KR20070001848A

KR20070001848A - 원심형식의 습식 공기 정화기

Info

Publication number: KR20070001848A
Application number: KR1020060114209A
Authority: KR
Inventors: 윤장식
Original assignee: 윤장식
Priority date: 2006-11-19
Filing date: 2006-11-19
Publication date: 2007-01-04

Abstract

본 발명은 공기 중의 오염물질을 미세수분입자로 포집하고 공기와 물을 비중차이에 의하여 원심분리하여 공기를 정화하는 원심 분리형식의 공기정화장치에 관한 것이다.

회전 무화 디스크를 이용하여 미세수분입자를 만드는 무화실과, 포집실린더를 이용하여 공기 중의 오염물질을 포집하는 포집실과, 원심임펠러 및 스파이럴홈을 이용하여 공기로부터 오염물질을 포집한 오염수를 원심분리하는 와류실을 구성한다.

필터가 없이 0.01μm 크기보다 작은 미세먼지, 99.9%의 높은 공기정화성능을 갖는 구조에 기초하여 에너지 손실 및 소음이 매우 낮아서 종래의 공기청정기보다 많은 풍량의 특징에 기초하여서, 가정용, 병원, 무균 실험실, 지하실, 공장, 자동차, 사무실 및 공기조화기, 자동차 배출가스정화장치, 군사용 화생방 보호장비 및 에어컨, 공조냉동시스템, 내연기관의 배출가스, 내연기관의 흡입공기 정화장치, 산업용 반도체 클린룸 장비, 공기 또는 압축공기의 제습기, 항온항습장치 및 공기조화시스템에 이용할 수 있다.

공기, 물, 정화, 공기조화기, 습식, 음이온, 원심분리, 비중, 필터, 환경

Description

원심형식의 습식 공기 정화기{CENTRIFUGAL WET TYPE AIR CLEANER}

도 1 은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 원심 습식 공기 정화기의 구성도

도 2 는 도 1 의 GG 단면도, 환형 와류실 및 배수실

도 3 은 도 1 의 작동 설명도

도 4 는 본 발명에 따른 원심 임펠러의 장착도

도 5 는 본 발명에 따른 다른 실시예의 원심 임펠러의 장착도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

801 : 세정수통 808 : 원심 임펠러

816 : 스파이럴 홈 833 : 전동기

809 : 하우징 90 : 열교환장치

본 발명은 "원심 임펠러를 이용한 자동차 배출가스 습식 정화 시스템", 대한민국 실용신안 출원 제 20-2002-0033201호 (동일 출원인 및 발명자)에 출원한 바 있으며, 더욱 공기를 효율적으로 정화하는 구조 및 작동 원리에 기초하여 분할 출원한 “원심 형식의 공기정화장치”, 실용등록 제 20-0328651호(기술평가확정등록) 및 이중특허 공개 10-2004-0043138호 와 "원심임펠러를 이용한 공기정화장치", 특허공개 10-2004-0099193호 (동일 출원인 및 발명자)에 기초하여 상품성을 갖도록 소형경량화 구조를 위한 발명으로서, 공기에 함유된 세균,먼지, 미세입자 및 기타 오염물질을 세정수를 이용하여 포집한 후 전동기에 의하여 회전하는 원심 임펠러 및 스파이럴구조를 이용하여 원심 분리력을 발생하는 공기역학에 기초한다. 따라서 기체와 액체의 비중차이(1:1000)에 기초하여 포집실에서 공기 중의 오염물질을 포집한 액체상태의 오염수로부터 공기를 원심분리하도록 하여 고체 필터 없이 99.9%의 공기 정화 효율을 장시간 유지하도록 한 것이다.

본 발명은 1차적으로 공기 중의 미세입자상 먼지, 유해가스, 냄새입자, 병원균, 및 박테리아를 세정 수를 이용하여 습식으로 포집하고, 2차적으로 기체와 액체의 비중차이(1:1000)를 이용하여 공기 중의 오염물질을 포집한 세정수를 원심분리하여 공기를 정화하는 것으로서, 고속회전하는 원심 임펠러를 이용하여 강력한 세기의 원심력을 갖는 와류에 발생 구조에 기초하여 공기 또는 기체를 필터 없이 정화하는 원심형식의 공기정화장치에 관한 것이다.

여기서 대기중의 공기에는 세균, 병원균, 모래, 유해가스, 연기, 먼지, 기름성분, 수분, 타이어분진, 꽃가루 및 0.1μm 크기보다 작은 미세먼지, 냄새 입자를 포함한 오염물질이 혼합되어 있다.

본 발명은 1차적으로 공기 중의 미세입자상 먼지, 유해가스, 냄새입자, 병원균, 및 박테리아를 세정수를 이용하여 습식으로 포집하고, 2차적으로 기체와 액체의 비중 차이(1:1000)를 이용하여 공기 중의 오염 세정수를 원심분리하여 공기를 정화하는 것으로서, 원심임펠러 또는 스파이럴 홈을 이용하여 공기에 원심력을 갖는 와류에 발생시키도록 하여 필터 없이 공기를 높은 효율로 정화할 수 있다.

종래의 공기 정화기술에서는 일반적으로 고체 형태의 백 필터 방식을 이용하고 있으나 미세입자상 먼지를 완전하게 포집하여 정화하지 못하며, 분진이 함유된 공기가 유인되면 여과포 표면에 누적되고, 필터 막힘으로 인하여 집진효율이 급격하게 저하되고 병원균 또는 세균의 온상지가 되기도 하며, 따라서 정기적인 교체에 따른 유지보수의 문제점이 있으며, 폐기된 필터 부직포로 인하여 2차 환경오염물질을 생성하여 지구 환경오염의 주요원인이 되고 있다.

더욱 광촉매, 전기 집진, 플라즈마를 포함한 공기정화장치의 공기정화효율이 저조하며, 더욱 음이온 발생 공기정화장치는 인체 보건 위생에 유해한 오존발생의 부작용이 있는 것으로 알려지고 있다.

더욱 종래의 건식 원심형식의 공기정화기는 이론상 85%의 공기정화효율 수준이며 5μm 이하를 갖는 미세입자상 먼지, 꽃가루, 담배연기, 유해가스를 포집하여 정화하는 것이 불가능한 것으로서, 단순하게 공기 중의 먼지를 제한적으로 원심분리 제거하는 정도로 99.9% 수준의 정화효율이 요구되는 산업용 클린룸에 부적합하다.

한편, 종래의 습식 공기정화기에서 공기 흐름을 유인하여 2차원적인 수막 표면적 접촉에 의하여 물의 점성 응착력으로 공기를 정화하는 방식이 있다. 따라서 수막 표면적에 접촉하는 공기 중의 오염물질만이 물의 점성 응착력으로 정화되고 수막 표면적에 접촉하지 않는 대부분의 오염물질은 정화가 되지 아니하여 공기정화 효율 이 85% 수준으로 낮으며, 과도한 습기를 함유한 공기가 배출되어 정밀기기를 부식시키는 문제점이 있었다. 더욱 종래의 습식 공기정화기는 0.1μm 크기 미세먼지의 정화할 수 있지만, 병원균, 미생물의 자체 살균능력이 없어서 병원균의 온상이 되어 비위생적이며 세정수를 약품처리 살균하는 문제점이 있으므로 99.9% 수준의 공기정화효율이 요구되는 산업용 클린룸, 병원용 설비에 부적합하다.

한편, 종래의 가습 겸용 공기청정기 또는 물을 이용한 음이온 생성 공기청정기는 습기로 공기 중의 오염물질을 포집하고 물 분자 충돌방식에 의하여 음이온이 발생효과가 있으나 오염물질을 함유한 습기도 동반하여 배출공기와 함께 빠져나오므로 실질적인 공기의 청정효과가 매우 낮은 편이며, 더욱 습기에 오염물질이 동반하여 배출하므로 인체 건강 또는 보건에 더욱 유해한 것으로 알려지고 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 공기의 세균 및 먼지를 포함한 오염물질을 기체와의 비중차이를 이용하여 원심 분리에 의하여 정화하는 것으로서, 전동기를 이용한 원심 형식의 공기 정화 장치에 관한 것으로서, 공기에 함유된 세균, 먼지, 미세입자 및 기타 오염물질을 전동기에 의하여 고속 회전하는 원심 임펠러를 이용하여 원심 분리력을 발생하는 유체 흐름의 원리에 기초하여 공기를 고성능으로 청정하도록 구성한 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

도 1 은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 원심 습식 공기 정화기의 구성도 및 도 3 은 도 1 의 작동 설명도에 도시한 바와 같이, 공기중의 오염물질을 미세수분입자로 포집하고 습공기를 비중차이에 의하여 공기와 물로 원심분리하여 공기를 정화하는 원심 형식의 습식 공기정화장치에 있어서, 본체(807)의 내부에서 공기를 유인하고 원심 분리하여 배출하도록 설치한 원심임펠러(808)와, 본체(807)의 내부에서 소정의 거리를 길이 방향으로 습공기에 원심력을 유지하도록 하우징(809)의 내벽과 기체 통로실린더(813)의 사이에 형성한 환형의 와류실(904)과, 세정수를 공급하도록 본체(807)에 설치한 세정수통(801)과; 및 세정수를 이용하여 포집한 후 기체 흡입공(805)을 통하여 공기중 오염물질을 유인하고 공기와 세정수의 비중차이를 이용하여 공기를 원심 분리 정화하도록 기체 흡입공(805)과 통로를 형성한 세정수통(801)을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심형식의 습식 공기 정화기와,; 및

도 1 은 본 발명에 따른 다른 실시예의 원심 습식 공기 정화기의 구성도에 도시한 바와 같이, 물과 공기의 비중차이 1:1000을 이용하여 원심 분리하도록

본체(807)의 내부에서 와류실린더(813)와 분리실린더(810)의 사이에 형성한 환형의 와류실(904) 및 하우징(809)와 분리실린더(810)의 사이에 형성한 환형의 배수실(904A)을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심형식의 습식 공기 정화기와,; 및

도 1 은 본 발명에 따른 다른 실시예의 원심 습식 공기 정화기의 구성도에 도시한 바와 같이, 본체(807)의 내부에서 습공기를 유인하고 원심 기액 분리 배출하는 원심임펠러(808)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심형식의 습식 공기 정화기와,; 및

본체(807)에 습공기를 공급하도록 벤튜리관 무화 장치, 초음파 가습장치, 회전무화방식, 유압펌프장치 및 가열무화장치를 포함한 다양한 형식의 무화장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 원심형식의 습식 공기 정화기와,; 및

본체(807)에 연결한 열교환장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심형식의 습식 공기 정화기 와,; 및

기체제습기, 항온항습장치, 가습기, 음이온발생기, 차량용 에어컨 및 공기조화시스템에 이용하는 것을 포함하는 특징으로 하는 원심형식의 습식 공기 정화기를 구성한 것이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명을 실시 예로서 도시한 첨부 도면과 함께 이를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

기체제습기, 항온항습장치, 가습기, 원심공기정화기의 본체(807)를, 기체제습기, 항온항습장치, 가습기, 음이온발생기, 차량용 에어컨 및 공기조화시스템에 이용하는 것을 포함하는 특징으로 하는 원심형식의 습식 공기 정화기를 구성한 것이다.

상기와 같이 본 발명에 따른 구성에 기초한 작용을 도시한 첨부 도면과 함께 이를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 따른 다른 실시예의 원심 습식 공기 정화기의 구성도에 도시한 바와 같이, 원심임펠러(808)를 하부에 위치하여 습공기를 흡입하고 원심분리하도록 배기관(832)을 상부에 위치하여 청정공기를 배출하도록 구성한 것이다. 더욱 물과 공기의 비중차이 1:1000을 이용하여 원심 분리하도록 하우징(809)의 내부에서 와류실린더(813)와 분리실린더(810)의 사이에 형성한 환형의 와류실(904) 및 하우징(809)와 분리실린더(810)의 사이에 형성한 환형의 배수실(904A)를 구성한 것 이다. 여기서 와류실린더(813)의 내부에 설치한 격리판(860)에 전동기(833)를 설치하도록 구성한다.

도 2 는 도 1 의 GG 단면도, 환형 와류실 및 배수실에 도시한 바와 같이, 원심임펠러(808)의 원심분리력으로 1차 기액분리한 습공기는 하우징(809)의 내부에서 와류실린더(813)와 분리실린더(810)의 사이에 형성한 환형의 와류실(904)에서 2차 기액분리한다. 무거운 비중의 오염수 액체성분은 외측으로 흐르면서 배수통 또는 분리실린더(810)에 형성한 다수의 분리배수구(810A)를 통하여 분리된다. 한편 오염수를 원심분리하여 가벼워진 청정공기는 배기통 또는 와류실린더(813)에 형성한 다수의 배기공(850)을 통하여 배기관(832)으로 소정의 청정공기장소로 배출된다.

도 3 은 도 1 의 작동 설명도에 도시한 바와 같이, 도립형 본체(807)의 하부에 세정수통(801)을 구성하여 이용할 수 있다. 전동기(833)의 회전축(835)에 장착한 원심임펠러(808)이 회전하면서, 흡기관(831)에 설치한 벤튜리노즐(803A)에는 공기흐름에 의한 부압이 발생하게 된다. 따라서 세정수통(801)의 물은 벤튜리관(802A)을 통하여 흡입되고 안개형태의 미세수분입자를 분무 또는 무화하게 된다. 한편 공기는 외부에서 흡기구(805)를 통하여 흡입하게 되고 공기중의 오염물질은 흡기관(831)을 지나면서 안개형태의 미세수분입자에 의하여 물의 점성흡착력에 기초하여 3차원 입체 포집하게 된다. 여기서 본체(807)에 습공기를 공급하도록 벤튜리관 무화 장치, 초음파 가습장치, 회전무화방식, 유압펌프장치 및 가열무화장치를 포함한 다양한 형식의 무화장치를 이용할 수 있다.

상기한 바와 같이, 원심임펠러(808)의 원심분리력으로 1차 기액분리한 습공기는 하우징(809)의 내부에서 와류실린더(813)와 분리실린더(810)의 사이에 형성한 환형의 와류실(904)에서 2차 기액분리한다. 무거운 비중의 오염수 액체성분은 외측으로 흐르면서 배수통 또는 분리실린더(810)에 형성한 다수의 분리배수구(810A)를 통하여 분리된다. 한편 오염수를 원심분리하여 가벼워진 청정공기는 내측으로 흐르면서 배기통 또는 와류실린더(813)에 형성한 다수의 배기공(850)을 통하여 배기관(832)으로 소정의 청정공기장소로 배출된다.

도 4 는 본 발명에 따른 원심 임펠러의 장착도에 도시한 바와 같이, 회전축(835)에 고정되어 있으며, 화살표방향으로 회전하는 원심 임펠러(808)의 상단 부분은 공기를 유인하고 하단부분은 공기를 원심력을 갖는 나선형 흐름으로 유도한다. 따라서 공기 유인 및 원심력을 발생하는 3차원 유체역학 구조를 갖는 원심임펠러(808)가 회전하면서, 화살표로 도시한 바와 같이, 축방향으로 공기를 유인하고 원주방향으로 원심력을 발생한다. 여기서 원심임펠러(808)에 유로 가이드(808A)를 모자 씌우듯이 결합하여 부착하면 유입되는 공기는 종래의 쉬라우드 고정면과 회전하는 원심임펠러사이에서 유체 마찰 저항이 유입하여 압력손실을 방지하게되어 원심분리 효과를 개선할 수 있으며, 또한 원심임펠러(808)의 말단부분에서 후향경사각을 갖는 날개형상을 원주면에 직각을 이루는 형상으로 변환하면 더욱 원심분리 효과를 개선할 수 있다. 본 발명에서는 상기와 같이 원심분리 효과가 개선하도록 원심임펠러(808)에 유로가이드(808A)를 결합한 개량 원심임펠러를 이용할 수 있다.

더욱 도 5 는 본 발명에 따른 다른 실시예의 원심 임펠러의 장착도에 도시한 바와 같이, 원심 임펠러(808)는 다수의 날개(808D) 및 축류팬(808E)을 가지는 다익형의 시로코팬(808C)을 회전축(835) 에 설치할 수 있다. 여기서 축류팬(808E)은 다익형의 시로코팬(808C)의 상단에 설치되어 공기를 효과적으로 흡입하고 고속회전에서 견디는 구조강도를 보강하며 도 1에 도시한 회전축(835)에 강력하게 고정시키는 효과가 있다. 따라서 본체(807)에 설치한 다익형의 시로코팬(808C)에 기초하여 저속회전의 모터를 설치하더라도 고속 회전하는 원심임펠러의 기능에서와 같이 대용량의 공기를 흡입하고 원심분리효과를 기대할 수 있다. 더욱 다익형의 시로코팬(808C)은 공기 흡입 및 원심분리가 효율적으로 발생하도록 프란시스형식의 임펠러와 같은 유선형 원추형태로 구성하는 것이 바람직하다. 여기서 프란시스형식의 임펠러는 수력학에서 공지의 기술개념이므로 자세한 설명을 생략한다.

따라서 본 발명에서는 상기 원심임펠러는 공기를 흡입하고 원심분리기능을 갖는 흡입팬으로 정의한다.

본 발명에서는 공기는 대기중의 일반적인 기체성분, 수증기, 암모니아, 오존, 질소,산소, 아르곤 가스를 포함한 것으로서, 물을 포함한 액체보다 상대적으로 작은 비중의 기체 상태의 연속 유동체를 정의한다.

본 발명은 공기중의 오염물질을 미세수분입자로 포집하고 공기와 물을 비중차이에 의하여 원심분리하여 공기를 정화하는 원심 분리형식의 공기정화장치에 관한 것이다.

회전 무화 디스크를 이용하여 미세수분입자를 만드는 무화실과, 포집실린더를 이용하여 공기중의 오염물질을 포집하는 포집실과, 원심임펠러 및 스파이럴홈을 이용하여 공기로부터 오염물질을 포집한 오염수를 원심분리하는 와류실을 구성한다.

필터가 없이 0.01μm 크기보다 작은 미세먼지, 99.9%의 높은 공기정화성능을 갖는 구조에 기초하여 에너지 손실, 압력손실 및 소음 이 매우 낮아서 종래의 공기청정기보다 많은 풍량의 특징에 기초하여서, 가정용, 병원, 무균 실험실, 지하실, 공장, 자동차, 사무실, 공기조화기, 차량용 에어컨, 자동차 배출가스정화장치, 군사용 화생방 보호장비, 공조냉동시스템, 내연기관의 배출가스, 내연기관의 흡입공기 정화장치, 산업용 반도체 클린룸 장비, 공기 또는 압축공기의 제습기, 항온항습장치 및 냉동공조시스템에 이용할 수 있다.

Claims

공기중의 오염물질을 미세수분입자로 포집하고 습공기를 비중차이에 의하여 공기와 물로 원심분리하여 공기를 정화하는 원심 형식의 습식 공기정화장치에 있어서, 본체(807)의 내부에서 공기를 유인하고 원심 분리하여 배출하도록 설치한 원심임펠러(808)와, 본체(807)의 내부에서 소정의 거리를 길이 방향으로 습공기에 원심력을 유지하도록 하우징(809)의 내벽과 기체 통로실린더(813)의 사이에 형성한 환형의 와류실(904)과, 세정수를 공급하도록 본체(807)에 설치한 세정수통(801)과; 및 세정수를 이용하여 포집한 후 기체 흡입공(805)을 통하여 공기중 오염물질을 유인하고 공기와 세정수의 비중차이를 이용하여 공기를 원심 분리 정화하도록 기체 흡입공(805)과 통로를 형성한 세정수통(801)을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심형식의 습식 공기 정화기.
제 1 항에 있어서, 본체(807)의 내부에서 와류실린더(813)와 분리실린더(810)의 사이에 형성한 환형의 와류실(904) 및 하우징(809)와 분리실린더(810)의 사이에 형성한 환형의 배수실(904A)을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심형식의 습식 공기 정화기.
제 1 항에 있어서, 본체(807)의 내부에서 습공기를 유인하고 원심 기액 분리 배출하는 원심임펠러(808)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심형식의 습식 공기 정화기.
제 1 항에 있어서, 본체(807)에 습공기를 공급하도록 벤튜리관 무화 장치, 초음파 가습장치, 회전무화방식, 유압펌프장치 및 가열무화장치를 포함한 다양한 형식의 무화장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 원심형식의 습식 공기 정화기.
제 1 항에 있어서, 본체(807)에 연결한 열교환장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심형식의 습식 공기 정화기.
제 1 항에 있어서, 원심공기정화기의 본체(807)를, 기체제습기, 항온항습장치, 가습기, 음이온발생기, 차량용 에어컨 및 공기조화시스템에 이용하는 것을 포함하는 특징으로 하는 원심형식의 습식 공기 정화기.