KR20210008748A - 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치 - Google Patents

물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대전된 미세액적을 분사하는 정전 분무부를 이용하여 잦은 필터 교체 없이도 친환경적으로 미세먼지 등에 의하여 오염된 공기를 정화할 수 있는 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치는, 일정한 내부 공간을 가지는 하우징; 상기 하우징의 전단에 설치되며, 상기 하우징 내부로 오염된 공기를 유입시키는 공기 유입부; 상기 하우징을 가로질러 설치되며, 상기 하우징의 전단에서 후단 방향으로 이동하는 오염된 공기의 이동 방향에 수직되는 방향으로 미세액적을 정전분무하는 정전 분무부; 상기 하우징의 후단에 설치되며, 상기 하우징을 통과한 정화된 공기를 외부로 배출하는 공기 배출부;를 포함한다.

Description

물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치{A APPARATUS FOR CLEANING THE AIR USING ELECTROSTATIC SPRAY SYSTEM}
본 발명은 공기 정화 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대전된 미세액적을 분사하는 정전 분무부를 이용하여 잦은 필터 교체 없이도 친환경적으로 미세먼지 등에 의하여 오염된 공기를 정화할 수 있는 물 정전 분무를 이용한 공기 정화장치에 관한 것이다.
최근 미세먼지 등에 의한 대기 환경 오염이 가속화되는 상황에서 대기 환경에 대한 관심은 전세계적으로 높아지고 있다. 이러한 대기 환경 오염에 대응하기 위하여 실내에서는 공기 청정기가 널리 사용되고 있다. 산업적으로 많이 사용되고 있는 헤파필터 방식 공기청정 시스템이다.
그런데 이러한 필터 방식 공기청정 시스템은 주기적으로 필터를 교체해야 하는 번거로움, 소음, 에너지 손실, 2차 유해물질 발생과 같은 문제점이 있다.
따라서 잦은 필터 교체 작업이 필요하지 않고 소음이나 에너지 손실 없이 친환경적으로 실내 공기를 정화할 수 있는 기술의 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 대전된 미세액적을 분사하는 정전 분무부를 이용하여 잦은 필터 교체 없이도 친환경적으로 미세먼지 등에 의하여 오염된 공기를 정화할 수 있는 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치는, 일정한 내부 공간을 가지는 하우징; 상기 하우징의 전단에 설치되며, 상기 하우징 내부로 오염된 공기를 유입시키는 공기 유입부; 상기 하우징을 가로질러 설치되며, 상기 하우징의 전단에서 후단 방향으로 이동하는 오염된 공기의 이동 방향에 수직되는 방향으로 미세액적을 정전분무하는 정전 분무부; 상기 하우징의 후단에 설치되며, 상기 하우징을 통과한 정화된 공기를 외부로 배출하는 공기 배출부;를 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 정전 분무부는, 상기 하우징의 일측벽에 설치되며, 복수의 마이크로 노즐을 이용하여 상기 하우징 내부로 미세액적을 분무하는 미세액적 분무부; 상기 미세액적 분무부와 마주보는 위치에 상기 미세 액적 분무부와 이격되어 설치되는 전극부; 상기 미세액적 분무부와 상기 전극부 사이에 전기장을 형성시키는 전원부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 정전 분무부에는, 상기 미세액적 분무부 전방에 설치되며, 상기 복수의 미세노즐에 대응되는 홀 및 각 홀에 형성된 전극을 포함하여 안정된 정전 분무를 구현함과 동시에 각 노즐에서 미세액적의 분무를 제어할 수 있는 추출판이 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치에는, 상기 공기 유입부와 하우징 전단 사이에 설치되며, 상기 공기 유입부에 의하여 유입되는 오염된 공기 중에서 거대 먼지를 제거하는 정전 필터가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치에는, 상기 정전 필터 후방에 설치되며, 상기 정전 필터를 통과한 오염된 공기 중에서 비수용성 기체와 휘발성 유기 화합물을 제거하는 활성탄 필터 또는 광촉매 장치가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 정전 필터는 상기 정전 분무부를 통과하고 배출되는 물에 의하여 세정되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치에는, 상기 정전 분무부와 상기 공기 배출부 사이에 배치되며, 상기 정전 분무부를 통과한 공기에서 오존을 제거하는 이산화 망간 필터가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 미세액적 분무부는, 복수의 마이크로 노즐을 포함하는 마이크로 노즐 어레이인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 추출판은, 상기 미세액적 분무부 전방에 이격되어 설치되는 절연판, 상기 절연판 중 상기 복수의 마이크로 노즐에 대응되는 위치에 형성되는 홀 및 각 홀에 형성된 전극을 포함하고, 상기 복수의 마이크로 노즐 각각을 제어하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 절연판은, 유리, 폴리카보네이트 및 난연 유리 에폭시 라미네이트 시트로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명의 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치에 따르면 대전된 미세액적을 분사하는 정전 분무부를 이용하여 잦은 필터 교체 없이도 친환경적으로 미세먼지 등에 의하여 오염된 공기를 정화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세액적 분무부의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 노즐 어레이의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세액적 분무부에서의 미세액적 형성 과정을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치 내에서의 공기와 미세액적의 흐름을 도시하는 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(110), 공기 유입부(120), 정전 분무부(150) 및 공기 배출부(160)을 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 하우징(110)은 공기 정화 공간을 제공하고 다른 구성요소들의 설치를 위하여 일정한 내부 공간을 가지며, 본 실시예에 따른 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치(100)의 전체적인 외형을 이루는 구성요소이다. 따라서 상기 하우징(110)은 사각통 형상 등 내부가 비어 있는 다양한 구조로 변형될 수 있다.
다음으로 상기 공기 유입부(110)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(110)의 전단에 설치되며, 상기 하우징(110) 내부로 오염된 공기를 강제로 유입시키는 구성요소이다. 따라서 상기 공기 유입부(120)는 외부의 공기를 강제로 상기 하우징(110) 내부로 유입시킬 수 있는 팬 등으로 구성될 수 있으며, 외부에서 공급되는 전원을 이용하여 회전하면서 외부의 공기를 지속적으로 상기 하우징(110) 내부로 유입시킨다.
다음으로 상기 정전 분무부(150)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(110)을 가로질러 설치되며, 오염된 공기의 이동 방향에 수직되는 상기 하우징(110)의 일측에서 마주보는 타측 방향으로 미세액적을 정전 분무하는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 정전 분무부(150)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(110) 내부 공간 중 공기 정화가 이루어지는 공간을 가로질러 상기 하우징(110) 내에서 오염된 공기가 이동하는 방향과 수직되는 방향으로, 수 ㎛ ~ 수십 nm 정도의 미세한 크기를 액적을 대전된 상태로 분무하여 상기 하우징(110) 내부로 유입되는 오염된 공기에 존재하는 미세먼지를 집진하여 제거하고 미생물을 제거하는 것이다.
이를 위하여 본 실시예에서는 상기 정전 분무부(150)를 구체적으로 도 1, 5에 도시된 바와 같이, 미세액적 분무부(130), 전극부(140) 및 전원부(도면에 미도시)를 포함하여 구성할 수 있다. 먼저 상기 미세액적 분무부(130)는 상기 하우징(110)의 여러 측벽 중 상기 공기 유입부(120)가 설치되는 측벽에 이웃한 일 측벽에 설치되며, 상기 공기 유입부(120)에 의하여 유입된 오염된 공기가 상기 하우징(110) 내부에서 이동하는 방향(도면 상에서 좌측에서 우측 방향)과 수직되는 방향을 향하도록 설치된다.
그리고 본 실시예에서 상기 미세액적 분무부(130)는 전술한 바와 같이, 수 ㎛ ~ 수십 nm 정도의 미세한 크기를 액적을 분사할 수 있도록 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 마이크로 노즐(131)을 이용이 매트릭스 형태로 배치되는 마이크로 노즐 어레이 구조로 구성하는 것이 바람직하다. 이때 상기 마이크로 노즐(131)은 100㎛ 이하의 노즐 크기를 가지도록 형성되며, MEMS 기술을 이용하여 형성될 수 있다.
그리고 상기 마이크로 노즐(131) 주위에는 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 기둥(132)들이 돌출되어 형성됨으로써, 상기 미세액적 분무부(130)의 표면이 소수성을 띄는 것이 바람직하다.
다음으로 상기 전극부(140)는 도 1, 5에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(110)의 측벽들 중에서 상기 미세액적 분무부(130)와 마주보는 위치에, 상기 미세액적 분무부(130)와 이격되어 설치되는 구성요소이다. 즉, 상기 전극부(140)에는 상기 전원부에 의하여 상기 미세액적 분무부(130)와 반대되는 극성 또는 접지 또는 동일한 극성의 전원이나 상대적으로 낮은 크기 등 전기장이 형성될 수 있는 조건의 전원이 인가되어, 상기 미세액적 분무부(130)와 상기 전극부(140) 사이의 공간에 전기장이 형성되도록 한다.
본 실시예에서 상기 전극부(140)는 구체적으로 도 5에 도시된 바와 같이, 다수개의 미세한 관통공이 형성되는 다공성 재질로 이루어지는 플레이트 구조 또는 미세한 메쉬 구조를 가지는 그물 구조인 것이 바람직하다. 이러한 구조를 가지는 전극부(140)에 의하면 상기 미세액적 분무부(130)에서 분사된 미세액적들이 전극부(140) 방향으로 이동하면서 공기 정화 및 살균 기능을 수행하고, 상기 전극부(140)를 통과하여 외부로 배출되는 장점이 있는 것이다.
다음으로 상기 전원부(도면에 미도시)는 상기 미세액적 분무부(130)와 상기 전극부(140) 사이에 전원을 인가하여 전기장을 형성시키는 구성요소이다. 구체적으로 상기 전원부는 상기 미세액적 분무부(130)에 고전압을 걸어주고 상기 전극부(140)를 접지로 구성하여, 대전된 미세액적들이 상기 미세액적 분부부에서 상기 전극부 방향으로 연속적으로 흐르면서 공기 정화와 살균 작용이 지속적으로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
한편 본 실시예에 따른 상기 정전 분무부(150)에는, 도 2, 4에 도시된 바와 같이, 추출판(135)이 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 추출판(135)은 상기 미세액적 분무부(130) 전방에 설치되며, 상기 미세액적 분무부(130)에서의 안정된 정전 분무를 가능하게 함과 동시에 각 마이크로 노즐에서 미세액적의 분무를 제어하는 구성요소이다. 상기 추출판(135)에는 상기 정전 분무부의 개별 마이크로 노즐에 대응되는 위치에 개별적으로 홀(134)이 형성되고, 이 개별 홀(134)에 독립적으로 전압 신호가 인가됨으로써, 각각의 마이크로 노즐(131)을 독립적으로 제어할 수 있다.
이렇게 상기 추출판(135)을 이용하면 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로 노즐(131)에서 분무된 미세액적을 더욱 미세하게 분할할 수 있다.
본 실시예에서 상기 추출판(135)은, 구체적으로 상기 미세액적 분무부(130) 전방에 이격되어 설치되는 절연판(135), 상기 절연판 중 상기 복수의 마이크로 노즐(131)에 대응되는 위치에 형성되는 홀(134) 및 각 홀에 형성된 전극(도면에 미도시)을 포함하여 구성된다. 여기에서 상기 절연판(135)은, 유리, 폴리카보네이트 및 난연 유리 에폭시 라미네이트 시트로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나인 절연판으로 이루어지는 것이 바람직하다.
다음으로 상기 공기 배출부(160)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(110)의 후단에 설치되며, 상기 하우징(110)을 통과한 정화된 공기를 외부로 배출하는 구성요소이다. 이때 상기 공기 배출부(160)는 일정한 공간으로만 형성될 수도 있고, 강제로 상기 하우징(110) 내부의 공기를 외부로 배출할 수 있는 팬 구조를 가질 수도 있다.
그리고 본 실시예에 따른 공기 정화 장치(100)는 상기 공기 유입부(120)와 공기 배출부(160) 중 어느 한 곳에만 공기를 강제 이동시킬 수 있는 팬이 설치되는 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 공기 유입부(120)와 공기 배출부(160) 중 어느 한 곳에만 모터 등에 의하여 강제 회전하는 팬이 설치되면, 상기 하우징(110) 내부를 이동하는 지속적인 공기 흐름을 만들 수 있어서, 지속적인 공기 정화 작업이 가능하기 때문이다.
한편 본 실시예에 따른 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치(100)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 정전 필터(170)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 정전 필터(170)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 공기 유입부(120)와 하우징(110) 전단 사이에 설치되며, 상기 공기 유입부(120)에 의하여 유입되는 외부의 오염된 공기 중에서 거대 먼지를 제거한다. 이러한 거대 먼지는 상기 정전 분무부(150)의 집진 성능에 부담을 가중시키는 원인이므로 상기 하우징(110) 내부로 진입하기 전에 미리 제거하는 것이다.
본 실시예에서 상기 정전 필터(170)는 상기 정전 분무부(150)를 통과하고 배출되는 물에 의하여 자체 세정되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 전극부(140)를 통과하는 미세액적을 모아서 정화하고 배출되는 물을 상기 정전 필터(170)로 공급하는 공급라인(146)을 구성하여, 상기 정전 필터(170)에 대한 자체 세정이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
또한 본 실시예에 따른 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치(100)에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 활성탄 필터 또는 광촉매 장치(180가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 활성탄 필터 또는 광촉매 장치(180)는 상기 정전 필터(170) 후방에 설치되며, 상기 정전 필터(170)를 통과한 외부의 오염된 공기 중에서 비수용성 기체와 휘발성 유기 화합물을 제거한다. 이러한 비수용성 기체와 휘발성 유기 화합물은 상기 정전 분무부(150)에 의한 미세액적에 의하여 제거되지 않으므로 상기 활성탄 필터 또는 광촉매 장치(180)를 이용하여 미리 제거하는 것이다.
또한 본 실시예에 따른 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치(100)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 이산화 망간 필터(190)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 이산화 망간 필터(190)는 상기 정전 분무부(150)와 상기 공기 배출부(160) 사이에 배치되며, 상기 정전 분무부(150)를 통과한 공기에서 오존을 제거한다. 즉, 상기 이산화 망간 필터(190)는 상기 정전 분무부에 걸리는 전기장에 의하여 발생될 수 있는 오존 기체(O3)를 미리 제거하여 인체에 유해한 오존 기체가 외부로 배출되는 것을 방지하는 것이다.
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치
110 : 하우징 120 : 공기 유입부
130 : 미세액적 분사부 140 : 전극부
150 : 정전 분무부 160 : 공기 배출부
170 : 정전 필터 180 : 활성탄 필터 또는 광촉매 장치
190 : 이산화망간 필터

Claims (10)

  1. 일정한 내부 공간을 가지는 하우징;
    상기 하우징의 전단에 설치되며, 상기 하우징 내부로 오염된 공기를 유입시키는 공기 유입부;
    상기 하우징을 가로질러 설치되며, 상기 하우징의 전단에서 후단 방향으로 이동하는 오염된 공기의 이동 방향에 수직되는 방향으로 미세액적을 정전분무하는 정전 분무부;
    상기 하우징의 후단에 설치되며, 상기 하우징을 통과한 정화된 공기를 외부로 배출하는 공기 배출부;를 포함하는 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정전 분무부는,
    상기 하우징의 일측벽에 설치되며, 복수의 마이크로 노즐을 이용하여 상기 하우징 내부로 미세액적을 분무하는 미세액적 분무부;
    상기 미세액적 분무부와 마주보는 위치에 상기 미세 액적 분무부와 이격되어 설치되는 전극부;
    상기 미세액적 분무부와 상기 전극부 사이에 전기장을 형성시키는 전원부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 정전 분무부에는,
    상기 미세액적 분무부 전방에 설치되며, 상기 복수의 미세노즐에 대응되는 홀 및 각 홀에 형성된 전극을 포함하여 상기 미세액적 분무부의 각 노즐에 대한 정전분무를 제어하는 추출판이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 공기 유입부와 하우징 전단 사이에 설치되며, 상기 공기 유입부에 의하여 유입되는 오염된 공기 중에서 거대 먼지를 제거하는 정전 필터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 정전 필터 후방에 설치되며, 상기 정전 필터를 통과한 오염된 공기 중에서 비수용성 기체와 휘발성 유기 화합물을 제거하는 활성탄 필터 또는 광촉매 장치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 정전 필터는 상기 정전 분무부를 통과하고 배출되는 물에 의하여 세정되는 것을 특징으로 하는 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 정전 분무부와 상기 공기 배출부 사이에 배치되며, 상기 정전 분무부를
    통과한 공기에서 오존을 제거하는 이산화 망간 필터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치.
  8. 제3항에 있어서, 상기 미세액적 분무부는,
    복수의 마이크로 노즐을 포함하는 마이크로 노즐 어레이인 것을 특징으로 하는 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 추출판은,
    상기 미세액적 분무부 전방에 이격되어 설치되는 절연판, 상기 절연판 중 상기 복수의 마이크로 노즐에 대응되는 위치에 형성되는 홀 및 각 홀에 형성된 전극을 포함하고, 상기 복수의 마이크로 노즐 각각을 제어하는 것을 특징으로 하는 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 절연판은,
    유리, 폴리카보네이트 및 난연 유리 에폭시 라미네이트 시트로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 물 정전 분무를 이용한 공기 정화 장치.
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