KR102280467B1 - 미세먼지 제거를 위한 습식 공기정화장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 습식 공기정화장치에 관한 것으로, 구체적으로 오염된 외부 공기를 정화시키는 필터층; 상기 필터층에 연결되고, 외부공기를 압축하는 공기압축기; 상기 공기압축기의 일측에 연결되고, 상기 공기압축기로부터 배출된 외부 공기를 공급 받아 마이크로버블을 생성시키는 마이크로버블 생성기; 상기 마이크로버블 생성기에서 생성된 마이크로버블이 공급되는 마이크로버블 공급관이 일측에 연결되고, 마이크로 버블 내부의 외부 공기가 정화된 후 외부로 배출되도록 상부면이 오픈되어 있는 공기정화 수족관; 상기 공기정화 수족관으로 물을 공급하는 물 공급관; 상기 공기정화 수족관의 타측에 연결되고, 마이크로 버블 내부의 미세먼지 및 오염물질이 포함된 폐수가 배출되는 폐수 배출관; 상기 공기정화 수족관의 일측에 설치된 초음파 생성기; 상기 폐수 배출관에 연결되고, 상기 미세먼지 및 오염물질을 배출시키는 오염물질 배출관을 포함하는 원심분리기; 상기 원심분리기로부터 정화된 물이 공급되는 펌프; 및 중앙제어장치;를 포함하는 습식 공기정화장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 습식 공기정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로 버블 및 초음파를 이용하여 외부 공기내 미세 먼지와 오염 물질을 효과적으로 제거하는 습식 공기정화장치에 관한 것이다.
우리나라 학교, 아파트, 지하상가 등의 실내공기 오염이 심각한 수준이다. 또한, 실내의 공기 중에는 실내 활동에 따라 부유먼지가 다량 존재하고, 또한 중국의 미세먼지가 우리나라에 영향을 주어 실내의 공기도 많이 오염이 되고 있는 실정이다. 특히 학교 교실이나 사무실 등의 실내에는 사람들의 활동에 따른 미세먼지의 발생으로 눈이나 목의 통증을 일으키게 됨은 물론 흡입된 먼지는 각종 호흡기 질환 및 폐질환을 유발시키게 된다.
또한, 종래 건물의 실내공기가 관리의 대상이라는 인식은 많이 부족하였으며, 난방 또는 냉방 위주의 온도관리가 전부였다. 그러나 이상과 같은 공기 오염물질의 증가로 인한 건강상의 문제점으로 인하여 실내 공기를 정화하기 위한 많은 기술들이 개발되고 있는 실정이다.
일반적으로, 공기정화장치는 적당한 위생환경(또는 작업환경)을 유지하기 위해 실내 공기를 정화하거나, 오염된 공기를 대기 속으로 배출하기 전에 정화하는 것으로, 건식과 습식 두 종류로 나뉘어진다.
상기 건식 공기정화장치는 전기집진식과 필터여과식 두 가지로 나뉘어진다. 여기서, 상기 전기 집진식은 필터가 없기 때문에 필터를 교환할 필요가 없다는 장점이 있으나 전기집진판에 먼지가 쌓이면 정화능력이 떨어지고 먼지제거 능력이 약하다는 단점이 있다.
그리고, 필터여과식은 필터 사이로 공기가 흐르면서 각종 미립자를 필터에서 걸러주기 때문에 정화능력이 뛰어나 황사먼지 제거용으로 최적이라 평가될 할 수 있으나, 주기적으로 필터를 교환해야 하기 때문에 번거로우며 유지보수를 위한 필터 교체비용이 발생한다는 단점이 있다.
또한, 습식 공기청정기는 흡입된 공기를 물에 접촉시켜 유해물질이 물에 흡착 제거되게 하는 것으로, 필터를 교환할 필요가 없고 소음이 적으며 가습기 기능까지 할 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 종래 공기정화장치는 공기 중에 포함되는 먼지 중에서 육안으로 확인이 가능한 10㎛ 이상의 먼지에 대하여는 필터링 효과가 크지만, 10㎛ 이하의 먼지 특히, 육안으로 확인이 어려운 2,5㎛ 이하의 초미세먼지(PM-2.5)에 대하여는 그 필터링 성능이 만족스럽지는 못하였다.
즉, 공기중에 포함되는 초미세먼지(PM-2.5)는 자동차나 공장 등에서 발생하여 대기중으로 배출되는 질소산화물(NOx)이 대기중에서 햇빛을 받아 광화학 반응을 일으킬 때 만들어지는 것으로, 이러한 초미세먼지(PM-2.5)는 포집이 쉽지 않기 때문에 대기 중에 체류시간이 길고 인체의 폐포까지 침투하여 각종 호흡기 질환의 직접적인 원인이 되며, 인체의 면역 기능을 악화시키는 것으로 알려져 있다.
이러한 미세먼지들의 경우, 주로 차량의 연소나 산업단지 또는 농수산업 또는 폐기물 시설에서 무언가를 소각할때 발생된다. 특히, 이중에서도 소각화로가 구비되는 민간발전시설, 제조업 연소시설, 농축수산업 시설, 폐기물 소각시설 등의 경우는 PM2.5 배출량이 각각 차례대로 연간 약 635(ton/yr), 약 493(ton/yr), 약 418(ton/yr), 약 221(ton/yr)에 이르는 등, PM2.5 배출량 상위 20위 권에 다수 포진하고 있어 미세먼지 발생비율이 상당한 것으로 나타나고 있는 실정이다.
다음으로 본 발명의 기술이 속하는 분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간략하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비하여 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 한국공개특허공보 제10-2019-0083854호(2019.07.15.)는 초미세먼지 제거가 가능한 수냉식 공기정화장치에 관한 것으로, 복수단을 이루는 수막 스크린을 이용하여 유입되는 공기의 이동을 지연시키면서 공기와의 접촉시간을 증대시켜, 공기중에 포함되는 초미세먼지(PM-2.5)를 효율적으로 제거하는 시간을 확보하여 초미세먼지(PM-2.5)에 대한 제거 효율을 높일 수 있는 기술에 대해 기재되어 있다(특허문헌 01).
또한, 한국공개특허공보 제10-2012-0122883호(2012.11.07.)는 원심분리형식의 습식 공기청정기에 관한 것으로, 구체적으로 공기 중의 오염물질을 미세수분입자로 포집하고 공기와 물을 비중차이에 의하여 원심팬의 회전속도에 기초한 원심분리 와류실을 이용하여 공기를 정화하는 원심 분리형식의 공기정화장치에 관한 것이다(특허문헌 02).
하지만, 상기 특허문헌들에서 제시한 습식 공기정화장치는 박테리아, 곰팡이 등 세균번식으로 인한 아토피나 천식을 일으킬 우려가 있으므로, 습식 공기 정화장치내 살균 기능을 제공하는 장치의 결합이 필요하다.
상기와 같은 실정에 따라 본 발명은 마이크로 버블 및 초음파를 이용하여 외부 공기내 미세 먼지와 오염 물질을 효과적으로 제거할 뿐만 아니라, 대기 중에 포함된 유해 미생물을 제거할 수 있는 공기정화장치에 대한 기술을 제시하고자 한다.
본 발명은 상기된 과제를 해결하기 위해 창작된 것으로, 마이크로버블 생성기 및 초음파 생성기으로부터 발생하는 에너지를 이용함으로써, 외부 공기내 포함된 미세먼지 및 오염물질을 제거하여 청정한 상태의 공기를 배출시키는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 제거장치는, 오염된 외부 공기를 정화시키는 필터층; 상기 필터층에 연결되고, 외부공기를 압축하는 공기압축기; 상기 공기압축기의 일측에 연결되고, 상기 공기압축기로부터 배출된 외부 공기를 공급 받아 마이크로버블을 생성시키는 마이크로버블 생성기; 상기 마이크로버블 생성기에서 생성된 마이크로버블이 공급되는 마이크로버블 공급관이 일측에 연결되고, 마이크로 버블 내부의 외부 공기가 정화된 후 외부로 배출되도록 상부면이 오픈되어 있는 공기정화 수족관; 상기 공기정화 수족관으로 물을 공급하는 물 공금관; 상기 공기정화 수족관의 타측에 연결되고, 마이크로 버블 내부의 미세먼지 및 오염물질이 포함된 폐수가 배출되는 폐수 배출관; 상기 공기정화 수족관의 일측에 설치된 초음파 생성기; 상기 폐수 배출관에 연결되고, 상기 미세먼지 및 오염물질을 배출시키는 오염물질 배출관을 포함하는 원심분리기; 상기 원심분리기로부터 정화된 물이 공급되는 펌프; 및 중앙제어장치;를 포함하고, 상기 펌프에서 배출된 정화된 물을 상기 마이크로버블 생성기로 재공급되고, 상기 공기정화 수족관으로 공급된 마이크로버블 내부의 미세먼지 및 오염물질은 상기 공기정화 수족관내 물에 섞여 상기 폐수 배출관으로 배출되고, 마이크로버블 내부의 공기는 미세먼지 및 오염물질이 제거된 후 상기 공기정화 수족관의 상부면으로 자동으로 배출되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 필터층의 필터층은 Ceramic, Polytetrafluoroethylene(PTFE), Polyimide(PI), M-Polyaramide(Nomex), Polyphenylenesulphide(PPS), Polyester(PET), 인조섬유(Syntheric fiber), 활성탄 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 재질을 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 미세먼지 제거장치는 추가적으로 외부 공기의 상태를 측정하는 외부공기 센서부를 포함하고, 상기 외부공기 센서부에서 검출된 측정치가 상기 중앙제어장치에 송신되고, 상기 중앙제어장치의 명령에 의해 자동으로 제어될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 외부공기 센서부는 미세먼지의 농도를 검출하는 미세먼지 센서부 및 가스상 오염물질을 검출하는 가스 센서부를 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 미세먼지 제거장치는 외부공기 유입부를 포함하며, 상기 외부공기 유입부는 외부공기를 흡입하는 외부공기 유입팬, 상기 유입팬으로 유입된 외부공기를 유입시키는 외부공기 공급관, 및 상기 외부공기 공급관에 설치되고 외부공기의 유입량을 조절하는 외부공기 유입 개폐기을 포함하고, 상기 외부공기 유입팬 및 외부공기 유입 개폐기가 상기 중앙제어장치에 의해 제어될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 공기정화 수족관은 수위를 측정하는 수위 측정 센서부를 포함하고, 상기 수위 측정 센서부에서 검출된 측정치가 상기 중앙제어장치에 송신되고, 상기 중앙제어장치의 명령에 의해 상기 물 공급관이 자동으로 제어될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 초음파 생성기는 20~50KHz 주파수를 사용할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 공기정화 수족관은 미세먼지 및 오염물질을 흡입하는 하나 이상의 흡입기를 추가로 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 공기정화 수족관은 정화공기 배출부를 포함하며, 상기 정화공기 배출부는 정화된 공기가 배출되는 정화공기 배출관, 상기 정화공기 배출관에 설치되고 정화공기의 배출량을 조절하는 정화공기 배출 개폐기, 및 상기 정화공기 배출관의 끝단에 설치되고 상기 정화공기 배출관으로 배출된 정화공기를 외부로 배출하는 정화공기 방출관을 포함하고, 상기 정화공기 배출팬 및 정화공기 배출 개폐기는 상기 중앙제어장치에 의해 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 미세먼지 제거장치는 마이크로 버블 및 초음파로부터 발생하는 에너지를 이용하여 외부 공기에 포함된 미세먼지 및 오염물질을 효과적으로 제거할 뿐만 아니라, 마이크로 버블 생성기에서 필요한 물을 공급하기 위하여 공정내 물을 재순환시켜 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 습식 공기정화장치는 습식 공기 정화장치내 살균 기능을 제공하여 장치내 박테리아, 곰팡이 등 세균번식으로 인한 아토피나 천식을 유발하는 문제점을 해결하였다.
또한, 본 발명은 외부공기 센서부로부터 감지된 실내의 미세먼지 또는 가스 농도 수치에 따라서 중앙제어장치가 자동으로 시스템을 작동시키거나 정지시킴으로써, 조작하기 편리하고 전력소모를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로버블 생성기 및 초음파 생성기가 구비된 미세먼지 제거장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로버블 생성기 및 초음파 생성기가 구비된 미세먼지 제거장치를 이용한 미세먼지 제거공정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로버블 생성기 및 초음파 생성기가 구비된 미세먼지 제거장치를 이용한 미세먼지 제거공정을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명에 따른 복도 공기를 이용한 미세먼지 제거장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 사이즈나 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이고, 특징적 구성이 드러나도록 공지의 구성들은 생략하여 도시하였으므로 도면으로 한정하지는 아니한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 마이크로버블 생성기 및 초음파 생성기가 구비된 미세먼지 제거장치에 대해 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 제거장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 미세먼지 제거장치는 오염된 외부 공기를 정화시키는 필터층(10); 상기 필터층에 연결되고, 외부공기를 압축하는 공기압축기(20); 상기 공기압축기(20)의 일측에 연결되고, 상기 공기압축기(20)로부터 배출된 외부 공기를 공급 받아 마이크로버블을 생성시키는 마이크로버블 생성기(30); 상기 마이크로버블 생성기(30)에서 생성된 마이크로버블이 공급되는 마이크로버블 공급관이 일측에 연결되고, 마이크로 버블 내부의 외부 공기가 정화된 후 외부로 배출되도록 상부면이 오픈되어 있는 공기정화 수족관(40); 상기 공기정화 수족관(40)으로 물을 공급하는 물 공급관(41); 상기 공기정화 수족관(40)의 타측에 연결되고, 마이크로 버블 내부의 미세먼지 및 오염물질이 포함된 폐수가 배출되는 폐수 배출관(42); 상기 공기정화 수족관(40)의 일측에 설치된 초음파 생성기(50); 상기 폐수 배출관(42)에 연결되고, 상기 미세먼지 및 오염물질을 배출시키는 오염물질 배출관을 포함하는 원심분리기(60); 상기 원심분리기(60)로부터 정화된 물이 공급되는 펌프(70); 및 중앙제어장치;를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 미세먼지 제저장치는 상기 펌프(70)에서 배출된 정화된 물을 상기 마이크로버블 생성기(30)로 재공급되고, 상기 공기정화 수족관(40)으로 공급된 마이크로버블 내부의 미세먼지 및 오염물질은 상기 공기정화 수족관내 물에 섞여 상기 폐수 배출관(42)으로 배출되고, 마이크로버블 내부의 공기는 미세먼지 및 오염물질이 제거된 후 상기 공기정화 수족관(40)의 상부면으로 자동으로 배출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 미세먼지 제거장치는 추가적으로 외부 공기의 상태를 측정하는 외부공기 센서부를 포함하고, 상기 외부공기 센서부에서 검출된 측정치가 상기 중앙제어장치에 송신되고, 상기 중앙제어장치의 명령에 의해 자동으로 제어될 수 있다.
상기 외부공기 센서부는 미세먼지의 농도를 검출하는 미세먼지 센서부 및 가스상 오염물질을 검출하는 가스 센서부를 포함할 수 있으며, 실내의 내벽 혹은 천장에 설치된 센서부는 실내의 오염물질 농도와 미세먼지 농도를 측정하여 중앙제어장치로 송신한다.
상기 미세먼지 제거장치는 외부공기 유입부를 포함하며, 상기 외부공기 유입부는 외부공기를 흡입하는 외부공기 유입팬; 상기 유입팬으로 유입된 외부공기를 유입시키는 외부공기 공급관; 및 상기 외부공기 공급관에 설치되고 외부공기의 유입량을 조절하는 외부공기 유입 개폐기;을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 중앙제어장치는 상기 외부공기 센서부로부터 수신한 오염물질(미세먼지, 이산화탄소 또는 가스상 오염물질)의 농도가 일정 값 이상일 때, 상기 외부공기 유입부를 가동시키며, 오염물질(미세먼지, 이산화탄소 또는 가스상 오염물질)의 농도가 소정값 미만일 때, 상기 외부공기 유입부의 가동을 정지시킨다.
자세하게 설명하면, 상기 외부공기 유입부내 외부공기 유입팬과 상기 외부공기 유입 개폐기가 상기 중앙제어장치에 의해 제어될 수 있다. 일예로, 상기 외부공기 센서부에서 검출된 이산화 탄소 농도 또는 미세먼지의 측정치가 상기 중앙제어장치에 송신되고, 그 측정치가 소정값 이상일 때, 상기 외부공기 유입 개폐기가 개방형으로 바뀌고, 상기 외부공기 유입팬이 가동하기 시작하여 복도 내에 있는 외부공기가 외부공기 유입팬과 외부공기 공급관을 통해서 필터층내 필터로 유입된다. 반대로, 상기 중앙제어장치에 송신된 이산화탄소 또는 미세먼지의 측정치가 소정값 미만일 때, 상기 외부공기 유입 개폐기가 폐쇄형으로 바뀌고, 상기 외부공기 유입팬의 가동이 멈추게 된다.
상기 필터층(10)는 유입된 외부공기내 미세먼지 및 오염물질을 1차적으로 정화시킬수 있으며, 이때 필터층은 Ceramic, Polytetrafluoroethylene(PTFE), Polyimide(PI), M-Polyaramide(Nomex), Polyphenylenesulphide(PPS), Polyester(PET), 인조섬유(Syntheric fiber), 활성탄 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
위 필터 소재를 통해 Pre-filter, HEPA(High Efficiency Particulate Arrestor)필터를 제작하여 외기의 큰 분질 여과, 향균 및 탈취 효과 증가, 미세한 분진까지 여과 가능하다.
구체적으로, 상기 외부공기 유입팬은 하나 또는 둘 이상의 필터가 적층된 활성탄 필터층을 포함하여 구성하거나, 하나 또는 둘 이상의 필터가 적층된 활성탄 필터층이 상기 외부공기 유입팬의 일면에 소정의 거리를 두고 설치될 수 있다. 상기 필터층은 외부공기로부터 미세먼지 혹은 오염 가스를 제거할 수 있으며, 활성탄이 흡착된 필터, 탈취필터 또는 나노필름 필터를 포함할 수 있고, 하나 이상의 필터층이 적층된 형태일 수 있다.
상기 필터층에 의해 공기 중의 유독가스 냄새 및 각종 악취냄새가 제거되어 공기가 정화되며, 상기 나노필름 필터는 미세 분진까지 집진함과 동시에 미세 분진에 포함된 가스의 냄새를 제거하여 실내 공기를 정화하는 기능을 제공한다. 또한, 상기 활성탄이 흡착된 필터는 외부공기 중에 포함되어 있는 악취와 유해 가스 등을 제거하는 효과를 제공한다.
상기 공기압축기(20)는 상기 필터층에 연결되며, 유입된 외부공기를 공급받아 공기를 압축시키는 공기 압축 수단; 상기 공기 압축 수단에서 압축된 공기를 공급받아 저장하는 공기 저장 수단; 상기 공기 저장 수단의 내부 공기 압력을 감지하는 압력 감지 수단; 및 상기 마이크로버블 생성기로 연결되는 노즐 부재;를 포함할 수 있다.
하기 도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 공기압축기(20)로부터 배출된 외부 공기를 공급 받아 상기 마이크로버블 생성기(30)에서 마이크로 버블을 생성하여 상기 공기정화 수족관(40)에 공급할 수 있다.
상기 마이크로버블 생성기(30)는 상기 공기압축기(20)의 일측에 연결되고, 압축된 공기가 유입되는 공기 유입부; 공기 유입부와는 다른 위치에서 물이 유입되는 물 유입부; 및 유입된 공기와 물의 상호작용에 의해 마이크로 버블이 생성된 물이 배출되는 물 배출부;를 포함할 수 있다.
이때, 마이크로 버블(MICRO BUBBLE)은 수 마이크로미터 이하의 사이즈, 예컨대 50 마이크로미터 이하의 사이즈로서 눈으로는 확인할 수 없는 초미세 기포를 일컫는다.
통상의 기포는 물의 표면에 상승된 후에 물의 표면에서 파열되는 것이 보통이지만, 마이크로 버블은 물 속에서 압력에 의해 축소되되 다양한 에너지를 발생시키면서 소멸된다.
이때, 마이크로버블 생성기(30)로부터 공급된 마이크로 버블은 외부 압력에 의해 스스로 파열되고, 기포 파열시 초음파를 포함한 충격파가 시속 400 km의 속도(음파140 dB)이며, 공기 중으로 방출 시에는 레너드 효과로 주위 공기를 음이온화 시킬 수 있다.
공기 중에는 존재하는 여러 가지 오염 물질 즉, 담배연기 아황산가스, 질소산화물, 일산화 타소, 오존 및 각종 유기물질은 양이온을 형성하고 있는데 반해 음이온은 이들 양이온을 경화 침전시켜 제거시킬 수 있다.
또한, 마이크로 버블은 자기 가압효과에 의하여 버블이 파열될 경우 4,000~6,000℃의 순간 고온과 약 500 기압의 충격파가 발생되어 물속의 박테리아, 대장균, 미세한 알 등 유해 미생물을 살균할 수 있다.
상기 공기정화 수족관(40)은 상기 마이크로버블 생성기(30)에서 생성된 마이크로버블이 공급되는 마이크로버블 공급관이 일측에 연결되고, 마이크로 버블 내부의 공기가 정화된 후 공기정화 수족관(40)의 상부면으로 배출되도록 상부면이 오픈되어 있다.
또한, 상기 공기정화 수족관(40)은 오픈된 상부면에 정화공기 배출부를 포함할 수 있으며, 상기 정화공기 배출부는 정화공기를 흡입하는 정화공기 배출팬; 정화된 공기가 배출되는 정화공기 배출관; 상기 정화공기 배출관에 설치되고 정화공기의 배출량을 조절하는 정화공기 배출 개폐기; 및 상기 정화공기 배출관의 끝단에 설치되고 상기 정화공기 배출관으로 배출된 정화공기를 외부로 배출하는 정화공기 방출관;을 포함할 수 있다.
이때, 상기 정화공기 배출팬 및 정화공기 배출 개폐기는 상기 중앙제어장치에 의해 제어될 수 있으며, 상기 외부공기 유입부의 작동 모드에 따라 자동적으로 제어될 수 있다. 일예로서, 상기 외부공기 유입부내 상기 외부공기 유입팬이 가동하고, 외부공기 유입 개폐기가 개방형으로 바뀌면, 상기 정화공기 배출부내 정화공기 배출팬이 작동하고, 정화공기 배출 개폐기가 개방형으로 변경되어 상기 공기정화 수족관(40)으로부터 배출된 정화된 공기가 외부로 효율적으로 배출될 수 있도록 돕는 역할을 수행한다.
상기 공기정화 수족관(40)은 물을 공급하는 물 공급관(41)이 설치되고, 물 공급관에서 유량을 조절할 수 있는 밸브가 설치될 수 있다.
또한, 상기 공기정화 수족관(40)은 수위를 측정하는 수위 측정 센서부를 포함하고, 상기 수위 측정 센서부에서 검출된 측정치가 상기 중앙제어장치에 송신되고, 상기 중앙제어장치의 명령에 의해 상기 물 공급관이 자동으로 제어된다. 일예로서, 상기 공기정화 수족관(40)내 수위가 상기 중앙제어장치에 설정된 최대 수위을 초과하면 상기 물 공급관의 밸브가 잠금 상태로 전환되고, 최소 수위 미만의 경우 물 공급관의 밸브가 열려 공기정화 수족관(40)에 물이 공급된다.
또한, 상기 공기정화 수족관(40)은 상기 마이크로 버블 생성기(30)가 설치된 면의 타측에 연결되고, 마이크로 버블 내부의 미세먼지 및 오염물질이 포함된 폐수가 배출되는 폐수 배출관(42)를 포함한다.
또한, 상기 공기정화 수족관(40)은 비교적 큰 질량의 먼지 및 이물질을 흡입하는 하나 이상의 흡입기를 추가로 포함하여 구성할 수 있다.
또한, 상기 공기정화 수족관(40)의 일측에는 초음파 생성기(50)가 설치되며, 공기정화 수족관(40)내 유체 내에 강력한 초음파를 조사하면, 초음파는 압력파가 되어 하기 압축력(정압)과 팽창력(부압)이 반복적으로 나타나게 되고, 부압 주기 때에 액 중의 미세한 이물질을 중심으로 기포가 발생되며, 이 기포는 다음의 압축 주기 때에 소멸하게 된다. 이러한 초음파의 캐비테이션 효과로 인하여 우수한 살균 효과를 얻을 수 있다.
이때, 상기 초음파 생성기는 주파수 20~50KHz를 사용하는 것이 바람직하다. 마이크로버블의 표면에 공기 중 분진(먼지)가 붙은 후 마이크로버블이 압괴 시발생하는 캐비테이션과 초음파 발생 시 생성되는 캐비테이션의 시너지 효과를 통해미세먼지(PM-10, PM-2.5)까지 제거할 수 있다.
상기 폐수 배출관(42)로부터 배출된 미세먼지 및 오염물질이 포함된 폐수는 연결되고, 상기 원심분리기(60)에 도달하며, 상기 원심분리기(60)는 폐수에 포함된 세균, 먼지, 미세입자 및 기타 오염물질을 전동기에 의하여 회전하는 원심분리력을 이용하여 액체와 고체의 비중차이에 기초하여 폐수내 포함된 미세먼지 및 오염물질등을 유체로부터 분리하는 기능을 제공하며, 이때 원심분리기의 속도는 혼합물(액체/고체)은 500 rpm(revolution per minute) 이상, 이상적으로는 500~50,000rpm, 가장 이상적인 것은 1000~30,000의 속도로 회전하는 것이 바람직하다.
1차로는 공기가 필터로 거쳐 여과되고, 2차로는 초음파-마이크로버블을 통해 고체(분진, 미세먼지)가 부유되어 여과되고, 3차로 2번 여과 된 액체 중에서도 미세하게 작은 고체까지 분리되어 최종 순수한 공기를 발생할 수 있다.
상기 원심분리기(60)는 원심분리력에 의해 침전된 세균, 먼지, 미세입자 및 기타 오염물질 등을 포함하는 폐수를 배출시킬 수 있는 오염물질 배출관을 포함하며, 상기 오염물질 배출관은 상기 원심분리기의 전동기의 속도 및 제어 시간에 상기 중앙제어장치에 의해 자동적으로 제어될 수 있다.
상기 펌프에서 배출된 물을 상기 마이크로버블 생성기(30)로 재공급하여 수번 또는 그 이상으로 사용이 가능하다.
또한 본 발명에 따른 미세먼지 제거장치를 이용한 미세먼지 제거공정은 하기 도 2에서 도시한 바와 같이, 외부로부터 공급된 공기는 필터층(10)을 통과하여 1차 정화 과정을 거치며(S101), 이어서 1차 정화된 공기는 공기압축기(20)내 압력 수단에 의해 고압력으로 압축되어 마이크로버블 생성기(30)로 공급된다(S102). 마이크로 생성기(30)에서 생성된 마이크로 버블이 공기정화 수족관(40)에 공급되고(S103), 이와 동시에 혹은 순차적으로 초음파 생성기(50)에서 생성된 초음파가 공기정화 수족관(40)내로 공급된다(S104).
이때, 마이크로 버블의 경우 기공크기가 작으며 표면적이 넓고 음전하를 유지하여 박테리아 등을 쉽게 제거할 수 있기 때문에, 초음파의 캐비테이션과 마이크로버블의 자기가압효과의 시너지로 인하여 우수한 살균 효과를 얻으며, 또한 후단에서 설치된 원심분리기에서 미세먼지 및 오염물질이 침전되어 제거될 수 있다.
이어서, 원심분리기(60)는 원심분리력을 이용하여 미세입자 및 기타 오염물질 등을 포함하는 폐수 배출시킨후 펌프(70)를 통해서 마이크로 버블 생성기(30)로 재공급(S105)하여 수번 또는 그 이상으로 사용이 가능하다.
이상으로 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 필터층
20 : 공기압축기
30 : 마이크로버블 생성기
40 : 공기정화 수족관
41 : 물 공급관
42 : 폐수 배출관
50 : 초음파 생성기
60 : 원심분리기
70 : 펌프
80 : 수위 측정 센서부
20 : 공기압축기
30 : 마이크로버블 생성기
40 : 공기정화 수족관
41 : 물 공급관
42 : 폐수 배출관
50 : 초음파 생성기
60 : 원심분리기
70 : 펌프
80 : 수위 측정 센서부
Claims (9)
- 오염된 외부 공기를 정화시키는 필터층; 상기 필터층에 연결되고, 외부공기를 압축하는 공기압축기; 상기 공기압축기의 일측에 연결되고, 상기 공기압축기로부터 배출된 외부 공기를 공급 받아 마이크로버블을 생성시키는 마이크로버블 생성기; 상기 마이크로버블 생성기에서 생성된 마이크로버블이 공급되는 마이크로버블 공급관이 일측에 연결되고, 마이크로 버블 내부의 외부 공기가 정화된 후 외부로 배출되도록 상부면이 오픈되어 있는 공기정화 수족관; 상기 공기정화 수족관으로 물을 공급하는 물 공급관; 상기 공기정화 수족관의 타측에 연결되고, 마이크로 버블 내부의 미세먼지 및 오염물질이 포함된 폐수가 배출되는 폐수 배출관; 상기 공기정화 수족관의 일측에 설치된 초음파 생성기; 상기 폐수 배출관에 연결되고, 상기 미세먼지 및 오염물질을 배출시키는 오염물질 배출관을 포함하는 원심분리기; 상기 원심분리기로부터 정화된 물이 공급되는 펌프; 및 중앙제어장치;를 포함하고,
상기 펌프에서 배출된 정화된 물을 상기 마이크로버블 생성기로 재공급되고, 상기 공기정화 수족관으로 공급된 마이크로버블 내부의 미세먼지 및 오염물질은 상기 공기정화 수족관내 물에 섞여 상기 폐수 배출관으로 배출되고, 마이크로버블 내부의 공기는 미세먼지 및 오염물질이 제거된 후 상기 공기정화 수족관의 상부면으로 자동으로 배출되는 것을 특징으로 하는 미세먼지 제거장치.
- 제1항에 있어서,
상기 필터층의 필터층은 Ceramic, Polytetrafluoroethylene(PTFE), Polyimide(PI), M-Polyaramide(Nomex), Polyphenylenesulphide(PPS), Polyester(PET), 인조섬유(Syntheric fiber), 활성탄 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 제거장치.
- 제1항에 있어서,
상기 미세먼지 제거장치는 추가적으로 외부 공기의 상태를 측정하는 외부공기 센서부를 포함하고,
상기 외부공기 센서부에서 검출된 측정치가 상기 중앙제어장치에 송신되고, 상기 중앙제어장치의 명령에 의해 자동으로 제어되는 것을 특징으로 하는 미세먼지 제거장치.
- 제3항에 있어서,
상기 외부공기 센서부는 미세먼지의 농도를 검출하는 미세먼지 센서부 및 가스상 오염물질을 검출하는 가스 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 제거장치.
- 제1항에 있어서,
상기 미세먼지 제거장치는 외부공기 유입부를 포함하며,
상기 외부공기 유입부는 외부공기를 흡입하는 외부공기 유입팬, 상기 유입팬으로 유입된 외부공기를 유입시키는 외부공기 공급관, 및 상기 외부공기 공급관에 설치되고 외부공기의 유입량을 조절하는 외부공기 유입 개폐기을 포함하고,
상기 외부공기 유입팬 및 외부공기 유입 개폐기가 상기 중앙제어장치에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 복도 공기를 이용한 미세먼지 제거장치.
- 제1항에 있어서,
상기 공기정화 수족관은 수위를 측정하는 수위 측정 센서부를 포함하고,
상기 수위 측정 센서부에서 검출된 측정치가 상기 중앙제어장치에 송신되고, 상기 중앙제어장치의 명령에 의해 상기 물 공급관이 자동으로 제어되는 것을 특징으로 하는 미세먼지 제거장치.
- 제1항에 있어서,
상기 초음파 생성기는 20~50KHz 주파수를 사용하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 제거장치.
- 제1항에 있어서,
상기 공기정화 수족관은 미세먼지 및 오염물질을 흡입하는 하나 이상의 흡입기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 제거장치.
- 제1항에 있어서,
상기 공기정화 수족관은 정화공기 배출부를 포함하며,
상기 정화공기 배출부는 정화된 공기가 배출되는 정화공기 배출관, 상기 정화공기 배출관에 설치되고 정화공기의 배출량을 조절하는 정화공기 배출 개폐기, 및 상기 정화공기 배출관의 끝단에 설치되고 상기 정화공기 배출관으로 배출된 정화공기를 외부로 배출하는 정화공기 방출관을 포함하고,
상기 정화공기 배출팬 및 정화공기 배출 개폐기는 상기 중앙제어장치에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 미세먼지 제거장치.
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| KR1020200005431A KR102280467B1 (ko) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | 미세먼지 제거를 위한 습식 공기정화장치 |
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