WO2022114326A1 - 공기 살균 장치 - Google Patents

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WO2022114326A1
WO2022114326A1 PCT/KR2020/017279 KR2020017279W WO2022114326A1 WO 2022114326 A1 WO2022114326 A1 WO 2022114326A1 KR 2020017279 W KR2020017279 W KR 2020017279W WO 2022114326 A1 WO2022114326 A1 WO 2022114326A1
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air
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sterilizing
radius
stator
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PCT/KR2020/017279
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구재삭
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구재삭
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    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/14—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using sprayed or atomised substances including air-liquid contact processes
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61L2209/20—Method-related aspects
    • A61L2209/21—Use of chemical compounds for treating air or the like
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Definitions

  • the present invention relates to an air sterilization device.
  • the present invention relates to an air sterilization device capable of uniformly mixing a sterilizing solution with indoor air to remove viruses, etc. from the air, and then separating only the purified air by separating the sterilizing solution into a room.
  • the causative agent includes bacteria, influenza virus, corona virus, respiratory syncytial virus, etc., and is mainly spread through small water droplets (droplets and aerosols) floating in the air. . Therefore, in a closed indoor space such as inside a building, the risk of infection of respiratory diseases is inevitably higher, and a technology capable of effectively removing viruses and the like in the air is required.
  • the sterilization effect is not sufficient due to the low ion reaction concentration in the air. can't
  • plasma or ultraviolet ionizes oxygen to form ozone (O 3 ) harmful to the human body there is a disadvantage that separate filters for ozone removal are essential.
  • the intensity of plasma or ultraviolet light is increased in order to improve the sterilization effect, the amount of ozone generated is inevitably increased as well, which is not preferable because the emission of substances harmful to the human body is increased.
  • the filter performance of the preceding stage is lowered, there is a problem that the ozone removal ability is also lowered.
  • the liquid sterilization method has the advantage that a very high sterilization effect can be expected because the sterilizing solution is in direct contact with air.
  • An object of the present invention is to provide an air sterilization device for removing harmful substances in the air by mixing a sterilizing solution with indoor air.
  • it maximizes the sterilization performance by allowing the air and the sterilizing solution to be mixed quickly and uniformly, and by separating the sterilizing solution components and circulating only inside the air sterilization device, only the air from which the sterilizing solution has been removed is returned to the room for continuous real-time sterilization. It is to provide a possible air sterilization device.
  • an air sterilization apparatus includes an air suction unit for sucking air in an indoor space, a sterilizing solution spraying unit for spraying a sterilizing solution into the air suction unit, A mixing unit connected to the air intake unit for mixing air and a sterilizing solution, a separating unit connected to the mixing unit for removing the sterilizing solution from the mixture of air and sterilizing solution, and discharging the air from which the sterilizing solution has been removed into an indoor space It includes an air discharge unit, and a control unit for controlling their operation.
  • the mixing unit has a stator connected to the air intake unit, and a rotor installed at the lower end of the stator to face the stator and rotating at a preset speed, and is sterilized with the air supplied to the mixing unit through the air intake unit.
  • the liquid passes through the space between the stator and the rotor and moves to the separation unit.
  • the stator may include a disk-shaped fixed disk, a mixture introduction pipe that passes through the center of the fixed disk and is connected to the air intake, and a plurality of fixed blades protruding from the fixed disk toward the rotor.
  • the fixed blades are spaced apart from each other on an imaginary circumference having a first radius from the center of the fixed disk, and may have a quadrangular prism shape.
  • the stirring blades are spaced apart from each other on an imaginary circumference of a second radius different in size from the first radius from the center of the rotating disk, and may have a blade shape.
  • stator blades a first stator blade row comprising a plurality of stator blades spaced apart from each other on an imaginary circumference having the first radius, and a third radius greater than the first radius It may be composed of a second stator blade row composed of a plurality of stator blades spaced apart from each other on an imaginary circumference of .
  • the stirring blades are a first stirring blade row composed of a plurality of stirring blades spaced apart from each other on an imaginary circumference having the second radius, and each other on an imaginary circumference of a fourth radius greater than the second radius
  • a third stirring blade train composed of a second stirring blade row composed of a plurality of stirring blades spaced apart from each other, and a plurality of stirring blades spaced apart from each other on an imaginary circumference of a fifth radius greater than the fourth radius can be configured.
  • the first radius may be larger than the second radius and smaller than the fourth radius
  • the third radius may be larger than the fourth radius and smaller than the fifth radius
  • the stirring blade when the stirring blade draws a tangent line to the virtual circumference at a point in contact with the virtual circumference, the stirring blade may form a preset angle with the tangent line.
  • the separation unit is provided in the demister for selectively collecting the sterilizing liquid in a liquid state, a separation duct connecting the mixture discharge pipe and the demister, and the separation duct to collect the sterilizing liquid falling from the demister It may include a collector that
  • the cross-sectional area of the demister may be larger than the cross-sectional area of the mixture discharge pipe.
  • the air sterilizing apparatus may further include a sterilizing liquid circulation unit connected to the collector and supplying the collected sterilizing liquid to the sterilizing liquid spraying unit.
  • the sterilizing liquid circulation unit includes: a water collecting tank for storing the sterilizing liquid received from the collector; a stored storage tank, a circulation passage directly connecting the water collection tank and the sterilizing liquid spraying unit, and the sterilizing liquid stored in the collecting tank sequentially passing through the filter and the storage tank and then supplied to the sterilizing liquid spraying unit. and a replenishment flow path connecting the sterilizing liquid spraying unit, and the control unit may selectively open the circulation flow path and the replenishment flow path.
  • the air sterilization apparatus may further include a cooling unit for supplying a cooling medium to the inside of the fixed disk and the fixed blades.
  • the air sterilization apparatus sucks air in an indoor space, collects, sterilizes, and removes harmful substances such as bacteria, viruses, and fine dust, and then reduces the air in the indoor space by returning it back to the indoor space. It can be sterilized in real time.
  • the air sterilization device removes harmful substances by contacting contaminated air with a sterilizing solution, but atomizing air particles and sterilizing solution particles by applying a unique mixing unit that maximizes shearing force, The degree of mixing can be maximized. Accordingly, the effect of trapping and removing harmful substances contained in the air can be greatly improved at the same time.
  • the air sterilization apparatus can separate the used sterilizing liquid from the air after removing harmful substances from the air, and reduce only the gaseous air from which the sterilizing liquid has been removed back to the indoor space. Accordingly, it is possible to prevent the sterilizing liquid component from flowing into the indoor space.
  • the air sterilization apparatus manages the sterilizing solution to maintain a constant quantity and concentration, and can remove harmful substances contained in the sterilizing solution using a filter if necessary. Accordingly, it is possible to always maintain the best air sterilization performance.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an air sterilization apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the air sterilization apparatus of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a view for explaining the functions of the air intake unit and the air discharge unit in FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the mixing unit of FIG. 1 .
  • FIG. 5 is a view showing the stator of FIG. 4 .
  • FIG. 6 is a view showing the rotor of FIG. 4 .
  • FIG. 7 is a view showing a state in which the stator of FIG. 5 and the rotor of FIG. 6 are combined.
  • FIG. 8 is a view showing the separation unit of FIG. 1 .
  • FIG. 9 is a view showing the sterilizing solution circulation unit of FIG. 1 .
  • first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms may be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
  • the present invention relates to an air sterilization device 10 capable of removing not only substances harmful to the human body, such as bacteria and viruses, but also fine dust contained in the air. Collectively, dust and the like will be referred to as 'harmful substances'.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an air sterilization apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the air sterilization apparatus of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a view for explaining the functions of the air intake unit and the air discharge unit in FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the mixing unit of FIG. 1 .
  • FIG. 5 is a view showing the stator of FIG. 4
  • FIG. 6 is a view showing the rotor of FIG. 4
  • FIG. 7 is a view showing a state in which the stator of FIG. 5 and the rotor of FIG. 6 are combined.
  • FIG. 8 is a view showing the separation unit of FIG. 1 .
  • FIG. 9 is a view showing the sterilizing solution circulation unit of FIG. 1 .
  • the air sterilization device 10 includes an air intake unit 100 for sucking air in an indoor space, a sterilizing solution spraying unit 200 for spraying a sterilizing solution into the inhaled air, and air and sterilization.
  • the mixing unit 300 that maximizes the sterilization effect by increasing the degree of mixing of the liquid
  • the cooling unit 400 that cools the mixing unit 300, and the separation that separates the air from which harmful substances are removed and the sterilizing liquid unit 500
  • a sterilizing solution circulation unit 600 that circulates the separated sterilizing solution and supplies it to the sterilizing solution spray unit 200
  • an air discharge unit 700 that reduces the air from which harmful substances have been removed back to the indoor space
  • a control unit 800 for controlling their operations.
  • the indoor space means a space having a certain size, such as a room or living room at home, various indoor business spaces and cultural and sports spaces, classrooms in schools, and offices of companies.
  • the air intake unit 100 sucks air from the indoor space and provides it to the mixing unit 300 , a suction duct 110 connecting the indoor space and the mixing unit 300 , and the mixing unit in the indoor space.
  • a suction fan 120 for generating an air flow in the direction of the part 300 may be included.
  • a suction port 111 communicating with the indoor space may be provided at one side of the suction duct 110 , and the other side may be connected to the mixture introduction pipe 311 (refer to FIG. 4 ) of the mixing unit 300 . Meanwhile, a plurality of suction ports 111 may be formed as needed.
  • the suction fan 120 operates under the control of the controller 800 , and may generate an air flow from the suction port 111 to the mixture introduction pipe 311 . Therefore, when the control unit 800 operates the suction fan 120, the air in the indoor space is introduced into the suction duct 110 through the suction port 111, and the air introduced into the suction duct 110 is introduced into the mixture introduction pipe ( 311 ) may be supplied to the mixing unit 300 .
  • the inlet 111 may be provided at an upper portion of an indoor space, for example, around a ceiling.
  • the suction port 111 may be formed at a first height H1 higher than the third height H3. have. That is, the suction port 111 is provided at a position higher than the height of the person. For example, since the average height of an adult male in Korea is about 173 cm, the suction port 111 is preferably installed at a height of at least 180 cm from the ground (G). In this case, it is possible to block the spread of the virus in the indoor space in real time.
  • the Breath may be directly sucked into the air sterilization device 10 without being transmitted to the other person (B). Accordingly, it is possible to block the respiratory flow from propagating between people, and it can have the effect of preventing virus propagation in a closed indoor space in real time.
  • a sterilizing solution spraying unit 200 may be provided inside the suction duct 110 .
  • the sterilizing solution spraying unit 200 includes a sterilizing solution introduction pipe 210 extending from the sterilizing solution circulation unit 600 into the suction duct 110 , and a plurality of sterilizing solution injection tubes mounted inside the suction duct 110 to spray the sterilizing solution. It may include nozzles 220 .
  • the nozzles 220 may spray the sterilizing liquid into the air introduced into the suction duct 110 , and the air containing the sterilizing liquid may be supplied to the mixing unit 300 .
  • the sterilizing solution may be an aqueous solution of hypochlorous acid (HClO), an aqueous citric acid solution, or a phenoxyethanol (C 8 H 10 O 2 ) aqueous solution, and the concentration thereof may be appropriately selected as needed.
  • the mixing unit 300 can more uniformly mix the air and the sterilizing solution to maximize the effect of removing harmful substances.
  • the mixing unit 300 includes a stator 310 and a rotor 320 rotating at a constant speed.
  • the stator 310 does not rotate and maintains a fixed state, and the mixture introduction pipe 311 connected to the suction duct 110 , the disk-shaped fixed disk 312 , and the rotating disk 321 to be described later in the fixed disk 312 .
  • the mixture introduction pipe 311 connected to the suction duct 110 , the disk-shaped fixed disk 312 , and the rotating disk 321 to be described later in the fixed disk 312 .
  • the mixture introduction pipe 311 extends vertically to pass through the center of the fixed disk 312 , and may supply air and a sterilizing solution to a space between the fixed disk 312 and the rotating disk 321 .
  • a manifold 315 for storing and distributing a cooling medium is formed inside the fixed disk 312, and a cooling medium inlet 314 and a cooling medium outlet 316 may be provided on the side of the fixed disk 312, respectively. . That is, the cooling medium supplied from the cooling unit 400 flows into the manifold 315 through the cooling medium inlet 314 , and the manifold 315 supplies the cooling medium to the inside of each fixed vane 313 . After cooling the air and the sterilizing liquid mixture, the cooling medium having an increased temperature may be recovered to the cooling unit 400 through the cooling medium outlet 316 .
  • the cooling medium is supplied into the stator blade 313 . That is, the cooling medium may increase the solubility of air by cooling the mixture of air and sterilizing solution, and may further increase the effect of removing harmful substances contained in the air. At this time, the cooling medium may be maintained below a preset temperature while continuously circulating the cooling unit 400 .
  • the stator blade 313 may include a first stator blade row 313a and a second stator wing row 313b in which a plurality of stator blades 323 are circularly spaced apart.
  • the first stator blade row 313a is disposed on an imaginary circumference having a first radius R1 from the center of the fixed disk 312
  • the second stator blade row 313b is larger than the first radius R1 . It may be disposed on an imaginary circumference having a larger second radius R2.
  • each of the stator blades 313 constituting the first stator blade row 313a and the second stator wing row 313b may be a quadrangular pole having a quadrangular cross-sectional shape.
  • a plurality of rectangular pillar-shaped fixed blades protrude from the center of the fixed disk 312 on an imaginary circumference having a first radius R1 to form a first fixed blade row 313a, and a second radius R2 ) on an imaginary circumference with a plurality of rectangular pillar-shaped stator blades protruding to form the second stator blade row 313b.
  • the stator blade 313 has two pairs of stator blade rows 313a and 313b, and the cross section of each stator blade is shown to have a rectangular shape, but this is for convenience of description and the present invention does not follow this It is not limited.
  • a third stator blade row (not shown) is additionally disposed on the periphery of the second stator blade row 313b, or consists of only one stator blade row 313a without the second stator blade row 313b it might be
  • the cross-sectional shape of each of the fixed blades may be changed to various shapes as needed, such as a circular shape, an oval shape, and a polygonal shape.
  • the distance (R1, R2) from the center of the fixed disk to the row of stator blades, the number of rows of stator blades, the distance between each stator blade, and the shape of each stator blade are the flow rate of air and the rotational speed of the rotor 320 .
  • the type and concentration of the sterilizing solution, the temperature inside the mixing unit 300, and the like, may be appropriately designed and changed.
  • the rotor 320 is positioned below the stator 310 to face the stator 310 and rotates at a constant speed to increase the degree of mixing of air and the sterilizing solution.
  • the rotor 320 includes a plurality of agitating blades 323 protruding from the rotating disk 321 to the fixed disk 312 from the rotating disk 321 in the shape of a disk facing the fixed disk 312, It may include a driving motor 324 for rotating the rotating disk 321, and a mixture discharge pipe 325 provided on the side of the rotating disk 321 to deliver a mixture of air and sterilizing solution to the separation unit 500 .
  • the stirring blade 323 is a first stirring blade row 323a , a second stirring blade row 323b , and a third stirring in which a plurality of stirring blades 323 are arranged to be spaced apart in a circle. It may include a wing row 323c.
  • the first stirring blade row 323a is disposed on an imaginary circumference having a third radius R3 at the center of the rotating disk 312, and the second stirring blade row 323b is greater than the third radius R3. It is disposed on an imaginary circumference having a larger fourth radius R4, and the third stirring blade row 323c is disposed on an imaginary circumference having a fifth radius R5 larger than the fourth radius R4. can be placed.
  • each of the stirring blades 323 constituting the first to third stirring blade rows 323a, 323b, 323c may have a blade shape. That is, a plurality of blade-shaped stirring blades protrude from the center of the rotating disk 321 on an imaginary circumference having a third radius R3 to form a first stirring blade row 323a, and a fourth radius R4 A plurality of blade-shaped stirring blades protrude on an imaginary circumference with It is to form a third stirring blade row (323c).
  • each of the stirring blades 323 may be arranged to be inclined at a constant angle ( ⁇ ) with respect to the tangent (n) of the virtual circumference. This is to guide the mixture of air and sterilizing solution supplied to the center of the rotating disk 321 to move in the direction of the mixture discharge pipe 325 located outside the rotating disk 321 . That is, the stirring blade 323 acts like a blower so that the air and the sterilizing solution mixture moves from the center of the rotating disk 321 to the outside.
  • the stirring blade 323 has three pairs of stirring blade rows 323a, 323b, 323c, and each stirring blade 323 is shown inclined at a certain angle ⁇ , but this It is for convenience of description, and the present invention is not limited thereto.
  • a fourth stirring blade row (not shown) is additionally disposed outside the third stirring blade row 323c, or the stirring blade 323 is composed of only two pairs of stirring blade rows 323a and 323b. It might be In addition, the angle ⁇ of the stirring blades 323 may also be appropriately changed as needed.
  • the distance (R3, R4, R5) from the center of the rotating disk 321 to the stirring blade row, the number of stirring blade rows, the distance between each stirring blade, and the angle of each stirring blade are the flow rate of air, the rotor ( 320), the type and concentration of the sterilizing solution, and the temperature inside the mixing unit 300 may be appropriately changed design.
  • the fixed blades 313 and the stirring blades 323 may be alternately disposed from the center of the disks 312 and 321 to the outer direction.
  • a first stirring blade row 323a is disposed closest to the center of the disks 312 and 321, and a first stationary blade row 313a, a second stirring blade row 323b outside it,
  • the second stationary blade row 313b and the third stirring blade row 323c may be sequentially disposed (R3 ⁇ R1 ⁇ R4 ⁇ R2 ⁇ R5). This is shown in FIG. 7 .
  • the stator blade 313 has three pairs of blade rows and the stirring blade 323 has two pairs of blade rows, the first stator blade row outwardly from the center of the disks 312 and 321 .
  • the first stirring blade row, the second stationary blade row, the second stirring blade row, and the third stationary blade row may be sequentially arranged.
  • the mixing unit 300 of the present invention having the above-described structure can maximize the sterilization effect by increasing the degree of mixing of the air and the sterilizing solution.
  • the mixture of air and sterilizing liquid is introduced between the fixed part 310 and the rotating part 320 through the mixture introduction pipe 311 passing through the center of the fixed disk 312, and the fixed blades 313 and 313 and It moves in an annular direction between the stirring blades 323 .
  • a high shear force is generated between the rotating rotor 320 and the fixed stator 310, and by the shear force, air and sterilizing liquid particles can be pulverized into very small sizes to be atomized. . Therefore, in the process of passing through the mixing unit 300, the effective collision value between the atomized air particles and the sterilizing liquid particles increases, which increases the degree of mixing of the air and the sterilizing liquid to maximize the sterilization effect.
  • the mixture moving in the outer direction of the disks 312 and 321 along the gap between the fixed blades 313 and the gap between the stirring blades 323 is a mixture discharge pipe 325 provided on the side of the rotor 320 . It can move to the separation unit 500 through the .
  • the mixing unit 300 of the present invention generates a high shear force to atomize the air particles and the sterilizing solution particles, thereby increasing the degree of mixing to the limit.
  • it is possible to secure a sufficient reaction time between the air and the sterilizing solution by increasing the movement time by the plurality of fixed blades 313 and agitating blades 323 arranged to block the air flow. Accordingly, it is possible to more reliably remove harmful substances such as viruses contained in the air.
  • the separation unit 500 separates the sterilizing solution from the air from which the harmful substances are removed. This is because a large amount of the sterilizing solution component can be harmful to the human body, and only the air from which the sterilizing solution component has been removed is returned to the indoor space.
  • the separation unit 500 collects the droplets separated from the first separation duct 510 connecting the mixture discharge pipe 325 and the demister 520 , the demister 520 for removing droplets, and the demister 520 ,
  • a second separation duct for supplying the air from which the sterilizing solution has been removed to the exhaust duct 710 by connecting the collector 530 and the demister 520 and the exhaust duct 710 to the sterilizing solution circulation unit 600 is provided.
  • the first separation duct 510 and the second separation duct are integrally manufactured, and the demister 520 may be accommodated in the integrally manufactured separation duct.
  • the demister 520 may be accommodated in the integrally manufactured separation duct.
  • the first separation duct 510 will be simply referred to as a separation duct 510 .
  • One end of the separation duct 510 may be connected to the mixture discharge pipe 325 of the mixing unit 300 , and the other end may be connected to the demister 520 .
  • the separation duct 510 may extend upwardly from the distal end of the mixture discharge pipe 325 and be connected to the demister 520 .
  • the demister 520 may be a filter in which a fibrous object is overlapped in a net shape.
  • the demister 520 may pass the gaseous air in the mixture of air and the sterilizing liquid and selectively collect only the liquid sterilizing liquid.
  • the cross-sectional area of the demister 520 may be larger than the cross-sectional area of the mixture discharge pipe 325 . Accordingly, the mixture introduced into the demister 520 may be rapidly decelerated compared to when it is discharged from the mixture discharge pipe 325 . In this case, since the attractive force between the sterilizing liquid particles is stronger than the attractive force between the air particles, the sterilizing liquid particles become larger while forming droplets, and can be separated into the liquid sterilizing liquid.
  • the size of the demisters 520 may be appropriately selected according to the amount of air flow, and if necessary, the demisters 520 may be installed in multiple stages or a plurality of them may be installed in parallel.
  • the liquid sterilizing solution separated from the demister 520 may fall to the collector 530 located below.
  • the collector 530 has a funnel shape with a convex downward center, and may be connected to the water collecting pipe 610 of the sterilizing solution circulation unit 600 .
  • the separation unit 500 of the present invention may decelerate the mixture of air and the sterilizing liquid to separate the sterilizing liquid in a droplet state from the air. Accordingly, the air from which the sterilizing liquid has been removed may be reduced to the indoor space through the air discharge unit 700 . Accordingly, while preventing the sterilizing solution harmful to the human body from being discharged into the indoor space, the sterilizing solution can be recovered and reused.
  • the sterilizing solution collected by the separating unit 500 may be supplied to the sterilizing solution spraying unit 200 again through the sterilizing solution circulation unit 600 .
  • the sterilizing liquid circulation unit 600 forms different circulation paths depending on the situation, an example of which is shown in FIG. 9 .
  • the sterilizing solution circulation unit 600 includes a water collecting pipe 610 for transporting the sterilizing solution collected by the separating unit 500 , a water collecting tank 620 for storing the collected sterilizing solution, and a water collecting tank.
  • a circulation flow path 630 for directly supplying the sterilizing solution stored in 620 to the sterilizing solution spraying unit 200, a replenishment flow path 640 for removing impurities from the sterilizing solution stored in the collection tank 620 and replenishing the sterilizing solution; and pumps 601 and 602 and opening/closing valves 603, 604, 605, and 606 for selectively opening and closing the circulation flow path 630 and the supplementary flow path 640 under the control of the controller 800.
  • a filter 650 for removing impurities from the sterilizing solution on the replenishment flow path 640, a filter 650 for removing impurities from the sterilizing solution, a storage tank 660 in which a sterilizing solution of a preset concentration is stored, and a stock solution tank 670 in which the sterilizing solution is stored.
  • the water collection tank 620 is connected to the separation unit 500 through the water collection pipe 610 , and may store the sterilizing solution recovered from the separation unit 500 .
  • a water level sensor (not shown) and/or a concentration sensor (not shown) is provided inside the collection tank 620 , and measurement information of the sensors may be transmitted to the controller 800 .
  • the controller 800 may open the circulation passage 630 to circulate the sterilizing solution.
  • the controller 800 may operate the first pump 601 and open the first valve 603 .
  • the sterilizing solution of the water collection tank 620 may be connected to the sterilizing solution introduction pipe 210 through the circulation passage 630 . Accordingly, the sterilizing liquid stored in the water collecting tank 620 is directly supplied to the sterilizing liquid spraying unit 200 , and may be recovered again by the separating unit 500 .
  • the control unit 800 controls the circulation flow path 630 . closed and the replenishment flow path 640 may be opened.
  • control unit 800 operates the first pump 601 and the second pump 602 , the second valve 604 and the third valve 605 are opened, and the first valve 603 is closed. can do.
  • the sterilizing solution of the water collecting tank 620 sequentially passes through the filter 650 and the storage tank 660 through the replenishment flow path 640 , and then may be connected to the sterilizing solution introduction pipe 210 .
  • the controller 800 may open the replenishment flow path 640 as necessary.
  • the control unit 800 may filter and replenish the sterilizing liquid by opening the replenishment flow path 640 every specific time or whenever the operating time of the air sterilization apparatus 10 reaches a certain period.
  • the filter 650 may collect harmful substances such as bacteria, viruses, and fine dust collected in the sterilizing solution.
  • the filter 650 may include a first filter 651 and a second filter 653 connected to each other in parallel, and a backwashing device (not shown).
  • a backwashing device not shown.
  • the filters 651 and 653 may be hollow fiber membrane filters.
  • the storage tank 660 stores the sterilizing solution of a certain concentration, and serves to supplement the sterilizing solution in the collection tank 620 or increase the sterilizing solution concentration.
  • the separation unit 500 separates the sterilizing liquid from the air and transports it to the collection tank 620 , but the sterilizing liquid in a droplet state does not fall to the collector 530 , and the demister 520 or the collection duct 510 . It may remain on the wall. In this case, the level of the sterilizing liquid in the water collection tank 620 is inevitably lowered. In this case, the sterilizing liquid in the storage tank 660 may be replenished by circulating the sterilizing liquid through the replenishment flow path 640 .
  • the sterilizing solution mainly contains a chlorine component such as hypochlorous acid
  • the chlorine component may be converted into chlorine gas and discharged into the indoor space together with the air.
  • the concentration of the chlorine component in the sterilizing solution is only a trace amount of 30 ppm to 50 ppm, and the chlorine gas discharged into the air is only a trace amount, but if this continues for a long time, the concentration of the sterilizing solution in the water collection tank 620 is inevitably lowered, which It may lead to a decrease in sterilization performance.
  • the concentration of the sterilizing solution can always be maintained in a constant range.
  • a water level sensor (not shown) and/or a concentration sensor (not shown) is provided inside the storage tank 660 , and measurement information of the sensors may be transmitted to the controller 800 .
  • the controller 800 replenishes water or the sterilizing solution.
  • the control unit 800 opens the fourth valve 606 to supply the sterilizing solution from the stock solution tank 670 to the storage tank 660 . can Accordingly, the sterilizing solution in the storage tank 660 can always maintain a constant concentration.
  • the air separated from the sterilizing liquid in the separation unit 500 may be supplied to the indoor space through the air discharge unit 700 .
  • the air discharge unit 700 may include an exhaust duct 710 connecting the separation unit 500 and the indoor space, and an exhaust fan 720 that generates an air flow in the separation unit 500 in the direction of the indoor space. have.
  • One end of the discharge duct 710 may be connected to the separation unit 500 , and an outlet 711 communicating with the indoor space may be provided at the other end of the discharge duct 710 .
  • a plurality of outlets 711 may be formed as needed.
  • the exhaust fan 720 operates under the control of the controller 800 , and may generate an air flow in the exhaust duct 710 in the direction of the exhaust port 711 . Accordingly, when the control unit 800 operates the discharge fan 720 , the air separated from the sterilizing liquid by the separation unit 500 may be introduced into the indoor space through the discharge port 711 .
  • the exhaust fan 720 may be removed as needed. This is because only the blowing action of the suction fan 120 and the stirring blade 323 is sufficient to reduce the exhaust air into the room.
  • an exhaust fan 720 may be additionally installed for smoother circulation, and whether the exhaust fan 720 operates or its rotation speed may be adjusted by the controller 800 .
  • the height H2 of the outlet 711 may be lower than the height H1 of the inlet 111 .
  • the suction port 111 is provided at a high position, such as near the ceiling, in order to block the respiratory propagation between people.
  • the installation height H2 of the outlet 711 is different from the installation height H1 of the inlet 111, It is more preferable to install the outlet (711) at a lower position than the inlet (111).
  • the inlet 111 and the outlet 711 may be installed in different directions.
  • the inlet 111 and the outlet 711 may be provided on different surfaces. This is to prevent the intake air flow and the exhaust air flow from interfering with each other.
  • the controller 800 controls the operation of each part, and may include a display device (not shown) or a control panel 810 .
  • the display device displays the operating state of the air sterilization device 10, and if necessary, may be configured as a touch panel or the like to directly receive a user's control command.
  • the control panel 810 is a means for a user to input a control command.
  • the control command may include selection of power on/off of the air sterilization device 10 , the rotation speed of the fans 120 and 720 , whether or not the circulation flow path 630 and the replenishment flow path 640 are selected.
  • the air sterilization device 10 removes harmful substances such as bacteria, viruses, and fine dust by sucking air in the indoor space and then returning it back to the indoor space, thereby purifying the air in the indoor space in real time. can be sterilized.
  • the air sterilization apparatus 10 removes harmful substances by contacting contaminated air with a sterilizing solution, but by applying a unique mixing unit 300 composed of a fixed unit 310 and a rotating unit 320 .
  • a unique mixing unit 300 composed of a fixed unit 310 and a rotating unit 320 .
  • the air sterilization apparatus 10 can separate the sterilizing liquid used after removing harmful substances from the air from the air, and reduce only the gaseous air from which the sterilizing liquid has been removed back to the indoor space. That is, since the sterilizing liquid only circulates inside the air sterilizing device 10 , it is possible to prevent the sterilizing liquid component from flowing into the indoor space.
  • the air sterilization apparatus 10 manages the sterilizing liquid to maintain a constant quantity and concentration, and may remove harmful substances contained in the sterilizing liquid using the filter 650 if necessary. Accordingly, it is possible to always maintain the best air sterilization performance.

Abstract

본 발명에 따른 공기 살균 장치는, 실내 공간의 공기를 흡입하는 공기 흡입부, 공기 흡입부 내부로 살균액을 분사하는 살균액 분사부, 공기 흡입부에 연결되며 공기와 살균액을 혼합하는 혼합부, 혼합부에 연결되며 공기와 살균액의 혼합물에서 살균액을 제거하는 분리부, 살균액이 제거된 공기를 실내 공간으로 배출하는 공기 배출부, 및 이들의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다. 이 때, 혼합부는 공기 흡입부에 연결된 고정자, 및 고정자와 대향하도록 고정자 하단에 설치되어 기 설정된 속도로 회전하는 회전자를 가지며, 공기 흡입부를 통해 혼합부로 공급된 공기와 살균액은 고정자와 회전자 사이의 공간을 통과하여 분리부로 이동하는 것이 특징이다.

Description

공기 살균 장치
본 발명은 공기 살균 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 실내 공기에 살균액을 균일하게 혼합하여 공기 중의 바이러스 등을 제거하고, 이후 살균액을 분리하여 정화된 공기만을 실내로 환원시킬 수 있는 공기 살균 장치에 관한 것이다.
최근 코로나바이러스감염증-19(COVID-19)의 세계적 대유행으로 인하여 호흡기질환을 유발하는 원인 물질의 전파를 차단하기 위한 다양한 방법들이 시도되고 있다. 상기 원인 물질에는 세균, 인플루엔자 바이러스(Influenza Virus), 코로나 바이러스(Corona Virus), 호흡기 세포융합 바이러스(Respiratory Syncytial Virus) 등이 포함되며, 주로 공기 중에 부유하는 작은 물방울(비말 및 에어로졸)을 통해 전파된다. 따라서, 건물 내부와 같이 밀폐된 실내 공간에서는 호흡기질환의 감염 위험이 더욱 높아질 수밖에 없으며, 공기 중의 바이러스 등을 효과적으로 제거할 수 있는 기술이 요구된다.
한편, 공기 중의 바이러스 등을 제거하기 위한 기술로서 정전기 필터를 이용한 살균 장치, 플라즈마나 자외선을 이용한 살균 장치 등이 제안된 바 있다.
그러나 정전기 필터를 이용한 살균 장치의 경우, 바이러스 등의 생물학적 오염물질 제거 효과는 미미하며, 사용에 따라 필터 성능이 저하될 수밖에 없어 지속적인 살균 효과를 기대하기 어렵다는 문제가 있다.
플라즈마 살균 장치의 경우에는 공기 중의 이온 반응 농도가 낮아 살균 효과가 충분하지 않으며, 자외선 살균 장치의 경우에도 바이러스보다 상대적으로 크기가 큰 미세먼지 입자가 바이러스에 조사되는 자외선을 차단하여 충분한 살균 효과를 얻지 못할 수 있다. 뿐만 아니라, 플라즈마나 자외선이 산소를 이온화시켜 인체에 유해한 오존(O 3)을 형성하므로, 오존 제거를 위한 별도의 필터들이 필수적으로 요구된다는 단점이 있다. 특히, 살균 효과를 향상시키기 위해서 플라즈마나 자외선의 강도를 증가시키면 오존의 발생량도 함께 증가할 수밖에 없고, 이는 인체에 유해한 물질의 배출이 증가되는 것이므로 바람직하지 않다. 또한, 전단의 필터 성능이 저하되면 오존 제거 능력도 함께 저하되는 문제가 있다.
이에 따라, 공기에 염소계 성분의 살균액을 분사하여 바이러스 등을 제거하는 액체 살균 방식이 주목받고 있다. 액체 살균 방식의 경우 살균액이 공기와 직접 접촉하므로 매우 높은 살균 효과를 기대할 수 있다는 장점이 있다. 다만, 살균 효과를 보다 향상시키기 위해서는 공기와 살균액을 신속하고 균일하게 혼합할 필요가 있으며, 살균된 공기를 실내로 환원하기에 앞서 살균액은 실내로 유입되지 않도록 살균액 성분을 회수하는 기술이 필요한 실정이다.
본 발명의 과제는 실내 공기에 살균액을 혼합하여 공기 중의 유해물질을 제거하는 공기 살균 장치를 제공하는데 있다. 특히, 공기와 살균액이 신속하고 균일하게 혼합되도록 하여 살균 성능을 극대화하고, 살균액 성분은 분리하여 공기 살균 장치 내부에서만 순환하도록 함으로써, 살균액이 제거된 공기만을 실내로 환원하여 지속적인 실시간 살균이 가능한 공기 살균 장치를 제공하는 데 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위하여, 예시적인 실시예들에 따른 공기 살균 장치는, 실내 공간의 공기를 흡입하는 공기 흡입부, 상기 공기 흡입부 내부로 살균액을 분사하는 살균액 분사부, 상기 공기 흡입부에 연결되며 공기와 살균액을 혼합하는 혼합부, 상기 혼합부에 연결되며 공기와 살균액의 혼합물에서 살균액을 제거하는 분리부, 상기 살균액이 제거된 공기를 실내 공간으로 배출하는 공기 배출부, 및 이들의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
이 때, 상기 혼합부는 상기 공기 흡입부에 연결된 고정자, 및 상기 고정자와 대향하도록 상기 고정자 하단에 설치되어 기 설정된 속도로 회전하는 회전자를 가지며, 상기 공기 흡입부를 통해 상기 혼합부로 공급된 공기와 살균액은 상기 고정자와 상기 회전자 사이의 공간을 통과하여 상기 분리부로 이동한다.
또한, 상기 고정자는, 원판 형상의 고정 디스크, 상기 고정 디스크의 중앙을 관통하여 상기 공기 흡입부와 연결되는 혼합물 도입관, 및 상기 고정 디스크에서 상기 회전자를 향해 돌출된 복수개의 고정 날개들을 포함할 수 있다. 상기 회전자는, 상기 고정 디스크에 대향하는 원판 형상의 회전 디스크, 상기 회전 디스크를 회전시키는 구동 모터, 상기 회전 디스크에서 상기 고정자를 향해 돌출된 복수개의 교반 날개들, 및 상기 회전 디스크 측면에 구비되어 공기와 살균액의 혼합물을 상기 분리부로 전달하는 혼합물 배출관을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 고정 날개들은 상기 고정 디스크의 중심에서 제1 반지름을 가진 가상의 원주 상에 서로 이격 배치되며, 사각 기둥 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 교반 날개들은 상기 회전 디스크의 중심에서 상기 제1 반지름과 크기가 다른 제2 반지름의 가상의 원주 상에 서로 이격 배치되며, 블레이드(blade) 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 고정 날개들은, 상기 제1 반지름을 가진 가상의 원주 상에 서로 이격 배치된 복수개의 고정 날개들로 구성된 제1 고정 날개열, 및 상기 제1 반지름보다 더 큰 제3 반지름의 가상의 원주 상에 서로 이격 배치된 복수개의 고정 날개들로 구성된 제2 고정 날개열로 구성될 수 있다. 상기 교반 날개들은, 상기 제2 반지름을 가진 가상의 원주 상에 서로 이격 배치된 복수개의 교반 날개들로 구성된 제1 교반 날개열, 상기 제2 반지름보다 더 큰 제4 반지름의 가상의 원주 상에 서로 이격 배치된 복수개의 교반 날개들로 구성된 제2 교반 날개열, 및 상기 제4 반지름보다 더 큰 제5 반지름의 가상의 원주 상에 서로 이격 배치된 복수개의 교반 날개들로 구성된 제3 교반 날개열로 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 제1 반지름은 상기 제2 반지름보다는 더 크고 상기 제4 반지름보다는 작으며, 상기 제3 반지름은 상기 제4 반지름보다는 더 크고 상기 제5 반지름보다는 더 작을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 교반 날개가 상기 가상의 원주와 접하는 지점에서 상기 가상의 원주에 대한 접선(tangent line)을 그었을 때, 상기 교반 날개는 상기 접선과 기 설정된 각도를 형성할 수 있다.
한편, 상기 분리부는, 액체 상태의 살균액을 선택적으로 포집하는 데미스터, 상기 혼합물 배출관과 상기 데미스터를 연결하는 분리 덕트, 및 상기 분리 덕트 내부에 구비되어 상기 데미스터에서 낙하하는 살균액을 수집하는 포집기를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 데미스터의 단면적은 상기 혼합물 배출관의 단면적보다 더 클 수 있다.
본 발명에 따른 공기 살균 장치는 상기 포집기에 연결되어 포집된 살균액을 상기 살균액 분사부로 공급하는 살균액 순환부를 더 포함할 수 있다.
이 경우에 있어서, 상기 살균액 순환부는, 상기 포집기에서 전달받은 살균액을 저장하는 집수 탱크, 살균액에 포함된 미세먼지, 세균, 바이러스 중에서 적어도 한가지를 제거하는 여과기, 기 설정된 농도의 살균액이 저장된 저장 탱크, 상기 집수 탱크와 상기 살균액 분사부를 직접 연결하는 순환 유로, 및 상기 집수 탱크에 저장된 살균액이 상기 여과기 및 상기 저장 탱크를 순차적으로 거친 이후에 상기 살균액 분사부로 공급되도록 상기 집수 탱크와 상기 살균액 분사부를 연결하는 보충 유로를 포함할 수 있는데, 상기 제어부는 상기 순환 유로와 상기 보충 유로를 선택적으로 개방할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기 살균 장치는 상기 고정 디스크 및 상기 고정 날개들 내부로 냉각매체를 공급하는 냉각부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 공기 살균 장치는 실내 공간의 공기를 흡입하여 세균, 바이러스, 미세먼지 등의 유해물질을 포집, 살균 및 제거한 이후 다시 실내 공간으로 환원함으로써, 실내 공간의 공기를 실시간으로 살균할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기 살균 장치는 오염된 공기를 살균액과 접촉시켜 유해물질을 제거하되, 전단력을 극대화하는 특유의 혼합부를 적용하여 공기 입자와 살균액 입자를 미립화함으로써, 공기와 살균액의 혼합도를 극대화시킬 수 있다. 이에 따라, 공기 중에 포함된 유해물질의 포집 제거 효과도 동시에 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기 살균 장치는 공기로부터 유해물질을 제거한 이후에 사용된 살균액을 공기와 분리하고, 살균액이 제거된 기체 상태의 공기만을 다시 실내 공간으로 환원시킬 수 있다. 따라서, 살균액 성분이 실내 공간으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기 살균 장치는 살균액이 일정한 수량과 농도를 유지하도록 관리하고, 필요에 따라서 살균액에 포함된 유해물질을 여과기를 이용해 제거할 수 있다. 이에 따라, 항상 최상의 공기 살균 성능을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 살균 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 공기 살균 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1에서 공기 흡입부와 공기 배출부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 혼합부를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 4의 고정자를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4의 회전자를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 5의 고정자와 도 6의 회전자가 결합된 모습을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 1의 분리부를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 1의 살균액 순환부를 나타내는 도면이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 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 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시 된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
한편, 본 발명은 공기중에 포함된 세균이나 바이러스 등 인체에 유해한 물질뿐만 아니라 미세먼지 등을 함께 제거할 수 있는 공기 살균 장치(10)에 관한 것으로, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 세균, 바이러스, 미세먼지 등을 통칭하여 '유해물질'이라 지칭하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 살균 장치를 나타내는 블록도이다. 도 2는 도 1의 공기 살균 장치를 나타내는 단면도이다. 도 3은 도 1에서 공기 흡입부와 공기 배출부의 기능을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 도 1의 혼합부를 나타내는 단면도이다. 도 5는 도 4의 고정자를 나타내는 도면이고, 도 6은 도 4의 회전자를 나타내는 도면이며, 도 7은 도 5의 고정자와 도 6의 회전자가 결합된 모습을 나타내는 도면이다. 도 8은 도 1의 분리부를 나타내는 도면이다. 도 9는 도 1의 살균액 순환부를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 공기 살균 장치(10)는 실내 공간의 공기를 흡입하는 공기 흡입부(100), 흡입된 공기에 살균액을 분사하는 살균액 분사부(200), 공기와 살균액의 혼합도(degree of mixing)를 증가시켜 살균 효과를 극대화하는 혼합부(300), 혼합부(300)를 냉각시키는 냉각부(400), 유해물질이 제거된 공기와 살균액을 분리하는 분리부(500), 분리된 살균액을 순환시켜 살균액 분사부(200)로 공급하는 살균액 순환부(600), 유해물질이 제거된 공기를 다시 실내 공간으로 환원하는 공기 배출부(700), 및 이들의 동작을 제어하는 제어부(800)를 포함한다. 이 때 상기 실내 공간이라 함은 가정의 방이나 거실, 각종 실내 영업 공간 및 문화 체육 공간, 학교의 교실, 회사의 사무실 등 일정한 크기를 가진 공간을 의미한다.
먼저 공기 흡입부(100)는 상기 실내 공간의 공기를 흡입하여 혼합부(300)로 제공하며, 상기 실내 공간과 혼합부(300)를 연결하는 흡입 덕트(110), 및 상기 실내 공간에서 상기 혼합부(300) 방향으로 공기 유동을 발생시키는 흡입팬(120)을 포함할 수 있다.
흡입 덕트(110)의 일측에는 상기 실내 공간과 연통되는 흡입구(111)가 구비되며, 타측은 혼합부(300)의 혼합물 도입관(311, 도 4 참조)에 연결될 수 있다. 한편, 흡입구(111)는 필요에 따라 복수개가 형성될 수도 있다.
흡입팬(120)은 제어부(800)의 제어에 의해 동작하며, 흡입구(111)에서 혼합물 도입관(311) 방향으로 공기 유동을 발생시킬 수 있다. 따라서, 제어부(800)가 흡입팬(120)을 가동시키면 상기 실내 공간의 공기가 흡입구(111)를 통해 흡입 덕트(110)로 유입되고, 흡입 덕트(110)로 유입된 공기는 혼합물 도입관(311)을 통해 혼합부(300)로 공급될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 바이러스 전파를 실시간으로 차단하기 위하여, 흡입구(111)는 실내 공간의 상부, 예를 들면 천장 주위에 구비될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 성인 남성의 평균 키를 제3 높이(H3)라고 가정할 때, 흡입구(111)는 상기 제3 높이(H3)보다 더 높은 제1 높이(H1)에 형성될 수 있다. 즉, 흡입구(111)가 사람의 키보다 더 높은 위치에 구비되는 것이다. 예를 들면, 대한민국 성인 남성의 평균키가 173cm 정도 되므로, 흡입구(111)는 적어도 지면(G)에서 180cm 이상 높이에 설치되는 것이 바람직하다. 이 경우 실내 공간에서 바이러스가 전파되는 것을 실시간으로 차단할 수 있다.
구체적으로, 흡입팬(120)이 가동되면 실내 공간 상부의 공기는 일정한 속도(Vs)로 흡입구(111)를 향해 이동하게 된다. 그런데, 흡입팬(120)의 회전 속도가 증가하면 실내 공기의 흡입 속도(Vs)도 함께 증가하게 되므로, 흡입팬(120)의 회전 속도가 충분히 크면 실내 공간에서는 상부 방향으로 상승기류(F)가 형성될 수 있다. 따라서, 지면(G)에 평행한 방향으로 배출된 사람(A)의 호흡(V1)은 상승기류(F)에 의해 상부 방향(V2)으로 유도되므로, 타인(B)에게 전달되지 못하고 곧바로 공기 살균 장치(10)로 흡입될 수 있다. 이에 따라, 실내 공간에서 사람 간에 바이러스가 전파되는 것을 실시간으로 차단하는 효과를 가질 수 있는 것이다.
예를 들어, 사람의 호흡 배출 속도가 0.3cm/s라고 가정하면, 흡입팬(120)의 회전 속도를 증가시켜 흡입 속도(Vs)를 0.96cm/s 이상으로 증가시키면 사람(A)에게서 배출된 호흡이 타인(B)에게 전파되지 않고 곧바로 공기 살균 장치(10)로 흡입될 수 있다. 이에 따라, 사람 간에 호흡 흐름이 전파되는 것을 차단할 수 있고, 밀폐된 실내 공간에서의 바이러스 전파를 실시간으로 방지하는 효과를 가질 수 있다.
흡입 덕트(110) 내부에는 살균액 분사부(200)가 구비될 수 있다. 살균액 분사부(200)는 살균액 순환부(600)에서 흡입 덕트(110) 내부로 연장되는 살균액 도입관(210), 및 흡입 덕트(110) 내부에 장착되어 살균액을 분사하는 복수개의 노즐들(220)을 포함할 수 있다. 노즐들(220)은 흡입 덕트(110)로 유입된 공기에 살균액을 분사할 수 있고, 살균액이 포함된 공기는 혼합부(300)로 공급될 수 있다.
이때, 상기 살균액은 치아염소산(HClO) 수용액, 구연산 수용액, 페녹시에탄올(C 8H 10O 2) 수용액 등일 수 있으며, 그 농도는 필요에 따라 적절히 선택될 수 있다.
혼합부(300)는 공기와 살균액을 보다 균일하게 혼합하여 유해물질 제거 효과를 극대화시킬 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 혼합부(300)는 고정자(310)와 일정한 속도로 회전하는 회전자(320)를 포함한다.
고정자(310)는 회전하지 않고 고정된 상태를 유지하며, 흡입 덕트(110)에 연결된 혼합물 도입관(311), 원판 형상의 고정 디스크(312), 고정 디스크(312)에서 후술할 회전 디스크(321)를 향해 돌출된 복수개의 고정 날개들(313), 및 냉각매체 통로(314, 316)를 포함할 수 있다.
혼합물 도입관(311)은 상하로 연장하여 고정 디스크(312) 중앙을 관통하며, 공기와 살균액을 고정 디스크(312)와 회전 디스크(321) 사이 공간으로 공급할 수 있다.
고정 디스크(312) 내부에는 냉각매체를 저장하고 분배하기 위한 매니폴드(315)가 형성되며, 고정 디스크(312) 측면에는 냉각매체 유입구(314)와 냉각매체 배출구(316)가 각각 구비될 수 있다. 즉, 냉각부(400)에서 공급된 냉각매체는 냉각매체 유입구(314)를 통해 매니폴드(315)로 유입되며, 매니폴드(315)에서는 각각의 고정 날개(313) 내부로 냉각매체를 공급하여 공기와 살균액 혼합물을 냉각시키고, 이후 온도가 상승한 냉각매체는 냉각매체 배출구(316)를 통해 냉각부(400)로 회수될 수 있다.
한편, 살균액 분사부(200)에서 살균액이 분사되면 공기 중 일부가 살균액에 용해되면서 용해열이 발생할 수 있다. 그런데 용해열로 인해 공기와 살균액 혼합물의 온도가 상승하면 공기의 용해도가 감소하게 되고, 살균 효과가 저하될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 본 발명에서는 고정 날개(313) 내부로 냉각매체를 공급하는 것이다. 즉, 상기 냉각매체는 공기와 살균액 혼합물을 냉각시켜 공기의 용해도를 증가시킬 수 있고, 공기 중에 포함된 유해물질의 제거 효과를 더욱 증가시킬 수 있다. 이 때, 냉각매체는 냉각부(400)를 지속적으로 순환하면서 기 설정된 온도 이하로 유지될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 고정 날개(313)는 복수개의 고정 날개들(323)이 원형으로 이격 배치된 제1 고정 날개열(313a) 및 제2 고정 날개열(313b)을 포함할 수 있다. 제1 고정 날개열(313a)은 고정 디스크(312)의 중심에서 제1 반지름(R1)을 가진 가상의 원주 상에 배치되며, 제2 고정 날개열(313b)은 상기 제1 반지름(R1)보다 더 큰 제2 반지름(R2)을 가진 가상의 원주 상에 배치될 수 있다. 또한, 제1 고정 날개열(313a)과 제2 고정 날개열(313b)을 구성하는 각각의 고정 날개들(313)은 단면 형상이 사각형인 사각 기둥일 수 있다. 즉, 고정 디스크(312)의 중심에서 제1 반지름(R1)을 가진 가상의 원주 상에 사각 기둥 형상의 고정 날개들이 복수개 돌출하여 제1 고정 날개열(313a)을 형성하고, 제2 반지름(R2)을 가진 가상의 원주 상에 사각 기둥 형상의 고정 날개들이 복수개 돌출하여 제2 고정 날개열(313b)을 형성하는 것이다.
한편, 도 5에서는 고정 날개(313)가 두 쌍의 고정 날개열들(313a, 313b)을 가지며, 각 고정 날개들의 단면은 사각형인 것이 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 제2 고정 날개열(313b) 외곽에 제3 고정 날개열(도시되지 않음)이 추가로 배치되거나 또는, 제2 고정 날개열(313b) 없이 하나의 고정 날개열(313a)만으로 구성될 수도 있다. 뿐만 아니라, 각각의 고정 날개들은 그 단면 형상이 원형, 타원형, 다각형 형상 등 필요에 따라 다양한 형상으로 변경될 수도 있다. 즉, 고정 디스크 중심에서 고정 날개열 까지의 거리(R1, R2), 고정 날개열의 개수, 각 고정 날개들 사이의 간격, 및 각 고정 날개들의 형상은 공기의 유량, 회전자(320)의 회전 속도, 살균액의 종류와 농도, 혼합부(300) 내부의 온도 등에 따라 적절히 설계 변경될 수 있다.
회전자(320)는 고정자(310)와 대향하도록 고정자(310) 하방에 위치하며, 일정한 속도로 회전하여 공기와 살균액의 혼합도(degree of mixing)를 증가시킬 수 있다.
구체적으로, 회전자(320)는 고정 디스크(312)와 대향하는 원판 형상의 회전 디스크(321), 회전 디스크(321)에서 고정 디스크(312)를 향해 돌출된 복수개의 교반 날개들(323), 회전 디스크(321)를 회전시키는 구동모터(324), 및 회전 디스크(321) 측면에 구비되어 공기와 살균액 혼합물을 분리부(500)로 전달하는 혼합물 배출관(325)을 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 교반 날개(323)는 복수개의 교반 날개들(323)이 원형으로 이격 배치된 제1 교반 날개열(323a), 제2 교반 날개열(323b), 및 제3 교반 날개열(323c)을 포함할 수 있다. 제1 교반 날개열(323a)은 회전 디스크(312)의 중심에서 제3 반지름(R3)을 가진 가상의 원주 상에 배치되며, 제2 교반 날개열(323b)은 상기 제3 반지름(R3)보다 더 큰 제4 반지름(R4)을 가진 가상의 원주 상에 배치되며, 제3 교반 날개열(323c)은 상기 제4 반지름(R4)보다 더 큰 제5 반지름(R5)을 가진 가상의 원주 상에 배치될 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 교반 날개열들(323a, 323b, 323c)을 구성하는 각각의 교반 날개들(323)은 블레이드 형상일 수 있다. 즉, 회전 디스크(321)의 중심에서 제3 반지름(R3)을 가진 가상의 원주 상에 블레이드 형상의 교반 날개들이 복수개 돌출하여 제1 교반 날개열(323a)을 형성하고, 제4 반지름(R4)을 가진 가상의 원주 상에 블레이드 형상의 교반 날개들이 복수개 돌출하여 제2 교반 날개열(323b)을 형성하고, 제5 반지름(R5)을 가진 가상의 원주 상에 블레이드 형상의 교반 날개들이 복수개 돌출하여 제3 교반 날개열(323c)을 형성하는 것이다.
일 실시예에 있어서, 각각의 교반 날개들(323)은 상기 가상의 원주의 접선(n)에 대하여 일정한 각도(θ)로 기울어지도록 배치될 수 있다. 이는 회전 디스크(321)의 중심으로 공급된 공기와 살균액 혼합물이 회전 디스크(321) 외곽에 위치한 혼합물 배출관(325) 방향으로 이동할 수 있도록 가이드하기 위한 것이다. 즉, 공기와 살균액 혼합물이 회전 디스크(321)의 중심에서 외곽 방향으로 이동하도록, 교반 날개(323)가 마치 송풍기와 같은 역할을 수행하게 되는 것이다.
한편, 도 6에서는 교반 날개(323)가 세 쌍의 교반 날개열들(323a, 323b, 323c)을 가지며, 각 교반 날개들(323)은 일정한 각도(θ)로 기울어진 것이 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 제3 교반 날개열(323c) 외곽에 제4 교반 날개열(도시되지 않음)이 추가로 배치되거나 또는, 교반 날개(323)가 두 쌍의 교반 날개열(323a, 323b) 만으로 구성될 수도 있다. 뿐만 아니라, 교반 날개들(323)의 각도(θ) 역시 필요에 따라 적절히 변경될 수 있다. 즉, 회전 디스크(321) 중심에서 교반 날개열 까지의 거리(R3, R4, R5), 교반 날개열의 개수, 각 교반 날개들 사이의 간격, 및 각 교반 날개들의 각도는 공기의 유량, 회전자(320)의 회전 속도, 살균액의 종류와 농도, 혼합부(300) 내부의 온도 등에 따라 적절히 설계 변경될 수 있다.
한편, 고정 날개(313)와 교반 날개(323)는 디스크들(312, 321)의 중심에서 외곽 방향으로 서로 번갈아 배치될 수 있다. 예를 들면, 디스크들(312, 321)의 중심에서 가장 가까운 곳에 제1 교반 날개열(323a)이 배치되고, 그보다 외곽에 제1 고정 날개열(313a), 제2 교반 날개열(323b), 제2 고정 날개열(313b), 제3 교반 날개열(323c)이 순차적으로 배치될 수 있다(R3<R1<R4<R2<R5). 이것이 도 7에 도시되어 있다. 이와 다르게, 고정 날개(313)가 세 쌍의 날개열을 가지고 교반 날개(323)는 두 쌍의 날개열을 가지는 경우에는, 디스크들(312, 321)의 중심에서 외곽 방향으로 제1 고정 날개열, 제1 교반 날개열, 제2 고정 날개열, 제2 교반 날개열, 제3 고정 날개열이 순차적으로 배치될 수 있을 것이다. 이와 같이 고정 날개(313)와 교반 날개(323)를 번갈아 배치함으로써, 공기와 살균액 혼합물의 이동 거리를 증가시킬 수 있고, 살균 효과를 극대화시킬 수 있는 것이다.
상술한 구조를 가지는 본 발명의 혼합부(300)는 공기와 살균액의 혼합도(degree of mixing)를 증가시켜 살균 효과를 극대화할 수 있다.
구체적으로, 공기와 살균액의 혼합물은 고정 디스크(312) 중앙을 관통하는 혼합물 도입관(311)을 통해 고정부(310)와 회전부(320) 사이로 유입되고, 원심력에 의해 고정 날개(313)와 교반 날개(323) 사이에서 환상 방향으로 이동하게 된다. 이 때, 회전하는 회전자(320)와 고정된 고정자(310) 사이에는 높은 전단력(Shear Force)이 발생하게 되며, 상기 전단력에 의해 공기와 살균액 입자는 매우 작은 크기로 분쇄되어 미립화될 수 있다. 따라서, 혼합부(300)를 통과하는 과정에서 미립화된 공기 입자와 살균액 입자간에 유효 충돌 값이 증가하게 되고, 이는 공기와 살균액의 혼합도(degree of mixing)를 증가시켜 살균 효과를 극대화시킬 수 있다.
고정 날개들(313) 사이의 간극 및 교반 날개들(323) 사이의 간극을 따라 디스크들(312, 321)의 외각 방향으로 이동한 혼합물은 회전자(320) 측면에 구비된 혼합물 배출관(325)을 통해 분리부(500)로 이동할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 혼합부(300)는 높은 전단력을 발생시켜 공기입자와 살균액 입자를 미립화함으로써 혼합도를 극한으로 증가시킬 수 있다. 또한, 복수개가 배치된 고정 날개(313) 및 교반 날개(323)가 공기 흐름을 방해하여 이동 시간을 증가시킴으로써 공기와 살균액 간에 충분한 반응 시간을 확보할 수 있다. 이에 따라, 공기 중에 포함된 바이러스와 같은 유해물질을 보다 확실하게 제거할 수 있다. 이후 분리부(500)에서는 유해물질이 제거된 공기로부터 살균액을 분리하게 된다. 이는 다량의 살균액 성분은 인체에 유해할 수 있기 때문이며, 살균액 성분이 제거된 공기만을 실내 공간으로 환원시키기 위함이다.
분리부(500)는 혼합물 배출관(325)과 데미스터(520)를 연결하는 제1 분리 덕트(510), 액적을 제거하는 데미스터(520), 데미스터(520)에서 분리된 액적을 포집하여 살균액 순환부(600)로 제공하는 포집기(530), 및 데미스터(520)와 배출 덕트(710)를 연결하여 살균액이 제거된 공기를 배출 덕트(710)로 공급하는 제2 분리 덕트를 포함한다.
이와 다르게, 제1 분리 덕트(510)와 제2 분리 덕트가 일체형으로 제작되고, 데미스터(520)는 상기 일체형으로 제작된 분리 덕트 내부에 수용될 수도 있다. 다만, 분리 덕트를 일체형으로 제작하면 데미스터(520)의 유지 보수가 어려울 수 있기 때문에 분리형으로 제작되는 것이 바람직하다. 이하에서는, 분리 덕트가 데미스터(520) 양 쪽으로 분리된 실시예에 대해서만 설명하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 제1 분리 덕트(510)를 단순히 분리 덕트(510)로 호칭하기로 한다.
분리 덕트(510)의 일단은 혼합부(300)의 혼합물 배출관(325)에 연결되며, 타단은 데미스터(520)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 분리 덕트(510)는 혼합물 배출관(325) 말단에서 상방으로 연장하여 데미스터(520)에 연결될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 데미스터(520)는 섬유 상태의 물체가 그물 형상으로 포개어진 필터일 수 있다. 상기 데미스터(520)는 공기와 살균액의 혼합물 중에서 기체 상태인 공기는 통과시키고 액체 상태인 살균액만을 선택적으로 포집할 수 있다.
구체적으로, 데미스터(520)의 단면적은 혼합물 배출관(325)의 단면적보다 더 클 수 있다. 따라서, 데미스터(520)로 유입된 혼합물은 혼합물 배출관(325)에서 배출될 때와 비교하여 급격히 감속될 수 있다. 이 경우, 살균액 입자 간의 인력이 공기 입자 간의 인력보다 더 강하기 때문에, 살균액 입자들은 액적을 형성하면서 점점 더 커지게 되고, 액체 상태의 살균액으로 분리될 수 있다.
한편, 데미스터(520)의 크기는 공기 유동량 등에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 필요한 경우 데미스터(520)가 다단으로 설치되거나 복수개가 병렬로 설치될 수도 있다.
데미스터(520)에서 분리된 액체 상태의 살균액은 하부에 위치한 포집기(530)로 낙하할 수 있다. 포집기(530)는 가운데가 아래로 볼록한 깔때기 형상이며, 살균액 순환부(600)의 집수관(610)에 연결될 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 분리부(500)는 공기와 살균액의 혼합물을 감속시켜, 액적 상태의 살균액을 공기로부터 분리할 수 있다. 따라서, 살균액이 제거된 공기를 공기 배출부(700)를 통해 실내 공간으로 환원시킬 수 있다. 이에 따라, 인체에 유해한 살균액이 실내 공간으로 배출되는 것을 방지하면서도 살균액은 회수하여 재사용할 수 있다.
분리부(500)에서 포집된 살균액은 살균액 순환부(600)를 거쳐 다시 살균액 분사부(200)로 공급될 수 있다. 살균액 순환부(600)는 상황에 따라 서로 다른 순환 경로를 형성하는데, 그 일예가 도 9에 도시되어 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 살균액 순환부(600)는 분리부(500)에서 포집된 살균액을 운반하는 집수관(610), 포집된 살균액을 저장하는 집수 탱크(620), 집수 탱크(620)에 저장된 살균액을 살균액 분사부(200)로 직접 공급하는 순환 유로(630), 집수 탱크(620)에 저장된 살균액에서 불순물을 제거하고 살균액을 보충하는 보충 유로(640), 및 제어부(800)의 제어에 따라 순환 유로(630)와 보충 유로(640)를 선택적으로 개폐하는 펌프들(601, 602) 및 개폐 밸브들(603, 604, 605, 606)을 포함할 수 있다.
한편, 보충 유로(640) 상에는 살균액으로부터 불순물을 제거하기 위한 여과기(650), 기 설정된 농도의 살균액이 저장된 저장 탱크(660), 및 살균액 원액이 저장된 원액 탱크(670)가 더 구비될 수 있다.
집수 탱크(620)는 집수관(610)을 통해 분리부(500)와 연결되며, 분리부(500)에서 회수된 살균액을 저장할 수 있다. 집수 탱크(620) 내부에는 수위 센서(도시되지 않음) 및/또는 농도 센서(도시되지 않음)가 구비되며, 상기 센서들의 측정 정보는 제어부(800)로 전송될 수 있다. 제어부(800)는 살균액의 수위 및 농도가 기 설정된 기준 범위 이내이면 순환 유로(630)를 개방하여 살균액을 순환시킬 수 있다.
구체적으로, 집수 탱크(620)의 살균액 수위와 농도가 모두 기 설정된 범위 이내인 경우, 제어부(800)는 제1 펌프(601)를 작동시키고 제1 밸브(603)를 개방시킬 수 있다. 이 경우, 집수 탱크(620)의 살균액은 순환 유로(630)를 통해 살균액 도입관(210)에 연결될 수 있다. 따라서, 집수 탱크(620)에 저장된 살균액이 곧바로 살균액 분사부(200)로 공급되며, 분리부(500)에서 다시 회수될 수 있다.
이와 다르게, 집수 탱크(620) 내부의 수위가 기 설정된 범위이 미치지 못하거나 또는 집수 탱크(620)에 저장된 살균액의 농도가 기 설정된 범위에 미치지 못하는 경우, 제어부(800)는 순환 유로(630)를 폐쇄하고 보충 유로(640)를 개방할 수 있다.
구체적으로, 제어부(800)는 제1 펌프(601) 및 제2 펌프(602)를 작동시키고, 제2 밸브(604) 및 제3 밸브(605)는 개방하고, 제1 밸브(603)는 폐쇄할 수 있다. 이 경우, 집수 탱크(620)의 살균액은 보충 유로(640)를 통해 여과기(650) 및 저장 탱크(660)를 순차적으로 거치게 되며, 이후 살균액 도입관(210)에 연결될 수 있다.
이와 다르게, 집수 탱크(620) 내부의 수위나 농도가 기 설정된 범위 이내라고 하더라도, 제어부(800)는 필요에 따라 보충 유로(640)를 개방할 수도 있다. 예를 들면, 제어부(800)는 특정 시각마다 또는 공기 살균 장치(10)의 가동 시간이 일정한 주기에 이를 때마다 보충 유로(640)를 개방하여 살균액을 여과, 보충할 수 있다.
여과기(650)는 살균액에 포집된 세균, 바이러스, 미세먼지 등의 유해 물질을 포집할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 여과기(650)는 서로 병렬로 연결된 제1 필터(651)와 제2 필터(653), 및 역세척 장치(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 이 경우 제1 필터(651) 또는 제2 필터(653) 중 어느 하나가 미세먼지 등으로 막히더라도 나머지 하나가 지속적으로 여과 기능을 수행할 수 있는 장점이 있으며, 막힌 필터는 상기 역세척 장치를 동작시켜 세척할 수 있다. 이에 따라, 필터를 항상 일정한 성능으로 유지할 수 있게 된다. 한편, 상기 필터들(651, 653)은 중공사막 필터일 수 있다.
저장 탱크(660)는 일정한 농도의 살균액을 저장하며, 집수 탱크(620)의 살균액을 보충하거나 또는 살균액 농도를 증가시키는 역할을 수행한다.
구체적으로, 분리부(500)에서는 살균액을 공기와 분리하여 집수 탱크(620)로 이송하는데, 액적 상태의 살균액이 포집기(530)로 낙하하지 않고 데미스터(520)나 포집 덕트(510) 벽면에 잔류할 수도 있다. 이 경우 집수 탱크(620)의 살균액 수위는 낮아질 수밖에 없는데, 이 경우 보충 유로(640)를 통해 살균액을 순환시킴으로써 저장 탱크(660)의 살균액을 보충할 수 있다.
또한, 살균액은 주로 치아염소산과 같은 염소 성분을 포함하는데, 상기 염소 성분이 염소 기체로 변환되어 공기와 함께 실내 공간으로 배출될 수도 있다. 다만, 상기 살균액은 염소 성분의 농도가 30ppm 내지 50ppm으로 미량에 불과하고 공기 중으로 배출되는 염소 기체도 미량에 불과하지만, 이것이 장시간 지속될 경우 집수 탱크(620)의 살균액 농도는 낮아질 수밖에 없고, 이는 살균 성능의 저하로 연결될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 보충 유로(640)를 통해 살균액을 순환시킴으로써 살균액 농도를 항상 일정한 범위로 유지할 수 있는 것이다.
한편, 저장 탱크(660) 내부에는 수위 센서(도시되지 않음) 및/또는 농도 센서(도시되지 않음)가 구비되며, 상기 센서들의 측정 정보는 제어부(800)로 전송될 수 있다. 제어부(800)는 저장 탱크(660) 내부의 살균액 수위 및 농도가 기 설정된 수치 이하로 떨어지면 물이나 살균액 원액을 보충하게 된다. 예를 들면, 저장 탱크(660)의 살균액 농도가 기준치 이하가 되면, 제어부(800)는 제4 밸브(606)를 오픈하여 원액 탱크(670)의 살균액 원액을 저장 탱크(660)로 공급할 수 있다. 이에 따라, 저장 탱크(660) 내부의 살균액은 항상 일정한 농도를 유지할 수 있다.
분리부(500)에서 살균액과 분리된 공기는 공기 배출부(700)를 통해 실내 공간으로 공급될 수 있다. 공기 배출부(700)는 분리부(500)와 실내 공간을 연결하는 배출 덕트(710), 및 분리부(500)에서 상기 실내 공간 방향으로 공기 유동을 발생시키는 배출팬(720)을 포함할 수 있다.
배출 덕트(710)의 일단은 분리부(500)와 연결되고, 타단에는 상기 실내 공간과 연통되는 배출구(711)가 구비될 수 있다. 한편, 배출구(711)는 필요에 따라 복수개가 형성될 수도 있다.
배출팬(720)은 제어부(800)의 제어에 의해 동작하며, 배출 덕트(710) 내부에서 배출구(711) 방향으로 공기 유동을 발생시킬 수 있다. 따라서, 제어부(800)가 배출팬(720)을 가동시키면 분리부(500)에서 살균액과 분리된 공기는 배출구(711)를 통해 실내 공간으로 유입될 수 있다.
이와 다르게, 배출팬(720)은 필요에 따라 제거될 수도 있다. 이는 흡입팬(120)과 교반 날개(323)의 송풍 작용만으로도 배출 공기를 실내로 환원시키기에 충분하기 때문이다. 다만, 보다 원활한 순환을 위하여 배출팬(720)이 추가로 설치될 수 있으며, 배출팬(720)의 동작 여부나 그 회전 속도는 제어부(800)에 의해 조절될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 배출구(711)의 높이(H2)는 흡입구(111)의 높이(H1)보다 더 낮을 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 사람 간의 호흡 전파를 차단하기 위하여 흡입구(111)는 천장 근처와 같은 높은 위치에 구비됨을 상술한 바 있다. 배출구(711)를 통한 배출 공기가 흡입구(111)를 통한 공기 흡입을 방해하지 않도록 하기 위하여, 배출구(711)의 설치 높이(H2)는 흡입구(111)의 설치 높이(H1)를 다르게 한 것이며, 배출구(711)를 흡입구(111)보다 더 낮은 위치에 설치하는 보다 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 흡입구(111)와 배출구(711)는 서로 다른 방향에 설치될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 공기 살균 장치(10)가 직육면체 형상의 하우징을 가지는 경우, 흡입구(111)와 배출구(711)가 서로 다른 면 상에 구비될 수 있다. 이는 흡입되는 공기 흐름과 배출되는 공기 흐름이 서로 간섭되는 것을 방지하기 위함이다.
제어부(800)는 각 부위의 동작을 제어하는데, 디스플레이 장치(도시되지 않음)나 제어 패널(810)등을 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 공기 살균 장치(10)의 작동 상태를 표시하며, 필요에 따라 터치 패널 등으로 구성하여 사용자의 제어 명령을 직접 입력 받을 수도 있다.
제어 패널(810)은 사용자가 제어 명령을 입력하는 수단이다. 이 때, 상기 제어 명령은 공기 살균 장치(10)의 전원 온오프 선택, 팬들(120, 720)의 회전 속도, 순환 유로(630)와 보충 유로(640)의 선택 여부 등을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 공기 살균 장치(10)는 실내 공간의 공기를 흡입하여 세균, 바이러스, 미세먼지 등의 유해물질을 제거한 이후 다시 실내 공간으로 환원함으로써, 실내 공간의 공기를 실시간으로 살균할 수 있다.
특히, 팬들(120, 720)의 사양(specification), 혼합부(300)의 크기 등을 변경함으로써 소용량 또는 대용량으로 용이하게 설계 변경이 가능하다. 따라서, 실내 공간의 크기에 관계없이 적용이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 공기 살균 장치(10)는 오염된 공기를 살균액과 접촉시켜 유해물질을 제거하되, 고정부(310)와 회전부(320)로 구성된 특유의 혼합부(300)를 적용하여 공기와 살균액의 혼합도를 극대화함으로써, 공기 중에 포함된 유해물질의 제거 효과를 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기 살균 장치(10)는 공기로부터 유해물질을 제거한 이후에 사용된 살균액을 공기와 분리하고, 살균액이 제거된 기체 상태의 공기만을 다시 실내 공간으로 환원시킬 수 있다. 즉, 살균액은 공기 살균 장치(10) 내부를 순환할 뿐이어서, 살균액 성분이 실내 공간으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기 살균 장치(10)는 살균액이 일정한 수량과 농도를 유지하도록 관리하고, 필요에 따라서 살균액에 포함된 유해물질을 여과기(650)를 이용해 제거할 수 있다. 이에 따라, 항상 최상의 공기 살균 성능을 유지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 실내 공간의 공기를 흡입하는 공기 흡입부;
    상기 공기 흡입부 내부로 살균액을 분사하는 살균액 분사부;
    상기 공기 흡입부에 연결되며 공기와 살균액을 혼합하는 혼합부;
    상기 혼합부에 연결되며 공기와 살균액의 혼합물에서 살균액을 제거하는 분리부;
    상기 살균액이 제거된 공기를 실내 공간으로 배출하는 공기 배출부; 및
    상기 공기 흡입부, 상기 살균액 분사부, 상기 혼합부, 상기 분리부 및 상기 공기 배출부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 혼합부는, 상기 공기 흡입부에 연결된 고정자, 및 상기 고정자와 대향하도록 상기 고정자 하단에 설치되어 기 설정된 속도로 회전하는 회전자를 가지며,
    상기 공기 흡입부를 통해 상기 혼합부로 공급된 공기와 살균액은 상기 고정자와 상기 회전자 사이의 공간을 통과하여 상기 분리부로 이동하는 것을 특징으로 하는 공기 살균 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정자는,
    원판 형상의 고정 디스크;
    상기 고정 디스크의 중앙을 관통하여 상기 공기 흡입부와 연결되는 혼합물 도입관; 및
    상기 고정 디스크에서 상기 회전자를 향해 돌출된 복수개의 고정 날개들을 포함하며,
    상기 회전자는,
    상기 고정 디스크에 대향하는 원판 형상의 회전 디스크;
    상기 회전 디스크를 회전시키는 구동 모터;
    상기 회전 디스크에서 상기 고정자를 향해 돌출된 복수개의 교반 날개들; 및
    상기 회전 디스크 측면에 구비되어 공기와 살균액의 혼합물을 상기 분리부로 전달하는 혼합물 배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 살균 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 고정 날개들은 상기 고정 디스크의 중심에서 제1 반지름을 가진 가상의 원주 상에 서로 이격 배치되며, 사각 기둥 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 공기 살균 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 교반 날개들은 상기 회전 디스크의 중심에서 상기 제1 반지름과 크기가 다른 제2 반지름의 가상의 원주 상에 서로 이격 배치되며, 블레이드(blade) 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 공기 살균 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고정 날개들은,
    상기 제1 반지름을 가진 가상의 원주 상에 서로 이격 배치된 복수개의 고정 날개들로 구성된 제1 고정 날개열; 및
    상기 제1 반지름보다 더 큰 제3 반지름의 가상의 원주 상에 서로 이격 배치된 복수개의 고정 날개들로 구성된 제2 고정 날개열로 구성되며,
    상기 교반 날개들은,
    상기 제2 반지름을 가진 가상의 원주 상에 서로 이격 배치된 복수개의 교반 날개들로 구성된 제1 교반 날개열;
    상기 제2 반지름보다 더 큰 제4 반지름의 가상의 원주 상에 서로 이격 배치된 복수개의 교반 날개들로 구성된 제2 교반 날개열; 및
    상기 제4 반지름보다 더 큰 제5 반지름의 가상의 원주 상에 서로 이격 배치된 복수개의 교반 날개들로 구성된 제3 교반 날개열; 로 구성되며,
    상기 제1 반지름은 상기 제2 반지름보다는 더 크고 상기 제4 반지름보다는 작으며, 상기 제3 반지름은 상기 제4 반지름보다는 더 크고 상기 제5 반지름보다는 더 작은 것을 특징으로 하는 공기 살균 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 교반 날개가 상기 가상의 원주와 접하는 지점에서 상기 가상의 원주에 대한 접선(tangent line)을 그었을 때, 상기 교반 날개는 상기 접선과 기 설정된 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 공기 살균 장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 분리부는,
    액체 상태의 살균액을 선택적으로 포집하는 데미스터;
    상기 혼합물 배출관과 상기 데미스터를 연결하는 분리 덕트; 및
    상기 분리 덕트 내부에 구비되어 상기 데미스터에서 낙하하는 살균액을 수집하는 포집기를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 살균 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 데미스터의 단면적은 상기 혼합물 배출관의 단면적보다 더 큰 것을 특징으로 하는 공기 살균 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 포집기에 연결되어 포집된 살균액을 상기 살균액 분사부로 공급하는 살균액 순환부를 더 포함하되,
    상기 살균액 순환부는,
    상기 포집기에서 전달받은 살균액을 저장하는 집수 탱크;
    살균액에 포함된 미세먼지, 세균, 바이러스 중에서 적어도 한가지를 제거하는 여과기;
    기 설정된 농도의 살균액이 저장된 저장 탱크;
    상기 집수 탱크와 상기 살균액 분사부를 직접 연결하는 순환 유로; 및
    상기 집수 탱크에 저장된 살균액이 상기 여과기 및 상기 저장 탱크를 순차적으로 거친 이후에 상기 살균액 분사부로 공급되도록 상기 집수 탱크와 상기 살균액 분사부를 연결하는 보충 유로를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 순환 유로와 상기 보충 유로를 선택적으로 개방하는 것을 특징으로 하는 공기 살균 장치.
  10. 제2항에 있어서, 상기 고정 디스크 및 상기 고정 날개들 내부로 냉각매체를 공급하는 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 살균 장치.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102611637B1 (ko) * 2022-05-09 2023-12-07 구재삭 씰링부가 불필요한 회전형 기액 혼합장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002095924A (ja) * 2000-09-22 2002-04-02 Matsushita Refrig Co Ltd 空気浄化装置
KR100972921B1 (ko) * 2009-12-02 2010-07-28 제이케이이앤씨 주식회사 회전 격판식 선회류 세정 및 탈취장치
KR20120110782A (ko) * 2011-03-30 2012-10-10 (주)와이즈엔텍 고농도 악취가스 탈취장치
KR20160011540A (ko) * 2014-07-22 2016-02-01 제이케이이앤씨 주식회사 복합 다단 탈취 장치
KR101653544B1 (ko) * 2016-02-17 2016-09-02 이노엔비텍(주) 오염공기 탈취장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200425412Y1 (ko) * 2006-06-21 2006-09-11 주식회사 아니코 탈취탑 및 믹싱 시스템을 이용한 오염기체정화장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002095924A (ja) * 2000-09-22 2002-04-02 Matsushita Refrig Co Ltd 空気浄化装置
KR100972921B1 (ko) * 2009-12-02 2010-07-28 제이케이이앤씨 주식회사 회전 격판식 선회류 세정 및 탈취장치
KR20120110782A (ko) * 2011-03-30 2012-10-10 (주)와이즈엔텍 고농도 악취가스 탈취장치
KR20160011540A (ko) * 2014-07-22 2016-02-01 제이케이이앤씨 주식회사 복합 다단 탈취 장치
KR101653544B1 (ko) * 2016-02-17 2016-09-02 이노엔비텍(주) 오염공기 탈취장치

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