KR20170047798A - 패널형 여과 모듈과 이를 포함하는 기체정화장치 - Google Patents

패널형 여과 모듈과 이를 포함하는 기체정화장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 실내 공기, 산업시설의 배기가스 등과 같은 기체 중에 함유된 미세입자, 연무 등과 같은 분진을 포집할 수 있는 패널형 여과 모듈과 이를 포함하는 기체정화장치에 관한 것으로, 기밀한 구조의 판재로 이루어진 2조의 측면 케이싱과, 상기 측면 케이싱이 마주하며 형성되는 공간으로 이루어지는 통기유로와, 상기 측면 케이싱의 외곽 테두리의 이격된 간격 측에 배치되는 테두리 프레임과, 상기 통기유로의 내측에 기체가 유통되도록 하는 통기구와, 상기 통기유로 및 필터로 기체를 유동시키는 송기수단과, 상기 통기유로의 내부에 배치되며 상기 송기수단에 의하여 유동하는 기체 중의 분진을 포집하는 필터를 포함하며, 상기 필터는, 측면 케이싱의 내측면에 대해 경사지도록 배치되어 유입 통기유로가 유량이 줄어드는 유출 통기구 측으로 향할수록 통기 단면적이 점차 좁아지도록 하고, 유출 통기유로가 유량이 늘어나는 유출 통기구 측으로 향할수록 단면적이 점차 넓어지도록 하며, 유입 통기유로 및 유출 통기유로의 내부를 유동하는 기체흐름의 속도가 균등화되도록 하는 패널형 여과 모듈을 제공한다. 이에 따라, 설치공간과 압력손실을 최소화할 수 있고 병풍, 벽걸이, 칸막이 등과 같은 생활용품 및 장식품으로서 기능할 수 있고, 호흡기에서 잘 걸러지지 않는 미세분진의 비산을 최소화할 수 있다.

Description

패널형 여과 모듈과 이를 포함하는 기체정화장치 {PANEL-TYPED FILTERING MODULE AND FILTERING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 기체정화와 관련된 것으로, 더욱 구체적으로는 실내 공기, 산업시설의 배기가스 등과 같은 기체 중에 함유된 미세입자, 연무 등과 같은 분진을 포집할 수 있는 패널형 여과 모듈과 이를 포함하는 기체정화장치에 관한 것이다.
산업시설이나 도로에서 발생되는 오염물질과 황사 등으로 인한 대기오염은 심화되고 있으며, 실내에서는 냉난방 시에 환기를 억제하므로 오염물질이 더 적체될 수 있다.
대기를 오염시키는 입자상 물질들 중, 입경이 큰 침강성 분진과 꽃가루와 같은 부유성 분진 등은 일반적인 공기정화기용 필터로 정화할 수 있다. 그러나 곰팡이나 진드기 분해물 등과 같은 미세분진과 담배연기 입자 등과 같은 초미세분진은 일반적인 필터로는 정화하기 어렵다.
입자상 물질로 오염된 기체의 정화에는 주로 여과 집진기와 전기 집진기를 이용한다.
여과 집진기에는 보통 수지계열의 직포 또는 부직포로 구성된 필터가 사용되며 균이나 미세분진을 체거름 즉, 필터링(Filtering)하여 제거한다. 여과 집진기의 경우 제작 및 설치가 용이한 장점이 있으나, 제거 대상물질의 입경이 작을수록 압력손실이 증가되고 여과에 어려움이 있으며, 비교적 단기간에 필터를 교체해야 하는 단점이 있다.
전기 집진기는 코로나 방전에 의한 전기적 특성을 이용하는 장치이다. 전기 집진기의 경우 미세입자의 집진성능은 높은 편이나, 전극이 열화(劣化)되기 쉽고, 아크(ARC) 방전 시 오존이 생성되므로 2차 오염의 우려가 있으며, 전력소요가 많은 단점이 있다.
여과 집진과 전기 집진방식이 함께 적용되는 한국공개특허 특1997-0064686호는 전기식과 여과식을 혼용하는 내용을 공개하고 있다. 이러한 여과 및 전기식 복합장치는 하나의 장치에 여과필터와 전기 집진기를 구비하므로 장치구성이 복잡하고, 전력 소모량이 많은 단점이 있다.
또한, 종래의 일반적인 공기청정기는 바닥면에 비치하는 사각기둥 또는 원기둥 형상이므로, 상당한 면적과 공간을 차지하고, 사람의 통행에 장애가 되거나 미관을 해칠 수 있다. 벽면에 설치하는 종래의 벽걸이형 공기청정기는 휀을 내장해야 하는 구조적인 특성으로 인해 벽면에서 과다 돌출되므로 사람의 활동에 장애가 되고 미관을 해치므로 사용이 기피되고 있다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 종래의 전기 집진기와 여과 집진기보다 압력손실 및 전력소요가 적고, 오존 등 2차 오염이 발생되지 않으며, 설치 소요공간이 적고, 장식품, 칸막이, 벽걸이 등의 기능이 구비된 기체여과 모듈 및 기체정화장치의 제공을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 판재로 이루어진 2조의 측면 케이싱과, 상기 측면 케이싱이 마주하며 형성되는 공간으로 이루어지는 통기유로와, 상기 측면 케이싱의 외곽 테두리의 이격된 간격 측에 배치되는 테두리 프레임과, 상기 통기유로의 내측에 기체가 유통되도록 하는 통기구와, 상기 통기유로 및 필터로 기체를 유동시키는 송기수단과, 상기 통기유로의 내부에 배치되며 상기 송기수단에 의하여 유동하는 기체 중의 분진을 포집하는 필터를 포함하며, 상기 측면 케이싱과 필터와 테두리 프레임들은 면적에 비하여 상대적으로 두께가 얇은 패널형태로 결합되고, 상기 통기유로는 필터에 의해 유입 통기유로와 유출 통기유로로 구획되고, 상기 송기수단은 통기유로 및 필터로 기체를 유동시키고, 상기 필터는 측면 케이싱의 내측면에 대해 경사지도록 배치되어 유입 통기유로가 유량이 줄어드는 유출 통기구 측으로 향할수록 통기 단면적이 점차 좁아지도록 하고, 유출 통기유로가 유량이 늘어나는 유출 통기구 측으로 향할수록 단면적이 점차 넓어지도록 하며, 유입 통기유로 및 유출 통기유로의 내부를 유동하는 기체흐름의 속도가 균등화되도록 하는 패널형 여과 모듈을 제공한다. 따라서, 공간적인 효율성 및 공기정화의 기능이 극대화된다.
상기 송기수단은 직경에 비하여 상대적으로 길이가 긴 형태의 회전차를 구비하는 실린더형의 다익 휀인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 섬모층의 배열을 유지하도록 구성된 지지체와 상기 지지체에 적어도 어느 일단이 고정되는 고정단과 지지체에 고정되지 않는 자유단을 구비하는 다수의 섬모로 이루어지는 섬모층으로 구성된 섬모상을 더 포함할 수 있다.
상기 섬모층은 굴신율, 탄성, 모양, 굵기, 길이, 소재, 전기저항, 대전서열 중에서 어느 하나 이상이 서로 다른 두 종류 이상의 섬모들로 이루어질 수 있다.
상기 지지체는 다수의 관통구를 구비하는 망상의 지지체, 기밀한 구조의 면상의 지지체, 굵기 또는 폭에 비하여 상대적으로 길이가 긴 사상의 지지체 중에서 선택될 수 있다.
상기 섬모상은 필터에 섬유의 자유단이 접촉되도록 배치되고 기체의 흐름에 의하여 자유단이 필터의 표면을 비질하면서 상기 필터와 섬모층을 대전시킬 수 있다.
상기 섬모층은 필터에 자유단이 접촉되도록 배치되고 기체흐름에 의하여 자유단이 필터의 표면을 비질하면서 필터의 표면에 부착된 분진을 털어내고 필터의 여과공을 재생할 수 있다.
상기 섬모층은 서로 다른 대전특성을 가지는 두 종류 이상의 섬모들로 이루어지고, 어느 한 종류의 섬모는 다른 종류의 섬모에 대하여 상호 대전 유도수단으로서 기능하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 패널형 여과 모듈을 구비하며, 벽면에 배치되며 공기가 유통될 수 있는 개방구가 구비된 창틀을 포함하고, 상기 패널형 여과 모듈은 상기 창틀의 개방구에 설치되어 외기를 실내로 유입시키는 과정에서 외기 중의 분진을 포집하는 창문형 기체정화장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 패널형 여과 모듈을 구비하며, 벽걸이수단을 포함하고, 상기 패널형 여과 모듈은 상기 벽걸이수단에 의하여 벽면에 설치되는 벽걸이형 기체정화장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 패널형 여과 모듈을 구비하며, 2개 이상의 패널을 서로 연결하고 접거나 펼칠 수 있도록 하는 접이부를 포함하고, 상기 접이부에 의해 연결된 2개 이상의 패널형 여과 모듈은 펼친 상태에 따라서 바닥면에 직립하는 병풍형 기체정화장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 패널형 여과 모듈을 구비하며, 상측의 구조를 저부에서 지지하는 지지수단을 포함하고, 상기 패널형 여과 모듈은 상기 지지수단에 의하여 바닥면에 세울 수 있는 이동식의 칸막이형 기체정화장치를 제공한다.
본 발명에 따른 기체여과 모듈과 기체정화장치는 미세 여과공이 형성된 필터와 비표면적이 매우 큰 섬모층에 의해 기체 중의 분진을 포집하고 여과공을 재생할 수 있으므로 기체정화성능의 개선 및 필터수명을 연장시키는 효과가 있다.
또한, 섬모층과 필터를 대전시켜서 전기적인 인력 및 척력으로 미세분진을 제거할 수 있다.
이러한 섬모상이 적용되는 패널형 여과 모듈 또는 기체정화장치는 오존 등 2차 오염이 발생되지 않으며, 패널형 여과 모듈은 설치공간과 압력손실을 최소화할 수 있고 병풍, 벽걸이, 칸막이 등과 같은 생활용품 및 장식품으로서 기능할 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명에 따른 섬모층을 구비하는 섬모상의 개념도이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 섬모층을 구비하는 섬모상의 작동에 관한 개념도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 추가적인 개념에 따른 섬모층을 구비하는 섬모상의 개념도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 섬모상들을 조합하여 구성한 실시예들에 관한 개념도이다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 섬모상에서 대전을 유도하는 마찰부재의 실시예들에 관한 개념도이다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 따른 패널형 여과 모듈 실시예들의 개념도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 패널형 여과 모듈을 포함하는 창문형 기체정화장치의 개념도이다.
도 8a와 도 8b는 본 발명에 따른 벽걸이형 기체정화장치를 도시한 개념도이다.
도 9는 본 발명에 따른 병풍형 기체정화장치를 도시한 개념도이다.
도 10은 본 발명에 따른 칸막이형 기체정화장치를 도시한 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 섬모층을 구비하는 섬모상, 패널형 여과 모듈 및 기체정화장치를 상세히 설명한다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명에 따른 섬모층을 구비하는 섬모상의 개념도이다.
본 발명에 따른 섬모상(100)은 지지체(110) 및 지지부재(120), 상기 지지체(110)에 고정되는 고정단(201)과 지지체(110)에 고정되지 않는 자유단(202)을 구비하는 다수의 섬모(210)들이 밀집된 섬모층(200)으로 이루어지며, 상기 지지체(110)는 섬모(210)들의 고정단(201)을 소정의 위치에 고정시켜서 섬모층(200)의 배열을 유지하는 기능을 수행한다. 상기 지지부재(120)는 지지체(110)를 지지하며, 지지체(110)의 테두리 부위를 감싸는 형태로 배치될 수 있다.
이러한 섬모상은 도시된 바와 같이 단일의 섬모층으로 이루어질 수 있으나 복수의 섬모층이 결합되거나 배열되는 형태로서 구성될 수 있다.
섬모층(200)을 지지하는 지지체(110)는 견고하거나 어느 정도 유연성을 가지는 금속 또는 비금속의 면상체, 망상체 및 사상체로 이루어질 수 있고, 지지부재(120)는 이러한 지지체(110)의 외형을 유지하고 기체정화장치 등과의 결합에 이용될 수 있다. 또한, 이러한 지지체(110)와 지지부재(120)는 일체형으로서 하나의 구조체로 구성할 수 있다.
따라서, 상기 섬모상(100)의 형상은 지지부재(120) 및 지지체(110)의 형상에 따라 결정되며, 적어도 어느 일면에 섬모층(200)이 형성된 평판형, 원통형, 곡면형 이거나 또는 섬모층(200)이 형성된 선형(線形) 등과 같은 다양한 형상으로 구성할 수 있다.
도 1a에 도시된 섬모상(100)은 기밀한 구조의 면상(面狀)의 지지체(110)를 포함하며, 상기 면상의 지지체(110)의 어느 일면에 다수의 섬모(210)가 배치되어 형성된 섬모층(200)을 구비하거나 상기 면상의 지지체(110)의 양면 모두에 섬모층(200)을 배치하여 구성할 수 있다.
본 발명의 설명에서 기밀(氣密)이라는 표현은 소정의 부재를 관통하는 기체의 유동이 발생하지 않거나 최소화할 수 있는 상태를 의미한다. 이러한 지지체의 기밀함은 공극이 없는 매끈한 상태가 바람직할 것이나, 어느 정도의 공극 내지는 요철을 포함하더라도 섬모상으로 기체의 흐름을 안내할 수 있을 정도라면 충분하다.
기밀한 구조의 면상의 지지체(110)를 포함하여 구성된 상기 섬모상(100)은 기체의 흐름이 상기 지지체(110)의 배치 방향과 평행한 방향 또는 소정의 각도로 경사진 방향으로 접근하면서 섬모(210)들 사이를 통과하도록 구성된다. 기체흐름이 섬모층(200)을 통과하면서 기체에 함유된 분진들이 비표면적이 큰 섬모(210)들의 표면에 부착하거나 섬모(210)와 섬모(210) 사이의 틈새에서 체거름되거나 섬모층(200) 내에 침강되어 포집될 수 있다.
도 1b는 사상(絲狀)의 섬모상(100)의 종단면도에 관한 것으로, 굵기 또는 두께 및 폭에 비하여 길이가 상대적으로 긴 선형인 사상의 지지체(110)를 포함하며, 상기 사상의 지지체(110)에 섬모층(200)이 형성되는 구성이다. 또한, 상기 사상의 지지체(110)는 단면이 원형이거나 두께가 얇고 폭이 좁으며 상대적으로 길이가 긴 리본 형상일 수 있으며, 상기 리본의 양면 중 적어도 어느 일면에 섬모층(200)을 구비하는 구성일 수 있다. 상기와 같이 원형으로 형성되는 경우 원주방향 또는 선택되는 방사방향으로 섬모를 배치할 수도 있다.
상기 사상의 섬모상(100)은 기체의 흐름이 상기 지지체(110)의 배치 방향과 평행한 방향 또는 소정의 각도로 경사진 방향 또는 상기 지지체(110)와 법선 방향 또는 법선과 가까운 방향으로 접근하고 섬모(210)들 사이를 통과하는 과정에서, 분진들이 비표면적이 큰 섬모(210)들의 표면에 부착하거나 섬모(210)와 섬모(210) 사이의 틈새에서 체거름되거나 섬모층(200) 내에 침강되어 포집될 수 있다.
도 1c는 기체가 유통할 수 있는 다수의 관통구(111)를 구비하는 망상(網狀)의 지지체(110)의 일면에 섬모층(200)을 구비하고, 도 1d는 망상의 지지체(110)의 양면에 각각 섬모층(200)을 구비하는 섬모상(100)을 나타낸다.
도 1c 및 도 1d에 도시된 섬모상(100)을 구성하는 지지체(110)는 기체가 통과할 수 있는 망상체이다. 따라서, 기체의 흐름은 상기 지지체(110)와 평행하거나 경사지게 유동할 수 있고, 상기 지지체(110)의 법선 방향 또는 법선에 가까운 방향으로 유통할 수 있는 관통흐름도 가능하므로, 보다 융통성 있게 기체정화장치를 구성할 수 있다.
특히, 상기 망상의 지지체(110)에 형성된 관통구(111)를 포집대상 분진의 입경보다 더 미세한 크기로 구성하면, 분진의 체거름이 가능하게 되므로, 섬모층(200)에 의한 여과, 부착, 침강에 의한 분진 포집기능에 추가하여 상기 지지체(110)에 형성된 미세 관통구(111)에 의한 체거름 기능 즉, 필터링 기능을 더 할 수 있다. 이와 같이, 미세한 관통구(111)들이 형성된 망상의 지지체(110)는 일반적인 필터에서와 같이 분진을 필터링하여 포집하는 기능이 추가되므로 기체의 정화성능이 더욱 향상될 수 있다.
도 1a 내지 도 1d에 도시된 섬모층(200)을 구비하는 섬모상(100)은 미세기공이 형성된 직포 또는 부직포로 구성된 필터, 다공성의 세라믹 필터 등에 의한 단순 여과방식보다 압력손실을 줄일 수 있고, 상기 섬모층(200)은 포집된 분진의 수용능력도 크기 때문에 섬모상의 교체 및 세척주기도 길게 할 수 있다.
또한, 상기 섬모층(200)을 구성하는 섬모(210)들은 섬모사의 일단이 지지체(110)에 고정되고 타단은 자유단(202)으로 구성될 수 있음은 물론, 섬모사의 양 끝부분을 지지체(110)에 고정함으로써 섬모(210)의 자유단(202)은 절단부가 없는 고리 형태의 자유단(미도시)일 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 섬모층을 구비하는 섬모상의 작동에 관한 개념도이다.
도 2a는 전술한 도 1a에 도시된 기밀한 면상체를 지지체(110)로 하는 섬모상(100)의 작용을 설명하기 위한 것으로, 기체의 흐름(a→b)은 평행유동을 나타내고 있다. 섬모층(200)이 형성된 면과 평행한 방향으로 기체가 섬모(210)들 사이를 유동하면서 섬모층(200)에서 여과, 부착, 및 침강 등의 작용에 의해 분진이 포집될 수 있다.
이 경우 기체의 흐름방향은 섬모층(200)이 형성된 측의 지지체(110)와 평행하거나 또는 경사진 각도로 접근 및 유동할 수 있으며, 지지체(110)와 평행 또는 경사방향의 기체흐름은 관통구(111)의 유무와 지지체(110)의 형상과 관계없이 섬모층(200)을 구비하는 모든 섬모상(100)에 적용될 수 있다.
도 2b는 전술한 도 1b에서 도시된 사상의 섬모상(100)의 작동에 관한 횡단면을 나타낸 것으로, 복수의 사상의 섬모상(100)을 일렬 이상으로 배치하고 기체의 흐름(a→b)을 상기 사상의 지지체(110)와 직교하도록 유통시켜서 섬모층(200)에 의한 부착, 여과, 및 침강에 의해 분진이 포집될 수 있다. 여기서 사상의 지지체(110)들을 인접하게 열지어 배치하되, 인접하는 섬모층(200)이 서로 겹치도록 배치하면, 섬모(210)가 조밀하게 밀집되므로 분진 포집성능이 향상될 수 있다.
또한, 도시된 바와 같이 상기 사상의 섬모상(100)을 복수의 열로 중첩시켜서 섬모층(200)이 겹치도록 배치함으로써 분진 포집성능을 더욱 향상시킬 수 있으며, 여기서 기체흐름은 사상의 지지체(110)와 평행하거나 경사진 흐름일 수 있다.
도 2c 내지 도 2e는 전술한 망상의 지지체(110)의 일면에 섬모층(200)이 형성된 섬모상(100)의 작동에 관한 것이다.
도 2c는 섬모층(200)과 지지체(110)의 순서로 통과하는 기체흐름(a→b)에서 섬모층(200)으로 향하는 기체의 접근유속에 비하여 상대적으로 굴신강도가 큰 섬모(210)들로 구성된 섬모상(100)의 작동상태를 나타낸다. 접근하는 기체의 운동에너지가 섬모층(200)에 작용하여도 섬모(210)들은 어느 정도 굴신할 수는 있으나 서로 적층될 정도로 심하게 구부러지지 않고, 펴진 상태에서 기체흐름(a→b)이 섬모층(200)과 지지체(110)를 통과하면서 분진이 포집되며, 주로 섬모층(200)에서의 부착, 침강 등의 작용과 관통구(111)의 크기에 따라서는 지지체(110)에 형성된 관통구(111)의 필터링 작용에 의해 분진이 포집될 수 있다.
도 2d는 섬모층(200)과 지지체(110)의 순서로 통과하는 기체흐름(a→b)에서 섬모층(200)으로 향하는 기체의 접근유속에 비하여 섬모(210)의 굴신강도가 상대적으로 작은 경우의 작동상태를 나타낸다. 망상의 지지체(110)에 형성된 섬모층(200)에 접근하는 기체의 운동에너지가 가해지므로 기체의 접근유속과 섬모(210)의 굴신강도에 따라서는 섬모(210)의 자유단(202)이 고정단(201) 및 지지체(110) 측으로 구부러지고, 구부러진 섬유들은 서로 밀착 및 적층되므로 섬모(210)들 사이의 틈새가 더욱 촘촘하게 좁아질 수 있음을 나타내고 있다. 이와 같이, 서로 밀착 및 적층된 섬모(210)와 섬모(210) 사이의 좁아진 틈새는 필터의 미세 여과공에서와 같은 체거름 효과를 발휘할 수 있다. 따라서 굴신, 적층 및 밀착된 섬모층(200)의 체거름 작용으로 인해 분진 포집성능은 더욱 향상될 수 있다.
도 2e는 망상의 지지체(110)의 어느 일면에 섬모층(200)이 형성되고 망상의 지지체(110)와 섬모층(200)의 순서로 기체흐름(a→b)이 이루어지며, 도 2c 및 도 2d에서의 기체 흐름방향과 반대순서로 흐르는 관통유동을 나타내고 있다. 망상의 지지체(110)에 형성된 관통구(111)를 통과한 분진을 섬모층(200)에서 포집해야 하므로 기체흐름(a→b)에 따라 섬모(210)들이 흔들리고, 섬모(210)들 간의 접촉, 분리, 충돌, 마찰에 의해 섬모(210)들이 대전되고 분진과 섬모(210)들 간에 작용하는 전기적인 인력에 의한 섬모층(200)에서의 분진 포집이 보다 효과적일 수 있다.
도 2f는 망상의 지지체(110)의 양면에 섬모층(200)이 형성된 양면 섬모층을 나타낸다.
도 2f는 상기 섬모층(200)이 망상의 지지체(110)의 양면에 형성되어 기체흐름(a→b)이 전면 측의 섬모층(200)과 지지체(110) 및 후면 측의 섬모층(200)의 순서로 통과하는 섬모상(100)을 보여주고 있다. 여기서 전면 측의 섬모층(200)은 기체흐름(a)와 처음 접촉하는 섬모층을 말하며, 후면 측의 섬모층(200)은 상기 관통구(111)들을 통과한 기체흐름(b)과 접촉하는 섬모층을 지칭한 것이다.
전면 측의 섬모층(200)의 작용은 전술한 도 2c 또는 도 2d의 작동과 동일하고, 상기 후면 측의 섬모층(200)은 도 2e의 작동과정과 동일할 수 있다. 도 2f에 도시된 섬모상에서는 양면에서 분진 포집이 이루어지므로 분진 포집성능이 향상될 수 있으며 그 상세한 작용에 대하여서는 도 2c 내지 도 2e와 관련하여 설명한 내용과 중복되므로 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 추가적인 개념에 따른 섬모층을 구비하는 섬모상의 개념도이다.
본 발명의 섬모상(100)은 섬모층(200)에서 여과, 부착, 침강 등에 의한 분진 포집작용에 추가하여 대전된 섬모상(100)과 분진 사이의 전기적인 작용에 의한 분진 포집작용을 추가 제공할 수 있다.
섬모(210)들이 분진과 반대 극성으로 대전된 경우, 전기적인 인력에 의해 분진이 섬모(210)에 부착 포집될 수 있다. 또한, 대전 상태인 분진이 섬모(210)들로부터 반대 극성의 전하를 공급받아 중화되면, 분진들 간의 척력이 해소되고 서로 뭉쳐서 분진 입경이 증대되므로, 분진 포집성능이 향상될 수 있다.
도 3a는 대전된 섬모층(200)이 기체흐름과 마주하는 상태에서 전기적인 인력에 의한 분진 포집을 나타낸다.
분진은 주로 음전하로 대전된 상태이므로 섬모(210)들을 양전하로 대전되도록 유도하면, 섬모층(200)에서의 부착, 여과, 침강에 의한 분진 포집기능에 추가하여 전기적인 인력에 의한 분진 포집이 더해지므로, 분진 포집성능이 더욱 향상될 수 있으며 경우에 따라서는 전기적인 척력이 분진 포집에 작용될 수도 있다.
상기 섬모층(200)은 대전서열의 차이가 큰 서로 다른 물성의 섬모(210)들을 혼합 배치함으로써 섬모(210)들 간에 접촉, 분리, 충돌, 마찰이 이루어지는 빈도, 속도, 강도 등이 같은 경우에도 대전 전하량을 크게 할 수 있다.
도 3b의 실시예에서는 섬모(210)들의 굴신 및 밀집에 의한 여과기능의 증대에 추가하여 섬모(210)들의 굴신과정에서 마찰 등으로 인한 대전 전하량의 증가 및 전기적인 인력에 의해 분진 포집성능이 더욱 향상될 수 있다.
도 3c에서는 지지체(110)와 섬모층(200)의 순서로 기체가 흐르므로 기체의 흐름(a→b)은 도 3a와 반대방향을 나타내고 있으며, 지지체(110)에 형성된 관통구(111)를 통과한 분진을 전기적인 인력에 의해 섬모층(200)에서 부착 포집해야 하므로 분진과 반대 전하로 섬모층(200)이 대전되어야 한다.
상기한 본 발명의 추가적인 개념에 따른 섬모상(100)에 포함되는 섬모층(200)은 단일 물성의 섬모(210)들로 구성하고, 단일 물성의 섬모(210)들의 굴신 및 마찰에 의해 대전시킬 수 있다.
그러나 대전서열이 크게 다른 서로 다른 물성의 2종류 이상의 섬모(210)들로 섬모층(200)을 구성하면, 기체의 흐름에 의해 섬모(210)들이 굴신하고 흔들리는 과정에서 전자가 이동하고 대전량이 증대되므로, 집진성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
대전서열이 서로 다른 섬모(210)들을 혼합하여 섬모층(200)을 구성하는 경우에도 굴신율이 서로 동일하면 섬모(210)들의 휘어짐 정도가 서로 같고 기체흐름에 따라 휘어지는 방향도 같은 경향이므로, 섬모(210)들 간의 접촉과 마찰 등이 적게 발생된다. 반면에, 대전서열이 서로 다른 섬모(210)들을 굴신율까지도 서로 다르게 구성하면, 휘어지는 정도가 달라지므로 섬모(210)간의 접촉, 분리, 충돌 및 마찰 등이 증대되고 대전량이 증대되어 분진 포집성능이 더욱 향상될 수 있다.
이러한 굴신율의 차이를 위하여 섬모(210)들은 굴신율, 탄성, 모양, 굵기, 길이, 소재, 전기저항, 대전서열 중 어느 하나 이상을 서로 다르게 구성하거나 단면계수가 달라지도록 단면의 모양을 다르게 할 수 있다.
또한, 대전된 전하가 누설되지 않고 최대한 유지될 수 있도록 상기 섬모(210)들의 유전율 즉, 전기저항은 가급적 큰 것이 바람직하다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 섬모상들을 조합하여 구성한 실시예들에 관한 개념도이다.
본 발명에 따른 섬모상은 섬모층에서 부착, 여과, 침강에 의한 분진 포집을 기본으로 하므로 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이 복수의 섬모상들을 근접 배치시켜서 조합하면 다단계의 분진 포집이 가능하거나, 섬모들이 중첩되어 조밀하게 밀집되므로 정화성능을 높이거나, 지지체가 정화장치의 외피 또는 케이싱으로 기능할 수 있게 된다. 또한, 별개의 지지체로부터 융기하여 서로 접촉하는 섬모들은 서로 전하를 주고받으며 서로 다른 극성의 전하로 대전되어 분진 포집성능을 향상시킬 수 있다.
대전서열이 서로 다른 두 종류 이상의 섬모들의 접촉이 이루어지는 경우, 어느 한 종류의 섬모에 대하여 다른 종류의 섬모가 유도수단으로 기능할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이 섬모층(200, 200a, 200b)을 포함하는 복수의 섬모상들을 각각의 섬모층(200, 200a, 200b)들이 서로 접촉하도록 근접 배치시키면, 기체흐름(a→b)의 유체에너지에 의해 마주 접촉하는 섬모(210, 210a, 210b)들이 서로 접촉, 분리, 충돌 및 마찰되고 대전되므로 분진 포집성능을 향상시킬 수 있다. 이 경우, 서로 마주 닿는 섬모(210, 210a, 210b)들은 대전서열이 크게 다른 물성으로 구성하면 대전량이 증대되므로 분진 포집성능을 향상시킬 수 있다.
도 4a는 망상의 지지체(110a, 110b)와 섬모층(200a, 200b)을 구비하는 2개의 섬모상들을 각각의 섬모층(200a, 200b)이 서로 마주하도록 배치하여 기체흐름(a→b)이 전단계의 지지체(110a) 및 섬모층(200a)과 후단계의 섬모층(200b) 및 지지체(110b)의 순서를 거쳐서 통과하는 구성이다.
기체의 흐름과 먼저 접촉하는 전단계의 지지체(110a)에 형성된 관통구(111a) 및 섬모층(200a)보다 후단계의 섬모층(200b) 및 관통구(111b)를 더욱 조밀하고 미세하게 구성하면 관통구(111a, 111b)들이 형성된 복수의 지지체(110a, 110b)들이 다단 여과기능을 수행하게 되므로 분진 포집성능이 더욱 개선될 수 있다.
여기서, 마주하는 상기 섬모(210a, 210b)들의 끝부분인 자유단들을 소정의 길이만큼 서로 중첩 및 마찰되도록 근접배치하면, 기체흐름(a→b)에 따른 상기 섬모(210a, 210b)들의 흔들림 및 마찰 등으로 인하여 정전기가 발생되고 분진 포집성능이 향상될 수 있다. 또한, 마주 보는 섬모(210a, 210b)들의 물성을 유입 측의 섬모층(200a)은 음전하로 유출 측의 섬모층(200b)이 양전하로 대전되도록 서로 다른 대전서열의 것으로 구성하면, 기체흐름(a→b) 중에 함유된 양전하로 대전된 분진은 전단계의 섬모층(200a)에서 포집되고 음전하로 대전된 분진은 후단계의 섬모층(200b)에서 부착 포집될 수 있다.
도 4a에서는 기체흐름(a→b)이 지지체(110a, 110b)와 직교하는 관통흐름으로 도시되어 있으나, 이에 국한되지 않고 지지체(110a, 110b)들과 평행한 평행흐름이거나 경사진 흐름으로 할 수 있다.
도 4b는 기밀한 면상의 지지체(110a, 110b)에 섬모층(200a, 200b)이 형성된 2개의 섬모상을 서로 마주하도록 배치하고 기체흐름(a→b)은 지지체(110a, 110b) 사이에 배치된 섬모층(200a, 200b) 사이를 통과하는 평행흐름을 나타내고 있다. 이 실시예에서도 마주하는 2개 섬모층(200a, 200b)의 대전에 의해 분진이 포집될 수 있음은 물론, 양측의 상기 지지체(110a, 110b)들은 후술하는 패널형 여과 모듈 등의 스킨 또는 케이싱으로 기능할 수 있다.
도 4c는 망상의 지지체(110)에 섬모층(200)이 형성된 섬모상과 사상의 섬모상이 조합하여 다중의 섬모층(200, 200a)에 의한 부착, 침강, 및 여과에 의한 분진 포집이 가능하며, 2개의 섬모층(200, 200a)의 대전에 의해 분진 포집성능이 향상될 수 있고, 상기 망상의 지지체(110)에 구비된 관통구(111)에 의한 필터링 기능도 추가될 수 있다.
도 4의 각 실시예에서 예시된 바와 같이 망상의 지지체, 기밀한 면상의 지지체, 사상의 지지체를 포함하고 섬모층(200)을 구비하는 본 발명에 따른 섬모상들 중에서 2개 이상을 선택하여 조합하면, 다양한 조합형의 섬모상을 실현할 수 있다. 또한, 이러한 조합형의 섬모상에서의 기체흐름은 평행흐름, 관통흐름, 직교흐름, 경사진 흐름들 중에서 여건에 맞추어 선택할 수 있다.
도 5a, 도 5b는 본 발명의 섬모상에서 대전을 유도하는 마찰부재의 실시예들에 관한 개념도이다.
본 발명은 섬모층(200) 내부에 삽입되도록 배치시켜서 섬모(210)들을 대전시키는 마찰부재(400, 400a)를 제공할 수 있다. 마찰부재(400, 400a)들은 기체흐름에 의해 흔들리고 섬모(210)들과 접촉, 분리, 충돌 및 마찰하면서 섬모(210)들을 대전시키거나 섬모(210)의 굴신 방향을 일정하게 유도하여 분진 포집성능을 향상시킬 수 있다.
도 5a는 지지체(110)에 섬모(210)들과 함께 복수의 핀, 리브, 판재 등과 같은 마찰부재(400)의 배치를 나타낸다. 이러한 마찰부재(400)는 섬모층(200)의 내부에 배치하며, 마찰부재(400)의 형상과 섬모층(200)에 삽입 깊이는 다양하게 구성할 수 있다.
기체의 흐름에 따라 섬모(210)들이 흔들리거나 굴신하면서 마찰부재(400)에 의해 대전될 수 있으며, 상기 마찰부재(400)는 섬모(210)들과 다른 대전서열의 물성으로 이루어질 수 있다.
도 5b는 지지체와 마주하며 돌출된 형태의 마찰부재를 나타낸다.
마찰부재(400a)는 섬모(210)가 배치되는 지지체(110)의 맞은 편측의 구조체 또는 케이싱의 내부 면 등으로부터 돌출되는 핀, 폭이 얇고 긴 막대, 내지는 판 등의 형태일 수 있다.
상기 마찰부재(400a)는 도 5a에서와 같이, 지지체(110)에서 돌출되는 형태이거나 또는 도 5b에서와 같이 섬모층(200)의 전면에 배치된 망상체, 평판재 등과 같은 지지물에서 돌출시킬 수 있다. 상기 마찰부재(400, 400a)들은 섬모층(200)의 내부에 삽입시켜서 섬모(210)와 접촉 및 마찰될 수 있는 모든 형태를 포함한다.
또한, 상기 마찰부재(400, 400a)는 종방향 또는 횡방향의 직선 형태로 배열하였으나, 곡선 형태로 배열하거나, 섬모(210)들과의 간섭을 고려하여 지그재그 형태 등으로 배열할 수 있다.
또한, 상기 마찰부재(400, 400a)는 기체의 흐름과 섬모(210)의 움직임에 의해 섬모층(200)을 대전시키는 한편, 지지체(110)의 휘청거림 등을 감소시키는 구조적인 보강기능을 수행하거나, 케이싱(미도시)의 내부 면과 상기 지지체(110)와의 간격 또는 지지체(110)와 지지체(110)들 사이의 간격을 일정하게 유지시키는 간격재 겸 버팀재 등과 같은 구조재로서 기능할 수 있다.
도 1 내지 도 5와 관련하여 설명된 섬모상들은 송기수단과 케이싱 또는 마찰 정전기 유도수단을 포함하여 구성된 기체정화장치에 간편하게 장착하거나 탈거할 수 있도록 모듈 형태로 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 섬모상을 기체정화장치에 적용하는 경우, 추가적으로 습윤 수단을 구비하여 섬모층 또는 필터부재의 표면을 습윤 상태로 유지하면, 비표면적이 큰 섬모층의 섬모들과 필터의 표면에 수막을 형성하므로 분진을 잘 포집하고 SOX, NOX, NH3 등 수용성의 가스상 물질을 용해시켜서 제거할 수 있다.
또한, 상기 섬모상의 섬모들 표면에 부착된 분진을 탈리시키거나 상기 필터를 세척하여 미세 기공을 재생할 수 있도록 세척 수단을 구비할 수 있다. 습윤 수단과 세척 수단은 공급하는 유량의 상대적인 크기가 다를 뿐, 섬모상 및 필터들의 표면에 수체를 공급한다는 점에서 기본적으로 동일하다. 따라서, 별개의 장치로 구성하거나 하나의 장치로 구성하고 공급유량을 제어함으로써 습윤을 위한 가습과 세척을 위한 분수를 교차하여 병행할 수 있다. 또한, 세척을 간헐적으로 진행하면 세척 종료 후 다음 세척 시까지 섬모층을 습윤 상태로 유지할 수 있다.
또한, 공기 중의 세균과 유기물 등이 섬모층에 포집 및 증식되어 2차 오염을 유발할 수 있으므로, 상기 섬모에는 항균 및 살균작용에 의해 미생물의 증식을 억제하는 구리, 은 등과 같은 금속 나노물질을 포함시킬 수 있다.
또한, 상기 섬모상은 기체의 흐름에 의해 유동하는 입상체를 더 포함하고, 상기 입상체는 기체의 흐름에 따라 유동하며 섬모들과 접촉 및 충돌을 반복함으로써 정전기를 생성하고 분진 포집성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 입상체들은 기체흐름에 의해 유동하면서 섬모층과의 충돌을 반복하고 섬모의 표면에 부착된 분진 덩어리를 탈리시켜서 섬모의 표면을 재생시킬 수 있다. 상기 입상체는 섬모들과 대전서열이 서로 다른 합성수지 구슬 등일 수 있다.
또한, 상기 입상체는 입상의 제올라이트, 활성탄 등과 같이 대기오염물질을 흡착시켜서 제거할 수 있는 흡착제일 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 발명의 섬모상을 포함하는 패널형 여과 모듈의 실시예들을 설명하도록 한다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 따른 패널형 여과 모듈의 실시예들의 개념도이다.
일반적인 공기청정기의 외형은 주로 원기둥형, 직사각형, 또는 사각기둥형이므로 정화용량에 비하여 상대적으로 넓은 면적을 차지하게 된다. 본 발명에서는 소요공간이 적고, 장식품, 가림막 등의 기능을 병행할 수 있는 창문형, 벽걸이형, 칸막이형, 병풍형 기체정화장치를 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 기체여과 모듈은 송기수단(540)을 구비하는 경우에도 좌우의 폭 즉, 넓이에 비하여 가급적 두께가 얇은 패널 형상이 바람직하다.
도 6a에 도시된 패널형 여과 모듈(500)은 외곽의 양면에는 판상의 측면 케이싱(510, 511)을 배치하며, 상기 측면 케이싱(510, 511)들을 소정의 간격으로 이격시켜서 공간을 형성하고, 상기 공간은 미세 여과공이 형성된 필터(300)를 수용하고 동시에 기체가 유동할 수 있는 통기유로(530, 531)를 구성하며, 상기 측면 케이싱(510, 511)의 외곽 부분 측의 이격된 간격을 메우도록 테두리 프레임(520)을 배치하고, 통기유로(530, 531)의 내측에 기체가 유통되도록 하는 통기구(550, 551)는 주로 상기 테두리 프레임(520)에 배치하며, 동력에 의해 공기를 유동시킬 수 있는 송기수단(540)을 포함하는 구성이다.
상기 테두리 프레임(520)은 별도의 부재로 구성하거나, 상기 측면 케이싱(510, 511)을 절곡 및 연장하는 구조에 의해 상기 측면 케이싱(510, 511)들과 일체형으로 구성할 수 있다.
상기 필터(300)는 미세 여과공이 형성된 금속 또는 비금속의 섬유사가 직조 또는 적층되어 구성된 필터, 미세 여과공이 형성된 다공성의 세라믹 필터, 합성수지 막에 미세 기공이 형성된 멤브레인 필터 등과 같은 다양한 형태 및 소재의 필터 들 중에서 선택할 수 있다.
종래의 공기청정기는 도 6a에서와 같이 기밀한 판상의 측면 케이싱(510, 511) 사이의 공간에 유입 통기유로(530)와 유출 통기유로(531)가 형성되도록 케이싱(510, 511)과 평행하게 미세 여과공이 형성된 필터(300)를 배치하는 것이 일반적이다.
그러나 이러한 경우, 상기 필터(300)의 전면과 후면 및 상기 측면 케이싱들(510, 511) 사이에 형성되는 유입 통기유로(530)와 유출 통기유로(531)의 내부의 기체흐름 속도는 균일하지 못 하고 불균형이 발생된다. 기체가 유입되는 유입 통기구(550) 측의 유입 통기유로(530)에는 기체의 유량이 많은 반면에 기체가 유입 통기구(550) 내부에서 멀어지는 방향으로 이동할수록 유량이 점차 감소하게 된다. 이는 유입된 기체가 유입 통기유로(530)의 내부를 이동함에 따라 상기 필터(300)를 통과하게 되므로, 통과 후 잔여 유량이 점진적으로 감소하기 때문이다. 이와 같이, 유량은 점차 감소하지만 상기 유입 통기유로(530)의 단면적은 대체로 일정한 구성에서는 유입 통기구(550)와 멀어질수록 상기 유입 통기유로(530) 내부의 기체흐름 속도는 점차 느려지게 되므로, 유입 통기유로(530)의 내측에는 유속이 균일하지 못 하게 되며 결과적으로 잉여공간이 발생된다.
또한, 상기 유입 통기유로(530)에서 필터(300)를 통과하여 유출 통기유로(531) 내부로 유입된 기체흐름은 기체가 외부로 유출되는 유출 통기구(551) 측으로 유동할수록 상기 필터(300)를 통과한 기체가 누적되므로 유량이 점진적으로 증가하는 반면에 유출 통기유로(531)의 단면적은 일정하므로 상기 유출 통기유로(531) 내부의 유속은 점차 증대되는 불균형이 발생된다.
상기 통기유로(530, 531) 내부의 유속이 일정하지 못한 경우, 손실수두를 최소화하기 위하여 상기 유입 통기유로(530) 및 유출 통기유로(531)의 단면적은 최대 유속을 기준으로 구성하게 되며, 상기 필터(300)와 상기 케이싱(510, 511)들은 서로 평행한 구조이므로 유입 통기유로(530)와 유출 통기유로(531)의 전체 폭의 증대는 불가피하다. 이에 따라, 패널형 여과 모듈(500)의 전체 두께가 증대되고 그에 상응하여 패널형 여과 모듈(500)이 차지하는 설치 소요공간도 증대되므로 효용성이 떨어지게 된다.
본 발명에서는 외형과 크기의 제한이 상대적으로 적은 종래의 기체정화장치와 달리 장치의 부피, 특히 두께를 줄이기 위한 유속의 균등화는 중요한 과제이므로 유속의 균등화 및 두께 축소에 주안점을 두었다.
도 6b는 상술한 도 6a의 문제점을 경감하기 위하여 안출된 것으로 상기 측면 케이싱(510, 511)들 사이의 간격은 일정하게 등 간격으로 배치하되, 내부에 설치되는 필터(300)를 유입 통기구(550) 측의 유입 통기유로(530)의 단면적과 유출 통기구(551) 측의 유출 통기유로(531)의 단면적은 각각 다른 부분보다 더 넓게 구성될 수 있도록 필터(300)를 경사지게 배치하는 구성이다.
이와 같이. 필터(300)가 경사진 배치에서는 유입 통기구(550)를 통하여 유입 통기유로(530) 내부로 유입된 기체흐름은 점진적으로 상기 필터(300)를 통과하여 유출 통기유로(531)로 유출되므로 잔여 유량이 점감하게 되고 이에 비례하여 유입 통기유로(530)의 단면적도 기체흐름이 진행됨에 따라 그에 상응하여 축소되는 구성이므로 유입 통기유로(530) 내의 기체흐름 속도를 일정하게 유지할 수 있게 된다.
또한, 유입 통기유로(530)에서 필터(300)를 통과한 기체흐름은 유출 통기유로(531)의 내부로 유입되므로 유출 통기구(551) 측을 향하여 기체흐름이 이동할수록 점진적으로 유량이 누적되어 증가되고, 이에 따라 유출 통기유로(531)의 단면적도 점진적으로 확대되는 구성이므로 기체의 흐름속도를 일정하게 유지할 수 있다.
이와 같이, 도 6b에서는 평행하게 등 간격으로 배치된 측면 케이싱(510, 511)의 내측에 필터(300)를 경사지게 배치함으로써, 상기 유입 통기유로(530) 및 유출 통기유로(531) 내부의 기체흐름 속도를 일정하게 유지하고 유체저항도 최소화할 수 있다. 또한, 유입 및 유출 통기유로(530, 531)의 넓은 부분이 서로 반대 위치에 있고 넓은 부분과 좁은 부분을 서로 인접하게 배치함에 따라, 2개 통기유로의 폭을 합한 전체 폭은 도 6a의 통기유로들 중 하나의 통기유로의 폭과 같게 된다. 따라서, 도 6b에 도시된 패널형 여과모듈은 측면 케이싱(510, 511)들과 평행하게 배치하는 도 6a에 도시된 패널형 여과 모듈보다 전체 두께를 1/2까지 감축할 수 있게 된다.
또한, 도 6c에서와 같이, 상기 송기수단(540)을 유출 통기구(551) 측에 배치하여 상기 유입 통기유로(530)의 내측에 부압이 형성되도록 구성하는 실시예에서도 동일하게 기체정화장치의 두께를 1/2까지 줄일 수 있다.
또한, 도 6d에서와 같이 유입 통기구(550)와 유출 통기구(551) 측에 각각 송기수단(540)을 배치하면 전체 두께는 동일한 여건에서도 기체정화량을 증대시킬 수 있다.
도 6d는 본 발명의 섬모상을 포함하는 패널형 여과 모듈의 개념도이다.
도 6d는 상기 도 6a 내지 (다)와 같이 필터(300)가 내장된 패널형 여과 모듈(500)의 내부에 섬모상(100)을 추가 배치한 실시예를 도시한 것으로, 필터(300)에 의해 분진이 여과되고 섬모상(100)에 의한 분진 포집기능이 추가되므로 기체정화효율을 더욱 향상시킬 수 있으며, 섬모상(100)의 구성과 분진 포집기능에 대한 설명은 도 1 내지 도 5의 설명에서 상세하게 기술하고 있다.
상기 섬모상(100)은 필터(300)에 섬모(210)들의 자유단(202)이 접촉되도록 배치하고, 기체의 흐름에 의하여 자유단(202)이 흔들리고 필터(300)의 표면을 비질하면서 상기 필터(300)와 섬모층(200)을 대전시키고, 전기적인 작용에 의해 분진 포집성능을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 섬모상(100)은 필터(300)에 섬모(210)들의 자유단(202)이 접촉되도록 배치되고, 기체흐름에 의하여 자유단(202)이 필터(300)의 표면을 비질하면서 필터(300)의 표면에 부착된 분진을 기계적으로 털어내고, 필터(300)의 여과공을 재생하므로, 섬모상(100)에 비교하여 상대적으로 분진 수용능력이 작은 필터(300)의 여과수명을 연장시킬 수 있게 된다.
도 6e는 미세 여과공이 형성된 필터(300)와 섬모층(200)을 구비하는 섬모상(100)을 조합시킨 구성인 도 6d에서 섬모상(100)의 작용을 나타낸다.
본 발명에 따른 섬모층(200)을 구비하는 섬모상(100)에 의해 분진이 포집되고, 이어서 상기 필터(300)에 형성된 미세 여과공에 의해 분진의 정밀여과가 이루어질 수 있으므로 정화성능을 크게 향상시킬 수 있고, 필터(300)에 가해지는 고형물 부하를 감소시켜서 교환 및 세척주기를 길게 할 수 있다.
또한, 상기 필터(300)와 상기 섬모층(200)의 자유단(202)이 서로 접촉하도록 근접 배치함으로써, 기체흐름(a→b)에 의해 흔들리는 섬모(210)와 필터(300)의 표면이 서로 마찰되므로 섬모층(200)과 필터(300)가 대전되어 분진 포집성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 섬모(210)의 흔들림에 의해 필터(300)에 부착된 분진을 비질(Brushing)하여 탈리시키므로 필터(300)의 미세 여과공을 재생할 수 있다.
공기 중의 분진은 주로 음전하로 대전되어 있으므로, 본 발명의 섬모상(100)에 구비된 섬모(210)들과 필터(300)는 각각 양전하와 음전하 순으로 대전되도록 섬모(210)와 필터(300)의 물성을 구성하고, 기체흐름(a→b)은 섬모층(200)과 필터(300)의 순서로 유동시킴으로써 음전하로 대전된 분진은 전기적인 인력에 의해 주로 섬모층(200)에서 포집되고, 섬모층(200)을 통과한 분진은 전기적인 척력에 의해 필터(300)를 통과하지 못 하고 걸러지게 되며, 기체흐름(a→b)에 의해 상기 섬모(210)들은 필터(300) 표면을 비질하게 되므로 필터(300) 표면에 머무르는 분진은 섬모층(200)으로 옮겨 붙게 된다.
이러한 대전이 이루어지도록, 상기 섬모층(200)은 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등과 같은 대전서열 중에서 양전하로 대전되는 물성 중에서 선택하고, 상기 필터(300)는 유리섬유, 나일론 등과 같은 음전하로 대전되는 물성 중에서 선택할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 섬모층(200)이 구비된 섬모상(100)과 미세 여과공이 형성된 필터(300)를 포함하여 구성하고, 상기 섬모층(200)과 필터(300)는 서로 접촉하도록 배치하며, 기체흐름(a→b)은 섬모상(100)과 필터(300)의 순으로 유동시키고, 상기 섬모층(200)은 분진과 극성이 다른 전하로 상기 필터(300)는 분진과 극성이 같은 전하로 대전시키거나 섬모(210)들의 흔들림에 의해 필터(300)에 부착된 분진을 비질하여 탈리가 이루어지도록 함으로써, 분진 제거효율을 향상시키고 필터(300)의 교체주기를 길게 할 수 있게 된다.
이와 같이, 분진 수용능력이 큰 섬모층(200)에서 주로 분진을 포집하고, 분진 수용능력이 작고 쉽게 막히는 필터(300)에 부과되는 고형물 부하를 경감시켜서 필터(300)의 교체주기를 매우 길게 할 수 있다
지금까지 설명한 도 6a 내지 도 6d의 패널형 여과 모듈(500)은 축류 휀을 구비하여 패널형으로 구성할 수 있으나, 면적 대비 두께가 얇은 패널형 여과 모듈(500)은 도시된 바와 같이, 송풍수단은 폭에 비하여 길이가 상대적으로 길게 구성된 회전차를 포함하는 실린더형의 다익 휀(Cylindrical Multi-blade Fan)이 바람직하다. 두께에 비하여 상하와 좌우의 폭이 큰 창문, 벽걸이, 병풍, 칸막이형 등의 기체정화장치에 주로 적용되는 패널형 여과 모듈(500)은 실린더형의 다익 휀을 송기수단(540)으로 적용하면, 넓이에 비하여 상대적으로 두께가 얇은 형태를 실현할 수 있으므로, 창문, 벽걸이, 칸막이 등의 본래 기능 및 미관을 잘 유지할 수 있다.
또한, 상기 패널형 여과 모듈은 송기수단을 외부에 설치하고, 상기 통기유로와 송기수단(540)의 토출구를 튜브, 호스 등과 같은 덕트로 연통시켜서 구성할 수 있다.
또한, 상기 측면 케이싱(510, 511)에는 사진, 도형, 그림 등을 포함시켜서 미관의 개선 및 학습용 교구 등을 겸하도록 할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 패널형 여과 모듈을 포함하는 창문형 기체정화장치의 개념도이다.
가정이나 사무실 등에는 일조 및 환기를 위하여 창을 설치하게 된다. 창은 창틀(610)과 창문으로 구성되고, 창문은 창문틀(620)과 판 유리, 창호지 등의 가림재로 구성되며, 슬라이딩 또는 회전하는 방식으로 열거나 닫을 수 있는 구조이다.
도 7b와 도 7b는 도 6b, 도 6c에 대한 변형예로서 창문형의 기체정화장치에 적합한 구성이다.
창문형 기체정화장치(600)의 경우, 테두리 프레임(520)은 창틀(610) 또는 창문틀(620)과의 결합에 이용되므로 급기구 및 배기구를 구성하기에는 구조상 어려움이 있다. 따라서, 도 7b에서와 같이, 통기유로(530, 531)의 내부에 부압이 형성되는 흡입형의 경우, 유입 통기유로(530)와 근접한 위치의 측면 케이싱(510)에 공기가 유동할 수 있는 유입 통기구(미도시)를 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 도 7c에서와 같이, 통기유로(530, 531)의 내부에 정압이 형성되는 압송형의 경우, 유출 통기유로(531)와 근접한 위치의 측면 케이싱(511)에 유출 통기구(미도시)를 배치할 수 있다. 이와 같이, 측면 케이싱(510, 511)에 유입 또는 유출 통기구(550, 551)를 배치하는 구성은 도 6a 내지 도 6d의 실시예에도 적용할 수 있다.
도 8a와 도 8b는 본 발명에 따른 벽걸이형 기체정화장치를 도시한 개념도이다.
도 8b에 도시된 벽걸이형 기체정화장치(700)는 전술한 도 6에 도시한 송기수단을 구비하는 패널형 여과 모듈(500)들의 외곽 프레임에 고리를 결합시켜서 벽에 걸거나 앵커 또는 접착제를 이용하여 벽면에 고정 또는 부착시키는 등의 벽걸이수단(710, 710a)을 포함할 수 있다. 일반적으로 벽걸이형 기체정화장치(700)는 벽면과 접하도록 설치하므로, 벽면과 접하는 후면보다는 주로 전면 측을 통하여 공기를 유동시키거나 또는 측면의 테두리 측을 통하여 공기를 유동시켜서 실내 공기를 정화하게 된다.
이러한 벽걸이형 기체정화장치(700)는 그림, 사진, 도형, 지도, 글씨 등을 함께 게재함으로써 장식 및 교구재로 이용할 수 있고, 별도의 설치 공간이 소요되지 않으므로 유리하다.
도 9는 본 발명에 따른 병풍형 기체정화장치를 도시한 개념도이다.
본 발명에서는 실내 공기의 정화를 위해 원하는 장소로 이동할 수 있는 병풍형 기체정화장치(800)를 제공할 수 있다.
이러한 병풍형 기체정화장치(800)는 복수의 패널형 여과 모듈(500)로 이루어질 수 있고, 패널형 여과 모듈(500)들을 힌지로 구성된 접이부(810)로 결합하거나 종래의 병풍에서와 같이 직물 등과 같은 유연한 소재로 접착 결합하여 접거나 펼칠 수 있는 구조의 접이부(810) 등으로 결합할 수 있다.
이와 같은 병풍형 기체정화장치(800)는 공기정화가 필요한 곳으로 이동하여 공기를 정화할 수 있음은 물론, 상기 접이부(810)를 펴거나 접어서 필요한 넓이만큼을 바닥면에 펼치면 자립할 수 있으므로 이동식의 칸막이, 벽면 장식품, 햇볕 또는 시선을 차단하는 가리개 등과 같은 종래의 병풍으로서의 기능을 겸할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 칸막이형 기체정화장치를 도시한 개념도이다.
본 발명에 따른 패널형 여과 모듈(500)은 고정식의 칸막이는 물론, 자유롭게 이동할 수 있는 간이 칸막이형의 자립식 기체정화장치(900)를 제공할 수 있으며, 가정은 물론 대중식당, 도서관 등에서 식탁, 책상들 사이에 경계를 구분하는 이동식 간이용 칸막이 겸 가림수단으로 이용할 수 있다.
상기된 본 발명의 다양한 실시예들은 상호 조합되거나 치환될 수 있고, 각각을 이루는 구성들 또한 다른 실시예에 적용될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
100...섬모상 110, 110a, 110b...지지체
111, 111a, 111b...관통구 120, 120a, 120b...지지부재
200...섬모층 201...고정단
202...자유단 210...섬모
300...필터 400, 400a...마찰부재
500...패널형 여과 모듈 510, 511...측면 케이싱
520...테두리 프레임
530...유입 통기유로 531...유출 통기유로
540...송기수단 550...유입 통기구
551...유출 통기구 600...창문형 기체정화장치
610...창틀 620...창문틀
700...벽걸이형 기체정화장치 710, 710a...벽걸이수단
800...병풍형 기체정화장치 810...접이부
900...칸막이형 기체정화장치 910...지지수단

Claims (13)

  1. 판재로 이루어진 2조의 측면 케이싱;과
    상기 측면 케이싱이 마주하며 이격되어 형성되는 공간으로 이루어지는 통기유로;와
    상기 측면 케이싱의 외곽 테두리의 이격된 간격 측에 배치되는 테두리 프레임;과
    상기 통기유로의 내측에 기체가 유통되도록 하는 통기구;와
    상기 통기유로의 내부에 배치되며 송기수단에 의하여 유동하는 기체 중의 분진을 포집하는 필터;와
    상기 통기유로 및 필터로 기체를 유동시키는 송기수단;을 포함하며,
    상기 측면 케이싱과 필터와 테두리 프레임들은 면적에 비하여 상대적으로 두께가 얇은 패널형태로 이루어지고,
    상기 통기유로는, 필터에 의해 유입 통기유로와 유출 통기유로로 구획되어 있는 것을 특징으로 하는 패널형 여과 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터는, 측면 케이싱의 내측면에 대해 경사지도록 배치되어, 유입 통기유로가 유량이 줄어드는 유출 통기구 측으로 향할수록 통기 단면적이 점차 좁아지도록 하고, 유출 통기유로가 유량이 늘어나는 유출 통기구 측으로 향할수록 단면적이 점차 넓어지도록 하며, 유입 통기유로 및 유출 통기유로의 내부를 유동하는 기체흐름의 속도가 균등화되도록 하는 것을 특징으로 하는 패널형 여과 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 송기수단은,
    직경에 비하여 상대적으로 길이가 긴 형태의 회전차를 구비하는 실린더형의 다익 휀인 것을 특징으로 하는 패널형 여과 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    섬모층의 배열을 유지하도록 구성된 지지체와 상기 지지체에 적어도 어느 일단이 고정되는 고정단과 지지체에 고정되지 않는 자유단을 구비하는 다수의 섬모로 이루어지는 섬모층으로 구성된 섬모상;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패널형 여과 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 섬모층은,
    굴신율, 탄성, 모양, 굵기, 길이, 소재, 전기저항, 대전서열 중에서 어느 하나 이상이 서로 다른 두 종류 이상의 섬모들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 패널형 여과 모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 지지체는,
    다수의 관통구를 구비하는 망상의 지지체, 기밀한 구조의 면상의 지지체, 굵기 또는 폭에 비하여 상대적으로 길이가 긴 사상의 지지체 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 패널형 여과 모듈.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 섬모상은,
    필터에 섬유의 자유단이 접촉되도록 배치되고 기체의 흐름에 의하여 자유단이 필터의 표면을 비질하면서 상기 필터와 섬모층을 대전시키는 것을 특징으로 하는 패널형 여과 모듈.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 섬모층은,
    필터에 자유단이 접촉되도록 배치되고 기체흐름에 의하여 자유단이 필터의 표면을 비질하면서 필터의 표면에 부착된 분진을 털어내고 필터의 여과공을 재생하는 것을 특징으로 하는 패널형 여과 모듈.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 섬모층은,
    서로 다른 대전특성을 가지는 두 종류 이상의 섬모들로 이루어지고, 어느 한 종류의 섬모는 다른 종류의 섬모에 대하여 서로 대전 유도수단으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 패널형 여과 모듈.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 패널형 여과 모듈을 구비하는 기체정화장치로서,
    벽면에 배치되며 공기가 유통될 수 있는 개방구가 구비된 창틀;을 포함하고,
    상기 패널형 여과 모듈은,
    상기 창틀의 개방구에 설치되어 외기를 실내로 유입시키는 과정에서 외기 중의 분진을 포집하는 창문형인 것을 특징으로 하는 기체정화장치.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 패널형 여과 모듈을 구비하는 기체정화장치로서,
    판상의 구조를 벽면에 설치할 수 있는 벽걸이수단;을 포함하며,
    상기 패널형 여과 모듈은,
    상기 벽걸이수단에 의하여 벽면에 설치되는 벽걸이형인 것을 특징으로 하는 기체정화장치.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 패널형 여과 모듈을 구비하는 기체정화장치로서,
    두 개 이상의 패널을 서로 연결하고 접거나 펼칠 수 있도록 하는 접이부;를 포함하고,
    상기 접이부에 의해 연결된 2개 이상의 패널형 여과 모듈은, 펼친 상태에 따라서 바닥면에 직립하는 병풍형인 것을 특징으로 하는 기체정화장치.
  13. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 패널형 여과 모듈을 구비하는 기체정화장치로서,
    상측의 구조를 저부에서 지지하는 지지수단;을 포함하고,
    상기 패널형 여과 모듈은,
    상기 지지수단에 의하여 바닥면에 세울 수 있는 이동식의 칸막이형인 것을 특징으로 하는 기체정화장치.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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