KR102047383B1 - 공기정화용 물필터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본체 내부가 진공상태가 되면서 중공관 내부에 채워진 물과 외기흡입부를 통해 흡입된 오염된 공기가 본체 내부로 빠져나가 나선방향으로 선회하는 물과 혼합교반되면서 정화되도록 하는 공기정화용 물필터를 개시한다.

Description

공기정화용 물필터{THE WATER FILTER FOR AIR FILTERING}
본 발명은 외부의 오염된 공기를 정화하는 공기정화용 물필터에 있어서, 내부가 밀폐되도록 구성되며, 내부에 소정의 물이 채워지는 원통형의 본체와; 상기 본체 내부에 수직으로 기립설치되며 내부에 소정 높이까지 물이 채워지는 중공기둥으로써, 상단은 상기 본체의 상단을 관통하여 외측으로 돌출되어 외부의 오염된 공기가 인입되는 외기흡입부로 구성되고 하단은 외기흡입부를 통해 인입된 오염된 공기가 원심력에 의해 나선방향으로 선회하면서 물 속으로 배출되도록 중앙으로부터 편심되게 배출구가 형성되는 외기배출부로 구성되는 중공관과; 상기 본체의 상단 일측에 연통되게 형성되며 본체 내부를 진공상태로 만들어 상기 중공관 내부에 채워진 물과 외기흡입부를 통해 흡입된 오염된 공기가 상기 외기배출부를 통해 나선방향으로 선회하며 빠져나가면서 본체 내부에 채워진 물을 나선방향으로 선회시켜 오염된 공기가 물과 혼합교반되면서 정화되도록 하는 진공부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화용 물필터에 관한 것이다.
건축물의 실내공기를 오염시키는 원인은 크게 실외 오염원과 실내 오염원으로 나눌 수 있다. 실외 오염원은 외부로부터 유입된 실외 공기에 포함되는 각종 미세먼지, 분진, 대기 오염물질 등이 있으며, 실내 오염원은 실내에서 발생되는 미세먼지, 악취, 세균, 새집 증후군과 같이 내장재로부터 유출되는 각종 유해물질 등이 있다.
위와 같은 오염원에 의하여 실내 공기의 오염도가 증가하는 것을 방지하기 위해 적절한 환기를 통하여 실내에 신선한 공기를 공급함으로써 실내 공기를 쾌적하게 유지하고 관리해야 한다.
그러나, 최근 미세 먼지 증가, 대기 오염, 냉방, 난방 등의 이유로 출입문과 창문을 닫아 실내를 밀폐하는 생활이 잦아지고 있으므로 실내 공기가 오염되기 쉬운 환경에 노출되어 있다.
이와 같이 인체에 유해한 공기오염이 점차 심화되는 상황을 고려하여 오염된 공기를 정화하여 공급하기 위한 다양한 형태의 공기정화장치가 실용화되고 있다.
일반적으로 공기정화장치는 부직포 등을 이용한 필터를 통한 공기 정화방식, 물과 같은 액체를 통해 공기를 정화하는 방식, 전기를 이용한 흡착방식 등이 있다.
이 중에서 부직포나 섬유로 제조된 필터를 사용하는 방식의 공기정화장치는 실내의 공기가 필터를 통과하면서 먼지나 이물질이 걸러지도록 한 것으로, 공기가 통과하는 섬유의 조밀도에 따라 먼지를 거르는 성능이 달라지기는 하나, 아무리 섬유의 조직이 조밀하다 하더라도 인체에 치명적인 미세 먼지의 인체 내 유입을 막는 데는 한계가 있다. 뿐만 아니라, 공기정화장치의 장기간 사용으로 인한 필터의 오염이 발생하면, 그 이후로는 정화능력을 상실할 뿐만 아니라 오히려 오염원의 역할을 하는 역기능이 발생하기도 한다.
그리고, 전기 집진식 공기정화장치의 경우 전하를 띠지 않는 먼지를 제거하기가 어렵다.
또 다른 종래 기술로 흡입되는 오염된 공기에 물을 분무하여 공기를 정화하는 방식이 있는데, 이 방식은 흡입되는 공기의 양이 늘어나는 경우 정화 능력이 급격히 떨어지는 문제점이 있으며 오염된 공기와 물이 골고루 혼합되지 않아 먼지 등에 대한 여과 효율이 현저히 저하되는 문제점이 있다.
한편, 물필터를 사용하는 청소기의 경우 물과 공기를 섞어서 강하게 회전시킴으로서 공기 중에 포함되어 있는 먼지를 물로 흡착해 내는 방식을 취하고 있는데, 이 방법은 소음이 크게 발생할 뿐만이 아니라 많은 에너지가 소모되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 오염된 공기를 나선방향으로 선회하는 물과 혼합교반시켜 물과 접촉되는 시간과 면적을 현저히 증대시켜 정화 효율성을 극대화한 공기정화용 물필터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 외부의 오염된 공기를 정화하는 공기정화용 물필터에 있어서, 내부가 밀폐되도록 구성되며, 내부에 소정의 물이 채워지는 원통형의 본체와; 상기 본체 내부에 수직으로 기립설치되며 내부에 소정 높이까지 물이 채워지는 중공기둥으로써, 상단은 상기 본체의 상단을 관통하여 외측으로 돌출되어 외부의 오염된 공기가 인입되는 외기흡입부로 구성되고 하단은 외기흡입부를 통해 인입된 오염된 공기가 원심력에 의해 나선방향으로 선회하면서 물 속으로 배출되도록 중앙으로부터 편심되게 배출구가 형성되는 외기배출부로 구성되는 중공관과; 상기 본체의 상단 일측에 연통되게 형성되며 본체 내부를 진공상태로 만들어 상기 중공관 내부에 채워진 물과 외기흡입부를 통해 흡입된 오염된 공기가 상기 외기배출부를 통해 나선방향으로 선회하며 빠져나가면서 본체 내부에 채워진 물을 나선방향으로 선회시켜 오염된 공기가 물과 혼합교반되면서 정화되도록 하는 진공부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 외기배출부 내부에는 배출구를 통해 배출되는 오염된 공기에 의해 회전되어 외부의 오염된 공기의 흡입을 촉진시키고 흡입된 오염된 공기의 원활한 배출을 유도하는 회전날개가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 진공부는 상기 본체의 내부에 나선방향으로 선회력이 형성되도록 본체의 중앙으로부터 편심되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 물필터는 공기가 물 속에서 체류하는 시간을 증대시켜 물과 접촉되는 시간을 확보하여 정화 효율성을 향상시킬 수 있도록 복수개로 구비되되 일측 물필터의 진공부가 인접한 물필터의 외기흡입부와 연통되도록 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 물필터는 복수개로 구비되되 단위 시간당 공기의 정화량을 증대시킬 수 있도록 각 진공부가 서로 연통되도록 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 외부의 오염된 공기를 정화하는 공기정화용 물필터에 있어서, 내부가 밀폐되도록 구성되며, 내부에 소정의 물이 채워지는 원통형의 본체와; 상기 본체의 상단 일측에 연통되게 형성되며 외부의 오염된 공기가 흡입되는 외기흡입부와; 상기 본체 내부에 수직으로 기립설치되며 내부에 소정 높이까지 물이 채워지는 중공기둥으로써, 상기 외기흡입부를 통해 흡입된 외부의 오염된 공기가 원심력에 의해 나선방향으로 선회하면서 내부에 채워진 물 속으로 투입되도록 중앙으로부터 편심된 위치에 흡입구가 형성되는 중공관흡입부가 하단에 구비되는 중공관과; 상기 중공관의 상단에 연통되도록 구비되며 중공관 내부를 진공상태로 만들어 상기 본체 내부에 채워진 물과 외기흡입부를 통해 흡입된 공기가 상기 중공관흡입부를 통해 나선방향으로 선회하며 흡입되어 중공관 내부에 채워진 물을 나선방향으로 선회시켜 오염된 공기가 물과 혼합교반되면서 정화되도록 하는 진공부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 중공관흡입부 내부에는 흡입구를 통과하는 오염된 공기에 의해 회전되어 외부의 오염된 공기의 흡입을 촉진시키고 흡입된 오염된 공기의 원활한 배출을 유도하는 회전날개가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 외기흡입부는 상기 본체의 내부에 나선방향으로 선회력이 형성되도록 본체의 중앙으로부터 편심되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 물필터는 공기가 물 속에서 체류하는 시간을 증대시켜 물과 접촉되는 시간을 확보하여 정화 효율성을 향상시킬 수 있도록 복수개로 구비되되 일측 물필터의 진공부가 인접한 물필터의 외기흡입부와 연통되도록 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 물필터는 복수개로 구비되되 단위 시간당 공기의 정화량을 증대시킬 수 있도록 각 진공부가 서로 연통되도록 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화용 물필터는 본체 내부가 진공상태가 되면서 중공관 내부에 채워진 물과 외기흡입부를 통해 흡입된 오염된 공기가 본체 내부로 빠져나가 나선방향으로 선회하는 물과 직접적으로 접촉하면서 혼합교반되어 정화 효율성이 현저히 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기 외기배출부 내부에 회전날개가 구비되어, 상기 회전날개의 회전력을 통해 외부의 오염된 공기의 흡입을 촉진시킬 수 있고, 수중에 형성된 기포를 잘게 부수어 공기가 물과 보다 원활하게 혼합교반되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 진공부가 본체의 중앙으로부터 편심되게 형성되어 본체 내부에 나선방향의 선회력을 제공함으로써 본체 내부에 채워진 물의 나선방향 선회운동이 촉진되어 오염된 공기의 정화 효율성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 정화된 공기의 신속한 배출을 유도할 수 있다.
또한, 본 발명은 복수개의 물필터를 구비하되 일측 물필터의 진공부와 인접한 물필터의 외기흡입부가 서로 연통되도록 순차적으로 연결하여 정화 효율성을 현저히 향상시킬 수 있으며, 복수개의 물필터의 각 진공부를 서로 연통되도록 연결하여 단위 시간당 현저히 많은 양의 공기를 정화할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기정화용 물필터는 중공관 내부가 진공상태가 되면서 본체 내부에 채워진 물과 외기흡입부를 통해 흡입된 오염된 공기가 중공관 내부로 흡입되어 나선방향으로 선회하는 물과 혼합교반되면서 물과 접촉되는 시간과 면적을 확보되므로 정화 효율성이 현저히 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기 중공관흡입부 내부에 회전날개가 구비되어, 상기 회전날개의 회전력을 통해 외부의 오염된 공기의 흡입을 촉진시킬 수 있고, 수중에 형성된 기포를 잘게 부수어 공기가 물과 보다 원활하게 혼합교반되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 외기흡입부가 본체의 중앙으로부터 편심되게 형성되어 본체 내부에 나선방향의 선회력을 제공함으로써 외부의 오염된 공기가 본체 내부에서 나선방향으로 선회하면서 흡입되어 중공관 내부에 채워진 물의 나선방향 선회운동을 촉진시켜 오염된 공기의 정화 효율성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 정화된 공기의 신속한 배출을 유도할 수 있다.
또한, 본 발명은 복수개의 물필터를 구비하되 일측 물필터의 진공부와 인접한 물필터의 중공관흡입부가 서로 연통되도록 순차적으로 연결하여 정화 효율성을 현저히 향상시킬 수 있으며, 복수개의 물필터의 각 진공부를 서로 연통되도록 연결하여 단위 시간당 현저히 많은 양의 공기를 정화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화용 물필터의 예시도.
도 2 내지 3은 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화용 물필터의 내부 구조를 설명하기 위한 개략적인 예시도.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화용 물필터의 작동원리를 설명하기 위한 개략적인 예시도.
도 5 내지 6은 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화용 물필터 복수개의 사용상태도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기정화용 물필터의 예시도.
도 8 내지 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기정화용 물필터의 내부 구조를 설명하기 위한 개략적인 예시도.
도 10a 내지 10c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기정화용 물필터의 작동원리를 설명하기 위한 개략적인 예시도.
도 11 내지 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기정화용 물필터 복수개의 사용상태도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 공기정화용 물필터에 대하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명은 외부의 오염된 공기를 정화하는 공기정화용 물필터에 관한 것으로, 본체 내부로 흡입된 외부의 오염된 공기가 본체 내부에서 나선방향으로 선회하는 물과 혼합교반되면서 공기 중에 함유된 이물질이나 냄새가 효율적으로 제거되도록 한 것을 기술적 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화용 물필터(100)의 예시도이고, 도 2 내지 3은 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화용 물필터의 내부 구조를 설명하기 위한 개략적인 예시도로서, 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화용 물필터(100)는 본체(110)와, 중공관(120)과, 진공부(130)를 포함한다.
상기 본체(110)는 내부가 비어있는 원통체로서, 내부가 내부가 밀폐되도록 구성되고, 내부에는 외부의 오염된 공기를 정화시키는 수단인 물(W)이 소정 높이까지 채워진다. 상기 본체의 재질은 본 발명의 권리범위에 한정하지 않으며, 예를 들어 금속 재질이나 합성수지 재질로 이루어질 수 있다.
상기 중공관(120)은 내부가 비어있는 소정길이의 중공기둥으로써, 본체의 내부 중앙에 수직으로 기립설치되며, 양측 단부가 개방형성되어 상기 본체 내부에 채워진 물(W)이 내부로 인입되어 소정 높이까지 채워진다. 본 발명의 이해를 돕기 위한 도면에서는 상기 중공관(120)을 원기둥 형태로 도시하였으나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐이며, 예를 들어 내부가 비어있는 원뿔 형태로 이루어질 수 있다.
상기 중공관(120)의 상단은 상기 본체의 상단을 관통하여 외측으로 돌출되어 외부의 오염된 공기가 인입되는 외기흡입부(1210)로 구성되며, 하단은 내부로 인입된 오염된 공기를 배출하는 하나 또는 그 이상의 배출구(1221)가 형성되는 외기배출부(1220)로 구성된다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화용 물필터의 작동원리를 설명하기 위한 개략적인 예시도로서, 상기 본체(110)와 중공관(120) 내부에는 소정 수위까지 물(W)이 채워지며, 상기 외기배출부(1220)는 물 속에 잠겨있다.
이러한 상태에서 도 4b와 같이 후술할 진공부(130)에 의해 본체(110) 내부가 진공상태가 되면 외기배출부(1220) 내부의 물과 외부의 오염된 공기가 배출구(1221)를 통해 본체(110)로 빠져나가게 된다. 도 4b 내지 4c에서 진공부의 단부에 도시된 내부가 비어있는 화살표는 본체 내부가 진공상태라는 것을 나타내는 표시로서, 예를 들어 진공모터가 작동되면서 본체 내부가 진공상태가 되도록 할 수 있다.
상기 외기배출부(1220) 내부의 물과 오염된 공기가 빠져나가면 도 4c와 같이 상기 외기흡입부(1210)를 통해 외부의 오염공기가 중공관 내부로 흡입된다. 흡입된 오염공기는 외기배출부의 배출구(1221)를 통해 물 속으로 투입되어 물과 직접적으로 접촉되면서 이물질이나 냄새가 제거되며, 오염공기가 투입되는 과정에서 회전날개(140)가 회전되면서 오염공기의 흡입과 배출을 촉진시킨다. 정화된 공기는 진공부(130)를 통해 외부로 배출된다.
종래의 물을 매개로 하여 오염된 공기를 정화하는 방식은 오염된 공기에 물을 안개분사하여 공기에 함유된 이물질이 물에 흡착되면서 제거되는 방식으로써 오염공기와 물이 골고루 혼합되지 않기 때문에 여과 효율이 좋지 못한 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 흡입되는 오염공기의 양이 많아질수록 그에 비례하여 더 많은 양의 물을 분무해주어야 하므로 정화 효율성이 현저히 낮고 물의 소비량이 늘어나는 문제점이 있었다. 본 발명의 일실시예에 따른 물필터(100)는 오염된 공기가 물 속으로 직접 투입되기 때문에 물과 접촉되는 시간과 면적을 충분히 확보할 수 있으므로 정화 효율성이 우수하며, 흡입되는 오염공기의 양이 많아지더라도 물의 추가적인 소모가 발생하지 않는다.
또한, 본 발명에서 상기 배출구(1221)는 상기 외기배출부(1220)의 중앙으로부터 편심되게 형성된다. 상기 배출구(1221)가 편심되게 형성되면 오염공기가 원심력에 의해 나선방향으로 선회하면서 배출되므로 물 속에서 체류하는 시간이 연장되는 효과를 얻을 수 있고, 외부의 오염공기가 배출구(1221)를 통해 지속적으로 투입되면서 본체 내부의 물을 나선방향으로 선회시켜주므로 오염공기와 물의 혼합교반을 지속적으로 유도할 수 있다.
만약, 상기 배출구(1221)가 외기배출부(1220)로부터 편심되지 않으면 본체 내부의 물을 나선방향으로 선회시키는 힘을 제공할 수 없고, 따라서 오염공기와 물의 혼합이 용이하지 못하게 되며, 물 속으로 투입된 오염공기가 상대적으로 짧은 시간동안만 체류한 후 물 밖으로 배출되므로 정화 효율성이 저하될 수 있다. 또한, 정화된 공기가 물 밖으로 배출되는 과정에서 수중에 큰 기포가 형성되어 기포의 면적만큼 오염공기가 물과 접촉할 수 있는 면적이 줄어드는 손실이 발생하므로 상기 배출구(1221)는 외기배출부(1220)의 중앙으로부터 편심되게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 도 3과 같이 본 발명에 따른 외기배출부(1220) 내부에는 회전날개(140)가 구비된다.
상기 회전날개(140)는 외기배출부 내부에서 회전 가능하도록 본체의 바닥면에 수직으로 설치되는 고정축(미도시)에 회전 가능하게 끼움되는 회전축(141)과, 상기 회전축의 외주면을 따라 방사 방향으로 결합되는 복수의 블레이드(142)로 구성될 수 있다.
상기 회전날개(140)는 외기배출부 내부에서 정지된 상태로 구비되며, 후술할 진공부(130)에 의해 본체 내부가 진공상태가 되면서 배출구(1221)를 통해 외기배출부(1220) 내부로 투입되는 물과 오염된 공기에 의해 회전되고, 외기흡입부를 통해 추가적으로 흡입되는 외부의 오염된 공기를 통해 지속적으로 회전력을 유지하게 된다.
이와 같이 상기 회전날개(140)가 지속적으로 회전되면 외기흡입부(1210) 측에 흡입력이 발생하여 외부의 오염공기의 흡입을 촉진시킬 수 있으며, 외기배출부(1220) 내부로 흡입된 오염공기를 신속하게 배출할 수 있으므로 단위 시간당 많은 양의 오염된 공기를 흡입하여 정화할 수 있다. 또한, 상기 회전날개(140)의 회전력을 통해 수중에 형성된 기포를 잘게 부수어 공기가 물과 접촉되는 면적을 증대시켜 원활하게 혼합교반되도록 할 수 있다.
다음으로, 상기 진공부(130)는 상기 본체(110)의 상단 일측에 본체와 연통되게 형성되며 내부가 비어있는 소정길이의 파이프로서, 본체 내부를 진공상태가 만들어 상기 중공관 내부에 채워진 물과 외기흡입부를 통해 흡입된 오염공기를 물 속으로 투입하여 정화시킨 다음 외부로 배출되도록 한다. 상기 진공부(130)는 본체(110) 내부를 진공상태로 만들 수 있도록 내부에 진공모터(미도시)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 진공부(130)는 상기 본체의 내부에 나선방향으로 선회력이 형성되도록 본체(110)의 중앙으로부터 편심되게 형성될 수 있다. 외기흡입부(1210)를 통해 흡입된 오염공기는 본체 내부에 채워진 물(W) 속에서 나선방향을 따라 선회하면서 정화된 후 물 밖으로 배출되며, 물 밖에서도 나선방향으로 선회하려는 성질을 띄게 된다. 따라서, 상기 진공부(130)가 편심되게 형성되면 본체의 상부에 나선방향의 선회력이 작용하므로 정화된 공기가 신속하게 상승하여 진공부를 통해 외부로 배출되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 상기 배출구(1221)와 진공부(130)는 공기의 회전방향이 동일하도록 서로 대응되는 위치에 형성된다. 예를 들어, 상기 배출구(1221)에 의해 외기배출부(1220) 내부의 물은 시계방향으로 회전되고 상기 진공부(130)에 의해 본체의 내부 상부에는 반시계방향으로 선회력이 작용된다고 가정하면 상기 본체 내부에 채워진 물 위에서 서로 다른 회전방향을 갖는 선회력이 충돌하면서 정화된 공기가 원활하게 상승하지 못하는 문제점이 발생하게 된다. 따라서, 본체 내부에 일정한 방향으로 선회력이 작용되도록 상기 배출구(1221)와 진공부(130)는 서로 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 5 내지 6은 본 발명의 일실시예에 따른 공기정화용 물필터 복수개의 사용상태도이다. 도 5 내지 6에서 도면부호 M은 진공부를 진공상태로 만들기 위한 진공모터를 의미한다.
본 발명은 복수개의 물필터를 필요에 따라 직렬 또는 병렬로 연결하여 설치할 수 있는데, 예를 들어 도 5와 같이 3개의 물필터(100″,100′,100)를 연속적으로 배열하되 일측 물필터의 진공부(130″, 130′)를 인접한 물필터의 외기흡입부(1210′,1210)와 연통되도록 연결하여 외부의 오염된 공기가 3개의 물필터(100″,100′,100)를 순차적으로 통과하면서 정화된 후 끝단에 위치하는 물필터(100)의 진공부(130)를 통해 외부로 배출하도록 구성될 수 있다. 이 경우 오염된 공기가 물필터를 연속적으로 거치게 되므로 우수한 정화 효율성을 기대할 수 있다.
또한, 도 6과 같이 3개의 물필터(100, 100′, 100″)를 구비하되 각 진공부(130, 130′, 130″)가 서로 연통되도록 연결하면 외부의 오염된 공기가 각 물필터의 외기흡입부(1210, 1210′, 1210″)를 통해 동시에 흡입되어 정화되도록 할 수 있으므로 단위 시간당 많은 양의 공기정화를 정화할 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나 도 5의 복수의 물필터가 직렬로 연결되는 구조와 도 6의 복수의 물필터가 병렬로 연결되는 구조가 복합된 형태로 복수의 물필터를 연결하여 단위 시간당 많은 양의 공기를 정화하면서 우수한 정화 효율성을 제공할 수도 있다.
다음으로, 도 7 내지 12를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기정화용 물필터를 설명하도록 한다.
먼저, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기정화용 물필터(200)의 예시도이고, 도 8 내지 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기정화용 물필터의 내부 구조를 설명하기 위한 개략적인 예시도로서, 본 발명은 본체(210)와, 외기흡입부(220)와, 중공관(230)과, 진공부(240)를 포함한다.
상기 본체(210)는 내부가 비어있는 원통체로서, 내부가 내부가 밀폐되도록 구성되고, 내부에는 외부의 오염된 공기를 정화시키는 수단인 물(W)이 소정 높이까지 채워진다. 상기 본체는 강도가 우수하고 부식이나 마모를 방지할 수 있도록 금속이나 합성수지 재질로 이루어질 수 있다.
상기 외기흡입부(220)는 양측 단부가 개방형성되는 소정길이의 파이프 또는 관으로써 외부의 오염된 공기가 본체 내부로 흡입되도록 상기 본체(210)의 상단 일측에 연통되게 형성된다.
상기 중공관(230)은 내부가 비어있고 양측 단부가 개방형성되는 중공기둥으로서, 상기 본체(210)의 내부 중앙에 수직으로 기립설치되어 본체 내부에 채워진 물(W)이 내부로 인입되어 소정 높이까지 채워진다. 본 발명의 이해를 돕기 위한 도면에서는 상기 중공관(230)이 원기둥 형태로 도시되었으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐 본 발명의 권리범위에 한정하지 않는며, 예를 들어, 상기 중공관(230)은 나선방향을 따라 선회력이 용이하게 형성되도록 내부가 비어있는 원뿔 형태로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 중공관(230)의 하단은 상기 외기흡입부를 통해 흡입된 외부의 오염된 공기가 흡입되는 하나 또는 그 이상의 흡입구(2311)가 형성되는 중공관흡입부(2310)로 구성된다. 상기 중공관흡입부(2310)는 중공관(230) 내부가 진공상태가 되기 전까지 물 속에 잠기게 된다.
상기 흡입구(2311)는 중공관흡입부 내부에 나선방향의 선회력이 발생되도록 상기 중공관흡입부(2310)의 중앙으로부터 편심되게 형성되는 것이 좋다. 후술할 진공부(240)에 의해 중공관 내부가 진공상태가 되면 본체(210) 내부에 채워진 물(W)과 외부의 오염된 공기가 흡입구(2311)를 통해 중공관흡입부(2310) 내부로 흡입되는데, 상기 흡입구(2311)가 편심되게 형성되면 중공관흡입부(2310) 내부의 물이 나선방향으로 선회되도록 할 수 있으므로 물과 오염된 공기의 원활한 혼합교반을 유도할 수 있고, 오염공기가 나선방향으로 선회하면서 물 속에서 체류하는 시간을 연장시킬 수 있으므로 정화 효율성을 향상시킬 수 있다.
만약, 상기 흡입구(2311)가 편심되게 형성되지 않으면 중공관흡입부 내부에 채워진 물을 나선방향으로 선회시키는 힘을 제공할 수 없으므로 오염공기와 물의 혼합교반을 유도할 수 없으며, 물 속에서 상대적으로 짧은 시간동안 체류한 후 물 밖으로 배출되므로 정화 효율성이 저하된다. 뿐만 아니라, 물 밖으로 정화된 공기가 배출되는 과정에서 수중에 기포가 형성되어 기포의 면적만큼 오염공기가 물과 접촉할 수 있는 면적이 줄어들게 되므로 상기 흡입구(2311)는 중공관흡입부(2310)의 중앙으로부터 편심되게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 중공관(230)의 상단은 정화된 공기를 가이드하는 부위로서, 상부로 갈수록 좁아지는 깔때기 형태로 형성될 수 있다. 이는 동일한 양의 바람이 유입될 경우 통과하는 바람의 압력은 낮아지는 반면 바람의 속력은 가이드의 단면적이 좁아질수록 증가하는 베르누이 정리(Bernoulli's theorem)를 이용하기 위한 것으로, 이를 통해 물 밖으로 배출된 정화된 공기를 보다 신속하게 배출할 수 있고, 배출되는 양에 비례하여 외부의 오염된 공기를 흡입할 수 있으므로 단위 시간당 정화할 수 있는 공기의 양이 늘어나는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 도 9와 같이 본 발명에 따른 중공관흡입부(2310) 내부에는 회전날개(250)가 구비된다.
상기 회전날개(250)는 중공관흡입부 내부에서 회전 가능하도록 본체의 바닥면에 수직으로 설치되는 고정축(미도시)에 회전 가능하게 끼움되는 회전축(251)과, 상기 회전축의 외주면을 따라 방사 방향으로 결합되는 복수의 블레이드(252)로 구성될 수 있다.
상기 회전날개(250)는 중공관흡입부(2310) 내부에서 정지된 상태로 구비되며, 후술할 진공부(240)에 의해 중공관 내부가 진공상태가 되면서 흡입구(2311)를 통해 중공관흡입부(2310) 내부로 흡입되는 물(W)과 오염된 공기에 의해 회전되고, 외기흡입부(220)를 통해 추가적으로 흡입되는 외부의 오염된 공기를 통해 지속적으로 회전력을 유지하게 된다.
이와 같이 상기 회전날개(250)가 지속적으로 회전되면 외기흡입부(220) 측에 흡입력이 발생하여 외부의 오염공기의 흡입을 촉진시킬 수 있으며, 외기흡입부 내부에 채워진 물을 지속적으로 회전시켜 흡입된 오염공기와 원활하게 혼합교반되도록 하여 정화 효율성을 향상시킬 수 있고, 중공관 내부에 나선방향의 선회력을 발생시켜 정화된 공기가 신속하게 상승하여 배출되도록 할 수 있다. 또한, 상기 회전날개(250)의 회전력을 통해 수중에 형성된 기포를 잘게 부수어 공기가 물과 접촉되는 면적을 증대시켜 원활하게 혼합교반되도록 할 수 있다.
상기 진공부(240)는 상기 중공관(230)의 상단에 연통되도록 연결되며, 중공관(230) 내부를 진공상태로 만들어 상기 본체(210) 내부에 채워진 물과 외부의 오염된 공기가 흡입구(2311)를 통해 중공관흡입부(2310) 내부로 흡입된 다음 물 속에서 정화된 후 배출되도록 한다. 상기 진공부(240)는 중공관 내부를 진공상태로 만들 수 있도록 내부에 진공모터(미도시)가 구비될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 외기흡입부(220)는 상기 본체(210)의 중앙으로부터 편심되게 형성될 수 있다. 상기 중공관 내부가 진공상태가 되면 본체의 내부가 진공상태가 되면서 외기흡입부로부터 공기를 흡입하려는 흡입력이 발생한다. 여기에서, 상기 외기흡입부(220)가 편심되게 형성되면 나선방향을 따라 흡입력이 작용하게 되므로 오염된 공기가 본체 내부에서 나선방향을 따라 선회되면서 중공관흡입부(2310) 내부로 흡입되므로 중공관 내부에 채워진 물이 더욱 활발하게 회전되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 상기 외기흡입부(220)와 흡입구(2311)는 공기의 회전방향이 동일하도록 서로 대응되는 위치에 형성된다. 예를 들어, 상기 외기흡입부(220)는 본체(210) 내부로 흡입되는 외부의 오염공기가 시계방향을 따라 회전되도록 본체로부터 일측으로 편심되게 형성되고 상기 흡입구(2311)는 중공관흡입부(2310) 내부에 반시계방향으로 선회력이 발생되도록 중공관흡입부(2310)의 중앙으로부터 일측으로 편심되게 형성되면, 외부의 오염된 공기가 본체 내부에서 시계방향을 따라 회전하다가 흡입구(2311)를 통과하는 과정에서 역방향으로 작용하는 선회력과 충돌하면서 정체되는 문제점이 발생되고, 상기 외기흡입부(220) 측의 흡입력이 저하되는 문제점이 발생하게 된다. 따라서, 상기 외기흡입부(220)와 흡입구(2311)는 공기의 회전방향이 동일하도록 서로 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
도 10a 내지 10c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기정화용 물필터의 작동원리를 설명하기 위한 개략적인 예시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 본체(210)와 중공관(230) 내부에는 도 10a와 같이 소정 수위까지 물(W)이 채워져 있으며, 중공관흡입부(2310)는 물 속에 잠겨있다.
이러한 상태에서 도 10b와 같이 후술할 진공부(240)에 의해 중공관(230) 내부가 진공상태가 되면 본체(210) 내부의 물과 외부의 오염된 공기가 흡입구를 통해 중공관흡입부(2310) 내부로 흡입된다. 도 10b 내지 10c에서 진공부의 단부에 도시된 내부가 비어있는 화살표는 중공관 내부가 진공상태라는 것을 나타내는 표시로서, 예를 들어 진공모터가 작동되면서 중공관 내부가 진공상태가 되도록 할 수 있다.
상기 본체(210) 내부에 채워진 물과 오염된 공기가 중공관흡입부(2310) 내부로 흡입된 후 도 10c와 같이 상기 외기흡입부를 통해 외부의 오염된 공기가 본체 내부로 흡입된다. 흡입된 오염공기는 흡입구를 통해 중공관흡입부 내부로 흡입되어 중공관 내부에 채워진 물과 직접적으로 접촉되면서 함유된 이물질이나 냄새가 제거되며, 이 과정에서 상기 회전날개(250)가 회전되면서 오염공기의 흡입, 배출을 촉진시킨다. 정화된 공기는 진공부(240)를 통해 외부로 배출된다.
다음으로, 도 11 내지 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기정화용 물필터 복수개의 사용상태도이다. 도 11 내지 12에서 도면부호 M은 진공부를 진공상태로 만들기 위한 진공모터를 의미한다.
본 발명은 복수개의 물필터를 필요에 따라 직렬 또는 병렬로 연결하여 설치할 수 있는데, 예를 들어 도 11와 같이 3개의 물필터(200,200′,200″)를 연속적으로 배열하되 일측 물필터의 진공부(230,230′)를 인접한 물필터의 외기흡입부(2210′,2210″)와 연통되도록 연결하여 외부의 오염된 공기가 3개의 물필터(200,200′,200″)를 순차적으로 통과하면서 정화된 후 끝단의 물필터의 진공부(230″)를 통해 외부로 배출되도록 하여 정화 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 12와 같이 3개의 물필터(200,200′,200″)를 구비하되 각 진공부(230,230′,230″)가 서로 연통되도록 연결하여 각 물필터의 외기흡입부(2210,2210′,2210″)를 통해 외부의 오염된 공기를 흡입하여 정화하도록 하여 단위 시간당 많은 양의 공기정화를 정화할 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나 도 11 복수의 물필터가 직렬로 연결되는 구조와 도 12의 복수의 물필터가 병렬로 연결되는 구조가 복합된 형태로 복수의 물필터를 연결하여 단위 시간당 많은 양의 공기를 정화하면서 우수한 정화 효율성을 제공할 수도 있다.
본 발명은 복수개의 물필터를 필요에 따라 직렬 또는 병렬로 연결하여 설치할 수 있는데, 예를 들어 도 5와 같이 3개의 물필터(100″,100′,100)를 연속적으로 배열하되 일측 물필터의 진공부(130″, 130′)를 인접한 물필터의 외기흡입부(1210′,1210)와 연통되도록 연결하여 외부의 오염된 공기가 3개의 물필터(100″,100′,100)를 순차적으로 통과하면서 정화된 후 끝단에 위치하는 물필터(100)의 진공부(130)를 통해 외부로 배출하도록 구성될 수 있다. 이 경우 오염된 공기가 물필터를 연속적으로 거치게 되므로 우수한 정화 효율성을 기대할 수 있다.
또한, 도 6과 같이 3개의 물필터(100, 100′, 100″)를 구비하되 각 진공부(130, 130′, 130″)가 서로 연통되도록 연결하면 외부의 오염된 공기가 각 물필터의 외기흡입부(1210, 1210′, 1210″)를 통해 동시에 흡입되어 정화되도록 할 수 있으므로 단위 시간당 많은 양의 공기정화를 정화할 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나 도 5의 복수의 물필터가 직렬로 연결되는 구조와 도 6의 복수의 물필터가 병렬로 연결되는 구조가 복합된 형태로 복수의 물필터를 연결하여 단위 시간당 많은 양의 공기를 정화하면서 우수한 정화 효율성을 제공할 수도 있다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 공기정화용 물필터(100,200)는 외부의 오염된 공기가 나선방향으로 선회하는 물과 혼합교반되면서 공기 중에 함유된 이물질이나 먼지 또는 냄새를 효율적으로 제거할 수 있는 현저한 효과가 있다.
100 : 물필터
110 : 본체
120 : 중공관
1210 : 외기흡입부
1220 : 외기배출부 1221 : 배출구
130 : 진공부
140 : 회전날개 141 : 회전축
142 : 블레이드
200 : 물필터
210 : 본체
220 : 외기흡입부
230 : 중공관
2310 : 중공관흡입부 2311 : 흡입구
240 : 진공부
250 : 회전날개 251 : 회전축
252 : 블레이드
W : 물

Claims (10)

  1. 외부의 오염된 공기를 정화하는 공기정화용 물필터에 있어서,
    내부가 밀폐되도록 구성되며, 내부에 소정의 물이 채워지는 원통형의 본체(110)와;
    상기 본체 내부에 수직으로 기립설치되며 내부에 소정 높이까지 물이 채워지는 중공기둥으로써, 상단은 상기 본체의 상단을 관통하여 외측으로 돌출되어 외부의 오염된 공기가 인입되는 외기흡입부(1210)로 구성되고 하단은 외기흡입부를 통해 인입된 오염된 공기가 원심력에 의해 나선방향으로 선회하면서 물 속으로 배출되도록 중앙으로부터 편심되게 배출구(1221)가 형성되는 외기배출부(1220)로 구성되는 중공관(120)과;
    상기 본체의 상단 일측에 연통되게 형성되며 본체 내부를 진공상태로 만들어 상기 중공관 내부에 채워진 물과 외기흡입부를 통해 흡입된 오염된 공기가 상기 외기배출부를 통해 나선방향으로 선회하며 빠져나가면서 본체 내부에 채워진 물을 나선방향으로 선회시켜 오염된 공기가 물과 혼합교반되면서 정화되도록 하는 진공부(130);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화용 물필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외기배출부 내부에는 배출구를 통해 배출되는 오염된 공기에 의해 회전되어 외부의 오염된 공기의 흡입을 촉진시키고 흡입된 오염된 공기의 원활한 배출을 유도하는 회전날개가 구비되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 물필터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 진공부는 상기 본체의 내부에 나선방향으로 선회력이 형성되도록 본체의 중앙으로부터 편심되게 형성되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 물필터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 물필터는 공기가 물 속에서 체류하는 시간을 증대시켜 물과 접촉되는 시간을 확보하여 정화 효율성을 향상시킬 수 있도록 복수개로 구비되되 일측 물필터의 진공부가 인접한 물필터의 외기흡입부와 연통되도록 연결되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 물필터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 물필터는 복수개로 구비되되 단위 시간당 공기의 정화량을 증대시킬 수 있도록 각 진공부가 서로 연통되도록 연결되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 물필터.
  6. 외부의 오염된 공기를 정화하는 공기정화용 물필터에 있어서,
    내부가 밀폐되도록 구성되며, 내부에 소정의 물이 채워지는 원통형의 본체와;
    상기 본체의 상단 일측에 연통되게 형성되며 외부의 오염된 공기가 흡입되는 외기흡입부와;
    상기 본체 내부에 수직으로 기립설치되며 내부에 소정 높이까지 물이 채워지는 중공기둥으로써, 상기 외기흡입부를 통해 흡입된 외부의 오염된 공기가 원심력에 의해 나선방향으로 선회하면서 내부에 채워진 물 속으로 투입되도록 중앙으로부터 편심된 위치에 흡입구가 형성되는 중공관흡입부가 하단에 구비되는 중공관과;
    상기 중공관의 상단에 연통되도록 구비되며 중공관 내부를 진공상태로 만들어 상기 본체 내부에 채워진 물과 외기흡입부를 통해 흡입된 공기가 상기 중공관흡입부를 통해 나선방향으로 선회하며 흡입되어 중공관 내부에 채워진 물을 나선방향으로 선회시켜 오염된 공기가 물과 혼합교반되면서 정화되도록 하는 진공부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화용 물필터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 중공관흡입부 내부에는 흡입구를 통과하는 오염된 공기에 의해 회전되어 외부의 오염된 공기의 흡입을 촉진시키고 흡입된 오염된 공기의 원활한 배출을 유도하는 회전날개가 구비되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 물필터.
  8. 제6항에 있어서, 상기 외기흡입부는 상기 본체의 내부에 나선방향으로 선회력이 형성되도록 본체의 중앙으로부터 편심되게 형성되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 물필터.
  9. 제6항에 있어서, 상기 물필터는 공기가 물 속에서 체류하는 시간을 증대시켜 물과 접촉되는 시간을 확보하여 정화 효율성을 향상시킬 수 있도록 복수개로 구비되되 일측 물필터의 진공부가 인접한 물필터의 외기흡입부와 연통되도록 연결되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 물필터.
  10. 제6항에 있어서, 상기 물필터는 복수개로 구비되되 단위 시간당 공기의 정화량을 증대시킬 수 있도록 각 진공부가 서로 연통되도록 연결되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 물필터.
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