KR101570613B1

KR101570613B1 - 공기 정화장치

Info

Publication number: KR101570613B1
Application number: KR1020140111656A
Authority: KR
Inventors: 김태성; 정대호; 이민진; 정재근; 명진우; 박지호
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2015-11-20

Abstract

본 발명은 공기 정화장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 공기 정화장치는, 내부에 공기가 유동되는 유동공간이 마련되며 유동공간에서 유동되는 공기 중의 미세먼지가 관성 충돌되는 미세먼지 집진부를 구비하는 미세먼지 집진유닛과, 미세먼지 집진유닛에 연결되며 외부 공기를 유동공간으로 흡입하는 흡입유닛과, 미세먼지 집진유닛에 연결되며 미세먼지 집진부에 집진된 미세먼지가 제거되도록 유동공간으로 물을 공급하는 물 공급유닛을 포함함으로써, 유동공간에서 유동되는 공기 중의 미세먼지가 미세먼지 집진부에 충돌됨으로써 미세먼지가 미세먼지 집진부에 집진되고, 물 공급유닛에 의해 공급된 물에 의해 미세먼지 집진부에 집진된 미세먼지가 제거됨으로써, 집진된 미세먼지를 자동으로 제거할 수 있고 사용이 편리하고 유지비용이 저렴하며 친환경적이다.

Description

공기 정화장치{AIR PURIFICATION APPARATUS}

본 발명은, 공기 정화장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 필터의 교체가 필요 없어 사용이 편리하고 경제적인 공기 정화장치에 관한 것이다.

최근 세계적으로 미세먼지에 대한 문제가 심각하게 대두되고 있다. 일반적으로 미세먼지는 지름 10마이크로미터 이하의 크기를 갖는 작은 먼지입자를 말하는 한다.

미세입자는, 연소작용에 의해 발생되므로, 황산염, 질산염, 암모니아 등의 이온 성분과 금속화합물, 탄소화합물 등의 유해물질을 포함한다. 이러한 미세먼지는, 각종 호흡기 질환의 직접적인 원인이 되며, 면역기능에 악영향을 끼친다.

따라서 최근에 공기 중의 미세먼지를 집진한 후, 미세먼지가 제거된 정화공기를 공급하는 공기 정화장치가 시판되고 있다.

이러한 종래기술에 따른 공기 정화장치는 헤파필터와 같은 필터로 미세먼지를 집진하는 방식이다. 즉 종래의 공기 정화장치는, 송풍팬을 통해 공기를 강제로 순환시키며, 공기 순환로에 마련된 헤파필터를 통해 공기 중의 미세먼지를 걸러낸다.

하지만, 종래기술에 따른 공기 정화장치는, 성능 유지를 위해 고가의 헤파필터를 지속적으로 교체해야하는 불편함이 있다. 또한 헤파필터의 비용이 고가이므로 , 유지비용이 커지는 문제점이 있다.

또한 헤파필터는 소모품이므로 사용된 헤파필터의 폐기과정에서 환경적인 문제도 발생된다.

따라서, 필터를 사용하지 않으면서 공기 중의 미세먼지를 집진하고 집진된 미세먼지를 자동으로 제거함으로써, 사용이 편리하고 유지비용이 저렴하며 친환경적인 공기 정화장치의 개발이 필요한 실정이다.

한국특허공개공보 제10-2005-00075107호 (엘지전자주식회사), 2005.07.20.

따라서 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 필터를 사용하지 않으면서 공기 중의 미세먼지를 집진하고 집진된 미세먼지를 자동으로 제거함으로써, 사용이 편리하고 유지비용이 저렴하며 친환경적인 공기 정화장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따른, 내부에 공기가 유동되는 유동공간이 마련되며, 상기 유동공간에서 유동되는 공기 중의 미세먼지가 관성 충돌되는 미세먼지 집진부를 구비하는 미세먼지 집진유닛; 상기 미세먼지 집진유닛에 연결되며, 외부 공기를 상기 유동공간으로 흡입하는 흡입유닛; 및 상기 미세먼지 집진유닛에 연결되며, 상기 미세먼지 집진부에 집진된 미세먼지가 제거되도록 상기 유동공간으로 물을 공급하는 물 공급유닛을 포함하는 공기 정화장치에 의해 달성된다.

여기서 상기 물 공급유닛은, 상기 미세먼지 집진부의 상부 영역에 배치되며, 상기 유동공간으로 흡입되는 상기 외부 공기에 액적을 분사하는 분사노즐을 포함할 수 있다.

상기 물 공급유닛은, 상기 미세먼지 집진부를 세척한 물을 집수하는 집수부; 및 상기 집수부와 연결되며, 상기 집수부에 집수된 물을 상기 분사노즐로 공급하는 펌프를 더 포함할 수 있다.

상기 미세먼지 집진유닛은, 상기 유동공간에 마련되고 상기 미세먼지 집진부의 상부 영역에 배치되며, 상기 유동공간에 싸이클론 유동을 생성하는 싸이클론 생성부를 포함할 수 있다.

상기 미세먼지 집진유닛은, 상기 유동공간에 연통되며, 상기 미세먼지가 제거된 공기가 유입되는 공기 유입구가 형성된 공기 유출관을 포함하며, 상기 공기 유입구는, 상기 싸이클론 생성부와 상기 미세먼지 집진부 사이에 배치될 수 있다.

상기 미세먼지 집진유닛은, 상기 집수부와 연결되며, 상기 미세먼지 집진부를 통과한 물이 유입되는 물 유입구가 형성된 물 유출관을 포함하며, 상기 물 유입구는, 상기 미세먼지 집진부의 하부 영역에 배치될 수 있다.

본 발명에 따르면, 유동공간에서 유동되는 공기 중의 미세먼지가 미세먼지 집진부에 충돌됨으로써 미세먼지가 미세먼지 집진부에 집진되고, 물 공급유닛에 의해 공급된 물에 의해 미세먼지 집진부에 집진된 미세먼지가 제거됨으로써, 집진된 미세먼지를 자동으로 제거할 수 있고 사용이 편리하고 유지비용이 저렴하며 친환경적인 공기 정화장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 정화장치의 구성이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 미세먼지 집진유닛의 내부가 도시된 도면이다.
도 3은 도 2의 미세먼지 집진부의 단면도이다.
도 4는 도 2의 미세먼지 집진유닛의 내부에서의 공기 및 물의 유동상태가 도시된 도면이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 정화장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 정화장치의 구성이 개략적으로 도시된 도면이고, 도 2는 도 1의 미세먼지 집진유닛의 내부가 도시된 도면이며, 도 3은 도 2의 미세먼지 집진부의 단면도이고, 도 4는 도 2의 미세먼지 집진유닛의 내부에서의 공기 및 물의 유동상태가 도시된 도면이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 공기 정화장치는, 내부에 공기가 유동되는 유동공간(G)이 마련되며 유동공간(G)에서 유동되는 공기 중의 미세먼지(Y)가 관성 충돌되는 미세먼지 집진부(111)를 구비하는 미세먼지 집진유닛(110)과, 미세먼지 집진유닛(110)에 연결되며 외부 공기를 유동공간(G)으로 흡입하는 흡입유닛(120)과, 미세먼지 집진유닛(110)에 연결되며 미세먼지 집진부(111)에 집진된 미세먼지(Y)가 제거되도록 유동공간(G)으로 물을 공급하는 물 공급유닛(130)을 포함한다.

흡입유닛(120)은, 외부 공기를 미세먼지 집진유닛(110)의 유동공간(G)으로 흡입하며 미세먼지(Y)가 제거된 정화공기를 유동공간(G)에서 외부로 방출시키는 흡입팬(121)을 포함한다.

미세먼지 집진유닛(110)에는, 외부 공기가 유동공간(G)의 흡입되는 통로 역할을 하는 공기 흡입구(112)가 마련되며, 이러한 공기 흡입구(112)는 유동공간(G)에 연통된다.

또한 미세먼지 집진유닛(110)에 구비되는 미세먼지 집진부(111)는, 유동공간(G)에서 유동되는 공기 중의 미세먼지(Y)를 집진한다. 이러한 미세먼지(Y)의 집진은, 관성 충돌(inertial impaction) 현상에 의해 이루어진다.

이를 위해 본 실시예에 따른 미세먼지 집진부(111)는 다공성 플레이트 형상으로 마련된다. 이러한 미세먼지 집진부(111)에는 공기의 유동방향을 변경시키는 다수개의 절곡홀(111a)이 형성된다.

본 실시예의 미세먼지(Y)의 집진과정을 도 3 및 도 4에 따라 현상에 따라 설명하면, 유동공간(G)에서 유동되던 공기가 미세먼지 집진부(111)를 만나면 공기의 흐름(즉 기류)의 방향전환이 이루어진다. 이때 미세먼지(Y)에 작용하는 관성력(inertial force)에 의해 미세먼지(Y)가 공기에서 분리되어 미세먼지 집진부(111)에 포집된다.

즉, 유동공간(G)에서 유동되던 공기가 미세먼지 집진부(111)에 충돌되면 기류의 방향이 갑자기 전환되고, 미세먼지(Y)는 관성력에 의해 기류의 흐름을 벗어나 미세먼지 집진부(111)에 집진된다.

또한 본 실시예에 따른 미세먼지 집진유닛(110)은, 유동공간(G)에 마련되고 미세먼지 집진부(111)의 상부 영역에 배치되며, 유동공간(G)에 싸이클론 유동을 생성하는 싸이클론 생성부(113)를 포함한다.

싸이클론 생성부(113)는, 다수개의 나선형 블레이드(114)가 구비된 프로펠러 형상으로 마련된다. 이러한 싸이클론 생성부(113)는, 공기 흡입구(112)의 하측 영역에 배치됨으로써, 공기 흡입구(112)로를 통해 흡입된 외부공기를 유동영역에서 싸이클론 유동시킨다.

이와 같이 본 실시예에 따른 공기 정화장치는, 싸이클론 생성부(113)를 통해 흡입된 외부 공기를 싸이클론 유동시킴으로써, 관성 충돌에 필요한 충분한 관성력을 미세먼지(Y)에 제공할 수 있다.

또한 본 실시예에 따른 미세먼지 집진유닛(110)은, 유동공간(G)에 연통되며, 미세먼지(Y)가 제거된 공기가 유입되는 공기 유입구(115a)가 형성된 공기 유출관(115)을 포함한다. 공기 유출관(115)은 흡입유닛(120)에 연결되며, 공기 유출관(115)의 공기 유입구(115a)는 싸이클론 생성부(113)와 미세먼지 집진부(111) 사이에 배치된다.

또한 미세먼지 집진유닛(110)은, 물 공급유닛(130)과 연결되며, 미세먼지 집진부(111)를 통과한 물이 유입되는 물 유입구(116a)가 형성된 물 유출관(116)을 포함한다.

물 유출관(116)은 물 공급유닛(130)에 연결되며, 물 유출관(116)의 물 유입구(116a)는 미세먼지 집진부(111)의 하부 영역에 배치된다.

이와 같이 미세먼지(Y)가 제거된 정화공기가 유입되는 공기 유입구(115a)는 미세먼지 집진부(111)의 상부 영역에 배치되고 미세먼지 집진부(111)를 통과한 물이 유입되는 물 유출구는 미세먼지 집진부(111)의 하부 영역에 배치됨으로써, 미세먼지 집진유닛(110)을 통과한 공기와 물이 분리되어 미세먼지 집진유닛(110)에서 배출된다.

한편 물 공급유닛(130)은, 미세먼지 집진유닛(110)에 연결되며, 미세먼지 집진부(111)에 집진된 미세먼지(Y)가 제거되도록 유동공간(G)으로 물을 공급한다.

이러한 물 공급유닛(130)은, 미세먼지 집진부(111)의 상부 영역에 배치되며, 유동공간(G)으로 흡입되는 외부 공기에 액적을 분사하는 분사노즐(131)을 포함한다.

본 실시예에서 분사노즐(131)은 싸이클론 생성부(113)의 상부 영역에 배치된다. 분사노즐(131)에 의해 분사된 액적은, 공기 흡입구(112)로 흡입되는 외부 공기와 함께 유동공간(G)으로 이동된다.

이렇게 유동공간(G)으로 이동된 액적은, 관성 충돌 효과를 극대화한다. 자세히 설명하면, 유동공기에 함유된 액적은, 미세먼지(Y)의 관성력을 증가시키며, 미세먼지 집진부(111)의 표면에 충돌 및 부착되어 미세먼지 집진부(111)에 집진된 미세먼지(Y)가 기류에 의해 미세먼지 집진부(111)에서 다시 비산되는 것을 방지한다.

또한 본 실시예에 따른 물 공급유닛(130)은, 미세먼지 집진부(111)를 세척한 물을 집수하는 집수부(132)와, 집수부(132)와 연결되며 집수부(132)에 집수된 물을 분사노즐(131)로 공급하는 펌프(133)를 더 포함한다.

집수부(132)는 미세먼지 집진부(111)를 통과한 물을 집수한다. 본 실시예에서 집수부(132)는 물 유출관(116)에 연결된다.

펌프(133)는, 집수부(132) 및 분사노즐(131)과 연결되어 집수부(132)에 집수된 물을 분사노즐(131)로 공급한다.

지금부터는 상술한 공기 정화장치의 일 실시예의 작동에 대하여 도 3 및 도 4를 위주로 설명한다.

흡입팬(121)의 작동에 의해 외부 공기가 미세먼지 집진유닛(110)의 내부로 흡입된다. 흡입된 외부 공기는 싸이클론 생성부(113)에 의해 유동공간(G)에서 싸이클론 유동된다.

이렇게 유동공간(G)에서 유동되던 공기는 미세먼지 집진부(111)와 충돌되고, 충돌에 의해 공기의 흐름(즉 기류)의 방향전환이 이루어진다. 이때 미세먼지(Y)에 작용하는 관성력(inertial force)에 의해 미세먼지(Y)가 공기에서 분리되어 미세먼지 집진부(111)에 집진된다.

이후 미세먼지(Y)가 제거된 정화공기는 공기 유출관(115)을 통해 유동공간(G)에서 배출된다.

한편, 분사노즐(131)에 의해 분사된 물은 유동공간(G)을 지나 미세먼지 집진부(111)를 통과하며 미세먼지 집진부(111)를 세척한다. 즉 물이 미세먼지 집진부(111)의 절곡홀(111a)을 통과하며 미세먼지 집진부(111)에 집진된 미세먼지(Y)를 제거한다.

미세먼지 집진부(111)에 집진된 미세먼지(Y)를 제거한 물은 물 유출관(116)을 통해 미세먼지 집진유닛(110)에서 배출된다.

이와 같이 본 실시예에 따른 공기 정화장치는, 유동공간(G)에서 유동되는 공기 중의 미세먼지(Y)가 미세먼지 집진부(111)에 충돌됨으로써 미세먼지(Y)가 미세먼지 집진부(111)에 집진되고, 물 공급유닛(130)에 의해 공급된 물에 의해 미세먼지 집진부(111)에 집진된 미세먼지(Y)가 제거됨으로써, 고가의 집진필터를 사용할 필요가 없어 경제적이며, 집진된 미세먼지(Y)를 자동으로 제거할 수 있고 사용이 편리할 뿐만 아니라 친환경적인 장점이 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위의 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

110: 미세먼지 집진유닛 111: 미세먼지 집진부
111a: 절곡홀 112: 공기 흡입구
113: 싸이클론 생성부 114: 나선형 블레이드
115: 공기 유출관 115a: 공기 유입구
116: 물 유출관 116a: 물 유입구
120: 흡입유닛 121: 흡입팬
130: 물 공급유닛 131: 분사노즐
132: 집수부 133: 펌프
G: 유동공간 Y: 미세먼지

Claims

내부에 공기가 유동되는 유동공간이 마련되며, 상기 유동공간에서 유동되는 공기 중의 미세먼지가 관성 충돌되는 미세먼지 집진부를 구비하는 미세먼지 집진유닛;
상기 미세먼지 집진유닛에 연결되며, 외부 공기를 상기 유동공간으로 흡입하는 흡입유닛; 및
상기 미세먼지 집진유닛에 연결되며, 상기 미세먼지 집진부에 집진된 미세먼지가 제거되도록 상기 유동공간으로 물을 공급하는 물 공급유닛;을 포함하며,
상기 미세먼지 집진유닛은, 상기 유동공간에 싸이클론 유동을 생성하도록 상기 유동공간 중 상기 미세먼지 집진부의 상부 영역에 배치되는 싸이클론 생성부를 포함하는 공기 정화장치.
제1항에 있어서,
상기 물 공급유닛은,
상기 미세먼지 집진부의 상부 영역에 배치되며, 상기 유동공간으로 흡입되는 상기 외부 공기에 액적을 분사하는 분사노즐을 포함하는 공기 정화장치.
제2항에 있어서,
상기 물 공급유닛은,
상기 미세먼지 집진부를 세척한 물을 집수하는 집수부; 및
상기 집수부와 연결되며, 상기 집수부에 집수된 물을 상기 분사노즐로 공급하는 펌프를 더 포함하는 공기 정화장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 미세먼지 집진유닛은,
상기 유동공간에 연통되며, 상기 미세먼지가 제거된 공기가 유입되는 공기 유입구가 형성된 공기 유출관을 포함하며,
상기 공기 유입구는,
상기 싸이클론 생성부와 상기 미세먼지 집진부 사이에 배치되는 공기 정화장치.
제3항에 있어서,
상기 미세먼지 집진유닛은,
상기 집수부와 연결되며, 상기 미세먼지 집진부를 통과한 물이 유입되는 물 유입구가 형성된 물 유출관을 포함하며,
상기 물 유입구는,
상기 미세먼지 집진부의 하부 영역에 배치되는 공기 정화장치.