KR20210085357A

KR20210085357A - 차량 탑재 방식의 미세먼지 제거장치 및 이를 탑재한 차량

Info

Publication number: KR20210085357A
Application number: KR1020190178308A
Authority: KR
Inventors: 박상언
Original assignee: (주)에너스
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2021-07-08
Also published as: KR102317736B1

Abstract

본 발명은 차량 탑재 방식의 미세먼지 제거장치 및 이를 탑재한 차량에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 외부 공기에 함유된 미세먼지 입자를 입자 습윤화기에서 습윤화하여 배출하고, 습윤화한 미세먼지 입자와 미세먼지 입자가 제거된 공기를 세퍼레이터가 분리 배출하도록 구성되며, 차량 탑재 방식으로 구성되어 미세먼지가 다량 발생하는 현장에 이동 사용이 가능한 차량 탑재 방식의 미세먼지 제거장치 및 이를 탑재한 차량이 개시된다.

Description

차량 탑재 방식의 미세먼지 제거장치 및 이를 탑재한 차량 {Fine dust removal apparatus of vehicle-mounted type and vehicle having the same}

본 발명은 차량 탑재 방식의 미세먼지 제거장치 및 이를 탑재한 차량에 관한 것으로서, 외부 공기에 함유된 미세먼지 입자를 입자 습윤화기에서 습윤화하여 배출하고, 습윤화한 미세먼지 입자와 미세먼지 입자가 제거된 공기를 세퍼레이터가 분리 배출하도록 구성되며, 차량 탑재 방식으로 구성되어 미세먼지가 다량 발생하는 현장에 이동 사용이 가능한 차량 탑재 방식의 미세먼지 제거장치 및 이를 탑재한 차량에 관한 것이다.

도로공사 현장, 아파트 건설 현장, 레미콘 생산시설 등 다양한 공사 및 건설현장에서 분진이 발생하여 작업자 및 현장 인근 주민들의 건강 위해 요인이 되고 있다.

최근에는 분진뿐만 아니라 미세먼지에 의한 대기 오염 사례가 빈번하게 발생하여 또다른 건강 위해 요인이 되고 있다. 통상적으로, 지름이 10마이크로미터보다 작은 입자를 미세먼지라고 하며, 미세먼지는 주로 연소 입자인 탄소, 유기탄화수소, 질산염, 황산염, 유해금속 성분 등으로 구성된 것으로 알려져 있다.

이를 감안하여 분진이나 먼지를 제거하되 특히 차량에 탑재하여 이동식으로 분진이나 먼지를 제거하기 위한 기술들이 제안된 바 있다.

종래기술의 일예로, 대한민국 등록특허 10-2028742(2019년09월27일 등록)은 이동식 미세먼지 제거시스템에 관한 것으로서, 공기에 포함된 미세먼지를 제거하되, 이동 가능하도록 마련되어, 지역별 미세먼지의 농도에 따라 탄력적으로 운용 가능한 이동식 미세먼지 제거시스템을 제안하였다.

종래기술의 또다른 예로, 대한민국 등록특허 10-1746305(2017년06월05일 등록)은 차량에 탑재되어 이동이 용이한 엔진 직기동 방식의 일체형 터널공사 중 집진장치에 관한 것으로서, 별도의 디젤 엔진과 동력전달장치를 탑재한 트럭에 축류팬과, 습식 다층판형 관성력 집진장치를 일체형으로 조합하여 이동성을 높이고, 동력선의 추가 설치로 인한 경비를 절감하는 집진장치를 제안하였다.

그런데, 상기와 같은 종래기술들은, 송풍팬으로 흡입된 외부 공기에 물을 분무하여 분진과 먼지를 포집하는 일반적인 습식 제거 방식을 사용하므로 분진을 일정 정도 제거할 수는 있지만, 입자 크기가 작은 미세먼지를 제거하는데에는 한계가 있었다.

대한민국 등록특허 10-2028742(2019년09월27일 등록) 대한민국 등록특허 10-1746305(2017년06월05일 등록)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 외부 공기에 함유된 미세먼지 입자를 입자 습윤화기에서 습윤화하여 배출하고, 습윤화한 미세먼지 입자와 미세먼지 입자가 제거된 공기를 세퍼레이터가 분리 배출하도록 구성되며, 차량 탑재 방식으로 구성되어 미세먼지가 다량 발생하는 현장에 이동 사용이 가능한 차량 탑재 방식의 미세먼지 제거장치 및 이를 탑재한 차량을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 차량 탑재가 가능한 프레임; 상기 프레임에 설치되며, 내부로 유입된 세정수 방울과 공기의 혼합물을 원심형의 임펠러로 가압하고, 상기 임펠러의 외측으로 가압 배출된 세정수 방울과 공기의 혼합물을 임펠러 하우징의 내주 측에 구비된 복수의 충돌 모루부에 충돌시켜 공기에 함유된 미세먼지 입자를 습윤화하여 배출하는 입자 습윤화기; 상기 프레임에 설치되며, 상기 임펠러에 회전구동력을 제공하는 구동수단; 미세먼지 입자를 함유한 공기를 외부로부터 흡입하여 흡입 덕트를 통해 상기 입자 습윤화기로 공급하는 흡기 후드; 상기 프레임에 설치되며, 직립 원통형 케이싱을 포함하고, 상기 입자 습윤화기로부터 배출된 습윤화한 미세먼지 입자와 공기의 혼합물이 내부로 유입되며, 습윤화한 미세먼지 입자는 응결하고 하강하여 미세먼지 입자를 함유한 세정수 형태로 하부로 배출되고, 미세먼지 입자가 제거된 공기는 상승하여 상부로 배출되는 세퍼레이터; 차량 탑재가 가능하며, 상기 세퍼레이터에서 배출된 세정수가 저장되는 세정수 탱크; 및 상기 프레임에 설치되며, 상기 세정수 탱크에 저장된 세정수를 가압하고 상기 흡입 덕트로 공급하여 세정수 방울과 공기의 혼합물이 생성되도록 하는 펌프;를 포함하여 구성된 차량 탑재 방식의 미세먼지 제거장치가 개시된다.

바람직하게, 상기 입자 습윤화기는, 복수의 방사형(放射形) 날개를 구비한 원통 형상을 가지며, 원통 형상의 중심축선을 따라 상기 구동수단으로부터 회전구동력을 제공받는 회전 구동축이 결합되며, 원통 형상의 좌측 측면 및 우측 측면의 중앙부에 각각 좌측 유입부와 우측 유입부가 대향하여 형성되어, 상기 좌측 유입부와 우측 유입부를 통해 원통 형상 내부로 대향하여 유입된 세정수 방울과 공기의 혼합물을 상기 방사형 날개의 외측으로 가압 배출하는 임펠러와, 상기 임펠러를 내부에 수용하며, 좌측 측면 및 우측 측면의 중앙부에 각각 연통 형성된 좌측 유입구 및 우측 유입구를 통해 상기 흡입 덕트와 연결되어 세정수 방울과 공기의 혼합물이 상기 임펠러의 좌측 유입부와 우측 유입부로 각각 대향하여 유입되도록 구성되며, 내부에서 습윤화한 미세먼지 입자와 공기의 혼합물이 일측에 형성된 배출구를 통해 배출되도록 구성된 임펠러 하우징과, 상기 임펠러 하우징의 내주 측에 구비되며, 상기 임펠러의 회전 시 임펠러의 외측으로 가압 배출된 세정수 방울과 공기의 혼합물이 충돌하여 상기 세정수 방울이 더 작은 방울들로 분할되도록 하고 분할된 세정수 방울로 미세먼지 입자를 습윤화하는 복수의 충돌 모루부를 포함하여 구성된다.

바람직하게, 상기 세퍼레이터는, 직립 원통형 케이싱과, 상기 직립 원통형 케이싱의 중간 높이 위치에 설치되며 상기 입자 습윤화기로부터 배출된 습윤화한 미세먼지 입자와 공기의 혼합물이 유입되는 유입구와, 상기 직립 원통형 케이싱의 상부면에 형성되며 미세먼지 입자가 제거된 공기가 배출되는 공기 배출구와, 상기 직립 원통형 케이싱의 경사진 하부면의 최하부 위치에 형성되며 습윤화한 미세먼지 입자가 응결하고 하강하여 생성된 미세먼지 입자를 함유한 세정수가 배출되는 세정수 배출구를 포함하여 구성된다.

바람직하게, 상기 세정수 탱크는, 탱크 본체와, 상기 세퍼레이터로부터 배출된 미세먼지 입자를 함유한 세정수가 유입되는 유입구와, 상기 펌프 측으로 내부에 저장된 세정수를 배출하는 배출구와, 상기 탱크 본체 하부에 설치된 드레인 밸브와, 상기 탱크 본체 상부에 설치된 세정수 보충 유입구를 포함하여 구성된다.

본 발명의 또다른 일측면에 따르면, 상기 미세먼지 제거장치를 운전석 후방 측의 탑재 공간에 탑재한 차량으로서, 상기 프레임은 상기 탑재 공간의 후방 위치에 설치되고, 상기 흡기 후드는 차량의 후방 외측으로부터 미세먼지 입자를 함유한 공기를 흡입하도록 설치되며, 상기 세퍼레이터의 직립 원통형 케이싱의 상부면에 형성된 공기 배출구는 차량의 측면 외측으로 미세먼지 입자가 제거된 공기가 배출하도록 설치되되 상기 흡기 후드보다 더욱 높은 위치에 설치되며, 상기 세정수 탱크는 상기 탑재 공간의 전방 위치에 설치되고, 상기 프레임과 상기 세정수 탱크의 사이에 작업자용 유지보수 공간이 마련된 것을 특징으로 하는 차량이 개시된다.

이와 같은 본 발명은, 차량 탑재가 가능한 이동식 구조로 구성되어 미세먼지가 다량 발생하는 현장에 이동 사용이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 좌우 양방향으로 외부 공기를 흡입하는 원심형의 임펠러와 복수의 충돌 모루부를 구비한 입자 습윤화기를 이용하여 미세먼지 입자를 습윤화 제거함으로써, 미세먼지 입자를 함유한 다량의 공기를 효과적으로 정화할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 제거장치를 탑재한 차량의 측면 모식도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 제거장치를 탑재한 차량의 평면 모식도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 제거장치의 주요부의 측면 모식도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 제거장치의 주요부의 평면 모식도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 제거장치의 주요부의 또다른 방향의 측면 모식도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 제거장치의 공정 구성도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 제거장치의 입자 습윤화기의 모식도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 입자 습윤화기의 임펠러의 사시도 방향 모식도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 입자 습윤화기의 동작 원리를 설명하기 위한 단면 모식도,
도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 입자 습윤화기의 동작 원리를 설명하기 위한 단면 모식도,
도 11 내지 도 13은 도 3 내지 도 5의 각각의 모식도 상태를 장치 외부에서 바라본 도면이다.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다.

본 출원에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 구성요소 또는 이들의 조합이 존재하는 것을 표현하려는 것이지, 다른 구성요소 또는 특징이 존재 또는 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 제거장치의 주요부의 측면 모식도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 제거장치의 주요부의 평면 모식도, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 제거장치의 주요부의 또다른 방향의 측면 모식도, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 제거장치의 공정 구성도, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 제거장치의 입자 습윤화기의 모식도, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 입자 습윤화기의 임펠러의 사시도 방향 모식도이다. 도 3 내지 도 5, 도 7은 설명 편의를 위해 장치 내부에 위치하는 구성요소도 실선으로 묘사한다.

본 실시예의 미세먼지 제거장치(DR)는 차량(2)에 탑재가 가능한 방식으로 구성되며, 차량(2) 탑재가 가능한 프레임(10)을 포함한다. 일예로, 프레임(10)은 금속제 빔을 연결한 구조체의 형태를 가질 수 있으며 미세먼지 제거장치의 각각의 요소의 하중을 지지할 수 있는 바닥부를 가질 수 있으며, 특정 형태로 한정되지는 않는다.

일예로, 상기 프레임(10)에는 입자 습윤화기(100), 구동수단(200), 세퍼레이터(400) 및 펌프(600)가 설치된다. 흡기 후드(300)는 상기 프레임(10)에 직접 설치되거나 또는 상기 프레임(10)에 설치된 요소에 기초하여 연결 설치될 수 있다.

상기 입자 습윤화기(100)는 내부로 유입된 세정수 방울과 공기의 혼합물을 원심형의 임펠러(102)로 가압하고, 상기 임펠러(102)의 외측으로 가압 배출된 세정수 방울과 공기의 혼합물을 임펠러 하우징(110)의 내주 측에 구비된 복수의 충돌 모루부(120)에 충돌시켜 공기에 함유된 미세먼지 입자를 습윤화하여 배출한다. 입자 습윤화기(100)의 상세 구성은 후술한다.

상기 구동수단(200)은 상기 임펠러(102)에 회전구동력을 제공한다. 일예로, 상기 구동수단(200)은 전기 모터가 될 수 있으며 이에 한정되지는 않는다. 상기 구동수단(200)은 벨트, 기어 등의 동력전달 요소를 통해 임펠러(102)에 회전구동력을 전달할 수 있다.

상기 흡기 후드(300)는 미세먼지 입자를 함유한 공기를 외부로부터 흡입하여 흡입 덕트(315)를 통해 상기 입자 습윤화기(100)로 공급한다. 상기 흡기 후드(300)의 흡입구는 차량 외측(특히, 후방)을 향해 노출된 상태로 설치될 수 있다.

상기 세퍼레이터(400)는 직립 원통형 케이싱(410)을 포함하고, 상기 입자 습윤화기(100)로부터 배출된 습윤화한 미세먼지 입자와 공기의 혼합물이 내부로 유입되며, 비중 차이를 이용하여, 습윤화한 미세먼지 입자는 응결하고 하강하여 미세먼지 입자를 함유한 세정수 형태로 하부로 배출되고, 미세먼지 입자가 제거된 공기는 상승하여 상부로 배출되도록 구성된다. 세퍼레이터(400)의 상세 구성은 후술한다.

상기 세정수 탱크(500)는 차량(2) 탑재가 가능하며, 상기 세퍼레이터(400)에서 배출된 세정수(미세먼지 입자를 함유한 세정수)가 저장되어 순환 사용되도록 하며, 오염된 세정수를 배출 제거하고 새로운 세정수가 보충 저장될 수도 있다.

일예로, 상기 세정수 탱크(500)는, 탱크 본체(510)와, 상기 세퍼레이터(400)로부터 배출된 미세먼지 입자를 함유한 세정수가 유입되는 유입구(520)와, 상기 펌프(600) 측으로 내부에 저장된 세정수를 배출하는 배출구(530)와, 상기 탱크 본체(510) 하부에 설치된 드레인 밸브(540)와, 상기 탱크 본체(510) 상부에 설치된 세정수 보충 유입구(550)를 포함하여 구성된다.

세정수 탱크(500) 내에 저장된 세정수가 순환 사용 과정에서 미세먼지 입자에 의해 오염이 축적되는 경우, 드레인 밸브(540)를 개방하여 세정수 탱크(500) 내의 세정수의 일부 또는 전부를 배출 제거할 수 있으며, 세정수 보충 유입구(550)를 통해 깨끗한 세정수를 보충할 수 있다. 드레인 밸브(540)에는 타이머가 설치되어 미리 설정된 시간 제어에 의해 자동 개폐될 수도 있으며, 이와 연동하여 세정수 보충 필요 신호를 알림장치(미도시)를 통해 작업자에게 알릴 수도 있다.

상기 펌프(600)는 상기 세정수 탱크(500)에 저장된 세정수를 가압하고 상기 흡입 덕트(315)로 공급하여 세정수 방울과 공기의 혼합물이 생성되도록 한다. 흡입 덕트(315)의 일측에는 오리피스(도 6의 317)가 설치되어 세정수를 흡입 덕트(315) 내부로 분사할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 입자 습윤화기의 동작 원리를 설명하기 위한 단면 모식도이다.

상기 입자 습윤화기(100)의 상세 구성에 대해 설명한다.

상기 입자 습윤화기(100)는 임펠러(102), 임펠러 하우징(110) 및 복수의 충돌 모루부(120)를 포함한다.

상기 임펠러(102)는 복수의 방사형(放射形) 날개(102b)를 구비한 원통 형상을 가지며, 원통 형상의 중심축선(AX1)을 따라 상기 구동수단(200)으로부터 회전구동력을 제공받는 회전 구동축(102d)이 결합되며, 원통 형상의 좌측 측면 및 우측 측면의 중앙부에 각각 좌측 유입부(102a)와 우측 유입부(102a')가 대향하여 형성되어, 상기 좌측 유입부(102a)와 우측 유입부(102a')를 통해 원통 형상 내부로 대향하여 유입된 세정수 방울과 공기의 혼합물을 상기 방사형 날개(102b)의 외측으로 가압 배출한다.

회전 구동축(102d)은 풀리(210,214)와 벨트(212)를 통해 구동수단(200)으로부터 회전구동력을 제공받을 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 회전 구동축(102d)의 양단은 베어링 수단(192)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

임펠러(102)의 회전 시에 임펠러(102) 내부에 생성되는 음압에 의해 세정수 방울과 공기의 혼합물이 임펠러(102) 내부로 유입되고, 임펠러(102)의 회전 시 방사형 날개(102b)의 원심력을 받아 세정수 방울과 공기의 혼합물이 임펠러(102) 외부로 가압 배출된다.

이 과정에서 임펠러(102) 내부에서는, 좌측 유입부(102a)와 우측 유입부(102a')를 통해 원통 형상 내부로 대향하여 각각 유입된 세정수 방울과 공기의 혼합물이 임펠러(102) 내부 공간의 중심측에서 만나 임펠러(102) 외측으로 방사상으로 가압 배출되는 흐름이 생성된다.

일예로, 임펠러(102)는 도 8에 예시된 것처럼 다수의 지지원판(102e)이 일정 간격으로 배치된 큰 폭의 원통 형상으로 구성되어 큰 유량의 흐름 공간이 분할되도록 구성될 수도 있다.

상기 임펠러 하우징(110)은 상기 임펠러(102)를 내부에 수용하며, 좌측 측면 및 우측 측면의 중앙부에 각각 연통 형성된 좌측 유입구(112a) 및 우측 유입구(112a')를 통해 상기 흡입 덕트(315)와 연결되어 세정수 방울과 공기의 혼합물이 상기 임펠러(102)의 좌측 유입부(102a)와 우측 유입부(102a')로 각각 대향하여 유입되도록 구성되며, 내부에서 습윤화한 미세먼지 입자와 공기의 혼합물이 일측(예, 상측)에 형성된 배출구(114)를 통해 배출되도록 구성된다.

상기 복수의 충돌 모루부(120)는 상기 임펠러 하우징(110)의 내주 측에 구비되며, 상기 임펠러(102)의 회전 시 임펠러(102)의 외측으로 가압 배출된 세정수 방울과 공기의 혼합물이 충돌하여 상기 세정수 방울이 더 작은 방울들로 분할되도록 하고 분할된 세정수 방울로 미세먼지 입자를 습윤화한다.

일예로, 각각의 충돌 모루부(120)는 세정수 방울과 공기의 혼합물이 충돌 가능하도록 임펠러(102)의 폭과 동일하거나 유사한 정도의 폭을 갖는 충돌면을 갖는다. 도 9에는 총 10개의 충돌 모루부(120-1~120-10)가 구비된 경우가 예시되지만, 충돌 모루부의 개수는 변경 가능하다.

바람직하게, 상기 각각의 충돌 모루부(120)는, 상기 임펠러(102)의 회전방향(R)을 따라 임펠러 하우징(110)의 내주 측으로부터 임펠러(102) 측에 근접하도록 형성된 제1 경사면(122)과, 상기 제1 경사면(122)의 단부(126)로부터 이어지며 임펠러(102) 측으로부터 임펠러 하우징(110)의 내주 측에 근접하도록 형성되고 상기 제1 경사면(122)보다 더 급격한 경사각을 갖도록 형성된 제2 경사면(124)을 포함하며, 상기 제1 경사면(122)의 단부와 상기 임펠러(102)의 외주부(102c)가 벤츄리 통로(132)를 형성하도록 구성된다. 미설명 부호 t1은 벤츄리 통로의 간격을 나타낸다.

바람직하게, 상기 임펠러(102)의 회전방향(R)을 따라 하나의 충돌 모루부(120-1)의 제2 경사면(124)의 단부에 연접하여 또다른 하나의 충돌 모루부(120-2)의 제1 경사면(122)이 위치한다.

상기 구성을 통해, 상기 임펠러(102)의 회전 시 임펠러(102)의 외측으로 가압 배출된 세정수 방울과 공기의 혼합물이 상기 제1 경사면(122)에 충돌하여 상기 세정액 방울이 더 작게 분할되고, 상기 제1 경사면(122)의 단부(126)와 상기 임펠러(102)의 외주부(102c)가 형성하는 벤츄리 통로(132)를 통과하면서 상기 공기에 포함된 미세먼지 입자들이 상기 세정액 방울에 의해 습윤화하며, 상기 제2 경사면(124)과 상기 임펠러(102)의 외주부(102c)가 형성하는 블렌딩 공간(134)을 통과하면서 습윤화한 미세먼지 입자들이 블렌딩된다.

보다 상세하게 보면, 상기 제1 경사면(122)은 상대적으로 점진적인 경사각을 가지며 상대적으로 길게 형성되므로 제1 경사면(122)에 도달하거나 충돌한 세정수 방울과 공기(미세먼지 입자 함유 공기)의 혼합물을 점진적으로 고속저압의 상태로 유도한다. 또한, 상기 제1 경사면(122)은 임펠러(102)의 외측으로 배출된 세정수 방울과 공기의 혼합물이 충돌하여 세정수 방울이 더 작게 분할되어 습윤화되기에 유리한 조건을 만든다.

상기 제1 경사면(122)의 단부(126)와 상기 임펠러(102)의 외주부(102c)가 형성하는 벤츄리 통로(132)는 고속저압의 상태가 가장 극대화되는 부분으로서, 저압 상태에 의해 공기에 포함된 미세먼지 입자들이 세정수 방울에 의해 습윤화되기에 유리한 환경을 제공한다.

상기 제2 경사면(124)은, 상기 벤츄리 통로(132)를 통과하면서 상기 세정수 방울에 의해 습윤화된 미세먼지 입자들이 갑작스러운 저속 상태로 유도되어 블렌딩되기에 유리한 환경을 제공한다. 이러한 블렌딩은 콜로이드 혼합물의 블렌딩으로 이해될 수 있다.

상기 과정은, 배출구(114)에 인접하여 임펠러 하우징(110) 내에서 가장 낮은 압력을 갖는 첫번째 충돌 모루부(120-1)에서 진행되고(도 9의 흐름 F1), 습윤화된 미세먼지 입자들이 상기 임펠러(102)의 회전방향(R)을 따라 접선 방향으로 흘러(도 9의 흐름 F2) 배출구(114)를 통해 배출될 때까지 복수의 충돌 모루부(120-1,120-2,...,120-9,120-10)에서 반복적으로 진행된다. 상기 과정의 반복에 의해 세정수 방울의 크기는 점점 감소하고, 세정수 방울의 개수 및 표면적은 지수함수적으로 증가하여 입자의 습윤화 효과가 높아진다.

도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 입자 습윤화기의 동작 원리를 설명하기 위한 단면 모식도이다.

변형예로서, 상기 각각의 충돌 모루부(120)는 일 지점이 각각의 힌지축(155)을 통해 상기 임펠러 하우징(110) 측에 각각 고정되어 상기 힌지축(155)을 중심으로 회동 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 힌지축(155)은 각각의 충돌 모루부(120)에 일체로 결합 가능하며, 임펠러 하우징(110) 측에 회동 가능한 구조로 설치될 수 있다. 힌지축(155)은 공지의 다양한 축 회전 기구와 결합되어 회동이 가능하다. 일예로, 임펠러 하우징(110) 외측에 각각의 힌지축(155)을 회동 및 위치 고정할 수 있는 수동식 레버기구, 캠 기구 등이 설치될 수도 있고, 각각의 힌지축(155)을 연동하여 회동 및 위치 고정할 수 있는 수동식 조작기구가 설치될 수도 있다. 다른예로, 임펠러 하우징(110) 외측에 각각의 힌지축(155)을 회동 및 위치 고정할 수 있는 전기제어식 모터 조작 기구가 설치될 수도 있다.

변형예에 따르면, 상기 벤츄리 통로(132)는 상기 제1 경사면(122)의 단부가 상기 임펠러(102)의 외주부(102c)에 근접하는 제1 회동(r1)에 의해 좁아지고, 상기 제1 경사면(122)의 단부가 상기 임펠러(102)의 외주부(102c)로부터 멀어지는 제2 회동(r2)에 의해 넓어지도록 구성된다.

제1 회동(r1)은 벤츄리 통로(132)를 좁아지게 하므로, 저압 상태를 더욱 높여 공기에 포함된 미세먼지 입자들이 세정수 방울에 의해 습윤화되기에 더욱 유리한 환경을 제공한다.

제2 회동(r2)은 벤츄리 통로(132)를 넓어지게 하므로 벤츄리 효과는 낮추게 되지만, 시간당 공기 유량이 큰 조건에서 미세먼지 입자 함유 공기를 정화하는데 유리한 환경을 제공한다.

그러므로, 요구되는 공기정화 조건 또는 유량 조건을 고려하여 제1 회동(r1) 또는 제2 회동(r2)에 의한 벤츄리 통로(132) 상태를 설정할 수 있다.

상기 세퍼레이터(400)의 상세 구성에 대해 설명한다.

상기 세퍼레이터(400)는 직립 원통형 케이싱(410), 유입구(420), 공기 배출구(430) 및 세정수 배출구(440)를 포함한다.

상기 직립 원통형 케이싱(410)은 상기 프레임(10)에 설치된다.

상기 유입구(420)는 상기 직립 원통형 케이싱(410)의 중간 높이 위치에 설치되며 상기 입자 습윤화기(100)로부터 배출된 습윤화한 미세먼지 입자와 공기의 혼합물이 유입된다.

도 3에 예시된 것처럼 상기 유입구(420)는 상기 직립 원통형 케이싱(410)의 중심축선(AX2)에서 편심된 방향을 향하도록 설치되어, 습윤화한 미세먼지 입자와 공기의 혼합물이 상기 직립 원통형 케이싱(410) 내부로 유입되고(C) 케이싱(410) 내부의 원형 단면의 벽면을 타고 회전 방향의 흐름(RW)이 유도되도록 구성된다. 이러한 회전 방향의 흐름(RW)에 의해 습윤화한 미세먼지 입자와 공기의 혼합물은 원심력을 받는 상태가 되는데, 비중이 상대적으로 큰 습윤화한 미세먼지 입자는 더 큰 원심력을 받고 공기는 상대적으로 더 작은 원심력을 받게 되어, 비중 차이만을 이용하여 분리되는 것보다 더욱 효과적으로 분리될 수 있게 된다.

상기 공기 배출구(430)는 상기 직립 원통형 케이싱(410)의 상부면(430a)에 형성되며 미세먼지 입자가 제거된 공기가 배출된다. 상대적으로 비중이 작은 공기는 상측으로 배출된다. 미설명 부호 490은 공기 배출용 후드이다.

상기 세정수 배출구(440)는 상기 직립 원통형 케이싱(410)의 경사진 하부면(440a)의 최하부 위치에 형성되며 습윤화한 미세먼지 입자가 응결하고 하강하여 생성된 미세먼지 입자를 함유한 세정수가 배출된다. 상대적으로 비중이 큰 습윤화한 미세먼지 입자는 하강하면서 응결하게 되며 결과적으로 직립 원통형 케이싱(410)의 경사진 하부면(440a)에 세정수 형태로 모여서 배출된다.

본 실시예의 미세먼지 제거장치(DR)를 탑재한 차량(2)에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 제거장치를 탑재한 차량의 측면 모식도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 제거장치를 탑재한 차량의 평면 모식도이다.

일예로, 본 실시예의 차량(2)은 트럭과 같이 장치 탑재가 가능한 차량으로서, 상기 미세먼지 제거장치(DR)를 운전석(2b) 후방 측의 탑재 공간(2a)에 탑재한다. 이를 위해, 상기 프레임(10)은 상기 탑재 공간(2a)의 후방(B) 위치에 설치된다.

일예로, 상기 프레임(10)에는 복수의 제1 아이볼트(B1)가 설치되고, 상기 탑재 공간(2a)의 바닥면에는 복수의 제2 아이볼트(B2)가 설치되어, 상기 제1 아이볼트(B1)와 제2 아이볼트(B2)를 화물용 끈(SB)으로 상호 고정 가능하도록 구성된다.

본 실시예의 차량(2)에서, 상기 흡기 후드(300)는 차량(2)의 후방(B) 외측으로부터 미세먼지 입자를 함유한 공기를 흡입하도록 설치된다.

본 실시예의 차량(2)에서, 상기 세퍼레이터(400)의 직립 원통형 케이싱(410)의 상부면에 형성된 공기 배출구(430)는 차량(2)의 측면 외측으로 미세먼지 입자가 제거된 공기가 배출하도록 설치되되 상기 흡기 후드(300)보다 더욱 높은 위치에 설치된다.

이렇게 흡기 후드(300)를 차량(2)의 후방(B) 외측에 설치하면 차량의 주행 중에 미세먼지 제거 동작을 하더라도, 외부 공기 흡입이 원활하게 이뤄질 수 있다. 또한, 공기 배출구(430)를 차량(2)의 측면 외측에 또한 상기 흡기 후드(300)보다 더욱 높은 위치에 설치하면, 흡기 후드(300)의 공기 흡입 공간과 공기 배출 공간이 서로 최대한 이격되어 상호 영향을 주지 않을 수 있으며, 차량의 주행 중에 미세먼지가 제거된 공기를 배출 시에 외부 공기의 흐름 및 압력이 공기 배출에 유리한 환경이 된다.

본 실시예의 차량(2)에서, 상기 세정수 탱크(500)는 상기 탑재 공간(2a)의 전방(F) 위치에 설치된다.

일예로, 상기 세정수 탱크(500)는 사각 박스 형태의 탱크 본체(510)를 포함하며, 상기 탱크 본체(510)는 앵글 부재(AE)에 의해 적어도 일측 하단부의 설치 위치가 고정되고, 상기 앵글 부재(AE)는 고정용 아이볼트(B3)를 이용하여 상기 탑재 공간(2a)의 바닥면(2a')에 고정된다. 세정수 탱크(500)는 세정수 라인(602)을 통해 흡입 덕트(315)의 일측에 설치된 오리피스(도 6의 317)에 연결되며 펌프(600)의 구동에 의해 세정수를 흡입 덕트(315)내부로 가압 분사할 수 있다.

본 실시예의 차량(2)에서, 상기 프레임(10)과 상기 세정수 탱크(500)의 사이에 작업자용 유지보수 공간(2c)이 마련된다.

바람직하게, 본 실시예의 차량(2)에는, 상기 탑재 공간(2a)의 전방(F) 위치이며 상기 세정수 탱크(500)의 측방향 위치에 상기 구동수단(200) 및 펌프(600)에 이동식 전원을 공급하기 위한 발전기(700)가 설치된다.

도 6을 참조하여 본 실시예의 미세먼지 제거장치(DR)의 동작을 설명한다.

흡기 후드(300)는 미세먼지 입자를 함유한 공기(A1)를 외부로부터 흡입하여 흡입 덕트(315)를 통해 상기 입자 습윤화기(100)로 공급한다. 상기 흡기 후드(300)의 흡입구는 차량 외측(특히, 후방)을 향해 노출된 상태로 설치될 수 있다.

흡입 덕트(315)의 일측에는 오리피스(317)가 설치되어 세정수를 흡입 덕트(315) 내부로 분사하며, 그 결과 세정수 방울과 공기의 혼합물의 상태가 되어 상기 입자 습윤화기(100)로 유입된다.

입자 습윤화기(100)는 내부로 유입된 세정수 방울과 공기의 혼합물을 원심형의 임펠러(102)로 가압하고, 상기 임펠러(102)의 외측으로 가압 배출된 세정수 방울과 공기의 혼합물을 임펠러 하우징(110)의 내주 측에 구비된 복수의 충돌 모루부(120)에 충돌시켜 공기에 함유된 미세먼지 입자를 습윤화하여 배출한다.

입자 습윤화기(100)로부터 배출된 습윤화한 미세먼지 입자와 공기의 혼합물이 세퍼레이터(400)의 내부로 유입되며, 비중 차이를 이용하여, 습윤화한 미세먼지 입자는 응결하고 하강하여 미세먼지 입자를 함유한 세정수 형태로 세퍼레이터(400)의 하부로 배출되고, 미세먼지 입자가 제거된 공기는 상승하여 세퍼레이터(400)의 상부로 배출된다.

세퍼레이터(400)의 하부로 배출된 세정수(미세먼지 입자를 함유한 세정수)는 세정수 탱크(500)에 유입되어 저장된다.

펌프(600)는 상기 세정수 탱크(500)에 저장된 세정수를 가압하고 상기 흡입 덕트(315)로 공급하여 상술한 바와 같이 세정수 방울과 공기의 혼합물이 생성되도록 한다.

미세먼지 입자가 제거된 공기(A2)는 세퍼레이터(400)의 상부로 배출되어 외부로 배출된다.

이러한 과정을 통해, 미세먼지 입자를 함유한 공기(A1)가 본 실시예의 미세먼지 제거장치(DR)의 의해 정화되어 미세먼지 입자가 제거된 공기(A2)의 상태로 배출될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.

2: 차량
2a: 탑재 공간
2b: 운전석
2c: 작업자용 유지보수 공간
10: 프레임
100: 입자 습윤화기
102: 임펠러
110: 임펠러 하우징
120: 충돌 모루부
200: 구동수단
300: 흡기 후드
315: 흡입 덕트
400: 세퍼레이터
410: 직립 원통형 케이싱
420: 유입구
430: 공기 배출구
440: 세정수 배출구
500: 세정수 탱크
600: 펌프
DR: 미세먼지 제거장치
W: 세정수
WK: 작업자

Claims

차량 탑재가 가능한 프레임;
상기 프레임에 설치되며, 내부로 유입된 세정수 방울과 공기의 혼합물을 원심형의 임펠러로 가압하고, 상기 임펠러의 외측으로 가압 배출된 세정수 방울과 공기의 혼합물을 임펠러 하우징의 내주 측에 구비된 복수의 충돌 모루부에 충돌시켜 공기에 함유된 미세먼지 입자를 습윤화하여 배출하는 입자 습윤화기;
상기 프레임에 설치되며, 상기 임펠러에 회전구동력을 제공하는 구동수단;
미세먼지 입자를 함유한 공기를 외부로부터 흡입하여 흡입 덕트를 통해 상기 입자 습윤화기로 공급하는 흡기 후드;
상기 프레임에 설치되며, 직립 원통형 케이싱을 포함하고, 상기 입자 습윤화기로부터 배출된 습윤화한 미세먼지 입자와 공기의 혼합물이 내부로 유입되며, 습윤화한 미세먼지 입자는 응결하고 하강하여 미세먼지 입자를 함유한 세정수 형태로 하부로 배출되고, 미세먼지 입자가 제거된 공기는 상승하여 상부로 배출되는 세퍼레이터;
차량 탑재가 가능하며, 상기 세퍼레이터에서 배출된 세정수가 저장되는 세정수 탱크; 및
상기 프레임에 설치되며, 상기 세정수 탱크에 저장된 세정수를 가압하고 상기 흡입 덕트로 공급하여 세정수 방울과 공기의 혼합물이 생성되도록 하는 펌프;를 포함하여 구성된 차량 탑재 방식의 미세먼지 제거장치.
제1항에 있어서,
상기 입자 습윤화기는,
복수의 방사형(放射形) 날개를 구비한 원통 형상을 가지며, 원통 형상의 중심축선을 따라 상기 구동수단으로부터 회전구동력을 제공받는 회전 구동축이 결합되며, 원통 형상의 좌측 측면 및 우측 측면의 중앙부에 각각 좌측 유입부와 우측 유입부가 대향하여 형성되어, 상기 좌측 유입부와 우측 유입부를 통해 원통 형상 내부로 대향하여 유입된 세정수 방울과 공기의 혼합물을 상기 방사형 날개의 외측으로 가압 배출하는 임펠러와,
상기 임펠러를 내부에 수용하며, 좌측 측면 및 우측 측면의 중앙부에 각각 연통 형성된 좌측 유입구 및 우측 유입구를 통해 상기 흡입 덕트와 연결되어 세정수 방울과 공기의 혼합물이 상기 임펠러의 좌측 유입부와 우측 유입부로 각각 대향하여 유입되도록 구성되며, 내부에서 습윤화한 미세먼지 입자와 공기의 혼합물이 일측에 형성된 배출구를 통해 배출되도록 구성된 임펠러 하우징과,
상기 임펠러 하우징의 내주 측에 구비되며, 상기 임펠러의 회전 시 임펠러의 외측으로 가압 배출된 세정수 방울과 공기의 혼합물이 충돌하여 상기 세정수 방울이 더 작은 방울들로 분할되도록 하고 분할된 세정수 방울로 미세먼지 입자를 습윤화하는 복수의 충돌 모루부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량 탑재 방식의 미세먼지 제거장치.
제2항에 있어서,
상기 각각의 충돌 모루부는,
상기 임펠러의 회전방향을 따라 임펠러 하우징의 내주 측으로부터 임펠러 측에 근접하도록 형성된 제1 경사면과,
상기 제1 경사면의 단부로부터 이어지며 임펠러 측으로부터 임펠러 하우징의 내주 측에 근접하도록 형성되고 상기 제1 경사면보다 더 급격한 경사각을 갖도록 형성된 제2 경사면을 포함하며,
상기 제1 경사면의 단부와 상기 임펠러의 외주부가 벤츄리 통로를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 탑재 방식의 미세먼지 제거장치.
제3항에 있어서,
상기 임펠러의 회전 시 임펠러의 외측으로 가압 배출된 세정수 방울과 공기의 혼합물이 상기 제1 경사면에 충돌하여 상기 세정액 방울이 더 작게 분할되고, 상기 제1 경사면의 단부와 상기 임펠러의 외주부가 형성하는 벤츄리 통로를 통과하면서 상기 공기에 포함된 미세먼지 입자들이 상기 세정액 방울에 의해 습윤화하며, 상기 제2 경사면과 상기 임펠러의 외주부가 형성하는 블렌딩 공간을 통과하면서 습윤화한 미세먼지 입자들이 블렌딩되도록 것을 특징으로 하는 차량 탑재 방식의 미세먼지 제거장치.
제3항에 있어서,
상기 임펠러의 회전방향을 따라 하나의 충돌 모루부의 제2 경사면의 단부에 연접하여 또다른 하나의 충돌 모루부의 제1 경사면이 위치하는 것을 특징으로 하는 차량 탑재 방식의 미세먼지 제거장치.
제3항에 있어서,
상기 각각의 충돌 모루부는 일 지점이 각각의 힌지축을 통해 상기 임펠러 하우징 측에 각각 고정되어 상기 힌지축을 중심으로 회동 가능하도록 구성되며,
상기 벤츄리 통로는 상기 제1 경사면의 단부가 상기 임펠러의 외주부에 근접하는 제1 회동에 의해 좁아지고, 상기 제1 경사면의 단부가 상기 임펠러의 외주부로부터 멀어지는 제2 회동에 의해 넓어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 탑재 방식의 미세먼지 제거장치.
제1항에 있어서,
상기 세퍼레이터는,
직립 원통형 케이싱과,
상기 직립 원통형 케이싱의 중간 높이 위치에 설치되며 상기 입자 습윤화기로부터 배출된 습윤화한 미세먼지 입자와 공기의 혼합물이 유입되는 유입구와,
상기 직립 원통형 케이싱의 상부면에 형성되며 미세먼지 입자가 제거된 공기가 배출되는 공기 배출구와,
상기 직립 원통형 케이싱의 경사진 하부면의 최하부 위치에 형성되며 습윤화한 미세먼지 입자가 응결하고 하강하여 생성된 미세먼지 입자를 함유한 세정수가 배출되는 세정수 배출구를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량 탑재 방식의 미세먼지 제거장치.
제7항에 있어서,
상기 세퍼레이터의 유입구는 상기 직립 원통형 케이싱의 중심축선에서 편심된 방향을 향하도록 설치되어, 습윤화한 미세먼지 입자와 공기의 혼합물이 상기 직립 원통형 케이싱 내부로 유입되고 회전 방향의 흐름이 유도되도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 탑재 방식의 미세먼지 제거장치.
제1항에 있어서,
상기 세정수 탱크는,
탱크 본체와,
상기 세퍼레이터로부터 배출된 미세먼지 입자를 함유한 세정수가 유입되는 유입구와,
상기 펌프 측으로 내부에 저장된 세정수를 배출하는 배출구와,
상기 탱크 본체 하부에 설치된 드레인 밸브와,
상기 탱크 본체 상부에 설치된 세정수 보충 유입구를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량 탑재 방식의 미세먼지 제거장치.
제1항의 미세먼지 제거장치를 운전석 후방 측의 탑재 공간에 탑재한 차량으로서,
상기 프레임은 상기 탑재 공간의 후방 위치에 설치되고,
상기 흡기 후드는 차량의 후방 외측으로부터 미세먼지 입자를 함유한 공기를 흡입하도록 설치되며,
상기 세퍼레이터의 직립 원통형 케이싱의 상부면에 형성된 공기 배출구는 차량의 측면 외측으로 미세먼지 입자가 제거된 공기가 배출하도록 설치되되 상기 흡기 후드보다 더욱 높은 위치에 설치되며,
상기 세정수 탱크는 상기 탑재 공간의 전방 위치에 설치되고,
상기 프레임과 상기 세정수 탱크의 사이에 작업자용 유지보수 공간이 마련된 것을 특징으로 하는 차량.
제10항에 있어서,
상기 세정수 탱크는 사각 박스 형태의 탱크 본체를 포함하며,
상기 탱크 본체는 앵글 부재에 의해 적어도 일측 하단부의 설치 위치가 고정되고,
상기 앵글 부재는 고정용 아이볼트를 이용하여 상기 탑재 공간의 바닥면에 고정되는 것을 특징으로 하는 차량.
제10항에 있어서,
상기 탑재 공간의 전방 위치이며 상기 세정수 탱크의 측방향 위치에 상기 구동수단 및 펌프에 이동식 전원을 공급하기 위한 발전기가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량.
제10항에 있어서,
상기 프레임에는 복수의 제1 아이볼트가 설치되고,
상기 탑재 공간의 바닥면에는 복수의 제2 아이볼트가 설치되어,
상기 제1 아이볼트와 제2 아이볼트를 화물용 끈으로 상호 고정 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량.