KR19990086207A - 공기 정화장치 - Google Patents

Abstract

공기 정화장치는 압전 소자에 의해 분사되는 물방울을 이용하여 먼저와 유해 가스를 제거하도록 함으로써 시스템의 크기 및 비용을 줄이도록 하기 위한 것으로서, 공기를 흡입하여 정화한 후 이를 배출하는 공기 정화장치에 있어서, 공기를 흡입/배출하여 실내의 공기 순환을 위한 공기 순환부와, 물방울을 발생하기 위한 물을 공급하는 물 공급부와, 상기 물 공급부에서 공급된 물을 진동에 의해 물방울로 변환하여 분사하는 물방울 분사부와, 상기 물방울 분사부에서 분사된 물방울을 회수하기 위한 물방울 회수부와, 상기 물방울 회수부에 의해 회수된 오염된 물을 회수구를 통해 공급받아 저장하는 오염물 저장부로 구성됨에 그 요지가 있다.

Description

공기 정화장치

본 발명은 공기 정화장치에 관한 것으로, 특히 압전 소자에 의해 분사되는 물방울을 이용한 공기 정화장치에 관한 것이다.

현대 공업 사회에 있어서 대기 오염은 심각한 수준에 이르렀다.

특히 자동차에 의해 배출되는 분진이나 유독 가스, 공장에서 배출되는 오염 가스 등은 인체에 치명적 해를 주며 건강을 위협한다.

특히 인구가 밀집된 대도시에서는 상대적으로 자동차가 많아서 공기 오염의 위험도가 증대된다.

이러한 오염된 공기를 정화하기 위해 종래 여러 가지 방법이 제안되고 실용화되었다.

가장 많이 사용되는 방법이 필터에 의한 방식이며, 플라즈마 집진방식, 물에 의한 공기 정화기 등이 상용화되었다.

기존의 공기 청정기중에서 대표적인 것은 필터 방식이다.

이 방식은 미세한 세공이 있는 필터를 팬을 사용하여 공기가 통과하게 함으로서 먼지 입자가 필터에 걸러지게 하는 방식이다.

이 방식은 먼지를 걸러내는 능력은 우수하여도 먼지가 쌓이면서 병균의 번식 위험이 있고 또 먼지 외의 아산화 질소, 아산화 황 등의 가스를 완전히 걸러낸다고 할 수 없다.

또한 공기중의 수분도 함께 흡수하기 때문에 공기가 건조하여지면서 건강을 위협한다.

플라즈마 집진 방식이 요즘 주류를 이루고 있는데 이 방식의 먼지 집진 능력은 우수하지만 오존 등의 발생으로 인한 인체 유해 요소가 남아 있다.

물론 이 방식이 에어콘 등과 겸용으로 사용하기에 가장 유리하지만 장기간 사용할 때 효력 감소 등의 문제도 있을 수 있고 또한 유해 가스의 제거에 있어서도 효력이 의문시 된다.

물을 이용한 공기 정화 방식도 따로 사용되고 있다.

그 중의 하나가 바이오 컴포트사의 필터없는 공기 정화기이다.

이 방식은 내장된 팬이 건조하고 오염된 공기를 물을 통과하게 하여 물속에서 오염된 공기를 정화하고 배출하는 방식이다.

또다른 물을 이용한 방법중의 하나는 디펜스 공기 정화기이다.

이 방식은 필터와 증발실을 혼용한 방법으로서 필터를 통과한 공기는 팬과 터빈을 이용한 증발실에서 정화와 가습 효과를 얻도록 설계되어 있다.

위의 두가지 방식 모두 공기를 물 속으로 통과시키기 위해서나, 물 방물을 생성시키기 위해 상대적으로 부피가 큰 방식을 이용한다.

이하, 종래 기술에 따른 공기 정화장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 종래 기술에 따른 물을 이용한 공기 정화장치를 나타낸 단면도로서, 실내의 공기를 흡입구(미부호)와 배출구(미부호)를 통해 흡입/배출하는 팬(1)과, 상기 흡입구를 통해 흡입된 공기에 포함된 큰 입자의 먼지를 제거하는 coarse 필터(2)와, 상기 coarse 필터(2)에서 큰 입자의 먼지가 제거된 공기에 포함된 담배 연기, 가스, 그리고 불쾌한 냄새를 제거하는 활성탄 필터(3)와, 상기 활성탄 필터(3)에서 담배 연기, 가스, 그리고 불쾌한 냄새가 제거된 공기에 포함된 작은 입자의 먼지를 제거하는 fine 필터(4)와, 물분자를 발생하기 위한 물을 공급하는 물탱크(5)와, 상기 물탱크(5)로부터 공급된 물을 빨아올려 분자화하여 분출하는 원심 분리기(6)와, 상기 fine 필터(4)를 통과한 공기가 상기 원심 분리기(6)에서 분리된 물분자 사이를 통과하면서 오염물질이 제거되는 증발실(7)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래 기술에 따른 공기 정화장치의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자가 공기 정화장치를 구동하면 팬(1)은 실내의 공기를 흡입구(미부호)를 통해 흡입한다.

그러면 coarse 필터(2)는 상기 흡입구를 통해 흡입된 공기에 포함된 큰 입자의 먼지를 제거한다.

이어 활성탄 필터(3)는 상기 coarse 필터(2)에서 큰 입자의 먼지가 제거된 공기에 포함된 담배 연기, 가스, 그리고 불쾌한 냄새를 제거한다.

이후 fine 필터(4)는 상기 활성탄 필터(3)에서 담배 연기, 가스, 그리고 불쾌한 냄새가 제거된 공기에 포함된 작은 입자의 먼지를 제거한다.

또한 물탱크(5)는 물분자를 발생하기 위한 물을 공급한다.

이때 공급되는 물은 사용자가 상기 물탱크(5)에 물을 보충한 후 공기 정화장치에 부착하면 상기 물탱크(5)내 물은 자동으로 공급된다.

그러면 원심 분리기(6)는 상기 공기 정화장치 구동시 상기 물탱크(5)로부터 공급된 물을 빨아올려 분자화하여 분출한다.

이에 따라 증발실(7)에서는 상기 fine 필터(4)를 통과한 공기가 상기 원심 분리기(6)에서 분출된 물분자 사이를 통과하면서 오염물질이 제거된다.

즉 증발실(7)에서는 상기 원심 분리기(6)에서 분출된 물분자는 상기 fine 필터(4)를 통과한 공기에 남아있는 먼지 등의 오염 물질을 흡착하여 제거한다.

그러면 상기 오염 물질인 제거되어 정화된 공기는 상기 팬(1)의 구동에 따라 배출구(미부호)를 통해 실내로 배출된다.

그러나 종래 기술에 따른 공기 정화장치는 흡입된 공기를 물분자 속으로 통과시키기 위해서나 물분자를 생성시키기 위해 상대적으로 큰 원심 분리기를 이용해야 하기 때문에 시스템의 크기가 커지고 제조 비용이 많이드는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 압전 소자에 의해 분사되는 물방울을 이용하여 먼저와 유해 가스를 제거하도록 함으로써 시스템의 크기 및 비용을 줄이도록 한 공기 정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 물을 이용한 공기 정화장치를 나타낸 단면도

도 2 는 일반적인 압전 소자의 구조를 나타낸 도면

도 3 은 본 발명에 따른 공기 정화장치를 나타낸 단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

110, 120 : 흡입구, 배출구 130 : 공기 순환부

130 : 물 공급부 150 : 물 냉각부

160 : 물방울 분사부 170 : 물방울 회수부

180 : 회수구 190 : 오염물 저장부

200 : 적외선 방출부 210 : 자외선 방출부

220 : 습도 감지부 230 : 수위 감지부

240 : 오염도 감지부 250 : 순환 모터/필터부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기 정화장치의 특징은, 공기를 흡입하여 정화한 후 이를 배출하는 공기 정화장치에 있어서, 공기를 흡입/배출하여 실내의 공기 순환을 위한 공기 순환부와, 물방울을 발생하기 위한 물을 공급하는 물 공급부와, 상기 물 공급부에서 공급된 물을 진동에 의해 물방울로 변환하여 분사하는 물방울 분사부와, 상기 물방울 분사부에서 분사된 물방울을 회수하기 위한 물방울 회수부와, 상기 물방울 회수부에 의해 회수된 오염된 물을 회수구를 통해 공급받아 저장하는 오염물 저장부를 포함하여 구성되는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기 정화장치의 다른 특징은, 상기 물방울 분사부에서 분사된 물방울을 증발시키기 위한 적외선을 방출하는 적외선 방출부와, 상기 물방울 분사부에서 분사된 물방울에 포함된 세균을 제거하기 위한 자외선을 방출하는 자외선 방출부와, 실내의 습도를 감지하는 습도 감지부와, 상기 물 공급부내 물의 수위를 감지하는 수위 감지부와, 상기 오염물 저장부내 회수된 물의 오염 정도를 감지하기 위한 오염도 감지부와, 상기 오염도 감지부에서 감지된 오염 정도에 따라 상기 오염도 저장부내 회수된 물을 펌핑하여 필터링한 후 오염 물질이 제거된 물을 상기 물 공급부로 순환시키는 순환 모터/필터부를 더 포함하여 구성되는데 있다.

이하, 본 발명에 따른 공기 정화장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2 은 일반적인 압전 소자의 구조를 나타낸 도면으로, 진동과 전극 역할을 겸하는 진동 금속판(11)과, 상기 진동 금속판(11)상에 형성되어 진동하는 PZT 등의 압전 소자(12)와, 상기 압전 소자(12)상에 형성되는 전극(13)으로 이루어진다.

도 3 는 본 발명에 따른 공기 정화장치를 나타낸 단면도로서, 공기를 흡입구(110)/배출구(120)로 흡입/배출하여 실내의 공기 순환을 위한 공기 순환부(130)와, 물방울을 발생하기 위한 물을 공급하는 물 공급부(140)와, 상기 물 공급부(140)의 물을 냉각하는 물 냉각부(150)와, 상기 물 공급부(140)에서 공급된 물을 진동에 의해 물방울로 변환하여 분사하는 물방울 분사부(160)와, 상기 물방울 분사부(160)에서 분사된 물방울을 회수하기 위한 물방울 회수부(170)와, 상기 물방울 회수부(170)에 의해 회수된 오염된 물을 회수구(180)를 통해 공급받아 저장하는 오염물 저장부(190)와, 상기 물방울 분사부(160)에서 분사된 물방울을 증발시키기 위한 적외선을 방출하는 적외선 방출부(200)와, 상기 물방울 분사부(160)에서 분사된 물방울에 포함된 세균을 제거하기 위한 자외선을 방출하는 자외선 방출부(210)와, 실내의 습도를 감지하는 습도 감지부(220)와, 상기 물 공급부(140)내 물의 수위를 감지하는 수위 감지부(230)와, 상기 오염물 저장부(190)내 회수된 물의 오염 정도를 감지하기 위한 오염도 감지부(240)와, 상기 오염도 감지부(240)에서 감지된 오염 정도에 따라 상기 오염도 저장부(190)내 회수된 물을 펌핑하여 필터링한 후 오염 물질이 제거된 물을 상기 물 공급부(140)로 순환시키는 순환 모터/필터부(250)와, 상기 장치의 동작을 총괄적으로 제어하는 제어부(미도시)로 구성된다.

상기 공기 순환부(130)는 팬이며, 물 공급부(140)는 물탱크이고, 물 냉각부(150)는 얼음통이며, 물방울 분사부(160)는 압전 소자이다.

상기 제어부는 상기 공기 순환부(130)인 팬의 회전 속도를 제어함으로써 실내의 습도를 조절할 수 있다.

상기 물탱크는 분리형 또는 소정 위치에 물을 주입할 수 있는 주입구가 형성된 일체형중 어느 하나로 형성된다.

상기 물탱크에 주입되는 물에 향료를 배합하여 방향제로 사용할 수도 있다.

상기 얼음통은 상기 물탱크의 소정 위치에 분리형 또는 얼음을 주입할 수 있는 주입구가 형성된 일체형중 어느 하나로 형성된다.

상기 물방울 회수부(190)는 상기 물방울 분사부(160)에서 발생된 물방울이 실내로 배출되는 것을 방지할 수 있도록 내측이 타원으로 형성된다.

상기 압전 소자에 인가되는 교류전압에 따라 발생되는 물방울의 양은 제어된다.

상기 적외선 방출부(200)와 자외선 방출부(210)는 상기 물방울 회수부(170)의 상측 소정 위치에 각각 형성된다.

상기 습도 감지부(220)는 공기 정화장치의 외측 소정 위치에 형성된다.

상기 수위 감지부(130)는 상기 물 공급부(140)내 소정 위치에 형성된다.

상기 오염도 감지부(240)는 레이저 다이오드와 광센서로 상기 오염물 저장부(190)의 양측면 또는 상하면에 어느 하나에 대향적으로 형성된다.

상기 순환 모터/필터부(250)는 상기 물 공급부(140)와 오염물 저장부(190) 사이의 소정 위치에 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 공기 정화장치의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 에 도시된 바와 같이 진동과 전극 역할을 겸하는 진동 금속판(11)과 전극(13)의 양단에 교류 전압을 인가하면 압전 소자(12)는 수축과 팽창이 빠른 속도로 일어나고 결과적으로 진동이 일어난다.

상기 진동의 크기는 수 ㎜부터 수 ㎝까지 다양하다.

먼저, 사용자가 공기 정화장치에 구동하면 제어부(미도시)는 공기 순환부(130), 적외선 방출부(200), 자외선 방출부(210), 습도 감지부(220), 수위 감지부(230) 및 오염도 감지부(240)를 구동하기 위한 제어신호를 출력한다.

그러면 공기 순환부(130)인 팬은 상기 제어부의 제어신호에 따라 구동되어 실내의 공기를 흡입구(110)로 흡입한다.

이어 물방울 분사부(160)인 압전 소자는 상기 제어부의 제어신호에 의해 양단에 걸리는 교류전압에 따라 상기 물 공급부(140)에서 공급된 물을 진동에 의해 물방울을 발생하여 분사한다.

이때 물 공급부(140)로부터 물방울을 발생하기 위한 물은 공급된 상태로, 상기 공급되는 물은 상기 물 공급부(140)의 하측 소정 위치에 형성된 물 냉각부(150)인 얼음통에 의해 냉각된 물이다.

여기서 상기 공급되는 물에 향료를 배합하여 방향제로 사용할 수도 있다.

또한, 상기 물 공급부(140)의 소정 위치에 형성된 수위 감지부(230)는 상기 물 공급부(140)내 물의 수위를 감지하여 기 설정된 수위 이하로 떨어지는 것을 감지하여 그에 상응하는 신호를 출력한다.

그러면 제어부는 상기 수위 감지부(230)의 감지 신호에 따라 물 공급부(140)인 물탱크에 물을 공급하라는 메시지를 출력하여 사용자로 하여금 물을 보충하도록 하게 한다.

상기 메시지는 디스플레이, 경고음 등 사용자가 물부족을 인식할 수 있는 것이다.

상기 분사되는 물방울의 양은 상기 압전 소자에 걸리는 교류 전압의 크기에 따라 달라진다.

상기 물방울 분사부(160)에서 분사된 물방울은 상기 흡입구(110)를 통해 흡입된 공기에 접촉하여 상기 공기중에 포함되어 있는 먼지나 유해 가스 등의 오염 물질을 흡착 또는 용해시켜 오염 물질을 제거한다.

여기서 상기 유해 가스는 밀폐된 공간에서 호흡에 의해 발생되는 이산화탄소나 자동차에서 발생되는 아황산 가스, 이산화 질소 등이다.

이때 상기 분사되는 물방울과 흡입된 공기와의 접촉 면적에 따라 실내의 공기를 몇시간 순환시키면 되느냐 하는 것이 결정되는데 예를 들면 반경 30㎝, 길이 30㎝의 실린더 형태의 통속에 물방울이 3차원적으로 떠 있다고 하면, 상기 물방울의 직경이 1㎜이면 단면적은 0.785㎟이다.

상기 실린터 통의 직경이 20㎝이기 때문에 단면적은 314㎠이다.

따라서 직경 20㎝, 길이 30㎝의 관에 40000개의 물방울이 떠 있으면 공기와 반드시 접촉을 하게 된다.

상기 직경 1㎜ 물방울 각각의 부피는 1.3*10^-4이므로 40000개의 물방울은 약 5.2cc에 해당한다.

만일 1초에 5.2cc를 분해한다면 공기의 유동 속도가 1m/sec이면 1초에 정화되는 공기의 양은 31400cc이다.

만약 상기 실내의 넓이 및 높이가 각각 5*5㎡이고 2m이면 50㎥의 부피를 가지는데 이는 실내의 공기 총량이 5*10⁷cc이다.

이에 따라서 실내의 공기를 모두 정화시키는데 걸리는 시간을 계산한 것이기 때문에 실제하고는 차이가 많겠지만 공기를 정화시키는데에 유효한 것으로 상기 제어부에 실험치로서 기 설정된다.

또한 적외선 방출부(200)는 상기 제어부의 제어신호에 따라 적외선을 방출하여 상기 물방울 분사부(160)에서 분사된 물방울을 증발시킨다.

아울러 자외선 방출부(210)는 상기 제어부의 제어신호에 따라 자외선을 방출하여 상기 물방울 분사부(160)에서 분사된 물방울에 포함된 세균을 제거한다.

상기 증발된 물방울은 상기 공기 순환부(130)인 팬의 구동에 따라 먼지, 오염 가스 등의 오염 물질 및 세균 등이 제거되어 정화된 공기에 포함되어 실내로 배출된다.

상기 오염 물질이 흡착 또는 용해된 물방울은 물방울 회수부(170)에 접촉하여 타원형의 면을 따라 흘러내려 회수구(180)를 통해 오염물 저장부(190)에 저장된다.

여기서 상기 물방울 분사부(160)에서 분사된 물방울과 접촉되는 상기 물방울 회수부(170)의 하측면은 타원형으로 형성되어 상기 분사된 물방울이 실내로 배출되는 것을 방지한다.

이후 오염도 감지부(240)는 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 오염물 저장부(190)에 물의 오염 정도를 감지하여 그에 상응하는 신호를 출력한다.

즉 오염도 감지부(240)내 레이저 다이오드는 상기 제어부의 제어신호에 따라 광을 방출하고 이를 광센서에서 감지하여 그에 상응하는 신호를 출력한다.

그러면 제어부는 상기 오염도 감지부(240)의 감지신호에 따라 상기 오염물 저장부(190)의 물을 순화시키기 위한 제어신호를 출력한다.

이에 따라 순환 모터/필터부(250)는 상기 제어신호에 따라 상기 오염물 저장부(190)의 물을 펌핑(pumping)한 후 이를 필터링하여 오염 물질을 제거하여 상기 물 공급부(140)로 공급한다.

아울러 상기 먼지나 유해 가스 등의 오염 물질이 제거된 공기는 배출구(120)를 통해 배출되어 실내로 차가운 공기가 공급된다.

상기 배출되는 공기에는 상기와 같은 과정을 통해 정화된 후 증발에 따라 습기가 포함된 공기이다.

한편 습도 감지부(220)는 상기 제어부의 제어신호에 따라 실내의 습도를 감지하여 그에 상응하는 신호를 출력한다.

그러면 제어부는 상기 습도 감지부(220)의 감지신호에 따라 상기 공기 순환부(130)의 회전 속도조절하기 위한 제어신호를 출력한다.

이에 따라 공기 순환부(130)인 팬은 상기 제어부의 제어신호에 따라 회전 속도가 제어되어 정화되어 배출되는 공기의 양을 조절한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 공기 정화장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째로, 압전 소자에 의해 분사되는 물방울을 이용하여 먼저와 유해 가스를 제거하도록 함으로써 시스템의 크기 및 제조 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

둘째로, 본 발명은 공기에 포함된 세균을 제거 및 방향제로서 사용가능함으로써 건강에 좋은 향기를 낼 수 있는 효과가 있다.

셋째로, 본 발명은 한 번 분사된 물방울을 회수가 용이하고 이를 펌핑하여 오염 물질을 제거하여 재사용함으로서 물 교환 주기를 늘일 수 있는 효과도 있다.

넷째로, 본 발명은 정화 및 습도를 조절할 수 있는 효과도 있다.

Claims (6)

1. 공기를 흡입하여 정화한 후 이를 배출하는 공기 정화장치에 있어서,

   공기를 흡입/배출하여 실내의 공기 순환을 위한 공기 순환부와;

   물방울을 발생하기 위한 물을 공급하는 물 공급부와;

   상기 물 공급부에서 공급된 물을 진동에 의해 물방울로 변환하여 분사하는 물방울 분사부와;

   상기 물방울 분사부에서 분사된 물방울을 회수하기 위한 물방울 회수부와;

   상기 물방울 회수부에 의해 회수된 오염된 물을 회수구를 통해 공급받아 저장하는 오염물 저장부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공기 정화장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 물방울 분사부는 압전 소자임을 특징으로 하는 공기 정화장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 압전 소자는 양단에 걸리는 교류 전압에 따른 진동량에 따라 분사되는 물방울의 양이 변화됨을 특징으로 하는 공기 정화장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 물방울 회수부는 상기 물방울 분사부에서 발생된 물방울이 실내로 배출되는 것을 방지하고 접촉된 물방울을 회수할 수 있도록 내측이 타원으로 구성됨을 특징으로 하는 공기 정화장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 물방울 분사부에서 분사된 물방울을 증발시키기 위한 적외선을 방출하는 적외선 방출부와;

   상기 물방울 분사부에서 분사된 물방울에 포함된 세균을 제거하기 위한 자외선을 방출하는 자외선 방출부와;

   실내의 습도를 감지하는 습도 감지부와;

   상기 물 공급부내 물의 수위를 감지하는 수위 감지부와;

   상기 오염물 저장부내 회수된 물의 오염 정도를 감지하기 위한 오염도 감지부와;

   상기 오염도 감지부에서 감지된 오염 정도에 따라 상기 오염도 저장부내 회수된 물을 펌핑하여 필터링한 후 오염 물질을 제거된 물을 상기 물 공급부로 순환시키는 순환 모터/필터부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 공기 정화장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 오염도 감지부는 레이저 다이오드와 광센서로 구성됨을 특징으로 하는 공기 정화장치.