KR20190117057A - 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치 - Google Patents

다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치 Download PDF

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KR20190117057A
KR20190117057A KR1020180040097A KR20180040097A KR20190117057A KR 20190117057 A KR20190117057 A KR 20190117057A KR 1020180040097 A KR1020180040097 A KR 1020180040097A KR 20180040097 A KR20180040097 A KR 20180040097A KR 20190117057 A KR20190117057 A KR 20190117057A
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홍성오
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주식회사 우진이엔지
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Abstract

외기 유입구가 일측에 형성되고 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기가 하방향으로 진행하도록 하부 유로가 중앙에 형성되며, 외기 유입 공간이 형성된, 하부 파트와, 하부 파트의 상부에 위치하고 하부 유로 측으로 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기가 진행하도록 하부 유로와 연통된 중간 유로가 중앙에 형성된, 중간 파트와, 중간 파트 내에서 중간 유로를 중심으로 하여 방사형으로 배치되며, 외기를 싸이클론 구조물로 회전시켜 미세 먼지를 분리해내는 방식으로 미세 먼지 저감 처리하여, 처리 이후의 오염 공기를 중간 유로 측으로 진행시키고 처리 이후의 청정 공기를 상방향으로 진행시키는 복수 개의 싸이클론 모듈들과, 싸이클론 모듈들로부터의 처리 이후의 청정 공기를 외부로 배출하기 위한 청정 공기 배출구가 형성되는 상부 파트, 그리고, 하부 파트의 하부에 위치하며, 하부 유로와 연통되는 오염 공기 유입구, 오염 공기 유입구를 통해 유입되는 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기를 싸이클론 구조물로 회전시켜 미세 먼지를 분리해내는 방식으로 재처리한 후 재처리 이후의 공기를 외기 유입 공간으로 내보내는 재처리 공기 배출구, 및 재처리 이후의 미세 먼지를 배출하 미세먼지 배출구가 형성된 복수 개의 오염 공기 재처리 유닛들을 포함하는 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치가 개시된다.

Description

다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치{APPARATUS FOR REDUCING FINE DUST IN MULTIPLE USE FACILITY}
본 발명은 미세 먼지 저감 장치에 관한 것이며, 상세하게는, 버스 정류장과 같은 다중 이용 시설에서 싸이클론 모듈을 이용하는 미세 먼지를 저감하는 기술에 관한 것이다.
근래 들어, 미세 먼지, 초미세 먼지 이슈가 급부상하면서 다방면에서 이에 대한 대책이 강구되고 있다. 예컨대, 미세먼지로 가득한 버스 정류장 내 공기의 질을 개선하기 위한 방안으로, 일부 지역에서는 청정버스 정류장을 설치하는 방안이 추진되고 있으며, 이를 통해 버스 정류장 내부에 공기를 정화할 수 있는 시설을 설치해 기존 대비 미세 먼지 농도를 일정 수준 이하로 낮출 것으로 예상된다. 이와 같이 미세 먼지 농도를 저감함으로써, 미세 먼지에 취약한 임산부, 노인, 어린이 등을 버스 정류장 주변의 유해 환경으로부터 보호할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 또한, 반개방형으로서, 스크린도어를 갖춘 버스 정류장도 함께 적용되어 운용되고 있다.
도 1은 종래의 청정버스 정류장의 일 예이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 청정버스 정류장(10)의 내부 공간에서 상부에 공기청정기(1)를 설치함으로써, 내부에서 버스를 기다리고 있는 사람들에게 정화된 청정 공기를 제공하기 위한 설비이다. 비단, 버스 정류장에 도입된 청정 공기 제공을 위한 설비 뿐만 아니라, 지하철 역사, 백화점, 도서관 등의 다중 이용 시설의 경우에도, 이러한 도 1에 예시된 청정버스 정류장에 준하는 정도의 청정 공기 제공을 위한 설비가 도입되어 있다.
도 2는 종래의 버스정류장의 다른 예로서, 버스 대기자들을 위해 버스정류장과 그 주변에 수산기를 발생시켜 상쾌한 공기를 유지시키기 위한 공기정화 수산기 발생장치가 장착된 버스정류장에 관한 것이다(공개번호 10-2009-0078906). 도 2를 참조하면, 종래의 버스 정류장은, 전면부가 개방된 부스(11), 부스(11)에 설치되되, 상면이 개방된 케이스와, 케이스의 상부에서 케이스의 내부로 공기를 흡입하는 팬과, 케이스의 하부에 위치하여 광촉매 활성광원을 조사하는 램프와, 램프를 둘러싸며, 램프의 자외선 파장을 받아 수산기를 생성하는 이산화티타늄관을 포함하는 수산기 발생장치(12), 부스(11) 내부에 형성되며 수산기 발생장치(12)로부터 생성된 수산기를 덕트를 매개로 전달받아 실내로 배출시키는 실내배출구(13)를 포함한다. 센서(14)에서 측정된 실내공기 오염도를 제어부(15) 측으로 보내게 되고, 제어부(15)에서는 수산기 발생장치(12)에서 수산기 발생량을 제어한다. 차단캡(19)은 수산기 발생장치(12)의 내부로 빗물이 유입되는 것을 방지하기 위한 것이다.
도 3은 종래의 공기정화장치의 또 다른 예로서, 지하철 객실 내부의 공기 오염을 저감하기 위한 것이다. 도 3을 참조하면, 상기 공기정화장치는, 내부유로를 형성하며 양측으로 내부유로와 연통되는 공기 유출입구가 형성된 하우징과, 하우징의 내부에 설치되어 객실의 공기를 공기 유출입구를 통해 흡입하여 배출시키기 위한 송풍기를 구비하는 흡배기부와, 하우징 내부에 정전식 롤필터를 적용하여 입자상 오염물질을 제거하기 위한 필터부와, 필터부의 하측에 설치되어 미세먼지가 제거된 상태의 공기 중 가스상 오염물질을 제거하기 위한 흡착부와, 하우징의 일측에 설치되어 하우징 내부로 흡입되는 공기 중의 입자상 오염물질과 가스상 오염물질의 농도를 측정하기 위한 검출부와, 우징의 타측에 설치되되 검출부의 측정값에 따라 흡배기부와 필터부를 제어하는 제어부를 포함함으로써, 객실 내의 이산화탄소를 포함하는 유해가스를 제거할 수 있도록 한다.
하지만, 버스정류장이나 지하철 객실 내부 등의 다중이용시설에 적용되는 이러한 청정 공기 제공을 위한 종래의 기술들은, 공기 중에 존재하는 미세먼지, 초미세먼지, 나노입자 등 다양한 입자 크기에 대한 대응이 원활하지 않고(특히, 현재로서는 배출시설에 대한 초미세먼지 배출 특성 및 현황 파악도 부족한 실태임), 잦은 여과필터 교체 등의 유지 비용, 압력 손실, 에너지 소비 등의 단점이 있다.
따라서, 청정 공기 제공을 위한 기술의 선진화가 필요하며, 미세먼지나 초미세먼지 등의 위해도에 기반한 배출원 시설관리도 시급한 실정이다.
대한민국 공개특허 10-2009-0078906(2009.07.21. 공개) 대한민국 공개특허 10-2012-0136817(2012.12.20. 공개)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 버스 정류장 등의 다중 이용 시설 내에 존재하는 미세 먼지를 저감시킴으로써, 다중 이용 시설 사용자들에게 청정 공기로 호흡할 수 있도록 하는 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 잦은 여과필터 교체 등의 유지 비용, 압력 손실, 에너지 소비 등의 단점을 극복할 수 있는 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치는, 외기 유입구가 일측에 형성되고 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기가 하방향으로 진행하도록 하부 유로가 중앙에 형성되며, 상기 하부 유로와 직접적으로 연통되지 않고 상기 외기 유입구와 직접적으로 연통되는 외기 유입 공간이 형성된, 하부 파트와, 상기 하부 파트의 상부에 위치하고 상기 하부 유로 측으로 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기가 진행하도록 상기 하부 유로와 연통된 중간 유로가 중앙에 형성된, 중간 파트와, 상기 중간 파트 내에서 상기 중간 유로를 중심으로 하여 방사형으로 배치되며, 상기 외기 유입구를 통해 유입되는 외기를 싸이클론 구조물로 회전시켜 미세 먼지를 분리해내는 방식으로 미세 먼지 저감 처리하여, 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기를 상기 중간 유로 측으로 진행시키고, 미세 먼지 저감 처리 이후의 청정 공기를 상방향으로 진행시키는, 복수 개의 싸이클론 모듈들과, 상기 싸이클론 모듈들로부터의 미세 먼지 저감 처리 이후의 청정 공기를 외부로 배출하기 위한 청정 공기 배출구가 형성되는 상부 파트와, 상기 하부 파트의 하부에 위치하며, 상기 하부 유로와 연통되는 오염 공기 유입구, 재처리 싸이클론 구조물, 상기 오염 공기 유입구를 통해 유입되는 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기를 상기 재처리 싸이클론 구조물로 회전시켜 미세 먼지를 분리해내는 방식으로 재처리한 후 재처리 이후의 공기를 상기 외기 유입 공간으로 내보내는 재처리 공기 배출구, 및 상기 재처리 이후의 미세 먼지를 배출하기 위한 미세먼지 배출구가 형성된, 복수 개의 오염 공기 재처리 유닛들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따라, 상기 복수 개의 싸이클론 모듈들 각각은 상하로 배열되는 복수 개의 싸이클론 유닛들을 포함하며, 상기 복수 개의 싸이클론 유닛들 각각은 공기 유입구 및 상기 공기 유입구를 통해 유입된 공기를 회전시키는 싸이클론 구조물을 포함하며, 상기 복수 개의 싸이클론 유닛들 각각의 싸이클론 구조물에 의해 회전되는 공기의 일부는 후속 단의 싸이클론 유닛의 공기 유입구를 통해 상기 후속 단의 싸이클론 유닛으로 전달되고, 상기 복수 개의 싸이클론 유닛들 각각의 싸이클론 구조물에 의해 회전되는 공기의 나머지는 상기 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기로서 상기 중간 파트의 상기 중간 유로로 전달되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따라, 상기 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치는 복수 개의 고정 유닛들;을 더 포함하며, 상기 복수 개의 고정 유닛들 각각은, 상기 복수 개의 싸이클론 모듈들에서 동일한 높이에 위치하는 복수 개의 싸이클론 유닛들을 고정시키기 위해, 동일한 높이에 위치하는 복수 개의 싸이클론 유닛들 각각을 삽입하여 고정시키기 위해 방사형으로 배치되는 복수 개의 고정 홀들과, 방사형으로 배치되는 상기 복수 개의 고정 홀들의 중심에 위치하여 상기 중간 파트의 상기 중간 유로가 형성되도록 허용하는 중간 유로용 홀을 포함하고 원형으로 형성되는, 수평부와, 상기 수평부의 하부에서 상기 수평부를 지지하기 위해 상기 수평부에 연결되고, 이웃하는 고정 유닛의 수평부에 의해 지지되며 속이 빈 원통 형상으로 형성되는, 수직부를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 상부 파트의 바닥은 상기 복수 개의 싸이클론 모듈들 각각의 최상단에 위치한 복수 개의 싸이클론 유닛들로부터의 미세 먼지 저감 처리 이후의 청정 공기를 외부로 배출할 수 있도록, 상기 복수 개의 싸이클론 모듈들 각각의 최상단에 위치한 복수 개의 싸이클론 유닛들 각각에 대응되는 위치에 형성되는 복수 개의 개구들을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 하부 파트의 상기 외기 유입 공간의 바닥은, 상기 재처리 공기 배출구로부터의 재처리 이후의 공기가 유입되도록 상기 오염 공기 재처리 유닛들에 대응되는 위치에 형성되는 복수 개의 개구들을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 하부 유로, 상기 중간 유로 및 상기 청정 공기 배출구의 전단 중 적어도 어느 하나에 배치되는 공기 순환 수단을 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 양상에 따른 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치는, 외기 유입구가 일측에 형성되고 상기 외기 유입구와 직접적으로 연통되는 외기 유입 공간이 형성되며, 상기 외기 유입 공간과 직접적으로 연통되지 않고 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기가 하방향으로 진행하도록 하부 유로가 상기 외기 유입 공간의 둘레를 따라 형성되는, 하부 파트(P21)와, 상기 하부 파트의 상부에 위치하고, 중앙에 내측 공간이 마련되고 상기 하부 유로 측으로 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기가 진행하도록 상기 하부 유로와 연통된 중간 유로가 상기 내측 공간의 둘레를 따라 형성된, 중간 파트(P22)와, 상기 중간 파트의 내측 공간에 배치되며, 상기 외기 유입구를 통해 유입되는 외기를 싸이클론 구조물로 회전시켜 미세 먼지를 분리해내는 방식으로 미세 먼지 저감 처리하여, 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기를 상기 중간 유로 측으로 진행시키고, 미세 먼지 저감 처리 이후의 청정 공기를 상방향으로 진행시키는, 싸이클론 모듈(P25)과, 상기 싸이클론 모듈로부터의 미세 먼지 저감 처리 이후의 청정 공기를 외부로 배출하기 위한 청정 공기 배출구가 형성되는 상부 파트(P23)와, 상기 하부 파트의 하부에 위치하며, 상기 하부 유로와 연통되는 오염 공기 유입구, 재처리 싸이클론 구조물, 상기 오염 공기 유입구를 통해 유입되는 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기를 상기 재처리 싸이클론 구조물로 회전시켜 미세 먼지를 분리해내는 방식으로 재처리한 후 재처리 이후의 공기를 상기 외기 유입 공간으로 내보내는 재처리 공기 배출구, 및 상기 재처리 이후의 미세 먼지를 배출하기 위한 미세먼지 배출구가 형성된, 오염 공기 재처리 유닛을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 하부 유로, 상기 중간 유로, 상기 청정 공기 배출구의 전단 및 상기 오염 공기 유입구의 전단 중 적어도 어느 하나에 배치되는 공기 순환 수단을 포함한다.
본 발명은 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치를 제공함으로써, 버스 정류장 등의 다중 이용 시설 사용자들에게 청정 공기를 제공하고, 공기 중에 존재하는 미세먼지, 초미세먼지, 나노입자 등 다양한 입자 크기에 대하여 원할하게 대응할 수 있으며, 잦은 여과필터 교체 등의 유지 비용이나 압력 손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 에너지 소비 면에서도 종래에 비해 효율적이다.
도 1은 종래의 청정버스 정류장의 일 예를 간략하게 나타낸 도면이고,
도 2는 청정 공기를 제공하기 위한 종래의 버스 정류장의 또 다른 예를 나타낸 도면이고,
도 3은 지하철 객실 내부의 공기 오염을 저감하기 위한 종래의 공기정화장치의 예를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치를 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치의 단면도이고,
도 6은 도 5에서 중간 파트 내에 설치되는 싸이클론 모듈들의 구체적인 구성을 설명하기 위한 도면이고,
도 7은 도 5에서 중간 파트의 내부에 복수 개의 싸이클론 유닛들이 결합된 상태를 상세히 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 도 5에서 동일한 높이에 위치하는 복수 개의 싸이클론 유닛들을 고정시키기 위한 하나의 고정 유닛을 설명하기 위한 도면이고,
도 9는 도 8의 복수 개의 고정 유닛들을 상기 중간 파트 내부에 설치의 편의성을 도모하고 설치 후 중간 파트 내부에서 유동하지 않도록 하기 위해 중간 파트 내부에 길이 방향으로 설치된 고정 슬롯에 관한 설명을 위한 도면이고,
도 10은 도 5의 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치에서 중간 파트의 단면을 나타낸 도면이고,
도 11은 도 5의 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치에서 상부 파트의 단면을 나타낸 도면이고,
도 12는 도 5의 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치에서 하부 파트의 단면을 나타낸 도면이고,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 먼지 저감 장치를 버스 정류장에 적용한 예를 나타낸 도면이고,
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 먼지 저감 장치를 버스 정류장에 적용한 또 다른 예를 나타낸 도면이고,
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 먼지 저감 장치에서, 싸이클론 유닛(111)의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이고,
도 16은 도 5의 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치에서, 오염 공기 재처리 유닛(118)의 일 예를 나타낸 도면이고,
도 17은 하부 파트 내에 추가 팬(122)이 더 설치된 예를 나타낸 도면이고,
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 첨부된 도면들 및 이를 참조하여 설명되는 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자로 하여금 본 발명에 관한 이해를 용이하게 하기 위한 의도로 간략화하여 나타낸 것임에 유의하여야 할 것이다.
일반적으로, 미세 먼지를 집진하는 방식으로서, 정전기를 이용하는 전기적 집진 방식, 필터를 이용하는 여과 집진 방식, 물을 이용하는 습식 집진 방식 등 다양한 방식이 존재하나, 본 발명의 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치는, 기본적으로 원심력을 이용하는 미세 먼지 집진 방식으로서, 특히 싸이클론 모듈들을 이용한 미세 먼지 집진 방식이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치의 단면도이고, 도 6은 도 5에서 중간 파트 내에 설치되는 싸이클론 모듈들의 구체적인 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 5에서 중간 파트의 내부에 복수 개의 싸이클론 모듈들이 결합된 상태를 상세히 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 5에서 동일한 높이에 위치하는 복수 개의 싸이클론 모듈들을 고정시키기 위한 하나의 고정 유닛을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 8의 복수 개의 고정 유닛들을 상기 중간 파트 내부에 설치의 편의성을 도모하고 설치 후 중간 파트 내부에서 유동하지 않도록 하기 위해 중간 파트 내부에 길이 방향으로 설치된 고정 슬롯에 관한 설명을 위한 도면이고, 도 10은 도 5의 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치에서 중간 파트의 단면을 나타낸 도면이고, 도 11은 도 5의 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치에서 상부 파트의 단면을 나타낸 도면이고, 도 12는 도 5의 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치에서 하부 파트의 단면을 나타낸 도면이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 먼지 저감 장치를 버스 정류장에 적용한 예를 나타낸 도면이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 먼지 저감 장치를 버스 정류장에 적용한 또 다른 예를 나타낸 도면이고, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 먼지 저감 장치에서, 싸이클론 유닛(111)의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 16은 도 5의 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치에서, 오염 공기 재처리 유닛(118)의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 17은 하부 파트 내에 추가 팬(122)이 더 설치된 예를 나타낸 도면이다.
미세먼지와 초미세먼지는 먼지 입자의 크기에 따라서 분류되는데, 대체로 먼지 입자의 크기가 2.5㎛ ~ 10㎛ 범위인 경우를 미세먼지, 먼지 입자의 크기가 2.5㎛ 이하인 경우를 초미세먼지로 분류한다. 설명의 편의상, 본 명세서 내에서의 미세 먼지는 입자의 크기를 불문하고 공기 내에 함유되어 있는 오염원을 의미하는 것으로 사용되고 있는 용어이므로, 통상의 미세 먼지 뿐만 아니라 초미세먼지를 포함하여 공기 내에 포함되는 일체의 오염 물질을 의미한다.
우선, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치(100)는 전체적으로는 처리 수단(110)과 공기 순환 수단(120)을 포함한다. 처리 수단(110)은, 하부 파트(P1), 중간 파트(P2), 하부 파트(P3), 복수 개의 싸이클론 모듈들(P5), 복수 개의 오염 공기 재처리 모듈들(118)을 포함한다. 도면들에서 싸이클론 구조물을 포함하는 오염 공기 재처리 모듈들 각각이 참조부호 118로 표시되어 있고, 이들 오염 공기 재처리 모듈들(118)이 위치한 파트가 P4로 표시되어 있다. 이하에서는 오염 공기 재처리 모듈들(118)을 포함하는 이 파트 P4를 오염 공기 재처리 파트로 지칭하여 설명한다. 본 발명에 따른 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치(100)에서 전체적으로는 미세 먼지를 포함하고 있는 공기, 즉 오염 공기는 하부 파트(P1) 측으로 유입되어 내부의 싸이클론 모듈들(P5)에 의한 미세 먼지 저감 처리 후, 상부 파트(P3) 측으로 나가게 된다. 상기 미세 먼지 저감 장치(100)에 있어서, 공기의 순환을 유발하는 구성요소인 공기 순환 수단(120)으로서는, 도 4에 도시된 바와 같이 상부 파트(P3)의 청정 공기 배출구 측에 팬(120)의 형태로 설치될 수 있으나, 상부 파트(P3) 측에 설치된 이러한 팬(120) 구조뿐만 아니라, 하부 파트(P1)의 아래에 설치되어 상측 방향의 공기 흐름을 유도하기 위한 브로워(blower, 미도시)가 사용될 수도 있고, 더 나아가 상기 미세 먼지 저감 장치(100)의 공기 순환 경로 상의 임의의 지점에서 팬이나 브로워 형태의 공기 순환 수단(120)이 마련될 수 있다. 하부 파트(P1)의 하부 유로(1162) 내에 추가 팬(122)을 더 설치한 예가 도 17에 도시되어 있다. 즉, 공기 순환 수단(120)은, 하부 파트(P1)의 하부 유로 상에, 또는 중간 파트(P2)의 중간 유로 상에, 또는, 상부 파트P3)의 청정 공기 배출구의 전단, 또는 오염 공기 재처리 파트(P4)의 오염 공기 유입구의 전단 중 적어도 어느 하나에 배치될 수 있다.
전체적으로 살펴보면, 내부 공간을 갖도록 하부 파트(P1), 중간 파트(P2) 및 상부 파트(P3)가 하나의 실린더 구조로 형성되어 있다. 하부 파트(P1), 중간 파트(P2) 및 상부 파트(P3)는 별도의 구조로 형성되어도 무방하다. 뿐만 아니라, 하부 파트(P1)의 하부에 오염 공기 재처리 파트(P4)가 위치하며, 이러한 오염 공기 재처리 파트(P4)도 또한 하부 파트(P1)와 별도로 형성될 수도 있고, 하부 파트(P1), 중간 파트(P2) 및 상부 파트(P3)와 함께 하나의 실린더 구조로 형성될 수도 있다. 특히, 중간 파트(P2) 내에 기다란 구조의 복수 개의 싸이클론 모듈들(P5)이 방사형으로 배치되어 있어, 내부로 유입되는 미세 먼지 포함 오염 공기를 정화하여 청정 공기를 배출하도록 하기 위한 장치이다. 다른 관점에서, 외기가 들어오는 부분을 입력, 청정 공기가 나가는 부분을 출력으로 놓고 보면, 중간 파트(P2) 내에 방사형으로 배치되는 복수 개의 싸이클론 모듈들(P5)은 입력과 출력 사이에서 병렬로 배치되고, 각각의 싸이클론 모듈 내에는 싸이클론 유닛들이 직렬로 연결된 형태로 파악해 볼 수도 있다.
먼저, 하부 파트(P1)는, 중앙에 형성된 하부 유로(1162)와, 미세 먼지를 포함하는 외기, 즉 오염 공기가 유입되는 외기 유입구(1141)와, 외기 유입구(1141)가 직접적으로 연통되는 외기 유입 공간(1142)을 포함한다. 따라서, 팬(120)이 작동하는 경우, 외기 유입 공간(1142) 내에서의 공기의 흐름은 윗 방향이고, 하부 유로(1162) 내에서의 공기의 흐름은 아랫 방향이 된다. 하부 유로(1162) 내에서의 공기의 흐름이 아랫 방향인 이유는, 싸이클론 모듈들(P5)과 상부 파트(P3)의 바닥 구조(1125)에 기인하는 것으로, 이에 관하여는 이후에 싸이클론 모듈들(P5)와 상부 파트(P3)의 구조를 설명하는 부분에서 더 상세히 설명된다.
아랫 방향으로 진행하는 공기의 흐름은 싸이클론 모듈들(P5)에 의한 일련의 미세 먼지 저감 처리 이후 미세 먼지를 다수 포함하고 있는 공기의 흐름, 즉 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기의 흐름이다. 외기 유입 공간(1142)과 하부 유로(1162)는 직접적으로 연통되지 않고 서로 격리되어 있다. 다만, 오염 공기의 흐름 경로 측면에서, 외기 유입 공간(1142)과 하부 유로(1162)의 중간에 싸이클론 유닛(111) 위치하게 되므로, 외기 유입 공간(1142) 내로 유입된 외기는 싸이클론 유닛(111)에 의해 미세 먼지 저감 처리되고, 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기(화살표 A32)가 하부 유로(1162) 내로 유입된다. 하부 유로(1162) 내로 유입된 오염 공기는 오염 공기 재처리 파트(P4)로 유입되며, 이에 관하여는 이후 상세히 설명한다.
중간 파트(P2)는, 하부 파트(P1)의 상부에 위치하며, 중앙에 하부 유로(1162) 측으로 싸이클론 모듈들(P5)에 의한 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기가 진행할 수 있도록, 하부 유로(1162)와 연통된 중간 유로(1161)가 형성되어 있다. 또한, 이러한 중간 유로(1161)를 중심으로 하여 그 둘레에 방사형으로 복수 개의 싸이클론 모듈들(P5)이 위치한다. 중간 파트(P2)의 외통(113)은 하부 파트(P1)의 외통에 일체화되어 하나의 구조로 형성될 수 있다.
복수 개의 싸이클론 모듈들(P5)은, 중간 파트(P2) 내에서 중앙에 형성된 중간 유로(1161)를 중심으로 하여 방사형으로 배치되며, 하부 파트(P1)에 형성된 외기 유입구(1141)를 통해 유입되는 외기, 즉 미세 먼지를 포함하고 있는 오염 공기를 싸이클론 유닛들(111) 각각에 형성된 싸이클론 구조물로 회전시켜 미세 먼지를 복수 단에 걸쳐서 분리해내는 방식으로 미세 먼지 저감 처리한다. 그리하여, 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기는 중간 유로(1161) 측으로 진행시키고(화살표 A42 참조), 미세 먼지 저감 처리 이후의 청정 공기는 상방향으로(도 4의 화살표 A2 참조) 진행시킨다. 여기서 각각의 싸이클론 유닛에 의해 처리된 결과물, 즉 미세 먼지 저감 처리 이후의 청정 공기, 및 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기는 상대적인 개념이다. 즉, 싸이클론 유닛 하나를 기준으로 살펴보면, 싸이클론 유닛으로 유입되는 공기는 싸이클론 구조물에 의해 회전하게 되며, 그 결과 비중이 상대적으로 큰 입자(즉, 이러한 상대적으로 비중이 큰 입자를 함유하는 공기)는 바깥쪽으로 회전하게 된다. 따라서, 상방향, 즉 후속 단의 싸이클론 유닛 측으로 전달되는 공기는, 측면 방향으로 나가는 공기에 비해, 오염 물질이 상대적으로 적게 포함하게 된다. 또한, 하나의 싸이클론 모듈 내에서 복수 개의 싸이클론 유닛이 다단으로 연결되어 있으므로, 결과적으로는 전단, 즉 아랫 부분의 싸이클론 유닛에서 나가는 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기 또는 청정 공기보다, 후속 단의 싸이클론 유닛에서 나가는 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기 또는 청정 공기에 함유된 오염 물질이 더 적다.
복수 개의 싸이클론 모듈들(P5)의 개수는 도4에서는 8개로 도시되어 있으나, 이러한 개수로 한정되지 않고, 미세 먼지 저감 장치가 설치되는 시설의 규모나 용량에 따라서 가변적일 수 있다.
상부 파트(P3)는, 복수 개의 싸이클론 모듈들(P5)로부터의 미세 먼지 저감 처리 이후의 청정 공기를 외부로 배출하기 위한 청정 공기 배출구(1152)가 형성되어 있다. 상부 파트(P3)에는 청정 공기 배출구(1152) 뿐만 아니라, 복수 개의 싸이클론 모듈들(P5)의 후단으로부터 나오는 미세 먼지 저감 처리 이후의 청정 공기의 일정량이 유입될 수 있는 공간(1151)이 더 형성된다.
오염 공기 재처리 유닛들(118)을 포함하고 있는 오염 공기 재처리 파트(P4)는, 하부 파트(P1)의 하부에 위치하여 하부 유로(1162)를 통해 유입되는 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기를, 오염 공기 재처리 유닛들(118) 각각에 형성된 싸이클론 구조물로 회전시켜 미세 먼지를 분리해내는 방식으로 재처리한 후, 재처리 이후의 공기를, 하부 파트(P1)의 외기 유입 공간(1142)으로 내보낸다. 앞서 간단히 언급한 바와 같이, 오염 공기 재처리 파트(P4)의 외통은 하부 파트(P1)의 외통과 일체화될 수 있다.
오염 공기 재처리 유닛들(118)도 또한 도 4에 도시된 바와 같이, 싸이클론 모듈들(P5) 각각에 대응되게 하부에 위치하여, 오염 공기 재처리 파트(P4) 내부까지 더 연장된 하부 유로(1162)를 중심으로 하여 방사형으로 복수 개로 배치될 수 있다. 또한, 오염 공기 재처리 유닛들(118) 각각은, 하부 유로(1162)와 연통되는 오염 공기 유입구(1181), 오염 공기 유입구(1181)를 통해 유입되는 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기가 회전하도록 하는 재처리 싸이클론 구조물(1182), 재처리 싸이클론 구조물(1182)로 회전시켜 미세 먼지를 분리해내는 방식으로 재처리한 후 재처리 이후의 공기를 외기 유입 공간(1142)으로 내보내는 재처리 공기 배출구(1183), 및 재처리 싸이클론 구조물(1182)에 의해 재처리 이후의 미세 먼지를 배출하기 위한 미세먼지 배출구(1184)를 포함한다.
또한, 도면으로 도시되지는 않았으나, 오염 공기 재처리 파트(P4)의 내부에 수집되는 미세 먼지를 주기적으로 외부로 배출하여 수거하기 위해(도 4의 화살표 A6), 미세 먼지 배출구(미도시)가 오염 공기 재처리 파트(P4)의 외통에 추가될 수 있고, 이러한 미세 먼지 배출구를 개폐할 수 있도록 밸브가 추가될 수 있다.
다음으로, 도 6을 참조하여 중간 파트(P2) 내에 방사형으로 배치되는 복수 개의 싸이클론 모듈들(P5) 각각에서 상하로 배열되는 복수 개의 싸이클론 유닛들(111)에 대하여 설명한다.
도 6을 참조하면, 싸이클론 유닛들(111) 각각은, 각각의 싸이클론 구조물(1111, 도 6의 (e), 또는 도 15 참조)과, 전단의 싸이클론 유닛 내에 결합될 수 있도록 하방으로 갈수록 직경이 작아지는 구조로 형성된 원뿔대 부분(1113), 후단의 싸이클론 유닛의 원뿔대 부분이 이격된 상태로 내부에 수용가능하도록 전체 구간에서 직경이 일정한 원통 부분(1112)을 포함한다. 하나의 싸이클론 유닛 내의 싸이클론 구조물에 의해 미세 먼지를 포함하는 공기가 회전한 후, 하나의 싸이클론 유닛의 원통 부분(1112)의 내측과 이 원통 부분(1112)의 내부에 수용되는 후단의 싸이클론 유닛의 원뿔대 부분의 외측 사이로, 상대적으로 더 오염된 공기, 즉 더 미세 먼지를 많이 포함한 공기가 유출되어 중앙으로 모여 하부 유로(1162) 측으로 이동하게 된다. 그리고, 하나의 싸이클론 유닛에서 싸이클론 구조물(1111)에 의해 회전되는 공기 중, 상대적으로 미세 먼지를 덜 포함하는 공기가 중간 부분에 있게 되므로, 이러한 상대적 청정 공기는 후단의 싸이클론 유닛의 원뿔대 부분을 통해 후단의 싸이클론 유닛으로 전달된다.
도 6의 (a)에서 화살표 A12는 하나의 싸이클론 유닛의 원뿔대 부분으로 유입되는 공기의 흐름을 나타낸 것이고, 화살표 A2는 후단의 싸이클론 유닛의 원뿔대 부분으로 유입되는 상대적으로 미세 먼지를 덜 포함하는 공기의 흐름을 나타낸 것이고, 화살표 A32는 하나의 싸이클론 유닛의 원통 부분과 이 원통 부분의 내부에 수용되는 후단의 싸이클론 유닛의 원뿔대 부분의 사이로 상대적으로 미세 먼지를 더 많이 포함한 공기가 유출되어 중앙으로 보여 하부 유로(1162) 측으로 이동하는 공기의 흐름을 나타낸 것이다. 즉, 도 6의 (b)에서와 같이, 전단의 싸이클론 유닛(111b)의 원통 부분 내에 후단의 싸이클론 유닛(111a)의 원뿔대 부분의 일부가 삽입되는 형태로 결합된다. 도 6의 (c)는 세 개의 싸이클론 유닛들(111a, 111b, 111c) 간의 결합 관계를 나타낸 도면이고, 도 6의 (d) 및 (e)는 두 개의 싸이클론 유닛이 결합된 상태에서의 투시도로서, 하나의 싸이클론 유닛의 원뿔대 부분과 그 전단의 싸이클론 유닛의 원통 부분 간의 관계를 더 상세히 보여주기 위한 도면이다. (d) 및 (e)에 도시된 바와 같이, 화살표 A32로 도시된 미세 먼지 저감 처리 이후 상대적으로 미세 먼지를 더 많이 포함한 공기가 중앙으로 이동할 수 있는 유로가 형성될 수 있는 정도로 이격되게 결합되어야 한다.
요컨대, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수 개의 싸이클론 유닛들(111) 각각의 싸이클론 구조물에 의해 회전되는 공기의 일부는 후단의 싸이클론 유닛의 공기 유입구를 통해 상기 후단의 싸이클론 유닛으로 전달되고(화살표 A2), 복수 개의 싸이클론 유닛들 각각의 싸이클론 구조물에 의해 회전되는 공기의 나머지는 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기로서 중간 파트(P2)의 중간 유로(1161)로 진행된 후, 이에 연결되는 하부 유로(1162)로 진행된다.
싸이클론 유닛(111)의 작동 원리는 도 15에 개략적으로 도시되어 있다. 도 15를 함께 참조하면, 전단의 싸이클론 유닛을 나와서 유입되는 공기(오염 물질을 포함하고 있는 공기임)는 화살표 A12를 따라 싸이클론 유닛의 내부로 유입된 후, 싸이클론 구조물(1111), 즉 회전 날개(Turning Vanes)에 의해 회전하게 되고, 상대적으로 입자가 큰 물질을 포함하고 있는 공기(미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기)는 화살표 A32를 따라 중앙으로 모여 중간 유로(1161) 측으로 진행하여 하부로 이동하게 되고, 상대적으로 입자가 작은 물질을 포함하고 있는 공기 또는 상대적 청정 공기(미세 먼지 저감 처리 이후의 청정 공기)는 화살표 A2를 따라 그 다음 단의 싸이클론 유닛으로 진행된다. 예시된 싸이클론 유닛에서, 회전 날개(1111)는 회전하지 않고 고정되어 있으며, 팬(도 4의 120)의 작동에 의해 진행하는 공기의 흐름에 있어서 공기는 이러한 고정된 회전 날개(1111)를 통과하면서 회전하게 된다.
각각이 이와 같은 싸이클론 유닛(111)을 복수개 포함하고 있는 복수 개의 싸이클론 모듈들(P5)은 중간 파트(P2) 내에서 복수 개의 고정 유닛들(112)에 의해 고정되며, 이에 관하여 이후 도 7과 도 8을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
다시 도 5를 참조하면, 상부 파트(P3)의 바닥(1125)에는 복수 개의 싸이클론 모듈들(P5) 각각의 최상단에 위치한 복수 개의 싸이클론 유닛들 각각에 대응되는 위치에 복수 개의 개구들이 형성된다. 이 개구들을 통해, 복수 개의 싸이클론 모듈들(P5) 각각에서 제공되는 미세 먼지 저감 처리 이후의 청정 공기를 상부 파트(P3)의 내부 공간(1151)으로 유입시킨 후, 청정 공기 배출구(1152)를 통해 나갈 수 있도록 하는 통로 역할을 한다. 또한, 상부 파트(P3)의 바닥(1125)에서, 중앙 부분, 즉 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기의 하강 유로가 형성되도록 폐쇄되어 있다. 상기 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기의 하강 유로는, 중간 파트(P2)의 중간 유로(1161)을 따라 이동하는 경로이다.
또한, 하부 파트(P1)의 외기 유입 공간(1142)의 바닥은, 재처리 공기 배출구(1183)로부터의 재처리 이후의 공기가 유입되도록 오염 공기 재처리 유닛들(118)에 대응되는 위치에 형성되는 복수 개의 개구들(도 5의 하부 파트(P2) 참조)을 포함한다. 따라서, 본 발명의 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치는, 초기 기동시점을 제외하고는 정상 동작 중에는 항상 외기 유입구(1141)를 통해서 유입되는 외기와 재처리 공기 배출구(1183)를 통해 유입되는 재처리 이후의 공기가 혼합되어 싸이클론 모듈들(P5) 측으로 제공되게 된다.
도 7은 각 층의 고정 유닛(112a, 112b; 112)에 복수 개의 싸이클론 유닛들(111)이 결합된 상태를 상세히 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 동일한 높이에 위치하는 복수 개의 싸이클론 유닛들을 고정시키기 위한 하나의 고정 유닛(112)을 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 7을 참조하면, 복수 개의 고정 유닛들(112a, 112b; 112) 각각은 동일 층에 위치한 복수 개의 싸이클론 유닛들(111a1, 111a2, 111b1, 111b2)을 고정시킨다. 즉, 고정 유닛 112a은 싸이클론 유닛들 111a1, 111a2을 고정시키고, 고정 유닛 112b은 싸이클론 유닛들 111b1, 111b2를 고정시킨다. 달리 표현하면, 하나의 고정 유닛(예컨대, 112a)이 복수 개의 싸이클론 유닛들(111a1, 111a2, ...)을 동일 층에 위치하도록 고정시키고 있다.
도 7의 (a)와 같이 하나의 중간 파트(P2)의 외통(113) 내에 고정되어 있는 고정 유닛(112b)에 싸이클론 유닛들(111b1, 111b2)을 고정시킨 상태에서, 다음 단에 위치할 고정 유닛(112a)을 아랫 방향으로 이동시켜 차례대로 복수 개의 싸이클론 유닛들을 고정시킨다. 물론 길이 방향, 즉 높이 방향을 고려할 때, 전단의 싸이클론 유닛과 후단의 싸이클론 유닛(예컨대, 111a1과 111b1)이 대체로 일렬로 유지된 상태에서 (b)에 도시된 바와 같이 적절한 간격을 유지하도록 고정되어 길이 방향으로 하나의 싸이클론 모듈을 형성할 수 있도록 결합되어야 한다.
도 7과 도 8을 함께 참조하면, 고정 유닛(112a, 112b; 112)은 수평부와 수직부를 갖는다. 도 7의 (b) 또는 도 8에서와 같이, 고정 유닛(112a1)은 수평부(112a1)와 수직부(112a2)를 갖는다.
수평부(112a1)는, 동일한 높이에 위치하는 복수 개의 싸이클론 유닛들 각각을 삽입하여 고정시키기 위해 방사형으로 배치되는 복수 개의 고정 홀들(112a3)과, 방사형으로 배치되는 복수 개의 고정 홀들(112a3)의 중심에 위치하여 중간 파트(P2)의 중간 유로(1161)가 형성될 수 있도록 하는 중간 유로용 홀(112a4)을 포함하고, 원형의 단면을 갖도록 형성된다. 길이 관점에서 보면, 중간 파트(P2)의 중간 유로(1161)는 길이 방향으로 차례대로 위치하는 이러한 중간 유로용 홀들을 따라서 형성된다. 복수 개의 고정 홀들(112a3) 각각에 싸이클론 유닛들 각각을 고정시키는 방법으로서는 용접에 의한 부착 방법이 사용될 수 있으나, 이러한 방법으로 한정되는 것은 아니다.
수직부(112a2)는, 수평부(112a1)의 하부에서 수평부(112a1)를 지지하기 위해 수평부(112a1)에 연결되고, 이웃하는 고정 유닛, 즉 하부에 위치하는 고정 유닛의 수평부에 의해 지지되며, 속이 빈 원통 형상으로 형성된다.
도 9는 중간 파트(P2; 도 5)의 외통(113) 내부에 복수 개의 고정 유닛들(112)을 고정시키기 위한 구성요소로서, 중간 파트(P2)의 외통(113) 내부에 길이 방향으로 설치된 고정 슬롯(113)을 따라 고정시키는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 하나의 고정 유닛 내에 복수 개의 싸이클론 유닛들을 결합한 상태에서, 고정 슬롯(113)을 따라 화살표 방향으로 이동시켜 전단의 고정 유닛에 밀착되고 고정시키고, 고정 시킨 결과가 (b)에 도시되어 있다. 또한, (c)에 도시된 바와 같이, 고정 유닛(112)의 수평부(112a1)에는 이러한 고정 슬롯(113)을 따라 설치하는 작업의 편의성을 도모하기, 설치된 후 중간 파트(P2)의 내부에서 고정 유닛(112)이 회전하거나 유동하지 않도록 하기 위해, 홈(112a5)가 더 형성될 수 있다.
다음으로, 도 4 및 도 5와 함께 도 10 내지 도 12를 참조하여, 공기의 흐름을 중심으로 하여(도 4, 도 5, 도 10, 도 11 및 도 12의 화살표 참조), 미세 먼지 저감 처리 과정을 설명하도록 한다.
도 10은 중간 경로, 즉 중간 파트(P2) 내에서의 공기의 흐름을 나타낸 것이다. 길이 방향으로 배열된 하나의 싸이클론 모듈 내에서 공기의 흐름을 살펴보면, 하나의 싸이클 유닛 내에서 원뿔대 부분으로 유입되는 공기의 흐름 A12을 따라 유입되어, 싸이클론 구조물 내에서 미세 먼지 저감 처리된 후, 그 후단의 싸이클론 유닙의 원뿔대 부분으로는 상대적으로 미세 먼지를 덜 포함하는 공기가 화살표 A2를 따라 유입되고, 상대적으로 미세 먼지를 더 포함하고 있는 공기는 화살표 A32를 따라 싸이클론 모듈의 외부로 나간 후, 중앙의 하부 유로(도 5의 1161 참조)를 따라 화살표 A5 방향으로 하강하는 흐름을 갖게 된다. 도 4에 도시된 공기 순환 수단(120), 즉 팬(120)의 작동에 의해 미세 먼지 저감 처리가 이뤄지는 경우, 싸이클론 모듈들(P5) 내의 싸이클론 유닛들 모두에서 싸이클론 구조물에 의한 공기의 회전에 따라 입자가 상대적으로 큰 물질들을 포함하고 있는 공기가 이러한 흐름에 따라 이동하게 된다.
도 10의 (b)는 고정 부재(112) 내에 고정된 싸이클론 유닛들 각각의 결합 관계를 보여주는 사시도로서, (b)에 도시된 바와 같이, 각각의 싸이클론 모듈에 속하는 싸이클론 유닛들 중 동일한 높이에 있는 것들은 하나의 고정 부재(112) 내에 결합되어 있다. 또한 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이, 하나의 고정 부재(112)를 기준으로 하여 미세 먼지 저감 처리와 관련된 공기의 흐름을 살펴보면, 상대적으로 미세 먼지를 더 포함하고 있는 공기(화살표 A32)는 중앙으로 보여서 하방으로의 흐름(A5), 즉 중앙의 하부 유로(도 5의 1161) 측으로의 흐름을 갖게 된다. 또한, 각각의 개구를 통해 흐르는 상대적으로 미세 먼지를 덜 포함하고 있는 공기(화살표 A2)는 앞서 설명한 바와 같이 후속 단의 싸이클론 유닛의 원뿔대 부분의 내부로 유입된다.
도 11은 상부 파트(P3) 내에서의 공기의 흐름을 나타낸 것이다. 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 팬(120)의 작동에 의해 청정 공기 유출구(1152)를 통해 청정 공기가 화살표 A3 및 A4의 흐름을 따라 장치의 외부(미세 먼지의 저감 처리 대상이 되는 실내)로 배출된다. 참조부호 115는 상부 파트(P3)의 내부 공간과 내부 공간에 연통되는 청정 공기 유출구(1152)를 통칭하는 부호이다. 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 싸이클론 모듈들(P5) 각각의 최종 단의 싸이클론 유닛들로부터 나오는 청정 공기는 화살표 A2를 따라 상부 파트(P3)의 내부 공간(1151)을 거쳐 청정 공기 유출구(1152)를 통해 배출된다.
도 12는 하부 파트(P1)와 하부 파트(P1) 아래에 위치한 오염 공기 재처리 파트(P4)에서의 공기의 흐름을 나타낸 것이다. 도 12의 (a)를 참조하면, 복수 개의 싸이클론 모듈들(P5) 내 싸이클론 유닛들(111)로부터 나오는 미세 먼지를 상대적으로 더 많이 포함하고 있는 공기는 화살표 A32를 따라 중앙으로 보여 화살표 A5를 따라 하부 유로로 전달되어, 하부 파트(P1)의 하부에 위치한 오염 공기 재처리 유닛들(118)을 포함하는 오염 공기 재처리 파트(P4)의 내부로 유입된다. 앞서 설명한 바와 같이, 하부 유로와 연통되는 오염 공기 유입구(1181)를 통해 유입되고, 유입된 오염 공기는 재처리 싸이클론 구조물(1182)에 의해 회전되어 미세 먼지가 분리되는 방식으로 재처리되어, 재처리 이후의 공기는 재처리 공기 배출구(1183)를 통해 외기 유입 공간(1142)으로 배출된다. 그리고, 재처리 이후의 미세 먼지는 미세먼지 배출구(1184)를 통해 배출된다. 이후, 재처리 이후의 미세 먼지는 주기적으로 분리/수거될 수 있다. 도 12의 (b)에서는 오염 공기 재처리 파트(P4) 내에 위치한 오염 공기 재처리 유닛들(118)과 하부 파트(P1)에 위치한 싸이클론 유닛들(111) 간의 대응 관계를 보여주고 있다.
오염 공기 재처리 파트(P4) 내에 위치한 오염 공기 재처리 유닛(118)의 일 예는 도 16에 도시되어 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 오염 공기 재처리 유닛(118)에 의해 재처리된 후 A7을 따라, 외기 유입 공간(도 12의 1142)으로 배출된다. 오염 공기 재처리 유닛(118)은 오염 공기 유입구(1181)를 통해 유입되는 오염 공기가 재처리 싸이클론 구조물(1182)에 의해 회전하게 되고, 그 결과, 상대적으로 무거운 오염 물질, 즉 미세 먼지는 미세 먼지 배출구(1184)를 통해 배출되고, 재처리 이후의 공기는 화살표 A7을 따라 재처리 공기 배출구(1183)를 통해 외기 유입 공간(1142)으로 유입된 후, 외기 유입 공간(1142) 내로 유입되는 외기와 함께 혼합되어 싸이클론 모듈(P5)을 통한 상측으로의 흐름을 유지하면서, 일련의 미세 먼지 저감 처리 과정의 순환 싸이클을 유지하게 된다.
본 발명의 미세 먼지 저감 장치의 외형은 여러가지 형태로 변형되어서 현장에 적용될 수 있다. 예컨대, 도 4 또는 도 13에 도시된 바와 같이 상부 파트, 중간 파트, 하부 파트, 그리고 오염 공기 재처리 파트의 외통이 모두 하나의 원통형을 이루도록 형성될 수도 있다. 또한 도 14에 도시된 바와 같이, 외기 유입구의 방향을 정하거나 설치가 용이할 수 있도록, 상부 파트(115)가 직육면체 형태로 형성될 수도 있다. 더 나아가, 오염 공기 재처리 파트의 외통도 또한 직육면체 형태로 형성될 수도 있다.
도 13과 도 14는 본 발명의 미세 먼지 저감 장치를 버스 정류장에 적용한 예들을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 도면들에 도시된 바와 같이, 내부 공간이나 용량 등을 고려하여 복수 개의 미세 먼지 저감 장치(100)를 버스 정류장 내에 설치할 수 있다. 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 버스 정류장에는 전방 가운데에 스크린 도어(130)가 설치될 수 있고, 양측으로 출입문(140)이 설치될 수 있다. 또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 미세 먼지 저감 장치들은 스크린 도어의 반대편 내벽에 밀착되도록 설치하여, 버스 정류장을 이용하는 사람들을 위해 충분한 공간을 확보하도록 할 수 있다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 18에 도시된 예는, 앞서 설명된 미세 먼지 저감 장치와 비교할 때, 복수 개의 싸이클론 모듈들이 하나의 싸이클론 모듈(P25)로 바뀌었고, 중앙에 위치한 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기의 경로가 중앙이 아니라 싸이클론이 위치한 외부의 둘레를 따라 형성되어 있다는 점에서 차이가 있다.
도 18을 참조하면, 하나의 싸이클론 모듈(P25)을 이용하는 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치는, 외기 유입구가 일측에 형성되고 상기 외기 유입구와 직접적으로 연통되는 외기 유입 공간이 형성되며, 상기 외기 유입 공간과 직접적으로 연통되지 않고 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기가 하방향으로 진행하도록 하부 유로가 상기 외기 유입 공간의 둘레를 따라 형성되는, 하부 파트(P21)와, 상기 하부 파트의 상부에 위치하고, 중앙에 내측 공간이 마련되고 상기 하부 유로 측으로 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기가 진행하도록 상기 하부 유로와 연통된 중간 유로가 상기 내측 공간의 둘레를 따라 형성된, 중간 파트(P22)와, 상기 중간 파트의 내측 공간에 배치되며, 상기 외기 유입구를 통해 유입되는 외기를 싸이클론 구조물로 회전시켜 미세 먼지를 분리해내는 방식으로 미세 먼지 저감 처리하여, 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기를 상기 중간 유로 측으로 진행시키고, 미세 먼지 저감 처리 이후의 청정 공기를 상방향으로 진행시키는, 싸이클론 모듈(P25)과, 상기 싸이클론 모듈로부터의 미세 먼지 저감 처리 이후의 청정 공기를 외부로 배출하기 위한 청정 공기 배출구가 형성되는 상부 파트(P23), 그리고, 상기 하부 파트의 하부에 위치하며, 상기 하부 유로와 연통되는 오염 공기 유입구, 재처리 싸이클론 구조물, 상기 오염 공기 유입구를 통해 유입되는 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기를 상기 재처리 싸이클론 구조물로 회전시켜 미세 먼지를 분리해내는 방식으로 재처리한 후 재처리 이후의 공기를 상기 외기 유입 공간으로 내보내는 재처리 공기 배출구, 및 상기 재처리 이후의 미세 먼지를 배출하기 위한 미세먼지 배출구가 형성된, 오염 공기 재처리 유닛을 포함한다.
중간 파트(P22)에 형성된 중간 유로와 하부 파트(P21)에 형성된 하부 유로는 하나의 통로를 형성하도록 연통되어 있다. 그리고, 싸이클론 모듈(P25) 내의 싸이클론 유닛들, 그리고 싸이클론 유닛들 간의 결합관계는 앞서 도 4 내지 도 12를 참조하여 설명된 실시예에서와 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
화살표들을 중심으로 공기의 흐름에 대하여 살펴보면, 공기 순환 유닛(220)의 작용에 의해 실내 공간으로 청정 공기(화살표 A103, A104)가 최종적으로 제공되며, 미세 먼지 저감 처리 이후의 청정 공기의 흐름은 화살표 A102를 따르며, 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기의 흐름은 화살표 A132 및 화살표 A105를 따른다. 화살표 A106은 재처리 이후 하부 파트(P21)의 내부 공간으로 유입되는 공기의 흐름이고, 화살표 A107은 미세 먼지의 흐름이다. 또한, 처리 후 수집된 미세 먼지는 주기적으로 분리 및 배출될 수 있다(화살표 A108).
뿐만 아니라, 공기의 흐름을 강화하기 위해, 추가 팬(222)이 더 설치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 재처리 파트(P24) 내에서 오염 공기 유입구의 전단에 설치될 수도 있으나, 이와는 다르게, 하부 파트(P21) 내의 하부 유로, 중간 파트(P22) 내의 중간 유로 중 어느 한 부분에 설치될 수도 있고, 팬의 형태로 뿐만 아니라, 브로워의 형태로도 설치될 수도 있다.
도 18에 도시된 이러한 미세 먼지 저감 장치는 비교적 처리 용량이 적어도 되는 실내 공간에 설치되기에 더 적합할 것이다.
110, 220 : 미세 먼지 저감 장치
120, 220 : 팬(공기 순환 수단) 122, 222 : 추가 팬
P1 : 하부 파트
P2 : 중간 파트
P3 : 상부 파트
P4 : 싸이클론 모듈
P5 : 오염 공기 재처리 파트 118 : 오염 공기 재처리 유닛

Claims (8)

  1. 외기 유입구가 일측에 형성되고 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기가 하방향으로 진행하도록 하부 유로가 중앙에 형성되며, 상기 하부 유로와 직접적으로 연통되지 않고 상기 외기 유입구와 직접적으로 연통되는 외기 유입 공간이 형성된, 하부 파트(P1);
    상기 하부 파트의 상부에 위치하고 상기 하부 유로 측으로 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기가 진행하도록 상기 하부 유로와 연통된 중간 유로가 중앙에 형성된, 중간 파트(P2);
    상기 중간 파트 내에서 상기 중간 유로를 중심으로 하여 방사형으로 배치되며, 상기 외기 유입구를 통해 유입되는 외기를 싸이클론 구조물로 회전시켜 미세 먼지를 분리해내는 방식으로 미세 먼지 저감 처리하여, 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기를 상기 중간 유로 측으로 진행시키고, 미세 먼지 저감 처리 이후의 청정 공기를 상방향으로 진행시키는, 복수 개의 싸이클론 모듈들(P4);
    상기 싸이클론 모듈들로부터의 미세 먼지 저감 처리 이후의 청정 공기를 외부로 배출하기 위한 청정 공기 배출구가 형성되는 상부 파트(P3); 및
    상기 하부 파트의 하부에 위치하며, 상기 하부 유로와 연통되는 오염 공기 유입구, 재처리 싸이클론 구조물, 상기 오염 공기 유입구를 통해 유입되는 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기를 상기 재처리 싸이클론 구조물로 회전시켜 미세 먼지를 분리해내는 방식으로 재처리한 후 재처리 이후의 공기를 상기 외기 유입 공간으로 내보내는 재처리 공기 배출구, 및 상기 재처리 이후의 미세 먼지를 배출하기 위한 미세먼지 배출구가 형성된, 복수 개의 오염 공기 재처리 유닛들(118);을 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 복수 개의 싸이클론 모듈들 각각은 상하로 배열되는 복수 개의 싸이클론 유닛들을 포함하며,
    상기 복수 개의 싸이클론 유닛들 각각은 공기 유입구 및 상기 공기 유입구를 통해 유입된 공기를 회전시키는 싸이클론 구조물을 포함하며,
    상기 복수 개의 싸이클론 유닛들 각각의 싸이클론 구조물에 의해 회전되는 공기의 일부는 후속 단의 싸이클론 유닛의 공기 유입구를 통해 상기 후속 단의 싸이클론 유닛으로 전달되고, 상기 복수 개의 싸이클론 유닛들 각각의 싸이클론 구조물에 의해 회전되는 공기의 나머지는 상기 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기로서 상기 중간 파트(P2)의 상기 중간 유로로 전달되는 것을 특징으로 하는, 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치는 상기 중간 파트 내에 위치하는 복수 개의 고정 유닛들;을 더 포함하며,
    상기 복수 개의 고정 유닛들 각각은,
    상기 복수 개의 싸이클론 모듈들에서 동일한 높이에 위치하는 복수 개의 싸이클론 유닛들을 고정시키기 위해, 동일한 높이에 위치하는 복수 개의 싸이클론 유닛들 각각을 삽입하여 고정시키기 위해 방사형으로 배치되는 복수 개의 고정 홀들과, 방사형으로 배치되는 상기 복수 개의 고정 홀들의 중심에 위치하여 상기 중간 파트(P2)의 상기 중간 유로가 형성되도록 허용하는 중간 유로용 홀을 포함하고 원형으로 형성되는 수평부와, 상기 수평부의 하부에서 상기 수평부를 지지하기 위해 상기 수평부에 연결되고, 이웃하는 고정 유닛의 수평부에 의해 지지되며 속이 빈 원통 형상으로 형성되는 수직부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 상부 파트(P3)의 바닥은 상기 복수 개의 싸이클론 모듈들 각각의 최상단에 위치한 복수 개의 싸이클론 유닛들로부터의 미세 먼지 저감 처리 이후의 청정 공기를 외부로 배출할 수 있도록, 상기 복수 개의 싸이클론 모듈들 각각의 최상단에 위치한 복수 개의 싸이클론 유닛들 각각에 대응되는 위치에 형성되는 복수 개의 개구들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 하부 파트(P1)의 상기 외기 유입 공간의 바닥은,
    상기 재처리 공기 배출구로부터의 재처리 이후의 공기가 유입되도록 상기 오염 공기 재처리 유닛들에 대응되는 위치에 형성되는 복수 개의 개구들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 하부 유로, 상기 중간 유로 및 상기 청정 공기 배출구의 전단 중 적어도 어느 하나에 배치되는 공기 순환 수단;을 포함하는, 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치.
  7. 외기 유입구가 일측에 형성되고 상기 외기 유입구와 직접적으로 연통되는 외기 유입 공간이 형성되며, 상기 외기 유입 공간과 직접적으로 연통되지 않고 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기가 하방향으로 진행하도록 하부 유로가 상기 외기 유입 공간의 둘레를 따라 형성되는, 하부 파트;
    상기 하부 파트의 상부에 위치하고, 중앙에 내측 공간이 마련되고 상기 하부 유로 측으로 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기가 진행하도록 상기 하부 유로와 연통된 중간 유로가 상기 내측 공간의 둘레를 따라 형성된, 중간 파트;
    상기 중간 파트의 내측 공간에 배치되며, 상기 외기 유입구를 통해 유입되는 외기를 싸이클론 구조물로 회전시켜 미세 먼지를 분리해내는 방식으로 미세 먼지 저감 처리하여, 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기를 상기 중간 유로 측으로 진행시키고, 미세 먼지 저감 처리 이후의 청정 공기를 상방향으로 진행시키는, 싸이클론 모듈;
    상기 싸이클론 모듈로부터의 미세 먼지 저감 처리 이후의 청정 공기를 외부로 배출하기 위한 청정 공기 배출구가 형성되는 상부 파트; 및
    상기 하부 파트의 하부에 위치하며, 상기 하부 유로와 연통되는 오염 공기 유입구, 재처리 싸이클론 구조물, 상기 오염 공기 유입구를 통해 유입되는 미세 먼지 저감 처리 이후의 오염 공기를 상기 재처리 싸이클론 구조물로 회전시켜 미세 먼지를 분리해내는 방식으로 재처리한 후 재처리 이후의 공기를 상기 외기 유입 공간으로 내보내는 재처리 공기 배출구, 및 상기 재처리 이후의 미세 먼지를 배출하기 위한 미세먼지 배출구가 형성된, 오염 공기 재처리 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 하부 유로, 상기 중간 유로, 상기 청정 공기 배출구의 전단 및 상기 오염 공기 유입구의 전단 중 적어도 어느 하나에 배치되는 공기 순환 수단;을 포함하는, 다중 이용 시설의 미세 먼지 저감 장치.

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