WO2023191491A1 - 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치 - Google Patents

자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치 Download PDF

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WO2023191491A1
WO2023191491A1 PCT/KR2023/004173 KR2023004173W WO2023191491A1 WO 2023191491 A1 WO2023191491 A1 WO 2023191491A1 KR 2023004173 W KR2023004173 W KR 2023004173W WO 2023191491 A1 WO2023191491 A1 WO 2023191491A1
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WO
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air
fine dust
main body
removal device
dust removal
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PCT/KR2023/004173
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Inventor
장용일
김동영
Original Assignee
(주)다모아테크
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
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    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties

Definitions

  • the present invention relates to a fine dust removal device using natural wind. More specifically, it is installed outdoors, in subway tunnels and platforms, general roads, tunnels, etc., and removes fine dust contained in the air without power by introducing natural wind without a fan. It's about devices.
  • Air pollutants called 'fine dust' which is one of the air pollutants, include sulfur dioxide, nitrogen oxides, lead, ozone, carbon monoxide, soot (carbon particles), etc., and are generated from automobiles, factories, etc. and remain in the air for a long period of time.
  • Floating fine dust with a particle diameter of 10 ⁇ m or less is called 'PM10'. If the particles are 2.5 ⁇ m or less, they are written as ‘PM 2.5’ and called ‘ultrafine dust’.
  • Fine dust is a particulate matter with a diameter of 10 ⁇ m or less that floats or blows down in the air and is an air pollutant that has a significant impact on the human body.
  • Fine dust particles (PM10) of 10 ⁇ m or less increase the disease incidence and mortality rate in vulnerable groups. It has been revealed that there is a high possibility of it having harmful effects on the human body.
  • devices that locally remove fine dust are being installed as a way to reduce generated fine dust.
  • Patent Document 1 had a problem in that the installation location was limited because current had to be supplied to collect fine dust.
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 2021-0025868 (2021.03.10)
  • the present invention was conceived in consideration of the above points, and the problem to be solved by the present invention is to form a Bernoulli section to create a high pressure and create a faster flow speed in addition to the air flow induced by Charles' law,
  • the purpose is to provide a fine dust removal device using natural wind that can remove fine dust contained in the air without using power.
  • the fine dust removal device using natural wind has an air intake port and an air discharge port formed on one side and the other side, respectively, and is made of a thermally conductive material, so that the inside is heated by solar heat and the temperature difference between the upper and lower sides is A volume difference occurs due to this, and the resulting convection phenomenon induces a flow of air, discharging air and sucking in external air; and a fine dust adsorption unit located inside the main body to adsorb fine dust in the incoming air.
  • the main body may be made of dual materials with different thermal conductivities on the top and bottom of the front or the same material.
  • the main body may be provided with aluminum plates and iron plates on the front top and bottom.
  • the aluminum plate may be treated black, and the iron plate may be treated white.
  • the front of the main body may be provided with a concavo-convex structure.
  • a photocatalyst may be applied to the surface of the main body.
  • the fine dust adsorption unit may be replaceable with a fabric sheet.
  • the fine dust removal device using natural wind is formed with an air inlet 112 provided at the bottom on one side to allow external air to flow in, and after flowing in through the air inlet 112 at the top of one side, it rises.
  • It is a fine dust removal device having a main body portion 110 with an air flow passage formed therein, and an air discharge port 114 provided so that air from which fine dust is removed can be discharged to the outside, wherein the air intake port ( 112) and a first conductive portion 1162, which is provided between the air outlet 114 and the air outlet 114 and is made of a thermally conductive material, and is located below the first conductive portion 1162 and is made of a thermally conductive material.
  • the air outlet 114 After rising, it is discharged through the air outlet 114, and the rear of the heat conductive member 116 is provided with an arcuate surface whose center protrudes convexly in the direction of the air flow passage, and the central vertex of the arcuate surface and the opposite surface are located at the center of the arcuate surface.
  • the air flow rate increases due to a gradually narrowing section between the inner walls of the main body 110, and the thermally conductive member 116, which is exposed to the outside to absorb solar heat, has a concavo-convex structure that repeatedly extends vertically. It is characterized by being formed of.
  • the front of the main body is formed of a thermally conductive material, and as the interior is heated by solar heat, a volume difference is created due to the temperature difference between the upper and lower sides according to Charles' law, and the resulting convection phenomenon induces a flow of air, and the air
  • a high pressure is created in the air flow induced by the Bernoulli section, thereby increasing the discharge speed and discharge pressure, thereby increasing the air volume, and the photocatalyst is applied to the main body during use to prevent various bacteria and viruses that adsorb and multiply. It can be blocked, and the uneven structure provided on the front of the main body functions as a sound absorbing material, which has the effect of soundproofing.
  • Figure 1 is a perspective view schematically showing a fine dust removal device using natural wind of the present invention.
  • Figure 2 is a side cross-sectional view showing the fine dust removal device using natural wind of the present invention.
  • Figure 3 is a side view and a cross-sectional view showing the angle adjustment structure of the reflector in the fine dust removal device using natural wind of the present invention.
  • Figure 1 is a perspective view schematically showing a fine dust removal device using natural wind of the present invention
  • Figure 2 is a side cross-sectional view showing a fine dust removal device using natural wind of the present invention
  • Figure 3 is a fine dust removal device using natural wind of the present invention. This is a side view and cross-sectional view showing the angle adjustment structure of the reflector in the fine dust removal device.
  • the fine dust removal device 100 using natural wind of the present invention includes a main body 110 and a fine dust adsorption part 120, and is implemented without power without installing a fan. It is possible, and soundproofing is also a possible device.
  • the main body 110 has an air intake port 112 formed at the lower front, an air discharge port 114 formed at the upper front, and an air intake port 112 and an air discharge port at the front.
  • a thermally conductive member 116 is positioned between (114).
  • the air outlet 114 is illustrated as being provided on the front upper part of the main body 110, but it is not limited to this and can be selectively provided on the upper or rear upper part of the main body 110.
  • the main body 110 is coated with a photocatalyst or photoluminescent photocatalyst on the surface, which can block and decompose harmful substances such as various bacteria and viruses.
  • the main body 110 has a front surface equipped with a thermally conductive member 116 in a detachable structure.
  • the thermally conductive member 116 is formed of a thermally conductive material and is heated by solar heat, resulting in a volume difference due to the temperature difference between the upper and lower sides according to Charles' law, and a convection phenomenon induces the flow of air so that the air flows into the air outlet 114. While being discharged, external air is forcefully sucked in through the air intake port 112.
  • the thermally conductive member 116 is made of dual materials with different thermal conductivities or the same material with the same thermal conductivity. In this embodiment, it is exemplified as being made of dual materials with different thermal conductivities.
  • thermally conductive member 116 when the thermally conductive member 116 is made of dual materials with different thermal conductivities, a first thermally conductive portion 1162 is provided at the upper portion, and a second thermally conductive portion 1164 is provided at the lower portion.
  • the first thermally conductive part 1162 is exemplified by an aluminum sheet applied thereto
  • the second thermally conductive part 1164 is exemplified by an iron sheet applied thereto, and is not limited to aluminum sheet and iron sheet, but is the material surface where convection is formed. Changes can be made to anything.
  • aluminum has a thermal conductivity of 196 kcal/°C
  • iron has a thermal conductivity of 62 kcal/°C. It can be seen that the thermal conductivity of aluminum is about three times greater than that of iron.
  • the heat conductive member 116 is formed in a shape having an arcuate surface on the rear side, and the air pressure is lowered between the central vertex of the arcuate surface and the inner wall of the main body 110 opposite thereto according to Bernoulli's principle, thereby drawing in the surrounding air. Because it is pulled, surrounding air is sucked in, thereby expanding the discharge amount and discharge speed. Therefore, a Bernoulli section is formed to create a faster flow speed by creating a high pressure in the air flow induced by Charles' law.
  • the thermal conductive member 116 can be provided with an aluminum plate and an iron plate in a concavo-convex structure.
  • the thermally conductive member 116 is provided in a concavo-convex structure, it functions as a sound absorbing material.
  • the concavo-convex structure may be recessed in the shape of an egg carton or in the shape of a plurality of arranged inverted cones.
  • the aluminum plate can be coated with black, and the iron plate can be coated with white.
  • the aluminum sheet is black anodized and has excellent heat absorption, enabling a rapid increase in temperature, and the iron sheet is coated with white powder to reflect heat, thereby increasing the temperature difference with the aluminum sheet.
  • the heat conductive member 116 is provided with a reflector 134 to improve heat collection performance.
  • the reflector 134 has a fixed angle or is rotatable.
  • the hinge shafts 134a extending from both sides of the rear end are rotatably fixed to the support 132.
  • a raised and lowered portion 136 and an elastic portion 138 are provided to adjust the rotation angle of the reflector 134.
  • the rising and retracting parts 136 and the elastic parts 138 are installed three times, but this can vary depending on the rotation angle.
  • the protruding portion 136 has one end formed in a hemispherical shape and is capable of protruding from the support 132.
  • the elastic portion 138 is provided at the other end of the protruding portion 136 and the inside of the support stand 132 opposite to the protruding portion 136 to elastically support the protruding portion 136.
  • the projection portion 136 on the rotation direction side is passed through the reflector 134 while the projection portion 136 is pressed, and then the pressing force is released, and the projection portion 136 on the rotation direction side is pressed.
  • the portion 136 moves forward, the reflector 134 located between the recessed portion 136 and the retracted portion 136 does not rotate.
  • the reflector 134 is illustrated as being provided under the first thermally conductive portion 1162, which is an aluminum plate, but is not limited to this and can also be provided under the second thermally conductive portion 1164, which is an iron plate. In this case, the reflector 134 is aluminum.
  • the angle in the plate may be different from the angle in the steel plate.
  • the fine dust adsorption unit 120 is located at the inner rear of the main body 110 and adsorbs fine dust in the incoming air. At this time, the fine dust adsorption unit 120 is applied to a fabric sheet such as a carbon mesh / layer structure, and can be replaced regularly after removing the front side of the main body 110 equipped with the thermally conductive member 116. .
  • the temperature of the aluminum plate which is the first thermally conductive part 1162 with a large thermal conductivity, decreases to the temperature of the second thermally conductive part 1164 with a small thermal conductivity. It becomes higher than the temperature of the phosphorus iron plate.
  • fine dust is adsorbed on the external air introduced through the air intake port 112 by the fine dust adsorption unit 120 and is discharged through the air discharge port 114.
  • thermally conductive member 116 is provided in a concavo-convex structure, it functions as a sound absorbing material and thus reduces noise when installed on roads.
  • the fine dust adsorption unit 120 is attached to the fine dust adsorption unit 120 with the heat conductive member 116 separated from the main body 110. will be replaced.

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Abstract

개시된 본 발명에 따른 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치는, 일, 타측에 공기 흡입구와 공기 토출구가 각각 형성되며, 열전도성 재질로 형성되어 태양열에 의해 내부가 가열되면서 상하측의 온도차로 인한 부피차가 생기게 되고 그로 인한 대류 현상에 의해 공기의 흐름을 유도하여 공기가 토출되면서 외부 공기를 흡입하는 본체부; 및 상기 본체부 내부에 위치되어 유입되는 공기 중 미세먼지를 흡착시키는 미세먼지 흡착부;를 포함한다. 본 발명에 의하면, 본체부의 전면이 열전도성 재질로 형성되어 태양열에 의해 내부가 가열되면서 샤를 법칙에 의해 상하측의 온도차로 인한 부피차가 생기게 되면서 그로 인한 대류 현상에 의해 공기의 흐름을 유도하고, 공기가 토출되는 과정에서 베르누이 구간에 의해 유도되는 공기의 흐름에 높은 압력을 형성하여 토출속도 및 토출압이 증대되므로 풍량이 증대되고, 사용중 본체부에 광촉매제가 도포되어 흡착 및 번식하는 각종 세균 및 바이러스를 차단 가능하며, 본체부의 전면에 구비된 요철 구조가 흡음재 기능을 하게 하는 방음이 가능한 효과가 있다.

Description

자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치
본 발명은 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실외, 지하철도 터널 및 승강장, 일반도로, 터널 등에 설치되어 팬 없이 자연풍을 유입시켜 무동력으로 대기중에 포함된 미세먼지를 제거하는 장치에 관한 것이다.
대기오염 물질 중의 하나인 '미세먼지'라 일컫는 대기오염 물질은 아황산가스, 질소 산화물, 납, 오존, 일산화탄소, 검댕(카본알갱이) 등을 포함하는 대기오염 물질로 자동차, 공장 등에서 발생하여 대기 중 장기간 떠다니는 입경 10μm 이하의 미세한 먼지이며, 'PM10'이라 한다. 입자가 2.5μm 이하인 경우는 'PM 2.5'라고 쓰며 '초미세먼지'라고 부른다.
이와 같은 미세먼지는 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 직경 10μm 이하의 입자상 물질로 인체에 큰 영향을 미치는 대기오염 물질로 10μm 이하의 미세먼지 입자(PM10)는 취약집단의 질병발생률과 사망률을 높이는 등 인체에 해로운 영향을 미칠 가능성이 높다는 것이 밝혀졌다.
한편, 발생한 미세먼지를 저감시키기 위한 하나의 방편으로 국소적으로 미세먼지를 제거하는 장치가 설치되고 있다.
이러한 미세먼지를 제거하는 장치와 관련된 기술이 한국공개특허 제2021-0025868호에 제안된 바 있다.
그러나 특허문헌 1은 미세 먼지의 포집을 위해 전류를 공급받아야 하므로 설치 장소가 한정되는 문제점이 있었다.
(특허문헌 1) 한국공개특허 제2021-0025868호(2021.03.10)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결과제는 샤를 법칙에 의해 유도되는 공기의 흐름에 더하여, 높은 압력을 형성하여 보다 빠른 유속을 만들 수 있도록 베르누이 구간을 형성, 공기 중에 포함된 미세 먼지를 전력 사용 없이 제거 가능한 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치는, 일, 타측에 공기 흡입구와 공기 토출구가 각각 형성되며, 열전도성 재질로 형성되어 태양열에 의해 내부가 가열되면서 상하측의 온도차로 인한 부피차가 생기게 되고 그로 인한 대류 현상에 의해 공기의 흐름을 유도하여 공기가 토출되면서 외부 공기를 흡입하는 본체부; 및 상기 본체부 내부에 위치되어 유입되는 공기 중 미세먼지를 흡착시키는 미세먼지 흡착부;를 포함할 수 있다.
상기 본체부는 전면 상하에 열전도도가 상이한 이중재질 또는 동일재질로 구비될 수 있다.
상기 본체부는 전면 상하에 알루미늄 판재 및 철 판재로 구비될 수 있다.
상기 본체부 중 상기 알루미늄 판재는 흑색 처리되고, 상기 철 판재는 백색 처리될 수 있다.
상기 본체부는 전면이 요철 구조로 구비될 수 있다.
상기 본체부는 표면에 광촉매가 도포될 수 있다.
상기 미세먼지 흡착부는 직물시트로, 교체 가능할 수 있다.
본 발명에 따른 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치는 일측에 하부에 외부의 공기가 유입될 수 있도록 구비된 공기 흡입구(112)가 형성되고, 일측 상부에 상기 공기 흡입구(112)를 통하여 유입된 후 상승하면서 미세먼지가 제거된 공기가 외부로 토출될 수 있도록 구비된 공기 토출구(114)가 형성되며, 내부에 공기의 흐름 통로가 형성된 본체부(110)를 갖는 미세먼지 제거장치로서, 상기 공기 흡입구(112)와 공기 토출구(114) 사이에 구비되되, 열전도성을 갖는 소재로 구비되는 제1 전도성부(1162)와 상기 제1 전도성부(1162)의 하부에 위치하며 열전도성을 갖는 소재로 구비되고 상기 제1 전도성부(1162)보다 열전도율이 낮은 제2 전도성부(1164)를 포함하는 열전도성 부재(116); 및 상기 본체부(110)의 타측 내면에 상기 공기 흡입구(112)로 유입된 공기가 상승하면서 그 내부에 포함된 미세먼지가 흡착될 수 있도록 공기의 흐름 통로와 나란히 수직으로 구비된 미세먼지 흡착부(120);를 포함하고, 상기 공기 흡입구(112)로 유입된 공기는 상기 제1 전도성부(1162)와 상기 제2 전도성부(1164)의 열전도율의 차이로 인하여, 상기 제1 전도성부(1162)와 이웃한 내부의 공기가 상기 제2 전도성부(1164)와 이웃한 내부의 공기보다 더 높은 팽창률을 갖게 됨으로써 형성되는 상승력에 의한 대류 현상에 의하여 전원 공급이 필요한 별도의 구동수단에 의존하지 않고 상승한 후 상기 공기 토출구(114)로 토출되며, 상기 열전도성 부재(116)의 후면은 공기 흐름 통로 방향으로 중심부가 볼록하게 돌출되는 원호면을 갖도록 구비되며, 상기 원호면의 중심부 정점과 이와 대향된 상기 본체부(110)의 내벽 사이에서 서서히 좁아지는 구간에 의하여 공기의 유속이 증가하며, 태양열을 흡수할 수 있도록 외부로 노출되어 구비된 상기 열전도성 부재(116)는 수직으로 반복 연장되는 요철구조로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 본체부의 전면이 열전도성 재질로 형성되어 태양열에 의해 내부가 가열되면서 샤를 법칙에 의해 상하측의 온도차로 인한 부피차가 생기게 되면서 그로 인한 대류 현상에 의해 공기의 흐름을 유도하고, 공기가 토출되는 과정에서 베르누이 구간에 의해 유도되는 공기의 흐름에 높은 압력을 형성하여 토출속도 및 토출압이 증대되므로 풍량이 증대되고, 사용중 본체부에 광촉매제가 도포되어 흡착 및 번식하는 각종 세균 및 바이러스를 차단 가능하며, 본체부의 전면에 구비된 요철 구조가 흡음재 기능을 하게 하는 방음이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치를 도시한 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치에서 반사판의 각도 조절 구조를 도시한 측면도 및 단면도이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치를 도시한 측단면도이며, 도 3은 본 발명의 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치에서 반사판의 각도 조절 구조를 도시한 측면도 및 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치(100)는 본체부(110) 및 미세먼지 흡착부(120)를 포함하며, 팬이 설치되지 않으면서 무동력에 의해 구현 가능하고, 방음 역시 가능한 장치이다.
본체부(110)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 전면 하부에 공기 흡입구(112)가 형성되고, 전면 상부에 공기 토출구(114)가 형성되며, 전면 중 공기 흡입구(112)와 공기 토출구(114)의 사이에 열전도성 부재(116)가 위치된다.
한편, 공기 토출구(114)는 본체부(110)의 전면 상부에 구비되는 것으로 예시하였으나, 이에 한정하지 않고 본체부(110)의 상면 또는 후면 상부 등에 선택적으로 구비 가능하다.
더욱이, 본체부(110)는 표면에 광촉매 또는 축광성 광촉매 등이 도포되어, 각종 세균 및 바이러스 등과 같은 유해물질을 차단 및 분해 가능하다.
또한, 본체부(110)는 열전도성 부재(116)가 구비된 전면을 탈부착 가능한 구조로 구비된다.
열전도성 부재(116)는 열전도성 재질로 형성되어 태양열에 의해 가열되면서 샤를 법칙에 의해 상하측의 온도차로 인한 부피차가 생기게 되고, 대류 현상에 의해 공기의 흐름을 유도하여 공기가 공기 토출구(114)로 토출되면서 외부 공기를 공기 흡입구(112)를 통해 강제 흡입하게 한다.
즉, 열전도성 부재(116)는 열전도도가 상이한 이중재질 또는 열전도도가 동일한 동일재질 등으로 구비되며, 본 실시예에서는 열전도도가 상이한 이중재질로 구비되는 것으로 예시한다.
예컨대, 열전도성 부재(116)는 열전도도가 상이한 이중재질로 구비되는 경우, 상부에 제1 열전도성부(1162)가 구비되고, 하부에 제2 열전도성부(1164)가 구비된다.
여기서, 제1 열전도성부(1162)는 알루미늄 판재가 이에 적용되고, 제2 열전도성부(1164)는 철 판재가 이에 적용되는 것으로 예시하며, 알루미늄 판재 및 철 판재에 한정하지 않고 대류가 형성되는 소재면 어떠한 것으로도 변경 실시가 가능하다.
이때, 알루미늄은 열전도율이 196 kcal/℃ 이고, 철은 열전도율이 62 kcal/℃로 알루미늄의 열전도율이 철의 약 3배 정도 큰 것을 알 수 있다.
따라서, 열전도율이 큰 알루미늄 판재와 열전도율이 낮은 철 판재를 상하에 연결시킨 상태에서 태양열 등과 같은 자연열에 의해 상측의 알루미늄 판재가 열을 받으면 샤를 법칙에 의해 알루미늄 판재와 철 판재의 온도차로 인한 부피차가 생기게 되고, 그로 인해 자연적으로 대류 현상이 발생하게 되므로 공기 흡입구(112)로 외부 공기가 강제 유입된다.
즉, 알루미늄 판재에서 온도가 상승하고, 철 판재에서 온도가 하강하므로 샤를 법칙에 의해 온도가 증가하면 부피가 커져 따뜻한 공기의 밀도가 낮아 위로 가고, 온도가 낮아지면 부피가 작아져 차가운 공기의 밀도가 낮아 아래로 내려가면서 대류 현상과 같은 공기의 흐름을 유도하게 된다.
또한, 열전도성 부재(116)는 후면이 원호면을 갖는 형상으로 형성되면서 원호면 중심부 정점과 이와 대향된 본체부(110)의 내벽 사이에서 베르누이의 원리에 의해 기압이 낮아지면서 주위의 공기를 끌어당기게 되므로, 주위의 공기를 흡입하게 되면서 토출량 및 토출속도가 확대된다. 따라서, 샤를의 법칙으로 유도되는 공기의 흐름에 높은 압력을 형성하여 보다 빠른 유속을 만들 수 있도록 베르누이 구간을 형성한다.
그리고 열전도성 부재(116)에서 알루미늄 판재와 철 판재가 요철 구조로 구비 가능하다. 이렇게, 열전도성 부재(116)가 요철 구조로 구비되므로 흡음재 기능을 하게 한다. 이를 위해, 요철 구조는 계란판 형상이나 다수 배열된 역원추 형상으로 함몰 형성될 수 있다.
더욱이, 열전도성 부재(116)에서 알루미늄 판재는 흑색 코팅 처리되고, 철 판재는 백색 코팅 처리 가능하다. 이렇게, 알루미늄 판재는 흑색 아노다이징 처리하여 열 흡수가 우수하여 온도 상승이 빠른 시간 내에 가능하고, 철 판재는 백색 분체 도장하여 열을 반사하게 하므로 알루미늄 판재와의 온도차를 크게 한다.
또한, 도 3을 참조하면, 열전도성 부재(116)는 반사판(134)이 구비되어 집열 성능을 향상 가능하다.
이때, 반사판(134)은 각도가 고정되거나, 회전 가능하게 구비된다.
즉, 반사판(134)이 회전 가능하게 구비되는 경우, 후단 양측에서 연장된 힌지축(134a)이 지지대(132)에 회전 가능하게 고정된다.
더욱이, 반사판(134)의 회전 각도를 조절하기 위해서 출몰부(136) 및 탄성부(138)가 구비된다. 이때, 출몰부(136) 및 탄성부(138)는 3개씩 설치되는 것으로 예시하였으나, 회전 각도에 따라 변동 가능하다.
출몰부(136)는 일단부가 반구 형상으로 형성되어 지지대(132)에서 출몰 가능하게 구비된다.
탄성부(138)는 출몰부(136)를 탄성 지지하도록 출몰부(136)의 타단부와 이와 대향된 지지대(132)의 내부에 구비된다.
이렇게, 반사판(134)의 회전 각도의 조절이 요구되면, 회전 방향 측 출몰부(136)를 가압한 상태에서 반사판(134)을 통과시킨 다음 가압력을 해제시키면 탄성부(138)의 탄성력에 의해 출몰부(136)가 전진하면서 출몰부(136)와 출몰부(136) 사이에 위치된 반사판(134)이 회전되지 않는다.
한편, 반사판(134)은 알루미늄 판재인 제1 열전도성부(1162)의 하부에 구비되는 것으로 예시하였으나, 이에 한정하지 않고 철 판재인 제2 열전도성부(1164)의 하부에도 구비 가능하며, 이 경우 알루미늄 판재에서의 각도와 철 판재에서의 각도가 상이할 수 있다.
미세먼지 흡착부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 본체부(110) 내부 후면에 위치되어 유입되는 공기 중 미세먼지를 흡착시킨다. 이때, 미세먼지 흡착부(120)는 카본 매시 / Layer 구조 등의 직물시트 등이 이에 적용되며, 본체부(110)의 열전도성 부재(116)가 구비된 전면을 분리한 후 정기적으로 교체 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치(100)의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본체부(110)의 전면에 구비된 열전도성 부재(116)가 태양열 등에 의해 가열되면서 열전도율이 큰 제1 열전도성부(1162)인 알루미늄 판재의 온도가 열전도율이 작은 제2 열전도성부(1164)인 철 판재의 온도보다 높게 된다.
다음으로, 알루미늄 판재가 열을 받으면 샤를 법칙이 적용되면서 알루미늄 판재와 철 판재의 온도차로 인해 부피차가 생기게 되고, 그로 인해 자연적으로 대류 현상이 발생하게 되므로 공기 흡입구(112)를 통해 외부 공기가 강제 유입된다.
다음으로, 공기 흡입구(112)를 통해 유입된 외부 공기는 미세먼지 흡착부(120)에 의해 미세먼지가 흡착되고 공기 토출구(114)로 토출된다.
이때, 열전도성 부재(116)의 후면 정점 위치와 이와 대향된 본체부(110)의 내벽 사이에서 베르누이의 원리에 의해 기압이 낮아지면서 주위의 공기를 끌어당기게 되므로, 주위의 공기를 흡입하게 되면서 토출량 및 토출속도가 확대된다. 따라서, 샤를의 법칙으로 유도되는 공기의 흐름에 높은 압력을 형성하여 보다 빠른 유속을 만들 수 있도록 베르누이 구간을 형성한다.
더욱이, 열전도성 부재(116)가 요철 구조로 구비되므로 흡음재 기능을 하게 되므로 도로 등에 설치되는 경우 소음을 감소시켜 준다.
다음으로, 미세먼지 흡착부(120)에 미세먼지가 다량으로 흡착되어 제 기능을 하지 못하는 경우, 본체부(110)에서 열전도성 부재(116)를 분리한 상태에서 미세먼지 흡착부(120)를 교체하게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.
[부호의 설명]
100: 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치
110: 본체부
112: 공기 흡입구
114: 공기 토출구
116: 열전도성 부재
120: 미세먼지 흡착부

Claims (5)

  1. 일측에 하부에 외부의 공기가 유입될 수 있도록 구비된 공기 흡입구(112)가 형성되고, 일측 상부에 상기 공기 흡입구(112)를 통하여 유입된 후 상승하면서 미세먼지가 제거된 공기가 외부로 토출될 수 있도록 구비된 공기 토출구(114)가 형성되며, 내부에 공기의 흐름 통로가 형성된 본체부(110)를 갖는 미세먼지 제거장치로서,
    상기 공기 흡입구(112)와 공기 토출구(114) 사이에 구비되되, 열전도성을 갖는 소재로 구비되는 제1 전도성부(1162)와 상기 제1 전도성부(1162)의 하부에 위치하며 열전도성을 갖는 소재로 구비되고 상기 제1 전도성부(1162)보다 열전도율이 낮은 제2 전도성부(1164)를 포함하는 열전도성 부재(116); 및
    상기 본체부(110)의 타측 내면에 상기 공기 흡입구(112)로 유입된 공기가 상승하면서 그 내부에 포함된 미세먼지가 흡착될 수 있도록 공기의 흐름 통로와 나란히 수직으로 구비된 미세먼지 흡착부(120);를 포함하고,
    상기 공기 흡입구(112)로 유입된 공기는 상기 제1 전도성부(1162)와 상기 제2 전도성부(1164)의 열전도율의 차이로 인하여, 상기 제1 전도성부(1162)와 이웃한 내부의 공기가 상기 제2 전도성부(1164)와 이웃한 내부의 공기보다 더 높은 팽창률을 갖게 됨으로써 형성되는 상승력에 의한 대류 현상에 의하여 전원 공급이 필요한 별도의 구동수단에 의존하지 않고 상승한 후 상기 공기 토출구(114)로 토출되며,
    상기 열전도성 부재(116)의 후면은 공기 흐름 통로 방향으로 중심부가 볼록하게 돌출되는 원호면을 갖도록 구비되며, 상기 원호면의 중심부 정점과 이와 대향된 상기 본체부(110)의 내벽 사이에서 서서히 좁아지는 구간에 의하여 공기의 유속이 증가하며,
    태양열을 흡수할 수 있도록 외부로 노출되어 구비된 상기 열전도성 부재(116)는 수직으로 반복 연장되는 요철구조로 형성된 것을 특징으로 하는 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전도성부(1162)는 알루미늄 판재로 형성되고, 상기 제2 전도성부(1164)는 철 판재로 형성된 것을 특징으로 하는 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 알루미늄 판재는 흑색 처리되고, 상기 철 판재는 백색 처리되는 것을 특징으로 하는 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 본체부는 표면에 광촉매가 도포되는 것을 특징으로 하는 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 미세먼지 흡착부는 직물시트로, 교체 가능한 것을 특징으로 하는 자연풍을 이용한 미세먼지 제거장치.
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