KR102610138B1 - 초음파와 브러시와 자외선램프를 이용한 습식 공기 정화 및 살균 장치 - Google Patents

초음파와 브러시와 자외선램프를 이용한 습식 공기 정화 및 살균 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기중 미세먼지를 제거하는 공기 정화 및 살균 장치에 관한 것으로, 장치 하단에 구비되고 상부가 개방되도록 형성된 침강수조(100); 상기 침강수조(100) 상부에 구비되고 하단이 개방된 흡입덕트(200); 상기 흡입덕트(200) 하부 내측에 구비되고 내부에 초음파 진동자(310)가 구비되며 공급된 물을 이용하여 동작되고 상부가 개방된 하나 이상의 가습조(300); 상기 가습조(300) 상부에 구비되고 내부에 브러시(610)가 구비되어 공급된 물을 사방으로 분사하도록 상부가 개방된 하나 이상의 분사조(400); 상기 흡입덕트(200) 상단에 구비되고 하나 이상의 필터로 구성된 필터부(500); 상기 필터부(500) 상부에 구비된 회전팬(610)과 회전팬 구동 모터(620); 및 상기 필터부(500)와 침강수조(100)를 연결하고 외부와 흡입덕트(200)가 연결되도록 상하 소정간격으로 배열설치되어 장치의 측부가 개방되도록 구비된 다수개의 메인 프레임(F);을 포함하여 구성되어 물을 이용하여 공기중 미세먼지를 낙하시키되, 상기 물은 브러시가 구비된 수조와 초음파 진동자가 구비된 수조로 공급되어 브러시의 회전에 따라 물이 분사되도록 하면서, 초음파 진동자에 의하여 미스트형태가 되도록 하여, 공기 중 미세먼지를 물과 접촉시켜 제거하는 초음파와 브러시와 자외선램프를 이용한 습식 공기 정화 및 살균 장치에 관한 것이다.

Description

초음파와 브러시와 자외선램프를 이용한 습식 공기 정화 및 살균 장치{The device of air purication added sanitization as the way of using ultraviolet and making moisture with ultrasonic brushing}
본 발명은 공기 중 미세먼지를 제거하는 공기 정화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물을 이용하여 공기 중 미세먼지를 낙하시키되, 상기 물은 브러시에 의하여 사방으로 분산되고, 초음파 진동자에 의하여 미스트화되어 분사되어, 공기 중 미세먼지를 효과적으로 제거하고 자외선램프로 공기에 포함된 세균이나 바이러스 등이 살균되는 초음파와 브러시와 자외선램프를 이용한 습식 공기 정화 및 살균 장치에 관한 것이다.
미세먼지(Particulate Matter, PM)는 질산염(NO3 -), 암모늄 이온(NH4 +), 황산염(SO4 2-) 등의 이온 성분과 탄소와 금속 특히, 중금속 화합물 등으로 이루어져 있는데 먼지의 지름이 10㎛ 이하(PM 10)인 것을 말한다.
이러한 미세먼지로 인해 호흡 곤란이나 두통, 현기증 등이 발생하고, 피부에는 여드름, 발진, 각종 먼지 알러지 등이 발생하며, 눈병과 안구건조증도 나타난다.
그리고 폐에 흡착된 미세먼지는 우리 몸 아주 깊은 곳까지 침투해 혈관으로 흡수되어 뇌졸중, 뇌경색이나 심장질환을 일으키는 것으로 알려져 있고, 두뇌의 인지력과 기억력에도 영향을 미쳐 지능저하, 치매, 우울증을 일으키는 등 정신건강에도 악영향을 미치는 것으로 보고되고 있다.
이러한 미세먼지는 발생원을 차단하는 것이 제일 좋은 방법이나 우리나라의 경우에는 미세먼지 농도가 가장 높은 시기인 겨울과 봄에 중국으로부터 유입되는 미세먼지도 많아 발생원을 차단하는 것은 불가능하므로 대기 중에 있는 미세먼지를 제거하는 기술이 필요하다.
미세먼지를 제거하기 위한 선행기술로는 사이클론으로 집진하고 공기필터를 통해 청정한 공기를 내보내는 기계적 방식과, 정전기력으로 포집해 제거하는 전기적 방식이 주로 사용되고 있다.
이 중 정전기방식은 전기와 물을 동시에 사용하여야 하므로 감전 등 전기사용에 있어서 안전사고가 발생할 수 있는 문제점이 있을 뿐 아니라 전극에 미세먼지가 부착된 경우 쇼트로 인한 화재발생의 우려가 있으며, 필터를 이용한 기계식 방법은 오로지 필터에만 의존하므로 자주, 주기적으로 필터를 교체하여야 하므로 유지보수에 불편이 있었고 교체시기를 놓치면 미세먼지제거효과를 얻을 수 없을 뿐 아니라 오히려 배출되는 공기를 더 오염시킬 우려가 있었다.
대한민국 공개특허 10-2019-0024227호 대한민국 특허등록 제 10-1245198호 대한민국 특허등록 제 10-1925847호 대한민국 특허등록 제 10-2086522호
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 물을 이용하여 공기중 미세먼지를 낙하시키되, 물은 브러시의 회전력에 의하여 사방으로 분산되는 것과 함께 초음파 진동자에 의하여 미스트화되어 분사되어 공기 중 미세먼지가 효과적으로 제거하고 자외선램프로 공기에 포함된 세균이나 바이러스 등이 살균되는 초음파와 브러시와 자외선램프를 이용한 습식 공기 정화 및 살균 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 장치의 하단에 구비되고 상부가 개방되도록 형성되며 물과 응집제 혼합액이 저장되는 침강수조; 상기 침강수조 상부에 구비되고 하단이 개방된 흡입덕트; 상기 흡입덕트 내측에 구비되고 내부에 초음파 진동자가 구비되어 공급된 물로 미스트를 생성하는 하나 이상의 가습조; 상기 흡입덕트 내부에 가습조와 상하로 구비되고 내부에 브러시가 구비되어 공급된 물을 브러시의 회전력으로 사방으로 분사하는 하나 이상의 분사조; 습도에 따라 초음파 가습기와 브러쉬를 제어하는 습도제어모듈; 상기 흡입덕트 상단에 구비되고 하나 이상의 필터로 구성된 필터부; 상기 필터부 상부에 구비된 회전팬과 회전팬 구동 모터; 및 상기 필터부와 침강수조를 연결하고 측부가 개방되도록 상하 소정간격으로 배열설치되는 다수의 메인 프레임; 상기 자외선램프가 상단에 포함하여 구성되는 초음파와 브러시와 자외선램프를 이용한 습식 공기 정화 및 살균 장치에 있다.
상기 가습조와 분사조는 침강수조로부터 물을 공급받고, 이를 위하여 침강수조에는 살균을 위한 수중 자외선램프가 있고, 중심에는 정화수조가 구비되는데, 상기 정화수조는 침강수조의 중심에 필터가 구비된 격벽으로 구획되고 상부가 차단되도록 형성되고, 상기 정화수조의 물은 펌프와 내부에 필터가 구비된 물공급관 등을 통하여 가습조와 분사조로 공급되도록 한다.
상기 흡입덕트의 가습조 측부에는 다수개의 슬릿을 형성한다.
또한 상기 필터부는 흡입덕트 상단에 구비되는 필터하우징; 상기 필터하우징 하단에 구비되는 제 1필터; 상기 제 1필터 상단에 구비되는 살균기 및 제습기; 상기 제습기 상부인 필터하우징 상단에 구비되는 제 2필터로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 미세먼지가 초음파 진동자에 의하여 미스트형태로 분무되는 물과, 브러시의 회전력에 의하여 방울형태로 사방으로 분사되는 물 및, 브러시에 묻은 물과 접촉되면서 낙하되어 제거되도록 한 것으로, 미세먼지가 다양한 형태의 물과 다단으로 접촉되도록 하여 그 제거효율이 향상되는 효과가 있다.
또한 상기 흡입덕트 하부에 슬릿이 형성되고 상기 슬릿은 가습조 위치와 대응되며, 메인 프레임이 외부와 연결된 개방형태로 형성되므로, 가습조로부터 발생된 미스트가 주변으로 퍼지면서 여름에는 더위를 식혀주고 겨울에는 가습역할을 하며 습도에 따라 초음파 진동자와 브러쉬 기동의 제어를 통하여 공기 중 수분을 조절하여 불쾌지수를 낮춰주는 효과가 있다.
아울러, 상기 메인 프레임이 개방형태로 형성되므로 본 발명에 따른 공기정화장치를 기둥의 중간에 설치하더라도 공기의 흐름을 방해하지 않을 뿐 아니라 상기 메인 프레임이 하중을 지지하는 역할을 하므로, 기둥에 설치가 가능하도록 함으로써 정화장치 설치로 인하여 별도 공간을 차지하는 것을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 초음파와 브러시를 이용한 습식 공기 정화 장치를 나타내는 사시도
도 2는 도 1의 일부 절개 사시도
도 3은 도 1의 단면도
도 4는 가습조의 상하 이동 구조를 나타내는 도면
도 5는 본 발명에 따른 초음파와 브러시와 자외선램프를 이용한 습식 공기 정화 및 살균 장치의 실시 예를 나타내는 도면
도 6은 본 발명에 따른 초음파와 브러시와 자외선램프를 이용한 습식 공기 정화 및 살균 장치의 설치 예를 나타내는 도면
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 초음파와 브러시와 자외선램프를 이용한 습식 및 살균 장치는 도 1 내지 도 3에 나타내는 바와 같이, 장치 하단에 구비되고 상부가 개방되도록 형성된 침강수조(100); 상기 침강수조(100) 상부에 구비되고 하단과 상단이 개방된 흡입덕트(200); 상기 흡입덕트(200) 내측에 구비되고 내부에 초음파 진동자(310)가 구비되며 공급된 물로 미스트를 생성하여 배출하도록 상부가 개방된 하나 이상의 가습조(300); 상기 흡입덕트 내부에 가습조(300)와 상하로 구비되고 내부에 브러시(410)가 구비되어 공급된 물을 브러시(410)의 회전력으로 사방으로 분사하도록 상부가 개방된 하나 이상의 분사조(400); 상기 흡입덕트(200) 상단에 구비되고 하나 이상의 필터로 구성된 필터부(500); 상기 메인 프레임(F) 상단에 구비되어 외부 공기를 메인 프레임(F)내부로 유입 후 정화 및 살균된 공기를 외부로 배출하는 회전팬 구동 모터(620); 및 상기 필터부(500)와 침강수조(100)에 연결 설치되고 외부와 흡입덕트(200)가 연결되도록 상하 소정간격으로 배열설치되어 장치의 측부가 개방되도록 구비된 다수개의 메인 프레임(F);을 포함하여 구성된다.
상기한 구성에서 가습조(300) 및 분사조(400)는 침강수조(100)로부터 물을 공급받을 수 있는데, 이를 위하여 상기 침강수조(100)의 내부에는 물 또는 물과 응집제 혼합액이 저장되며, 상기 침강수조(100)의 중심에는 격벽(110)이 형성되어 그 내부에 정화수조(120)를 형성하고, 상기 격벽(110)에는 필터(112)가 구비되며, 상기 정화수조(120)의 상부는 커버(122)로 차단하여 구성되어, 상부가 개방된 침강수조(100)로 떨어지는 미세먼지를 포함하는 물에서 미세먼지 등은 필터(112)에 의하여 제거되어 정화수조(120)로 깨끗한 물만 유입되도록 하고, 정화수조(120)의 상부는 커버(122)로 차단하여 낙하되는 미세먼지를 포함한 물이 정화수조(120)로 유입되지 않도록 하여 이후 가습조(300) 및 분사조(400)로 깨끗한 물을 공급할 수 있도록 한다.
한편, 상기 커버(122)는 상부면이 경사지게 형성되어 미세먼지와 함께 낙하된 물이 자연스럽게 침강수조(100)로 유입되도록 한다.
그리고, 상기 정화수조(120)는 펌프(710)와 내부에 필터가 구비된 물공급관(720)을 통해서 가습조(300) 및 분사조(400)와 연결된다.
한편, 상기 가습조(300)는 흡입덕트(200) 내측 하부에 구비되고, 상하 이동가능하도록 구성되어 가습조(300)가 흡입덕트(200) 하단보다 하부로 하강되면 미스트의 외부 공급량이 증가되고, 가습조(300)가 흡입덕트(200) 내부로 삽입되도록 승강하면 미스트가 미세먼지 제거에 보다 많이 사용되도록 하며, 이러한 승하강 동작은 미세먼지 측정수단(도시하지 않음)으로부터 검출된 미세먼지농도 등에 의하여 제어부(도시하지 않음)가 자동으로 제어할 수도 있다.
구체적으로 상기 가습조(300)와 물공급관(720) 사이는 플렉시블 관으로 연결되고, 상기 가습조(300)는 도 4에 나타내는 바와 같이 흡입덕트(200)내부 또는 장치에 상하로 구비된 가이드(330)와, 이를 따라 승하강하는 슬라이더(340)에 결합되어 구동수단에 의하여 상하 이동되도록 하는데, 상기 구동수단은 본 발명의 실시예에서 모터(350)와 스크류(360)를 사용한다.
그리고 상기 흡입덕트(200)의 가습조(300) 측부에는 다수개의 슬릿(210)을 형성하여 미세먼지 제거과정에서 공기가 슬릿(210)으로도 유입되도록 하면서 미스트가 외부로 분무될 수도 있도록 한다.
상기 분사조(400) 상부에는 상부를 향해서 배출구(810)가 형성되도록 구비되며 중심에서 가장자리를 향해서 하향 경사지게 형성된 차단막(800)이 더 구비되며, 본 발명의 실시예에서 상기 차단막(800)은 가장자리 단부가 흡입덕트(200) 내부와 간격을 가지면서 배출구(810)를 형성하도록 하고, 중심에서 가장자리를 향해서 하향 경사지게 형성한다.
또한 상기 필터부(500)는 흡입덕트(200) 상단에 구비되는 필터하우징(510); 상기 필터하우징(510) 하단에 구비되는 제 1필터(520); 상기 제 1필터(520) 상단에 구비되는 자외선 램프를 이용한 살균기(530) 및 제습기(540); 상기 제습기(540) 상부 및 필터하우징(510) 상단에 구비되는 제 2필터(550)로 구성되고, 상기 제습기(540)는 열전소자를 사용한다.
상기 제 1필터(520)는 금속, 합성섬유사 등 물이 흡수되지 않는 재질로 형성하고, 공기와 함께 상승된 미스트는 상기 제 1필터에 부딪히면서 응집되어 제 1필터(520)에 맺힌 후 아래로 낙하되도록 구성된다.
도면 중 미설명부호 420은 브러시(410)를 구동하기 위한 모터를 나타내고, 160은 침강수조 내부를 살균하기 위한 자외선 램프를 나타낸다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 상기 공기 정화 장치가 설치된 공간의 공기는 메인프레임(F)의 개방공간을 통하여 장치 내부로 유입되어, 도 5에 나타내는 바와 같이 흡입덕트(200) 하부 및 슬릿(210)을 통하여 흡입덕트(200) 내부로 유입되고, 흡입덕트(200) 내부에서는 가습조(300)에서 발생된 미스트와 분사조(400)에 의하여 사방으로 분사되는 물방울 및 브러시(410)에 묻어있는 물방울과 접촉되면서 미세먼지는 물에 흡착되어 하부로 낙하되고, 미세먼지가 제거된 공기와 미스트 일부는 상부로 이동되면서 차단막(800)에 의하여 1차로 차단된 후 필터부(500)를 거치면서 물이 제거되고 살균 및 제습되어 외부로 배출된다.
이러한 공기 정화 장치(A는 실내에 다수개가 배치되고, 상부가 덕트(900)로 연결되어 실내 다수개의 배출구(910)로 정화된 공기가 배출되도록 한다.
아울러 상기 메인 프레임(F)이 상하로 지지하는 역할을 하므로 기둥중간에 본 발명의 공기정화장치를 설치할 수 있고, 이 경우 상기 메인 프레임(F)에 의하여 형성된 장치의 전체 형상은 기둥형상과 동일 또는 유사하게 형성되도록 메인 프레임의 형상을 조정한다.
한편, 상기한 구성에서 물에는 응집제가 혼합될 수 있는데, 상기 응집제는 미세먼지를 응집해 크기를 크게 만드는 역할을 하는 것으로, 10PM 이하 크기의 미세먼지와 특히 2.5 PM 이하 크기의 초미세먼지를 1μm 이상 10mm에 이르는 크기로 응집시켜 낙하와 침전이 용이하도록 하면서 재비산되어 외부로 배출되는 것도 방지해 미세먼지의 제거 효과를 더욱 크게 한다.
한편, 상기 응집제는 황산알루미늄, 황산철, 염화철, 폴리염화알루미늄 등 무기계 응집제, 수용성 폴리머인 폴리아크릴아마이드나 아크릴아마이드와 아크릴산과 아크릴산에스테르의 공중합체를 사용한 고분자 응집제나 전분, 아교, 셀루로오즈, 마, 젤라틴, 천연고무 등과 같은 천연재료로 제조한 천연 응집제 등을 단독 또는 혼합해 사용한다.
또한 침전 후 토양 등에 재사용이 가능하도록 응집제에 황토, 질석, 펄라이트 등을 함께 투입한다.
이에 따라 본 발명에서는 상기 응집제로 수용성의 폴리아크릴아마이드, 황토분말, 5mm 이하 크기의 질석, 전분을 사용하는데, 상기 황토, 질석 및 전분은 폴리아크릴아마이드 중량 100g 기분1-30g 비율로 투입되어, 응집제가 투입된 초기와 투입 시간에 따른 시간 경과에 따라 미세먼지의 응집과 침전이 지속될 수 있도록 한다.
100 : 침강수조 200 : 흡입덕트
300 : 가습조 310 : 초음파 진동자
410 : 브러시 400 : 분사조
500 : 필터 F : 메인 프레임

Claims (5)

  1. 장치 하단에 구비되고 상부가 개방되도록 형성되며, 중심에는 필터(112)가 구비된 격벽(110)이 형성되어 그 내부에 정화수조(120)가 형성되고 상기 정화수조(120)의 상부는 커버(122)로 차단된 침강수조(100);
    상기 침강수조(100) 상부에 구비되고 하단과 상단이 개방된 흡입덕트(200);
    상기 흡입덕트(200) 내측에 구비되고 내부에 초음파 진동자(310)가 구비되며 공급된 물로 미스트를 생성하여 배출하도록 상부가 개방된 하나 이상의 가습조(300);
    상기 흡입덕트 내부에 가습조(300)와 상하로 구비되고 내부에 브러시(410)가 구비되어 공급된 물을 브러시(410)의 회전력으로 사방으로 분사하도록 상부가 개방된 하나 이상의 분사조(400);
    상기 흡입덕트(200) 상부에 구비되는 필터하우징(510)과, 상기 필터하우징의 내부에 구비되는 하나 이상의 필터(520)(550) 및 자외선 램프를 이용한 살균기(530)를 포함하여 구성되는 필터부(500);
    상기 필터부(500)와 침강수조(100)에 연결 설치되고 외부와 흡입덕트(200)가 연결되도록 상하 소정간격으로 배열설치되어 장치의 측부가 개방되도록 구비된 다수개의 메인 프레임(F);
    상기 정화수조(120)를 가습조(300) 및 분사조(400)와 연결하는 펌프(710)와 물공급관(720); 및
    상기 메인 프레임(F) 상단에 구비되어 외부 공기를 메인 프레임(F)내부로 유입 후 정화 및 살균된 공기를 외부로 배출하는 회전팬(610)과 회전팬 구동 모터(620);
    를 포함하여 구성되어,
    회전팬(610)의 구동으로 메인프레임(F)의 개방공간을 통하여 장치 내부로 유입된 외부 공기는 흡입덕트(200) 내부로 유입되어 가습조(300)에서 발생된 미스트와 분사조(400)에 의하여 사방으로 분사되는 물방울 및 브러시(410)에 묻어있는 물방울과 접촉되면서 미세먼지는 물에 흡착되어 하부로 낙하되고, 미세먼지가 제거된 공기와 미스트 일부는 필터부(500)를 거쳐서 외부로 정화 및 살균된 공기가 배출되는 것을 특징으로 하는 초음파와 브러시와 자외선램프를 이용한 습식 공기 정화 및 살균 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 침강수조(100)의 내부에는 물 또는 물과 응집제 혼합액이 저장되며, 상기 침강수조(100)에는 살균을 위한 수중 자외선램프(160)가 구비된 것을 특징으로 하는 초음파와 브러시와 자외선램프를 이용한 습식 공기 정화 및 살균 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 가습조(300)는 상하 이동가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 초음파와 브러시와 자외선램프를 이용한 습식 공기 정화 및 살균 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 흡입덕트(200)의 가습조(300) 측부에는 다수개의 슬릿(210)이 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파와 브러시와 자외선램프를 이용한 습식 공기 정화 및 살균 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 필터부(500)에는 제습기(540)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 초음파와 브러시와 자외선램프를 이용한 습식 공기 정화 및 살균 장치.
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