KR20040046470A - 초미세 물입자 제조방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 각종 산업 분야별 클린 룸에 필요한 점착성 없는 고습도의 수분자 음이온을 포함하는 초청정 혼합공기를 얻을 수 있도록 한 초미세 물입자 제조 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명은 송출부에 송풍기를 설치하고, 초미세 물입자 제조장치 내부에 공기 흡입부와; 루버(Louver), 분열판, 1차 스프레이 파트, 2차 스프레이 파트, 3차 스프레이 파트, 기수분리기로 구성된 아쿠아 싱크로 파트(Aqua-Synchro Pat)와; 온 습도 조절부, 혼합공기 이송장치, 순환수 공급 및 회수 관리 장치, 순환수 이송 장치로 구성하여, 혼합공기 이송장치에 의해 흡입되는 공기와, 순환수 이송장치에 의해 아쿠아싱크로 파트 내부에서 물입자를 분사하여, 확산 분열, 관성충돌 분열, 접촉분열과 간섭 현상에 의한 혼합공기의 유동으로 팽창과 수축을 반복시켜 물입자를 초미세 입자로 분열을 촉진시켜 초미세 물입자를 대량으로 발생 시키며, 분진, 부유균, 악취, 유해가스, 중금속, 자연상태에서 발생하는 방사능 물질을 제거하여, 초미세 물입자와, 수분자 음이온(Aqua Anion)을 대량으로 포함한 점착성이 없는 혼합공기를 송출구에 설치된 혼합공기 이송장치에 의해 외부로 송출 시키도록 한 것이다.

Description

초미세 물입자 제조방법 및 그 장치{Manufacturing proess and equipment of water elementary particle}
본 발명은 각종 산업 분야 별 클린 룸에 필요한 점착성 없는 고습도의 수분자 음이온을 포함하는 초청정 혼합공기를 얻기 위한 것으로, 공기 1㎥ 당 입경 0.1㎛ 이하의 초미세 물 입자를 6.0×1012이상 얻을 수 있도록 한 초미세 물입자 제조 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
종래에 ICR(반도체 제조, 액정화면 제조, 정밀기기, 전자부품 제조 클린룸), BCR(수술실, 무균 치료실, 신생아실, 수술후 회복실, ICU, CCU 등), 식품음료 제조, 의약품 제조 (무균 충전실, 탈취, 포장실의 제균, 제전), 무균동물 사육실, 동물사육실, 화학제품, 프라스틱 용기 제조, 주거시설(호텔,아파트,오피스빌딩), 건강시설(스포츠센타, 헬스클럽, 대규모 스포츠시설), 미술관, 박물관, 도서관, 지하공간, 대규모 인구 밀집공간( 백화점,공연장등), 농산물 재배 (콩나물, 버섯재배, 화훼재배용 온실, 무균 배양실), 농산물 저온 저장실, 항온, 고습도 창고, 정밀 인쇄소 등에서는 관련 시설의 기준에 맞게 제진, 제균, 탈취, 탈가스, 중금속제거, 정전기 방지, 습도 유지(가습)를 관련 설비에 맞는 엄격한 조건을 충족시키기 위해서 여러 가지의 건식방식으로 공기를 정화하는 방법이 알려져 있다, 이와 같이 고도로 청정화 할 필요가 있는 초청정 공기를 만들수 있는 물을 이용한 방법으로는 특1992-0009505가 알려져 있다.
상기 선행 발명은 도 6및 그 청구범위에 의하여 확인되는 바와 같이,
『1. 공기 반송중 고속회전하고 있는 임펠라(102)에 계기압 -0.20∼3.5㎏/㎠의 압력으로 물을 공급하여 상기한 임펠라(102)의 충격에 의해서 물의 초미세한 물방울로 함과 동시에 공기를 혼합시켜 이 초미세의 물방울 혼합공기를 분리기(106)에 통과시켜 입경 0.5㎛보다 큰 미세 물방울을 분리해서 공기1㎥당 0.5㎛이하의 초미세 물방울을 5000만개 이상 함유시킨 초미세 물방울 혼합 공기를 얻는 것을 특징으로 하는 초미세 물방울 제조장치.
2. 임펠라(102)가 고속회전하여 공기를 반송함과 동시에 물공급구멍 (103)이 설치된 초미세 물방울 발생기(104)의 상기한 임펠라(102)의 상기한 물 공급구멍(103)을 통해 계기압 -0.20∼3.5㎏/㎠의 압력으로 물을 공급하는 공급기(105)와 상기한 임펠라(102)와 물의 충격에 의해서 발생한 초미세 물방울을 혼합 공기중의 입경 0.5㎛ 이상의 미세 물방울을 분리, 제거하는 분리기(106)로 되며, 공기 1㎥당 0.5㎛이하의 초미세 물방울을 5000만개 이상 함유시킨 초미세 물방울 혼합공기를 얻는 것을 특징으로 하는 초미세 물방울 제조장치.』로 된 것임을 알 수 있다.
이와 같은 선행 발명은 초미세 물방울을 제조 할 수는 있으나 사이클론방식의 기수분리기는 고압 기류의 선회류에 의한 원심력 작용을 이용하여 기액분리를 하는 것이기 때문에 기액분리를 위해 고에너지가 필요하며, 고출력의 송풍기를 요하고, 기액의 원심분리를 위하여 사이클론 부분이 어느 정도의 절대 길이가 확보되어야 하며, 대형의 사이클론방식의 장치를 설치할 경우 기수분리 능력의 저하와 설치공간의 문제로 일반적으로 소용량은 가능하나 대용량에는 부적합하여, 소형을 여러대로 분할하여 설치해야하며, 장치 자체의 구조가 복잡하기 때문에 제조 비용이 고가로 되는 결점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 제결점은 감안 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 구조를 단순화하며, 설치 공간도 최소화 하고 기존 건식 시스템에도 쉽게 적용 할 수 있는 초미세 물입자 제조 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 초미세(0.1㎛이하) 물입자 제조방법은 송출부에 설치된 송풍기에 의해 초미세 물입자 장치 내부로 1.5 ∼ 2.5m/sec의 풍속으로 유입되는 공기를 135° 방향 60mm 간격으로 설치된 루버(Louver)에 통과시켜 풍량의 편중 현상을 완화 시켜주고, 루버에서 150 ∼ 300mm 떨어진 위치에 설치된 분열판(Reflector)을 통하여 45°방향으로 공기를 통과 시켜 풍량을 등분포 시키고, 물입자 분열판에서 150 ∼ 500mm 떨어진 지점에 여러 단으로 설치 된 스프레이 파트(Spray Part)에 등 간격으로 100 ∼ 200mm 간격으로 대향류형으로 노즐을 설치하며, 펌프에 의해 배관을 1.2 ∼2㎏/㎠ 압력으로 경유하여 노즐을 통하여 상, 하, 30도 각도로 100㎛ 물입자를 1차,2차, 또는 3차로 분사하여 미세(10∼0.2㎛) 물입자를 분열판, 스프레이 파트 등에 충돌시키면 물입자를 초미세(0.1㎛ 이하)입자로 분열 시켜서 초미세 물입자, 수분자 음이온과 공기가 혼합된 혼합 공기를 만든다.
1.5 ∼ 2.5m/sec의 풍속으로 아쿠아싱크로 파트(Aqua-Synchro Part)를 통과하는 공기와, 혼합공기 속의 물입자와 공기가 충돌함으로 초미세 물입자로 분열을 가속화하여 초미세 물입자를 증가시키고, 초미세 물입자와 큰 물입자가 혼합된 공기가 기액분리부를 통과 하면서 기수분리판의 측벽과 홈에 접촉과 충돌을 6회 반복 하면서 0.1㎛ 보다 큰 물 입자가 분열되어 초미세 물입자로 3차로 분열되어 기수분리부를 통과하고 분열되지 않은 0.1㎛ 보다 큰 물입자는 공기와 물입자가 혼합된 혼합공기에서 분리되어 수조로 회수하여, 순환수 공급 및 회수 관리장치부에 의해 수질이 관리됨으로 일정기간 순환수를 반복하여 사용한다.
초미세 물입자로의 분열을 아쿠아싱크로 파트를 혼합 공기가 통과하면서 여러번 반복하여 발생시켜 아쿠아싱크로 파트 내부에 초미세(0.1㎛이하) 물입자와 수분자 음이온 미세(10∼0.2㎛) 물입자가 포화상태에서 간섭과, 충돌, 공기의 유동에 의해 수축과 팽창을 반복하여 혼합공기에 포함된 공기와 접촉을 시켜 초미세 물입자와 수분자 음이온( 소이온 0.001㎛, 중이온 0.015㎛)을 대량으로 포함하는 청정 혼합공기를 만들며, 물입자의 분열, 수분자 음이온, 초미세 입자가 접촉하여 청정 혼합공기를 만드는 과정의 현상은 레너드 효과(Lenard's Effect; 물방울에 외압을 가하여 금속판 등에 충돌시켜 분리될 때 부근의 공기중에 음이온이 발생하며, 분열된 작은 물방울은 양이온이 된다)와,심슨 효과(Simpson's Effect; 레너드 효과 보다 더 정밀한 장치를 이용하여 반복 측정한 결과 물방울이 공기중에서 분열하는 것만으로도 레너드 효과와 같은 현상이 발생한다는 "물방울 분열설") 그리고, 스미스&샤웃트 이론 "기체와 액체가 접촉하면 기체중에 있는 물질은 액체로 이동한다"는 이론과, 물에 한번 부착된 먼지 등은 물의 표면 장력에 의해 그 물이 증발되지 않는 한 벗어날 수 없어 물에 의한 반복된 공기의 세정이 가능하다는 물의 근본적인 물리적 성질을 이용하여 본 발명을 고안 하였다.
본 고안의 발명에서는 자연의 원리 및 현상을 초미세 물입자 제조장치 내부에 함축시켜 제작 설치하여, 제반 유지관리 비용을 현저하게 절감하고, 최소의 공간에서 화학적 변화나 강제적 변화 없이 대량의 초미세 물입자와 수분자 음이온이 혼합된 청정 혼합공기를 제조할 수 있는 초미세 물입자 제조방법 및 제조 장치를 제공 할 수 있게 된 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 초미세 물입자 제조 장치의 구성을 보인 개 략 정 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 초미세 물입자 제조 장치의 구성을 보인 개략 평 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 초미세 물입자 제조 장치의 아쿠아 싱크로 파트 발췌 확대 평 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 초미세 물입자 제조 장치의 아쿠아 싱크로 파트 발췌 작용예시 확대 정 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 초미세 물입자 제조 장치의 기수 분리기 공기 흐름상태를 보인 확대 평 단면도.
도 6는 선행고안의 구성도.
* * * 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 * * *
1 : 초미세 물입자 제조장치 2 : 댐퍼
3 : 프리필터 4 : 아쿠아 싱크로 파트
5 : 루버 6 : 분열판
7 : 1차 스프레이 파트 8 : 2차 스프레이 파트
9 : 3차 스프레이 파트 10 : 노즐
11 : 기수 분리기 12 : 수조
13 : 냉각코일 14 : 난방코일
15 : 송풍기 16 : 펌프
17 : 스트레이너 18 : 살균장치
19 : 수위 조절장치 20 : 콘트롤 판넬
21 : 급수 밸브 22 : pH센서
23 : 배수 밸브
이하, 첨부된 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 방법을 적용한 초미세 물입자 제조장치의 구성을 보인 개략 정 단면도 이고, 도 2는 개략 평 단면도 이다.
본 발명 초미세 물입자 제조장치(1)는 4각의 터널형 케이싱 내부에 순차 이송 공정에 따라 각 장치가 파트 별로 구비되어 미세 물입자의 생성과 더불어 흡입 공기에 포함된 이물질을 포집 제거하는 일련의 공정이 자동 제어되도록 구성된 것으로서, 그 구조와 더불어 작용을 병행 설명하면 다음과 같다.
초미세 물입자 제조장치(1)는 송출부에 설치된 송풍기(15)가 회전하면서 장치 외부 공기를 공기 흡입부의 댐퍼(2)를 통하여 장치 내부로 1.5∼3.0m/sec의 풍속으로 흡입하게 되는데, 이때 흡입되는 외부 공기는 프리필터(Pre- Filter)(3)를 통과하면서 입자가 큰 이물질이 1차 적으로 여과된 후 장치 내부로 이송이 이루어지게 된다.
한편, 펌프(16)의 흡입구와 수조(12)는 배관(P)으로 연결되어 수조 내부의 물을 흡입하여 펌프(16)의 토출구와 배관(P)으로 연결된 아쿠아 싱크로 파트(Aqua-Synchro Part)(4)의 1차, 2차, 3차 스프레이 파트(Spray Part)(7),(8),(9)에 각각 물을 1.0~2.0 ㎏/㎠ 압력으로 이송하여 각 스프레이 파트에 취부된 분사 구경 2.8Ø 노즐(10)을 통하여 상, 하 30°의 분사 각도로 100㎛의 물입자를 분열판(Reflector)(6)을 향하여 대향류형으로 1.0∼2.0 ㎏/㎠ 압력으로 분사하며, 1차 스프레이 파트(7)에 취부 된 노즐(10)에서 분사된 100㎛의 물입자를 분열판(6)에 충돌 시키고, 2차 스프레이 파트(8)에 취부된 노즐(10)에서 분사된 물입자를 1차 스프레이 파트(7) 및 분열판(6)에 충돌시키고, 3차 스프레이 파트(9) 에서 분사된 물입자는 앞쪽에 있는 1차 및 2차 스프레이 파트(7),(8)의 배관(P), 노즐(10)들과 더 앞쪽에 있는 분열판(6) 까지 분사 충돌시키므로 초미세(0.1㎛ 이하), 미세(10㎛∼0.2㎛)물입자, 큰물입자(10㎛ 이상)로 분열된다.
초미세 물입자 제조장치(1) 내부로 1.5 ∼ 3.0m/sec의 풍속으로 흡입 되는 공기가 1차적으로 프리필터(3)를 통과하면서 큰 입자의 분진을 제거하여 수조(12)의 오염을 감소시키고 프리필터(3) 다음에 설치된 루버(LOUVER)(5)를 통과하면서 단면 통과 풍량을 등분포 시켜주며, 또한 루버(5)에서 100∼300mm 후단에 설치되어 있는 분열판(6)에 충돌하여 루버(5)까지 비산된 물입자가 루버(5)에 의해 아쿠아싱크로 파트(4) 외부로 비산 되는 것을 방지하며, 루버(5)와 분열판(6) 사이의 100∼300mm의 공간과 아쿠아 싱크로 파트(4)에 수많은 초미세(0.1㎛이하) 물입자, 미세(10∼0.2㎛) 물입자와 공기가 혼합된 공간을 1.5∼3.0m/sec 풍속으로 공기가 통과하면서 미세 물입자와 공기가 충돌하면서 초미세(0.1㎛) 물입자와 수분자 음이온(Aqua - Anion)으로 분열 된다.
분열된 초미세(0.1㎛이하) 물입자, 미세(10∼0.2㎛) 물입자, 큰물입자(10㎛ 이상) 와 공기가 혼합된 혼합공기를 평 단면 상으로 볼 때 90°각도로 6번 절곡하고, 절곡 부분에 홈을 형성하여 파도 물결 형상으로된 홈 맞물림(Grove Type) 접합형의 기수분리판을 35mm 간격으로 공기의 흐름 방향으로 공기통과 면적 전체에 설치하여, 혼합공기가 기수분리기(11)의 기수분리판의 형상을 따라 이송되면서 기수분리 판의 측벽과 홈에 접촉과 충돌을 반복하면서 미세 물입자가 초미세 물입자와 수분자 음이온으로 분열시킨다.
여러 차례 반복하여 분열한 초미세 물입자와 수분자 음이온이 혼합된 초청정 공기를 혼합공기 이송장치부에 설치된 송풍기(15)를 통하여 송출하며, 필요에 따라 냉각 코일(Cooling Coil)(13)과 난방코일(Heating Coil)(14)을 설치하여 온, 습도를 조절하여 초청정 공기를 실내에 공급하고, 물입자 분열 과정에서 발생된 미세 물입자 및 큰 물입자는 수조(12)로 회수된다.
수조(12)에 회수된 물은 공기중의 부유균, 미생물 박테리아 등을 포집하여 회수 됨으로, 수조(12)내의 순환수의 오염을 방지하기 위하여 펌프(16) 토출구 또는 흡입구 측에 은, 동 이온 살균장치(18)를 설치하여 순환수가 아쿠싱크로 파트(4)의 각 스프레이 파트(7),(8),(9)를 통하여 노즐(10)로 분사되고 수조(12)로 회수되는 순환 과정에서 살균장치(18)에서 은 이온과 동 이온을 발생시켜 수조에 유입되는 부유균, 박테리아, 미생물, 녹조류 등을 멸균, 제균, 또는 번식을 억제 방지시켜 수조의 순환수의 오염을 방지한다.
수조(12) 내부의 물을 순환하여 사용함으로 초미세 물 입자화된 물의 양만큼 수조(12) 내부의 수위가 저하되면 수위조절장치(19)가 감지하여 콘트롤판넬(20)에 제어 신호를 보내면, 콘트롤 판넬에서 급수 밸브(21)를 개폐하여 항상 일정한 수위를 자동으로 유지시킨다.
수조(12)내의 물을 장시간 순환하여 사용할 경우 물이 혼탁해 지거나, 오염될 우려가 있으므로 타이머 장치 또는 pH 콘트롤(22)을 이용하여 일정시간 또는 산의 농도에 따라 급수 밸브(21) 및 배수밸브(23)를 제어하여 신선한 물을 공급하여 항상 수조(12)내부에 신선한 물을 일정 수위 유지한다.
본 발명에 사용된 자재의 재질은 물과 접촉하는 부위의 자재는 물에 의한 부식이 발생 되지 않는 STS 304 이상의 재질을 사용하며, 석유화학 계통의 플라스틱 등을 사용할 경우에는 원자재 자체 또는 접합제에서 유해한 가스가 발생하지 않는 제품을 선정하여 사용한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면, 댐퍼(Damper) (2) 또는 송풍기를 인버터로 제어하여 초미세 물입자 제조장치(1) 내에 풍속을 1.5∼3.0m/sec로 유지 할 수 있도록 풍량을 조절하며, 풍속이 3.0 m/sec 이상이 되었을 경우에는 기수분리기(11)에서 0.2㎛ 이상 물입자가 완전히 제거되지 않은 상태에서 기수분리기를 통과 할 경우에는 습도 제어에 문제가 될 수 있으며, 또한 냉각코일(13),난방코일(14), 미듐 필터(Medium Filter), 헤파 필터(Hepa Filter)가 물에 젖을 경우 기능이 저하될 수 있으므로 항상 초미세 물입자 제조 장치의 통과 풍속을 3.0m/sec 이하로 유지할 수 있도록 댐퍼(2)를 이용하여 풍량을 조절하여 풍속을 맞추어 준다.
풍량이 3.0m/sec를 초과 해야할 경우에는 기수분리판을 6회 이상 절곡하여 기수분리 장치의 길이를 길게하여 0.2㎛ 이상의 물입자를 완전히 제거할 수 있도록 하여야 한다.
댐퍼(2)를 통과한 공기는 프리필터(3)를 통과 하면서 큰입자의 입자성 분진을 제거하여, 수조의 순환수가 혼탁해 지는 것을 지연시키며, 각 스프레이 파트(7),(8),(9)에 취부 된 노즐(10)의 막힘 현상을 방지하며, 일부 풍량의 편중 현상이 완화된 공기가 루버(5)를 135°방향으로 통과하면서 풍량이 등분포에 가까와 지며, 루버(5)를 통과한 공기는 루버(5)의 날개가 초미세 물입자 제조장치(1) 공기 흡입구 쪽으로 135°경사지게 설치되고, 분열판(6)의 날개는 아쿠아싱크로 파트(4)쪽으로 45°경사지게 설치 되어, 루버(5)와 분열판(6)사이에 150∼300mm의 공간을 형성한다.
루버(5)와 분열판(6) 사이에 형성된 공간에는 펌프(16)의 작동에 의해 순환수가 행열로 여러 단으로 구성된 1차, 2차, 3차 스프레이 파트(7),(8),(9)에 취부된 노즐(10)들을 통하여 상, 하 30°각도로 분사하면, 미세 물입자가 아쿠아싱크로 파트(4) 쪽으로 45°경사진 분열판(6)의 날개 하부에 1.0∼2.0 ㎏/㎠의 압력으로 충돌하면 100㎛ 정도의 물입자가 미세(10~0.2㎛) 물입자와 초미세(0.1㎛이하) 물입자로 분열하며, 또한 분열판(6)에 충돌한 미세 물입자 일부는 루버(5)까지 비산 되어 공기 흡입구 쪽으로 135°경사지게 설치된 루버의 상부에 충돌하여 분열 되면서 루버(5)와 분열판(6)사이의공간부에서 공기와 초미세 물입자, 미세 물입자가 1차로 혼합공기를 만든다.
혼합된 공기는 1.5∼3.0m/sec 풍속으로 초미세 물입자 제조장치(1) 내부를 통과 하면서 아쿠아싱크로 파트(4) 쪽으로 45°경사진 분열판(6)의 날개 상부에 충돌하면서 큰 물입자(10㎛ 이상) 와 미세(10㎛∼0.2㎛), 초미세(0.1㎛ 이하) 물입자로 분열하여 초미세 입자는 분열판(6)을 통과하고, 분열되지 않는 미세 물입자와 큰 물입자는 분열판의 상부의 끝을 따라 흘러내리고, 분열판의 하부에 충돌하여 분열한 초미세 물입자는 초미세 물입자 제조장치내의 기류의 방향에 따라 통과하고, 큰 물입자는 분열판(6)의 하부 윗 부분의 끝선을 따라 수막 커튼을 형성함으로, 분열판을 사이에 두고, 분열판(6)의 외부와 내부에 수막 커튼(Curtain)을 형성한다.
루버(5)와 분열판(6) 그리고 초미세 물입자 제조장치를 통과하는 공기와 충돌에 의해 발생한 초미세 물입자가 루버(5)와 분열판(6) 사이의 공간부에 공기와 초미세 물입자, 미세 물입자, 수분자 음이온이 포화 상태로 혼합된 공간을 만든다.
분열판(6)을 사이에 두고 2단의 수막커튼을 형성하여 댐퍼(2)를 통하여 흡입된 외부의 공기중에 포함된 분진, 부유균, 악취, 유해가스, 중금속과 석면 라돈 등의 방사선 물질을 레너드 효과와 심슨효과에 의해 발생된 초미세 물입자와 공기가 혼합된 혼합 공간 즉, 루버(5)와 분열판(6) 사이의 공간에서 물과 산소로 이루어진 수분자 음이온과 초미세 물입자에 의해 포착되거나, 수용성의 가스 성분을 물에 용해시키고, 기타 유해물질은 초미세 입자의 표면장력에 의해 포집 침전 시키고, 분열판(6)의 내부와 외부에 형성된 2단의 수막 커튼을 공기와 초미세 물입자의 혼합 공기가 통과 하면서, 분진, 부유균, 악취, 유해가스, 중금속과 석면 라돈 등 자연상태에서 발생하는 방사성 물질을 제거시킨다.
분열판(6)을 통과한 초미세 물입자와 혼합된 혼합공기가 아쿠아 싱크로 파트(4)를 통과할 때 1차 스프레이 파트(7)에 좌, 우, 상, 하 100∼200mm의 간격으로 75∼45°, 또는 285∼315°각도로 대향류형로 설치된 노즐(10)은 물입자의 고른 분포도와 균일한 분사력을 갖는 2.8Ø의 중공원형을 사용하며, 노즐(10)의 구조는 분해 가능토록 몸체와 캡으로 구성하며, 와류를 형성하여 분사할 수 있도록 경사 저부 측벽으로 설계하여 100∼50㎛의 물입자를 분사하여 분열판(6)에 충돌시켜 초미세(0.1㎛) 물입자로의 분열이 용이하게 하며, 재질은 장기간 사용하여도 경화되어 부러지지 않고 노즐의 구경이 확장되거나, 축소되지 않으며, 유해 가스와 접촉시 부식 되지 않는 재질인 나일론 그래스 화이버( Nylon Glass Fiber)를 사용한다.
노즐(10)에서 중공원형으로 물입자를 분사할 때 노즐로부터 100∼300mm 떨어진 지점의 각 노즐에서 분사된 중공원형의 가장 자리가 겹처서 대향류형으로 분열판(6)에 충돌시키므로, 분열판을 통과한 혼합공기가 초 미세입자화 된 물입자와 노즐에서 분사되는 물입자와 충돌하여 물과 산소로 이루어진 수분자 음이온과 초미세 물입자를 증가시켜, 혼합공기 속에 포함된 분진, 부유균, 악취, 유해가스, 중금속과 석면 라돈 등 자연 상태에서 발생하는 방사능 물질을 제거한다.
2차 스프레이 파트(8)는 1차 스프레이 파트(7)에서 100∼300mm 떨어진 위치에 1차 스프레 파트(7)의 각 단의 사이에 설치하여 노즐을 100∼300mm 간격으로 취부하여 중공원형의 분사형태로 1차 스프레이 파트(7)를 향하여 대향류형으로 분사함으로, 1차 스프레 파트(7) 및 노즐의 뒷 부분에 물입자를 충돌시키고, 또한 일부 분사된 물입자는 분열판(6)에 충돌 시킨다.
3차 스프레이 파트(9)는 2차 스프레이 파트(8)에서 100∼300mm 떨어진 위치에, 2차 스프레이 파트(8)의 각 단의 사이에 설치하여 노즐을 대향류형으로 취부하여 2차 스프레이 파트(8)의 각 단의 스프레이 파트 및 노즐을 향하여 중공원형으로 분사한다.
1차, 2차, 3차 스프레이 파트(7),(8),(9)에 각각 대향류형으로 취부된 노즐에서 중공원형의 형태로 물입자를 분사하여 1차 스프레이 파트(7)에서 분사된 물입자는 분열판(6)에 직접 충돌시키고, 분열판(6)에서 비산된 물입자는 루버(5)에 간접적으로 출동 시키고, 2차 스프레이 파트(8)는 1차 스프레이 파트(7)의 각 단의 사이에 설치하고, 노즐 (10)은 1차 스프레이 파트(7)에 취부된 노즐과 노즐사이에 취부하여 중공원형으로 물입자를 분사 하여 중공원형의 위쪽과 아래쪽의 가장자리의 물입자는 1차 스프레 파이프(7)의 각 단의 스프레이 파트 및 노즐에 충돌시키고 왼쪽과 오른쪽 가장자리의 물입자는 분열판(6)에 충돌한다.
3차 스프레이 파트(9)는 2차 스프레이 파트(8)의 각 단의 사이에 설치하고 노즐은 2차 스프레이 파트(8)에 취부된 노즐과 노즐사이에 대향류형으로 취부하여 중공원형으로 분사함으로 중 공원의 위쪽과 아래쪽 가장자리의 물입자는 2차 스프레이 파트(8)의 각 단의 스프레이 파트 및 노즐의 뒤쪽에 충돌시키고 중공원형의 왼쪽과 오른쪽의 물입자는 동일한 높이에 있는 1차 스프레이 파트(7) 및 노즐 뒷쪽에 충돌시키고, 각 스프레이 파트의 노즐이 초미세 물입자 제조장치 내부, 좌, 우 측벽에 인접하여 취부된 노즐의 각도를 조정하여 측벽을 향하여 분사함으로, 초미세 물입자 제조과정에서 발생될 수 있는 오염물질이 초미세 물입자 제조장치의 내부에 부착하여 오염시키지 않도록, 초미세 물입자 분열 과정에서 초미세 물입자 제조 장치의 내부를 세정할 수 있는 구조로 노즐을 구성한다.
아쿠와 싱크로 파트(4) 내부에서 1차, 2차, 3차 스프레이 파트(7),(8),(9)에 취부된 노즐(10)에 의해 분사된 물입자는 아쿠아싱크로 파트(4)설치된 각 스프레이 파트와, 노즐(10), 측벽, 분열판(6), 루버(5) 등에 충돌하고 또한 아쿠와 싱크로 파트(4) 내부를 1.5∼3.0m/sec 풍속으로 통과하는 혼합공기의 입자와 충돌하여 물입자가 초미세 물입자로 분열함으로서 아쿠와 싱크로 파트(4) 내부에는 수분자 음이온을 포함한 초미세(0.1 ㎛이하) 물입자, 미세(10∼0.2㎛) 물입자, 큰물입자(10㎛ 이상)와 공기가 혼합된 공기가 포화 상태에 이른다.
초미세 물입자, 미세 물입자, 큰 물입자와 공기의 포화상태로 혼합된 공기가 기수분리기(11)의 기수분리판의 형상 에 따라 혼합공기가 통과하면서 기수분리판과 절곡된 홈에 6번 반복하여 충돌하여 통과하면서 미세(10∼0.2㎛) 물입자와 큰 물입자(10㎛ 이상) 이상은 충돌시 초미세 입자로 분열되거나, 분열되지 않는 미세 물입자와 큰입자의 물입자는 기수분리판과 절곡 홈을 을 따라 흘러내려서 수조(12)로 회수 된다.
물 공급 및 회수 탱크인 수조 내부에 1차 스프레이 파트(7)와 일직선으로 수중 칸막이를 설치하여 물입자와 접촉하지 않은 공기가 통과하지 못하도록 하며, 분사용 물 공급 장치인 펌프(16)를 수조(12) 외부(수중펌프 사용시에는 수조내부에 설치)에 설치하며, 분사 유량이 소량인 경우에는 1대의 펌프를 설치하고 유량이 클 경우에는 2대 이상의 펌프를 설치하여 1차, 2차, 3차 스프레이 파트(7),(8),(9)에 각 1대씩 연결하여 펌프의 고장 및 비상 사태에 대비하여 자동 및 수동으로 펌프를 동작시키며, 펌프의 흡입구인수조(12) 의 내부에는 큰 입자성 오염물질이 펌프내, 흡입을 방지하기 위하여 물 속에서도 부식이 발생하지 않는 재질로 된 24메시(Mesh)의 스트레이너(Strainer)(17)를 설치하여 펌프(16)에 흡입되는 입자성 오염 물질의 흡입을 방지하여 펌프(16)의 손상 및 노즐(10)의 막힘 현상을 방지하며, 수조(12)에 25Ø 구경의 100mm 길이의 스텐레스 304 재질의 파이프로 연결하여 수위조절장치(19)를 플로트(Float)식으로 설치하여, 수조(12) 의 수위의 저하시 항상 일정 수위를 유지 할 수 있도록 콘트롤 판넬(20)에 연결하여, 초미세 물입자 제조장치 외부에 설치된 급수밸브(전자변)(21)를 제어하여 수조(12)에 물을 공급하며, 수조 내부의 물이 아쿠아 싱크로 파트(4) 내부를 지속적으로 순환함으로 물속에 유해가스, 분진 등이 포집 되어 물이 일정 수준 이상 오염되면, 수조(12)내부에 설치된 pH 센서(22) 또는 전도도 센서의 콘트롤러를 콘트롤 판넬에 연결하여 급수 밸브(21)를 제어하여, 설정된 pH농도 또는 전도도에 이를 때 까지는 물을 공급하며, 공급된 물에 의해 수조 내부가 고수위 이상이 될 경우에는 오버플로( Over Flow) 배관을 통하여 배수시키므로 수조(12)의 물이 넘치는 것을 방지하며, 또한 비상사태 (황사, 실내오염 등) 발생시 수동으로 급수 및 배수밸브를 조정하여, 항상 기준치 이상의 신선한 물을 아쿠아 싱크로 파트(4) 내부에 순환시켜서, 루버(5)와 분열판(6) 아쿠아 싱크로 파트(4), 기수분리기(11)를 물입자가 포함된 혼합공기가 통과 하면서 확산 관성충돌, 접촉분열, 팽창과, 수축, 혹은 간섭현상을 반복함으로 수분자 음이온을 포함한 초미세 물입자를 발생시키고 발생된 초미세 물입자와 음이온에 의해 초미세 물입자 제조장치(1) 내부를 통과하는 공기중에 포함된 분진, 부유균, 악취,유해가스, 중금속 및 자연상태 발생하는 방사능 물질이 제거된 혼합공기는 1㎥당 입경 0.1㎛ 이하의 초미세 물입자를 6.0×1012개 이상이 포함된 85∼100%의 고습도의 점착성이 없고 제전성이 높은 초청정 공기를 발생시켜 송출구에 설치된 송풍기에 의해 송출된다.
초청정 고습도 공기를 온도와 습도를 조정하여 제조공정 또는 필요한 공간에 공급해야할 경우에는 냉각코일(13)과 난방코일(14) 설치하여 선택적으로 작동시켜 필요로 하는 온도와 습도로 조절하여 점착성이 없고 제전성이 있는 공기를 공급한다.
저온 고습도를 요구하는 냉장 시설, 저장시설 및 기타 제조에는 냉각코일(13)의 위치를 프리필터(3)와 루버(5) 사이의 공간에 설치하여 냉각된 공기를 초미세 물입자 제조장치로 통과시키므로 저온, 고습도, 점착성이 없는 초청정 공기를 공급하여 저장성을 높이고, 수율을 향상시킨다.
〈 초미세 물입자(0.1 ㎛이하) 측정 결과 〉
본 발명에 의한 장치를 사용하여 초미세 물입자 제조 실험한 결과를 표 1에 표시한다. 측정 위치는 기수분리 장치로부터 300mm 떨어진 위치의 측정 예 1과 송출구의 닥트 끝부분에서 300mm 안쪽에서 측정한예 2로 하고, 즉정예 3은 측정예 2의 위치에서 온도와 습도를 냉각코일과 난방코일을 작동시켜 조정하여 측정한 예 이며, 측정 결과는 표 1에 표시한다.
〈 수분자 음이온 측정 결과 〉
본 발명 장치로 상기 〈표 1〉의 위치에서 발생된 수분자 음이온의 측정결과는 표 2와 같다.
〈표 2〉
항 목 측정예 1. 측정예 2. 측정예 3. 비 고
단 위
풍 량 ㎥/min 167 165 166
온 도 ℃ 25 24 23
습 도 %RH 98 70 55
음이온량(수분자) 개/CC 120,000 100,000 70,000
양이온량 개/CC 20,400 12,800 5,000
대기중 음이온량 개/CC 140 140 140
대기중 양이온량 개/CC 200 200 200
〈 초미세 물입자에 의한 가습 및 저온 가습 측정.〉
본 발명 장치로 〈표 2〉의 측정예 1의 위치에서 발생되는 초미세 물입자에 의한 젖지 않는 가습 및 저온 고습도 가습에 대한 측정 결과는 표 3에 표시하였다.
(측정예 1은 초기의 자연 상태의 온도 조건에서 측정하였으며, 측정예 2는 온도 조건을 4℃ 조건에서 외기를 10% 도입하고 90%는 내부의 공기를 순환시키면서 측정)
〈표 3 〉
항 목 측정예 1. 측정예 2. 비 고
단 위
풍 량 ㎥/min 167 160
온 도 ℃ 25 4
습 도 %RH 98 92
〈초미세 물입자 장치에서 발생된 초미세 물입자와 수분자 음이온을 이용한 유해가스 제거 실시예〉
본 발명의 장치로 흡입부의 입구에 가스 혼합 챔버를 2개를 2단으로 설치하여 1단 챔버에서는 가스와 공기를 혼합하고 2단 챔버에서 초기농도 측정 (측정예 1)기수분리기와 냉각 코일 사이의 중간 위치(기수분리기로부터 500mm 떨어지고, 냉각코일로부터 500mm 떨어진 위치)에서 측정예 2로 하여 측정하고, 난방코일과 송풍기 사이의 중간(난방코일에서 600mm 떨어진 지점) 위치에서 측정예 3으로 하여 표 4에 표시하였다.
〈 표 4 〉
항 목 측정예 1. 측정예 2. 측정예 3. 제거효율(%) 비 고
단 위
풍 량 ㎥/min 167 165 166
온 도 ℃ 25 24 23
습 도 %RH 70 89 55
SO₂ ppb 3,539 54 14 99.6
NO₂ ppb 1,935 835 600 68.9
NO ppb 211 53 29 86.2
CH3CHO ppm 14 1 92.8
CH3COOH ppm 7 0 100
NH4 + ㎍/㎥ 19.91 1.20 94
HPO₄³?? ㎍/㎥ 14.50 0.10 99
Na?? ㎍/㎥ 2.70 0.89 67
〈초미세 물입자 장치에서 발생된 초미세 물입자와 수분자 음이온을 이용한 중금속, 방사선 물질, 분진 제거 실시예〉
측정예 1은 청정전의 담배연기 내에 존재하는 원소의 양이고, 측정예 2는 30분간 청정후 챔버 내에 존재하는 원소의 양으로 표 5에 표시하였다.
〈 표 5 〉
항 목 측정예 1. 측정예 2. Removing Eff.(%) 비 고
단 위
풍 량 ㎥/min 167 165 166
온 도 ℃ 25 24 23
습 도 %RH 98 70 55
As ㎍ 0.0791 0.0389 50.8
Br ㎍ 0.246 0.105 57.3
Ce ㎍ 1.14 0.00 100
Cd ㎍ 0.260 0.0222 91.4
Cl ㎍ 5.58 1.51 72.9
Fe ㎍ 0.988 0.430 56.4
I ㎍ 0.300 0.0706 76.5
K ㎍ 79.4 19.0 76.1
La ㎍ 0.233 0.0176 92.4
Mg ㎍ 1.94 0.0138 99.3
Mn ㎍ 0.0217 0.00 100
라돈 딸핵종 Bq/㎥ 1,005 80.7 92
라돈 가스 Bq/㎥ 969 33.3 96
방사성 요오드 Bq/㎥ 336,600 100,915 70
분 진 ㎍/㎥ 4.63×10-3 1.80×10-4 96
〈 장치내 압력 손실 〉
〈표 6 〉 단위 : mmAq
측정위치 흡입부 아쿠아싱크로파트 온,습도 조절부 혼합공기이송 장치 계
측정압력 -10 -30 -50 ＋4
손실압력 10 20 20 50
이상과 같이 본 발명에 의하여 공기와 초미세 물입자와 수분자음이온을 접촉시켜 기체중에 포함된, 분진, 부유분진, 악취, 유해가스, 중금속, 방사성 물질 등을 포집하여 제거하고, 초미세 물입자와 수분자 음이온을 대량으로 포함하는 젖지 않는 고습도의 청정 혼합공기를 제조하게 되는 것이다.
이상에서와 같이 본 발명에서는 기체의 이송을 흡입형으로 함으로서 아쿠아싱크로 파트의 루버 부분에서 비산되는 물입자를 기체의 흐름 방향과 각도로 흡입하여 아쿠아싱크로 파트 외부로 비산되는 물입자를 방지하고, 스프레이 파트의 노즐에 의해 분사된 물입자가 분열판에 의하여 분열되면서, 비산되어 루버에 충돌시 비산하는 물입자의 이동속에 흡입으로 인한 가속도를 붙여 분열판의 하부에 충돌시키므로 물입자의 분열을 증가시킨다.
아쿠아싱크로 파트에서 1차, 2차, 또는 3차로 물을 분사하여, 루버와 분열판 사이에서 초미세 물입자와 공기를 접촉시키고, 또한 분열판을 사이에 두고 수막을 2회 형성하고, 1차, 2차, 3차로 스프레이 파트의 노즐에서 분사되는 물입자와 공기가 접촉함으로 총 6회의 기액접촉이 일어나며, 공기가 루버와, 분열판, 스프레이 파트를 통과하면서 상, 하로 방향을 전환하며 이동하면서, 초미세 물입자 장치의 내부의 각부의 간섭현상, 굴절현상 등의 과정을 거치면서 미세입자로 분사된 물입자가 초미세 물입자로 분열하며, 또한 분열과정에서 수분자 음이온을 발생시키고, 초미세 물입자 제조장치의 내부를 통과하는 공기와, 초미세 물입자를 루버에서부터, 3차 스프레이 파트까지 반복하여 접촉시키면서, 장치내부를 초미세 물입자로 포화상태를 유지함으로서 기액접촉 효과를 높여, 분진, 부유균, 악취, 유해가스, 중금속, 자연상태에서 발생하는 방사성 물질의 제거 효율을 높여준다고 할수 있다.
기수분리장치에서는 큰 물입자와 초미세 물입자 및 수분자 음이온을 포함한 혼합공기를 분리하여 점착성 없는 고습도의 초청정 혼합공기를 작은 압력손실로 얻을수 있어 에너지 절감 효과가 큰 장치라 할수 있다.
또한, 설치 길이는 풍속이 3.0m/sec 이하일 경우에는 1200mm의 공간이면 아쿠아 싱크로 파트를 설치 할 수 있으므로, 각종 산업분야에 적용이 용이하여, 초미세 물입자 및 수분자 음이온을 이용한 초소형 및 초대형의 초미세 물입자 제조장치의 제작설치가 가능함으로, 가습, 분진 제거, 유해가스제거, 중금속제거, 자연상태에서 발생하는 방사성물질 등을 복합적으로 저비용으로 대용량을 처리할 수 있는 최적의 장치라 할수 있다.

Claims (6)

  1. 초미세 물입자 제조장치(1)의 4각 터널형 케이싱 내부 입구측에는 댐퍼(2)와 프리필터(3)에 의한 외부공기 여과부를 구비하여 외부 공기에 포함된 큰 이물질을 여과하는 상태로 흡입되게 하고, 반대편 송출구 측에는 송풍기(15)를 설치하여 강제 흡입, 송풍이 이루어 지도록 하는 상태에서 내부에는 물을 분사, 충돌, 분열에 의하여 공기중의 이물질을 포집하고, 미세 물입자를 생성시키는 방법에 있어서, 외부공기 흡입부 내측에는 층상의 대향 경사각으로 구성된 루버(5)와 분열판(6)을 간격 공간부를 두고 설치한 상태에서 그 후방에서 상기 루버(5)와 분열판(6)을 향하여 층상 배열된 1차, 2차, 3차 스프레이 파트(7),(8),(9)에 상호 교차되게 설치된 노즐(10)들에 의하여 물을 분사시켜 충돌 시킴으로서 물 방울이 분열되어 미세 물입자와 초미세 물입자, 수분자 음이온이 포화 상태로 혼합된 공간을 형성케하여 통과되는 공기중에 포함된 분진 이물질과 유해가스 물질 등을 포집 낙하시켜 하부 수조에서 회수되게 하는 것과;
    상기에서와 같이 공기 중의 이물질을 포집하고 난 포화 상태의 혼합 공기는 1차, 2차, 3차 스프레이 파트(7),(8),(9) 후방에 간격을 두고, 평 단면상 파도형으로 6번 절곡된 기수 분리판들이 등간격 배열 설치되어 굴곡 통로들을 형성하는 기수 분리기(11)를 통과 하면서 반복 충돌하여 미세 물입자와 큰 물입자는 충돌하면서 초미세 물입자로 분열되거나, 분열되지 않은 물입자 들은 기수 분리판 들의 절곡 면을 따라 흘러내려 하부 수조로 회수되고, 수분자 음이온을 포함한 초미세 물입자(0.1㎛ 이하) 만이 생성 배출 될 수 있도록 함을 특징으로 하는 초미세 물입자 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 초청정 고습도 공기를 온도와 습도를 조정하여 제조공정 또는 필요한 공간에 공급해야할 경우를 위하여 상기 기수 분리기(11)와 송풍기(15) 사이에 냉각코일(13)과 난방코일(14)을 설치하여 필요로 하는 온도와 습도로 조절하여 점착성이 없고 제전성이 있는 공기를 공급할 수 있도록 함을 특징으로 하는 초미세 물입자 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 저온 고습도를 요구하는 냉장시설, 저장시설, 제조시설에 알맞는 공기를 공급하기 위하여 상기 외부공기 흡입측인 프리필터(3)와 루버(5) 사이의 공간에 냉각코일(13)을 설치하여 냉각된 공기를 초미세 물입자 제조장치로 공급하여 통과 시킴으로서 저온, 고습도, 점착성이 없는 초청정 공기를 제조 함을 특징으로 하는 초미세 물입자 제조방법.
  4. 초미세 물입자 제조장치(1)의 4각 터널형 케이싱 내부 입구측에는 댐퍼(2)와 프리필터(3)가 설치되고, 반대편 송출구 측에는 송풍기(15)가 설치되어 강제 흡입, 송풍이 이루어 지게되며, 내부 장치에 의하여 물이 분사, 충돌, 분열 작용되어 공기중의 이물질이 포집되고, 미세 물입자가 생성될 수 있도록 한 장치에 있어서, 외부공기 흡입부 내측에는 층상의 대향 경사각으로 구성된 루버(5)와 분열판(6)을 간격 공간부를 두고 설치하며, 그 후방에는 상기 루버(5)와 분열판(6)을 향하여 층상으로 1차, 2차, 3차 스프레이 파트(7),(8),(9)를 설치하되, 상기 각 스프레이 파트에는 노즐(10)들을 상호 교차되게 설치함으로써 분사되는 물이 각 스프레이 파트의 배관과 분열판(6), 루버(5)에 부딪혀 분열 되면서 통과되는 공기중의 이물질을 포집하여 하부 수조(12)로 낙하 회수되게 하고, 상기 1차, 2차, 3차 스프레이 파트(7),(8),(9) 후방에는 간격을 두고, 평 단면상 파도형으로 6번 절곡된 기수 분리판들이 등간격 배열 설치되어 굴곡 통로들을 형성하는 기수 분리기(11)를 설치하여 통과되는 물입자가 반복 충돌에 의하여 초미세 물입자로 분열되어 배출되고, 분열되지 않은 물입자 들은 기수 분리판 들의 절곡 면에 맺혀 흘러내려 하부 수조(12)로 회수될 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 초미세 물입자 제조장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 기수 분리기(11)와 송풍기(15) 사이에 냉각코일(13)과 난방코일(14)을 설치하여 필요로 하는 온도와 습도를 조절하여 공급할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 초미세 물입자 제조장치.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 냉각코일(13)을 외부공기 흡입측인 프리필터(3)와 루버(5) 사이의 공간에 설치하여 흡입 공기를 냉각시켜 공급할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 초미세 물입자 제조장치.
KR10-2002-0074407A 2002-11-27 2002-11-27 초미세 물입자 제조방법 및 그 장치 KR100457738B1 (ko)

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