KR20070048563A - 공기 정화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오염공기가 수 회에 걸쳐 물속을 통과하도록 함으로써, 오염공기 중에 함유된 오염물이 제거되도록 한, 공기 정화 장치에 관한 것이다.

본 발명의 공기 정화 장치는, 다수의 구획판(P) 하단부와 바닥 사이를 통하여 서로 연결된 다수의 격실(R)이 구비되며, 각 격실(R)의 상부를 제외한 공간에 물(W)이 채워지는 수조(11)와; 각 격실(R)의 수면 위 공간에 일측단부가 위치하며, 수압과 공기압 차이에 의해 개폐되는 개폐밸브(V)가 결합한 타측단부가 인접 격실(R)의 물속에 위치하는 유로관(12)과; 오염공기를 흡입 후 흡입된 오염공기를 배출하는 송풍기(13A)와, 송풍기(13A)와 수조(11)를 연결하는 오염공기 주입관(13B)으로 구성된다.

본 발명 공기 정화 장치는, 유지 비용이 저렴하며, 오염물 제거 효율이 높을 뿐 아니라, 타 공기 정화 방법 또는 살균 방법 등과 손쉽게 결합할 수 있는 장점이 있다.

오염공기, 공기 정화 장치, 수조

Description

공기 정화 장치{The apparatus for purifying air}

도 1은 본 발명 일실시예 공기 정화 장치의 사시도.

도 2는 제1실시예 수조의 단면도.

도 3은 제2실시예 수조의 단면도.

((도면의 주요부분에 대한 부호의 설명))

11. 수조 12. 유로관

13. 오염공기 주입기 13A. 송풍기

13B. 주입관

D. 드레인 배관 E. 배출구

I. 주입구 P. 구획판

R. 격실 S. 스크린

S'. 샤워기

본 발명은 먼지를 비롯한 각종 부유 오염물을 물에 흡수시켜 공기를 정화하는 공기 정화 장치에 관한 것으로, 더 자세하게는 바닥 측을 통해서만 서로 연결되는 다수의 격실이 구비되며 물이 채워진 수조와, 상기 각 격실의 수면 위 상부 공간에 일측단부가 위치하며 타측단부가 인접 격실의 물속에 위치하되 그 타측단부에 수압과 공기압의 차이에 의해 개폐되는 개폐밸브가 결합한 유로관 및 오염공기 주입기로 구성됨으로써, 일측 격실에 주입된 오염공기가 격실의 수면 위 상부 공간에 모인 후 계속 주입되는 오염공기의 압력에 의해 수면 위에 위치한 상기 유로관의 일측단부를 통하여 인접한 다음 격실의 물속으로 순차 이동하는 과정이 다수 회 반복되도록 하며, 이러한 과정을 통하여 오염공기에 함유된 오염물이 물에 의해 제거된 상태에서 최종 격실 상부를 통하여 배출되도록 한, 공기 정화 장치에 관한 것이다.

공기가 흐르는 유로관에 의해 연결될 뿐 다수 칸으로 분리 구획되며 각각 물이 채워진 격실 수조들 중 제1수조의 하부로 오염된 공기를 주입하고, 주입된 오염공기가 제1수조의 하부에서 상부로 떠오르는 과정에서 오염물이 부분적으로 제거되면서 제1수조의 수면 위 공간에 축적되도록 한 상태에서, 계속 주입되는 오염공기에 의해 공기압이 상승하여 제1수조의 수면 위에 축적되었던 오염공기가 제1수조의 상부에서 유로관을 통하여 제2수조로, 동일한 과정을 통하여 제2, 제3수조 등의 모 든 수조들을 순차적으로 통과하도록 함으로써, 오염공기 중에 함유되었던 오염물이 각 수조의 물에 의해 흡수 제거되도록 하는, 물을 이용한 공기 정화 장치에 관한 것이다.

산업의 발전과 함께 공업지대의 대기는 물론 도시 집중화와 자동차의 급속한 보급에 의해 주거 지역의 대기까지도 그 오염 정도가 점차 심각해지고 있으며, 더욱이 급속히 보급된 아파트의 경우 콘크리트 벽체 등으로부터 발생하는 미세 시멘트 가루에 의해 실내의 공기도 좋지 않은 상태이기 때문에 아파트에 거주하는 대부분의 어린아이들은 감기, 미세기관지염, 아토피성 피부염 등 호흡기 및 피부 관련 질병이 있거나 빈번하게 앓고 있는 실정이다.

또한, 중국 북부 지역의 사막화가 빠르게 진행되면서 중국으로부터 날아오는 황사 현상이 빈번해지면서 산업화에 따른 각종 오염물과 함께 특히, 봄철 공기의 오염은 매우 심각한 수준에 이르기도 하는바, 근래 들어 각종 대형 빌딩, 산업 현장은 물론, 일반 가정에도 공기를 정화하기 위한 각종 공기 정화기가 빠르게 보급되고 있는 실정이다.

상기와 같이 공기 중의 오염물을 제거하기 위한 공기 정화 장치 중 가장 먼저 개발되어 사용되어 온 것은 산업 현장에서 배출되는 오염물을 제거하기 위한 집진장치로서, 집진장치는 산업 현장의 각종 공정에서 발생하여 공기 중에 부유하는 미세 입자를 제거하기 위한 것으로 가장 기본적인 공기 정화기라 할 수 있는바, 그 대표적인 것이 백 필터(bag filter)이다.

그러나, 상기 백 필터는 각종 가열로와 같이 로내 장입물이 투입되는 장입구 나 연소가스 배출구 등과 같은 특정한 곳을 통하여 대부분의 미세 입자가 집중적으로 대량 배출되는 설비에 적합한 대용량의 집진 장치로서, 그 설치와 사용이 특정 설비에 적합할 뿐 모든 설비에 적합하지는 않으며 특히, 미세 먼지의 발생량이 적은 소형 부품의 가공 공정은 물론, 빌딩을 비롯한 가정용으로 사용하기에는 불가능한 장치이다.

그리고, 상기 백 필터와 달리 소형으로 제작할 수 있는 장치로는, 현재 가정용 청소기에도 부착 사용되고 있는 싸이클론도 있으나, 이 장치는, 오염물을 회전시킬 때 발생하는 원심력에 의해 오염물이 씨이클론의 벽에 충돌하면서 싸이클론의 하부에 집적되도록 하는 장치로서, 비교적 구조가 간단하여 제작 비용이 저렴한 장점이 있으나, 공기 중에 함유된 오염물의 입자가 미세할 경우에는 효과가 미미한 단점이 있기 때문에 주 집진 장치와 함께 부가적인 장치로 사용되는 것이 보통이다.

상기와 같은 산업 현장용 공기 정화기는 그 용량이 클 뿐 아니라, 단순히 미세 먼지나 분진 등을 단순히 걸러내기만 할 뿐 공기를 살균하는 등의 기능이 없기 때문에 가정용이나 빌딩 등에 사용하기는 적합하지 않은 문제가 있는바, 상기의 산업용보다 더욱 효율적으로 공기 중의 부유물 등 각종 오염물을 걸러냄은 물론, 공기의 살균, 음이온의 발생 등과 같은 다양한 부가 기능을 가진 실내 공기 정화용 정화 장치가 개발되었으며, 근래에는 일반 가정에서도 공기 정화 장치를 널리 사용하고 있으나, 종래의 공기 정화 장치는 다음과 같은 문제가 있다.

일반적으로 실내용 공기 정화 장치기는, 크게 필터식과 전기식 또는 두 방식 을 모두 채용한 것으로 구분될 수 있는바, 필터식은 다단계로 설치된 필터에 공기를 통과시켜 오염물을 걸러내며, 전기식은 전기장이 형성된 두 극 판 사이로 통과하는 공기 중의 오염물을 대전시켜 극 판에 흡착되도록 하는 방식이다.

즉, 상기 필터식은 필터에 의해 공기 중에 있는 오염물이 제거되는바, 주기적으로 필터를 교환해 주어야 하고 악취, 바이러스, 세균 등을 제거할 수 없다는 단점이 있으며, 전기식은 일정 간격으로 이격된 + 극 판과 - 극 판 사이로 공기를 통과시켜 공기 중의 이물질에 전하를 형성시킴으로써 대전 된 이물질이 극 판에 흡착되도록 하는바, 극 판에 이물질이 부착되는 경우 정화 능이 급격히 떨어지게 되고 상기 필터식과 같이 악취, 바이러스, 세균 등을 제거할 수 없다는 단점이 있다.

그리고, 상기와 같은 방식의 종래 공기 정화 장치는, 공기 중의 유해물질과 먼지 등을 제거할 수 있으나, 공기 중의 각종 냄새를 제거하지 못할 뿐 아니라, 병원체를 죽이는 살균 작용이 없는 단점이 있기 때문에, 근래의 공기 정화기는, 필터식을 기본으로 하여 살균력과 냄새 제거 효과가 있는 오존 발생기, 음이온 발생기, 자외선 발생기 등이 부가적으로 결합하는 형태를 취하는 것이 일반적이다.

즉, 상기와 같이 종래의 공기 정화 장치는, 주로 필터 방식을 기본으로 하여, 전기를 이용한 오존 발생기, 자외선 발생기 등이 부가적으로 채용되나, 필터식의 특성상 공기 중에 함유되는 각종 미세한 유기물 제거 능력이 미흡할 뿐 아니라, 살균을 위해 발생시킨 오존의 잔류량 제어 측면에서 어려움이 있으며, 해파 필터를 사용할 경우에는 상당한 수준의 공기 정화 효율을 얻을 수는 있으나 가격이 고가인 단점이 있다.

또한, 종래의 공기 정화 장치는, 가습 기능이 없어 실내 공기가 건조시에는 별도의 가습기를 사용하여야 한다는 단점이 있는바, 이를 해결하기 위하여 개발된, 가습 기능이 있는 공기 장치가 특허출원 제1999-0009480호에 개시되어 있으나, 상기 가습 기능을 가진 공기 정화 장치는, 물 표면 상부로부터 공기를 하향 방향으로 불어 (+)극으로 대전 된 수조의 물 표면에 공기를 충돌시킴으로써 공기 중에 함유된 먼지와 유해가스를 물에 흡착 용해시키는 동시에 가습의 효과를 얻고자 하나, 완전 탄성체인 가스 분자의 경우 물의 표면과 충돌시 물의 표면장력을 뚫고 물속으로 용해되기보다는 물의 표면으로부터 튕겨나가게 되어 가스의 제거는 그 효율이 매우 떨어지게 된다.

또한, 전기 집진기와 같이 공기를 극 판 사이로 통과시키는 형태가 아닌, 팬으로서 물 표면에 공기를 충돌시키기 때문에 필터식에 비하여는 물론 종래의 전기 집진식에 비하여서도 먼지 제거 효율이 떨어진다.

본 발명은 종래의 다양한 공기 정화 장치가 가지고 있는 제반 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 오염된 공기를 수회에 걸쳐 물에 통과시켜 공기 중의 오염물이 물속에 포집되도록 하는 동시에 물을 통과한 공기에 적절한 수분이 함유되도록 함으로써, 고가의 필터 교환 비용을 절감하면서도 오염물을 효율적으로 제거할 수 있는 물을 이용한 공기 정화 장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 하부를 통하여 서로 연결되는 다수의 격실이 구비된 수조와, 인접한 두 격실들 중 일측 격실 상부와 인접 격실 하부 직 상에 양단부가 위치하는 한 본 이상의 유로관에 의하여 달성된다.

본 발명의 공기 정화 장치는, 오염공기를 순차적으로 수회에 걸쳐 반복적으로 물속에 통과시킴으로써, 오염공기 속에 함유된 오염물이 물에 의해 걸러지도록 하는 장치로서, 내부가 다수의 격실로 구획된 수조와, 인접한 두 격실들 사이에 결합한 한 본 이상의 유로관과, 일측 격실 내부로 오염공기를 주입하기 위한 오염공기 주입기로 구성된다.

즉, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 공기 정화 장치는, 오염공기 주입기를 사용하여 물이 채워진 수조의 일측 격실로 오염공기를 주입하고, 일측 격실의 상부에 모여진 오염공기가 공기압에 의해 한 본 이상의 유로관을 통하여 일측 격실 상부에서 인접 격실에 채워진 물속으로 공급된 후 물을 통과하여 인접 격실 상부에 모이게 되는 과정을 순차적으로 수 회에 걸쳐 반복되도록 함으로써, 오염공기 중에 함유된 오염물이 물에 의해 제거되도록 하는 장치인 바, 공기 정화 장치를 구성하는 각 구성 요소를 살펴보면 다음과 같다.

상기와 같이 수조 내부의 일측 격실로 주입된 오염공기는 각 격실을 순차적으로 통과한 후 배출되는바, 이하에서는 설명의 편의상 오염공기가 최초 주입되는 격실을 "제1격실"이라 하고, 제1격실로부터 순차적으로 각 격실을 통과한 후 오염공기가 수조 외부로 최종 배출되는 격실을 "최종 격실"이라 정의하기로 한다.

수조는, 오염공기 중의 오염물을 분리하여 흡수하는 매체의 역할을 하는 물이 채워지는 탱크로서, 오염공기가 주입되는 주입구와 물에 의해 정화된 공기가 배출되는 배출구를 제외하면 내부가 외부와 차단되고, 내부에는 다수의 구획판들이 결합함으로써 그 내부가 서로 부분적으로 분리되는 다수의 격실이 형성되는 구조이다.

이때, 각 격실을 구획하는 상기 구획판의 상단부와 양 측단부는 수조의 내측 면과 천정에 밀착 결합하나, 그 하단부는 수조의 바닥과 이격된 구조로서, 수조 내부의 격실들은 수조 바닥과 구획판 하단부 사이의 공간을 통하여 서로 연결된다.

그리고, 상기 수조 내부의 격실은, 수조 내부 일측에서 타측으로 순차 배열되는 방식으로 구획될 수도 있고, 다수 격실의 중심부가 일치하도록 수조의 중앙부에서 외 측을 향하여 순차적으로 형성될 수도 있으며, 그 외에도 다양한 구조가 가능하다,

유로관은, 일측 격실의 오염공기를 물에 통과시켜 인접 격실로 이동시키기 위한 통로의 역할을 하는 파이프로서, 일측 격실에 채워진 물의 수면 상부 공간에 일측단부가 위치하며, 타측단부는 상기 일측 격실 상부로부터 하향하여 구획판의 하단부와 수조 바닥 사이의 공간 즉, 수로를 통과한 후 인접 격실의 상부를 향하여 상향하되, 구획판의 하단부보다 높으나 인접 격실 내에 채워진 물의 수면보다 낮은, 구획판 하단부 직 상의 격실 하부에 위치하도록 결합한다.

즉, 유로관의 일측단부는, 일측 격실의 수면 위에 형성되는 공간에 위치하게 되며, 타측단부는 인접 격실의 수면 아래 즉, 인접 격실에 채워진 물속에 위치하게 되는바, 유로관의 타측단부로 물이 유입되지 못하도록 물속에 잠긴 유로관의 타측단부에는, 공기압과 수압 사이의 압력 차이에 의해 유로관의 타측단부를 개폐하는 개폐밸브가 결합한 구조이다.

그리고, 일측 격실과 인접 격실을 연결하는 유로관의 직경이나 수는 처리되는 오염공기의 양에 따라 변화될 수 있으며, 각 격실에는 적어도 한 본 이상이 구비된다.

오염공기 주입기는, 각종 오염물에 의해 오염된 공기를 상기 수조로 주입하는 장치로서, 수조 내부의 다수 격실 중 제1격실로만 오염공기를 주입하는 역할을 하게 되는바, 외부로부터 오염공기를 흡입 후 배출하는 송풍기와, 송풍기의 배출구와 수조의 주입구를 통하여 상기 제1격실로 연결되는 오염공기 주입관으로 구성된다.

상기와 같이, 수조, 유로관 및 오염공기 주입기로 구성되는 본 발명의 공기 정화 장치에 의해 오염공기 중에 함유된 오염물은 다음과 같은 과정을 거쳐 제거된다.

예를 들어, 수조 내부에 다섯 칸의 격실이 구비되며, 각 격실을 제 1, 2, 3, 4 및 5격실이라 하면, 오염공기 주입기에 의해 외부에서 흡입된 오염공기는 주입관을 통하여 제1격실의 상부 공간에 공급되고, 제1격실 상부에 축적되는 오염공기의 공기압은 점차 상승하게 된다.

이때, 제1격실의 상부 공간과 제1격실에 인접한 제2격실의 물속 사이에는 유로관이 구비되어 있으며, 이 유로관의 일측단부는 제1격실의 수면 위 공간에 위치 하면서 개폐밸브가 결합한 타측단부는 제2격실의 물속에 위치하게 되는바, 제1격실 수면 위의 공간에 오염공기가 점차 축적되면서 공기압이 상승하게 되면, 상승한 공기압은, 제1격실의 수면을 누르는 동시에, 유로관을 통하여 물속에 위치한 유로관 타측단부의 상기 개폐밸브를 밀어내게 된다.

즉, 제2격실의 물속에 위치한 유로관 타측단부의 개폐밸브를 누르는 제2격실의 수압이, 제1격실의 공기압보다 작을 경우, 상기 개폐밸브가 열리면서 제1격실 상부 공간에 모여 있던 공기가 유로관을 통하여 제2격실의 물속으로 주입되고, 제2격실의 물속으로 주입된 오염공기는 물을 통과한 후 제2격실의 수면 위 상부 공간에 모이게 된다.

그리고, 제2격실의 상부 공간에 모인 오염공기는 동일한 과정을 거쳐 순차적으로 제3, 4, 5 격실을 거쳐 제5격실의 상부에 모인 후 배출구를 통하여 수조 외부로 배출되는바, 제1격실의 상부 공간으로 주입된 오염공기가 제2격실부터 제5격실까지 모두 4차에 걸쳐 물과 접촉하는 과정을 통하여 오염공기 중의 오염물이 분리 제거된다.

이때, 상기와 같은 과정을 더욱 효과적으로 하기 위해서 각 격실의 천정에 샤워기를 부착하여 각 격실의 천정으로부터 각 격실의 상부 공간에 모이는 오염공기에 물을 분사함으로써, 오염물 제거 효율을 더욱 향상시키는 것도 바람직하다.

상기 본 발명의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.

도 1에 본 발명 공기 정화 장치의 사시도를, 도 2에 수조의 단면도를 도시하였다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 공기 정화 장치는, 일측과 타측에 주입구(I) 및 배출구(E)가 구비되며, 그 내면에 하단부를 제외한 상단부와 양 측단부가 결합하는 다수의 구획판(P)에 의해 다수의 격실(R)로 구획되고, 각 격실(R)의 상부를 제외한 공간에 물(W)이 채워진 수조(11)와;

일측단부가 각 격실(R)의 수면 위 공간에 위치하며, 타측단부가 상기 구획판(P)과 수조(11) 바닥 사이의 공간을 통하여 인접 격실(R)의 물속에 위치하고, 상기 타측단부에 수압과 공기압 차이에 의해 개폐되는 개폐밸브(V)가 결합한 유로관(12)과;

상기 수조(11)의 외부에 설치되어 오염공기를 흡입 후 흡입된 오염공기를 배출하는 송풍기(13A)와, 송풍기(13A)의 배출구와 상기 수조(11)의 주입구(I)를 연결하는 오염공기 주입관(13B)으로 이루어진 오염공기 주입기(13)로 구성된다.

이때, 각 격실(R)에 채워진 물(W) 속에 위치하는 유로관(12)의 타측단부 상부, 각 격실(R)의 물속에 스크린(S)을 설치하는 것도 바람직하다.

즉, 유로관(12)의 타측단부를 통하여 각 격실(R)의 물속에서 부상하는 오염공기의 방울 크기를 상기 스크린(S)에 의해 미세화함으로써, 오염공기와 물 사이의 접촉 면적을 넓혀 오염물을 더욱 효과적으로 제거할 수 있으며, 또한, 각 격실의 상부에 샤워기(S')를 설치하여 물을 하향 분사함으로써, 오염물을 더욱더 효과적으로 분리 제거할 수도 있다.

그리고, 상기와 같이 오염공기가, 공기압과 수압의 차이에 의해 개폐되는 개폐밸브를 통하여 각 격실의 물속으로 공급될 때, 각 격실의 물이 유로관(12)의 타측단부를 통하여 역류할 수도 있는바, 유로관의 하단부로부터 수조(11)의 바닥을 관통하여 외부로 연장되는 드레인 배관(D)을 구비하는 것이 좋다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 공기 정화 장치에 있어서, 수조(11) 내부의 격실은 다양한 형태의 구조를 가질 수 있는바, 상기의 도 2와 같이, 모든 격실이 순차적인 일렬 배열을 할 수도 있고, 도 3에 도시된 바와 같이, 중앙부 격실을 중심으로 그 외 측을 인접 격실이 둘러싸는 방식으로 구성할 수도 있는 등 그 형태에 제한은 없다.

다만, 오염공기가 최초 주입되는 격실로부터 정화된 공기가 최종적으로 배출되는 격실까지 오염공기가 각 격실의 물을 통하여 순차적으로 이동할 수 있도록 할 수 있는 구조이면 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명 공기 정화 장치는, 오염물을 제거하기 위한 물질로서 물을 사용하기 때문에 공기 정화 장치를 가동하는 유지 비용이 비교적 저렴하며, 물과의 접촉을 통하여 오염물을 제거하기 때문에 오염물 제거 효율이 높을 뿐 아니라, 오염공기와 함께 오존을 혼합 주입할 수도 있고, 물을 약품 처리함으로써 물에 소독성을 부여할 수도 있는 등 타 공기 정화 방법 또는 살균 방법 등과 손쉽게 결합할 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 물속에 오염공기를 통과시켜 오염물을 제거하는 공기 정화 장치에 있어서,

   주입구(I) 및 배출구(E)가 구비되며, 다수의 구획판(P)에 의해 바닥과 구획판(P) 하단부 사이가 서로 통하는 다수의 격실(R)로 구획되고, 각 격실(R)의 상부를 제외한 공간에 물(W)이 채워진 수조(11)와;

   일측단부가 상기 각 격실(R)의 수면 위 공간에 위치하며, 타측단부가 상기 구획판(P)과 수조(11) 바닥 사이의 공간을 통하여 인접 격실(R)의 물속에 위치하고, 수압과 공기압 차이에 의해 개폐되는 개폐밸브(V)가 상기 타측단부에 결합된 다수의 유로관(12)과;

   상기 수조(11)의 외부에 설치되어 오염공기를 흡입 후 흡입된 오염공기를 배출하는 송풍기(13A)와, 송풍기(13A)의 배출구(E')와 상기 수조(11)의 주입구(I)를 연결하는 오염공기 주입관(13B)으로 이루어진 오염공기 주입기(13)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공기 정화 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 수조(11)의 각 격실(R)에 채워진 물(W) 속에 위치하는 각 유로관(12)의 타측단부 상부 물속에는 스크린(S)이 부가적으로 설치된 것을 특징으로 하는 공기 정화 장치.
3. 제 1항에 있어서, 제 1항에 있어서, 상기 수조(11)의 각 격실 상부에는 샤워기(S')가 부가적으로 결합된 것을 특징으로 하는 공기 정화 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 유로관(12)의 하단부에는 수조(11)의 바닥을 관통하여 외부로 연장되는 드레인 배관(D)이 결합된 것을 특징으로 하는 공기 정화 장치.

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