KR20230103218A - 공기정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기정화장치에 관한 것으로서, 각종 먼지나 세균 등을 포함하는 오염 공기를 흡입하는 흡입 팬; 상기 흡입 팬에 의해 흡입된 오염된 공기가 마찰 저항을 일으켜 카르만 와류가 발생되도록 하는 카르만 와류 발생 부재; 상기 카르만 와류 발생 부재에 의해 카르만 와류가 발생되면서 직진 및 회전 운동됨에 따라 운동에너지가 향상된 오염 공기에 물방울을 분사시키는 적어도 하나 이상의 분무 노즐; 및 상기 분무 노즐에 의해 분사되는 물방울과 카르만 와류가 발생된 오염 공기가 교반되어 오염 공기 중 오염원이 흡착된 물방울(수분)을 흡습하고, 깨끗한 공기만 외부로 토출시키는 여과부를 포함한다.

Description

공기정화장치{Dust eliminator}

본 발명은 공기정화장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각 가정이나 사무실 등의 실내에 설치되어 촉매 반응에 의해 오염된 공기를 산화시킴에 따라 내부 공기를 정화시키도록 하는 공기정화장치에 관한 것이다.

최근에는, 산업화 및 도시화에 따른 대기환경의 오염이 심각해지면서 실내공기를 깨끗하게 유지하기 위한 장치의 필요성이 크게 부각되고 있다.

그 대표적인 예가 실내공기 중의 미세먼지, 세균 등의 오염물질을 제거하여 실내공기를 청정하기 유지시키는 공기정화장치이다.

일반적인 공기정화장치의 공기정화 방식은 크게 건식과 습식으로 구분되는데, 건식은 다시 필터 방식과 전기집진방식으로 나누어진다.

먼저, 필터 방식의 공기정화장치는 필터를 통해 실내 중의 먼지나 오염물질을 제거한 후, 정화된 공기를 배출한다.

이러한 필터 방식의 공기정화장치는, 필터가 오염원을 포집하는 효과가 높기 때문에 공기 정화능력이 뛰어난 반면, 필터의 장기간 사용 시 필터에 먼지 입자가 증가하게 되고, 증가된 먼지 입자는 공기가 통과되는 필터의 단면적을 줄이기 때문에 점차적으로 필터를 통과하는 공기의 양은 감소하게 된다.

이에 따라 필터를 이용한 공기정화장치는 필터의 정화 용량이 점차적으로 감소됨에 따라 집진효율이 저하되고, 또한 필터의 주기적인 청소 및 교체가 실시되지 않을 경우, 필터에서 포집된 오염원에 의해 세균이 번식되며, 번식된 세균이 배출되어 실내 거주자의 건강을 저해하는 등의 문제가 발생될 수 있다.

또한, 전기집진 방식의 공기정화장치는, 통상적으로 코로나 전기방전을 이용하여 공기 중의 오염물질을 제거하는 것으로서, 공기정화장치의 내부로 다량의 공기가 빠르게 통과되면서 집진극 표면에 분진이 쌓이게 된다.

그러나, 분진의 비저항이 10⁴ Ω-cm 이하로 낮을 경우, 분진이 집진극 표면에 붙지 못하고 떨어지는 재비산(Re-Entrainment) 현상이 발생하여 집진효율이 저하되고, 반대로 분진의 비저항이 10¹² Ω-cm 이상으로 높을 경우에는, 집진극 표면에 집진되어 있던 기존의 분진을 떨어트리는 역전리(Back Corona) 현상이 발생되어 전체적인 집진효율이 저하되며, 방전판이 작동하면서 높은 농도의 오존을 발생시키는 단점이 있다.

이에 따라, 최근에는 관리가 용이하고 공기 정화력을 향상시킬 수 있는 습식 공기정화 방식이 제안되고 있는데, 그 중 대표적인 습식 공기정화 방식은 물을 이용하여 공기를 정화하는 워터 필터(Water Filter) 방식이 있다.

이러한 워터 필터 방식은 먼지나 세균 등이 포함된 공기를 흡입하여 물과 접촉시킴으로써, 오염된 공기를 정화하는 방식으로 물의 흡착 특성을 이용하기 때문에 오염원을 효과적이면서도 친환경적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 상기와 같은 다양한 종류의 공기정화장치는, 대부분 실내 공간의 바닥에 대하여 배치되는 경우가 대부분이므로, 실내 공간이 협소한 경우 그 배치가 용이하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

특히, 각종 미세먼지 등의 오염원은 그 중량이 매우 가벼워 공기 중에 떠 다니는 경우가 대부분이므로, 바닥에 배치되는 공기정화장치로는 그 정화효율이 한정되는 문제점도 있었다.

한국특허등록 제10-1010559호(2011.01.18.) 한국특허등록 제10-1218943호(2012.12.28.)

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점들에 착안하여 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 카르만 와류(Karman Vortex)에 의해 직진 및 회전운동시키고, 카르만 와류에 의해 소용돌이침에 따라 운동에너지가 향상된 오염 공기에 분무하여 분무된 미세 물방울에 다시 한 번 먼지나 세균 등의 오염원이 최대로 흡착되도록 한 후, 이를 제거하여 깨끗한 공기만 실내 공간으로 토출되도록 함으로써, 정화 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 공기정화장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 오염원을 포함한 공기가 카르만 와류에 의해 소용돌이침에 따라 분무되는 미세 물방울과 접촉시간 및 접촉량이 크게 증가됨에 따라 공기 중 오염원이 물방울에 최대로 흡착이 이루어지고, 이와 같이 오염원이 흡착된 물방울은 흡습력이 우수한 여과부에 흡습되도록 하여 먼지나 세균 등의 오염원과 습기는 회수한 후, 깨끗한 공기만 실내 공간으로 토출이 이루어지도록 함으로써, 주변에 습기에 의한 문제점 발생을 억제하면서도 공기정화의 효율이 우수한 공기정화장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 카르만 와류에 의해 각종 오염원을 최대로 흡착한 물방울이 흡습되는 여과부를 간편하게 교체할 수 있으며, 또한 여과부를 회전식으로 설치하여 주기적으로 회전시켜줌에 따라 오염원이 흡착된 물방울의 흡습력을 항상 최상의 상태로 유지시킴으로써, 공기의 정화효율을 항상 최적의 상태로 유지하도록 하여 결국 공기 정화효율을 극대화할 수 있는 공기정화장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 공기정화장치는, 각종 먼지나 세균 등을 포함하는 오염 공기를 흡입하는 흡입 팬; 상기 흡입 팬에 의해 흡입된 오염된 공기가 마찰 저항을 일으켜 카르만 와류가 발생되도록 하는 카르만 와류 발생 부재; 상기 카르만 와류 발생 부재에 의해 카르만 와류가 발생되면서 직진 및 회전 운동됨에 따라 운동에너지가 향상된 오염 공기에 물방울을 분사시키는 적어도 하나 이상의 분무 노즐; 및 상기 분무 노즐에 의해 분사되는 물방울과 카르만 와류가 발생된 오염 공기가 교반되어 오염 공기 중 오염원이 흡착된 물방울(수분)을 흡습하고, 깨끗한 공기만 외부로 토출시키는 여과부를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 흡입 팬과, 카르만 와류 발생 부재과, 분무 노즐 및 여과부가 내재되는 하우징을 더 포함하며, 상기 흡입 팬과 상기 하우징의 흡입구 사이, 상기 여과부와 상기 하우징의 토출구 사이에는 각각 프리필터가 설치될 수 있다.

한편, 상기 적어도 하나의 분무 노즐은, 상기 카르만 와류를 발생시켜서 상기 여과부 방향으로 직진 및 회전되면서 이동하는 공기의 흐름 방향으로 물방울을 분사시키기 위하여 상기 여과부 방향으로 경사지게 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 여과부는, 서로 대향되는 방향으로 나란하게 한 쌍으로 설치되되, 한 쌍을 이루는 여과부는, 그 선단 측이 서로 이격되어 벌어지고, 후단인 토출구 방향으로 갈수록 점차적으로 그 간격이 좁아지면서 경사지게 설치되며, 상기 토출구 쪽에 위치되는 한 쌍의 여과부들 후단 사이에는 일정 간격만큼 토출 공간부가 형성될 수 있다.

이 때, 상기 한 쌍을 이루는 여과부는, 외주 면에 치합 돌기가 형성된 한 쌍의 제1 회전 로드와, 상기 한 쌍의 제1 회전 로드와 치합되도록 그 내주 면에 등 간격으로 결합 돌기가 형성된 제1 벨트부를 포함하는 제1 여과부재와, 외주 면에 치합 돌기가 형성된 한 쌍의 제2 회전 로드와, 상기 한 쌍의 제2 회전 로드와 치합되도록 그 내주 면에 등 간격으로 결합 돌기가 형성된 제2 벨트부를 포함하는 제2 여과부재로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 제1 여과부재의 제1 벨트부 및 상기 제2 여과부재의 제2 벨트부 외면에는 각각 표면에 미세한 다공성과 다수의 미세 크랙 구조로 수분 흡수가 용이한 종이, 스폰지, 부직포, 발포성 섬유물을 재료로 하는 흡습부재가 탈부착 가능하게 설치될 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 공기정화장치에 의하면, 먼지나 세균 등의 오염원이 포함된 공기가 카르만 와류(Karman Vortex)에 의해 직진 및 회전운동되고, 카르만 와류에 의해 소용돌이침에 따라 운동에너지가 향상된 오염 공기에 분무된 미세 물방울에 먼지나 세균 등의 오염원이 최대로 흡착된 후, 이를 제거하여 깨끗한 공기만 외부로 토출이 이루어지게 됨으로써, 정화 효율이 크게 향상되는 효과가 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 공기정화장치에 의하면, 오염원이 포함된 공기가 카르만 와류에 의해 소용돌이침에 따라 분무되는 미세 물방울과 접촉시간 및 접촉량이 크게 증가됨에 따라 공기 중 오염원이 물방울에 최대로 흡착이 이루어지고, 이와 같이 오염원이 흡착된 물방울은 흡습력이 우수한 여과부에 흡습되어 먼지나 세균 등의 오염원과 습기는 회수됨으로써, 깨끗한 공기만 외부로 토출이 이루어지게 되어 주변에 습기에 의한 문제점 발생이 억제되면서도 공기정화의 효율이 향상되는 효과가 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 공기정화장치에 의하면, 카르만 와류에 의해 각종 오염원이 최대로 흡착된 물방울이 흡습되는 여과부를 간편하게 교체할 수 있으며, 또한 여과부가 회전식으로 설치되어 주기적으로 회전시켜줌에 따라 오염원이 흡착된 물방울의 흡습력을 항상 최상의 상태로 유지시킬 수 있게 됨으로써, 공기의 정화효율이 항상 최적의 상태로 유지되어 결국 공기 정화효율이 극대화되는 효과가 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공기정화장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 평면 구성도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공기정화장치에서, 카르만 원리를 나타내기 위한 모식도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기정화장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 사시도.
도 5는 4의 평면 구성도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

따라서, 몇몇 실시 예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 그리고, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 사시도, 단면도, 측면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함되는 것이다. 또한, 본 발명의 실시 예에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 공기정화장치를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공기정화장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 평면 구성도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공기정화장치에서, 카르만 원리를 나타내기 위한 모식도이다.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 공기정화장치는, 각 가정이나 사무실 등과 같은 실내 공간의 천장 등에 설치되며, 이에 따라 각종 미세먼지나 세균 등과 같은 오염원을 포함한 상태로 부유하는 공기를 상부 공간에서 흡입하여 정화시킨 후 다시 실내 공간으로 토출하게 된다.

이와 같이, 실내 공간의 천장 등에 설치되는 공기정화장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 실내의 오염된 공기 즉, 각종 먼지나 세균 등을 포함하는 공기를 흡입하는 흡입 팬(110)과, 이 흡입 팬(110)에 의해 흡입된 공기와 마찰 저항을 일으켜 카르만 와류가 발생되도록 하는 카르만 와류 발생 부재(200)와, 이 카르만 와류 발생 부재(200)에 의해 카르만 와류가 발생되면서 직진 및 회전 운동됨에 따라 운동에너지가 향상된 오염 공기에 초음파에 의한 미세 물방울을 분사시키는 적어도 하나 이상의 분무 노즐(300) 및, 이 분무 노즐(300)에 의해 분사되는 미세 물방울과 카르만 와류가 발생된 오염 공기가 교반된 상태에서 오염 공기 중 오염원이 흡착된 수분을 흡습하고, 깨끗한 공기만 외부로 토출시키는 여과부(400)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

이와 같이, 흡입 팬(110), 카르만 와류 발생 부재(200), 적어도 하나 이상의 분무 노즐(300) 및 여과부(400)는 각각 선단과 후단에 흡입구(104) 및 토출구(106)를 갖춘 하우징(102)의 내부에 설치될 수 있으며, 흡입 팬(110)과 흡입구(104) 사이와 토출구(106)와 여과부(400) 사이에는 각가 입자가 비교적 큰 이물질을 걸러내기 위한 프리 필터(미도시됨)가 각각 설치될 수 있다.

또한, 적어도 하나 이상의 분무 노즐(300)은 하우징(102)의 양 측면에 설치되어 카르만 와류를 발생시켜서 여과부(400) 방향으로 직진 및 회전운동하면서 이동하는 공기의 흐름 방향으로 물방울을 분사시키기 위하여 여과부(400) 방향으로 경사지게 설치되는 것이 바람직하다.

참고로, 본 발명의 실시 예에 따른 공기정화장치(100)는, 각 가정이나 사무실 등과 같이 비교적 작은 공간에 적용되는 경우, 상기한 바와 같이 하우징(102)이 구비된 것이 적용될 수 있으나, 사무용 빌딩의 로비나 공장 등과 같이 비교적 큰 공간에 적용되는 경우에는 별도의 하우징 없이 흡입 팬(110), 카르만 와류 발생 부재(200), 적어도 하나의 분무 노즐(300) 및 여과부(400)만으로 구성되어 오염 공기를 대류 현상에 의해 정화시키도록 할 수도 있다.

이 경우에는, 하나 이상의 분무 노즐(300)이 별도의 지지 프레임 등에 설치되는 구성으로 이루어질 수 있음은 물론이다.

이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 공기정화장치(100)가 하우징(102)을 포함하는 것을 일 예로 들어 설명하기로 하나, 이는 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 하우징의 구성이 배제된 것일 수도 있음을 밝혀둔다.

한편, 여과부(400)는 서로 대향되는 방향으로 나란하게 한 쌍으로 설치될 수 있는데, 하우징(102)의 중간 부위에 위치하는 선단 측은 서로 이격이 이루어지고, 토출구(106) 방향으로 갈수록 점차적으로 그 간격이 좁혀지도록 경사지게 설치되며, 토출구(106) 측에 위치되는 각각의 후단은 일정 간격만큼 이격되어 깨끗한 공기가 통과되기 위한 토출 공간부(500)를 형성하게 된다.

즉, 한 쌍의 여과부(400)는 선단 측은 서로 이격되어 간격이 넓게 형성되고, 후단 측으로 향할수록 그 간격이 점차적으로 좁아지면서 카르만 와류에 의해 직진 및 회전운동하면서 토출구(106) 쪽으로 이동하는 오염 공기 중, 오염원이 흡착된 물방울과의 접촉 면적이 최대로 향상될 수 있다.

이러한 한 쌍의 여과부(400)는 양 측단에 각각 구동모터(418,428)들에 의해 회전이 이루어지는 회전 로드(412,422)들에 의해 회전이 이루어질 수 있게 되는데, 이의 작동 관계는 후에 상세히 설명하기로 한다.

한 쌍의 여과부(400)는, 외주 면에 치합 돌기가 형성된 한 쌍의 제1 회전 로드(412)와, 이 한 쌍의 제1 회전 로드(412)와 치합되도록 그 내주 면에 등 간격으로 결합 돌기가 형성된 제1 벨트부(414)를 포함하는 제1 여과부재(410)와, 역시 외주 면에 치합 돌기가 형성된 한 쌍의 제2 회전 로드(422)와, 이 한 쌍의 제2 회전 로드(422)와 치합되도록 그 내주 면에 등 간격으로 결합 돌기가 형성된 제2 벨트부(424)를 포함하는 제2 여과부재(420)로 구성될 수 있다.

여기서, 제1 여과부재(410)의 제1 벨트부(414) 및 제2 여과부재(420)의 제2 벨트부(424) 외면에는 각각 표면에 미세한 다공성과 다수의 미세 크랙 구조로 수분 흡수가 용이한 종이, 스폰지, 부직포, 발포성 섬유물 등을 재료로 하는 제1 흡습부재(416) 및 제2 흡습부재(426)가 탈부착 가능하게 설치될 수 있다.

또한, 제1 여과부재(410)에서 한 쌍을 이루는 제1 회전 로드(412)와 제2 여과부재(420)에서 한 쌍을 이루는 제2 회전 로드(422)는 각각 전기적 입력 신호에 의해 구동이 이루어지는 제1 구동모터(418) 및 제2 구동모터(428)들에 의해 회전이 이루어질 수 있으며, 제1 구동모터(418) 및 제2 구동모터(428)의 구동 시 제1 여과부재(410)의 제1 벨트부(414)와 제2 여과부재(420)의 제2 벨트부(424)는 회전이 이루어질 수 있게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어질 수 있는 본 발명의 실시 예에 따른 공기정화장치(100)의 작동 관계를 설명하면 다음과 같다.

공기 정화를 위하여 공기정화장치(100)의 작동을 온(On) 시키게 되면, 흡입 팬(110)이 구동하여 실내의 오염된 공기를 하우징(102) 내부로 흡입시키게 된다.

이와 같이 흡입된 오염 공기는 흡입구(104)를 통과하여 카르만 와류 발생 부재(200)와 마찰을 일으킴에 따라 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 양 방향으로 분기되면서 직진 및 회전 운동을 하게 되면서 카르만 와류를 발생시키게 된다.

따라서, 카르만 와류가 발생된 오염 공기는 그 유속이 점차적으로 느려지게 됨에 따라 정체가 이루어지게 되는데, 이 때 적어도 하나의 분무 노즐(300)로부터 미세 물방울이 분사가 이루어지게 되는바, 분사되는 물방울과 오염 공기의 접촉시간이 증대되어 분사되는 미세 물방울들에 오염 공기 중, 먼지나 세균 등의 오염원의 흡착 효율이 크게 향상됨에 따라 미세 물방울에는 최대치의 오염원이 흡착될 수 있다.

즉, 오염 공기가 직선 방향으로 빠르게 이동하는 경우, 분무 노즐(300)에 의해 분사되는 미세 물방울과의 접촉 시간이 짧아서 분사되는 물방울에 오염원이 흡착되는 효율이 낮아지게 됨으로써, 오염원을 포함한 공기가 그대로 직진하여 토출구(106)를 통해 토출될 우려가 있는 반면, 본 발명의 실시 예에 따른 공기정화장치(100)의 경우, 오염 공기가 카르만 와류 발생에 의해 직진 및 회전 운동됨에 따라 그 유속이 느려지면서 분무 노즐(300)에 의해 분사되는 물방울과의 접촉 시간이 증대되는바, 오염 공기의 오염원이 물방울에 흡착되는 성능이 크게 향상될 수 있다.

이와 같이, 오염원이 흡착된 물방울은 계속 카르만 와류에 의해 소용돌이 치면서 토출구(106) 방향으로 직진 및 회전운동을 하면서 이동하게 된다.

이 때, 한 쌍의 여과부(400)는 그 선단들의 간격이 넓고, 그 후단들의 간격이 좁아지도록 서로 대향되는 방향으로 경사지게 형성되어 있는바, 오염원이 흡착된 물방울과 공기는 한 쌍의 여과부(400) 즉, 제1 여과부재(410)의 경사면과 제2 여과부재(420)의 경사면과 면 접촉이 이루어지게 된다.

한 쌍의 여과부(400)는 앞서 설명한 바와 같이 각각 제1 흡습부재(416) 및 제2 흡습부재(426)가 부착되어 있는바, 각종 오염원이 흡착된 물방울은 한 쌍의 여과부(400)에 부착된 흡습부재(416,426)들에 흡습이 이루어지게 되고, 오염원이 제거된 깨끗한 공기만 한 쌍의 여과부(400) 사이 즉, 제1 여과부재(410)와 제2 여과부재(420) 사이에 형성된 토출 공간부(500)를 통과한 후 토출구(106)를 통해 다시 실내 공간으로 토출이 이루어지게 된다.

여기서, 한 쌍의 여과부(400) 즉, 제1 여과부재(410)와 제2 여과부재(420)는 그 선단의 간격이 넓고, 후단으로 갈수록 그 간격이 점차적으로 좁혀지도록 경사지게 형성되어 있는바, 카르만 와류 발생에 의해 직진 및 회전운동하면서 토출구(106) 쪽으로 이동하는 오염원이 흡착된 물방울은 제1 여과부재(410)의 경사면과 제2 여과부재(420)의 경사면을 따라 이동 중에 계속해서 흡습이 이루어지게 되는바, 필터링 시간 및 면적이 증가되어 그 여과 효율이 크게 향상될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 공기정화장치(100)의 가동 시간이 설정 시간 경과된 경우, 서로 대향되게 경사면을 이루는 한 쌍의 여과부(400)의 각 흡습부재(416,426)들에는 흡착된 오염원이 축적되어 흡습 효율이 저하될 수 있다.

이 경우, 관리자 등이 구동모터(418,428)들에 구동 신호를 입력함에 따라 한 쌍의 제1 회전 로드(412) 및 한 쌍의 제2 회전 로드(422)를 회전시키고, 이에 따라 제1 벨트부(414) 및 제2 벨트부(424)가 회전되도록 함으로써, 오염 공기와 접촉되는 흡습부재들(416,426)을 용이하게 교체시킬 수 있게 된다.

즉, 오염 공기와 접촉되어 오염원이 축적된 흡습부재(416,426)들의 전면은 배면으로 위치 이동되도록 하고, 오염원이 축적되지 않은 흡습부재(416,426)들의 배면은 전면으로 위치 이동되도록 함으로써, 지속적으로 오염원을 효율적으로 제거하도록 할 수 있다.

이 때, 관리자는 공기정화장치(100)의 가동을 잠시 중단시킨 경우에, 오염원이 축적된 배면 측 흡습부재(416,426)들을 탈거하고 새로운 흡습부재를 부착함으로써, 차후에 흡습부재(416,426)들의 교체가 용이하도록 할 수 있다.

참고로, 본 발명의 실시 예에 따른 공기정화장치(100)를 뒷받침하기 위한 도면에서는 별도로 도시하지 않았으나, 하우징(102)의 측부 또는 저부에는 세정수가 공급되어 보관되는 수조가 설치될 수 있으며, 이 수조로부터 세정수가 적어도 하나의 분무 노즐(300)로 공급되도록 배관이 형성될 수 있음을 밝혀둔다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 공기정화장치(100)에 의하면, 먼지나 세균 등의 오염원이 포함된 공기가 카르만 와류(Karman Vortex)에 의해 직진 및 회전운동되고, 카르만 와류에 의해 소용돌이침에 따라 운동에너지가 향상된 오염 공기에 분무된 미세 물방울에 먼지나 세균 등의 오염원이 최대로 흡착된 후, 이를 제거하여 깨끗한 공기만 외부로 토출이 이루어지게 됨으로써, 정화 효율이 크게 향상되는 효과가 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 공기정화장치(100)에 의하면, 오염원이 포함된 공기가 카르만 와류에 의해 소용돌이침에 따라 분무되는 미세 물방울과 접촉시간 및 접촉량이 크게 증가됨에 따라 공기 중 오염원이 물방울에 최대로 흡착이 이루어지고, 이와 같이 오염원이 흡착된 물방울은 흡습력이 우수한 여과부(400)에 흡습되어 먼지나 세균 등의 오염원과 습기는 회수됨으로써, 깨끗한 공기만 외부로 토출이 이루어지게 되어 주변에 습기에 의한 문제점 발생이 억제되면서도 공기정화의 효율이 향상되는 효과가 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 공기정화장치(100)에 의하면, 카르만 와류에 의해 각종 오염원이 최대로 흡착된 물방울이 흡습되는 여과부(400)를 간편하게 교체할 수 있으며, 또한 여과부(400)가 회전식으로 설치되어 주기적으로 회전시켜줌에 따라 오염원이 흡착된 물방울의 흡습력을 항상 최상의 상태로 유지시킬 수 있게 됨으로써, 공기의 정화효율이 항상 최적의 상태로 유지되어 결국 공기 정화효율이 극대화되는 효과가 제공될 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기정화장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 5는 4의 평면도이다.

참고로, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기정화장치(100)를 설명함에 있어서 앞선 실시 예에 따른 공기정화장치(100)와 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 부여하여 설명하고, 그 반복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기정화장치(100)도, 흡입 팬(110)과, 카르만 와류 발생 부재(200a)와, 적어도 하나의 분무 노즐(300)과, 한 쌍의 여과부(400)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

다만, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기정화장치(100)의 경우, 카르만 와류 발생 부재(200a)의 배면에 유선 형의 오목 홈(210)이 형성되고, 이 오목 홈(210)에 보조 분무 노즐(220)이 더 설치되는 구성으로 이루어질 수 있다.

따라서, 흡입 팬(110)의 구동에 의해 흡입된 오염 공기가 카르만 와류 발생 부재(200a)와의 마찰에 의해 직진 및 회전운동되면서 소용돌이침에 따라 카르만 와류를 발생시키면서 토출구(106) 방향으로 이동하게 될 때, 오목 홈(210)에 설치된 보조 분무 노즐(220)로부터 분사되는 물방울과도 교반됨에 따라 오염 공기의 오염원 제거 효율이 더욱 향상될 수 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어질 수 있는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기정화장치(100)의 작동 관계를 설명하면 다음과 같다.

공기 정화를 위하여 공기정화장치(100)의 작동을 온(On) 시키게 되면, 흡입 팬(110)이 구동하여 실내의 오염된 공기를 하우징(102) 내부로 흡입시키게 된다.

이와 같이 흡입된 오염 공기는 흡입구(104)를 통과하여 카르만 와류 발생 부재(200a)와 마찰을 일으킴에 따라 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 양 방향으로 분기되면서 직진 및 회전 운동을 하게 되면서 카르만 와류를 발생시키게 된다.

따라서, 카르만 와류가 발생된 오염 공기는 그 유속이 점차적으로 느려지게 됨에 따라 정체가 이루어지게 되는데, 이 때 적어도 하나의 분무 노즐(300,220)로부터 물방울이 분사가 이루어지게 되는바, 분사되는 물방울과 오염 공기의 접촉시간이 증대되어 분사되는 물방울들에 오염 공기 중, 먼지나 세균 등의 오염원의 흡착 효율이 크게 향상됨에 따라 물방울에는 최대치의 오염원이 흡착될 수 있다.

즉, 오염 공기가 직선 방향으로 빠르게 이동하는 경우, 분무 노즐(300,220)에 의해 분사되는 물방울과의 접촉 시간이 짧아서 분사되는 물방울에 오염원이 흡착되는 효율이 낮아지게 됨으로써, 오염원을 포함한 공기가 그대로 직진하여 토출구(106)를 통해 토출될 우려가 있는 반면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기정화장치(100)의 경우, 오염 공기가 카르만 와류 발생에 의해 직진 및 회전 운동됨에 따라 그 유속이 느려지면서 분무 노즐(300,220))에 의해 분사되는 물방울과의 접촉 시간이 증대되는바, 오염 공기의 오염원이 물방울에 흡착되는 성능이 크게 향상될 수 있다.

특히, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기정화장치(100)의 경우에는, 카르만 와류 발생 부재(200)의 배면, 즉 오염 공기가 마찰을 일으키는 배면 측에 유선 형의 오목 홈(210)이 형성되고, 이 오목 홈(210)에 보조 분무 노즐(220)이 설치되어 있는바, 카르만 와류가 발생된 오염 공기의 중앙 부위에서도 물방울이 분사되는바, 오염 공기 중에 포함된 오염원의 제거 효율이 더욱 극대화될 수 있다.

이 때, 카르만 와류 발생 부재(200)의 배면 측에 형성되는 오목 홈(210)은 유선 형으로 라운드 지게 형성되어 있는바, 카르만 와류 발생 부재(200)의 전면 측과 부딪힘에 따른 마찰로 인해 오염 공기가 양 갈래로 분기되면서 카르만 와류를 형성하는데 아무런 저해 요인으로 작용하지 않게 된다.

따라서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기정화장치(100)는, 하우징(102)의 양 측 부위에서 분무 노즐(300)들에 의해 물방울이 분사되고, 이와 더불어 카르만 와류 발생 부재(200)의 배면 측에서도 보조 분무 노즐(220)에 의해 물방울이 분사되는바, 카르만 와류를 발생하는 오염 공기에 대한 오염원 제거 효율이 더욱 향상될 수 있다.

이와 같이, 오염원이 흡착된 물방울은 계속 카르만 와류에 의해 소용돌이 치면서 토출구(106) 방향으로 직진 및 회전운동을 하면서 이동하게 되면서 한 쌍의 여과부(400)에 의해 오염원이 흡착된 물방울들이 흡습된 후, 깨끗한 공기만 토출 공간부(500) 및 토출구(106)를 통해 외부로 토출이 이루어지게 되는데, 이의 작동 관계 및 작용효과는 앞선 실시 예에서와 동일하므로, 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 공기정화장치 102 : 하우징
104 : 흡입구 106 : 토출구
110 : 흡입 팬 200,200a : 카르만 와류 발생 부재
210 : 오목 홈 220 : 보조 분무노즐
300 : 분무노즐 400 : 여과부
410 : 제1 여과부재 412 : 제1 회전 로드
414 : 제1 벨트부 416 : 제1 흡습부재
418 : 제1 구동모터 420 : 제2 여과부재
422 : 제2 회전 로드 424 : 제2 벨트부
426 : 제2 흡습부재 428 : 제2 구동모터
500 : 토출 공간부

Claims (6)

1. 각종 먼지나 세균 등을 포함하는 오염 공기를 흡입하는 흡입 팬;
   상기 흡입 팬에 의해 흡입된 오염된 공기가 마찰 저항을 일으켜 카르만 와류가 발생되도록 하는 카르만 와류 발생 부재;
   상기 카르만 와류 발생 부재에 의해 카르만 와류가 발생되면서 직진 및 회전 운동됨에 따라 운동에너지가 향상된 오염 공기에 물방울을 분사시키는 적어도 하나 이상의 분무 노즐; 및
   상기 분무 노즐에 의해 분사되는 물방울과 카르만 와류가 발생된 오염 공기가 교반되어 오염 공기 중 오염원이 흡착된 물방울(수분)을 흡습하고, 깨끗한 공기만 외부로 토출시키는 여과부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 흡입 팬과, 카르만 와류 발생 부재과, 분무 노즐 및 여과부가 내재되는 하우징을 더 포함하며,
   상기 흡입 팬과 상기 하우징의 흡입구 사이, 상기 여과부와 상기 하우징의 토출구 사이에는 각각 프리필터가 설치된 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 분무 노즐은,
   상기 카르만 와류를 발생시켜서 상기 여과부 방향으로 직진 및 회전되면서 이동하는 공기의 흐름 방향으로 물방울을 분사시키기 위하여 상기 여과부 방향으로 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 여과부는, 서로 대향되는 방향으로 나란하게 한 쌍으로 설치되되,
   한 쌍을 이루는 여과부는, 그 선단 측이 서로 이격되어 벌어지고, 후단인 토출구 방향으로 갈수록 점차적으로 그 간격이 좁아지면서 경사지게 설치되며,
   상기 토출구 쪽에 위치되는 한 쌍의 여과부들 후단 사이에는 일정 간격만큼 토출 공간부가 형성된 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 한 쌍을 이루는 여과부는,
   외주 면에 치합 돌기가 형성된 한 쌍의 제1 회전 로드와, 상기 한 쌍의 제1 회전 로드와 치합되도록 그 내주 면에 등 간격으로 결합 돌기가 형성된 제1 벨트부를 포함하는 제1 여과부재와,
   외주 면에 치합 돌기가 형성된 한 쌍의 제2 회전 로드와, 상기 한 쌍의 제2 회전 로드와 치합되도록 그 내주 면에 등 간격으로 결합 돌기가 형성된 제2 벨트부를 포함하는 제2 여과부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제1 여과부재의 제1 벨트부 및 상기 제2 여과부재의 제2 벨트부 외면에는 각각 표면에 미세한 다공성과 다수의 미세 크랙 구조로 수분 흡수가 용이한 종이, 스폰지, 부직포, 발포성 섬유물을 재료로 하는 흡습부재가 탈부착 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 공기정화장치.

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