KR20190122967A - 물흡착식 공기필터 - Google Patents

Abstract

우리나라는 중국발 미세먼지 및 황사와 자동차, 화력발전소 등에서 배출하는 미세먼지 등로 인하여 대기오염이 심하여 생활에 많은 고통을 격고 있으며 이와 관련하여 공기청정에 심혈을 기울이고 있고 관련 기기의 개발에 많은 노력을 하고 있다. 이러한 기기에 반드시 있어야 할 공기정화용 필터에 관한 것으로 물을 이용하여 물에 흡착되도록 공기의 유로를 만들고 물의 모세관 현상을 이용하여 유로의 벽면과 필터에 스며든 물과 수조의 수면에 공기의 이물질이 흡착되어 오염된 공기의 이물질을 제거하는 방법에 의하여 공기를 정화하는 물흡착식 공기필터이다.

Description

물흡착식 공기필터{Water Adsorption type Air Filter}

본 발명은 공기청정기, 환기장치, 공조시설 등에서 먼지, 이물질, 미세먼지 등을 제거하기 위하여 사용하는 공기필터에 관한 것으로 상기의 기기 및 시설에 사용하는 필터로 프리필터, 카본필터, 헤파필터 등 다양한 건식필터를 합리적인 순서에 의하여 조합하여 사용하고 있는데,

이러한 필터는 공기질 등의 환경에 따라 교체 주기가 매우 빠를 수 있고, 필터에 이물질이 많이 축적되면 그 기기의 성능이 저하되어 사용상 불편을 느끼고 고가의 교체 비용이 발생한다.

이런 문제점을 해결하기 위하여 공기에 포함된 이물질을 물과 같은 액체에 접촉시켜서 물(또는 대체의 액체)에 흡착되어 공기가 정화되도록 하는 기술분야이다.

본 발명은 상기 기술분야에서 기술한 바와 같이 오염된 공기를 가능한한 넓은 면적의 수면에 접촉하도록 하여 물에 잘 흡착될 수 있도록 하는 것이 배경이 되는 기술이며 이를 위하여 공기의 흐름을 수면과 물이 흡수된 바람막이 벽면에 흐르는 바람이 접촉하는 단면을 최대화 하기 위하여 도면 1과 같이 바람막이를 여러 개 설치하고 그 바람막이 사이 사이에 필터를 위치하게 하고 이 필터는 입자가 큰 이물질은 거르기도 하고 물에 흡착 및 침수되게 하기도 하며 , 작은 먼지는 물의 모세관 현상에 의하여 젖어 있는 필터와 바람막이 벽면에 흡착되도록 하여 공기를 정화하는 것이 배경기술이다.

특허 공개번호 10-0032086(2017. 03. 22) “결로현상을 이용한 공기청정기” 특허 공개번호 10-0095492(2015. 08. 21) “흡연의 위험을 경고하는 흡연부스용 정화장치)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기의 공기청정기, 환풍장치, 공조시설 등에 사용되고 있는 필터로는 1차필터는 공기의 통과가 용이하며 비교적 입자가 큰 먼지나 이물질이 걸릴 수 있도록 필터의 밀도가 낮은 프리필터를 사용하고, 다음단계에 밀도가 좀 더 높은 필터나 카본필터등을 사용하고, 그 다음 단계에는 밀도가 매우 높은 헤파필터를 사용하는 순서로 조합하여 사용하고 있는데 사용환경에 따라 환경이 좋지 않은 경우는 필터에 먼지 등의 이물질이 많이 누적되어 공기의 통과가 잘 이루어지지 않아 공기정화장치의 성능이 급감하며 필터의 교체주기가 빠르게 되고 교체비용도 많이든다.

이를 해결하기 위하여 필터를 교체하지 않고 세척하여 사용하는 방법과 교체를 하더라도 교체주기가 매우 길어지도록 하는 방법이 필요하다.

그렇게 하기 위해서 오염된 공기가 물과 같은 액체에 접촉하여 흡착되도록 하며 물 등의 액체에 흡착하는 방법을 이용함으로 인하여 습기에 의한 곰팡이 등의 세균류의 증식이 발생할 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 정화장치 내부에 자외선을 조사하는 등의 살균장치를 하여 청정한 공기를 공급할 수 있게 하는 것이 과제이다.

흡착식 필터의 종래의 기술로는

1. 공개특허 10-2017-0032086 로 그 구성은 도 4와 같으며 이 발명은 흡기팬(12)이 설치되며 흡기팬(12) 상부에 이격공간을 두고 수직벽(23)을 가지는 수직벽 지지조(20)를 받치며 바닥둘레에 배기공(14)을 가지는 흡기팬하우징(10); 급수관(26)을 통해 물을 공급받고 급수관(26) 단부에 히터(22)로 가열되는 노즐(21)을 설치하고, 배수관(28)을 바닥 측면에 설치하고, 바닥에서 위로 돌출한 동심원통수직벽(23)을 가지는 수직벽 지지조(20); 흡기팬하우징(10)과 수직벽 지지조(20)를 덮으며 상단면(31)중앙은 흡기팬(12)의 흡입력으로 외기를 흡입하는 흡기관(32)이, 상단면 외측은 흡기팬하우징(10)과의 결합관(33)을 이루고, 결합관(33)과 흡기관(32) 사이는 상단면(31)에서 동심원통수직벽(23)사이의 중앙 위치에서 수직벽 지지조(20) 바닥에 닿지 않고 증기가 이동 가능토록 아래로 연장된 동심형 연장벽(34)을 가지는 덮개부(30); 및 히터(22)에 의하여 가열된 증기가 연장벽(34)에서 결로현상을 발생시키도록 히터(22)를 제어하는 제어부(40)를 포함하며; 제어부(40)는 노즐(21)에서 배출되는 물이 히터에 의하여 가열된 증기 온도가 연장벽보다 높도록 하여 증기가 연장벽에서 결로되어, 응축수에 먼지가 묻어 통과하는 공기에서 먼지를 제거하는 기능을 수행하도록 구성한 것을 특징으로 하는 결로현상을 이용한 공기청정기이다.

또 다른 기술로는

2. 공개특허 10-2015-0095492 호로 그 구성은 도 5와 같으며 이 발명은 흡연의 위험을 경고하는 흡연부스용 정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흡연부스의 흡연공간의 벽면 또는 어느 일 측면에 투명하게 구비되고, 흡연으로 발생하는 담배연기에 오염된 공기를 정화하는 정화수를 분사하는 정화부를 구비하여 오염된 공기가 정화부를 통과하여 정화수에 의해 정화되면서 정화수가 오염되는 상태를 흡연자가 직접 확인하여 흡연의 위험을 알 수 있도록 하는 흡연의 위험을 경고하는 흡연부스용 정화장치에 관한 것이다.

이를 위하여 이 발명은 흡연공간의 오염된 공기를 일정하게 흡입되는 흡입부와; 상기 흡입부에서 유입되는 오염된 공기에 스프레이 분사가 이루어지는 적어도 하나 이상의 정화공간이 구비되는 정화부와; 상기 정화부에서 오염된 공기를 정화하기 위해 정화수의 분사를 이루는 노즐부와; 상기 정화부에서 배출되는 정화수를 정화하는 정화부재;로 구성되되, 흡연부스의 흡연공간 벽면 또는 어느 일 측에 액자형태로 투명하게 구비되어 흡연자의 흡연시 오염된 공기가 정화수에 의해 정화되고, 정화수가 오염되는 상태를 육안으로 확인하여 흡연의 위험을 경고하는 것을 특징으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 공기 정화능력이 우수하고 공기의 오염물질에 의하여 필터가 막히는 일이 없으며 물로 세척하여 계속사용 할 수 있도록 하기 위하여

도 1과 같이 하단부에 수조(18)가 형성되며 수조의 바닥으로부터 수직으로 하부칸막이(15)를 형성하며 좌, 우측의 끝면은 가운데 있는 그 칸막이보다 낮게하여 상부측이 열려 있게하여 공기의 흡입구｛19(a)｝와 배출구｛19(b)｝가 형성된다.

상기의 하부칸막이(15)는 하단에 구멍이 열려있어 수조 내에서 물이 흘러 다닐수 있는 구조이며 재질은 금속 또는 합성수지 등 물속 환경에서 내구성이 있는 재질로 만들며 그 표면은 물속 환경에서 내구성이 있는 섬유로 되어 있어서 모세관 현상에 의하여 물을 흡수하여 촉촉이 수분을 유지할 수 있으며, 그로 인하여 흐르는 공기내의 이물질이 흡착될 수 있도록 한다.

상판(10)은 몸체의 덮개가 되며 상부칸막이(11)를 끼우는 슬롯이 설치된다.

상판에 끼워저 있는 상부칸막이(11)들은 하단에 설치된 하부칸막이(15)와 사이 사이에 위치하며 내부에 자외선소독램프가 포함되고 자외선이 투과될 수 있도록 투명한 합성수지 또는 유리 등으로 제작될 수 있으며 하단에 공기필터(13,14)를 부착한 경우｛11(a)와 공기필터를 부착하지 않은 경우｛11(b)｝가 있을 수 있다.

흡입구의 첫 번째 공기필터(15)는 비교적 입자가 큰 먼지 등의 이물질이 걸리도록 하는 프리필터역활을 하고 상판으로부터 하판 수조의 바닥면에 닿도록 설치하며 두 번째 공기필터(14)는 미세먼지 등의 입자가 작은 이물질을 흡착하는 밀도있는 필터를 사용하며, 그 배치는 상황에 맞추어 변경이 가능함은 당연하고 필요에 의하여 여러 장을 증설할 수도 있다.

수조의 일 측면에 물을 공급하는 공급관과 배출하는 배출관과 밸브를 포함하며 공급은 수위을 조절하는 기능을 갖는 것이 당연하고. 상기 상부칸막이의 하단과 공기필터가 결합되는 부위에 물분사노즐(101)을 설치하고 물공급관(102)를 통하여 필요시 물을 분사함으로써 공기필터(13, 14)에 축적된 이물질을 아래의 수조로 씻어 내려 필터를 청소하는 기능을 갖는다.

상기와 같은 구조로 형성된 본 발명은 도 6의 32와 같이 배출구 측에 흡입팬(31)을 설치한 케이스에 삽입하고 흡입팬(31)을 가동하면 흡입구로 유입된 공기는 첫 번째 공기필터(13)을 통과하여 첫 번째 하부칸막이(15)에 의하여 상향되며, 이 때 비교적 입자가 큰 이물질은 필터에 흡착되며, 이 필터를 통과한 이물질은 수면(17), 또는 하부칸막이(15)에 흡착될 수 있다.

첫 번째 하부칸막이(15)와 첫 번째 필터(13)사이를 통과한 공기는 두 번째상부칸막이와 두 번째하부칸막이 사이를 통과하며 이 과정을 반복하며 배출구를 통하여 흐른다.

본 발명은 물의 수면과 모세관현상에 의하여 수분을 머금고 있는 하부칸막이벽면과 모세관 현상에 의하여 젖어있는 필터(망)을 통하여 공기가 흐르도록하며 공기의 유로를 길게하여 물과의 접촉면과 필터에 흡착되도록 하여 공기의 이물질을 제거하여 공기를 청정화 하는 장치로 필터의 교환없이 계속사용이 가능하여 편리하고 경제적이며, 장시간 사용하여도 그 성능이 저하되지 않으며, 자외선 살균소독에 의하여 위생적이고, 가습기역활도 하며, 물을 대체하여 기능성 액체를 수조에 담는 경우 인체에 이로운 물질(피톤치드 등)을 방출할 수 있어 건강 생활에도 많은 도움이 될 수 있으며 각종 공기정화장치에 적용하여 공기필터로 활용할 수 있다.

도 1은 대표도이며 물흡착식 공기필터의 구성도이다.
도 2는 도 1의 구성에서 상판(10)과 결합된 구성체의 도면
도 3은 도 2 중 첫 번째 칸막이(11)와 공기필터(13)의 측면도와
도 4는 도 1의 구성에서 하부구조인 수조(18)와 결합된 구성체의 도면
도 5는 도 1의 사시도.
도 6은 도 5를 삽입하여 공기청정기로 사용할 수 있는 경우의 일례의 도면.
도 7은 종래의 기술(특허문헌 0001)의 대표도
도 8은 종래의 기술(특허문헌 0002)의 대표도

도 4와 같이 하단부에 수조(18)가 형성되며 수조의 바닥으로부터 수직으로 하부칸막이(15)를 형성하며 좌측끝면(104)과 우측끝면(103)은 중간에 있는 하부 칸막이(15)보다 높이를 낮게하여 상부측이 열려 있어서 공기의 흡입구｛19(a)｝와 배출구｛19(b)｝가 형성되게 한다.

상기의 하부칸막이(15)는 하단에 구멍이 열려있어 수조 내에서 물이 흘러 다닐수 있는 구조이며 재질은 금속 또는 합성수지 등 물속 환경에서 내구성이 있는 재질로 만들며 그 표면은 물속 환경에서 내구성이 있는 섬유로 되어 있어서 모세관 현상에 의하여 물을 흡수하여 촉촉히 수분을 유지할 수 있으며, 그로 인하여 흐르는 공기내의 이물질이 흡착될 수 있도록 하며 수조 바닥과 벽면에 홈을 형성하여 칸막이의 삽입과 이탈이 편리하게 하여 청소가 쉽도록 한다.

상판(10)은 본 발명의 상부와 전, 후면의 덮개가 되며, 상판의 내면에는 상부칸막이(11)를 끼우는 슬롯이 설치되어 본 발명의 청소시에 상판을 하부측의 수조(18)로부터 분리하고 상부칸막이(11)을 빼서 청소를 한 후 삽입하여 조립할 수 있게 한다.

상판에 끼워저 있는 상부칸막이(11)들은 하단에 설치된 하부칸막이(15)와 사이 사이에 위치하며 내부에 자외선소독램프가 포함되고 자외선이 투과될 수 있도록 투명한 합성수지 또는 유리 등으로 제작될 수 있으며 하단에 공기필터(13,14)를 부착한 경우와 ｛11(a)｝ 와 공기필터를 부착하지 않은 경우｛11(b)｝가 있을 수 있다.

필요에 의하여 필터가 부착된 상부칸막이와 부착되지 않은 상부칸막이를 적절히 사용할 수 있으며, 상기의 상부칸막이와 하부칸막이의 수량을 증감하여 사용함은 당연하다.

상부칸막이(11(a))에 공기필터의 부착지점에 막대형 물분사노즐(101)을 설치하여 필요시에 노즐급수관(102)을 통하여 물을 쏘아 공기필터에 흡착된 먼지 등의 이물질을 아래의 수조로 흘러내릴 수 있게하며

상기의 하부측수조(18)와 상판(10)을 조립하면 하부측칸막이(15)들과 상부측칸막이(11(a), 11(b))들은 각각 사이 사이에 위치하여 유로를 형성하여 흡입구로 유입된 공기는 공기필터(13, 14)를 통과하며 유로를 따라 하향, 상향을 반복하면서 배출구로 흘러나간다.

수조에는 수위조절기에 의하여 일정량의 수위를 유지하도록 하며 수조의 일면에 급수관과 배수관을 설치하여 물 부족시와 청소시에 급수가 되며, 청소시와 같이 배수가 필요한 경우 밸브를 열어 배수한다.

흡입구의 1차공기필터(13)는 비교적 입자가 큰 먼지 등의 이물질이 걸리도록 하는 프리필터이고 2차공기필터(14)는 미세먼지 등의 입자가 작은 이물질을 흡착하는 밀도있는 필터를 사용하며, 그 배치는 상황에 따라 3차필터, 4차필터의 설치가 가능할 수 있으며, 합성수지 등 물에서 사용가능한 재질로 한다.

상기의 수조(18)에는 물 뿐만 아니라 항균력이 있으며 피톤치드가 발생되는 편백나무 추출액이나, 자작나무 수액 등을 넣어 공기의 흐름에 의하여 피톤치드가 방출되고, 실내에 습기를 공급하는 기능을 가질 수도 있다.

상기와 같은 구조로 형성된 본 발명은 도 6의 물흡착식공기필터 삽입함(32)에 본 발명을 삽입하고 배출팬(31)을 가동하면 흡입구로 유입된 오염된 공기는 1차공기필터(13)을 통과하여 첫 번째 하부칸막이(15)에 의하여 상향되며, 이 때 비교적 입자가 큰 이물질은 필터에 흡착되며, 이 필터를 통과한 이물질은 수면(17), 또는 하부칸막이(15)에 흡착될 수 있다.

첫 번째 하부칸막이와 1차공기필터(13) 사이를 통과한 공기는 두 번째상부칸막이｛11(b)｝와 두 번째하부칸막이 사이를 통과하며 이런 과정을 반복하며 배출구를 향하여 공기가 흐르며 정화된 공기가 배출구로 배출되며 이 정화된 공기를 이용할 수 있다.

고도의 공기 청정을 요하는 경우에 필요에 따라 필터의 밀도를 높이거나 복수로 적층을 하는 경우 공기의 흐름이 원활하지 않을 수 있는데, 본 발명은 공기의 흐름에 저항이 적어서 배출구 측에 헤파필터 등의 다른 종류의 공기필터를 추가하면 더욱 성능을 높일 수 있으며, 이런 경우에 추가되는 필터에 매우 많은 도움을 줄 수 있다.

본 발명은 요즈음 대기오염에 따른 미세먼지, 초미세먼지, 황사 등으로 인하여 격고있는 많은 불편으로 실내공기 정화와 관련된 공기청정기의 개발이 폭발적으로 이루어지고 있으며, 산업현장에서 발생 되는 분진 등의 해결을 위해서도 공기정화기, 환기장치 등이 많이 개발되고 있으며, 이러한 공기정화와 관련된 기기에는 공기정화용 필터가 반드시 수반되고 있다.

이러한 현실에서 본 발명은 여러 종류의 공기정화장치에 응용가능성이 매우 높으며, 특히 대형의 공기정화장치에 활용할 수 있어서 산업상 이용가능성이 높다고 생각된다.

10 : 상판 21 : 급수관
11 : 상부칸막이 22 : 배수관
12 : 자외선 램프 31 : 배출팬
13 : 1차공기필터 32 : 흡착식공기필터 삽입함
14 : 2차공기필터 101 : 물분사노즐
15 : 하부칸막이 102 : 노즐급수관
16 : 물 103 : 우측끝면
17 : 수면 104 : 좌측끝면
18 : 수조
19(a) : 필터가 부착된 상부칸막이
19(b) : 필터가 부착되지 않은 상부칸막이
도 7과 도 8의 부호는 특허문헌의 도면 부호로써 부호의 설명과 관계 없음

Claims (5)

1. 상판의 덮개에 하향으로 설치된 상부칸막이와 하단의 수조에 수직으로 설치된 하부칸막이가 사이 사이로 위치하여 공기의 유로가 형성되어 공기의 흐름이 상향, 하향을 반복하면서 모세관 현상에 의하여 물기를 머금은 하부칸막이의 벽과, 모세관현상에 의하여 물기를 머금은 필터와 수면에 공기가 접촉하여 공기의 이물질이 흡착되는 물흡착식 공기필터.
   
2. 상기 1항에서 상부칸막이가 투명한 소재로 제작되고, 내부에 자외선 소독램프가 포함되어 자외선에 의한 살균이 되며 그 하단에 공기필터가 부착되었고 그 필터의 이물질을 세척하는 막대형노즐이 부착되어 필요시 물을 분사하여 필터의 청소가 가능하며, 그 상부칸막이가 공기의 흐름을 안내하는 기능을 가지는 물흡착식 공기필터.
   
3. 상기 1항에서 하단에 수조가 있으며 그 수조의 바닥과 벽에 홈이 형성되어 그 홈에 칸막이를 설치하고 그 칸막이는 물 속에서 내구성을 가지며 모세관현상에 의하여 물을 흡수하는 재질로 표면에 도포되어 있어서 공기 중의 먼지 등을 흡착하며 공기의 흐름을 안내하는 기능을 가지는 물흡착식 공기필터.
   
4. 상기 1항에서 물을 대체한 기능성 액체에 의하여 그 기능을 추가할 수 있는 물흡착식 공기필터
   
5. 상기 1항에 있어서 공기의 배출구에 송풍팬을 설치하면 공기청정기로 사용이 가능한 물흡착식 공기필터
   

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