KR20240069005A - 정전기 방식을 이용하여 공기 중 부유하는 미생물을 수집하는 장치 및 이를 이용한 수집 방법 - Google Patents

정전기 방식을 이용하여 공기 중 부유하는 미생물을 수집하는 장치 및 이를 이용한 수집 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정전기 방식을 이용하여 공기 중 부유하는 미생물을 수집하는 장치 및 이를 이용한 수집 방법에 관한 것으로, 정전기 방식을 이용하여 공기 중 부유하는 미생물을 수집하는 장치 및 이를 이용한 수집 방법은 정전기적 인력을 사용하여 공기 중에 부유하는 미생물 입자를 높은 효율로 수집할 수 있으며, 수집전극이 수집전극몸체와 절연되어 구성됨으로써 수집전극과 상기 수집전극몸체의 고전압에 의한 방전현상(아크방전)을 방지할 수 있다.

Description

정전기 방식을 이용하여 공기 중 부유하는 미생물을 수집하는 장치 및 이를 이용한 수집 방법{Device for Collecting Microorganisms Suspended in Air using Electrostatic Method and Collection Method using The Same}
본 발명은 정전기 방식을 이용하여 공기 중 부유하는 미생물을 수집하는 장치 및 이를 이용한 수집 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기 중에 부유하는 미생물을 포함한 미세한 입자들을 정전기적 인력을 이용하여 수집할 수 있도록 하는 정전기적 방식을 이용하여 공기 중 부유하는 미생물을 수집하는 장치 및 이를 이용한 수집 방법에 관한 것이다.
미세먼지는 공기 중에 떠다니는 유해 물질이다. 미세먼지는 배출원에 따라 질소산화물과 황산화물, 암모늄이나 탄소화합물, 금속화합물 등과 같은 다양한 화합물이 뒤섞여 이루어질 수 있다. 미세먼지는 주로 호흡기를 통해 체내에 들어올 수 있어 인체에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 또한, 미세먼지는 성분 그 자체로도 위험하지만, 바이러스 또는 미생물을 옮기는 ‘매개체’의 역할을 할 수 있어 추가적인 감염 위험이 있기 때문에 다양한 경로로 건강을 위협할 수 있다. 따라서 공기 중 부유하는 미세먼지 및 미세입자를 포집하여 미먼지 및 미세먼지에 분포하는 입자의 구성 성분에 대한 분석이 필요하다.
종래 한국공개특허 제10-2016-0075133(2016.06.29.)에는 정전기 효과에 의해 공기 중에 존재하는 미세입자를 포집할 수 있도록 대전된 패드를 이용한 미세입자 포집장치및 분석방법에 대하여 개시되어 있었다. 그러나 종래의 미세입자 포집장치는 미세입자 포집장치에서 미세입자가 포집된 패드를 수집하여 증류수가 담긴 용기에 넣어 미세입자를 탈착하여야 하므로, 미세입자를 탈착하기 위해 패드를 따로 수집해서 탈착해야하는 번거로움이 있었다.
1. 한국공개특허 제10-2016-0075133, 2016.06.29.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 정전기 방식을 이용하여 공기 중에 부유하는 미생물 입자를 정전기적 인력을 사용하여 높은 효율로 수집할 수 있는 정전기 방식을 이용하여 공기 중 부유하는 미생물을 수집하는 장치 및 이를 이용한 수집 방법에 관한 것이다.
본 발명의 전기식 입자 수집 장치는 미세입자를 포함한 공기 중 부유입자를 유입시켜 입자를 하전 시키며, 원통형으로 형성되는 방사유닛; 상기 방사유닛이 중심축에 연통되어 위치하고 내부에 하전을 띤 입자를 수집하는 수집유닛을 구비하는 원통형으로 형성된 수집유닛; 상기 수집유닛 외부에 위치하고 상기 수집유닛에 수집된 하전을 띤 수집입자를 추출하기 위한 수집용액을 공급하고 회수하는 추출유닛; 을 포함한다.
또한, 상기 방사유닛은 상기 방사유닛 내부의 중심부에 구비되며, 상기 방사유닛과 절연되고 끝단부가 뾰족한 첨단 형상을 가지는 방사전극, 상기 방사유닛 내부의 하측에 구비되며, 상기 방사유닛과 절연되고 상기 방사전극과 일정간격 이격된 원통형의 방사대전전극, 상기 방사대전전극의 하부에 구비되어 상기 방사대전전극으로부터 하전을 띤 수집입자를 방사하는 방사유닛출구를 포함한다.
또한, 상기 방사유닛은 상기 방사유닛의 외부에 구비된 방사전원공급장치, 상기 방사전원공급장치와 직렬 연결되어 상기 방사전극에 +2~+7kV의 전압을 인가하도록 구비되는 제1권선, 상기 방사전원공급장치와 직렬 연결되어 상기 방사대전전극에 -2~-7kV의 전압을 인가하도록 구비되는 제2권선을 포함한다.
또한, 상기 수집유닛은 상기 수집유닛 내부의 중심축에 설치된 방사유닛 출구와 일정거리로 이격되어 하전을 띤 수집입자를 수집하는 원통형의 수집전극몸체, 상기 수집전극몸체 내부에 형성되고 상기 수집전극 몸체와 절연되는 수집전극, 상기 수집전극과 이격되어 링 형태로 형성되고 상기 수집전극몸체와 절연되는 수집대전전극을 포함한다.
또한, 상기 수집유닛은 상기 수집유닛의 하부에 위치하여 상기 수집전극의 표면에 붙은 입자에 진동을 발생시키는 진동모터를 더 포함한다.
또한, 상기 수집유닛은 상기 수집전극과 상기 수집전극몸체가 관통되어 관통홀이 형성된다.
또한, 상기 수집유닛은 상기 수집전극과 상기 수집전극몸체가 관통되어 형성된 관통홀이 상기 수집용액과 이송라인으로 연결된다.
또한, 상기 수집유닛은 상기 수집유닛의 외부에 구비된 방사전원공급장치, 상기 수집전원공급장치와 직렬 연결되어 상기 수집전극에 +2~+7kV의 전압을 인가하도록 구비되는 제3권선, 상기 수집전원공급장치와 직렬 연결되어 상기 수집대전전극에 -2~-7kV의 전압을 인가하도록 구비되는 제4권선을 포함한다.
또한, 상기 추출유닛은 상기 수집전극의 표면에 수집된 입자가 수집용액으로부터 분리되어 이송라인으로부터 이송되어 상기 수집전극의 표면에 수집된 입자가 수집되어 수집용액이 담겨있는 수집용액용기를 포함한다.
또한, 상기 추출유닛은 상기 수집전극의 표면에 붙은 입자를 회수하기 위해 상기 이송라인에 액체펌프를 구비한다.
다음으로, 본 발명의 전기식 입자 수집 장치를 이용한 전기식 입자 수집 방법은 미세입자를 포함한 공기 중 부유입자를 방사유닛 내부로 유입시켜 전기적 이온방사를 통하여 기체에 존재하는 입자를 하전 시키는 방사단계; 상기 방사단계에서 내부에 하전을 띤 입자가 정전기적 인력으로 수집되는 수집단계; 상기 수집단계에서 수집된 하전을 띤 수집입자를 추출하기 위한 수집용액(300)을 공급하고 회수하는 추출단계; 를 포함한다.
또한, 상기 방사단계는 방사유닛과 절연되고 플러스 전원이 인가된 방사전극과 마이너스 전극이 인가된 방사대전극 사이에서 방사되는 플러스 이온으로 방사유닛 내부에 흐르는 기체에 포함된 입자가 플러스 하전을 띄게 되어 방사유닛에 유입되는 유입단계, 상기 유입단계에서 유입된 입자가 방사전극에 의해 방전되어 방사되는 이온방사단계, 상기 이온방사단계에서 방사된 입자가 방사유닛출구에서 배기되는 배기단계를 포함한다.
또한, 상기 방사단계는 상기 방사유닛의 외부에 구비된 방사전원공급장치에 의해 전압이 공급되는 방사전원공급단계, 제1권선에 의해 상기 방사전원공급장치와 직렬 연결되어 상기 방사전극에 +2~+7kV의 전압이 인가되는 2차방사전압인가단계, 제2권선에 의해 상기 방사전원공급장치와 직렬 연결되어 상기 방사대전전극에 -2~-7kV 의 전압이 인가되는 2차방사전압인가단계를 포함한다.
또한, 상기 수집단계는 방사유닛출구에서 배출되는 기체가 수집전극몸체와 충돌하고, 상기 수집전극몸체의 바깥쪽으로 유동하는 유동단계, 상기 유동단계에서 유동된 기체가 수집관로 출구를 통하여 배출되는 배출단계를 포함한다.
또한, 상기 수집단계는 상기 수집유닛의 외부에 구비된 수집전원공급장치에 의해 전압이 공급되는 수집전원공급단계, 제3권선에 의해 상기 방사전원공급장치와 직렬 연결되어 상기 수집대전전극에 +2~+7kV의 전압이 인가되는 1차수집전압인가단계, 제4권선에 의해 상기 방사전원공급장치와 직렬 연결되어 상기 수집전극에 -2~-7kV의 전압이 인가되는 2차수집전압인가단계를 포함한다.
또한, 상기 추출단계는 액체이송라인과 연결된 액체펌프의 정방향 회전동작으로 액체이송라인을 통하여 수집용액이 수집전극에 공급되는 공급단계, 상기 수집전극의 표면에 붙은 입자가 진동모터로부터 발생한 진동으로 인하여 수집용액에서 분리되어 용액에 분리되는 분리단계, 상기 액체펌프의 역방향 회전동작으로 용액에 분리된 입자가 수집용액용기로 회수되는 회수단계를 포함한다.
본 발명의 정전기 방식을 이용하여 공기 중 부유하는 미생물을 수집하는 장치 및 이를 이용한 수집 방법은 정전기적 인력을 사용하여 공기 중에 부유하는 미생물 입자를 높은 효율로 수집할 수 있다.
또한 본 발명의 정전기 방식을 이용하여 공기 중 부유하는 미생물을 수집하는 장치 및 이를 이용한 수집 방법은 수집전극과 상기 수집전극몸체의 고전압에 의한 방전현상(아크방전)을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 전기식 입자 수집 장치의 모식도
도 2는 본 발명의 전기식 입자 수집 방치를 사용한 전기식 입자 수집 방법 개념도
도 3는 본 발명의 전기식 입자 수집 방치를 사용한 전기식 입자 수집 방법 흐름도
도 4는 본 발명의 전기식 입자 수집방법의 실시예 개념도
도 5는 본 발명의 전기식 입자 수집방법의 다른 실시예 개념도
도 6은 본 발명의 전기식 입자 수잡장치의 실시예에 따른 개념도
이하 첨부된 도면들을 포함한 구체예 또는 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한, 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명을 위해 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한, 명세서 및 첨부된 특허 청구 범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 공기 중 부유입자를 포함한 미생물을 정전기적 인력을 이용하여 수집하는 전기식 입자 수집 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 전기식 입자 수집 장치의 사시도를 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 정전기 방식을 이용하여 공기 중 부유하는 미생물을 수집하는 장치는 방사유닛(100), 수집유닛(200), 추출유닛을 포함한다.
상기 방사유닛(100)은 방사전극(110), 방사대전전극(120), 방사유닛출구 (160)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 방사유닛(100)은 상기 방사유닛(100)의 외부에 구비된 방사전원공급장치(140), 제1권선(130), 제2권선(150)을 더 포함한다.
상기 방사유닛(100)은 원통형으로 형성된다. 여기에서, 상기 방사유닛 (100)은 미세입자를 포함한 공기 중 부유입자(10)를 유입시켜 방사유닛(100)의 내부로 흐르는 기체에 전기적인 이온 방사를 통하여 기체에 존재하는 입자에 하전을 띄게 할 수 있다.
상기 방사유닛(100) 내부의 중심부에는 방사전극이 구비된다. 상기 방사전극은 상기 방사유닛(100)과 절연되고 끝단부가 뾰족한 첨단 형상을 가지는 형태로 구성된다. 또한, 상기 방사전극(110)은 기체가 흐르는 방향으로 설치될 수 있으며, 방사대전전극(120)과 일정간격 이격되어 설치된다. 상기 방사전극(110)과 상기 방사대전전극(120)이 일정간격 이격되게 설치됨으로써 코로나 방전을 통한 효과적인 이온방사가 가능하다는 효과가 있다. 상기 방사전극(110)과 상기 방사대전전극(120)이 너무 가까이 설치될 경우 아크방전이 발생하여 이온방사효과가 없고 오존이 발생과 수집입자에 포함된 미생물 입자를 파괴하며, 너무 멀리 설치될 경우 이온방사 효율이 낮아진다.
상기 방사유닛(100) 내부의 하측에는 방사대전전극(120)이 구비된다. 상기 방사대전전극(120)은 상기 방사유닛(100)과 절연되고 상기 방사전 극(110)과 일정간격 이격된 원통형의 형태로 구성된다.
상기 방사유닛(100) 내부에 구비된 방사전극(110)과 방사대전전극 (120)이 상기 방사유닛(100)과 절연되게 구성된다.
상기 방사대전전극(120)의 하부에는 방사유닛(100)출구가 구비된다. 상기 방사유닛(100)출구는 상기 방사유닛(100) 내부의 가장 하부에 위치하여 상기 방사대전 전극으로부터 하전을 띤 수집입자(20)를 방사하는 역할을 할 수 있다.
상기 방사유닛(100)의 일측 외부에는 방사전원공급장치(140)가 구비된다. 여기에서, 상기 방사전원공급장치(140)는 제1권선(130)과 직렬연결되어 상기 방사전극에 +2~+7kV의 전압을 인가하도록 구비된다.
또한, 상기 방사전원공급장치(140)는 제2권선(150)과 직렬 연결되어 상기 방사대전전극(120)에 -2~-7kV의 전압을 인가하도록 구비된다. 상세하게 설명하자면, 상기 방사전극은 상기 방사전원공급장치(140)와 제1권선(130)으로 직렬 연결되어 상기 방사전극에 +2~+7kV의 양의 전압이 인가될 수 있다. 또한, 상기 방사대전전극(120)은 상기 방사전원공급장치(140)와 제2권선(150)으로 직렬 연결되어 상기 방사전극에 -2~7kV의 음의 전압이 인가될 수 있다. 여기에서, 상기 방사유닛(100) 내부로 흐르는 기체에 포함된 입자는 양이온으로 하전되어 방사유닛출구(160)로 배출된다.
상기 수집유닛(200)은 내부에 하전을 띤 입자를 수집하는 수집유닛( 200)을 구비한다. 또한, 상기 수집유닛(200)은 원통형으로 형성될 수 있으며, 상기 수집유닛(200)의 중심축에 상기 방사유닛(100)이 연통되어 위치한다.
상기 수집유닛(200)은 수집전극몸체(230), 수집전극(220), 수집대전전극 (210)을 포함한다. 또한, 상기 수집유닛(200)은 상기 수집유닛(220)의 외부에 구비된 수집전원공급장치(250), 제3권선(240), 제4권선(260)을 더 포함한다.
상기 수집전극몸체(230)는 원통형으로 구성된다. 또한, 상기 수집전극몸체(230)는 상기 수집유닛(200) 내부의 중심축에 설치된 방사유닛출구(160)와 일정거리로 이격되어 구비되며, 하전을 띤 수집입자(20)를 수집한다. 여기에서, 상기 수집전극몸체(230)는 진동모터(330)를 더 구비한다. 상기 진동모터(330)는 진동으로 수집전극(220)의 표면에 붙어있는 입자를 용액 상으로 추출한다.
상기 수집전극몸체(230) 내부에는 상기 수집전극(220)이 구비된다. 상기 수집전극(220)은 상기 수집전극몸체(230)와 절연되어 구성된다. 상기 수집전극(220)이 상기 수집전극몸체(230)와 절연되어 구성됨으로써 상기 수집전극(220)과 상기 수집전극몸체(230)의 고전압에 의한 방전현상(아크방전)을 방지할 수 있다.
상기 수집전극(220)은 상기 수집전극(220)과 이격되어 링 형태로 형성되는 수집대전전극(210)이 구비된다. 상기 수집대전전극(210)은 상기 수집전극몸체(230)와 절연되어 구성된다.
상기 수집유닛(200)의 수집전극몸체(230)에 구비된 수집전극(220)과 수집대전전극(210)이 상기 수집전극몸체(230)와 절연될 수 있도록 상기 수집유닛(200)의 내부에 구성된다.
또한, 상기 수집유닛(200)은 진동모터(330)를 더 포함한다. 상기 진동모터(330)는 상기 수집유닛의 하부에 위치하여 상기 수집전극(220)의 표면에 붙은 입자에 진동을 발생시킨다.
또한, 상기 수집유닛에 구비되는 상기 수집전극(220)과 상기 수집전극몸체(230)는 서로 관통되어 관통홀(221)이 형성된다. 상기 수집전극(220)과 상기 수집전극몸체(230)가 관통되어 관통홀(221)이 생성되고, 이송라인(310)이 설치된다. 상기 수집전극(220)은 이송라인(310)에 구비된 액체펌프(320)의 동작으로 수집전극(220)에 형성된 관통홀(221)로 수집용액(300)을 공급받을 수 있다. 다음으로, 마이너스 전원이 인가된 수집전극(220)과 수집용액(300)에 하전을 띤 수집입자(20)를 습식방법으로 수집할 수 있게 된다.
상기 수집유닛(200)의 일측 외부에는 수집전원공급장치(250)가 구비된다. 여기에서, 상기 수집전원공급장치(250)는 제3권선(240)과 직렬 연결된다. 상기 제3권선(240)은 상기 수집대전전극(210)에 +2~+7kV의 전압을 인가하도록 구비된다.
또한 상기 수집전원공급장치(250)는 제4권선(260)과 직렬 연결된다. 또한, 상기 제4권선(260)은 상기 수집전극(220)에 -2~-7kV의 전압을 인가하도록 구비된다. 상세하게 설명하자면, 상기 수집대전전극(210)은 상기 수집전원공급장치(250)와 제3권선(240)으로 직렬 연결되어 상기 수집대전전극(210)에 +2~+7kV의 양의 전압이 인가된다.
또한, 상기 수집전극(220)은 상기 수집전원공급장치(250)와 제4권선(260)으로 직렬 연결되어 상기 수집전극(220)에 -2~7kV의 음의 전압이 인가된다. 여기에서, 상기 방사유닛 출구로 배출되는 양이온으로 하전된 입자는 음의 전원이 인가된 수집전극(220)과 양의 전원이 인가된 수집대전전극(210) 사이에 발생한 전기장에서 음의 전원이 인가된 수집전극(220) 표면에 정전기적 인력으로 달라붙는다.
상기 추출유닛은 상기 수집유닛(200) 외부에 위치하고 상기 수집 유닛(200)에 수집된 하전을 띤 수집입자(20)를 추출하기 위한 수집용액 (300)을 공급하고 회수한다. 또한, 상기 추출유닛은 수집용액용기, 액체펌프 (320)를 더 포함한다.
상기 수집용액용기(340)는 수집용액(300)이 담겨있다. 상기 수집용액(300)은 상기 수집전극(220)의 표면에 수집된 입자가 수집용액(300)으로부터 분리되어 상기 이송라인(310)으로부터 이송되어 상기 수집전극(220)의 표면에 수집된 입자가 수집된 것이다. 상기 이송라인(310)은 상기 수집전극(220)과 상기 수집전극(220)몸체에 생성된 관통홀(221)에 설치된다.
또한 상기 이송라인(310)은 액체펌프(320)를 더 구비한다. 상기 액체펌프(320)는 상기 수집전극(220)의 표면에 붙은 입자를 회수하기 위해 구비된다.
상기 수집전극(220)의 표면에 붙은 입자는 수집전극(220)몸체에 구비된 진동모터(330)의 작동에 의해 발생한 진동으로 인하여 수집용액(300)으로부터 떨어져 나와 용액에 추출된다. 용액에 추출된 입자는 상기 액체펌프(320)의 역방향 회전동작으로 수집용액용기(340)로 회수된다.
도 2는 본 발명의 전기식 입자 수집 방치를 사용한 전기식 입자 수집 방법 개념도를 도시한 것이며, 도 3은 본 발명의 전기식 입자 수집 방치를 사용한 전기식 입자 수집 방법 흐름도를 도시한 것이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 전기식 입자 수집 장치를 이용한 전기식 입자 수집 방법은, 방사단계(S100), 수집단계(S200), 추출단계(S300)를 포함한다.
상기 방사단계(S100)는 미세입자를 포함한 공기 중 부유입자(10)를 방사유닛(100) 내부로 유입시켜 전기적 이온방사를 통하여 기체에 존재하는 입자를 하전시킨다. 또한, 상기 방사단계(S100)는 유입단계(S110), 이온방사단계(S120), 배기단계(S130)를 더 포함한다, 여기에서, 상기 유입단계(S110)에서는 방사유닛과 절연되고 플러스 전원이 인가된 방사전극과 마이너스 전극이 인가된 방사대전극 사이에서 방사되는 플러스 이온으로 방사유닛(100) 내부에 흐르는 기체에 포함된 입자가 플러스 하전을 띄게 되어 방사유닛(100)에 유입된다.
상기 이온방사단계(S120)에서는 상기 유입단계(S110)에서 유입된 입자가 방사전극(110)에 의해 방전되어 방사되고, 상기 배기단계(S130)에서는 상기 이온방사단계(S120)에서 방사된 입자가 방사유닛출구(160)에서 배기된다. 또한, 상기 방사단계(S100)에서는 방사전원공급단계(S11), 1차방사전압인가단계(S12), 2차 방사전압 인가단계(S13)를 더 포함한다. 상기 방사전원공급단계(S11)에서는 상기 방사유닛(100)의 외부에 구비된 방사전원공급장치(140)에 의해 전압이 공급된다. 여기에서, 상기 1차방사전압 인가단계(S12)에서는 제1권선(130)에 의해 상기 방사전원공급장치(140)와 직렬 연결되어 상기 방사전극에 +2~+7kV의 전압이 인가된다. 상기 2차 방사전압 인가단계(S13)에서는 제2권선(150)에 의해 상기 방사전원 공급장치(140)와 직렬 연결되어 상기 방사대전전극(120)에 -2~-7kV의 전압이 인가된다. 여기에서, 상기 방사전극은 상기 방사전원 공급장치(140)와 제1권선(130)으로 직렬 연결되어 상기 방사전극에 +2~+7kV의 양의 전압이 인가된다. 또한, 상기 방사대전전극(120)은 상기 방사전원 공급장치(140)와 제2권선(150)으로 직렬 연결되어 상기 방사전극에 -2~7kV의 음의 전압이 인가된다. 따라서, 상기 방사유닛(100) 내부로 흐르는 기체에 포함된 입자는 양이온으로 하전되어 방사유닛출구(160)로 배출될 수 있다. 상기 수집단계(S200)에서는 상기 방사단계(S100)에서 내부에 하전을 띤 입자가 정전기적 인력으로 수집된다. 상기 수집단계(S200)는 유동단계(S210), 배출단계(S220)를 더 포함한다. 상기 유동단계(S210)에서는 방사유닛출구(160)에서 배출되는 기체가 수집전극(220)몸체와 충돌하고, 상기 수집전극(220)몸체의 바깥쪽으로 유동한다. 상기 배출단계(S220)에서는 상기 유동단계(S210)에서 유동된 기체가 수집관로 출구를 통하여 배출된다. 상기 수집단계(S200)는 수집전원공급단계(S22), 1차 수집전압 인가단계(S23), 2차수집전압인가단계(S24)를 포함한다. 상기 수집전원공급단계(S22)에서는 상기 수집유닛(200)의 외부에 구비된 수집전원 공급장치(250)에 의해 전압이 공급된다. 상기 1차수집전압인가단계(S23)에서는 상기 수집유닛(200)의 외부에 구비된 수집전원공급단계(S22), 제3권선(240)에 의해 상기 방사전원공급장치(140)와 직렬 연결되어 상기 수집대전전극(210)에 +2~+7kV의 전압이 인가된다. 상기 2차수집전압인가단계(S24)는 제4권선(260)에 의해 상기 방사전원 공급장치(140)와 직렬 연결되어 상기 수집전극(220)에 -2~-7kV의 전압이 인가된다. 상기 추출단계(S300)에서는 상기 수집단계(S200)에서 수집된 하전을 띤 수집입자(20)를 추출하기 위한 수집용액(300)을 공급하고 회수한다. 상기 추출단계(S300)에서는 공급단계(S310), 분리단계(S320), 회수단계(S330)를 포함한다. 상기 공급단계(S310)에서는 액체이송라인(310)과 연결된 액체펌프(320)의 정방향 회전동작으로 액체이송라인(310)을 통하여 수집용액(300)이 수집전극(220)에 공급되는 단계이다. 상기 분리단계(S320)에서는 상기 수집전극(220)의 표면에 붙은 입자가 진동모터(330)로부터 발생한 진동으로 인하여 수집용액(300)에서 분리되어 용액에 분리된다. 상기 회수단계(S330)에서는 상기 액체펌프(320)의 역방향 회전동작으로 용액에 분리된 입자가 수집용액용기(340)로 회수된다.
도 4는 본 발명의 전기식 입자 수집방법의 실시예 개념도를 도시한 것이다. 도 4(a)를 참조하면, 공기 중 부유입자(10)가 방사유닛(100)으로 유입된다. 여기에서, 유입된 공기 중 부유입자(10)는 방사유닛(110)에 의해 하전을 띤 수집입자(20)는 수입유닛내부를 통과하면서 수집전극(220)에 대부분 수집되며, 공기는 수집관로출구(270)로 배출될 수 있다. 상세하게는, 입자수집 효율이 95~99%이상으로, 하전을 띤 대부분의 입자는 수집전극의 정전기적 인력으로 수집될 수 있다. 또한, 전극에 수집된 입자(30)는 수집전극(220)의 표면에 붙어있을 수 있다. 도 4(b)를 참조하면, 전극에 수집된 입자(30)는 액체펌프(320)의 정방향 회전동작으로 수집용액(300)이 수집전극(220)에 공급되어 전극에 수집된 입자(30)와 수집용액(300)이 혼합될 수 있다. 도 4(c)를 참조하면, 수집전극(220)의 표면에 붙은 전극에 수집된 입자(30)는 진동모터(330)의 작동에 의해 발생한 진동으로 수집용액(300)으로부터 분리되어 용액으로부터 추출될 수 있다. 이때, 액체펌프(320)의 역방향 회전동작으로 전극에 수집된 입자(30)는 수집용액용기(340)로 회수될 수 있다.
도 5는 본 발명의 전기식 입자 수집방법의 다른 실시예 개념도를 도시한 것이다. 도 5(a)를 참조하면, 수집용액이 액체펌프(320)의 정방향 회전동작으로 수집용액(300)이 수집전극(220)에 공급될 수 있다. 도 5(b)를 참조하면, 공기 중 부유입자(10)가 방사유닛(100)으로 유입된다. 여기에서, 유입된 공기 중 부유입자(10)는 방사전극(110)에 의해 하전을 띤 수집입자(20)는 수집유닛(200)내부를 통과하여 수집관로출구(270)로 배출될 수 있다. 여기에서, 하전을 띤 입자(20)는 습식수집방식으로 수집전극(220)의 표면에 공급된 수집용액(330)에 직접 수집될 수 있다. 도 5(c)를 참조하면, 수집전극(220)의 표면에 붙은 전극에 수집된 입자(30) 는 진동모터(330)의 작동에 의해 발생한 진동으로 수집용액(300)으로부터 분리되어 용액으로부터 추출될 수 있다. 이때, 액체펌프(320)의 역방향 회전동작으로 전극에 수집된 입자(30)는 수집용액용기(340)로 회수될 수 있다.
도 6은 본 발명의 전기식 입자 수집 장치의 실시예에 따른 개념도를 도시한 것이다. 도 6을 참조하면, 방사전원공급장치(140)과 수집전원 공급장치(250)가 일체형으로 구성되며, 제1권선(130)과 제3권선(240), 제2권선(150)과 제4권선(260)이 일체형의 방사전원공급장치(140)와 수집전원공급장치(250)에 연결되어 있다. 여기에서, 제1권선(130)은 양의 전압이 가해지는 방사전극(110)과 연결되며, 제3권선(240)은 양의 전압이 가해지는 수집대전전극(210)과 연결된다. 또한, 제2권선(150)은 음의 전압이 가해지는 방사대전전극(120)과 연결되며, 제4권선(260)은 음의 전압이 가해지는 수집전극(220)과 연결된다. 따라서, 방사전원 공급장치(140)과 수집전원 공급장치(250)을 일체형으로 구성하여, 제1권선(130)과 제3권선(240) 및 제2권선(150)과 제4권선(260)을 병렬로 연결하여 사용이 가능하다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10 : 공기 중 부유 입자 20 : 하전을 띤 수집 입자
30 : 전극에 수집된 입자
100 : 방사유닛 110 : 방사전극
120 : 방사대전전극 130 : 제1권선
140 : 방사전원 공급장치 150 : 제2권선
160 : 방사유닛출구
200 : 수집유닛 221 : 관통홀
210 : 수집대전전극 220 : 수집전극
230 : 수집전극몸체 240 : 제3권선
250 : 수집전원 공급장치 260 : 제4권선
270 : 수집관로출구
300 : 수집용액 310 : 이송라인
320 : 액체펌프 330 : 진동모터
340 : 수집용액용기

Claims (16)

  1. 미세입자를 포함한 공기 중 부유입자를 유입시켜 입자를 하전시키며, 원통형으로 형성되는 방사유닛;
    상기 방사유닛이 중심축에 연통되어 위치하고 내부에 하전을 띤 수집입자를 수집하는 수집유닛을 구비하는 원통형으로 형성된 수집유닛;
    상기 수집유닛 외부에 위치하고 상기 수집유닛에 수집된 하전을 띤 수집입자를 추출하기 위한 수집용액을 공급하고 회수하는 추출유닛;
    을 포함하는 전기식 입자 수집 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방사유닛은,
    상기 방사유닛 내부의 중심부에 구비되며, 상기 방사유닛과 절연되고 끝단부가 뾰족한 첨단 형상을 가지는 방사전극,
    상기 방사유닛 내부의 하측에 구비되며, 상기 방사유닛과 절연되고 상기 방사전극과 일정간격 이격된 원통형의 방사대전전극,
    상기 방사대전전극의 하부에 구비되어 상기 방사대전전극으로부터 하전을 띤 수집입자를 방사하는 방사유닛출구를 포함하는 전기식 입자 수집 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 방사유닛은,
    상기 방사유닛의 외부에 구비된 방사전원공급장치,
    상기 방사전원공급장치와 직렬연결되어 상기 방사전극에 +2~+7kV의 전압을 인가하도록 구비되는 제1권선,
    상기 방사전원공급장치와 직렬 연결되어 상기 방사대전전극에 -2~-7kV의 전압을 인가하도록 구비되는 제2권선을 포함하는 전기식 입자 수집 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 수집유닛은,
    상기 수집유닛 내부의 중심축에 설치된 방사유닛 출구와 일정거리로 이격되어 하전을 띤 수집입자를 수집하는 원통형의 수집전극몸체,
    상기 수집전극몸체 내부에 형성되고 상기 수집전극 몸체와 절연되는 수집전극,
    상기 수집전극과 이격되어 링 형태로 형성되고 상기 수집전극몸체와 절연되는 수집대전전극을 포함하는 전기식 입자 수집 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 수집유닛은,
    상기 수집유닛의 하부에 위치하여 상기 수집전극의 표면에 붙은 입자에 진동을 발생시키는 진동모터를 더 포함하는 전기식 입자 수집 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 수집유닛은,
    상기 수집전극과 상기 수집전극몸체가 관통되어 관통홀이 형성된 전기식 입자 수집 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 수집유닛은,
    상기 수집전극과 상기 수집전극몸체가 관통되어 형성된 관통홀이 상기 수집용액과 이송라인으로 연결되는 전기식 입자 수집 장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 수집유닛은,
    상기 수집유닛의 외부에 구비된 방사전원공급장치,
    상기 수집전원공급장치와 직렬연결되어 상기 수집전극에 +2~+7kV의 전압을 인가하도록 구비되는 제3권선,
    상기 수집전원공급장치와 직렬연결되어 상기 수집대전전극에 -2~-7kV의 전압을 인가하도록 구비되는 제4권선을 포함하는 전기식 입자 수집 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 추출유닛은,
    상기 수집전극의 표면에 수집된 입자가 수집용액으로부터 분리되어 이송라인으로부터 이송되어 상기 수집전극의 표면에 수집된 입자가 수집되어 수집용액이 담겨있는 수집용액용기를 포함하는 전기식 입자 수집 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 추출유닛은.
    상기 수집전극의 표면에 붙은 입자를 회수하기 위해 상기 이송라인에 액체펌프를 구비하는 전기식 입자 수집 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 전기식 입자 수집 장치를 이용한 전기식 입자 수집 방법은,
    미세입자를 포함한 공기 중 부유입자를 방사유닛 내부로 유입시켜 전기적 이온방사를 통하여 기체에 존재하는 입자를 하전 시키는 방사단계;
    상기 방사단계에서 내부에 하전을 띤 입자가 정전기적 인력으로 수집되는 수집단계;
    상기 수집단계에서 수집된 하전을 띤 수집입자를 추출하기 위한 수집용액을 공급하고 회수하는 추출단계;
    를 포함하는 전기식 입자 수집 장치를 이용한 전기식 입자 수집 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 방사단계는,
    방사유닛과 절연되고 플러스 전원이 인가된 방사전극과 마이너스 전극이 인가된 방사대전극 사이에서 방사되는 플러스 이온으로 방사관료 내부에 흐르는 기체에 포함된 입자가 플러스 하전을 띄게 되어 방사유닛에 유입되는 유입단계,
    상기 유입단계에서 유입된 입자가 방사전극에 의해 방전되어 방사되는 이온방사단계,
    상기 이온방사단계에서 방사된 입자가 방사유닛출구에서 배기되는 배기단계를 포함하는 전기식 입자 수집 장치를 이용한 전기식 입자 수집 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 방사단계는,
    상기 방사유닛의 외부에 구비된 방사전원공급장치에 의해 전압이 공급되는 방사전원공급단계,
    제1권선에 의해 상기 방사전원공급장치와 직렬 연결되어 상기 방사전극에 +2~+7kV의 전압이 인가되는 1차 방사전압 인가단계,
    제2권선에 의해 상기 방사전원공급장치와 직렬 연결되어 상기 방사대전전극에 -2~-7kV의 전압이 인가되는 2차 방사전압 인가단계를 포함하는 전기식 입자 수집 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 수집단계는,
    방사유닛출구에서 배출되는 기체가 수집전극몸체와 충돌하고, 상기 수집전극몸체의 바깥쪽으로 유동하는 유동단계,
    상기 유동단계에서 유동된 기체가 수집관로 출구를 통하여 배출되는 배출단계를 포함하는 전기식 입자 수집 장치를 이용한 전기식 입자 수집 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 수집단계는,
    상기 수집유닛의 외부에 구비된 수집전원공급장치에 의해 전압이 공급되는 수집전원공급단계,
    제3권선에 의해 상기 방사전원공급장치와 직렬 연결되어 상기 수집대전전극에 +2~+7kV의 전압이 인가되는 1차수집전압인가단계,
    제4권선에 의해 상기 방사전원공급장치와 직렬 연결되어 상기 수집전극에 -2~-7kV의 전압이 인가되는 2차수집전압인가단계를 포함하는 전기식 입자 수집 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 추출단계는,
    액체이송라인과 연결된 액체펌프의 정방향 회전동작으로 액체이송라인을 통하여 수집용액이 수집전극에 공급되는 공급단계,
    상기 수집전극의 표면에 붙은 입자가 진동모터로부터 발생한 진동으로 인하여 수집용액에서 분리되어 용액에 분리되는 분리단계,
    상기 액체펌프의 역방향 회전동작으로 용액에 분리된 입자가 수집용액용기로 회수되는 회수단계를 포함하는 전기식 입자 수집 장치를 이용한 전기식 입자 수집 방법.
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