KR20190025483A - 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템 - Google Patents

전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원통형의 전도성 필터를 포함하는 전도성 필터 모듈을 구비함으로써 낮은 압력 손실로 높은 미세먼지 제거 효율의 구현이 가능하고, 창호 설치용 공기청정장치 또는 실내의 독립적인 공기청정장치로 적용성 내지 범용성이 우수한 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템에 관한 것이다.

Description

전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템{Fine dust removal system with conductive filter module}
본 발명은 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원통형의 전도성 필터를 포함하는 전도성 필터 모듈을 구비함으로써 낮은 압력 손실로 높은 미세먼지 제거 효율의 구현이 가능하고, 창호 설치용 공기청정장치 또는 실내의 독립적인 공기청정장치로 적용성 내지 범용성이 우수한 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템에 관한 것이다.
미세먼지는 크기가 작아 인체 호흡 시 입이나 코 기관지 등에 걸리지 않고 폐포 깊숙한 곳까지 침투하는 특성이 있으며, 빛의 굴절 및 산란과 같은 광학적 특성을 지니고 있어 시야확보에도 많은 지장을 초래한다. 또한 미세먼지는 많은 유기 무기 유해물질을 함유하고 있어 폐까지 침투한 미세먼지는 폐 속에 잔류하며 포함하고 함유하고 있는 다양한 유기 무기 유해물질을 인체에 전달하여 폐렴, 폐암, 기관지염 등과 같은 매우 심각한 호흡기 질환을 유발한다.
미세먼지는 우리 나라의 자동차 등과 같은 이동오염원뿐만 아니라 가정용 난방, 산업용 에너지 소비 등에 의해 발생되는 고정오염원에 더불어 중국의 고비 사막으로부터 발생되어 넘어오는 황사 그리고 최근 중국의 대규모 산업화로 인해 동아시아 전체가 심각한 수준에 놓여있어 실외뿐만 아니라 실내에서도 미세먼지 때문에 많은 어려움을 겪고 있다.
실내의 미세먼지를 제거하는 공기여과 장치는 대부분 필터를 이용한 방식이 활용되고 있다. 미세먼지를 제거하기 위해서 사용되고 있는 필터 중, 헤파(HEPA) 필터는 직경이 0.3 ㎛ 급의 미세먼지를 99.97% 포집할 수 있는 높은 미세먼지 여과율을 보인다.
그러나 헤파 필터는 미세먼지를 제거하는 데는 매우 효과적이지만 나노크기의 미세 폴리머 또는 유리섬유가 매우 조밀하게 얽혀있어 공기의 필터 투과효율이 매우 낮다. 즉 압력손실이 매우 크다. 그로 인해 HEPA 필터를 미세먼지를 제거하는 공기청정 시스템에 활용할 경우, 대용량 송풍기가 필요하며 그로 인한 동력 소비량이 크고 그로 인한 소음과 진동이 심해 방음 및 방진을 위한 설비도 추가적으로 요구되는 단점이 있다. 또한 한번 사용된 헤파필터는 재사용이 불가능하여 6~12개월 간격으로 교체를 해줘야 하는 번거로움이 존재한다.
근래에 들어와서는 이러한 헤파필터의 단점을 보완하고자 다양한 기능성 필터소재들이 소개되고 있다. 대표적인 필터소재로는 필터소재 자체가 양(positive) 또는 음(negative)의 하전을 띠고 있어 정전기력을 통해 공기 중의 미세먼지를 효과적으로 포집하는 정전필터(electret filter)가 있다. 그러나 정전필터의 전기적 하전특성은 먼지가 포집되어 쌓일수록 없어지며, 입자상 오염물질 포집에 사용되지 않고 오랜 시간 보관만 되도 전기적 하전특성이 쉽게 사라진다. 정전필터 표면이 물이나 알콜 등에 노출될 경우에도 하전특성이 매우 쉽게 제거되어 미세먼지 제거 능력이 현저히 저하되는 단점이 있다.
정전필터의 하전특성이 시간이 지남에 따라 자연적으로 또는 외부 손상에 의해 쉽게 소멸 내지 저하되는 문제를 해결하기 위해, 유전특성을 갖는 필터의 상,하부에 전도성 필터를 겹쳐놓고 각각 양과 음 또는 음과 양의 고전압을 인가하여 유전체 여과제를 전기적으로 분극하여 정전기적으로 활성화시킨 공기정화용 필터가 개발된 바 있다 (공개특허 10-2011-0128465). 그러나 해당 필터는 필터를 총 3겹으로 만들어야 하는 공정상 번거로움과 겹겹의 필터로 인한 높은 압력손실의 문제가 여전히 존재한다.
압력손실이 일반 헤파필터의 1/5 ~ 1/20 수준인 일반 부직포 필터에 금속을 코팅하여 전도성 필터를 전기집진 방식의 시스템에 적용하여 미세먼지를 매우 효과적으로 제거할 수 있는 방법도 소개된 바 있다. 헤파필터의 높은 압력손실문제를 해결하기 위해 낮은 압력손실을 지닌 필터소재에 금속을 코팅하는 방법으로 높은 전기전도성을 부여하여 하전된 미세입자와의 전기장을 극대화하는 방법으로 압력손실은 헤파필터의 1/10 수준이지만 미세먼지는 헤파필터와 동등한 수준으로 제거할 수 있었다.
하지만 일정한 부피의 공간에 많은 양의 공기를 제거하기 위해 일반적으로 적용되는 필터 절곡법을 금속이 코팅된 전도성 필터에 적용할 경우 균일한 전기장 형성이 이루어지지 않아 전기적으로 하전된 미세먼지와 전도성 필터 사이의 전기적 인력이 제대로 발생하지 않아 미세먼지 제거가 거의 이루어지지 않는다. 즉 낮은 압력손실을 유지할 수 있는 전도성 필터소재를 이용하여 미세먼지를 함유하는 다량의 공기를 정화하기 위해서는 기존 필터 절곡법이 아닌 새로운 필터모듈이 제공되어야 한다.
이에 본 발명은 일반적으로 여과속도가 5cm/sec일 때 압력손실이 약 0.5 ~ 10pa 정도로 일반 헤파필터 보다 약 1/20 ~ 1/5 수준의 압력손실을 나타나고 여과집진 및 전기집진 복합방식이 구현될 수 있도록 모듈화하여 미세먼지를 포함하는 다량의 공기를 고효율로 정화할 수 있는 미세먼지 제거 시스템을 제안한다.
한국공개공보 제10-2011-0128465호 한국공개공보 제10-2016-0044108호 한국등록공보 제10-0937944호
본 발명은 상기와 같은 종래 미세먼지 제거 시스템에 대한 문제점을 해결하기 위하여, 전도성 필터 내부에 균일한 전기장이 형성되어 미세먼지를 고효율로 포집 제거 가능한 새로운 구조의 전도성 필터 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 본 발명에 의한 원통형의 전도성 필터 모듈을 구비한 적용성이 우수한 미세먼지 제거 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명인 전도성 필터 유닛은 제 1 전극캡; 제 2 전극캡; 상기 제 1 전극캡과 제 2 전극캡을 연결하는 복수개의 지지체; 상기 지지체의 외주면을 따라 감싸면서 상기 제 1 전극캡과 제 2 전극캡 사이에 공간을 형성함과 동시에, 상기 제 1 전극캡과 제 2 전극캡을 연결하는 전도성 필터; 및 상기 제 2 전극캡의 중앙부로부터 상기 전도성 필터가 형성하는 내부 공간으로 돌출되는 전극봉; 을 포함한다.
또한, 본 발명인 전도성 필터 유닛의 상기 전극봉은 상기 제 2 전극캡 외부까지 연장 돌출된 것이며, 돌출 정도는 외부전극과 연결될 수 있는 정도이면 어떠한 정도의 것도 가능하다.
또한, 본 발명인 전도성 필터 유닛의 상기 제 1 전극캡은 상기 전도성 필터 내부 공간으로 공기가 유입될 수 있도록 링 형상으로 형성된 것이다.
또한, 본 발명인 전도성 필터 모듈은 적어도 하나의 개방된 공기 유입구를 포함하는 필터 고정판; 및 상기 필터 고정판에 장착되는 전도성 필터 유닛; 을 포함하는 것이다.
또한, 본 발명인 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템은 하우징; 상기 하우징의 오염공기 유입 또는 청정공기 배출 방향에 배치되는 입자 하전 장치; 상기 입자 하전 장치와 공간을 두고 대향 배치되는 전도성 필터 모듈; 상기 하우징의 오염공기 유입 또는 청정공기 배출 방향에 배치되어 공기의 흐름을 유도하는 송풍기; 를 포함하는 것이다.
또한, 본 발명인 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템은 상기 입자 하전 장치와 전도성 필터 모듈 및 송풍기가 배치된 하우징이 오염공기 유입구와 청정공기 배출구가 마련된 외부 하우징의 내부에 배치되어서 이루어진 것이다.
또한, 본 발명인 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템의 상기 외부 하우징은 창호의 상방 또는 하방 개구부에 청정공기 배출구가 실내를 향하도록 고정되어서 이루어진 것이다.
또한, 본 발명인 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템의 상기 하우징은 창호의 창틀에 청정공기 배출구가 실내를 향하도록 고정되어서 이루어진 전도성 필터 모듈이 구비된 것이다.
또한, 본 발명인 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템의 상기 하우징은 고정형 베이스 또는 모터에 의해 회전하는 회전형 베이스 상에 스탠드 형태로 마련되어서 이루어진 것이다.
또한, 본 발명인 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템의 상기 하우징은 바닥면에서 50~150cm 상방에 마련되어서 이루어진 것이다.
또한, 본 발명인 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거시스템의 상기 하우징은 바닥면에서 50cm 되는 부분에 실내 공기 순환을 강화하는 공기 순환팬을 별도로 설치할 수 있다.
또한, 본 발명의 공기청정구조와 공기순환구조는 필요에 따라서 그 상부, 하부 위치가 서로 바뀔 수 있다.
본 발명에 의한 원통형의 전도성 필터 모듈을 구비한 미세먼지 제거 시스템은 원통형의 전도성 필터 내부에 전기장이 고르게 인가되어 일반적인 필터의 미세먼지 포집 메커니즘과 함께 전기집진 효과까지 발휘할 수 있어, 필터의 집진 효과가 더욱 향상된다.
본 발명에 의한 원통형의 전도성 필터 모듈을 구비한 미세먼지 제거 시스템은 전도성 필터 소재가 종래 HEPA 필터와 비교할 경우, 300 nm 입자 크기의 미세먼지가 99.97% 이상 제거 가능한 HEPA 필터의 미세먼지 제거 효율과 대등하고, HEPA 필터 대비 0.1 내지 0.2배 수준의 압력손실(저감된 압력손실(5 cm/sec의 필터통과 유속일 때 0.5 Pa 내지 2 Pa 인)) 및 3배 이상의 분진 유지 효과를 갖는다.
본 발명에 의한 원통형의 전도성 필터 모듈을 구비한 미세먼지 제거 시스템은 미세먼지 제거 효율 대비 저감된 압력 손실, 향상된 분진 유지 성능으로 인하여, 송풍기 동력 소비량을 최소화함으로써 전력 소모를 줄이고 비용을 저감시킬 수 있으며, 사용기간도 2배 이상 장기화할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 원통형의 전도성 필터 모듈을 구비한 미세먼지 제거 시스템은 상기 전도성 필터의 분리 및 세척이 용이하여 재사용이 가능하다.
또한, 본 발명에 의한 미세먼지 제거 시스템은 상기 외부 하우징이 창호의 상방 또는 하방 개구부에 청정공기 배출구가 실내를 향하도록 고정되어서 이루어짐으로써, 오염공기가 미세먼지 제거 시스템의 오염공기 유입구로 유입되어서, 공기 정화 작용을 거쳐, 청정공기 배출구를 통해 실내로 배출되면서 공기 청정이 이루어지는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 의한 미세먼지 제거 시스템은 창호의 창문이 설치되는 창틀 부분에 청정공기 배출구가 실내를 향하도록 고정되어서 이루어짐으로써, 상기 미세먼지 제거 시스템을 설치하기 위해 전용 창호를 설치하지 않고 기존 창호의 창문이 탈거된 창틀에 고정 설치할 수 있도록 하는 범용성을 갖는다.
또한, 본 발명에 의한 미세먼지 제거 시스템은 상기 외부 하우징이 고정형 베이스 또는 모터(미도시)에 의해 회전하는 회전형 베이스 상에 스탠드 형태로 마련됨으로써, 창호 부분에 미세먼지 제거 시스템이 적용되지 않은 실내에 별도의 공기청정기로 비치하여 사용할 수 있도록 하는 것이 가능하고, 상기 외부 하우징(500)을 바닥면에서 50~150cm 상방에 마련할 경우, 실내 공기 중에 표류하는 미세먼지를 포함한 오염 물질을 공기청정 작용을 통해 제거하여 청정공기로 배출시키는 효율을 극대화시키는 것이 가능하다. 또한 공기청정부 하단에 실내공기 순환을 돕는 보조팬을 설치하여 실내공기 청정화도를 더욱 향상시키는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필터 유닛(110)을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필터 모듈(100)을 구성하는 상부 고정판의 형상을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필터 모듈(100)에 고전압이 인가되는 방식을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필터 유닛(110)으로 미세먼지가 유입 시, 미세먼지를 포집하는 메커니즘을 도시한다.
도 5 내지 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세먼지 제거 시스템(10)을 나타내는 모식도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세먼지 제거 시스템(10)을 나타내는 모식도이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명이 창호에 설치된 상태를 도시한 설치상태도.
도 14 및 도 15는 본 발명이 스탠드 형태로 수직 적용된 상태를 도시한 설치상태도.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른, 전도성 필터 모듈(100) 및 이를 포함하는 미세먼지 제거 시스템(10)에 대하여 살펴보도록 한다.
먼저, 본 발명 중 전도성 필터 유닛(110)에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 입자의 포집을 위한 전도성 필터 모듈(100)을 구성하는 전도성 필터 유닛(110)을 도시한 것이다.
본 발명에서는 첨부 도면 도 1과 같이, 여과 방식 및 전기 집진 방식을 통한 미세먼지 제거에 사용되는 전도성 필터를 이용한 고효율 집진을 위하여, 전도성 필터 유닛(110)을 포함하는 것을 일 수 있다.
상기 전도성 필터 소재를 통한 미세먼지의 고효율 집진을 위해서는 전도성 필터가 제한된 공간에 상대적으로 넓은 면적으로 위치되어 있어야 하며, 더 넓은 면적의 필터를 설치하기 위해 절곡된 필터를 사용하는 것이 일반적이며, 상기 전도성 필터(111)는 전기가 통할 수 있는 소재로 이루어진 필터 구조를 지닌 소재는 모두 사용할 수 있다.
참고로, 필터 구조란 적절한 기공과 지지체로 구성된 구조로 입자상 물질을 포함한 유체가 통과하며 입자상 물질 일부 내지 전체가 상기 지지체에 부착 제거되고 유체는 기공을 통해 통과 배출되게 할 수 있는 구조의 물체를 의미한다.
바람직하게는 상기 전도성 필터의 절곡을 위해 요구되는 유연성을 만족시키기 위해, 벌크상태의 금속 재질의 필터보다는 폴리머, 자연사, 유리섬유, 종이 등으로 구성되어 유연성이 확보된 필터에 전도성 물질이 코팅된 상태로 공급되는 것이 바람직하다.
또한, 전도성 필터 소재를 통한 미세먼지의 고효율 집진을 위해서는 전도성 필터의 한쪽 부분에 전압을 인가하는 방법보다는 전도성 필터 전 영역에 고른 전압이 인가될 수 있도록 필터와 접촉하는 고전도성 소재로 구성된 전극의 면적을 넓게 하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 전도성 필터(111)를 일정 지름의 원통형으로 감는 방식으로 비교적 좁은 부피에 넓은 여과면적의 구현이 가능한 전도성 필터 유닛(110)을 포함하는 것일 수 있다.
상기 전도성 필터 유닛(110)에 대해 좀 더 구체적으로 살명하자면, 상기 전도성 필터 유닛(110)은 제 1 전극캡(112); 제 2 전극캡(113); 상기 제 1 전극캡과 제 2 전극캡을 연결하는 복수개의 지지체(114); 상기 지지체의 외주면을 따라 감싸면서 내부에 공간을 형성하면서 상기 제 1 전극캡과 제 2 전극캡을 연결하는 전도성 필터(111); 및 상기 제 2 전극캡의 중앙부로부터 상기 전도성 필터가 형성하는 내부 공간으로 돌출되는 전극봉(115);을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 전도성 필터 유닛(110)은 상기 전도성 필터(111)의 상부 또는 하부 중 일측에 전도성 필터(111)와 전극봉(115) 사이로 미세먼지를 함유한 공기가 유입될 수 있도록 일정한 형태의 개구부가 형성된 링 형상의 제 1 전극캡(112) 및 나머지 일측에 전극봉이 설치되고 공기가 유입되지 않도록 밀폐된 제 2 전극캡(113)을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 전도성 필터(111)에 고전압이 인가될 수 있도록 제 1 전극캡(112)에 전도성 물질로 이루어진 전극이 설치되어 있거나 제 1 전극캡(112) 자체가 전도성 물질로 이루어져 있는 것이 바람직하며, 전도성 필터(111)는 제 1 전극캡(112)의 전극에 접촉될 수 있도록 제 1 전극캡(112)에 밀착되도록 감아 원통형으로 만들고 접착물질로 전도성 필터(111)와 제 1 전극캡(112)이 완전하게 밀착되도록 하여 고전압 인가가 완벽하게 될 수 있도록 한다.
이때, 상기 전도성 필터(111) 내부로 유입된 공기가 제 1 전극캡(112)과 전도성 필터(111) 사이로 빠져나가지 못하도록 한다.
또한, 상기 제 2 전극캡(113)은 전도성 필터(111) 하부를 밀폐하며 전극봉(115)을 고정시키는 역할을 하며 전도성 필터(111) 하부를 밀착 고정시켜주는 역할을 한다. 즉 제 1 전극캡(112)과 마찬가지로 전도성 필터(111) 하부가 제 2 전극캡(113)을 따라 완전히 밀착되어 감기도록 하고 제 2 전극캡(113)과 전도성 필터(111)사이로 공기가 빠져나오지 못하도록 접착 물질로 밀봉 접착한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전도성 필터(111) 하부가 제 2 전극캡(113)에 의하여 밀폐되어 있는 관계로, 상기 제 2 전극캡(113)은 전극봉(115)을 고정하는 역할을 할 수 있다.
이때, 상기 제 2 전극캡(113)은 전도성 필터(111)와 전극봉(115) 사이에 전기장을 형성시키기 위하여, 제 2 전극캡(113)은 전도성 필터(111)와 전극봉(115)이 전기적으로 단락되는 구조로 이루어진 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 상기 전도성 필터 유닛(110)은 제 1 전극캡(112)과 제 2 전극캡(113)을 연결하는 동시에 전도성 필터를 잡아주기 위한 지지체(114)와 이를 중심으로 감겨있는 원통형의 전도성 필터(111)를 포함하는 것일 수도 있다.
본 발명에 따른 전도성 필터(111)를 이용한 미세먼지의 고효율 집진에 있어서, 미세먼지 제거 시스템(10)으로 들어오는 공기가 모두 필터를 통과할 수 있도록 해야 하며, 이를 위해 필터와 그 필터를 잡아주는 지지체와의 접합이 빈틈없이 이루어져야만 필터 내로 유입된 공기가 외부 누출없이 필터를 통과해 나가는 것이 가능하다. 이에 따라, 지지체(114)를 중심으로 감겨있는 전도성 필터(111)는 원통형으로 말려 서로 만나는 필터 양끝 부분 사이로 공기가 새어나가지 않도록 접착물질로 완벽하게 접착할 수 있도록 한다.
또한, 상기 전도성 필터 유닛(110)은 제 2 전극캡(113)의 중앙으로부터 원통형으로 감긴 전도성 필터(111)의 내부 공간으로 돌출되는 전극봉(115)을 위치하게 함으로써, 전도성 필터(111) 내부에 전극봉(115)과 필터 내부면 사이에 균일한 전기장이 형성되도록 하는 것일 수도 있다.
상기 전도성 필터(111)와 전극봉(115) 사이에 전기장은 전도성 필터(111) 내부로 유입된 미세먼지가 전기장에 의해 전도성 필터에 고효율로 포집되도록 하는 핵심이 되는 역할을 한다.
전도성 필터(111)와 전극봉(115) 사이의 균일한 전기장 형성을 위해서는 전도성 필터(111)에 고전압이 인가될 수 있도록 제 1 전극캡(112)에 전극이 형성되어 있어야 하며, 전도성 필터(111) 내부 공간으로 돌출되어 위치한 전극봉(115)은 필터에 인가된 전압과 반대되는 극의 전압이 인가되거나 접지될 수 있도록 하는 전극이 형성되어 있어야 한다.
다음으로, 본 발명 중 상기 전도성 필터 모듈(100)에 대해 설명한다.
상기 전도성 필터 모듈(100)은 첨부 도면 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전술한 전도성 필터 유닛(110)을 복수개로 장착하여 고정하기 위하여, 필터 고정판(120)을 포함하는 것일 수 있다.
상기 필터 고정판(120)은 전도성 필터 유닛(110)을 장착하기 위하여 연결되어야 할 전도성 필터 유닛(110)의 수만큼 공기 유입구(121)를 포함하는 것일 수 있다.
상기 공기 유입구(121)에는 전도성 필터 유닛(110)의 제 1 전극캡(112)이 연결될 수 있는 구조로 형성되며, 전도성 필터(111)에 고전압이 인가될 수 있도록 전도성 필터(111)와 제 1 전극캡(112), 필터 고정판(120) 사이에는 전기적으로 단락되지 않은 구조로 이루어진 것일 수 있다.
이때, 첨부 도면 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 전도성 필터 유닛(110)이 장착된 필터 고정판(120)을 포함하는 전도성 필터 모듈(100)에 고전압이 인가되는 방식을 도시한 것이다.
본 발명에서는 미세먼지 제거에 필요한 전기장의 형성을 위하여, 전도성 필터 모듈(100)에 1 내지 20[kV]의 고전압을 인가한다. 필터 고정판(120)과 제 1 전극캡(112), 그리고 전도성 필터(111)는 서로 연결되어 전기적으로 단락되지 않은 구조로 전도성 필터(111)에 고전압이 인가된다. 또한 전극봉(115)은 접지되거나 필터 고정판(120)에 인가된 전압과 반대되는 극의 고전압을 인가하여 전도성 필터(111)와 전극봉(115) 사이에 균일한 전기장이 형성되도록 한다.
한편, 첨부 도면 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필터 유닛(110)으로 미세먼지가 유입 시, 미세먼지를 포집하는 메커니즘을 도시한 것이다.
본 발명은 전도성 필터 유닛(110)으로 미세먼지가 유입될 경우, 전도성 필터(111)의 내벽과 전극봉(115)과 사이에 형성된 전기장 영역으로 전도성 필터에 인가된 전압의 극과 반대되는 극으로 하전된 미세먼지 입자는 여과집진 및 전기집진 메카니즘에 상기 미세먼지가 전도성 필터(111)를 통과하며, 전도성 필터를 구성하는 단위 섬유 표면에 포집되는 것일 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필터 모듈(100)은 전도성 필터(111)가 연결된 제 1 전극캡(112)을 통해 미세먼지가 함유된 오염공기가 유입되어 전도성 필터(111)와 전극봉(115) 사이에 형성된 전기장 영역으로 미세먼지가 유입되도록 하는 것이 매우 중요하다.
다음으로, 본 발명 중 상기 전도성 필터 모듈(100)이 구비된 미세먼지 제거 시스템(10)에 대해 설명한다.
상기와 같이 본 발명은 미세먼지가 함유된 오염공기가 유입되어 전도성 필터(111)와 전극봉(115) 사이에 형성된 전기장 영역으로 미세먼지가 유입되도록 하는 것이 매우 중요한데, 이를 위해 본 발명인 전도성 필터 모듈(100)이 구비된 미세먼지 제거 시스템(10)의 일실시예는 첨부 도면 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전도성 필터 모듈(100)의 제 1 전극캡(112) 상부에 가압 송풍기(510)를 위치시키고, 그 주변을 공기 유출 및 유입이 일어나지 못하도록 밀폐 구조물의 하우징(300)이 설치될 수도 있다.
상기 미세먼지를 함유하는 오염공기는 가압송풍기(510)를 통해 전도성 필터 모듈(100)로 통하는 채널로 유입된다. 이때 유입된 공기 중 존재하는 미세먼지는 입자 하전 장치(400)를 통과하며 전기적으로 하전된다. 하전된 미세먼지를 함유하는 공기는 가압송풍기(510)와 전도성 필터 유닛(110)을 고정하는 필터 고정판(120) 사이의 밀폐 벽으로 형성된 하우징(300)에 의해 모두 제 1 전극캡(112)을 통해 전도성 필터(111)와 전극봉(115) 사이로 유입되며, 유입된 하전된 미세먼지는 대부분 전도성 필터 내벽에 포집된다. 이때, 공기 중 존재하는 가스상 오염물질 내지 악취 등을 제거하기 위한 기능성 필터를 입자 하전 장치(400) 전단부 또는 후단부에 추가 설치할 수도 있다. 여기서 후단이란 공기의 흐름 방향을 기준으로 입자 하전 장치(400) 후단부에 있는 모든 부분의 의미한다.
이와 같은 본 발명의 전도성 필터 모듈(100)이 구비된 미세먼지 제거 시스템(10)의 다른 실시예는 첨부 도면 도 6 에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 전극캡(113) 하부에 유인 송풍기(520)를 위치하도록 하고, 그 주변을 공기 유출 및 유입이 일어나지 못하도록 밀폐 구조물의 하우징(300)이 설치될 수도 있다.
또한, 미세먼지를 함유하는 오염공기가 입자 하전 장치(400)를 통과할 수 있도록 상기 밀폐 구조물의 하우징(300)을 입자 하전 장치(400)까지 연결되도록 연장하여 설치될 수도 있다.
이때, 상기 유인 송풍기(520)를 구동할 경우 밀폐 구조물의 하우징(300) 내부는 음압이 유지되어 외부와 통하는 입자 하전 장치(400)로 미세먼지가 함유된 오염공기가 유입된다. 이때 유입된 오염공기 중 존재하는 미세먼지는 입자 하전 장치(400)를 통과하며 전기적으로 하전된다.
상기와 같이 하전된 미세먼지를 함유하는 오염공기는 밀폐 구조물의 하우징(300)에 의해 모두 제 1 전극캡(112)을 통해 전도성 필터(111)와 전극봉(115) 사이로 유입되어 하전된 미세먼지는 대부분 전도성 필터 내벽에 포집된다. 이때 공기 중 존재하는 가스상 오염물질 내지 악취 등을 제거하기 위한 기능성 필터(미도시)를 입자 하전 장치(400) 전단부 또는 후단부에 추가 설치할 수도 있다.
이와 같은 본 발명인 상기 전도성 필터 모듈(100)이 구비된 미세먼지 제거 시스템(10)의 또 다른 실시예는 첨부 도면 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전도성 필터(111)가 배열 정리된 사각형태의 모듈 네 방향 면 각각에 유인 송풍기(520)를 위치하도록 하고, 유인 송풍기가 막지 못하는 부분은 공기 유출 및 유입이 일어나지 못하도록, 밀폐 구조물의 하우징(300)이 설치될 수도 있다.
또한, 상기 공기 유입구(121)에도 모든 공기가 입자 하전 장치(400)를 통해 유입될 수 있도록, 입자 하전 장치(400) 주변을 밀폐할 수 있는 구조물의 하우징(300)이 설치될 수도 있다.
이때, 상기 유인 송풍기(420)을 구동할 경우, 밀폐 구조물의 하우징(300) 내부는 음압이 유지되어 외부와 통하는 입자 하전 장치(400)로 미세먼지가 함유된 공기가 유입된다. 이때 유입된 공기 중 존재하는 미세먼지는 입자 하전 장치(400)를 통과하며 전기적으로 하전된다. 하전된 미세먼지를 함유하는 공기는 밀폐 구조물의 하우징(300)에 의해 모두 제 1 전극캡(112)을 통해 전도성 필터(111)와 전극봉(115) 사이로 유입되어 하전된 미세먼지는 대부분 전도성 필터 내벽에 포집된다. 이때 공기 중 존재하는 가스상 오염물질 내지 악취 등을 제거하기 위한 기능성 필터를 입자 하전 장치(400) 전단부 또는 후단부에 추가 설치할 수 있다.
이와 같은 본 발명인 전도성 필터 모듈(100)이 구비된 미세먼지 제거 시스템(10)의 또 다른 실시예는 첨부 도면 도 8에 도시된 바와 같이, 전도성 필터(111)가 배열 정리된 사각형태의 모듈의 상방에 유인송풍기(520)가 간격을 두고 위치하고, 하방에 입자 하전 장치(400)가 간격을 두고 위치한 상태에서, 전도성 필터(111)와 유인송풍기(520) 및 전도성 필터(111)와 입자 하전 장치(400) 사이의 경로로 공기 유출 및 유입을 차단하는 밀폐 구조물의 하우징(300) 및 하우징(300) 외부를 감싸는 외부 하우징(500)이 더 마련될 수도 있다.
여기서 전도성 필터(111)가 배열 정리된 사각형태의 모듈의 구조는 제 1 전극캡(112)이 상부에 위치하며 제 2전극캡(113)이 하부에 위치할 수도 있으나, 제 1 전극캡(112)이 하부에 위치하며 제 2전극캡(113)이 상부에 위치할 수도 있다.
이와 같은 본 발명인 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템(10)의 또 다른 실시예로는 첨부 도면 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 하우징(300); 상기 하우징(300)의 오염공기 유입 또는 청정공기 배출 방향에 배치되는 입자 하전 장치(400); 상기 입자 하전 장치(400)와 공간을 두고 대향 배치되는 다수의 전도성 필터 유닛(110)으로 이루어진 전도성 필터 모듈(100); 상기 하우징(300)의 오염공기 유입 또는 청정공기 배출 방향에 배치되어 공기의 흐름을 유도하는 가압 송풍기(510) 또는 유인 송풍기(520); 를 포함하여서 될 수 있다.
이때, 상기 입자 하전 장치(400)는 하우징(300)의 오염공기 유입 방향에 배치 고정되고 상기 전도성 필터 모듈(100)은 청정공기 배출 방향에 배치 고정될 수도 있으나, 반대로 상기 입자 하전 장치(400)는 하우징(300)의 청정공기 배출 방향에 배치 고정되고 상기 전도성 필터 모듈(100)은 오염 공기 유입 방향에 배치 고정될 수도 있다.
또한, 상기 가압 송풍기(510)는 하우징(300)의 오염 공기 유입 방향에 배치 고정되고 상기 유인 송풍기(520)는 청정공기 배출 방향에 배치 고정될 수 있으며, 상기 유인 송풍기(520)만 청정공기 배출 방향에 배치 고정될 수도 있다.
또한, 상기 입자 하전 장치(400)와 전도성 필터 모듈(100) 및 가압 송풍기(510) 또는 유인 송풍기(520)가 배치된 하우징(300)은 오염공기 유입구(501)와 청정공기 배출구(502)가 마련된 함체 형태로 이루어진 외부 하우징(500) 내부 중간 부분에 수직 배치될 수 있다. 즉, 본 발명인 미세먼지 제거 시스템(10)이 외부 하우징(500)에 의해 패키지화되어서 이루어질 수 있다.
이때, 상기 하우징(300)의 일측 면은 외부 하우징(500)의 오염공기 유입구(501)가 마련된 일측 내벽 사이에 공간이 형성되도록 격벽을 형성하고, 타측 면은 외부 하우징(500)의 청정공기 배출구(502)가 마련된 타측 내벽 사이에 공간이 형성되도록 격벽을 형성하되, 하방 일부에 연통 경로가 형성되어 이루어지고, 상기 입자 하전 장치(400)는 오염공기 유입구(501)와 대응되는 하우징(300)의 일측 면 상방에 마련되고, 상기 전도성 필터 모듈(100)은 하우징(300)의 내측 중간 부분에서 직하방으로 배치 고정되고, 상기 유인 송풍기(520)는 하우징(300)의 타측 면 하방 연통 부위와 청정공기 배출구(502) 사이 공간에 마련되어서 이루어질 수 있다.
이때, 상기 오염공기 유입구(501)와 입자 하전 장치(400) 사이 공간에 가압 송풍기(510)가 더 마련될 수도 있다.
이때, 또한 상기 가압 송풍기(510) 또는 유인 송풍기(520)는 공기의 흐름을 집중 유도하는 덕트 내에 마련될 수 있다.
상기와 같이 된 본 발명은 상기 유인 송풍기(520)를 구동할 경우, 외부 하우징(500)의 오염공기 유입구(501)를 통해 미세먼지를 포함한 오염공기가 유입되고, 유입된 오염공기는 하우징(300)의 일측 면 상방에 위치한 입자 하전 장치(400)를 통과하면서 미세먼지가 전기적으로 하전된다.
상기와 같이 하전된 미세먼지를 포함한 오염공기는 밀폐 구조물의 하우징(300)에 의해 모두 제 1 전극캡(112)을 통해 전도성 필터(111)와 전극봉(115) 사이로 유입되어, 하전된 미세먼지 대부분이 전도성 필터 내벽에 포집되고, 청정공기만 유인 송풍기(520)를 거쳐 청정공기 배출구(502)로 배출된다.
이때, 공기 중 존재하는 가스상 오염물질 내지 악취 등을 제거하기 위한 기능성 필터를 입자 하전 장치(400) 전단부 또는 후단부에 추가 설치되는 것도 바람직하다.
상기와 같이 되는 본 발명인 미세먼지 제거 시스템(10)의 설치 적용예를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명인 미세먼지 제거 시스템(10)은 첨부 도면 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 외부 하우징(500)이 창호(1)의 하방 개구부에 청정공기 배출구(502)가 실내를 향하도록 고정되어서 이루어질 수도 있고, 첨부 도면 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 외부 하우징(500)이 창호(1)의 상방 개구부에 청정공기 배출구(502)가 실내를 향하도록 고정되어서 이루어질 수도 있다.
이때, 상기 외부 하우징(500)은 하우징(500) 자체가 창호(1)의 개구부에 나사 또는 전용 클램프를 통해 고정시키거나 별도의 고정프레임을 통해 고정시키고, 기밀수단(패킹 또는 실리콘 도포)을 통해 틈새를 차단시키는 것이 바람직하다.
이와 같이 되면, 창호(1) 외부로부터 오염공기가 미세먼지 제거 시스템(10)의 오염공기 유입구(501)로 유입되어서, 전술한 바와 같은 공기 정화 작용을 거쳐 청정공기 배출구(502)를 통해 실내로 배출시켜 공기 청정이 이루어지도록 하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명인 미세먼지 제거 시스템(10)은 첨부 도면 도 13에 도시된 바와 같이, 창호(1)의 창문이 설치되는 창틀 부분에 청정공기 배출구(502)가 실내를 향하도록 고정되어서 이루어질 수도 있다.
이때, 상기 창틀은 창문을 탈거한 상태에서 개방된 부분으로서, 창틀과 미세먼지 제거 시스템(10)의 외부 하우징(500)의 사이즈가 상이한 경우(외부 하우징(500)의 사이즈가 더 작은 경우) 별도의 설치 프레임을 통해 창틀에 고정될 수 있다.
이와 같이 되면, 상기 미세먼지 제거 시스템(10)을 설치하기 위해 전용 창호(1)를 설치하지 않고 기존 창호(1)의 창문이 탈거된 창틀에 미세먼지 제거 시스템(10)을 고정 설치하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명인 미세먼지 제거 시스템(10)은 첨부 도면 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 외부 하우징(500)이 고정형 베이스(600) 또는 모터(미도시)에 의해 회전하는 회전형 베이스(700) 상에 스탠드 형태로 마련되어서 이루어질 수도 있다.
이때, 상기 고정형 베이스(600)에 외부 하우징(500)이 고정되는 구조는 받침대 기능을 하는 고정형 베이스(600) 상방에 외부 하우징(50)이 일체로 고정된 것이다.
또한, 상기 회전형 베이스(700)에 외부 하우징(500)이 고정되는 구조는 받침대 기능을 하는 회전형 베이스(600) 상방으로 돌출된 모터의 회전축에 외부 하우징(500)의 하부가 고정된 것이다.
이와 같이 되면, 상기와 같이 창호(1) 부분에 본 발명인 미세먼지 제거 시스템(10)이 적용되지 않은 실내에 별도의 공기청정기로 비치하여 사용하는 것이 가능하며, 전술한 바와 같이 창호(1)에 본 발명인 미세먼지 제거 시스템(10)이 적용된 실내에서 스탠드형 공기청정기를 병용하는 것도 가능하다.
상기 스탠드형 미세먼지 제거 시스템(10)의 경우, 상기 외부 하우징(500)이 바닥면에서 50~150cm 상방에 마련되어서 이루어질 수도 있다.
이와 같이 되면, 실내 공기 중에 표류하는 미세먼지를 포함한 오염 물질을 전술한 바와 같은 공기 청정 작용을 통해 제거하여 청정공기로 배출시키는 효율을 증대시킬 수 있다.
상기 스탠드형 미세먼지 제거 시스템(10)의 경우, 상기 외부 하우징(500)의 바닥면에서 50cm 되는 부분에 실내 공기 순환을 강화하는 공기 순환팬을 추가로 설치하는 것도 바람직하다. 이때, 상황에 따라서 공기 청정구조와 공기 순환구조는 그 상부와 하부의 위치가 서로 바뀌어 배치될 수도 있다.
이와 같이 되면, 상기 공기 순환팬이 공기의 흐름을 더욱 강제 유도하여 공기 청정 효율을 증대시킬 수 있으며, 설치 목적 내지 위치에 따라 필요에 따라 공기 청정구조와 공기 순환구조의 취이를 달리하여 적용 가능하다.
상기 전술한 본 발명인 전도성 필터 모듈(100)이 구비된 미세먼지 제거 시스템(10)에 있어서, 상기 전도성 필터(111)는 전도성 필터를 성형하는 방법에 따라 반드시 원통형을 유지해야 하는 것은 아니며 고른 전기장을 형성할 수 있는 형태라면 어떤 형태로 변형 및 성형되어 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필터 모듈(100)이 구비된 미세먼지 제거 시스템(10)은 사용되는 원통형 필터 모듈(100)의 수가 많아지거나 전도성 필터(111)의 면적이 넓어지거나 또는 둘다 증가할 경우 정화 처리할 수 있는 공기량이 많아져 가정용과 같은 소규모의 공기 정화 처리 시스템 뿐만 아니라 산업용으로도 사용할 수 있다.
10 : 미세먼지 제거 시스템 100 : 전도성 필터 모듈
110 : 전도성 필터 유닛 111 : 전도성 필터
112 : 제 1 전극캡 113 : 제 2 전극캡
114 : 지지체 115 : 전극봉
120 : 필터 상부 고정판 121 : 공기 유입구
300 : 하우징 400 : 입자 하전 장치
500 : 외부 하우징 501 : 오염공기 유입구
502 : 청정공기 배출구 510 : 가압 송풍기
520 : 유인 송풍기 600 : 고정형 베이스
700 : 회전형 베이스

Claims (12)

  1. 제 1 전극캡;
    제 2 전극캡;
    상기 제 1 전극캡과 제 2 전극캡을 연결하는 복수개의 지지체;
    상기 지지체의 외주면을 따라 감싸면서 상기 제 1 전극캡과 제 2 전극캡 사이에 공간을 형성함과 동시에, 상기 제 1 전극캡과 제 2 전극캡을 연결하는 전도성 필터; 및
    상기 제 2 전극캡의 중앙부로부터 상기 전도성 필터가 형성하는 내부 공간으로 돌출되는 전극봉; 을 포함하는 전도성 필터 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극봉은 상기 제 2 전극캡 외부까지 연장 돌출된 전도성 필터 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극캡은 상기 전도성 필터 내부 공간으로 공기가 유입될 수 있도록 링 형상으로 형성된 전도성 필터 유닛.
  4. 적어도 하나의 개방된 공기 유입구를 포함하는 필터 고정판; 및
    상기 필터 고정판에 장착되는 제1항에 의한 전도성 필터 유닛; 을 포함하는 전도성 필터 모듈.
  5. 하우징;
    상기 하우징의 오염공기 유입 또는 청정공기 배출 방향에 배치되는 입자 하전 장치;
    상기 입자 하전 장치와 공간을 두고 대향 배치되는 제4항의 전도성 필터 모듈;
    상기 하우징의 오염공기 유입 또는 청정공기 배출 방향에 배치되어 공기의 흐름을 유도하는 송풍기; 를 포함하는 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 입자 하전 장치와 전도성 필터 모듈 및 송풍기가 배치된 하우징이 오염공기 유입구와 청정공기 배출구가 대응 마련된 외부 하우징 내부에 배치되어서 이루어진 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하우징의 일측 면은 외부 하우징의 오염공기 유입구가 마련된 일측 내벽 사이에 공간이 형성되도록 격벽을 형성하고, 타측 면은 외부 하우징의 청정공기 배출구가 마련된 타측 내벽 사이에 공간이 형성되도록 격벽을 형성하되, 하방 일부에 연통 경로가 형성되고, 상기 입자 하전 장치는 오염공기 유입구와 대응되는 하우징의 일측 면 상방에 마련되고, 상기 전도성 필터 모듈은 하우징의 내측 중간 부분에서 직하방으로 배치 고정되고, 상기 송풍기는 하우징의 타측 면 하방 연통 부위와 청정공기 배출구 사이 공간에 마련되어서 이루어진 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 외부 하우징은 창호의 상방 또는 하방 개구부에 청정공기 배출구가 실내를 향하도록 고정되어서 이루어진 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 외부 하우징은 창호의 창틀에 청정공기 배출구가 실내를 향하도록 고정되어서 이루어진 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 외부 하우징은 고정형 베이스 또는 모터에 의해 회전하는 회전형 베이스 상에 스탠드 형태로 마련되어서 이루어진 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 외부 하우징은 바닥면에서 50~150cm 상방에 마련되어서 이루어진 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 외부 하우징의 상부 또는 하부에 실내 공기 순환을 돕는 공기 순환팬이 별도 설치되어서 이루어진 전도성 필터 모듈이 구비된 미세먼지 제거 시스템.
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