KR102458438B1 - 미세입자 제거 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 미세입자 제거 장치는, 유체를 저장하는 유체 저장소; 및 상기 유체 저장소의 유체로부터 10 ㎛ 이하의 직경을 갖는 액적을 생성하는 액적 생성기를 포함하고, 상기 액적 생성기는, 설정 작동 주파수로 진동 에너지를 발생시키는 압전 요소를 포함한다.

Description

미세입자 제거 장치{APPARATUS FOR REMOVING FINE PARTICULATE}
이하, 실시예들은 미세입자 제거 장치에 관한 것이다.
미세먼지는 인체에 해로운 영향을 미쳐 인체의 호흡기 계통과 심혈관 계통에 다양한 질환을 유발할 수 있다고 보고되어 왔다. 이에 따라 미세먼지를 제거하는 기술이 지속적으로 개발되고 있다. 미세먼지를 제거하는 기술은 크게 건식 방법 및 습식 방법으로 구분된다.
건식 방법은 주로 필터를 이용하는 여과 방식 및 고전압을 이용하는 전기 집진 방식이 있다. 이러한 건식 방법은 사용 초기의 미세먼지 제거 효율은 우수하지만, 유지 관리가 쉽지 않고 보수 비용이 많이 소요될 수 있다. 특히, 건식 방법은 지속적으로 사용하면 미세먼지 제거 효율이 감소하고, 결국에는 시스템 점검(overhaul)을 통해 장치 및 필터를 세척하거나 교체하여야 한다. 또한, 건식 방식은 일반적으로 장치 작동에 많은 양의 에너지가 요구되고, 더 나아가 전기 집진 방식은 대기 중 2차 오염을 발생시키는 것으로도 알려져 있다.
한편, 습식 방법은 경제성, 편의성 등의 이유로 널리 활용되고 있다. 이러한 습식 방법은 낮은 양의 에너지가 요구되는 이점이 있으나, 건식 방법에 비해 상대적으로 미세먼지 제거 효율이 낮다고 알려져 있다. 또한, 기존의 습식 방법은 액체 가압식 노즐 도는 이류체(two-fluid) 노즐을 사용하여 0.05 mm 내지 5 mm의 비교적 큰 직경의 액적을 생성한다. 이러한 큰 액적은 미세먼지를 제거하는 메커니즘 중에서 충돌 메커니즘에 지배되므로 입자 크기가 PM 10 이상의 큰 입자를 제거하는데 적합한 반면, 입자 크기가 PM 2.5 이하인 제거 효율은 매우 낮으므로 이에 대한 개선이 필요하다. 예를 들어, 등록특허공보 제10-1928199호는 물을 이용하여 미세먼지를 제거하는 습식 공기 정화장치 및 정화방법을 개시한다.
일 실시예에 따른 목적은 마이크로-나노 스케일의 액적을 생성하여 미세입자를 효율적으로 제거하는 미세입자 제거 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 미세입자 제거 장치는, 유체를 저장하는 유체 저장소 및 상기 유체 저장소의 유체로부터 10 ㎛ 이하의 직경을 갖는 액적을 생성하는 액적 생성기를 포함하고, 상기 액적 생성기는, 설정 작동 주파수로 진동 에너지를 발생시키는 압전 요소를 포함한다.
상기 미세입자 제거 장치는, 생성된 액적을 분산시키는 송풍기를 더 포함할 수 있다.
상기 액적 생성기, 상기 유체 저장소 및 상기 송풍기는 순차적으로 유동 스트림을 따라 일렬로 배열될 수 있다.
상기 미세입자 제거 장치는, 생성된 액적의 크기를 감소시키는 액적 크기 감소 구조체를 더 포함하고, 상기 액적 크기 감소 구조체는, 상기 액적 생성기에 가깝게 위치되고, 제1직경을 갖는 제1베이스; 상기 액적 생성기로부터 멀리 그리고 상기 제1베이스의 맞은편에 위치되고, 상기 제1직경보다 작은 제2직경을 갖고, 크기가 감소된 액적이 배출되는 배출구를 포함하는 제2베이스; 및 제1베이스 및 상기 제2베이스와 함께 유동 챔버를 규정하는 연결 부분을 포함하고, 상기 배출구는 목표하는 액적의 크기에 맞게 사이즈 조절되어 있다.
상기 미세입자 제거 장치는, 생성된 액적의 크기를 감소시키는 액적 크기 감소 구조체를 더 포함하고, 상기 액적 크기 감소 구조체는, 상기 액적 생성기에 가깝게 위치된 제1베이스; 상기 액적 생성기로부터 멀리 그리고 상기 제1베이스의 맞은편에 위치되고, 크기가 감소된 액적이 배출되는 배출구를 포함하는 제2베이스; 상기 제1베이스 및 상기 제2베이스를 연결하며 상기 제1베이스 및 상기 제2베이스와 함께 유동 챔버를 규정하는 연결 부분; 및 상기 제1베이스 및 상기 제2베이스 사이에서 상기 유동 챔버를 분리하는 분리 레이어를 포함하고, 상기 분리 레이어는 목표하는 액적의 크기에 맞게 사이즈 조절된 복수 개의 홀을 포함할 수 있다.
상기 미세입자 제거 장치는, 생성된 액적의 크기를 감소시키는 액적 크기 감소 구조체를 더 포함하고, 상기 액적 크기 감소 구조체는, 멤브레인 및 상기 멤브레인에 형성된 복수 개의 개구를 포함하고, 상기 복수 개의 개구 중 인접하는 한 쌍의 개구는 목표하는 액적의 크기에 맞게 거리 조절되어 있다.
상기 액적 생성기는, 광 신호에 반응하여 열 에너지를 발생시키는 광열 요소 및 상기 광열 요소를 향해 광 신호를 발생시키는 광원을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 미세입자 제거 장치는, 유체를 저장하는 유체 저장소 및 상기 유체 저장소의 유체로부터 10 ㎛ 이하의 직경을 갖는 액적을 생성하는 액적 생성기를 포함하고, 상기 액적 생성기는, 제1 직경 범위의 액적을 생성하는 압전 요소 및 상기 제1 직경 범위와 다른 제2 직경 범위의 액적을 생성하는 광열 요소를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 미세입자 제거 장치는 마이크로-나노 스케일의 액적을 생성하여 미세먼지를 효율적으로 제거할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 미세입자 제거 장치가 적용되는 미세입자 제거 메커니즘을 설명하는 도면이다.
도 2는 제1실시예에 따른 미세입자 제거 장치의 사시도이다.
도 3은 제1실시예에 따른 미세입자 제거 장치의 단면도이다.
도 4는 제2실시예에 따른 미세입자 제거 장치의 단면도이다.
도 5는 제3실시예에 따른 미세입자 제거 장치의 단면도이다.
도 6은 제4실시예에 따른 미세입자 제거 장치의 단면도이다.
도 7은 제5실시예에 따른 미세입자 제거 장치의 블록도이다.
도 8은 제6실시예에 따른 미세입자 제거 장치의 블록도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 미세입자 제거 장치(10)는, 유동에 기초하여 미세입자(P)들이 갖는 물리적인 힘을 이용함으로써 미세입자(P)들을 액적(D)으로 제거하는 메커니즘인 확산 메커니즘(diffusion mechanism), 방해 메커니즘(interception mechanism) 및 충돌 메커니즘(impaction mechanism)에 모두 지배를 받는 액적(D)들을 생성할 수 있다. 확산 메커니즘의 경우, 액적(D)의 크기에 비해 미세입자(P)의 크기가 상대적으로 작은 경우로서, 미세입자(P)들이 흩어져 퍼지는 원리로 액적(D)에 흡수된다. 한편, 미세입자(P)의 크기가 액적(D)의 크기에 비해 상대적으로 증가하면, 액적(D) 및 미세입자(P)가 놓이는 환경은 방해 메커니즘 및 충돌 메커니즘이 지배적이므로, 유동을 따라 이동하던 미세입자(P)는 액적(D)에 흡착되거나, 더 이상 유동을 따르지 못하고 관성에 의해 액적(D)에 충돌한다. 따라서, 미세입자 제거 장치(10)는 상대적으로 크기가 큰 PM 10 이상의 미세입자 외에도 상대적으로 크기가 작은 PM 2.5 이하의 미세입자도 제거하는데 적합하다. 본원에서 설명하는 용어 "마이크로-나노 스케일"은 종래 수십 ㎛의 크기 스케일보다 작은 크기 스케일을 말한다. 예를 들어, 마이크로-나노 스케일의 액적은 10 ㎛ 이하의 크기 스케일의 액적을 의미할 수 있다.
미세입자 제거 장치(10)는 유체 저장소(110) 및 액적 생성기(120)를 포함할 수 있다.
유체 저장소(110)는 미세입자(P)를 제거하기에 적합한 임의의 유체(F)를 저장할 수 있다. 예를 들어, 유체(F)는 물(water)을 포함할 수 있다. 유체 저장소(110)는 제1단부(112) 및 제1단부(112)의 맞은편 단부인 제2단부(113)를 갖는 용기(111)를 포함할 수 있다. 용기(111)는 실질적으로 사각 단면의 실린더 형상을 가질 수 있지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니고, 유체(F)를 저장하기에 적합한 임의의 형상을 가질 수 있다.
액적 생성기(120)는 미세입자(P)를 효율적으로 제거하기에 적합한 크기의 액적(D)을 생성할 수 있다. 액적 생성기(120)에 의해 생성되는 액적(D)들 대부분은 실질적으로 10 ㎛ 이하의 직경을 가질 수 있다.
액적 생성기(120)는 커버(121) 및 압전 요소(122)를 포함할 수 있다.
커버(121)는 압전 요소(122)를 수용하는 리세스를 포함할 수 있다. 커버(121)는 용기(111)의 제1단부(112)에 설치될 수 있다.
압전 요소(122)는 진동 에너지를 발생시켜 유체 저장소(110)에 포함된 유체(F)로부터 액적(D)들을 생성할 수 있다. 압전 요소(122)는 용기(111)의 내부와 유체 소통할 수 있도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 압전 요소(122)는 용기(111)에 수용된 유체(F)와 직접 접촉할 수 있다.
압전 요소(122)는 설정 작동 주파수로 진동 에너지를 발생시킬 수 있다. 압전 요소(122)의 작동 주파수는 1.7 MHz 내지 3.0 MHz에 속하는 고주파 대역의 주파수일 수 있다. 이와 같은 주파수 대역 하에서 생성된 액적(D)들의 직경은 약 3 ㎛ 내지 5 ㎛ 사이의 범위에 속할 수 있다. 이는 상대적으로 일정한 크기의 액적(D)들을 생성하는데 요구되는 에너지의 양이 작다는 이점이 있다. 압전 요소(122)의 일 예로는 PZT5가 있지만, 반드시 이와 같은 물질에 제한되는 것은 아니다.
유체 저장소(110) 및 액적 생성기(120)는 유동 스트림을 따라 일렬로 배열될 수 있다. 여기서, 유동 스트림은 액적(D)들이 이동하는 방향으로 규정된다. 따라서, 유동 스트림은 커버(121)가 설치되는 용기(111)의 제1단부(112)로부터 커버(121)가 설치되지 않는 용기(111)의 제1단부(112)의 맞은편 단부인 제2단부(113)를 향하는 방향으로 규정된다.
도시되지 않은 실시예에서, 유체 저장소(110)는 유체 접속부(미도시)를 포함할 수 있다. 유체 접속부는 외부로부터 유체 저장소(110)로 유체(F)를 충전하기 위해 외부 장치 또는 시스템과 접속할 수 있다.
추가적인 실시예에서, 미세입자 제거 장치(10)는 송풍기(130)를 더 포함할 수 있다. 송풍기(130)는 유체 저장소(110)의 유체(F)로부터 생성된 액적(D)들을 분산시킬 수 있다. 송풍기(130)는 지지체(131) 및 팬(132)을 포함할 수 있다. 지지체(131)는 팬(132)을 지지 가능하게 수용하고, 용기(111)의 제2단부(113)에 설치될 수 있다. 팬(132)은 지지체(131)의 내부에서 축 방향에 대해 회전할 수 있다. 팬(132)은 액적 생성기(120)에 의해 생성된 액적(D)들을 목표하는 공간 내에서 균일하게 분포시킬 수 있다. 송풍기(130)는 유체 저장소(110)의 하류에 배치될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하며 설명한 미세입자 제거 장치(10)의 추가 또는 변형 실시예들에 대해 설명한다. 동일한 도면부호를 갖는 구성요소들은 달리 언급하지 않는 한 동일한 기능, 형상, 배치, 물질 등을 갖는 것으로 이해될 수 있다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 미세입자 제거 장치(20)는 액적 크기 감소 구조체(240)를 포함할 수 있다. 액적 크기 감소 구조체(240)는 액적 생성기(120)에 의해 생성된 액적(D)의 크기를 목표하는 크기로 감소시킬 수 있다.
액적 크기 감소 구조체(240)는 제1베이스(241), 제2베이스(242) 및 연결 부분(243)을 포함할 수 있다.
제1베이스(241)는 용기(111)의 내벽에 설치될 수 있다. 제1베이스(241)는 용기(111)의 내부 치수와 실질적으로 동일한 제1직경을 가진다. 제1베이스(241)는 용기(111)의 제1단부(112) 측에 있는 액적 생성기(120)에 가깝게 그리고 유체(F)의 계면 위에 설치될 수 있다.
제2베이스(242)는 제1베이스(241)의 제1직경보다 작은 제2직경을 가질 수 있다. 제2베이스(242)는 용기(111)의 제1단부(112) 측에 있는 액적 생성기(120)로부터 멀게 그리고 용기(111)의 제2단부(113) 측에 가깝게 위치될 수 있다. 제2베이스(242)는 제1베이스(241)와 평행할 수 있다.
제2베이스(242)는 배출구(244)를 포함할 수 있다. 배출구(244)는 용기(111)에 포함된 유체(F)로부터 생성된 액적(D)을 용기(111)의 제2단부(113)를 향해 유동시킬 수 있다. 배출구(244)는 제2베이스(242)의 제2직경과 실질적으로 동일하거나 제2직경보다 작은 직경을 가질 수 있다. 여기서, 배출구(244)의 직경은 목표하는 액적(D)의 크기에 맞게 조절될 수 있다. 예를 들어, 배출구(244)의 직경은 수십 나노미터 내지 수 마이크로미터 사이의 액적(D)들을 생성하기 위해, 이와 실질적으로 동일한 범위의 수치로 크기 조절될 수 있다.
연결 부분(243)은 제1베이스(241) 및 제2베이스(242)를 연결함으로써, 액적(D)들이 유동하는 유동 챔버(C)를 규정할 수 있다. 연결 부분(243)은 그 직경이 제1베이스(241)로부터 제2베이스(242)로 갈수록 감소하는 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 도 4에는 연결 부분(243)의 단면 프로파일이 실질적으로 선형인 경우에 대해 도시되어 있지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 곡선을 그리는 경우도 가능하다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 미세입자 제거 장치(30)는 도 4의 액적 크기 감소 구조체(240)와 다른 형태의 액적 크기 감소 구조체(340)를 포함할 수 있다. 액적 크기 감소 구조체(340)는 제1베이스(341), 배출구(342)를 포함하는 제2베이스(342), 제1베이스(341) 및 제2베이스(342)를 연결하는 연결 부분(343), 제1 분리 레이어(345) 및 제2 분리 레이어(346)를 포함할 수 있다.
제1 분리 레이어(345) 및 제2 분리 레이어(346)는 유동 챔버(C)를 복수 개의 공간으로 분리할 수 있으며, 연결 부분(343)의 일 측에서 타 측으로 가로질러 배치될 수 있다. 제1 분리 레이어(345) 및 제2 분리 레이어(346)는 서로 평행하게 배치될 수 있다. 또한, 제1 분리 레이어(345) 및 제2 분리 레이어(346)는 동일한 중심축을 가질 수 있다.
앞서 도 4를 참조하며 설명한 제2베이스(242)의 배출구(244)와 달리, 제2베이스(342)의 배출구(344)는 목표하는 액적(D)의 크기에 맞게 조절될 필요는 없다. 대신에, 제1 분리 레이어(345) 및 제2 분리 레이어(346)는 목표하는 액적(D)의 크기에 맞게 크기 조절된 복수 개의 홀(H1, H2)을 각각 포함할 수 있다. 복수 개의 홀(H1, H2)의 직경은 수십 나노미터 내지 수 마이크로미터 사이의 액적(D)들을 생성하기에 적합한 크기로 조절되어 있다.
제1 분리 레이어(345)의 복수 개의 제1홀(H1) 및 제2 분리 레이어(346)의 복수 개의 제2홀(H2)은 중심축 주변으로 형성될 수 있다. 중심축 및 복수 개의 제1홀(H1) 사이의 거리는 중심축 및 복수 개의 제2홀(H2) 사이의 거리보다 클 수 있다. 이에 따라, 유체(F)로부터 생성된 상대적으로 크기가 큰 액적(D)들은 복수 개의 제1홀(H1) 및 복수 개의 제2홀(H2)을 순차적으로 통과하면서 목표하는 크기를 가지고 외부로 배출될 수 있다
일 실시예에서, 복수 개의 제1홀(H1)의 크기는 복수 개의 제2홀(H2)의 크기와 동일할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 복수 개의 제1홀(H1)의 크기는 복수 개의 제2홀(H2)의 크기보다 클 수 있다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 미세입자 제거 장치(40)는 메쉬 형태의 액적 크기 감소 구조체(440)를 포함할 수 있다. 이 실시예의 액적 크기 감소 구조체(440)는 멤브레인(441) 및 멤브레인(441)에 형성된 복수 개의 개구(O1, O2)를 규정하는 메쉬(442)를 포함할 수 있다. 멤브레인(441)은 실질적으로 평평한 플레이트 형상을 가질 수 있다. 여기서, 복수 개의 개구(O1, O2) 중 인접하는 한 쌍의 개구 사이의 거리는 배출되는 액적(D)의 크기에 맞게 조절되어 있다. 예를 들어, 수십 나노미터 내지 수 마이크로미터 사이의 액적(D)들을 배출하기 위해 인접하는 한 쌍의 개구 사이의 거리가 조절될 수 있다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 미세입자 제거 장치(50)는 광열 반응을 이용하여 목표하는 크기의 액적을 생성할 수 있다. 여기서, 생성되는 액적의 크기는 수십 나노미터 스케일이다. 이 실시예에서의 미세입자 제거 장치(50)는 광열 요소(524) 및 광원(525)을 포함하는 액적 생성기(520)를 이용하여 유체 저장소(110)의 유체로부터 액적을 생성할 수 있으며, 부가적으로는 생성된 액적을 분산시키기 위해 송풍기(130)을 둘 수 있다.
광열 요소(524)는 유체 저장소(110)의 유체(F)에서 부유하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 광열 요소(524)는 유체(F)에서 대부분이 잠긴 채로 부유하는 제1레이어(522) 및 제2레이어(523)를 포함할 수 있다. 제2레이어(523)는 제1레이어(522) 상단에 접합될 수 있다. 제1레이어(522)는 실리콘 재질을 포함하고, 제2레이어(523)는 실리콘 및 탄소 재질을 포함할 수 있다. 발광 다이오드와 같은 광원(525)으로부터 나온 빛이 제2레이어(523)로 입사되면, 제2레이어(523)의 표면 상에서 광열 반응이 발생함으로써 빛에너지가 열에너지로 전환될 수 있다. 전환된 열에너지로 인해, 광열 요소(524)의 표면 상에서 초미세 액적들이 생성될 수 있다.
도시되지 않은 대안적인 실시예에서, 미세입자 제거 장치(50)는 광원(525)을 제외한 광열 요소(524)를 포함하는 액적 생성기(520)를 포함할 수도 있다. 이 경우, 광열 요소(524)는 광원(525)를 대신하여 외부 시스템으로부터 빛에너지를 수신할 수 있도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 광열 요소(524)는 외부로부터 오는 태양광을 수신할 수 있다.
상기와 같은 실시예들에서, 유체 저장소(110)는 유체(F)에서 부유하는 광열 요소(524)로 광 신호의 전달을 촉진하기 위해 반투명 또는 투명한 재질로 형성될 수 있다. 대안적인 실시예들에서는, 광원(525)이 유체 저장소(110) 내부에 설치될 수 있고, 유체 저장소(110)를 형성하는 재질은 반투명 또는 투명한 재질일 필요는 없다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 미세입자 제거 장치(60)는 앞서 도 1 내지 도 6을 참조하며 설명했던 압전 요소를 포함하는 제1 액적 생성기(120) 외에도 앞서 도 7을 참조하며 설명했던 광열 요소를 포함하는 제2 액적 생성기(520)도 포함할 수 있다. 이 실시예에서의 제1 액적 생성기(120)는 제1 직경 범위의 액적들을 생성할 수 있고, 제2 액적 생성기(520)는 제2 직경 범위의 액적들을 생성할 수 있다. 여기서, 제2 직경 범위는 제1 직경 범위보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 직경 범위는 3 ㎛ 내지 5 ㎛ 사이일 수 있고, 제2 직경 범위는 수십 나노미터 스케일, 즉 10 nm 내지 100 nm 사이일 수 있다. 제1 직경 범위는 앞서 설명했던 크기 감소 구조체를 함께 이용하는 경우에는 0.8 ㎛ 내지 3 ㎛ 사이일 수 있다. 이와 같이, 서로 다른 직경 범위를 갖는 다양한 크기의 액적들을 생성하고, 생성된 액적들이 다양한 메커니즘에 의해 지배되게 함으로써, 미세입자들을 효과적으로 제거할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (8)

  1. 유체를 저장하도록 구성된 유체 저장소; 및
    상기 유체 저장소의 유체로부터 10 ㎛ 이하의 직경을 갖는 액적을 생성하도록 구성된 액적 생성기;
    를 포함하고,
    상기 액적 생성기는,
    설정 작동 주파수로 진동 에너지를 발생시키도록 구성된 압전 요소;
    광 신호에 반응하여 열 에너지를 발생시키도록 구성된 광열 요소; 및
    상기 광열 요소를 향해 광 신호를 발생시키도록 구성된 광원;
    을 포함하는 미세입자 제거 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    생성된 액적을 분산시키도록 구성된 송풍기를 더 포함하고,
    상기 액적 생성기, 상기 유체 저장소 및 상기 송풍기는 순차적으로 유동 스트림을 따라 일렬로 배열되는 미세입자 제거 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    생성된 액적의 크기를 감소시키도록 구성된 액적 크기 감소 구조체를 더 포함하고, 상기 액적 크기 감소 구조체는,
    상기 액적 생성기에 가깝게 위치되고, 제1직경을 갖는 제1베이스;
    상기 액적 생성기로부터 멀리 그리고 상기 제1베이스의 맞은편에 위치되고, 상기 제1직경보다 작은 제2직경을 갖고, 크기가 감소된 액적이 배출되는 배출구를 포함하는 제2베이스; 및
    제1베이스 및 상기 제2베이스와 함께 유동 챔버를 규정하는 연결 부분;
    을 포함하고,
    상기 배출구는 목표하는 액적의 크기에 맞게 사이즈 조절된 미세입자 제거 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    생성된 액적의 크기를 감소시키도록 구성된 액적 크기 감소 구조체를 더 포함하고, 상기 액적 크기 감소 구조체는,
    상기 액적 생성기에 가깝게 위치된 제1베이스;
    상기 액적 생성기로부터 멀리 그리고 상기 제1베이스의 맞은편에 위치되고, 크기가 감소된 액적이 배출되는 배출구를 포함하는 제2베이스;
    상기 제1베이스 및 상기 제2베이스를 연결하며 상기 제1베이스 및 상기 제2베이스와 함께 유동 챔버를 규정하는 연결 부분; 및
    상기 제1베이스 및 상기 제2베이스 사이에서 상기 유동 챔버를 분리하는 분리 레이어;
    를 포함하고,
    상기 분리 레이어는 목표하는 액적의 크기에 맞게 사이즈 조절된 복수 개의 홀을 포함하는 미세입자 제거 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    생성된 액적의 크기를 감소시키도록 구성된 액적 크기 감소 구조체를 더 포함하고, 상기 액적 크기 감소 구조체는,
    멤브레인; 및
    상기 멤브레인에 형성된 복수 개의 개구;
    를 포함하고,
    상기 복수 개의 개구 중 인접하는 한 쌍의 개구는 목표하는 액적의 크기에 맞게 거리 조절된 미세입자 제거 장치.
  7. 삭제
  8. 유체를 저장하도록 구성된 유체 저장소; 및
    상기 유체 저장소의 유체로부터 10 ㎛ 이하의 직경을 갖는 액적을 생성하도록 구성된 액적 생성기;
    를 포함하고,
    상기 액적 생성기는,
    제1 직경 범위의 액적을 생성하도록 구성된 압전 요소; 및
    상기 제1 직경 범위와 다른 제2 직경 범위의 액적을 생성하도록 구성된 광열 요소;
    를 포함하는 미세입자 제거 장치.
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