KR20170097390A - 초음파 인가를 통한 유해나노입자 제거장치 - Google Patents

초음파 인가를 통한 유해나노입자 제거장치 Download PDF

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Abstract

초음파 인가를 통한 유해나노입자 제거장치는 정전여과부, 초음파 응집부, 정전집진부 및 덕트부를 포함한다. 상기 정전여과부는 인입부를 통해 유입되는 유해나노입자 중 조대입자를 제거한다. 상기 초음파 응집부는 상기 정전여과부를 통과한 상기 유해나노입자 중 미세입자에 초음파를 인가하여, 상기 미세입자를 응집시킨다. 상기 정전집진부는 상기 초음파 응집부에 인접하도록 배치되어, 상기 미세입자의 하전량을 증가시키는 연X선 발생부를 포함하여 상기 응집된 미세입자를 집진한다. 상기 덕트부는 상기 유해나노입자를 제거한 공기를 배출한다.

Description

초음파 인가를 통한 유해나노입자 제거장치{HARMFUL NANO-AEROSOL REMOVAL APPARATUS USING AN ULTRASONIC GENERATOR}
본 발명은 유해나노입자 제거장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 작업장이나 실험실 등에서 발생하는 유해나노입자를 초음파 인가를 통해 효과적으로 제거하기 위한 초음파 인가를 통한 유해나노입자 제거장치에 관한 것이다.
통상적으로, 작업장이나 실험실 등에서 발생하는 유해나노입자를 제거하기 위한 공기 정화 또는 공기 집진 방법으로 기계적 집진법, 정전 집진법 및 기계적 집진과 정전 집진을 병행하는 방법 등이 적용되어 왔다.
상기 기계적 집진법의 경우, 부직포 등의 섬유 필터를 사용하는 것으로 공기 정화 효율이 상대적으로 낮으며 0.3㎛ 이하의 미세입자의 포집이 어려우며 분진이 필터에 섬유 필터에 적층되어 망목이 폐쇄되어 수명이 단축되는 문제가 있다.
상기 정전 집진법의 경우, 예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-0711070호 및 대한민국 등록특허 제10-0625425호에, 스트리머 방전부에서 스트리머(코로나) 방전에 의해 생성되는 플라즈마를 이용하여 공기 중에 포함되어 있는 미세입자를 이온화시켜 포집하는 기술로 개시되고 있다.
상기 스트리머 방전을 이용한 저온 플라즈마 방식의 경우, 미세입자를 하전시켜 집진하는 것으로 미세입자의 집진 효율을 좋으나, 100nm 이하의 미세입자의 집진 효율이 좋지 않으며, 집진 과정에서 다량의 오존을 발생시켜 공기정화장치에서 정화되어 배출되는 배출공기의 유해성으로 바로 실내공기로 사용하기 어려운 문제가 있다.
한편, 미세입자의 분류 또는 집진을 위해 초음파를 이용한 기술도 개시되고 있는데, 대한민국 등록특허 제10-0887468호에서는 미세입자에 초음파를 인가하여 공기 중으로 부상시킨 후 강제 이동시켜 분류 또는 집진하는 미세입자 분류기에 관한 기술을 개시하고는 있다. 그러나, 현재까지 주로 세정 또는 세척용으로 초음파가 널리 적용되고 있을 뿐, 특히 미세입자의 집진에 초음파 인가가 직접 적용되어 집진의 효율을 향상시키는 기술에 대한 개발은 미진한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-0711070호 대한민국 등록특허공보 제10-0625425호 대한민국 등록특허공보 제10-0887468호
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 초음파를 인가함으로써 유해나노입자의 집진 효율을 높여 보다 효과적인 제거가 가능한 초음파 인가를 통한 유해나노입자 제거장치에 관한 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 유해나노입자 제거장치는 정전여과부, 초음파 응집부, 정전집진부 및 덕트부를 포함한다. 상기 정전여과부는 인입부를 통해 유입되는 유해나노입자 중 조대입자를 제거한다. 상기 초음파 응집부는 상기 정전여과부를 통과한 상기 유해나노입자 중 미세입자에 초음파를 인가하여, 상기 미세입자를 응집시킨다. 상기 정전집진부는 상기 초음파 응집부에 인접하도록 배치되어, 상기 미세입자의 하전량을 증가시키는 연X선 발생부를 포함하여 상기 응집된 미세입자를 집진한다. 상기 덕트부는 상기 유해나노입자를 제거한 공기를 배출한다.
일 실시예에서, 상기 초음파 응집부는, 상기 미세입자가 통과하는 수납공간을 형성하는 챔버부, 및 상기 챔버부의 일 측면에 배열되어 상기 수납공간을 향해 초음파를 발생하는 초음파 생성유닛을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 초음파 응집부는, 상기 초음파 생성유닛이 배열된 상기 챔버부의 일 측면에 마주하는 타 측면에 위치하며, 상기 초음파 생성유닛으로부터 발생된 초음파를 상기 수납공간을 향해 반사하는 반사유닛을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 반사유닛은 상기 챔버부의 타 측면을 전체적으로 커버하며 일체로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 초음파 생성유닛은 복수개가 배열되며, 상기 초음파 생성유닛들 각각은, 초음파를 발생하는 초음파 발생기, 및 상기 초음파 발생기에 연결되며 상기 수납공간의 내부로 위치하여 상기 수납공간을 향해 초음파를 전달하는 초음파 전달부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 초음파 생성유닛들 각각은 단속적으로 초음파를 발생시켜, 전체적으로 상기 수납공간의 내부로 연속적인 초음파가 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 초음파 생성유닛들 각각이 발생시키는 초음파의 간격은 0.5초 내지 1초 사이일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 정전집진부는, 상기 미세입자를 하전시키는 집진 방전극, 상기 집진 방전극을 연결하는 집진직물, 및 상기 집진 방전극 및 상기 집진직물의 후방에 위치하여 상기 미세입자를 집진하는 집진부를 포함하는 집진유닛, 및 상기 집진 방전극 및 상기 집진부에 고전압을 인가하는 전원부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 연X선 발생부는 상기 집진유닛의 상부에 배치되어, 하부방향으로 상기 미세입자를 향해 연X선을 방사할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 초음파 응집부에서 발생되는 초음파에 의해 미세입자가 응집되며 정전집진부로 제공되므로, 상기 정전집진부에서의 하전이 보다 효과적으로 수행되어 미세입자의 집진 효율이 증가될 수 있다.
특히, 상기 초음파 응집부는, 일 측면에서는 초음파를 발생하고, 다른 측면에서는 발생된 초음파를 반사시키므로, 발생된 초음파를 미세입자가 통과하는 수납공간으로 반복적으로 제공하게 되어 미세입자의 응집율을 향상시킬 수 있다.
이 경우, 초음파 생성유닛은 복수개가 배열되며, 각각이 초음파를 발생시키지만, 반사유닛은 다른 측면 상에 하나의 플레이트 형상으로 형성되므로, 상기 수납공간으로 균일하게 초음파를 제공할 수 있어 응집율을 균일하게 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 복수개의 초음파 생성유닛들은 각각 단속적으로 초음파를 발생시키더라도 상기 반사유닛에 의해 상기 수납공간으로 균일하게 초음파를 제공할 수 있다. 또한, 복수개의 초음파 생성유닛들이 각각은 단속적으로 초음파를 발생시키더라도 전체적으로는 연속적인 초음파 제공이 가능하므로, 개별 초음파 생성유닛의 내구성은 향상시키면서 균일한 초음파의 제공으로 응집율을 균일하게 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 정전집진부는 연X선 발생부를 포함하여 연X선을 발생시켜 미세입자의 하전량을 증가시키므로, 미세입자의 집진율이 향상된다.
즉, 1차적으로 정전 여과부를 통해 유해나노입자 중 조대입자를 제거하고, 상기 초음파 응집부에서 응집된 미세입자를 상기 정전집진부에서 보다 효과적으로 제거하므로 유해나노입자 제거율이 향상되어, 특히 100nm 이하의 유해나노입자의 제거율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 유해나노입자 제거장치를 도시한 모식도이다.
도 2는 도 1의 정전여과부를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 초음파 응집부를 도시한 모식도이다.
도 4는 도 1의 정전집진부를 도시한 모식도이고, 도 5는 도 1의 정전집진부를 도시한 사시도이다.
도 6a는 도 5의 정전집진부를 도시한 측면 모식도이고, 도 6b는 도 5의 정전집진부를 도시한 정면 모식도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 유해나노입자 제거장치를 도시한 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 유해나노입자 제거장치(10)는 인입부(11), 정전여과부(100), 초음파 응집부(200), 정전집진부(300), 덕트부(500), 통로부(600) 및 팬부(700)를 포함한다.
상기 유해나노입자 제거장치(10)는 유해나노입자가 발생하는 작업실, 연구실, 실험실, 생산라인 등에 설치될 수 있으며, 상기 발생된 유해나노입자(1)는 일측의 인입부(11)를 통해 인입된다.
상기 인입부(11)는 소정 크기의 사각형 단면을 가지며 내부에 관로를 형성하여 상기 유해나노입자(1)가 인입되며, 상기 인입부(11)의 단면 형상은 원형 등으로 다양하게 형성될 수 있다.
상기 인입부(11)를 통해 인입된 유해나노입자(1)는 상기 정전여과부(100), 초음파 응집부(200) 및 정전집진부(300)를 통해 제거되고, 상기 덕트부(500)를 통해서는 유해하지 않은 정화된 공기가 배출되며, 이렇게 배출된 공기는 통로부(600) 및 팬부(700)를 거쳐 필요한 곳으로 제공된다.
이 때, 상기 통로부(600)는 건물이나 관로의 구조를 고려하여 다양하게 형성될 수 있으며, 상기 팬부(700)는 공기의 흡입팬으로 상기 인입부(11)를 통해 유해나노입자(1)가 포함된 공기가 흡입되도록 공기 유동을 형성한다.
이하에서는, 상기 정전여과부(100), 초음파 응집부(200) 및 정전집진부(300)를 통한 상기 유해나노입자(1)의 제거에 대하여 설명한다.
도 2는 도 1의 정전여과부를 도시한 사시도이다.
도 2를 참조하면, 상기 정전여과부(100)는 정전여과필터(미도시)를 포함하여, 상기 인입부(11)로 유입된 공기에서, 상기 유해나노입자(1) 중 조대입자, 즉 상대적으로 입자의 크기가 큰 입자를 1차적으로 제거한다.
상기 정전여과필터는 상대적으로 높은 밀도로 필터가 형성된 양 측 사이에 상대적으로 낮은 밀도로 필터가 형성된 3층(layer) 구조를 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 정전여과필터(110)를 공기가 잘 통과하면서도 조대입자가 용이하게 포집될 수 있다.
이와 같이, 상기 정전여과부(100)를 통해 조대입자가 1차적으로 제거됨으로써, 이후 미세입자의 포집이 보다 용이하게 수행될 수 있다.
도 3은 도 1의 초음파 응집부를 도시한 모식도이다.
도 3을 참조하면, 상기 초음파 응집부(200)는 상기 정전여과부(100)를 통해 조대입자가 1차적으로 제거된 미세입자에 초음파를 인가하여, 상기 미세입자를 응집시킨다.
즉, 상기 초음파 응집부(200)는, 미세입자에 초음파를 인가하여 음압의 분포를 균일하게 형성하면, 미세입자들이 서로 충돌하게 되고, 이에 따라 미세입자들이 서로 응집하는 현상을 이용하는 것으로, 보다 구체적으로, 상기 초음파 응집부(200)는 챔버부(201), 복수의 초음파 생성유닛들(210, 220, 230, 240), 및 반사유닛(250)을 포함한다.
상기 챔버부(201)는 상기 정전여과부(100) 및 상기 정전 집진부(300) 사이에 연결되어, 상기 미세입자가 통과하며, 내부에 미세입자가 통과하는 수납공간(202)을 형성한다.
이 경우, 상기 챔버부(201)는 사각 기둥형상을 가질 수도 있으며, 원통형 등의 다양한 챔버 형상을 가질 수도 있다.
상기 초음파 생성유닛들(210, 220, 230, 240)은 복수개가 상기 챔버부(201)의 일 측면, 예를 들어 상기 챔버부(201)의 상면에 배열될 수 있으며, 상기 초음파 생성유닛들의 개수는, 도 3에는 4개의 초음파 생성유닛들이 배열된 것을 도시하였으나, 제한되지 않는다.
이 경우, 상기 초음파 생성유닛들은 상기 챔버부(201)의 일 측면 상에 균일한 간격으로 배열될 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 초음파 생성유닛들(210, 220, 230, 240)은 균일한 간격으로, 상기 챔버부(201)의 상면 상에 배열될 수 있다.
이 경우, 상기 제1 내지 제4 초음파 생성유닛들(210, 220, 230, 240)은 모두 동일한 구조를 가지므로, 상기 제1 초음파 생성유닛(210)에 대하여만 설명한다.
상기 제1 초음파 생성유닛(210)은 제1 초음파 발생기(211), 제1 연결부(212) 및 제1 초음파 전달부(213)를 포함한다.
상기 제1 초음파 발생기(211)는 상기 챔버부(201)의 외부에 위치하여 초음파를 발생하며, 상기 제1 초음파 발생기(211)에서 발생된 초음파는 상기 제1 연결부(212)를 통해 상기 제1 초음파 전달부(213)로 전달된다.
이 경우, 상기 제1 초음파 전달부(213)는 상기 챔버부(201)의 내부로 위치하여, 상기 전달된 초음파를 증폭하며 상기 수납공간(202) 방향으로 제공한다.
상기 제1 초음파 전달부(213)는 원형 플레이트 형상일 수 있으며, 이와 달리, 길이 방향으로 연장된 사각 플레이트 형상일 수도 있다.
이상과 같이, 상기 제1 초음파 생성유닛(210)에서는, 상기 제1 초음파 발생기(211)에서 발생된 초음파가 상기 제1 초음파 전달부(213)를 통해 증폭되며 상기 수납공간(202)의 내부로 전달된다.
마찬가지로, 상기 제2 내지 제4 초음파 생성유닛들(220, 230, 240)에서도, 각각의 제2 내지 제4 초음파 발생기(221, 231, 241)에서 발생된 초음파가 각각 제2 내지 제4 초음파 전달부(223, 233, 243)를 통해 증폭되며 상기 수납공간(202) 방향으로 제공된다.
이 경우, 상기 제2 내지 제4 초음파 전달부들(223, 233, 243)은 모두 동일한 형상 및 크기로 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1 내지 제4 초음파 생성유닛들(210, 220, 230, 240)에서 발생된 초음파는 상기 수납공간(202)을 통해 제공된 후, 상기 챔버부(201)의 상면과 마주하는 상기 챔버부(201)의 하면 상에 배치된 상기 반사유닛(250)에 도달하게 된다.
이 경우, 상기 반사유닛(250)은 도달된 초음파를 반사하여 상기 수납공간(202) 방향으로 다시 제공한다. 특히, 상기 반사유닛(250)은 상기 챔버부(201)의 하면을 전체적으로 커버하도록, 예를 들어, 사각 플레이트 형상, 형성되며, 상기 반사유닛(250)의 일부 위치로 도달된 초음파를 상기 수납공간(202) 방향으로 균일하게 반사시킨다.
즉, 상기 반사유닛(250)은 어느 위치로 도달된 초음파라 하더라도, 상기 수납공간(202) 방향으로 균일하게 반사하여 상기 수납공간(202)의 전체에 초음파가 전달되도록 유도하므로, 상기 수납공간(202)을 통과하는 미세입자들에 보다 균일한 초음파를 제공할 수 있고, 이에 따라 상기 미세입자들은 보다 균일하고 효과적으로 응집될 수 있다.
한편, 도시하지는 않았으나, 상기 제1 내지 제4 초음파 생성유닛들(210, 220, 230, 240)이 상기 챔버부(201)의 일 측면에 형성되면, 상기 반사유닛(250)은 상기 일 측면에 마주하는 다른 측면에 배치될 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 상기 제1 내지 제4 초음파 생성유닛들(210, 220, 230, 240)은, 예를 들어, 상기 제1 및 제3 초음파 생성유닛들(210, 230)이 한 쌍으로 동시에 초음파를 발생시키고, 일정 시간 경과후 상기 제2 및 제4 초음파 생성유닛들(220, 240)이 한 쌍으로 동시에 초음파를 발생시키는 패턴으로 초음파를 발생시킬 수 있다.
즉, 각각의 초음파 생성유닛들은 연속적으로 초음파를 발생시키지 않고, 단속적으로 초음파를 발생시키되, 복수의 초음파 생성유닛들이 배열되므로 전체적으로는 연속적으로 초음파가 발생되는 패턴을 갖는다.
이 경우, 상기 제1 및 제3 초음파 생성유닛들이 초음파를 발생시킨 후, 제3 및 제4 초음파 생성유닛들이 초음파를 발생시키는 초음파 발생 간격은 상기 챔버부(201)의 내부로 인입되는 미세입자의 유량 등에 따라 제어될 수 있으며, 예를 들어, 0.5초 내지 1초 사이일 수 있다.
이와 같이, 한 쌍의 초음파 생성유닛들이 동시에 초음파를 발생시키므로, 초음파가 중복되어 발생될 수 있어, 초음파의 파장의 강도를 향상시킬 수 있으며, 상대적으로 균일한 음압분포의 형성이 가능하다. 그리하여, 미세입자의 응집효율이 향상될 수 있다.
이와 달리, 상기 제1 내지 제4 초음파 생성유닛들은, 제1 초음파 생성유닛이 초음파를 발생시키고, 일정 시간 경과후 제2 초음파 생성유닛이 초음파를 발생시키고, 일정 시간 경과후 제3 초음파 생성유닛이 초음파를 발생시키며, 일정 시간 경과후 제4 초음파 생성유닛이 초음파를 발생시키는 패턴으로 초음파를 생성할 수도 있다.
이와 같이, 상기 제1 내지 제4 초음파 생성유닛들(210, 220, 230, 240)이 동시에, 또는 각각의 초음파 생성유닛들 모두가 연속적으로 초음파를 생성하지 않고, 단속적으로 초음파를 생성하더라도, 상기 반사유닛(250)을 통해 상기 수납공간(202) 전체로 균일하게 초음파를 반사시켜 전달할 수 있다.
따라서, 상기 초음파 생성유닛들이 초음파를 연속적으로 생성하지 않을 수 있어, 초음파 생성유닛들의 발열을 줄여 사용수명 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 도 1의 정전집진부를 도시한 모식도이고, 도 5는 도 1의 정전집진부를 도시한 사시도이다. 도 6a는 도 5의 정전집진부를 도시한 측면 모식도이고, 도 6b는 도 5의 정전집진부를 도시한 정면 모식도이다.
도 4 내지 도 6b를 참조하면, 상기 정전집진부(300)는 수납부(302)를 형성하는 프레임(301), 제1 집진유닛(310), 제2 집진유닛(320), 제1 전원부(330), 제2 전원부(340) 및 연X선 발생부(350)를 포함한다.
상기 프레임(301)은 상기 정전집진부(300)의 외형 프레임을 형성하며, 상기 프레임(301)에 의해 형성되는 상기 수납부(302)의 내부에는 상기 제1 및 제2 집진유닛들(310, 320)이 수납된다.
이 경우, 상기 제1 및 제2 집진유닛들(310, 320)은 동일한 구조를 가지며, 상기 제1 방향(X)을 따라 연속해서 배열된다. 한편, 상기 집진유닛들의 개수는 도시된 바와 달리 세 개 이상일 수도 있으며, 집진 성능 및 유해성을 고려하여 설계될 수 있다.
상기 제1 집진유닛(310)은 상기 유해나노입자(1) 중 서로 응집된 미세입자를 하전시키고 응집된 미세입자를 집진하여 제거하는 것으로, 특히 상기 초음파 응집부(200)에서 응집된 미세입자를 하전을 통해 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
상기 제1 집진유닛(310)은 제1 집진 방전극(311), 제1 집진 직물(312) 및 제1 집진부(313)를 포함하고, 상기 제2 집진유닛(320)은 제2 집진 방전극(321), 제2 집진 직물(322) 및 제2 집진부(323)를 포함한다.
이 경우, 상기 제2 집진유닛(320)은 상기 제1 집진유닛(310)과 배치 위치만 다르며 동일한 구조를 포함하므로, 중복되는 설명은 생략하고 제1 집진유닛(310)에 대하여만 설명한다.
상기 제1 집진 방전극(311)은 상기 수납부(302)의 상부 및 하부에 한 쌍으로 배치되고, 상기 제2 집진직물(312)은 상기 한 쌍의 제1 집진 방전극(311)을 서로 연결한다.
즉, 상기 제1 집진 방전극(311)은 제3 방향(Z)을 따라 한 쌍이 서로 평행하게 연장되며, 상기 제1 집진직물(312)은 제2 방향(Y)을 따라 연장된다.
이 경우, 상기 제1 집진 방전극(311) 및 상기 제1 집진직물(312)은 탄소섬유를 포함하므로, 상기 제1 전원부(330)로부터 인가되는 고전압에 의해 다량의 이온을 발생시키고, 이에 의해 상기 미세입자는 하전될 수 있다.
상기 제1 집진 방전극(311)은 상기 제3 방향을 따라 상기 프레임(301)의 상측 및 하측에 한 쌍이 평행하게 배열되며, 상기 프레임(301)에 제2 고정부(303)에 의해 고정된다.
상기 제2 고정부(303) 역시 한 쌍의 제1 집진 방전극(311)의 양 끝단과 상기 프레임(301)을 고정시키므로, 도 6b에 도시된 바와 같이 두 쌍으로 형성될 수 있다.
마찬가지로, 상기 제1 집진직물(312)은 상기 제2 방향을 따라 상기 한 쌍의 제1 집진 방전극(311)을 연결하도록 연장되며, 상기 제1 집진직물(312)은 상기 제3 방향을 따라 복수개가 서로 평행하게 연장된다. 이에 따라, 상기 유해나노입자(1)는 상기 제1 집진직물(312) 사이의 공극을 통과하며, 상기 제1 집진직물(312) 및 상기 제1 집진 방전극(311)에 의해 발생하는 다량의 이온에 의해 미세입자들이 하전된다.
상기 제1 집진직물(312)이 상기와 같이 배열되므로, 상기 유해나노입자(1)가 포함된 공기의 흐름이 방해되지 않은 상태에서 미세입자들의 하전이 가능하게 된다.
상기 제1 집진부(313)는 상기 제1 집진직물(312)의 후방에 배치되며, 상기 제1 집진 방전극(311) 및 상기 제1 집진 직물(312)에 의해 하전된 미세입자들이 상기 제1 집진부(313)에 의해 집진된다.
상기 제1 전원부(330)는 상기 제1 집진 방전극(311)에 고전압을 인가하여 상기 제1 집진 방전극(311) 및 상기 제1 집진 직물(312)에서 다량의 이온을 발생시키는 것 외에, 상기 제1 집진부(313)에도 고전압을 인가하여 상기 제1 집진부(313) 사이에서 전기장을 발생시킨다.
즉, 상기 제1 집진부(313)는 얇은 플레이트(plate)의 형상으로, 공기가 흘러가는 상기 제1 방향(X)을 따라 연장되도록 배열되며, 복수의 제1 집진부(313)들은 상기 제3 방향(Z)으로 서로 평행하게 배열된다. 이에 따라, 서로 인접하는 상기 제1 집진부들(313) 사이에서는 고전압의 인가에 의해 전기장이 발생되며, 상기 하전된 미세입자들은 상기 제1 집진부들 사이를 통과하여 흐르며, 상기 제1 집진부들(313)에 의해 집진된다.
이에 따라, 도 6b를 참조하면, 상기 정전집진부(300)를 정면에서 관찰하는 경우, 상기 제1 집진직물(312)과 상기 제1 집진부(313)가 번갈아가며 상기 제2 방향(Y)으로 연장되도록 배치된다.
그리하여, 상기 미세입자들은 상기 제2 방향으로 연장된 제1 집진직물(312)을 통과하며 하전되고, 이렇게 하전된 미세입자들은 상기 제1 집진부(313)를 통과하며 집진된다.
이 경우, 상기 미세입자들은 상기 초음파 응집부(200)를 통과하며 상대적으로 크게 응집된 상태이므로, 상기 제1 집진부(313)를 통과하며 보다 효과적으로 집진될 수 있다.
한편, 상기 제1 집진부(313)는 내부식성이 높은 탄소강화 플라스틱(carbon fiber reinforced plastic: CFRP)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 미세입자들은 앞서 설명한 바와 같이 상기 제1 집진유닛(310)을 통과한 이후, 동일한 구조의 제2 집진유닛(320)을 추가로 통과하므로, 상기 제2 집진유닛(320)을 통과하면서 상기 제2 집진직물(322)에 의해 추가로 하전되고, 상기 하전된 미세입자는 상기 제2 집진부(323)를 통해 추가로 집진된다.
그리하여, 상기 정전집진부(300)에서의 미세입자의 집진율이 향상된다.
나아가, 본 실시예에서는 상기 연X선 발생부(350)가 상기 제1 및 제2 집진유닛들(310, 320)의 상부에 배치되어, 상기 수납부(302)를 통과하는 상기 유해나노입자(1) 중 미세입자에 연X선을 방사한다.
즉, 상기 미세입자는 하전된 상태에서, 상기 연X선 발생부(350)를 통해 방사되는 연X선에 의해 상기 제1 및 제2 집진부들(313, 323)에 의해 보다 효과적으로 집진된다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 전원부들(330, 340)을 통해 상기 제1 및 제2 집진부들(313, 123)로 인가되는 전력을 상대적으로 줄일 수 있으며, 이에 따른 소비전력의 감소가 가능하게 된다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 초음파 응집부에서 발생되는 초음파에 의해 미세입자가 응집되며 정전집진부로 제공되므로, 상기 정전집진부에서의 하전이 보다 효과적으로 수행되어 미세입자의 집진 효율이 증가될 수 있다.
특히, 상기 초음파 응집부는, 일 측면에서는 초음파를 발생하고, 다른 측면에서는 발생된 초음파를 반사시키므로, 발생된 초음파를 미세입자가 통과하는 수납공간으로 반복적으로 제공하게 되어 미세입자의 응집율을 향상시킬 수 있다.
이 경우, 초음파 생성유닛은 복수개가 배열되며, 각각이 초음파를 발생시키지만, 반사유닛은 다른 측면 상에 하나의 플레이트 형상으로 형성되므로, 상기 수납공간으로 균일하게 초음파를 제공할 수 있어 응집율을 균일하게 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 복수개의 초음파 생성유닛들은 각각 단속적으로 초음파를 발생시키더라도 상기 반사유닛에 의해 상기 수납공간으로 균일하게 초음파를 제공할 수 있다. 또한, 복수개의 초음파 생성유닛들이 각각은 단속적으로 초음파를 발생시키더라도 전체적으로는 연속적인 초음파 제공이 가능하므로, 개별 초음파 생성유닛의 내구성은 향상시키면서 균일한 초음파의 제공으로 응집율을 균일하게 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 정전집진부는 연X선 발생부를 포함하여 연X선을 발생시켜 미세입자의 하전량을 증가시키므로, 미세입자의 집진율이 향상된다.
즉, 1차적으로 정전 여과부를 통해 유해나노입자 중 조대입자를 제거하고, 상기 초음파 응집부에서 응집된 미세입자를 상기 정전집진부에서 보다 효과적으로 제거하므로 유해나노입자 제거율이 향상되어, 특히 100nm 이하의 유해나노입자의 제거율을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 초음파 인가를 통한 유해나노입자 제거장치는 유해나노입자가 발생되는 작업실, 실험실, 연구실, 제조공장 등에 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다.
10 : 유해나노입자 제거장치 1 : 유해나노입자
11 : 인입부 100 : 정전여과부
200 : 초음파 응집부 210 : 제1 초음파 생성유닛
211 : 제1 초음파 발생기 213 : 제1 초음파 전달부
250 : 반사유닛 300 : 정전집진부
310 : 제1 집진유닛 320 : 제2 집진유닛
350 : 연X선 발생부 500 : 덕트부
600 : 통로부 700 : 팬부

Claims (9)

  1. 인입부를 통해 유입되는 유해나노입자 중 조대입자를 제거하는 정전여과부;
    상기 정전여과부를 통과한 상기 유해나노입자 중 미세입자에 초음파를 인가하여, 상기 미세입자를 응집시키는 초음파 응집부;
    상기 초음파 응집부에 인접하도록 배치되어, 상기 미세입자의 하전량을 증가시키는 연X선 발생부를 포함하여 상기 응집된 미세입자를 집진하는 정전집진부; 및
    상기 유해나노입자를 제거한 공기를 배출하는 덕트부를 포함하는 유해나노입자 제거장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 초음파 응집부는,
    상기 미세입자가 통과하는 수납공간을 형성하는 챔버부; 및
    상기 챔버부의 일 측면에 배열되어 상기 수납공간을 향해 초음파를 발생하는 초음파 생성유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 유해나노입자 제거장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 초음파 응집부는,
    상기 초음파 생성유닛이 배열된 상기 챔버부의 일 측면에 마주하는 타 측면에 위치하며, 상기 초음파 생성유닛으로부터 발생된 초음파를 상기 수납공간을 향해 반사하는 반사유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유해나노입자 제거장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반사유닛은 상기 챔버부의 타 측면을 전체적으로 커버하며 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 유해나노입자 제거장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 초음파 생성유닛은 복수개가 배열되며,
    상기 초음파 생성유닛들 각각은,
    초음파를 발생하는 초음파 발생기; 및
    상기 초음파 발생기에 연결되며 상기 수납공간의 내부로 위치하여 상기 수납공간을 향해 초음파를 전달하는 초음파 전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유해나노입자 제거장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 초음파 생성유닛들 각각은 단속적으로 초음파를 발생시켜, 전체적으로 상기 수납공간의 내부로 연속적인 초음파가 제공되는 것을 특징으로 하는 유해나노입자 제거장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 초음파 생성유닛들 각각이 발생시키는 초음파의 간격은 0.5초 내지 1초 사이인 것을 특징으로 하는 유해나노입자 제거장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 정전집진부는,
    상기 미세입자를 하전시키는 집진 방전극, 상기 집진 방전극을 연결하는 집진직물, 및 상기 집진 방전극 및 상기 집진직물의 후방에 위치하여 상기 미세입자를 집진하는 집진부를 포함하는 집진유닛; 및
    상기 집진 방전극 및 상기 집진부에 고전압을 인가하는 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유해나노입자 제거장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연X선 발생부는 상기 집진유닛의 상부에 배치되어, 하부방향으로 상기 미세입자를 향해 연X선을 방사하는 것을 특징으로 하는 유해나노입자 제거장치.
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