KR102322198B1 - 자동 필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치 및 이를 포함한 IoT가 연동된 집진 시스템 - Google Patents

자동 필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치 및 이를 포함한 IoT가 연동된 집진 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기 중의 미세먼지를 선택적으로 포집하는 하나 이상의 필터 및 상기 필터에 포집된 미세먼지를 제거하는 클리너를 포함하는 집진부; 상기 필터를 통과하기 이전과 이후에 공기 중에 포함된 미세먼지의 양을 각각 측정하고, 상기 필터를 통과한 이후의 공기 압력을 측정하는 측정부; 및 상기 측정부에서 측정된 상기 필터 통과 후의 미세먼지 양이 기 설정된 제1 기준 이상이거나 또는 상기 측정부에서 측정된 상기 필터를 통과한 이후의 공기 압력이 기 설정된 제2 기준 이상이면 상기 클리너를 작동시키는 제어부;를 포함하는 자동 필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치이다.

Description

자동 필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치 및 이를 포함한 IoT가 연동된 집진 시스템{COMPACT DUST COLLECTING APPARATUS WITH AUTOMATIC FILTER CLENANING AND IOT CONNECTED SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 자동 필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치 및 이를 포함한 IoT가 연동된 집진 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 필터에 많은 양의 미세먼지 등이 흡착되는 경우 자동 필터 청소기능을 작동시킴으로써, 필터의 수명을 연장시킴과 동시에 필터 기능이 떨어지지 않도록 유지시킬 수 있는 자동필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치 및 이를 포함한 IoT가 연동된 집진 시스템에 관한 것이다.
근래에 들어서 황사 또는 미세먼지 등과 같은 이물질이 공기 중에 계속해서 증가하고 있으며 호흡을 하는 사람에게 자연스럽게 흡입됨으로써 건강상에 문제를 일으키는 사례가 증가하고 있다.
물론, 황사 또는 미세먼지 등을 막기위해 미세입자를 걸러내는 마스크가 다양하게 출시되고 있으나 지하철 등과 같이 밀폐된 공간에 들어가게 되면 호흡에 불편함을 느끼는 많은 사람들이 마스크를 착용하지 않는 경향이 있다.
이렇게 밀폐된 공간에서 마스크 착용을 강제할 수 없기 때문에 공기 중에 이물질을 감소시켜 마스크를 착용하지 않아도 미세입자 등이 용이하게 필터링되는 집진장치들을 지하철이나 도로 변 등에 설치하여 깨끗한 공기를 사람들에게 제공하고 있다.
예를 들어, 대형 공장과 같은 산업단지에서는 다량의 먼지와 미세입자들이 발생되므로 여기에 맞는 대형 집진장치를 사용하고 있으며, 일반 가정에서는 쉽게 이동하거나 휴대할 수 있는 공기청정기 등을 장소에 맞게 사용하고 있다.
종래 기술로는 대한민국 공개특허 제10-2019-0048654호 "산업용 미세먼지 정화용 필터 집진장치"가 있으며, 3단계 다중 필터 구조로 된 필터부를 포함하고 있어 공기 중의 이물질을 용이하게 제거할 수 있다. 또한, 설치 장소에 제약에 없는 이점이 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-2065773호 "야외용 미세먼지 저감장치"는 야외에 설치되기는 하나, 작업현장의 휴식장소, 대중교통 및 신호를 기다리는 장소에 설치하여 청정 공기를 제공할 수 있는 이점이 있다.
그러나, 공개특허 및 등록특허에 사용되는 미세입자를 걸러내는 필터는 장기간 사용하게 되면 필터 외면에 미세입자들이 흡착되어 필터 기능을 저하시키고 수명이 다된 필터를 자주 교체해야 하는 문제점이 있다.
공개특허 제10-2019-0048654호 (공개일자, 2019.05.09) 등록특허 제10-2065773호 (등록일자, 2020.01.07)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 필터에 많은 양의 미세먼지 등이 흡착된 경우 자동 필터 청소기능을 작동시킴으로써, 필터의 수명을 연장시킴과 동시에 필터 기능이 떨어지지 않도록 유지시킬 수 있는 자동필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치 및 이를 포함한 IoT가 연동된 집진 시스템을 제공하고자 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 자동 필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치는 공기 중의 미세먼지를 선택적으로 포집하는 하나 이상의 필터 및 상기 필터에 포집된 미세먼지를 제거하는 클리너를 포함하는 집진부; 상기 필터를 통과하기 이전과 이후에 공기 중에 포함된 미세먼지의 양을 각각 측정하고, 상기 필터를 통과한 이후의 공기 압력을 측정하는 측정부; 및 상기 측정부에서 측정된 상기 필터 통과 후의 미세먼지 양이 기 설정된 제1 기준 이상이거나 또는 상기 측정부에서 측정된 상기 필터를 통과한 이후의 공기 압력이 기 설정된 제2 기준 이상이면 상기 클리너를 작동시키는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 측정부는 광산란 방식을 이용하여 공기 중에 포함된 미세먼지의 양을 측정할 수 있다.
상기 집진부는, 내부에 수용 공간을 포함하는 원통형의 몸체 하우징; 및 상기 몸체 하우징의 상부에 위치되어 상기 필터에 진동을 전달하는 진동부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 측정부에서 측정된 상기 필터를 통과한 이후의 공기 압력이 기 설정된 제2 기준 이상이면, 상기 필터의 외면에 부착된 이물질들이 진동에 의해 탈리되도록 상기 진동부를 작동시킬 수 있다.
상기 필터는 주머니 형상의 백(BAG) 헤파필터를 포함할 수 있다.
상기 클리너는 상기 필터 내부에 삽입되어 상기 필터를 향해 고압의 기체를 분사하는 고압노즐을 포함하고, 상기 고압노즐은 상기 필터를 향해 고압의 기체를 분사함으로써, 상기 필터 내부에 누적된 미세먼지를 상기 필터 외부로 배출시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 측정부에서 측정된 상기 필터 통과 후의 미세먼지 양이 기 설정된 제1 기준 이상이거나 또는 상기 측정부에서 측정된 상기 필터를 통과한 이후의 공기 압력이 기 설정된 제2 기준 이상이면, 상기 고압노즐을 작동시킬 수 있다.
상기 몸체 하우징은, 상기 몸체 하우징의 내벽에 상하로 연장되는 다수개의 레일부들; 상기 레일부들을 따라 상기 몸체 하우징의 내부에서 상방 또는 하방으로 이동하는 상판; 및 상기 몸체 하우징의 하부에 구비되어 상기 하방으로 이동하는 상판이 밀어내는 공기가 유입되는 포집통;을 더 포함할 수 있다.
상기 포집통은, 내부 공간으로 액체를 분사하는 다수개의 분사노즐들; 및 상기 분사노즐들에서 분사된 액체가 상기 포집통의 내부 공간으로 유입된 공기 중의 이물질과 흡착된 혼합물을 배출하는 배출구;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 고압노즐 작동 시에, 상기 상판을 상기 레일부들을 따라 상기 몸체 하우징의 상부에서 하부방향으로 수직 이동시키고 상기 분사노즐들을 작동시킬 수 있다.
상기 몸체 하우징은, 상기 몸체 하우징 내부의 상측에 결합하며, 다수개의 홀을 포함하는 회전판; 상기 홀에 필터가 삽입되면, 상기 삽입된 필터와 상기 회전판 사이에 결합하여 각각의 필터를 회전시키는 회전링; 및 상기 몸체 하우징의 상부에서 하부 방향으로 상기 몸체 하우징 내벽을 따라 소정의 길이로 연장된 청소솔;을 포함하며, 상기 회전판은 상기 필터를 상기 몸체 하우징 내부에서 이동하도록 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 고압노즐 작동 시에, 상기 회전판을 작동시켜 상기 필터 중 어느 하나를 상기 청소솔과 접촉하도록 위치시키고, 상기 청소솔에 접촉된 필터가 회전하도록 상기 회전링을 작동시킬 수 있다.
상기 몸체 하우징은, 상기 몸체 하우징의 상면에서 하방을 향해 연장하여 길이 조절이 가능한 다단축; 및 상기 다단축의 말단에 연결되어 상기 필터의 둘레를 감싸는 청소링;을 포함하며, 상기 청소링은 상기 몸체 하우징의 상면에서 하방을 향해 수직 이동하며 상기 필터의 외면에 부착된 이물질을 제거할 수 있다.
자동 청소 필터 기능이 구비된 소형 집진장치를 포함한 IoT가 연동된 집진 시스템은 공기 중의 미세먼지를 선택적으로 포집하는 하나 이상의 필터 및 상기 필터에 포집된 미세먼지를 제거하는 클리너를 포함하는 집진부; 상기 필터를 통과하기 이전과 이후에 공기 중에 포함된 미세먼지의 양을 각각 측정하고, 상기 필터를 통과한 이후의 공기 압력을 측정하는 측정부; 상기 측정부에서 측정된 상기 필터 통과 후의 미세먼지 양이 기 설정된 제1 기준 이상이거나 또는 상기 측정부에서 측정된 상기 필터를 통과한 이후의 공기 압력이 기 설정된 제2 기준 이상이면 상기 클리너를 작동시키는 제어부; 및 상기 측정부에서 측정된 공기 중에 포함된 미세먼지의 양 및 공기 압력을 실시간으로 전송받아 모니터링하는 관리부;를 포함할 수 있다.
상기 관리부는 상기 측정부로부터 전송받은 정보들을 이용하여 상기 집진부의 미세먼지 포집량, 상기 집진부의 작동상태, 및 상기 필터의 수명을 연산하고, 연산된 결과를 디스플레이할 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 헤파필터를 사용하여 극도의 미세한 입자를 걸러낼 수 있다.
또한, 백필터의 주머니 형상을 이용하여 분사노즐을 필터 내부에 삽입할 수 있다. 그러면 필터 내주면으로 공기를 분사할 수 있다. 따라서, 내부에 누적된 미세먼지를 제거할 수 있어 자동 필터 청소기능을 용이하게 수행할 수 있다.
집진부는 자동으로 필터를 청소할 수 있다. 나아가, 소형 집진장치 내부에 있던 미세먼지도 함께 제거할 수 있다. 이로 인해 필터의 수명을 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라 소형 집진장치에 유입되는 공기 중의 미세먼지를 효과적으로 걸러낼 수 있다.
소형 집진장치는 IoT와 연동되어, 측정부에서 측정된 공기 중의 미세먼지의 양 및 공기 압력을 실시간으로 전송받을 수 있다. 따라서, 필터를 통과하기 전과 통과한 후의 미세먼지 양 및 필터를 통과하면서 발생하는 압력손실을 모니터링할 수 있다.
관리부는 측정된 데이터를 가지고 집진부의 미세먼지 포집량, 집진부의 작동 상태, 필터의 수명을 디스플레이할 수 있다. 사용자는 디스플레이된 정보를 통해 필터를 통과한 공기 중의 미세먼지 양의 감소 여부, 현재 대기의 오염도, 집진부의 정상작동 여부, 클리너 작동 후 공기 중의 미세먼지 양 등을 용이하게 파악할 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1의 일 실시예에 따른 집진부를 나타낸 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 도 1의 다른 실시예에 따른 집진부를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치를 포함하는 IoT가 연동된 집진 시스템을 나타낸 블록도이다.
본 명세서에서 각 도면의 구성 요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하는 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 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.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 상기 문제점을 해결하기 위해 고안된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치의 개략적인 블록도이며, 도 2는 도 1의 일 실시예에 따른 집진부를 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 자동 필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치(1)는 집진부(100), 측정부(200) 및 제어부(300)를 포함할 수 있다.
집진부(100)는 공기 중에 있는 미세먼지를 선택적으로 포집할 수 있으며, 필터(110) 및 클리너(120)를 포함할 수 있다.
그러나, 집진부(100)는 미세먼지만을 포집하는 것이 아니며, 공기 중에 포함된 먼지, 황사, 초미세먼지 등 공기 중에 포함된 이물질들을 포집할 수 있다.
이하에서는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 집진부(100)가 포집하는 이물질을 미세먼지로 하여 설명하기로 한다.
필터(110)는 공기 중의 미세먼지를 포집할 수 있으며, 하나 이상의 필터(110)가 집진부(100)에 포함될 수 있다.
또한, 필터(110)는 주머니 모양의 백(BAG)필터 형상으로 이루어질 수 있으며, 헤파필터를 포함하는 백(BAG) 헤파필터일 수 있다.
일반적으로 백 필터는 주머니 모양의 거름천을 이용하여 공기 중의 고체 입자, 예를 들어 0.1~100μm 정도의 고체 입자를 포집하는 필터일 수 있다.
포집하는 방법으로는 원통형의 거름천인 백 필터 안 쪽에 위치된 배풍기 또는 송풍기 등이 진애를 포함한 기체를 거름천 내면에 분사하여 고체 입자를 포집할 수 있다.
헤파필터는 Hegh Efficiency Partuculate Air의 약자인 HEPA로, 극도로 미세한 입자를 대부분 걸러낼 수 있는 고성능 필터이다. 대략 공기 중에 있는 0.3 μm 크기의 입자를 99.97%이상 걸러낼 수 있다.
이렇게 필터(110)는 헤파필터를 사용하여 극도의 미세한 입자를 걸러낼 수 있으며, 백필터의 주머니 형상을 이용함으로써 필터(110) 내부에 공기를 분사할 수 있는 고압노즐(120)을 삽입할 수 있어 추후에 설명할 자동 필터 청소기능을 용이하게 수행할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치(1)의 필터(110)는 백필터와 같이 주머니 형상으로 이루어지며 거름천 대신 헤파필터를 사용한 백 헤파필터일 수 있다.
클리너(120)는 필터(110)에 포집된 미세먼지를 제거할 수 있으며, 필터(110) 내부에 삽입될 수 있다.
필터(110)에 의해 공기 중에 포함된 미세먼지는 필터(110)의 외면에 포집되며, 필터(110)에서 걸러지지 않은 일부 미세먼지가 필터(110) 내부에 누적될 수 있다.
클리너(120)는 필터(110) 내부에 누적된 미세먼지와 필터(110) 외면에 부착된 미세먼지를 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 클리너(120)는 고압노즐(120)을 포함할 수 있으며, 필터(110) 내부에 누적된 미세먼지가 필터 바깥으로 배출될 수 있도록 고압의 기체를 필터(110) 내주면을 향해 분사할 수 있다.
이때, 필터(110) 내부에 누적된 미세먼지는 고압노즐(120)에서 분사되는 기체에 의해 필터(110) 바깥으로 빠져나갈 수 있으며, 필터(110) 외면에 포집된 미세먼지는 필터(110) 외면에서 쉽게 떨어질 수 있다.
고압노즐(120)에서 분사되는 고압의 기체는 헬륨(He) 및 질소(N) 등과 같은 비활성 기체 또는 공기일 수 있으나, 이는 본 발명을 실시하게 위한 일 실시예이므로 그 밖에 사용자의 필요 및 편의에 따라 다양한 기체를 사용할 수 있다.
계속해서 도 2를 참고하여 자세히 설명하면, 집진부(100)는 몸체 하우징(130) 및 진동부(140)를 더 포함할 수 있다.
몸체 하우징(130)은 필터(110)가 삽입될 수 있도록 내부에 수용 공간을 포함하는 원통형의 형상으로 이루어질 수 있다.
다만, 이는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 예시에 불과하므로 몸체 하우징(130)이 원통형이 아닌 내부에 공간이 포함된 다른 모양의 형상으로 대체될 수 있음은 당업자에게 있어 당연할 것이다.
진동부(140)는 필터(110) 상부에 위치되어 필터(110) 외면에 부착된 이물질이 탈리될 수 있도록 진동을 전달할 수 있다.
전술한 바와 같이 고압노즐(120)에 의해서도 필터(110) 외면에 부착된 이물질이 제거될 수 있으나, 진동부(140)는 필터(110)에 진동을 전달하여 필터(110) 외면에 부착된 이물질을 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.
진동부(140)는 제어부(300)에 의해 작동될 수 있으며, 후에 자세히 설명하기로 한다.
측정부(200)는 필터(110)를 통과하기 이전과 이후에 공기 중에 포함된 미세먼지의 양을 각각 측정하고, 필터(110)를 통과한 이후의 공기 압력을 측정할 수 있다.
필터(110)를 통과하기 이전과 이후에 공기 중에 포함된 미세먼지의 양은 광산란 방식을 이용하여 측정할 수 있다.
광산란 방식이란, 레이저가 조사되는 광학챔버(미도시) 안으로 공기 중의 입자가 유입된 후, 입자는 레이저를 받아 산란광이 발생되는 방식이다.
입자에서 발생하는 산란광에 의해 입자의 크기를 알 수 있으며, 발광하는 입자를 통해 크기별 입자의 개수도 측정이 가능하다.
측정부(200)는 광산란 방식을 이용하여 필터(110)를 통과하기 이전과 이후에 공기 중에 포함된 미세먼지의 양을 각각 측정할 수 있다.
종래기술에 따른 광산란 방식을 이용하는 장비는 실시간 측정이 가능하고 휴대가 용이한 장점이 있지만, 정밀도가 낮은 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 측정부(200)는 입자선별부(210)와 광산란센서부(220)를 포함하여 저렴하면서도 미세입자의 농도를 정확하게 측정할 수 있다.
입자선별부(210)는 사이클론 집진장치로, 유입되는 미세입자에 급격한 회전을 주면 무거운 입자는 원심력에 의해 공기 흐름을 벗어나 포집되고, 가벼운 입자는 공기의 흐름을 따라 이동하는 장치이다.
이때, 도시하지는 않았지만 입사선별부(210) 내부에는 내부 습기를 제거하여 유입되는 입자를 포함한 공기의 습도를 낮출 수 있는 습기제거부가 포함될 수 있다.
사이클론 집진장치의 입자 분리계수가 클수록 분리 능력이 좋은데, 입자의 접선 속도가 클수록, 입자의 선회류 반경이 작을수록 입자를 잘 분리할 수 있다.
즉, 입자선별부(210)는 1차적으로 입자의 접선 속도와 입자의 선회류 반경을 조절하여 입자의 분리 능력을 향상시킬 수 있으며, 2차적으로 습기제거부를 통해 유입되는 입자를 포함한 공기의 습도를 낮출 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 측정부(200)는 저렴한 사이클론 집진장치인 입자선별부(210)를 통해 선별된 미세입자를 광산란센서부(220)에서 광산란 방식의 측정함으로써 저렴하면서도 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 입자선별부(200)는 몸통의 크기가 다른 복수의 사이클론 집진장치를 입자선별부(210)로 이용함으로써, 측정하고자 하는 크기의 미세입자만을 선별적으로 포집하여 측정할 수 있다.
제어부(300)는 측정부(200)에서 측정된 필터(110)를 통과한 후의 미세먼지 양이 기 설정된 제1 기준 이상이거나 또는 측정부(200)에서 측정된 필터(110)를 통과한 이후의 공기 압력이 기 설정된 제2 기준 이상이면 클리너(120)를 작동시킬 수 있다.
제1 기준 및 제2 기준은 사용자의 이용 및 편의에 따라 제어부(300)에 미리 입력된 기준 값일 수 있다.
예를 들어, 일반적으로 미세먼지의 양이 1 m3에 50μg이 포함되면 공기 중에 포함된 미세먼지의 양은 정상범위에 있는 것으로 볼 수 있다.
필터(110)를 통과한 후에 공기 중에 포함된 미세먼지의 양이 50μg 이상이 되지 않도록 사용자는 제어부(300)에 제1 기준을 50μg으로 하여 기준 값을 설정할 수 있다.
따라서, 제어부(300)는 측정부(200)에서 측정된 필터(110)를 통과한 후의 미세먼지 양이 50μg 이상으로 판단되면 클리너(120)를 작동시켜, 필터(110) 내부에 누적된 미세먼지와 필터(110) 외면에 부착된 미세먼지를 제거할 수 있다.
필터(110)를 통과한 이후의 공기 압력은 공기의 압력손실을 가지고 측정할 수 있다.
압력손실은 관상 형태의 통로를 흐르거나 장치를 통과할 때 유체마찰로 인해 일어나는 유체의 압력저하에 대한 것으로, 측정부(200)에서 측정된 공기 압력이 높을수록 압력손실이 높은 것을 의미한다.
계속해서 필터(110)를 교체없이 사용하다 보면 필터(110)에 미세먼지가 cake 형태로 부착이 될 수 있다.
그러면, cake 층을 이루는 미세먼지 때문에 필터(110) 막힘 현상이 발생하게 되고 측정부(200)는 필터(110)를 통과하는 공기 압력을 높게 측정할 수 있다.
공기 압력이 높게 측정되면, 필터(110)에 많은 양의 미세먼지가 흡착되어 있는 것이므로 필터(110)를 통과할 수 있는 미세먼지의 양이 적어져 이로 인해 미세먼지의 필터 효과는 상승할 수 있다. 그러나, 흡착된 미세먼지에 의해 필터(110)의 수명은 줄어들 수 있다.
따라서, 제어부(300)는 측정부(200)에서 측정된 공기 압력이 높게 측정이 되면 클리너(120)를 작동시키는 것이다.
예를 들어, 필터(110)를 통과한 이후의 공기 압력이 0.8atm 이상이 되지 않도록 사용자는 제어부(300)에 제2 기준을 0.8atm으로 하여 기준 값을 설정할 수 있다.
따라서, 제어부(300)는 측정부(200)에서 측정된 필터(110)를 통과한 이후의 공기 압력이 0.8atm 이상으로 판단되면 클리너(120)를 작동시켜, 필터(110) 내부에 누적된 미세먼지와 필터(110) 외면에 부착된 미세먼지를 제거할 수 있다.
여기서 제어부(300)가 작동시키는 클리너(120)는 고압노즐(120)일 수 있다.
측정부(200)에서 측정된 필터 통과 후의 미세먼지 양이 기 설정된 제1 기준 이상이거나 또는 측정부(200)에서 측정된 필터(110)를 통과한 이후의 공기 압력이 기 설정된 제2 기준 이상이면, 제어부(300)는 필터 내부에 누적된 미세먼지를 제거하기 위해 고압노즐(120)에서 고압의 기체를 분사하도록 작동시키는 것이다.
제어부(300)에 의해 고압노즐(120)이 작동되면, 필터(110) 내부에 누적된 미세먼지 뿐만 아니라 필터(110)에 흡착되어 cake 층을 이루고 있는 미세먼지 층도 함께 제거될 수 있다.
나아가, 제어부(300)는 측정부(200)에서 측정된 필터(110)를 통과한 이후의 공기 압력이 기 설정된 제2 기준 이상이면, 필터(110)의 외면에 부착된 이물질들이 진동에 의해 탈리되도록 진동부(140)를 작동시킬 수 있다.
계속해서 제2 기준으로 0.8atm이 설정된 예를 가지고 설명하면, 측정부(200)에서 측정된 필터(110)를 통과한 이후의 공기 압력이 0.8atm 이상이 되면, 제어부(300)는 진동부(140)를 작동시켜 필터(110)의 외면에 부착된 이물질을 탈리시킬 수 있다.
도 3 내지 도 5는 도 1의 다른 실시예에 따른 집진부를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 집진부(100)를 설명함에 있어서, 몸체 하우징(130), 필터(110), 고압노즐(120) 및 진동부(140)는 중복된 구성이므로 설명을 생략하기로 한다.
도 3을 참고하면, 몸체 하우징(130)은 다수개의 레일부들(131), 상판(132) 및 포집통(133)을 더 포함할 수 있다.
레일부들(131)은 몸체 하우징(130) 내벽에 결합되며, 몸체 하우징(130)의 내벽에 상하로 연장되어 상판(132)의 수직 이동을 가이드할 수 있다
상판(132)은 레일부들(131)을 따라 몸체 하우징(130)의 내부에서 상방 또는 하방으로 이동할 수 있으며, 중앙에 필터(110)가 삽입될 수 있도록 홀을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상판(132)의 일 측은 다수개의 레일부들(131)과 맞물려 체결될 수 있도록 레일부들(131)과 대응되는 형상의 레일기어(미도시)를 포함할 수 있다.
이렇게 레일부들(131)과 체결된 상판(132)은 몸체 하우징(130)의 내부에서 상방 또는 하방으로 수직이동을 할 수 있으며, 몸체 하우징(130)에 내부에서 부유하고 있는 미세먼지를 몸체 하우징(130) 하부 방향으로 밀어낼 수 있다.
포집통(133)은 몸체 하우징(130)의 하부에 구비되어 하방으로 이동하는 상판(132)이 밀어내는 공기가 유입될 수 있다.
포집통(133)은 상판(132)이 밀어낸 미세먼지를 포집하기 위해 분사노즐들(133a) 및 배출구(133b)를 포함할 수 있다.
분사노즐들(133a)은 포집통(133) 내부 벽면에 다수개가 결합되고 액체를 포집통(133) 안쪽으로 분사할 수 있다.
분사된 액체는 포집통(133) 내부로 밀려온 공기에 포함된 미세먼지를 흡착할 수 있다.
배출구(133b)는 포집통(133) 하부 벽면에 형성된 개구된 홀일 수 있으며, 분사노즐들(133a)에서 분사된 액체와 포집통 내부 공간으로 유입된 이물질이 서로 흡착된 혼합물이 배출될 수 있다.
즉, 고압노즐(120)에 의해 필터(110) 내부에 누적되었던 미세먼지가 바깥으로 배출되고, 진동부(140)에 의해 필터(110) 외면에 부착되었던 미세먼지가 탈리되면 몸체 하우징(130) 내부에서 부유하게 되는 미세먼지를 상판(132), 레일부들(131) 및 포집통(133)에 의해 몸체 하우징(130) 바깥으로 배출시킬 수 있다.
제어부(300)는 고압노즐(120) 작동 시에, 상판(132)이 레일부들(131)을 따라 몸체 하우징(130)의 상부에서 하부방향으로 수직 이동하도록 작동시키고 분사노즐들(133a)에서 액체가 분사되도록 작동시킬 수 있다.
이로 인해, 몸체 하우징(130) 내부에 부유하고 있는 미세먼지가 몸체 하우징(130) 바깥으로 배출될 수 있다.
이러한 과정을 통해 집진부(100)는 자동으로 필터(110)를 청소할 수 있으며, 나아가 몸체 하우징(130) 내부에 있던 미세먼지도 함께 제거할 수 있어 필터(110)의 수명을 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라 집진부(100)에 유입되는 공기 중의 미세먼지를 효과적으로 걸러낼 수 있다.
도 4를 참고하면, 몸체 하우징(130)은 회전판(134), 회전링(135) 및 청소솔(136)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 집진부(100)를 설명함에 있어서, 몸체 하우징(130), 필터(110), 고압노즐(120) 및 진동부(140)는 중복된 구성이므로 설명을 생략하기로 한다.
회전판(134)은 몸체 하우징(130) 내부의 상측에 결합하고, 다수개의 홀을 포함할 수 있다.
이때, 몸체 하우징(130)은 이동레일(30)을 더 포함할 수 있다.
이동레일(30)은 몸체 하우징(130) 내벽 둘레를 따라 형성됨으로써, 회전판(134)이 이동레일(30)을 따라 이동할 수 있다.
회전판(134)은 결합기어(31)를 포함할 수 있다.
결합기어(31)는 회전판(134)이 이동레일(30)과 결합하여 이동할 수 있도록 이동레일(30)의 표면과 대응되는 형상으로 이루어질 수 있다.
그러면, 결합기어(31)가 이동레일(30)과 맞물려 이동하면서 회전판(134)을 이동시키는 것이다.
회전링(135)은 회전판(134)의 홀에 필터(110)가 삽입되면, 삽입된 필터(110)와 회전판(134) 사이에 결합하여 각각의 필터(110)를 자체적으로 회전시킬 수 있다.
청소솔(136)은 몸체 하우징(130)의 상부에서 하부 방향으로 몸체 하우징(130) 내벽을 따라 소정의 길이로 연장될 수 있다.
이때, 몸체 하우징(130)은 내벽에 청소솔(136)을 결합시키는 고정바(33), 회전기어(34) 및 회전축(35)을 더 포함할 수 있다.
고정바(33)는 청소솔(136)이 몸체 하우징(130) 내부에 위치될 수 있도록 몸체 하우징(130) 내벽에 결합할 수 있다.
회전기어(34)는 일 측에 고정바(33)를 결합하며, 타 측에는 회전축(35)을 결합할 수 있다.
회전축(35)은 청소솔(136)의 중심에 결합될 수 있으며, 회전기어(34)의 회전으로 회전축(35)이 회전하면서 동시에 청소솔(136)을 회전시킬 수 있다.
청소솔(136)은 필터(110)의 외면을 청소하기 위해 자체적으로 회전할 수 있으나, 이는 본 발명을 실시하기 위한 예시이며 청소솔(136)은 회전이나 이동 없이 몸체 하우징(130) 내벽에 고정될 수 있다.
예를 들어, 하나 이상의 필터(110)가 결합되어 있는 회전판(134)은 이동레일(30)을 따라 이동하면서 필터들(110)이 몸체 하우징(130) 내부에서 이동되도록 할 수 있다.
몸체 하우징(130) 내부에서 이동하던 필터들(110) 중 어느 하나의 필터(110)가 청소솔(136)에 위치될 수 있다.
이때, 필터(110)와 청소솔(136)이 접촉되면 회전링(135)이 필터(110)를 회전시키거나 회전축(35)이 청소솔(136)을 회전시켜 필터(110)의 외면을 청소할 수 있다.
물론, 청소솔(136) 또는 필터(110) 중 어느 하나가 또는 동시에 회전하여 필터(110)의 외면을 청소할 수 있다.
나아가, 제어부(300)는 고압노즐(120) 작동 시에, 회전판(134)을 작동시켜 필터들(110) 중 어느 하나를 청소솔(136)과 접촉하도록 위치시킬 수 있다.
그러면, 제어부(300)는 청소솔(136)에 접촉된 필터(110)가 회전하도록 회전링(135) 회전시켜 자동 필터 청소 기능이 수행되도록 할 수 있다.
다른 실시예로, 제어부(300)는 회전링(135)을 작동시켜 필터(110)를 회전시키는 대신에 청소솔(136)의 회전축(35)이 작동하도록 할 수 있으며, 회전링(135) 및 회전축(35) 어느 하나가 아닌 회전링(135)과 회전축(35)을 동시에 작동시켜 필터(110)의 외면을 청소할 수 있다.
이러한 과정을 통해 집진부(100)는 자동으로 필터(110)를 청소할 수 있으며, 나아가 몸체 하우징(130) 내부에 있던 미세먼지도 함께 제거할 수 있어 필터(110)의 수명을 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라 집진부(100)에 유입되는 공기 중의 미세먼지를 효과적으로 걸러낼 수 있다.
도 5를 참고하면, 몸체 하우징(130)은 다단축(137) 및 청소링(138)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 집진부(100)를 설명함에 있어서, 몸체 하우징(130), 필터(110), 고압노즐(120) 및 진동부(140)는 중복된 구성이므로 설명을 생략하기로 한다.
다단축(137)은 몸체 하우징(130)의 상면에서 하방을 향해 연장하여 길이 조절이 가능할 수 있다.
청소링(138)은 다단축(137)의 말단에 연결되어 필터(110)의 둘레를 감쌀수 있다.
청소링(138)은 도 4에서 전술한 청소솔(136)과 동일한 역할을 수행할 수 있다. 즉, 몸체 하우징(130)의 상면에서 하방을 향해 수직 이동하며 필터(110)의 외면에 부착된 이물질을 제거할 수 있다.
나아가, 제어부(300)는 고압노즐(120) 작동 시에, 다단축(137)을 작동시켜 청소링(138)이 필터(110)의 상부에서 하부방향으로 수직 이동하도록 할 수 있다.
이러한 과정을 통해 집진부(100)는 자동으로 필터(110)를 청소할 수 있으며, 나아가 몸체 하우징(130) 내부에 있던 미세먼지도 함께 제거할 수 있어 필터(110)의 수명을 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라 집진부(100)에 유입되는 공기 중의 미세먼지를 효과적으로 걸러낼 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치를 포함하는 IoT가 연동된 집진 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 6을 참고하면, 소형 집진장치를 포함하는 IoT가 연동된 집진 시스템(2)은 집진부(100), 측정부(200), 제어부(300) 및 관리부(400)를 포함할 수 있다.
집진부(100)는 공기 중에 있는 미세먼지를 포집할 수 있으며, 필터(110) 및 클리너(120)를 포함할 수 있다.
필터(110)는 공기 중에 포함된 미세먼지를 선택적으로 포집할 수 있으며, 하나 이상의 필터(110)가 집진부(100)에 포함될 수 있다.
클리너(120)는 필터(110) 내부에 누적된 미세먼지와 필터(110) 외면에 부착된 미세먼지를 제거할 수 있다.
측정부(200)는 필터(110)를 통과하기 이전과 이후에 공기 준에 포함된 미세먼지의 양을 각각 측정하고, 필터(110)를 통과한 이후의 공기 압력을 측정할 수 있다.
필터(110)를 통과하기 이전과 이후에 공기 중에 포함된 미세먼지의 양은 광산란 방식을 이용하여 측정할 수 있으며, 나아가 광산란 방식의 오차를 줄이기 위해 입자 선별 방식을 더 포함하여 최종적으로 공기 중에 포함된 미세먼지의 양을 측정할 수 있다.
제어부(300)는 측정부(200)에서 측정된 필터(110)를 통과한 후의 미세먼지 양이 기 설정된 제1 기준 이상이거나 또는 측정부(200)에서 측정된 필터(110)를 통과한 이후의 공기 압력이 기 설정된 제2 기준 이상이면 클리너(120)를 작동시킬 수 있다.
제1 기준 및 제2 기준은 사용자의 이용 및 편의에 따라 제어부(300)에 미리 입력된 기준 값일 수 있다.
예를 들어, 사용자가 제1 기준을 50μg으로 하여 기준 값을 설정하고, 제2 기준을 0.8atm으로 하여 기준 값을 설정한 경우를 가지고 설명하기로 한다.
제어부(300)는 측정부(200)에서 측정된 필터(110)를 통과한 후의 미세먼지 양이 50μg 이상으로 판단되거나 또는 필터(110)를 통과한 이후의 공기 압력이 0.8atm 이상으로 판단되면 클리너(120)를 작동시켜, 필터(110) 내부에 누적된 미세먼지와 필터(110) 외면에 부착된 미세먼지를 제거할 수 있다.
관리부(400)는 측정부(200)에서 측정된 공기 중의 미세먼지의 양 및 공기 압력을 실시간으로 전송받아 필터(110)를 통과하기 전과 통과한 후의 미세먼지 양과 필터(110)를 통과하면서 발생하는 압력손실을 모니터링할 수 있다.
이렇게 관리부(400)에서 실시간으로 공기중의 미세먼지 양과 공기 압력을 모니터링함으로써, 자동 필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치가 정상적으로 작동하고 있는지를 판별할 수 있다.
예를 들어, 필터(110)를 통과하기 전 공기 중에 포함되어 있는 미세먼지의 양으로 현재 대기의 오염도, 필터(110)를 통과한 후의 공기 중에 포함되어 있는 미세먼지의 양으로 집진부(100)의 필터링 성능, 공기 압력을 통해 자동 필터 기능이 구비된 소형 집진장치의 장기간 사용으로 필터(110)의 기능 저하 정도 등을 알 수 있다.
또한, 관리부(400)는 실시간으로 전송된 미세먼지의 양 및 공기 압력을 가지고 제어부(300)를 통해 직접 클리너(120)를 작동시킬 수 있다.
사용자는 관리부(400)를 통해 제어부(300)에서 제1 기준 및 제2 기준으로 설정되는 값을 직접 입력할 수 있다. 이렇게 입력된 제1 기준 및 제2 기준으로 제어부(300)는 측정부(200)에서 측정된 필터(110)를 통과한 후의 미세먼지 양이 기 설정된 제1 기준 이상이거나 또는 측정부(200)에서 측정된 필터(110)를 통과한 이후의 공기 압력이 기 설정된 제2 기준 이상이면 클리너(120)를 작동시킬 수 있다.
또한, 관리부(400)는 측정부(200)에서 측정된 공기 중의 미세먼지 양과 공기 압력을 데이터화하여 계속 저장할 수 있다.
저장된 데이터를 통해 관리부(400)는 측정부(200)에서 측정된 필터(110)를 통과하기 전후의 미세먼지 양을 통해 필터(110)에 성능이 저하되었음을 알 수 있다.
예를 들어, 초기에 측정부(200)는 필터(110)를 통과하기 전의 미세먼지 양을 100μg으로 측정하고 필터(110)를 통과한 후의 미세먼지 양을 20μg으로 측정하게 된 경우, 관리부()는 이를 저장할 수 있다.
후에 저장된 데이터를 기초로하여 측정부(200)가 똑같이 필터(110)를 통과하기 전 미세먼지의 양이 100μg 였던 경우를 추출하고, 100μg였던 미세먼지 양이 필터(110)를 통과한 후에 50μg으로 측정된다면, 관리부(400)는 미세먼지의 양이 50μg으로 정상 수치 범위 내에 있으나 저장된 데이터를 통해 초기에 비해 필터(110) 기능이 감소하였음을 알 수 있다.
관리부(400)는 측정부(200)로부터 전송받은 정보들을 이용하여 집진부(100)의 미세먼지 포집량, 집진부(100)의 작동 상태, 필터(110)의 수명을 연산할 수 있다.
또한 관리부(400)는 연산된 결과를 디스플레이하여 사용자에게 전달할 수 있다.
사용자는 디스플레이된 정보를 가지고 필터(110)를 통과한 공기 중의 미세먼지 양의 감소 여부, 현재 대기의 오염도, 집진부(100)의 정상작동 여부, 클리너(120) 작동 후의 공기 중의 미세먼지의 양 등을 용이하게 파악할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10 : 자동 필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치
100 : 집진부
200 : 측정부
300 : 제어부
400 : 관리부

Claims (15)

  1. 공기 중의 미세먼지를 선택적으로 포집하는 하나 이상의 필터 및 상기 필터에 포집된 미세먼지를 제거하는 클리너를 포함하는 집진부;
    상기 필터를 통과하기 이전과 이후에 공기 중에 포함된 미세먼지의 양을 각각 측정하고, 상기 필터를 통과한 이후의 공기 압력을 측정하는 측정부; 및
    상기 측정부에서 측정된 상기 필터 통과 후의 미세먼지 양이 기 설정된 제1 기준 이상이거나 또는 상기 측정부에서 측정된 상기 필터를 통과한 이후의 공기 압력이 기 설정된 제2 기준 이상이면 상기 클리너를 작동시키는 제어부;를 포함하고,
    상기 집진부는,
    내부에 수용 공간을 포함하는 원통형의 몸체 하우징; 및
    상기 몸체 하우징의 상부에 위치되어 상기 필터에 진동을 전달하는 진동부;를 더 포함하고,
    상기 필터는 주머니 형상의 백(BAG) 헤파필터를 포함하고,
    상기 클리너는 상기 필터 내부에 삽입되어 상기 필터를 향해 고압의 기체를 분사하는 고압노즐을 포함하고,
    상기 고압노즐은 상기 필터를 향해 고압의 기체를 분사함으로써, 상기 필터 내부에 누적된 미세먼지를 상기 필터 외부로 배출시키고,
    상기 제어부는 상기 측정부에서 측정된 상기 필터 통과 후의 미세먼지 양이 기 설정된 제1 기준 이상이거나 또는 상기 측정부에서 측정된 상기 필터를 통과한 이후의 공기 압력이 기 설정된 제2 기준 이상이면, 상기 고압노즐을 작동시키고,
    상기 몸체 하우징은,
    상기 몸체 하우징의 내벽에 상하로 연장되는 다수개의 레일부들;
    상기 레일부들을 따라 상기 몸체 하우징의 내부에서 상방 또는 하방으로 이동하는 상판; 및
    상기 몸체 하우징의 하부에 구비되어 상기 하방으로 이동하는 상판이 밀어내는 공기가 유입되는 포집통;을 더 포함하는 자동 필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는 광산란 방식을 이용하여 공기 중에 포함된 미세먼지의 양을 측정하는 것을 특징으로 하는 자동 필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 측정부에서 측정된 상기 필터를 통과한 이후의 공기 압력이 기 설정된 제2 기준 이상이면, 상기 필터의 외면에 부착된 이물질들이 진동에 의해 탈리되도록 상기 진동부를 작동시키는 것을 특징으로 하는 자동 필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 포집통은,
    내부 공간으로 액체를 분사하는 다수개의 분사노즐들; 및
    상기 분사노즐들에서 분사된 액체가 상기 포집통의 내부 공간으로 유입된 공기 중의 이물질과 흡착된 혼합물을 배출하는 배출구;를 포함하는 자동 필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 고압노즐 작동 시에, 상기 상판을 상기 레일부들을 따라 상기 몸체 하우징의 상부에서 하부방향으로 수직 이동시키고 상기 분사노즐들을 작동시키는 것을 특징으로 하는 청소 기능이 구비된 소형 집진장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 몸체 하우징은,
    상기 몸체 하우징의 상면에서 하방을 향해 연장하여 길이 조절이 가능한 다단축; 및
    상기 다단축의 말단에 연결되어 상기 필터의 둘레를 감싸는 청소링을 포함하며,
    상기 청소링은 상기 몸체 하우징의 상면에서 하방을 향해 수직 이동하며 상기 필터의 외면에 부착된 이물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 자동 필터 청소 기능이 구비된 소형 집진장치.
  14. 공기 중의 미세먼지를 선택적으로 포집하는 하나 이상의 필터 및 상기 필터에 포집된 미세먼지를 제거하는 클리너를 포함하는 집진부;
    상기 필터를 통과하기 이전과 이후에 공기 중에 포함된 미세먼지의 양을 각각 측정하고, 상기 필터를 통과한 이후의 공기 압력을 측정하는 측정부;
    상기 측정부에서 측정된 상기 필터 통과 후의 미세먼지 양이 기 설정된 제1 기준 이상이거나 또는 상기 측정부에서 측정된 상기 필터를 통과한 이후의 공기 압력이 기 설정된 제2 기준 이상이면 상기 클리너를 작동시키는 제어부; 및
    상기 측정부에서 측정된 공기 중에 포함된 미세먼지의 양 및 공기 압력을 실시간으로 전송받아 모니터링하는 관리부;를 포함하고,
    상기 집진부는,
    내부에 수용 공간을 포함하는 원통형의 몸체 하우징; 및
    상기 몸체 하우징의 상부에 위치되어 상기 필터에 진동을 전달하는 진동부;를 더 포함하고,
    상기 필터는 주머니 형상의 백(BAG) 헤파필터를 포함하고,
    상기 클리너는 상기 필터 내부에 삽입되어 상기 필터를 향해 고압의 기체를 분사하는 고압노즐을 포함하고,
    상기 고압노즐은 상기 필터를 향해 고압의 기체를 분사함으로써, 상기 필터 내부에 누적된 미세먼지를 상기 필터 외부로 배출시키고,
    상기 제어부는 상기 측정부에서 측정된 상기 필터 통과 후의 미세먼지 양이 기 설정된 제1 기준 이상이거나 또는 상기 측정부에서 측정된 상기 필터를 통과한 이후의 공기 압력이 기 설정된 제2 기준 이상이면, 상기 고압노즐을 작동시키고,
    상기 몸체 하우징은,
    상기 몸체 하우징의 내벽에 상하로 연장되는 다수개의 레일부들;
    상기 레일부들을 따라 상기 몸체 하우징의 내부에서 상방 또는 하방으로 이동하는 상판; 및
    상기 몸체 하우징의 하부에 구비되어 상기 하방으로 이동하는 상판이 밀어내는 공기가 유입되는 포집통;을 더 포함하는 IoT가 연동된 집진 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 관리부는 상기 측정부로부터 전송받은 정보들을 이용하여 상기 집진부의 미세먼지 포집량, 상기 집진부의 작동상태, 및 상기 필터의 수명을 연산하고, 연산된 결과를 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 IoT가 연동된 집진 시스템.
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