는, 상기 정화 영역 내에서 서로 대향하여 진행하는 상기 저주파음파들을 방출하도록 서로 대향하는 한 쌍 이상의 쌍으로 설치되는 액추에이터들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The low-frequency sound wave generating unit is characterized in that it is configured to include one or more pairs of actuators installed in pairs facing each other so as to emit the low-frequency sound waves that travel to face each other in the purification area.
상기 미세입자 응집 제거 시스템은, 상기 제어부에서 출력된 상기 저주파음원들을 증폭하여 출력하는 음원증폭부;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The fine particle aggregation removal system, a sound source amplifying unit for amplifying and outputting the low-frequency sound sources output from the control unit; characterized in that it is configured to further include.
상기 미세입자 응집 제거 시스템은, 상기 정화 영역 내부의 매질 내에서 상기 저주파음파발생부를 통해 출력된 저주파음파들에 의한 진동 충돌에 의해 응집된 미세입자 응집체를 포집한 후 상기 매질을 외부로 배출하는 배기부;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The fine particle agglomeration removal system collects the fine particle agglomerates agglomerated by vibration collision by the low frequency sound waves output through the low frequency sound wave generator in the medium inside the purification area, and then discharges the medium to the outside It is characterized in that it further comprises a base;
상술한 본 발명의 일 실시예의 미세입자 응집 제거 시스템은, 공기 또는 유체 등의 매질 내의 초미세먼지, 초미세플라스틱, 미세먼지 또는 미세플라스틱 등을 포함하는 미세입자의 크기 분포에 대응하는 서로 다른 주파수를 가지는 두 개 이상의 저주파음파를 이용하여 미세입자들의 크기 분포별로 동시에 응집시켜 제거하는 것에 의해 공기 또는 유체 등의 매질 내부에 포함되는 미세입자의 제거 효율을 현저히 향상시키는 효과를 제공한다.The system for removing agglomeration of fine particles of an embodiment of the present invention described above has different frequencies corresponding to the size distribution of fine particles including ultrafine dust, ultrafine plastic, fine dust or microplastic in a medium such as air or fluid. It provides an effect of significantly improving the removal efficiency of fine particles contained in a medium such as air or fluid by agglomeration and removal at the same time according to the size distribution of the fine particles using two or more low-frequency sound waves having a
또한, 본 발명의 일 실시예의 미세입자 응집 제거 시스템은, 고가의 필터, 환경에 유해한 수처리제를 사용함이 없이, 공기 또는 유체 등의 매질 내의 초미세먼지, 초미세플라스틱, 미세먼지 또는 미세플라스틱 등의 미세입자를 저비용으로 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.In addition, the fine particle agglomeration removal system of an embodiment of the present invention, without using an expensive filter or a water treatment agent harmful to the environment, ultra-fine dust, ultra-fine plastic, fine dust or micro-plastic in a medium such as air or fluid It provides the effect of effectively removing fine particles at a low cost.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예의 미세입자 응집 제거 시스템은 미세입자 제거를 위해 환경에 유해한 수 처리제 등의 유해물질을 사용하지 않도록 함으로써, 미세입자 제거 시 환경 및 인체에 악영향을 주지 않으면서 용이하게 미세입자를 제거할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.In addition, the fine particle agglomeration removal system of an embodiment of the present invention described above does not use harmful substances such as water treatment agents that are harmful to the environment for removing fine particles, so that when removing fine particles, it is easy without adversely affecting the environment and the human body It provides an effect that allows the removal of fine particles.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 미세입자 응집을 위한 미세입자 응집 제거 시스템(100)의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 미세입자 응집을 위한 저주파음원에 대응하여 출력된 저주파음파에 의해 미세 입자가 응집되는 메커니즘을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 서로 대향하는 액추에이터(140a, 140b)를 갖는 다중 액추에이터로 구성된 저주파음파발생부(140)의 개략적인 설치 상태도.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 서로 쌍을 이루는 액추에이터 쌍들을 포함하는 다중 액추에이터로 구성되는 저주파음파발생부를 통해 생성된 미세입자 응집을 위한 서로 다른 두 개의 주파수를 가지는 두 개의 저주파음파의 중첩을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 서로 쌍을 이루는 액추에이터 쌍들을 포함하는 다중 액추에이터로 구성되는 저주파음파발생부를 통해 생성된 미세입자 응집을 위한 서로 다른 두 개의 주파수를 가지는 두 개의 저주파음파의 강도와 단일 액추에이터에서 출력된 진동에 의한 저주파음파(의 강도 차이를 나타내는 그래프.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음파 발생부인 액추에이터(140a, 140b)의 이격 간격(d)에 따른 음압 분포를 나타내는 도면.
도 7은 저주파음원들을 재생하지 않은 경우와, 저주파음원들을 주파수와 음압을 가변하여 출력한 경우들에서의 미세먼지 농도 측정 값을 나타내는 그래프.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 매질 내 미세입자 포집 제거 방법의 처리과정을 나타내는 순서도.1 is a block diagram of a fine particle agglomeration removal system 100 for fine particle agglomeration of an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a mechanism in which fine particles are agglomerated by a low-frequency sound wave output in response to a low-frequency sound source for aggregation of fine particles according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic installation state diagram of the low-frequency
4 is an embodiment of the present invention showing the superposition of two low-frequency sound waves having two different frequencies for aggregation of fine particles generated through a low-frequency sound wave generator consisting of multiple actuators including pairs of actuators paired with each other drawing.
5 is an embodiment of the present invention showing the intensity and singleness of two low-frequency sound waves having two different frequencies for aggregation of fine particles generated through a low-frequency sound wave generator consisting of multiple actuators including a pair of actuators paired with each other in an embodiment of the present invention. A graph showing the difference in intensity of low-frequency sound waves due to vibration output from the actuator.
6 is a view showing a sound pressure distribution according to the spacing (d) of the actuators (140a, 140b), which are sound wave generators according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing measurement values of fine dust concentration in the case where low frequency sound sources are not reproduced and when the low frequency sound sources are output with varying frequencies and sound pressures.
Figure 8 is a flow chart showing the processing process of the method of collecting and removing fine particles in the medium according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be “connected (connected, contacted, coupled)” with another part, it is not only “directly connected” but also “indirectly connected” with another member interposed therebetween. "Including cases where In addition, when it is said that a part "includes" a certain component, it means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일 실시예의 설명에서 매질은 공기와 물, 해수 또는 기름 등의 유체를 포함하는 것으로 정의한다.In the description of one embodiment of the present invention, the medium is defined as including air and a fluid such as water, seawater or oil.
또한, 본 발명의 일 실시예를 나타내는 도 1 내지 도 9를 참조한 본원 발명의 설명에서 매질로서 공기에 포함되는 미세입자들을 응집 제거하는 것을 예로 들어 설명하나, 본 발명은 물, 기름 등의 유체 매질에도 적용될 수 있는 것으로, 미세입자 제거 대상 매질이 제한되는 것은 아니다.In addition, in the description of the present invention with reference to FIGS. 1 to 9 showing an embodiment of the present invention, it is described as an example of deagglomerating and removing fine particles contained in air as a medium, but the present invention is a fluid medium such as water, oil, etc. It can also be applied to, the medium to be removed fine particles is not limited.
본 발명의 일 실시예는, 정화 영역으로 유입되는 매질 내의 미세입자를 측정하여 미세입자측정데이터를 출력하는 유입미세입자측정부; 상기 미세입자 측정데이터를 기초로 서로 다른 크기 분포의 미세입자들의 응집을 위한 서로 다른 주파수를 가지는 두 개 이상의 저주파음원들을 생성하여 저주파음파발생부로 출력하는 제어부; 및 상기 미세입자 응집을 위한 서로 다른 두 개 이상의 저주파음원들에 대응하는 저주파음파들을 상기 정화 영역 내부로 방출하는 저주파음파발생부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미세입자 응집 제거 시스템을 제공한다.An embodiment of the present invention includes: an inflow fine particle measurement unit for measuring fine particles in a medium flowing into a purification area and outputting fine particle measurement data; a control unit for generating two or more low-frequency sound sources having different frequencies for aggregation of fine particles of different size distributions based on the measurement data of the fine particles and outputting them to a low-frequency sound wave generator; and a low-frequency sound wave generator for emitting low-frequency sound waves corresponding to two or more different low-frequency sound sources for aggregation of the fine particles into the purification area; provides a system for removing agglomeration of fine particles, characterized in that it comprises a .
상기 미세입자 응집 제거 시스템은, 상기 정화 영역 내부의 매질에 포함되는 미세입자를 측정하여 미세입자 측정데이터를 생성하여 출력하는 정화영역미세입자측정부;를 포함하는 측정센서부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The fine particle aggregation removal system is configured to further include a measurement sensor unit comprising a; a purification area fine particle measurement unit for generating and outputting fine particle measurement data by measuring the fine particles contained in the medium inside the purification area characterized.
상기 미세입자 응집 제거 시스템은, 상기 정화 영역에서 배출되는 매질에 포함되는 미세입자를 측정한 후 잔류 미세입자 농도를 가지는 미세입자 측정데이터를 생성하여 출력하는 잔류미세입자측정부;를 포함하는 측정센서부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The fine particle agglomeration removal system is, after measuring the fine particles contained in the medium discharged from the purification area, a residual fine particle measurement unit that generates and outputs fine particle measurement data having a residual fine particle concentration; a measurement sensor comprising a It is characterized in that it further comprises a part.
상기 미세입자 응집 제거 시스템은, 상기 정화 영역 내부의 상기 저주파음파들의 주파수 및 음압들을 검출한 후, 상기 제어부로 전송하는 저주파음파측정부;를 포함하는 측정센서부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The fine particle aggregation removal system, after detecting the frequency and sound pressure of the low-frequency sound waves inside the purification area, a low-frequency sound wave measuring unit for transmitting to the control unit; characterized by further comprising a measurement sensor unit comprising a .
상기 제어부는, 미세입자 응집을 위한 미세입자 오염도별 주파수 및 음압 데이터를 저장하는 저장부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The control unit, the storage unit for storing the frequency and sound pressure data for each fine particle contamination for fine particle aggregation; characterized in that it is configured to include.
상기 저주파음파들의 주파수는, 20㎐ 내지 20㎑ 범위인 것을 특징으로 한다.The frequency of the low-frequency sound waves, characterized in that the range of 20 Hz to 20 kHz.
상기 저주파음파들의 음압은, 0㏈ 내지 100㏈ 범위인 것을 특징으로 한다.The sound pressure of the low-frequency sound waves, it is characterized in that the range of 0 dB to 100 dB.
상기 제어부는, 상기 정화 영역 내부의 저주파음파들의 주파수 및 음압과 상기 잔류미세입자 측정 정보를 수신하여 저주파음원들의 주파수 및 음압을 가변하여 출력하는 저주파음원 피드백 제어 조정을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.The control unit is configured to receive the frequency and sound pressure of the low-frequency sound waves in the purification area and the residual fine particle measurement information, and perform a feedback control adjustment of the low-frequency sound source to vary the frequency and the sound pressure of the low-frequency sound sources and output them. .
상기 저주파음파발생부는, 상기 정화 영역 내에서 서로 대향하여 진행하는 상기 저주파음파들을 방출하도록 서로 대향하는 한 쌍 이상의 쌍으로 설치되는 액추에이터들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The low-frequency sound wave generating unit is characterized in that it is configured to include one or more pairs of actuators installed in pairs facing each other so as to emit the low-frequency sound waves that travel to face each other in the purification area.
상기 미세입자 응집 제거 시스템은, 상기 제어부에서 출력된 상기 저주파음원들을 증폭하여 출력하는 음원증폭부;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The fine particle aggregation removal system, a sound source amplifying unit for amplifying and outputting the low-frequency sound sources output from the control unit; characterized in that it is configured to further include.
상기 미세입자 응집 제거 시스템은, 상기 정화 영역 내부의 매질 내에서 상기 저주파음파발생부를 통해 출력된 저주파음파들에 의한 진동 충돌에 의해 응집된 미세입자 응집체를 포집한 후 상기 매질을 외부로 배출하는 배기부;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The fine particle agglomeration removal system collects the fine particle agglomerates agglomerated by vibration collision by the low frequency sound waves output through the low frequency sound wave generator in the medium inside the purification area, and then discharges the medium to the outside It is characterized in that it further comprises a base;
도 1은 본 발명의 일 실시예의 미세입자 응집을 위한 미세입자 응집 제거 시스템(100)의 구성도이다.1 is a block diagram of a fine particle agglomeration removal system 100 for fine particle agglomeration according to an embodiment of the present invention.
도 1과 같이, 상기 미세입자 응집 제거 시스템(100)은, 측정센서(151)들을 이용하여 정화 영역 내의 미세입자의 농도, 크기와 온도, 습도 등의 미세입자 측정 데이터를 생성하여 출력하는 유입미세입자측정부(110), 상기 유입미세입자측정부(110)에서 측정된 미세입자 측정 데이터를 기초로 하여, 미세입자의 크기 분포를 생성한 후, 크기 분포 별로 미세 입자를 응집시키는 서로 다른 주파수를 갖는 두 개 이상의 저주파음원들을 생성하여 출력하는 제어부(120), 상기 제어부(120)에서 출력되는 두 개 이상의 저주파음원들을 증폭하여 출력하는 음원증폭부(130), 상기 미세입자 응집을 위한 저주파음원들을 저주파음파들로 출력하는 저주파음파발생부(140), 정화 영역 내의 미세 입자를 측정하는 정화영역미세입자측정부(153)와, 정화영역 내로 출력된 저주파음파들의 주파수 및 음압을 측정하는 저주파음파측정부(155)와 미세입자 응집 제거 후 배출되는 공기(매질) 내의 잔류 미세 입자를 측정하는 잔류미세입자 측정부(157)와 측정센서(151)들을 포함하는 측정센서부(150) 및 상기 정화영역(160)에서 배출되어 유입된 공기 내의 미세입자 응집체(167)를 포집하여 정화된 공기를 배출하는 배기부(200)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 1 , the fine particle aggregation removal system 100 generates and outputs fine particle measurement data such as the concentration, size, temperature, humidity, etc. of the fine particles in the purification area using the
상기 유입미세입자측정부(110)는 미세입자를 응집하여 제거할 정화영역(160)으로 유입되는 가스 또는 액체 등의 매질에 포함되는 미세입자들의 개수, 크기, 농도, 체적, 온도 등을 측정한 후 미세입자측정데이터로 상기 제어부(120)로 출력하도록 구성된다.The inflow fine
상기 제어부(120)는 상기 유입미세입자측정부(110)에서 출력된 미세입자의 개수, 크기, 농도, 체적, 온도 등을 포함하는 미세입자 측정 데이터를 기초로 서로 다른 크기 분포의 미세입자들의 응집을 위한 서로 다른 주파수 및 음압을 가지는 두 개 이상의 저주파음원들을 생성하여 출력하도록 구성된다.The control unit 120 is aggregation of fine particles of different size distributions based on the fine particle measurement data including the number, size, concentration, volume, temperature, etc. of the fine particles output from the inflow fine
상기 제어부(120)는 상기 저주파음원들의 생성을 위해, 미세입자의 개수, 크기, 농도, 체적, 온도 등의 미세입자 측정 데이터별로 저주파음원의 주파수 및 음압 정보 및 저주파음원 변환을 위한 함수들을 포함하는 프로그램 정보 등을 저장하는 저장부(121)를 포함하여 구성될 수 있다.The control unit 120 includes functions for converting the frequency and sound pressure information of the low frequency sound source and the low frequency sound source for each fine particle measurement data such as the number, size, concentration, volume, temperature, etc. of the fine particles for the generation of the low frequency sound sources It may be configured to include a storage unit 121 for storing program information and the like.
이때, 상기 저주파음원들의 주파수는 가청주파수 내에서 인체에 무해하도록 20㎐ 내지 20㎑ 범위 내에서 서로 다른 주파수를 가지며, 상기 저주파음파들의 음압은 0㏈ 내지 100㏈일 수 있다.In this case, the frequencies of the low-frequency sound sources have different frequencies within the range of 20 Hz to 20 kHz so as to be harmless to the human body within the audible frequency, and the sound pressure of the low-frequency sound waves may be 0 dB to 100 dB.
또한, 상기 제어부(120)는 상기 측정센서부(150)의 저주파음파측정부(155)와 잔류미세입자측정부(157)로부터 입력된 정화영역(160) 내부의 저주파음파 측정데이터 및 잔류미세입자 측정 데이터를 수신한 후, 미세입자 응집 효율을 높이기 위해 저주파음원의 주파수 및 음압을 가변하는 저주파음원 피드백 제어를 수행하도록 구성될 수 있다.In addition, the control unit 120 includes the low-frequency acoustic wave measurement data and residual fine particles in the
상기 음원증폭부(130)는 상기 저주파음원들을 증폭하는 증폭소자들을 포함하여 구성되어, 필요한 경우, 상기 제어부(120)에서 출력되는 저주파음원들을 증폭하여 출력한다.The sound
상기 저주파음파발생부(140)는 상기 제어부(120)에서 출력되는 상기 저주파음원들을 재생하여 정화영역(160)의 내부로 저주파음원들의 주파수에 대응하는 저주파음파를 출력하여 미세입자를 진동 충돌시켜 응집시킨다. 이를 위해, 상기 저주파음파발생부(140)는 상기 정화 영역(160) 내부로 서로 다른 주파수의 저주파음파들을 출력하는 하나 이상의 액추에이터(140a, 140b) 들을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 액추에이터(140a, 140b)들은 상기 저주파음원들에 대응하여 출력된 저주파음파들을 중첩시킴으로써, 상기 미세입자들의 충돌력 및 충돌 빈도를 높여 응집 효율을 높이기 위해, 서로 대향하도록 쌍을 이루며 상기 정화영역(160)에 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 정화 영역(160)의 면적 또는 체적에 따라 액추에이터 쌍들의 수가 증가될 수 있다.The low-frequency
상기 측정센서부(150)는 상기 정화영역(160) 내부의 미세입자와 저주파음파의 주파수 및 음압과 상기 정화영역(160)의 내부의 매질의 진동속도를 측정하여 상기 제어부(120)로 출력하도록 구성된다. 따라서 상기 측정센서(151)들은 미세입자 측정센서와 주파수 측정을 위한 음파 측정기, 음압 측정을 위한 dB 측정기, 매질 진동 속도 측정을 위한 속도계 등을 포함하여 구성될 수 있다.The
상기 정화영역(160)에 설치되는 상기 저주파음파발생부(140)는 저주파음파를 출력하는 액추에이터(140a, 140b)들을 포함하여 구성된다. 상기 액추에이터(140a, 140b)들은 저주파음파를 중첩시키는 것에 의해 음파의 강도를 크게 하여 미세입자의 응집 효율을 높일 수 있도록 정화영역(160)의 외측에 서로 대향하는 다수의 쌍으로 설치될 수 있다.The low-frequency
상기 잔류미세입자측정부(157)는 정화영역(160)에서 배출되는 공기(매질) 내의 잔류미세입자를 측정하여 미세입자 응집을 위한 피드백 제어를 수행하기 위해, 측정센서(151)를 포함하여 구성되어 상기 배기부(200)에 설치되어, 상기 정화영역(160)에서 배출되는 공기 내에 포함되는 미세입자를 측정한 후 잔류 미세입자의 크기, 농도, 개수 등을 포함하는 잔류미세입자 측정 데이터를 생성하여 상기 제어부(120)로 출력하도록 구성된다.The residual fine particle measuring unit 157 includes a measuring
상기 배기부(200)는 상기 정화영역(160)에서 배출되는 공기에 포함되는 미세입자 응집체를 포집하는 헤파 필터, 정전필터 등의 여과 필터가 장착된 필터부(210), 상기 필터부(210)에서 미세입자 응집체들이 여과된 공기가 유입된 후 잔류 미세입자가 측정된 후 배출되는 배기챔버(220) 및 배기를 위한 부압을 형성하는 팬 등으로 구성되는 배기압생성부(230)를 포함하여 구성될 수 있다.The
상술한 구성의 상기 미세입자 응집 제거 시스템은, 정화 영역(160)에 설치되어, 정화영역(160) 내부로 유입되는 공기를 측정하여 유입되는 공기 내에 포함되는 미세입자의 크기, 농도, 습도, 온도 등의 정보를 가지는 미세입자 측정데이터를 기반으로 미세입자들의 크기 분포를 생성한다. 그리고 서로 다른 미세입자 크기 분포에 포함되는 미세입자들의 응집을 수행하는 서로 다른 주파수를 갖는 두 개 이상의 저주파음원을 추출한 후 재생하여 상기 정화 영역(160)의 내부로 미세입자 응집을 위한 저주파음파들을 출력한다. 이에 의해, 서로 다른 주파수에 의해 서로 다른 크기 분포를 가지는 미세입자들을 동시에 응집시켜 미세입자 응집체를 생성하게 되므로, 서로 다른 주파수를 갖는 저주파음원의 수에 대응하여 선형적 또는 비선형적으로 미세입자의 응집 효율을 현저히 향상시키게 되어, 미세입자 제거 효율을 또한 현저히 향상시키게 된다.The fine particle agglomeration removal system of the above configuration is installed in the
도 2는 본 발명의 일 실시예의 미세입자 응집을 위한 서로 다른 주파수를 갖는 저주파음원에 대응하여 출력된 저주파음파들에 의해 미세 입자가 응집되는 매커니즘을 나타내는 도면으로서, 도 3의 (a)는 저주파 음파에 의한 매질의 진동에 의해 미세입자(p1, p2)들이 충돌에 의해 응집하는 것을 나타내며, 도 2의 (b)는 매질(유체)과 미세입자(p1, p2)들의 저주파음파 진동에 의한 진동의 파형을 나타낸다.2 is a diagram illustrating a mechanism in which fine particles are aggregated by low-frequency sound waves output in response to low-frequency sound sources having different frequencies for aggregation of fine particles according to an embodiment of the present invention. It shows that the fine particles (p1, p2) are agglomerated by collision by the vibration of the medium by sound waves, and (b) of FIG. 2 is the vibration caused by the low-frequency acoustic vibration of the medium (fluid) and the fine particles (p1, p2). represents the waveform of
도 2에서 U0는 저주파음파의 진동 속도(the velocity amplitude of sound wave), el은 유효 응집거리(effective agglomeration length), y는 미세 입자의 진동 속도 함수, d는 미세입자의 크기, y`는 매질의 진동 속도 함수, φ(=ωt±α)는 미세 입자의 진동 속도와 매질 속도의 위상차, ω 저주파 음파의 각속도, α는 저주파음파의 초기 위상, τ(τ1, τ2)는 두 미세 입자들의 충돌까지의 시간인 미세입자들의 완화시간(particle relaxation time), η는 미세입자들의 상대적인 동반시간(the relative entrainment between the two particles), 첨자 1은 작은 미세입자 및 관련 변수들을, 첨자 2는 큰 미세입자 및 관련 변수들을 나타낸다.In FIG. 2, U 0 is the velocity amplitude of sound wave, el is the effective agglomeration length, y is the vibration velocity function of the fine particle, d is the size of the fine particle, and y` is The vibration velocity function of the medium, φ(=ωt±α) is the phase difference between the vibration velocity of the fine particles and the medium velocity, ω the angular velocity of the low-frequency sound wave, α is the initial phase of the low-frequency sound wave, and τ(τ 1 , τ 2 ) is the two microscopic The particle relaxation time, η, is the relative entrainment between the two particles,
본 발명에 적용되는 미세입자 응집을 위한 파동간섭에 의한 매질 내 초미세입자의 응집거동은 Ortho-kinetic collision mechanism을 기반으로 매질 내 입자 간 이동속도 차이에 의한 충돌로 응집되는 현상이다. The aggregation behavior of ultrafine particles in a medium due to wave interference for aggregation of fine particles applied to the present invention is a phenomenon of agglomeration due to collision due to a difference in movement speed between particles in a medium based on the ortho-kinetic collision mechanism.
가청 주파수(Acoustic Wave, Hz) 및 임의의 SPL(Sound Pressure Level, dB) 조건으로 초미세입자의 응집 거동을 개발하여, 1㎛ 이하의 초미세입자가 수 Hz 및 수 dB 조건에서 짧은 시간 내에 10㎛ 이상으로 조대화되는 응집 거동을 확인하였다.By developing the aggregation behavior of ultra-fine particles under the conditions of acoustic wave (Hz) and arbitrary SPL (Sound Pressure Level, dB), ultra-fine particles of 1 μm or less can become more than 10 μm in a short time under conditions of several Hz and several dB. The aggregation behavior of coarsening was confirmed.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 따른 멀티 미세입자 포집 제거 시스템(100)의 응집기술은 Orthokinetic Collision 거동을 응용한 것으로, 공기 등의 매질 내에서 미세입자가 음파에 의하여 충돌되고 반데르발스힘(van der Waals force)에 의한 표면 인력으로 응집화되는 거동이다.Referring to FIG. 2 , the aggregation technology of the multi-fine particle collection and removal system 100 according to the present invention is an application of Orthokinetic Collision behavior, in which fine particles collide by sound waves in a medium such as air, and van der Waals force It is a behavior of agglomeration due to surface attraction caused by (van der Waals force).
이때, 음파에 의한 매질 내 미세입자 응집효율(β)은 미세입자크기(d), 저주파음파의 진동 속도(U0), 두 미세 입자들의 충돌까지의 시간인 미세입자들의 완화시간(τ), 미세입자들의 상대적인 동반시간(η)의 변수로 하여 제어가 가능하며, 하기 [수학식 1]을 응집효율(β)을 산출하는 식이고, [수학식 2]는 상대적인 동반 시간(η)을 산출하는 식이다.At this time, the fine particle aggregation efficiency (β) in the medium by the sound wave is the fine particle size (d), the vibration speed of the low-frequency sound wave (U 0 ), the relaxation time of the fine particles (τ), which is the time until the collision of the two fine particles, It can be controlled as a variable of the relative entrainment time (η) of the fine particles, and the following [Equation 1] is an equation for calculating the aggregation efficiency (β), and [Equation 2] calculates the relative entrainment time (η) is the way
[수학식 1][Equation 1]
또한, 하기 수학식 2를 통해 미세입자 간 속도 차를 계산할 수 있다. In addition, the speed difference between the fine particles can be calculated through
[수학식 2][Equation 2]
도 2와 같이, 상기 저주파음파발생부(140)를 통해 저주파음원에 대응하는 저주파음파가 출력되면, 상기 단위 응집채널(161) 내의 미세 입자(p1, p2)들이 도 2의 (a)와 같이, 매질은 저주파음파의 주파수와 음압에 대응하여 진동하게 된다. 이As shown in FIG. 2 , when a low frequency sound wave corresponding to a low frequency sound source is output through the low frequency
이때, 상대적으로 크기가 작은 미세입자(p1)의 진동 진폭이 상대적으로 큰 미세입자(p2)의 진동 진폭보다 크게 되어, 상대적으로 크기가 작은 미세입자(p1)와 상대적으로 큰 미세입자(p2)들이 이동 거리의 차이가 생겨 서로 충돌하는 것에 의해 반데르발스힘에 의해 상대적으로 크기가 작은 미세입자(p1)와 상대적으로 큰 미세입자(p2)들이 서로 응집되어 미세입자 응집체(167)로 형성된 후 배기부(200)에 의해 제거된다. 그리고 상기 저주파음원의 주파수와 음압을 제어하는 것에 의해, [수학식 1]을 적용하여 응집효율(β)을 조절할 수 있게 되므로, 응집효율 향상을 위한 피드백 저주파음원 제어를 가능하게 한다. At this time, the vibration amplitude of the relatively small fine particles (p1) is greater than the vibration amplitude of the relatively large fine particles (p2), and the relatively small fine particles (p1) and the relatively large fine particles (p2) After the small particles (p1) and relatively large particles (p2) are agglomerated with each other and formed into a
도 3은 본 발명의 일 실시예의 미세입자 응집을 위한 저주파음원들의 출력 진동에 의해 미세 입자가 응집되는 것을 보이는 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예의 미세입자 응집을 위한 저주파음원들을 서로 쌍을 이루는 액추에이터 쌍들을 포함하는 다중 액추에이터로 구성되는 저주파음파발생부(140)를 통해 생성된 저주파음파들의 중첩을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예의 미세입자 응집을 위한 서로 대향하는 액추에이터 쌍으로 구성되는 액추에이터부에서 출력된 저주파음파들의 강도와 단일 액추에이터에서 출력된 저주파음파의 강도 차이를 나타내는 그래프이다.3 is a view showing the aggregation of fine particles by the output vibration of low-frequency sound sources for aggregation of fine particles according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a pair of low-frequency sound sources for aggregation of fine particles according to an embodiment of the present invention. It is a view showing the overlap of the low-frequency sound waves generated through the low-frequency
상기 저주파음파발생부(140)를 구성하는 액추에이터(140a, 140b)들은 서로 대향하는 쌍으로 설치되는 것에 의해 출력되는 저주파음파를 서로 중첩시켜 강도를 크게 함으로써 미세 입자들의 응집 효율을 향상시킬 수 있게 된다.The
구체적으로, 도 4와 같이, 본 발명의 경우 미세입자들의 서로 다른 크기 분포에 대응하는 서로 다른 주파수(f1, f2)를 가지는 두 개 이상의 저주파음파(w1, w2)를 발생시키게 되므로, 주파수 별로 서로 다른 길이의 파장에 대응하는 진동을 하게 되므로, 서로 다른 주파수 대응하는 미세입자의 다양한 크기 분포들에서 미세입자들의 응집이 동시에 이루어지게 되므로 미세입자의 응집 효율이 더욱 향상된다.Specifically, as shown in FIG. 4 , in the present invention, since two or more low-frequency sound waves w1 and w2 having different frequencies f1 and f2 corresponding to different size distributions of the fine particles are generated, each frequency is different from each other. Since vibrations corresponding to wavelengths of different lengths are made, the aggregation efficiency of the fine particles is further improved because the aggregation of the fine particles is simultaneously made in various size distributions of the fine particles corresponding to different frequencies.
또한, 도 5와 같이, 액추에이터(140a, 140b)들이 서로 대향하는 쌍으로 설치되어 저주파음파(w1, w2)들이 동일 주파수를 가지는 음파들끼리 서로 중첩되는 것에 의해 강도가 세지고, 이에 의해, 상대적으로 크기가 작은 미세입자(p1)와 상대적으로 큰 미세입자(p2)들의 진동 속도 및 충돌 시의 충격량이 커지게 되어 응집 효율이 높아진다. In addition, as shown in Figure 5, the actuators (140a, 140b) are installed in opposing pairs to each other, the low frequency sound waves (w1, w2) by overlapping each other with sound waves having the same frequency, the intensity is increased, thereby, relatively The vibration speed of the small-sized fine particles (p1) and the relatively large-sized fine particles (p2) and the amount of impact at the time of collision increase, so that the aggregation efficiency is increased.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음파 발생부인 액추에이터(140a, 140b)의 위치에 따른 음압 분포를 확인할 수 있는 실험데이터이고, 도 7은 저주파음원들을 재생하지 않은 경우와, 저주파음원들을 주파수와 음압을 가변하여 출력한 경우들에서의 미세먼지 농도 측정 값을 나타내는 그래프이다.6 is experimental data for confirming the sound pressure distribution according to the positions of the actuators 140a and 140b, which are sound wave generators according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a case in which low-frequency sound sources are not reproduced and the low-frequency sound sources are frequency It is a graph showing the measurement value of the fine dust concentration in the case of output with variable sound pressure.
도 6의 (a)는 하나의 액추에이터를 구비한 단일 소스 저주파음파발생부(140)의 설치 위치별(s1, s2, s3) 정화영역(160) 내부의 음압 분포를 나타내는 도면이고, 도 6의 (b)는 다중 액추에이터로서 두 개의 액추에이터인 두 개의 저주파음파원(ms1, ms2) 의 이격 간격별(l) 음압 분포를 나타내는 도면이다.Figure 6 (a) is a view showing the sound pressure distribution inside the
그리고 도 6에 의해 음압이 높은 경우 미세먼지의 제거 효율이 높은 것을 확인하였다.And it was confirmed by FIG. 6 that when the sound pressure is high, the removal efficiency of fine dust is high.
본 실험 데이터를 통해 저주파음파발생부(140)가 하나의 액추에이터를 가지는 것보다, 하나 이상의 액추에이터를 서로 마주보도록 위치시키고, 음압을 크게 하는 경우 입자의 충돌 및 응집에 더 유리한 파동조건을 가지는 것을 확인했다.Through this experimental data, it is confirmed that the low-frequency
도 7은 저주파음원들을 재생하지 않은 경우와, 저주파음원들을 주파수와 음압을 가변하여 출력한 경우들에서의 미세먼지 농도 측정값을 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing measurement values of fine dust concentration in the case where low frequency sound sources are not reproduced and when the low frequency sound sources are output with varying frequencies and sound pressures.
도 7과 같이, 저주파음파의 주파수 및 음압에 따라 서로 다른 미세입자정화 효율을 가짐을 알 수 있다.As shown in FIG. 7 , it can be seen that the purifying efficiency of fine particles is different depending on the frequency and sound pressure of the low-frequency sound wave.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 미세입자 포집 제거 방법의 처리과정을 나타내는 순서도이다.8 is a flowchart showing the processing process of the method of collecting and removing fine particles according to an embodiment of the present invention.
도 8과 같이, 상기 미세입자 포집 제거 방법은, 먼저, 유입미세입자측정부(110)를 이용하여 정화 영역 또는 상기 정화영역(160) 내부의 미세입자의 오염도를 측정하여 생성된 미세입자측정데이터를 상기 제어부(120)로 출력하는 초기 미세입자 측정단계(S10)를 수행한다. 이때, 상기 미세입자측정데이터는, 미세입자의 개수, 크기, 농도, 매질의 온도, 습도 또는 상기 정화영역(160)의 면적 또는 체적 데이터를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 8 , in the method of collecting and removing fine particles, first, the fine particle measurement data generated by measuring the contamination level of the fine particles in the purification region or the
상기 제어부(120)는 상기 미세입자 측정데이터에 따라, 저장부(121)에 저장된 미세입자 응집을 위한 서로 다른 주파수를 가지는 두 개 이상의 저주파음원들의 주파수 및 음압들을 추출하는 주파수 및 음압 데이터 추출 단계(S20)를 수행한다. 이때 추출되는 서로 다른 주파수 및 음압은 미세먼지의 개수, 크기, 농도, 매질의 온도, 습도 또는 상기 정화영역(160)의 면적 또는 체적 분포에 따라 분류된 후 미세입자 DB로 구조화되어 음원변환부(120) 내부의 저장부(121)에 저장될 수 있다. 이때, 상기 저주파음원의 주파수는 20㎐ 내지 20㎑ 범위이고, 음압은 0㏈ 내지 100㏈일 수 있으며, 상기 서로 다른 주파수들과 음압들은 상기 미세먼지의 크기, 농도, 실내 온도, 실내 습도, 정화 영역의 면적 또는 체적에 대응하도록 추출될 수 있다.The control unit 120 extracts the frequencies and sound pressures of two or more low-frequency sound sources having different frequencies for the aggregation of the fine particles stored in the storage unit 121 according to the fine particle measurement data; a frequency and sound pressure data extraction step ( S20) is performed. At this time, the extracted different frequencies and sound pressures are classified according to the number, size, concentration, temperature, humidity of the medium, or the area or volume distribution of the
다음으로, 상기 제어부(120)가 추출된 서로 다른 상기 주파수 및 음압 데이터를 갖는 두 개 이상의 저주파음원들을 생성하여 출력하는 음원생성단계(S30)를 수행한다.Next, the control unit 120 performs a sound source generation step (S30) of generating and outputting two or more low-frequency sound sources having the extracted different frequencies and sound pressure data.
다음으로, 상기 저주파음원들의 증폭이 필요한 경우 상기 음원생성단계(S30)가 수행된 후 출력되는 서로 다른 주파수를 갖는 저주파음원들을 수신하여 증폭한 후, 상기 저주파음파발생부(140)로 출력하는 음원증폭단계(S40)가 수행될 수 있다.Next, when it is necessary to amplify the low-frequency sound sources, the low-frequency sound sources having different frequencies that are output after the sound source generating step (S30) is performed are received and amplified, and then the sound source is output to the low-frequency
다음으로, 저주파음파발생부(140)가 상기 저주파음원들을 수신하여 상기 정화영역(160)의 내부로 서로 다른 주파수를 갖는 저주파음파들을 출력하는 것에 의해, 정화영역(160) 내부의 매질에 포함된 미세입자들을 서로 다른 크기 분포 별로 진동시켜 서로 다른 크기 별로 응집시키는 미세입자응집단계(S50)를 수행한다.Next, the low-frequency
이후, 상기 배기부(200)는 상기 정화영역(160)에서 배출되는 공기 또는 유체 등의 매질을 유입 받은 후 응집되어 크기가 커진 미세입자 응집체(167)들을 필터부(210)를 통해 포집하여 제거하는 응집된 미세입자 포집단계(S60)를 수행한다.Thereafter, the
그리고 상술한 응집된 미세입자 포집단계(S60)의 수행 후에는 기설정된 주기 또는 사용자의 제어 명령에 따라, 측정센서부(150)의 정화영역미세입자측정부(153)가 서로 다른 주파수를 갖는 두 개 이상의 상기 저주파음원들에 대응하여 출력되는 상기 저주파음파들의 주파수와 음압을 검출한 후 상기 제어부(120)로 전송하고, 잔류미세입자 측정부(157)가 배출되는 매질 내에 포함되는 미세입자의 개수, 농도, 크기 등을 검출하여 상기 제어부(120)로 전송하는 피드백 제어 측정 단계(S70)가 수행될 수 있다.And after performing the above-described agglomerated fine particle collecting step (S60), according to a preset period or a user's control command, the purification area fine particle measuring unit 153 of the measuring
상기 피드백 제어 측정 단계(S70)가 수행되면, 상기 제어부(120)는 상기 수신된 주파수들과 음압들을 상기 추출된 주파수들과 음압들과 비교하여 일치 여부를 판단하고, 미세입자 제거효율을 산출하여 미세입자 제거 효율이 목표치에 도달했는지를 판단하는 미세입자 제거 효율 달성 판단 단계(S80)를 수행한다.When the feedback control measurement step (S70) is performed, the control unit 120 compares the received frequencies and sound pressures with the extracted frequencies and sound pressures to determine whether they match, and calculates fine particle removal efficiency. A fine particle removal efficiency achievement determination step ( S80 ) of determining whether the fine particle removal efficiency has reached a target value is performed.
상술한 미세입자 제거 효율 달성 판단 단계(S80)의 판단 결과, 미세입자 제거 효율이 목표치에 도달하지 않은 경우, 제어부(120)는 [수학식 1] 및 [수학식 2]을 적용하여 미세입자 응집 효율을 높이는 주파수들을 가지는 주파수들과 음압들을 도출하여 서로 다른 미세입자 크기 분포의 미세입자들을 동시에 응집시키기 위한 서로 다른 주파수를 가지는 저주파음원들을 재생성하는 저주파음원 피드백 조정 단계(S90)를 수행한다.As a result of the determination of the above-mentioned fine particle removal efficiency achievement determination step (S80), if the fine particle removal efficiency does not reach the target value, the control unit 120 applies [Equation 1] and [Equation 2] to aggregate the fine particles A low-frequency sound source feedback adjustment step (S90) of regenerating low-frequency sound sources having different frequencies to simultaneously agglomerate micro-particles of different micro-particle size distributions by deriving frequencies and sound pressures having frequencies that increase efficiency is performed.
그리고 상술한 미세입자 제거 효율 달성 판단 단계(S80)의 판단 결과, 미세입자 제거 효율이 목표치에 도달한 경우에, 상기 제어부(120)가 미세입자 제거 작업의 종료 여부를 판단하는 미세입자 응집 정화 종료 판단 단계(S100)를 수행하여, 작업이 종료되지 않은 경우에는 미세입자 응집단계(S50)로 복귀하여 처리과정을 다시 수행하고, 작업이 종료된 경우에는 미세입자 응집 정화 작업을 종료한다.And as a result of the determination of the above-mentioned fine particle removal efficiency achievement determination step (S80), when the fine particle removal efficiency reaches the target value, the control unit 120 determines whether the fine particle removal operation is finished, the fine particle aggregation purification ends By performing the determination step (S100), if the operation is not finished, it returns to the fine particle aggregation step (S50) and performs the processing process again, and when the operation is finished, the fine particle aggregation purification operation is terminated.
본 발명의 실시예의 설명에서 상술한 구성을 가지는 상기 미세입자 응집 제거 시스템(100)이 공기 내의 미세입자를 응집시켜 제거하는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 미세입자 응집 제거 시스템(100)은 음용수 또는 생활용수 등의 유체 내의 미세플라스틱 등의 미세입자를 포집하여 제거하도록 설치될 수도 있다. 즉, 본원 발명의 일 실시예의 미세입자 응집 제거 시스템(100)은 유체 또는 공기에 포함되는 미세입자 응집 제거를 위해 적용될 수 있다.In the description of the embodiment of the present invention, it has been described that the fine particle agglomeration removal system 100 having the above-described configuration removes fine particles in the air by agglomeration, but the fine particle agglomeration removal system 100 of the present invention is used for drinking water or life. It may be installed to collect and remove fine particles such as microplastics in a fluid such as water. That is, the fine particle agglomeration removal system 100 of an embodiment of the present invention may be applied to remove agglomeration of fine particles contained in a fluid or air.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the technical idea of the present invention described above has been specifically described in the preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of explanation and not for the limitation thereof. In addition, those of ordinary skill in the technical field of the present invention will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical spirit of the present invention. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.
100: 유체 내 미세입자 포집 장치
110: 유입미세입자측정부
120: 제어부
121: 저장부
130: 음원증폭부
140: 저주파음파발생부
140a, 140b: 액추에이터
150: 측정센서부
151: 측정센서
153: 정화영역미세입자측정부
155: 음압측정부
157: 잔류미세입자측정부
160: 정화영역
200: 배기부
210: 필터부
220: 배기챔버
230: 배기압생성부
x: 미세입자 진동 진폭
U0: 저주파음파의 진동 속도(the velocity amplitude of sound wave)
τ: 미세입자 완화시간(충돌하기까지의 시간: particle relaxation time)
η: 두 미세입자들의 상대적인 동반 시간(the relative entrainment between the two particles100: a device for collecting fine particles in a fluid
110: inflow fine particle measurement unit
120: control unit
121: storage
130: sound source amplification unit
140: low-frequency sound wave generator
140a, 140b: actuator
150: measurement sensor unit
151: measurement sensor
153: purification area fine particle measurement unit
155: sound pressure measurement unit
157: residual fine particle measurement unit
160: purification area
200: exhaust
210: filter unit
220: exhaust chamber
230: exhaust pressure generating unit
x: fine particle vibration amplitude
U0: the velocity amplitude of sound wave
τ: fine particle relaxation time (time until collision: particle relaxation time)
η: the relative entrainment between the two particles
Claims (11)
상기 미세입자 측정데이터를 기초로 서로 다른 크기 분포의 미세입자들의 응집을 위한 서로 다른 주파수를 가지는 두 개 이상의 저주파음원들을 생성하여 저주파음파발생부로 출력하는 제어부; 및
상기 미세입자 응집을 위한 서로 다른 두 개 이상의 저주파음원들에 대응하는 저주파음파들을 상기 정화 영역 내부로 방출하는 저주파음파발생부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고,
상기 저주파음파발생부는, 상기 정화 영역 내에서 서로 대향하여 진행하는 상기 저주파음파들을 방출하도록 서로 대향하는 한 쌍 이상의 쌍으로 설치되는 액추에이터들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미세입자 응집 제거 시스템.an inflow fine particle measurement unit that measures fine particles in the medium flowing into the purification area and outputs fine particle measurement data;
a control unit for generating two or more low-frequency sound sources having different frequencies for aggregation of fine particles of different size distributions based on the measurement data of the fine particles and outputting them to a low-frequency sound generator; and
A low-frequency sound wave generator for emitting low-frequency sound waves corresponding to two or more different low-frequency sound sources for aggregation of the fine particles into the purification area; characterized in that it is configured to include,
The low-frequency sound wave generator, fine particle agglomeration removal system, characterized in that it is configured to include one or more pairs of actuators opposed to each other so as to emit the low-frequency sound waves that travel to face each other in the purification area.
상기 정화 영역 내부의 매질에 포함되는 미세입자를 측정하여 미세입자 측정데이터를 생성하여 출력하는 정화영역미세입자측정부;를 포함하는 측정센서부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미세입자 응집 제거 시스템.According to claim 1,
Fine particle agglomeration removal system, characterized in that it further comprises a measurement sensor unit comprising; a purification area fine particle measurement unit for generating and outputting fine particle measurement data by measuring the fine particles contained in the medium inside the purification area .
상기 정화 영역에서 배출되는 매질에 포함되는 미세입자를 측정한 후 잔류 미세입자 농도를 가지는 미세입자 측정데이터를 생성하여 출력하는 잔류미세입자측정부;를 포함하는 측정센서부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미세입자 응집 제거 시스템.According to claim 1,
After measuring the fine particles contained in the medium discharged from the purification area, the residual fine particle measurement unit for generating and outputting fine particle measurement data having a residual fine particle concentration; characterized by further comprising a measurement sensor unit comprising a Fine particle agglomeration removal system.
상기 정화 영역 내부의 상기 저주파음파들의 주파수 및 음압들을 검출한 후, 상기 제어부로 전송하는 저주파음파측정부;를 포함하는 측정센서부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미세입자 응집 제거 시스템.According to claim 1,
After detecting the frequency and sound pressure of the low-frequency sound waves inside the purification area, a low-frequency sound wave measurement unit for transmitting to the control unit; Fine particle aggregation removal system, characterized in that it further comprises a measuring sensor comprising a.
미세입자 응집을 위한 미세입자 오염도별 주파수 및 음압 데이터를 저장하는 저장부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미세입자 응집 제거 시스템.According to claim 1, wherein the control unit,
A system for removing agglomeration of fine particles, characterized in that it comprises a; storage unit for storing the frequency and sound pressure data for each fine particle contamination level for fine particle aggregation.
상기 저주파음파들의 주파수는 20㎐ 내지 20㎑ 범위인 것을 특징으로 하는 미세입자 응집 제거 시스템.According to claim 1,
The frequency of the low-frequency sound waves is a fine particle agglomeration system, characterized in that in the range of 20 Hz to 20 kHz.
상기 저주파음파들의 음압은 0㏈ 내지 100㏈ 범위인 것을 특징으로 하는 미세입자 응집 제거 시스템.According to claim 1,
The sound pressure of the low-frequency sound waves is a fine particle agglomeration removal system, characterized in that in the range of 0 dB to 100 dB.
상기 정화 영역 내부의 저주파음파들의 주파수 및 음압과 잔류미세입자 측정 정보를 수신하여 저주파음원들의 주파수 및 음압을 가변하여 출력하는 저주파음원 피드백 제어 조정을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 미세입자 응집 제거 시스템.According to claim 1, wherein the control unit,
Fine particle aggregation removal system, characterized in that it is configured to receive the frequency and sound pressure and residual fine particle measurement information of the low-frequency sound waves in the purification area and perform a feedback control adjustment of the low-frequency sound source to vary the frequency and sound pressure of the low-frequency sound sources .
상기 제어부에서 출력된 상기 저주파음원들을 증폭하여 출력하는 음원증폭부;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미세입자 응집 제거 시스템.According to claim 1,
A system for removing agglomeration of fine particles, characterized in that it further comprises; a sound source amplifying unit for amplifying and outputting the low frequency sound sources output from the control unit.
상기 정화 영역 내부의 매질 내에서 상기 저주파음파발생부를 통해 출력된 저주파음파들에 의한 진동 충돌에 의해 응집된 미세입자 응집체를 포집한 후 상기 매질을 외부로 배출하는 배기부;를 더 포함하여 구성되는 특징으로 하는 미세입자 응집 제거 시스템.According to claim 1,
An exhaust unit for discharging the medium to the outside after collecting the fine particle aggregates agglomerated by vibration collision by the low-frequency sound waves output through the low-frequency sound wave generator in the medium inside the purification area; Characterized by a fine particle agglomeration system
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