KR20160071081A - 공기 정화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여과 필터 없이 물을 이용하여 공기에 포함되어 있는 오염 물질을 분리, 제거할 수 있고 특히 여과 필터에 의하여 제거되지 않는 페인트 미스트와 같은 분무 형태의 오염 물질을 완벽하게 분리, 제거할 수 있는 공기 정화 장치를 개시한다. 본 발명의 실시예에 따른 공기 정화 장치는 내부 공간에 물이 저장된 케이싱; 케이싱 외부에 설치되며, 외부의 공기를 흡입하여 고속 고압의 공기로 전환하는 컴프레서; 및 케이싱 내의 물 속에 배치되며, 일단이 컴프레서의 공기 토출구에 연결되어 컴프레서에서 배출된 공기를 케이싱 내의 물 속으로 배출시키는 공기 배출 유니트를 포함하여, 공기 분사 라인에서 배출된 물 속을 통과할 때 공기에 함유된 오염 물질은 물에 의하여 공기에서 분리되며, 순수한 공기만이 수면 밖으로 빠져 나와 케이싱 외부로 배출된다.

Description

공기 정화 장치{Air purifying device}

본 발명은 공기 정화 장치에 관한 것으로서, 특히 공기를 물속을 통과시켜 공기에 포함되어 있는 오염 물질을 제거할 수 있는 공기 정화 장치에 관한 것이다.

현대의 대부분의 사람들은 실외에서 일하기 보다는 사무실, 가정, 교실, 쇼핑 센터나 산후 조리원, 어린이집, 키즈 카페, 학교, 학원 또는 대중 식당이나 카페, 레스토랑, 커피숍, 다과점 등의 요식업장, 호텔이나 모텔 및 교섭 장소와 노인정이나 병의원, 요양 시설과 같은 다중 이용 시설 등 실내 공간에서 대부분의 시간을 보내고 있으며, 따라서 실내 공기의 질은 사람들의 건강에 중요한 요인으로 작용한다.

특히 외부로부터 실내로 유입된 미세 먼지나 황사 등 대기 환경 오염과 유해화학 물질 등이 사람의 건강 악화를 일으키기도 하지만, 밀폐된 실내에서도 냉난방시설에서 야기되는 실내 공기의 오염 정도로 말미암아 환경성 질환으로 건강을 해칠 수 도 있다.

한편, 공장 지대와 같은 지역의 실내외 공기는 대기 오염 물질이 다량으로 포함되어 있으며, 특히 차량 도색 등과 같이 유성 페인트를 분무하는 공장이나 작업장 주변에는 포말 형태의 페인트 미세 입자(mist)가 공기 중에 포함되어 있어 주변의 건물에 상주하는 사람들이 이를 흡입할 경우 호흡기 질환이 유발할 수도 있다.

대도시의 차량 브레이크에 의한 석면 분진과 타이어 마모에 따른 분진으로 말미암아 가정에서의 대기 환경 오염에 의해 건강 악화에 심각한 영향을 미치게 된다.

이와 같이 실내외 공기 정화를 위하여 다양한 장치들이 이용되고 있으며, 가장 일반적인 공기 정화 방식은 소위 필터를 이용한 여과 방식이다. 여과 방식은 실내 공기를 여과 필터에 통과시켜 공기 중에 함유된 대기 오염 물질을 여과 필터에서 걸러내고 공기를 실내로 흘려보내는 방식이다.

그러나, 이와 같은 공기 정화 방식은 여과 필터에 많은 대기 오염 물질이 포집된 상태에서는 대기 오염 물질의 정상적인 여과를 기대하기 어려우며, 특히 유성페인트 입자와 같은 대기 미세 입자를 완전하게 여과할 수 없다.

이와 함께, 대기 환경 오염 정도가 심한, 공장 지대나 도로가 주택 지역에서는 여과 필터의 효과적인 사용 기간이 짧아질 수 밖에 없어 수시로 여과 필터를 교체해주어야만 한다.

본 발명은 실내 공기의 정화를 위하여 사용되는 일반적인 (여과 필터가 장착된) 공기 정화기에서 발생하는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 여과 필터 없이 물을 이용하여 공기에 포함되어 있는 오염 물질을 분리, 제거할 수 있는 공기 정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 여과 필터에 의하여 제거되지 않는 유성 페인트 미스트와 같은 분무 형태의 오염 물질을 완벽하게 분리, 제거할 수 있는 공기 정화 장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공기 정화 장치는 내부 공간에 물이 저장된 케이싱; 케이싱 외부에 설치되며, 외부의 공기를 흡입하여 고속 고압의 공기로 전환하는 컴프레서; 및 케이싱 내의 물 속에 배치되며, 일단이 컴프레서의 공기 토출구에 연결되어 컴프레서에서 배출된 공기를 케이싱 내의 물 속으로 배출시키는 공기 배출 유니트를 포함하여, 공기 분사 라인에서 배출된 물 속을 통과할 때 공기에 함유된 오염 물질은 물에 의하여 공기에서 분리되며, 순수한 공기만이 수면 밖으로 빠져 나와 케이싱 외부로 배출된다.

여기서, 케이싱은 상단에 내부 공간으로 물을 공급하기 위한 유입 포트가, 그리고 하단에는 내부 공간의 물을 외부로 배출하기 위한 배출 포트가 각각 장착될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 공기 정화 장치는 케이싱의 상단에 장착되어 케이싱을 개폐시키는 커버를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 커버는 배출된 순수 공기를 외부로 배출시키기 위한 공기 배출 부재를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 구성 요소인 공기 배출 유니트는 제 1 종단이 컴프레서의 공기 토출구에 연결된 연결 라인; 및 연결 라인의 제 2 종단에 연결되어 공기를 케이싱 내의 물 내로 분사하는 공기 분사 라인을 포함하며, 특히 공기 분사 라인은 연결 라인에 연결된 제 1 종단 그리고 공기가 배출되는 제 2 종단을 갖는 중공의 파이프 부재로서, 지그재그 형태의 형상을 가지며, 커버를 향하는 면에는 다수의 공기 분사구가 형성되어 있다.

또한, 본 발명에 따른 공기 정화 장치는 케이싱의 내부 벽 상단에 분리 가능하게 장착되되, 수면 아래에 배치되어 케이싱 내부 공간 전체에 대응하는 메쉬 유니트를 더 포함할 수 있다.

위와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기 정화 장치는 물과 컴프레서 그리고 컴프레서에 연결된 공기 배출 유니트만을 이용하여 오염 물질과 함께 공기를 물 속을 통과시킴으로써 물과 공기를 완벽하게 분리할 수 있으며, 결과적으로 여과 필터라는 소모성 부재없이 공기를 완전히 정화시켜 실내 공간으로 배출시킬 수 있다.

특히 공기에 포함되어 있는 페인트 미스트와 같은 미세한 오염 물질도 물에 의하여 공기로부터 분리됨으로써 여과 필터를 이용한 일반적인 공기 정화 장치와 비교하여 우수한 공기 정화 효율을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기 정화 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 공기 분사 파이프의 평면도.
도 3은 도 1의 "A" 부분의 상세도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기 정화 장치를 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기 정화 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면으로서, 공기 정화 장치는 내부에 물이 저장된 케이싱(10), 케이싱(10)의 상단을 밀폐시키는 커버(20), 케이싱(10)에 장착된 컴프레서(30) 그리고 컴프레서(30)에 연결되고 케이싱(10) 내에 배치된 공기 배출 유니트(40)를 포함한다.

내부에 소정 체적의 공간이 형성된 케이싱(10)은 내부 공간에 물이 저장되는 부재로서, 상단에는 내부 공간으로 물을 공급하기 위한 유입 포트(11)가 설치되고, 하단에는 내부의 물을 외부로 배출하기 위한 배출 포트(12)가 장착된다.

케이싱(10)의 상단에 장착되는 커버(20)는 케이싱(10)의 내부 공간을 밀폐시키는 역할을 수행하며, 케이싱(10)에 대하여 힌지 운동 가능하게 연결될 수 있다.

케이싱(10)의 외부에 장착된 컴프레서(30)는 외부의 공기를 강제 유입시켜 압력 및 속도를 증가시키며, 고압 고속의 공기를 케이싱(10)의 내부 공간으로 공급한다.

공기 배출 유니트(40)는 케이싱(10) 내부 공간에 배치되며, 그 일단은 컴프레서(30)에 연결된다. 따라서 컴프레서(30)에서 배출된 고압 고속의 공기는 공기 배출 유니트(40)를 통하여 케이싱(10) 내부 공간으로 공급된다.

한편, 공기 배출 유니트(40)는 제 1 종단이 컴프레서(30)의 공기 토출구에 연결된 연결 라인(41) 그리고 연결 라인(41)의 제 2 종단에 연결된 공기 분사 라인(42)으로 이루어질 수 있다.

본 발명에서의 공기 정화 효과를 극대화하기 위해서는 케이싱(10)의 내부 공간의 전체 영역에 걸쳐 공기를 균일하게 분사시키는 것이 바람직하다. 컴프레서(30)에서 배출된 고압 고속의 공기가 연결 라인(41)을 통해서 배출될 때, 공기는 케이싱(10)의 내부 공간의 한 영역에 집중적으로 배치되며, 이를 보완하기 위하여 연결 라인(41)에 공기 분사 라인(42)을 연결하였다.

도 2는 도 1에 도시된 공기 분사 라인(42)의 평면도로서, 공기 분사 라인(42)은 연결 라인(41)에 연결된 제 1 종단(42-1) 그리고 공기가 배출되는 제 2 종단(42-2)을 갖는 중공의 파이프 부재로서, 한정된 면적에서 그 길이를 최대화하기 위하여 지그재그 형태의 형상을 갖는다. 한편, 공기 분사 라인(42)의 상부면, 즉 커버(20)를 향하는 면에는 다수의 공기 분사구(42-3)가 형성되어 있다.

한편, 케이싱(10)에는 항상 일정한 높이로 물이 저장되어 있으며, 따라서 물이 공기 배출 유니트(40)를 통하여 컴프레서(30) 내로 유입되는 것을 방지하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 컴프레서(30)를 수면 위에 배치하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 공기 정화 장치의 작동 및 기능을 도 1 및 도 2를 통하여 설명한다.

케이싱(10)의 내부 공간에 물이 저장된 상태에서 컴프레서(30)를 작동시키면, 컴프레서(30)는 외부의 공기, 즉 오염 물질을 포함하고 있는 외부 공기(이하, "정화전 공기"라 칭함)를 고압 고속으로 전환한 후, 공기 배출 유니트(40)의 연결 라인(41)으로 공급하고, 정화전 공기는 연결 라인(41)을 통하여 공기 분사 라인(42)으로 이동한다.

공기 분사 라인(42) 내에서 이동하여 제 2 종단(42-2)으로 배출되는 과정에서 정화전 공기는 공기 분사 라인(42)에 형성된 다수의 공기 분사구(42-3)를 통하여 물로 배출되며(이때, 좁은 직경의 공기 분사구(42-3)를 통하여 배출되는 정화전 공기의 유속은 더욱 증가됨), 정화전 공기는 기포 형태로 물을 통과하여 물 밖으로 배출된다.

이 과정에서 정화전 공기에 함유되어 있던 오염 물질은 물과의 접촉에 의하여 공기에서 분리된다. 따라서 물 밖으로는 순수한 공기만이 배출되며 공기에서 분리된 오염 물질은 물 속에 잔류하게 된다.

한편, 케이싱(10) 내에서 물 밖으로 배출된 정화된 공기는 커버(20)에 장착된 공기 배출 부재(21)를 통하여 실내로 배출된다. 여기서, 고압 고속의 공기가 물속을 통과하는 과정에서 기포가 생성되며, 이 기포가 외부로 튀어 물과 함께 실내 공간으로 비산될 수 있다.

실내 공간으로의 이러한 물의 비산을 방지하기 위하여 커버(20)에 공기 배출 부재(21)를 장착하였으며, 특히 공기 배출 부재(21)는 상단에서 하단으로 갈수록 단면적이 증가되는 형상을 갖고 있어 커버(20) 외부로의 물의 비산을 효과적으로 억제할 수 있다.

위와 같이, 공기 분사 라인(42)의 공기 분사구(42-3)와 제 2 종단(42-2)에서 배출된 정화전 공기가 케이싱(10)의 내부 공간에 담겨진 물을 기포 형태로 통과하는 과정에서 공기에 함유된 오염 물질은 물에 의하여 공기와 분리되며, 오염 물질이 제거된 수수한 공기만이 외부로 배출된다. 이러한 기능을 극대화하기 위하여 공기가 이동되는 경로, 즉 물과 접촉하면서 이동하는 경로를 최대화하는 것이 바람직하다.

이러한 점을 고려하여, 본 발명에서는 도 1에 도시된 바와 같이 공기가 분사되는 공기 분사 라인(42)을 케이싱(10)의 바닥면에 위치시켜 공기의 이동 경로, 즉 물과 공기의 접촉 시간을 최대화하였으며, 이를 위해서 공기 분사 라인(42)과 컴프레서(30)는 연결 라인(41)을 통하여 연결된다.

한편, 본 발명에 따른 공기 정화 장치를 장시간 사용하면, 공기에서 분리된 다량의 오염 물질이 케이싱(10)의 내부 공간에 저장된 물에 존재하게 되며, 이러한 상태는 공기에 포함된 오염 물질을 공기에서 분리하는 것을 방해하게 된다. 따라서, 일정 시간 사용 후 케이싱(10)의 배출 포트(12)를 통하여 오염 물질이 존재하는 물을 외부로 배출시키고, 유입 포트(11)를 통하여 케이싱(10) 내에 새로운 물을 공급한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 공기 정화 장치를 장시간 사용하면, 공기에서 분리된 다량의 오염 물질이 케이싱(10)의 내부 공간에 저장된 물에 존재하게 되며, 이러한 오염 물질은 특히 수면과 인접한 부분에 부유한 상태로 존재하게 된다. 이러한 상태로 존재하는 오염 물질은 공기의 외부로의 배출을 방해할 뿐 아니라, 공기가 오염 물질과 함께 물 밖으로 배출되어 케이싱(10) 및 커버(20)의 내부면, 특히 공기가 되는 공기 배출 부재(22)의 표면을 오염시키는 문제를 야기할 수 있다.

따라서 위에서 설명된 물의 교환과는 별도로 수면에 모여있는 오염 물질을 게거하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기 정화 장치는 케이싱(10)의 내부 벽 상단에 분리 가능하게 장착된 메쉬 유니트(50)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 바람직하게는 메쉬 유니트(50)는 수면 아래에 장착되며, 특히 메쉬 유니트(50)를 구성하는 메쉬(mesh)는 배출되는 공기(기포) 그리고 수면으로 부유하고 있는 오염 물질을 통과시킬 수 있는 규격(예를 들어, 10 내지 100 mesh)을 가져야 한다.

수면 근처에 다량의 오염 물질이 존재할 경우, 작업자는 케이싱(10)에서 커버(20)를 분리한 후, 메쉬 유니트(50)를 케이싱(10)의 내부 벽에서 분리한다. 이 때, 메쉬 유니트(50)는 수면 근처에 모여있는 오염 물질은 물에서 분리시키며, 따라서 오염 물질이 붙어 있는 메쉬 유니트(50)를 외부에서 세척할 수 있다.

도 3은 도 1의 "A" 부분의 상세도로서, 메쉬 유니트(50)가 장착되는 케이싱(10)의 내부 벽 구조를 도시하고 있다. 케이싱(10)의 내부 벽에는 중앙부로 수평 연장된 상하 2개의 연장편(13)이 형성되어 있으며, 이 연장편(13) 사이의 공간으로 메쉬 유니트(50)의 테두리가 위치함으로서 메쉬 유니트(50)는 케이싱 내부 공간 전체에 대응하는 상태로 케이싱(10)의 내부 벽에 장착된다.

여기서, 메쉬로 이루어진 메쉬 유니트(50)는 어느 정도 유연성을 갖고 있기 때문에 이러한 구조를 갖는 케이싱(10)의 내부 벽에 장착될 수 있다. 또한 연장편(13)은 케이싱(10)의 내부 벽 전체에 결쳐 형성될 수도 있지만, 경량의 메쉬 유니트(50)를 지지할 수 있는 정도의 개수만이 형성될 수 있음은 물론이다.

또한, 연결 라인(41)의 주변에 대응하는 메시 유니트(50)의 영역을 절개함으로써 연결 라인(41)과 메시 유니트(50)의 상호 간섭을 배제할 수 있다.

본 명세서에 개시된 실시예는 여러 가지 실시 가능한 예들 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함 물론, 균등한 다른 실시예의 구현이 가능하다.

예를 들어, 실내에 설치되는 본 발명의 공기 정화 장치의 특성상 소음 발생을 최소화하는 것이 바람직하며, 이를 위하여 무소음 컴프레서를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 도면에서는 컴프레서가 케이싱에 장착된 상태를 도시하였으나, 컴프레서를 실외에 설치하고 컴프레서와 공기 배출 유니트를 별도의 유체 연결 수단을 통하여 연결시킬 수 있음은 물론이다.

또한 실내 공간의 체적에 따라 오염 공급 흡입량/정화 공기 배출량을 조절할 수 있도록 공기 유량 제어 밸브를 컴프레서의 공기 유입부 또는 공기 토출부에 장착할 수 있다.

Claims (9)

1. 공기 정화 장치에 있어서,
   내부 공간에 물이 저장된 케이싱;
   케이싱 외부에 배치되며, 외부의 공기를 흡입하여 고속 고압의 공기로 전환하는 컴프레서; 및
   케이싱 내의 물 속에 배치되며, 일단이 컴프레서의 공기 토출구에 연결되어 컴프레서에서 배출된 공기를 케이싱 내의 물 속으로 배출시키는 공기 배출 유니트를 포함하여,
   공기 분사 라인에서 배출된 물 속을 통과할 때 공기에 함유된 오염 물질은 물에 의하여 공기에서 분리되며, 순수한 공기만이 수면 밖으로 빠져 나와 케이싱 외부로 배출되는 공기 정화 장치.
2. 제1항에 있어서, 케이싱은 상단에 내부 공간으로 물을 공급하기 위한 유입 포트가 설치되고, 하단에는 내부 공간의 물을 외부로 배출하기 위한 배출 포트가 장착된 공기 정화 장치.
3. 제1항에 있어서, 케이싱의 상단에 장착되어 케이싱을 개폐시키는 커버를 더 포함하되, 커버에는 배출된 순수 공기를 외부로 배출시키기 위한 공기 배출 부재가 장착되어 있는 공기 정화 장치.
4. 제3항에 있어서, 공기 배출 부재는 상단에서 하단으로 갈수록 단면적이 증가되는 형상을 갖고 있어 커버 외부로의 물의 비산을 억제하는 공기 정화 장치.
5. 제1항에 있어서, 공기 배출 유니트는
   제 1 종단이 컴프레서의 공기 토출구에 연결된 연결 라인; 및
   연결 라인의 제 2 종단에 연결되어 공기를 케이싱 내의 물 내로 분사하는 공기 분사 라인을 포함하는 공기 정화 장치.
6. 제5항에 있어서, 공기 배출 유니트의 공기 분사 라인은 연결 라인에 연결된 제 1 종단 그리고 공기가 배출되는 제 2 종단을 갖는 중공의 파이프 부재로서, 지그재그 형태의 형상을 가지며, 커버를 향하는 면에는 다수의 공기 분사구가 형성되어 있는 공기 정화 장치.
7. 제5항 또는 제8항에 있어서, 공기 분사 라인은 케이싱의 바닥면 상에 배치되어 있는 공기 정화 장치.
8. 제1항에 있어서, 케이싱의 내부 벽 상단에 분리 가능하게 장착되되, 수면 아래에 배치되어 케이싱 내부 공간 전체에 대응하는 메쉬 유니트를 더 포함하는 공기 정화 장치.
9. 제8항에 있어서, 케이싱의 내부 벽에는 중앙부로 수평 연장된 상하 2개의 연장편이 형성되며, 연장편 사이의 공간으로 메쉬 유니트의 테두리가 위치하는 공기 정화 장치.

Images