WO2019107677A1 - 정전분무 싸이클론 공기청정기 - Google Patents

정전분무 싸이클론 공기청정기 Download PDF

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WO2019107677A1
WO2019107677A1 PCT/KR2018/005358 KR2018005358W WO2019107677A1 WO 2019107677 A1 WO2019107677 A1 WO 2019107677A1 KR 2018005358 W KR2018005358 W KR 2018005358W WO 2019107677 A1 WO2019107677 A1 WO 2019107677A1
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air
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outlet
cyclone
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PCT/KR2018/005358
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Inventor
박기완
박진희
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동원중공업(주)
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    • F24F8/10—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering
    • F24F8/192—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering by electrical means, e.g. by applying electrostatic fields or high voltages
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    • F24F8/133—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering using wet filtering by direct contact with liquid, e.g. with sprayed liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/14—Construction of the underflow ducting; Apex constructions; Discharge arrangements ; discharge through sidewall provided with a few slits or perforations
    • B04C5/185—Dust collectors
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Definitions

  • the present invention relates to an air cleaner having a cyclone, more particularly, to an air cleaner having a cyclone capable of effectively removing fine dust using electrostatic spraying,
  • the dust collecting method includes a gravity dust collecting device for precipitating dust naturally by the movement of air using gravity, an inertial force collecting device for collecting dust by inertia at a turning point by rapidly changing the airflow direction, a filtering dust collecting method using a filter, A centrifugal force collecting device using centrifugal force, and an electric dust collecting method using static electricity are known.
  • the air cleaning method is known as a U.V./photocatalytic method, a high-temperature plasma method, a low-temperature plasma method, a biofilter method, a hybrid method in which a filter and a plasma are combined.
  • Such a dust collecting method and an air cleaning method are selected by taking advantage of different strengths and weaknesses.
  • the term "Cyclone” refers to a centrifugal separator that separates solid particles, droplets, etc. suspended in a fluid by using a centrifugal force generated by a vortex flow of the fluid by the difference in specific gravity.
  • a cyclone air purifier refers to a device that is equipped with a Cyclone to purify air by centrifugally separating the air containing foreign matter by a cyclone.
  • the dust collection rate for the fine dust ⁇ 5 ⁇ m
  • the electric dust collection method is known to be very effective for fine dust.
  • Korean Patent No. 10-0150707 discloses a dust collector employing a cyclone system. As shown in FIG. 1, a wire-shaped discharge electrode is installed inside a hopper to generate a corona discharge inside the hopper to ionize the fine dust, And is collected by the dust collector at the bottom of the hopper by its own weight while hitting the wall after moving.
  • Korean Patent Registration No. 10-0150707 discloses that a preliminary charging device is additionally provided at the inlet of the cyclone so that fine dust is first charged and moved to the inside of the cyclone, .
  • the electrode structure of the preliminary charging device is different from that of the cyclone, so that two power supply devices are required, and the VOC removal efficiency is not large because the plasma generating area is small.
  • Korean Patent Publication No. 2004-0103627 discloses a case having a suction port and a discharge port; A fan for sucking air into the case through the suction port of the case or discharging air to the outside of the case through a discharge port of the case;
  • the air suction tube is provided with an air suction pipe protruding to draw air in the case into the case together with the operation of the fan.
  • the dust is removed from the air drawn through the air suction pipe by a centrifugal force or removed through static electricity and then discharged through an air discharge pipe
  • a plurality of cyclones A dust tank for collecting dust removed from each cyclone; And a filter unit connected to the air discharge pipe of the cyclones to purify the air discharged from the cyclones.
  • no technique has been developed for a cyclone air purifier capable of removing fine dust using electrostatic spraying technology.
  • Such a conventional cyclone introduces the mixed gas into the main body through the inlet pipe, and the introduced mixed gas descends while turning along the inner wall of the main body.
  • the cross-sectional area of the upper cylindrical portion of the main body is larger than the cross-sectional area of the inflow pipe, the flow rate of the introduced mixed gas is temporarily reduced so that the dust particles moved by the flow velocity are primarily separated.
  • residual dust is pushed outwardly, that is, toward the inner wall of the main body by the rotational force, thereby separating dust from the gas.
  • the gas separated from the dust is re-raised through the center of the swivel and discharged through the discharge pipe.
  • the separated dust descends along the inner wall of the main body and is collected in the collecting chamber.
  • the present invention provides an electrostatic atomizing cyclone air purifier comprising: a cylinder part (200) through which air flows in through a suction port (110); A guide part 300 formed to extend from the cylindrical part; And an outlet (400) provided at a central portion of the cylindrical portion and guiding the outflow of air rising and reversely rising, and a plurality of water discharging portions are provided on an outer circumferential surface of the outlet portion to discharge water charged on the inner circumferential surface of the cylindrical portion, And a needle (410).
  • a flow path may be formed in the outlet portion of the double pipe type so that the water supplied to the upper portion flows in a stepwise manner to the lower portion.
  • the outlet includes a liquid inlet 411 formed at an upper end thereof; An upper liquid receiving portion (412) communicating with the liquid inlet and formed on the upper portion of the outlet portion; And a plurality of partition walls 413 for allowing a predetermined amount of water discharged through one end of the liquid containing portion to flow to the lower portion.
  • a needle may be formed on the partition wall in the direction of the outer circumference of the outflow portion.
  • water discharged from the needle may have a distance for electrostatic spraying.
  • a lower liquid receiving portion 414 formed at a lower portion of the outlet portion to receive water flowing over the partition wall.
  • outflow portion formed with the flow path may be divided into one or more flow paths.
  • a vessel 500 communicating with the discharge port to collect the water discharged from the needles.
  • a pump 600 connected to one end of the vessel and supplying water to the outlet may be formed.
  • a filter may be formed, which is connected to one end of the vessel and filters foreign substances in the water.
  • a discharge plate 800 may be formed between the inner circumferential surface of the cylindrical portion and the outer circumferential surface of the outflow portion to increase an air treatment flow rate of the cyclone air cleaner.
  • a guide vane 900 is provided between the inner circumferential surface of the cylindrical portion and the outer circumferential surface of the outflow portion in order to increase the air treatment flow rate of the cyclone air cleaner, .
  • the guide portion may further include a pivoting guide member for guiding the pivoting flow path.
  • liquid droplet is a mixture of water and water and an ionizing liquid.
  • electrostatic spray cyclone air purifiers can exhibit a constant removal efficiency over a relatively wide operating range.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an electrostatic spray cyclone air purifier according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an isometric sectional view of an electrostatic spray cyclone air purifier according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an enlarged top view of an electrostatic spray cyclone air purifier according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an enlarged top view of an electrostatic spray cyclone air cleaner in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic view of an outlet according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a side view of an outlet according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of an outlet according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figures 8 and 9 are isometric views of an electrostatic spray cyclone air purifier according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a side view of an electrostatic spray cyclone air purifier according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic view of an electrostatic spray cyclone air cleaner according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an isometric sectional view of an electrostatic spray cyclone air cleaner according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross- FIG. 4 is a cross-sectional view of an enlarged view of an upper portion of the electrostatic spray cyclone air cleaner according to the preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of an electrostatic spray cyclone air cleaner according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a side view of the outlet according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the outlet according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIGS. 8 and 9 are schematic views of a preferred embodiment of the present invention Is an isometric view of the electrostatic spray cyclone air cleaner.
  • a flow path may be formed in the outlet portion of the double pipe type so that the water supplied to the upper portion flows in a stepwise manner to the lower portion.
  • the outlet includes a liquid inlet (411) formed at one side of the upper end; An upper liquid receiving portion (412) communicating with the liquid inlet and formed on the upper portion of the outlet portion; And a plurality of partition walls 413 for allowing a predetermined amount of water discharged through one end of the liquid containing portion to flow to the lower portion.
  • the upper liquid receiving portion formed in the outlet portion may receive a predetermined amount of water.
  • Water flowing into the upper liquid containing portion may be charged with (-) or (+).
  • a water level control unit for additionally checking the flow rate may be formed in order to prevent water supplied to the upper liquid containing portion from overflowing and short-circuiting.
  • the water level adjusting unit may be a water level adjusting bowl, and supply and stop of water may be performed according to the up and down movement of the water level adjusting water depending on the supplied water.
  • the shape of the partition is not limited as long as it can accommodate a certain amount of flowing water.
  • the cyclone air purifier is formed as a cylindrical body and the lower end is formed as a conical part having a lower light-tight cone, and an exhaust port is mounted at an end thereof.
  • the closed upper end side is formed with a suction port communicating with an inflow pipe for introducing air.
  • the suction port is located at a portion deviated from the center of the cyclone air purifier body to an outer angle, Turn it along the inner wall of the body.
  • the cross-sectional area of the suction port and the top cross-sectional area of the cyclone air cleaner main body are formed at a ratio of 1: 1 to 3: 1, thereby minimizing a change in sectional area of the flow path through which the mixed gas moves.
  • Sectional area of the cyclone air cleaner main body which is obtained by subtracting the cross-sectional area of the outflow portion, which will be described later, from a cross-sectional area of the inlet port to an upper cross- .
  • a needle may be formed on the partition wall in the direction of the outer circumference of the outflow portion.
  • the needle is formed in a part of the partition wall receiving part for receiving a predetermined amount of water, so that the water can be discharged through the needle in the direction of the outer circumferential surface of the outflow part.
  • the needle may be formed in each of the partition receiving portions.
  • a plurality of the needles may be formed in the partition wall receiving portion.
  • the distance between the end of the needle protruded to the outer circumferential surface of the outflow port and the inner surface of the cylindrical portion may be a distance for discharging the water discharged from the needle to be electrostatically sprayed.
  • the spacing distance may be 3 to 50 cm. Preferably 5 to 40 cm, and more preferably 10 to 30 cm. If the distance is shorter than the separation distance, a shot may occur. If the separation distance is longer than the separation distance, electrostatic spraying phenomenon does not occur.
  • An inner diameter narrow portion may be formed at an intermediate portion of the main body of the cyclone air cleaner.
  • the inner diameter narrow portion is protruded in a ring shape along the inner wall surface about the central axis of the cyclone body.
  • the inner diameter narrow portion gradually protrudes from the upper portion where the suction port is formed, and gradually passes through the curved portion and returns to the original tube inner diameter.
  • a lower liquid receiving portion (414) formed at a lower portion of the outlet portion to receive water flowing over the partition wall.
  • the lower liquid containing portion may include a backflow prevention unit and a leakage preventing unit to prevent the liquid from being sucked into the discharge portion so that the inflow water can not be directed toward the partition formed on the upper portion.
  • the backflow prevention unit and the leakage prevention unit can be any device as long as it can prevent water from flowing backward.
  • the backflow prevention unit and the leakage prevention unit may preferably be a needle. It is apparent that the number and diameter of the needles can be changed in design to the extent that water can be prevented from flowing backward and outflowing.
  • the protruding height of the curved portion of the narrowed inner diameter portion is set to be in the range of 1/15 to 1/8 of the vertical length of the narrowed inner diameter portion so as to gently protrude, thereby minimizing the flow resistance of the air pivoted by the inflation of the inner diameter narrowed portion .
  • the length of the inner diameter narrow portion protruding from the central axis of the cyclone body may be in a range of 1/8 to 1/3 of the radius of the cyclone body so that the diameter of the cyclone body is excessively So that the solid particles can be easily discharged.
  • the outflow portion protrudes in the longitudinal direction, that is, in the direction of the central axis of the cyclone air cleaner main body, from the inner upper surface of the cyclone air cleaner main body.
  • the protruding length of the outlet is formed to have a length that can cover the vertical length of the inlet so that the air introduced through the inlet is guided by the outlet and the inner wall surface of the cyclone air purifier body to perform swirling motion .
  • the outflow portion formed with the flow path may be divided into one or more flow paths.
  • the outflow portion of the double pipe type may be divided into quadrants and one channel may be formed at intervals of 90 degrees.
  • the liquid inflow portion, the upper liquid containing portion, the partition and the lower liquid containing portion may be respectively formed in the outflow portion where the one flow path is formed.
  • the lower end of the guide portion is formed with a discharge port 310 formed to discharge contaminants contained in the air by being electrostatically sprayed and brought into contact with the untreated water and discharging the water discharged from the needles (Not shown) may be formed.
  • a separating unit capable of separating contaminants separated and collected from the air may be formed in the vessel.
  • the separation unit is not limited to the shape and material of the separation unit as long as the contaminant can be separated.
  • the separation unit may be a filter.
  • a pump 600 connected to one end of the vessel for supplying water to the outlet.
  • a charging unit for charging the water supplied to the pump and / or the vessel may be connected.
  • connection of the charging unit does not cause a short circuit.
  • (-) is connected to the outlet through which the water travels, the vessel and the pump, and (+) can be connected to the cylinder, guide or body.
  • An insulating unit may be formed at a portion where the outlet portion and the cylindrical portion are coupled.
  • the insulating unit may be an agile.
  • main body 700 for accommodating components constituting the cyclone.
  • the suction port may be formed through one side of the main body, and the outlet may contact the upper side of the main body.
  • the outlet and / or the inlet may be provided with a fan (710) for allowing air to flow in and out of the cyclone at a constant flow rate or more.
  • a discharge plate 800 may be formed between the inner circumferential surface of the cylindrical portion and the outer circumferential surface of the outflow portion to increase the air treatment flow rate of the cyclone air cleaner.
  • the discharge plate and the end of the needle may have a predetermined separation distance for the water discharged from the needle to be micro-liquidated through electrostatic spraying.
  • the spacing distance may be 3 to 50 cm. Preferably 5 to 40 cm, and more preferably 10 to 30 cm. If the distance is shorter than the separation distance, a shot may occur. If the separation distance is longer than the separation distance, electrostatic spraying phenomenon does not occur.
  • the discharge plate may be in the form of a mesh.
  • the discharge plate may have irregularities on its surface.
  • a guide vane 900 is provided between the inner circumferential surface of the cylindrical portion and the outer circumferential surface of the outflow portion in order to increase the air treatment flow rate of the cyclone air cleaner, .
  • a plurality of needles may be formed on an outer circumferential surface of the guide vane to discharge the charged water to the inner circumferential surface of the cylindrical portion and / or the outer circumferential surface of the discharge plate to form an electrostatic spray.
  • a liquid inlet formed at an upper end of the guide vane; An upper liquid containing portion communicating with the liquid inlet and formed on the upper portion of the outlet; And a plurality of partition walls for allowing a predetermined amount of water discharged through one end of the liquid containing portion to flow to the lower portion.
  • One or both ends of the guide vane may be formed in a streamlined shape to guide the flow of the air.
  • the guide portion may further include a pivoting guide member for guiding the pivoting flow path.
  • the cyclone air purifier according to the present invention is particularly suitable for an air purifier for removing minute dust in the air by causing an electrostatic reaction using water.

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Abstract

본 발명은 정전분무를 이용하여 미세분진을 효과적으로 제거할 수 있고 내부 구조가 비교적 단순하며 소형 제작이 가능한 사이클론을 구비한 공기청정기에 관한 것으로서, 산업용 및 가정용 공기 청정기에 사용되는 필터를 필요하지 않아 운영비를 줄일 수 있는 효과, 정화된 공기와 같이 미세 액적 형태의 수분이 같이 배출되므로 가습효과 및 공기내 오염물질을 제거하는 물에 고전압 하전이 되므로 물 내의 세균번식이 불가능한 효과가 있다.

Description

정전분무 싸이클론 공기청정기
본 발명은 사이클론을 구비한 공기 청정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정전분무를 이용하여 미세분진을 효과적으로 제거할 수 있고 내부 구조가 비교적 단순하며 소형 제작이 가능한 사이클론을 구비한 공기청정기에 관한 것이다.
집진 방식에는 중력을 이용하여 공기가 이동하면서 자연적으로 먼지를 침전시키는 중력 집진 장치, 공기 기류 방향을 급변시켜 전환점 부분에서 관성에 의하여 먼지를 집진하는 관성력 집진 장치, 필터를 이용한 여과 집진 방식, 가온을 이용한 세정 방식, 그리고 원심력을 이용한 원심력 집진 장치, 정전기를 이용한 전기 집진 방식 등이 알려져 있다. 또한 공기 청정 방식으로는 U.V./광촉매 방식, 고온 플라즈마 방식, 저온 플라즈마 방식, 바이오 필터 방식, 필터와 플라즈마를 조합한 하이브리드 방식 등이 알려져 있다.
이러한 집진 방식과 공기 청정 방식은 각각의 장단점을 달리하여 취사 선택되고 있다. 특히, 사이클론(Cyclone)이란 유체의 선회류(旋回流 : vortex flow)에 의해서 생기는 원심력을 이용하여 유체 속에 현탁해 있는 고체입자나 액적 등을 그 비중의 차이에 의해 분리하는 원심 분리 장치를 말하고, 사이클론 공기청정기는 그러한 사이클론(Cyclone)이 장착되어 이물질이 내포된 공기를 사이클론에 의해 원심 분리하여 공기를 정화시키는 장치를 말한다. 그러나 사이클론 방식의 집진기의 경우 미세 분진(<5 μm)에 대한 집진율이 급격히 저하되어 미세분진을 집진하기 어렵다는 단점이 있다. 한편 미세 먼지의 경우 전기 집진 방식이 매우 효과적인 것으로 알려져 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 사이클론 공기청정기 또는 사이클론은 유체를 흡입하는 흡입구 부분이 측면 부분에 덕트 형태로 되어 있어 유체가 유입되는 과정에서 마찰저항에 의해 압력손실이 발생하고, 또 종래의 사이클론 공기청정기의 구조상 사이클론은 공기 중에 포함된 미세먼지 등을 제거하는 한계가 있는 문제점이 있다.
사이클론 방식을 적용한 집진기로서 대한민국 등록특허 제10-0150707호는 도 1과 같이 호퍼 내부에 와이어 형태의 방전용 전극을 설치하여 호퍼 내부에서 코로나 방전을 일으켜 미세분진을 이온화하여 이온화된 분진이 호퍼 벽면 쪽으로 이동한 후 벽면에 부딪히면서 자중에 의해 호퍼 하단의 집진 통으로 수집되게 구성하고 있다.
그러나 호퍼 내부에 와이어만 설치하여 코로나 방전을 발생시킬 경우 코로나 방전이 주로 중심에 있는 배기관과 와이어 전극사이에서 발생하기 때문에 플라즈마 발생 영역이 작고 또한 이온화된 분진 입자가 배기면 안쪽 면으로 이동해서 벽면에 부착되는데 배기가스가 배기관의 위쪽방향으로 흐르기 때문에 집진된 먼지가 효과적으로 아래로 떨어지지 못하여 집진 효율이 낮은 단점이 있다. 또한 플라즈마 발생영역이 작아 VOC 제거 능력 또한 크지 않다는 단점이 있다.
이를 보안하기 위하여 상기 대한민국 등록특허 제10-0150707호를 살펴보면, 사이클론 입구에 예비하전장치를 추가로 구성하여 일차적으로 미세분진을 대전시켜 사이클론 안쪽으로 이동하도록 하여 사이클론 내부에서 전기 집진이 일어나도록 구성하였다. 이 경우 예비하전장치와 사이클론 내부의 전극 구조가 상이하게 달라 두 개의 전원공급장치가 필요하며, 플라즈마 발생영역이 작아 VOC 제거효율이 크지 않은 단점이 있다.
대한민국 공개특허 제2004-0103627호에서는 흡입구 및 토출구를 갖는 케이스; 상기 케이스의 흡입구를 통해 공기를 케이스의 내부로 흡입시키거나 상기 케이스의 토출구를 통해 공기를 케이스의 외부로 토출하도록 하는 팬; 상기 팬의 가동과 더불어 상기 케이스 내의 공기를 내부로 인입하도록 돌출된 공기흡입관을 가지며, 이 공기흡입관를 통해 인입된 공기로부터 분진을 원심력에 의해 낙하시키거나 정전기를 통해 제거한 후 공기토출관을 통해 배출하는 다수의 사이클론; 상기 각 사이클론으로부터 제거된 분진을 포집하는 분진탱크; 및 상기 사이클론들의 공기토출관과 연결되어 상기 사이클론들에서 배출되는 공기를 정화하는 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사이클론을 구비한 공기청정기를 개시하고 있다. 그러나 정전분무 기술을 적용한 미세먼지를 제거할 수 있는 사이클론 공기 청정기에 대한 기술을 개발된 바 없다.
이러한 종래의 사이클론은 유입관을 통해 혼합가스를 본체 내부로 유입하고, 유입된 혼합가스는 본체 내벽을 따라 선회하면서 하강하게 된다. 이때 본체의 상부원통부 단면적은 상기 유입관의 단면적보다 크기 때문에 유입된 혼합가스의 유속은 일시적으로 급감하게 되어 유속에 의해 이동되는 분진입자가 1차적으로 분리된다. 또한, 선회하면서 회전력에 의해 잔여 분진을 외측 방향 즉, 본체 내벽으로 밀어내게 되어 기체로부터 분진을 분리하게 된다. 분진을 분리한 기체는 선회된 중앙을 통해 재상승하여 배출관을 통해 배출되고, 분리된 분진은 본체 내벽을 따라 하강하여 포집챔버로 포집된다.
종래의 사이클론 구성에서 혼합가스는 유입관을 통해 사이클론의 본체 내부로 유입될 때 유로의 단면적이 급속하게 확장되고, 하강 후 상승하여 나가는 배출관에서는 단면적이 급속하게 축소되어 이송압력을 급감시키게 된다.
이러한 이송압력의 감소는 단순 배기 중의 분진제거분야에서는 문제가 없지만, 이송기체를 순환시켜 연속적으로 사용되는 분야에서는 급감되는 압력만큼 보충해야하는 문제점이 있었다. 또한, 압력손실을 최소화하면서 기체로부터 분진의 분리를 효율적으로 할 수 없다는 문제점이 있었다.
따라서, 대기 중에 존재하는 미세먼지를 효과적으로 제거하면서 소형으로 제작가능하며 습식 집진장치의 단점인 폐수 발생을 혁신적으로 줄이고 운영비도 저감할 수 있는 정전분무 사이클론 공기 청정기의 개발이 요구된다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 정전 분무를 이용하여 대기 중에 존재하는 PM2.5 이하의 작은 입자도 제거할 수 있도록 하는 정전분무 사이클론 공기 청정기를 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 정전분무 사이클론 공기 청정기는, 공기가 흡입구(110);를 통해 유입되는 원통부(200); 상기 원통부로부터 연장되어 형성된 가이드부(300); 및 상기 원통부의 중심부에 구비되어 반전상승하는 공기의 유출을 안내하는 유출부(400);를 포함하고, 상기 유출부의 외주면에는 상기 원통부의 내주면으로 하전된 물을 배출하여 정전분무를 형성하는 복수개의 니들(410);을 포함하는 사이클론 공기 청정기를 포함한다.
또한, 이중관 형태의 상기 유출부 내부에는 상부로 공급된 물이 계단형으로 하부까지 흐를 수 있도록 유로가 형성될 수 있다.
또한, 상기 유출부는 상단 일측에 형성된 액체 유입구(411); 상기 액체 유입구와 연통되며 상기 유출부의 상부에 형성된 상부 액체 수용부(412); 상기 액체 수용부 일단을 통해 배출되는 물을 소정량 수용 후 하부로 흐르게 하는 복수개의 격벽(413);을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유출부의 외주면 방향으로 상기 격벽에 니들이 형성될 수 있다.
또한, 상기 유출부의 외주면으로 돌출된 상기 니들의 끝단과 상기 원통부의 내면 사이는 상기 니들에서 배출되는 물이 정전분무되기 위한 이격거리를 갖을 수 있다.
또한, 상기 격벽을 넘어서 흐른 물을 수용하기 위해 상기 유출부의 하부에 형성된 하부 액체 수용부(414);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유로가 형성된 상기 유출부는 1개 또는 2 이상의 유로로 구획될 수 있다.
또한, 상기 가이드부의 하단은
상기 공기 내에 포함된 오염물질이 정전분무되어 미세액적화된 물과 접촉하여 배출되기 위해 형성된 배출구(310);가 형성되며,
상기 배출구와 연통되어 상기 니들에서 배출된 물이 수집되는 베슬(500);이 형성될 수 있다.
또한, 상기 베슬의 일단과 연결되며 물을 상기 유출부로 공급하기 위한 펌프(600);가 형성될 수 있다.
또한, 상기 베슬의 일단과 연결되어 물속의 이물질을 필터링하는 필터가 형성될 수 있다.
또한, 상기 사이클론 공기 청정기의 공기 처리 유량을 늘리기 위하여 상기 원통부의 내주면과 상기 유출부 외주면 사이에 방전판(800);이 형성될 수 있다.
또한, 상기 사이클론 공기 청정기의 공기 처리 유량을 늘리기 위하여 상기 원통부의 내주면과 상기 유출부 외주면 사이에 내부에는 상부로 공급된 물이 계단형으로 하부까지 흐를 수 있도록 유로가 형성된 가이드베인(900);이 형성될 수 있다.
또한, 상기 가이드부에는 선회유로를 유도하기 위한 선회유도부재;가 추가로 형성될 수 있다.
상기 액적은 물 또는 물과 이온화액을 혼합한 혼합액인 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 정전분무 사이클론 공기 청정기에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
기존 사이클론의 미세입자 제거 효율은 배가스 속도 혹은 입자크기에 따라 좌우되는 반면, 정전분무 사이클론 공기 청정기는 비교적 광범위한 운전 영역대에서 일정한 제거 효율을 나타낼 수 있다.
종래에는 선회 기류를 이용한 분리 방법으로는 PM2.5 이하의 작은 입자를 분리하는 것이 어렵다는 문제점이 있었으나, 정전분무 사이클론 공기 청정기 내부에 정전 분무를 이용하여 미세입자를 함께 제거하게 할 수 있어 제거효율을 증대되는 효과가 있다.
또한, 산업용 또는 가정용 공기 청정기에 사용되는 필터를 필요하지 않아 운영비를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 정화된 공기와 같이 미세 액적 형태의 수분이 같이 배출되므로 가습효과가 있다.
또한, 공기내 오염물질을 제거하는 물에 고전압 하전이 되므로 물 내의 세균번식이 불가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전분무 사이클론 공기 청정기의 개략도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전분무 사이클론 공기 청정기의 등각 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전분무 사이클론 공기 청정기의 상측부 확대도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전분무 사이클론 공기 청정기의 상측부 확대도의 단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유출부의 개략도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유출부의 측면도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유출부의 개략 단면도.
도 8 및 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전분무 사이클론 공기 청정기의 등각도.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전분무 사이클론 공기 청정기의 측면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
참고로, 이하에서 설명될 본 발명의 구성들 중 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 전술한 종래기술을 참조하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전분무 사이클론 공기 청정기의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전분무 사이클론 공기 청정기의 등각 단면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전분무 사이클론 공기 청정기의 상측부 확대도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전분무 사이클론 공기 청정기의 상측부 확대도의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유출부의 개략도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유출부의 측면도이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유출부의 개략 단면도이고, 도 8 및 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전분무 사이클론 공기 청정기의 등각도이다.
공기가 흡입구(110);를 통해 유입되는 원통부(200); 상기 원통부로부터 연장되어 형성된 가이드부(300); 및 상기 원통부의 중심부에 구비되어 반전상승하는 공기의 유출을 안내하는 유출부(400);를 포함하고, 상기 유출부의 외주면에는 상기 원통부의 내주면으로 하전된 물을 배출하여 정전분무를 형성하는 복수개의 니들(410);을 포함하는 사이클론 공기 청정기를 기술적 특징으로 한다.
이중관 형태의 상기 유출부 내부에는 상부로 공급된 물이 계단형으로 하부까지 흐를 수 있도록 유로가 형성될 수 있다.
상기 유출부는 상단 일측에 형성된 액체 유입구(411); 상기 액체 유입구와 연통되며 상기 유출부의 상부에 형성된 상부 액체 수용부(412); 상기 액체 수용부 일단을 통해 배출되는 물을 소정량 수용 후 하부로 흐르게 하는 복수개의 격벽(413);을 포함할 수 있다.
상기 유출부에 형성된 상기 상부 액체 수용부는 소정량의 물을 수용할 수 있다.
상기 상부 액체 수용부에 유입되는 물은 (-) 또는 (+)로 하전 될 수 있다.
상기 상부 액체 수용부에 공급되는 물이 넘쳐서 쇼트가 발생하는 것을 방지하기 위하여 추가적으로 유량을 확인할 수 있는 수위조절유닛이 형성될 수 있다.
상기 수위조절유닛은 수위조절볼일 수 있으며 상기 수위조절물의 공급되는 물에 따른 상하 이동에 따라 물의 공급 및 중단이 개계될 수 있다.
상기 격벽은 흐르는 물을 일정량 수용할 수 있다면 그 형태에는 제한되지 않는다. 바람직하게는 삼각형, 사각형 또는 다각형의 형태일 수 있다.
사이클론 공기 청정기는 원통체로, 하단은 상광하협의 원추부로 형성되며, 그 단부에 배출구가 장착된다. 또한, 밀폐된 상단 측면에는 공기를 유입하는 유입관과 연통설치되는 흡입구가 형성되는데, 상기 흡입구는 상기 사이클론 공기 청정기 본체의 중심에서 외각으로 편향된 부분에 위치하게 하여 유입되는 혼합가스가 상기 사이클론 공기 청정기 본체의 내벽면을 따라 선회하도록 한다.
이때, 상기 흡입구의 단면적과 상기 사이클론 공기 청정기 본체의 상부 단면적은 1대 1~3의 비율로 형성되며, 혼합가스가 이동하는 유로의 단면적의 변경이 최소화되도록 할 수 있다. 상기 상부 단면적은 후술할 유출부의 단면적을 뺀 상기 사이클론 공기 청정기 본체의 단면적이며, 상기 흡입구의 단면적과 상기 사이클론 공기 청정기 본체의 상부 단면적을 1대 1로 형성하여 유로 단면적의 변경 없이 공기의 이동이 이뤄지도록 한다.
상기 유출부의 외주면 방향으로 상기 격벽에 니들이 형성될 수 있다.
상기 니들은 격벽이 일정량의 물을 수용하는 격벽수용부 부분에 형성되어 니들을 통하여 유출부의 외주면 방향으로 물을 배출할 수 있다.
상기 니들은 상기 격벽수용부마다 형성될 수 있다.
상기 니들은 상기 격벽수용부에 복수개 형성될 수 있다.
물을 배출하는 상기 니들의 직경 및 길이는 운전조건에 따라 변경될 수 있음은 자명하다.
기 유출부의 외주면으로 돌출된 상기 니들의 끝단과 상기 원통부의 내면 사이는 상기 니들에서 배출되는 물이 정전분무되기 위한 이격거리를 갖을 수 있다.
상기 이격거리는 3 내지 50cm 일 수 있다. 바람직하게는 5 내지 40cm 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10 내지 30cm 일 수 있다. 상기 이격거리보다 짧으면 쇼트가 발생할 수 있으며, 상기 이격거리보다 길면 정전분무현상이 발생하지 않는다.
상기 사이클론 공기 청정기 본체의 중간부분에는 내경협소부가 형성될 수 있다. 상기 내경협소부는 상기 사이클론 본체의 중심축을 중심으로 내벽면을 따라 환 형태로 돌출된다. 상기 내경협소부는 상기 흡입구가 형성된 상부로부터 점차적으로 돌출되고, 만곡부를 통과하면서 점차적으로 내입되어 원래의 관체 내경으로 복귀한다.
상기 격벽을 넘어서 흐른 물을 수용하기 위해 상기 유출부의 하부에 형성된 하부 액체 수용부(414);를 포함할 수 있다.
상기 하부 액체 수용부에는 유입된 물이 상부에 형성된 격벽쪽으로 넘어가지 못하도록 역류방지유닛 및 액체가 유출부로 빨려들어가는 것을 방지하는 유출방지유닛이 형성될 수 있다.
상기 역류방지유닛 및 유출방지유닛은 물이 역류하는 것을 방지할 수 있다면 어떠한 장치여도 가능하다.
상기 역류방지유닛 및 유출방지유닛은 바람직하게는 니들일 수 있다. 상기 니들의 개수, 직경은 물이 역류 및 유출하는 것을 방지할 수 있는 정도에서 설계변경 가능함은 자명하다.
이때, 상기 내경협소부의 만곡부 돌출높이를 상기 내경협소부의 수직길이의 1/15에서 1/8 사이의 범위로 하여 완만하게 돌출되도록 함으로써 상기 내경협소부의 변곡에 의해 선회하는 공기의 유동저항을 최소화하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 내경협소부가 상기 사이클론 본체의 중심축으로 돌출되는 길이도 상기 사이클론 본체의 반경에 대해 1/8에서 1/3 사이의 범위로 하여 상기 내경협소부에 의해 상기 사이클론 본체의 직경에 과도하게 축소되는 것을 방지해 고체입자의 배출이 용이하게 이뤄지도록 한다.
유출부는 상기 사이클론 공기 청정기 본체의 내측 상면에서 길이방향 즉, 상기 사이클론 공기 청정기 본체의 중심축 방향으로 돌출되어 있다. 상기 유출부의 돌출길이는 상기 흡입구의 수직길이를 커버할 수 있는 길이로 형성하여 상기 흡입구를 통해 유입되는 공기가 상기 유출부와 상기 사이클론 공기 청정기 본체의 내벽면에 의해 안내되어 선회 이동이 이뤄지도록 한다.
상기 유로가 형성된 상기 유출부는 1개 또는 2 이상의 유로로 구획될 수 있다.
상기 유출부가 단일 유로가 형성된다면 실제 제작을 위한 가공이 어려울 수 있다.
따라서, 이중관 형태의 상기 유출부를 1개 이상으로 구획을 나눠서 복수개의 유로를 갖는 유출부로 설계할 수 있다.
바람직하게는 이중관 형태의 상기 유출부를 4등분으로 구획하여 90도 간격으로 하나의 유로를 형성할 수 있다. 상기 하나의 유로가 형성된 상기 유출부에는 각각 상기 액체 유입부, 상부 액체 수용부, 격벽, 하부 액체 수용부가 형성될 수 있다.
상기 가이드부의 하단은 상기 공기 내에 포함된 오염물질이 정전분무되어 미세액적화된 물과 접촉하여 배출되기 위해 형성된 배출구(310);가 형성되며, 상기 배출구와 연통되어 상기 니들에서 배출된 물이 수집되는 베슬(500);이 형성될 수 있다.
상기 베슬에는 상기 공기에서 분리 포집된 오염물질을 분리할 수 있는 분리유닛이 형성될 수 있다.
상기 분리유닛은 상기 오염물질을 분리할 수 있으면 그 형태 및 재질에 제한되지 않음은 자명하다.
바람직하게는 상기 분리유닛은 필터일 수 있다.
상기 베슬의 일단과 연결되며 물을 상기 유출부로 공급하기 위한 펌프(600);가 형성될 수 있다.
상기 펌프 및/또는 상기 베슬에는 공급되는 물에 하전을 걸기 위한 하전유닛이 연결될 수 있다.
상기 하전유닛의 연결은 쇼트가 발생하지 않도록 함은 자명하다.
바람직하게는 (-)은 물이 이동하는 유출부, 베슬 및 펌프에 연결되고 (+)는 원통부, 가이드부 또는 본체에 연결될 수 있다.
상기 유출부와 상기 원통부가 결합되는 부분에는 절연유닛이 형성될 수 있다.
상기 절연유닛은 애자일 수 있다.
추가적으로 상기 사이클론을 구성하는 구성품을 수용하기 위한 본체(700);가 있을 수 있다.
상기 본체의 일측에는 상기 흡입구가 통과하여 형성될 수 있으며, 상기 본체의 상부 일측에는 상기 유출구가 접할 수 있다.
상기 유출구 및/또는 상기 흡입구에는 사이클론에 일정유속이상으로 공기를 유입하기 및/또는 유출시키기 위한 팬(710;)이 형성될 수 있다.
상기 사이클론 공기 청정기의 공기 처리 유량을 늘리기 위하여 상기 원통부의 내주면과 상기 유출부 외주면 사이에 방전판(800);이 형성될 수 있다.
상기 방전판과 상기 니들의 끝단과는 상기 니들에서 배출되는 물이 정전분무를 통해 미세액적화 되기 위한 소정의 이격거리를 갖을 수 있다. 상기 이격거리는 3 내지 50cm 일 수 있다. 바람직하게는 5 내지 40cm 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10 내지 30cm 일 수 있다. 상기 이격거리보다 짧으면 쇼트가 발생할 수 있으며, 상기 이격거리보다 길면 정전분무현상이 발생하지 않는다.
상기 방전판은 메쉬형태 일 수 있다.
상기 방전판은 표면에 요철이 형성될 수 있다.
상기 사이클론 공기 청정기의 공기 처리 유량을 늘리기 위하여 상기 원통부의 내주면과 상기 유출부 외주면 사이에 내부에는 상부로 공급된 물이 계단형으로 하부까지 흐를 수 있도록 유로가 형성된 가이드베인(900);이 형성될 수 있다.
상기 가이드베인의 외주면에는 상기 원통부의 내주면 및/또는 상기 방전판의 외주면으로 하전된 물을 배출하여 정전분무를 형성하는 복수개의 니들이 형성될 수 있다.
상기 가이드베인의 상단 일측에 형성된 액체 유입구; 상기 액체 유입구와 연통되며 상기 유출부의 상부에 형성된 상부 액체 수용부; 상기 액체 수용부 일단을 통해 배출되는 물을 소정량 수용 후 하부로 흐르게 하는 복수개의 격벽;을 포함할 수 있다.
상기 가이드베인의 일단 또는 양단은 상기 공기의 흐름을 가이드할 수 있도록 유선형으로 형성될 수 있다.
상기 가이드부에는 선회유로를 유도하기 위한 선회유도부재;가 추가로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
10: 사이클론 공기 청정기
100: 흡입구
200: 원통부
300: 가이드부
310: 배출구
400: 유출부
410: 니들
411: 액체유입구
412: 상부 액체수용부
413: 격벽
414: 하부 액체수용부
500: 베슬
600: 펌프
700: 팬
800: 방전판
900: 가이드베인
이상과 같이, 본 발명에 따른 사이클론 공기 청정기는, 특히, 물을 사용하여 정전 반응을 일으켜 공기중의 미세먼지를 제거하는 공기 청정기에 적합하다.

Claims (12)

  1. 공기가 흡입구(100);를 통해 유입되는 원통부(200);
    상기 원통부로부터 연장되어 형성된 가이드부(300); 및
    상기 원통부의 중심부에 구비되어 반전상승하는 공기의 유출을 안내하는 유출부(400);를 포함하고,
    상기 유출부의 외주면에는 상기 원통부의 내주면으로 하전된 물을 배출하여 정전분무를 형성하는 복수개의 니들(410);을 포함하는 사이클론 공기 청정기.
  2. 제1항에 있어서,
    이중관 형태의 상기 유출부 내부에는 상부로 공급된 물이 계단형으로 하부까지 흐를 수 있도록 유로가 형성된 사이클론 공기 청정기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유출부는 상단 일측에 형성된 액체 유입구(411);
    상기 액체 유입구와 연통되며 상기 유출부의 상부에 형성된 상부 액체 수용부(412);
    상기 액체 수용부 일단을 통해 배출되는 물을 소정량 수용 후 하부로 흐르게 하는 복수개의 격벽(413);을 포함하는 사이클론 공기 청정기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유출부의 외주면 방향으로 상기 격벽에 니들이 형성된 사이클론 공기 청정기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유출부의 외주면으로 돌출된 상기 니들의 끝단과 상기 원통부의 내면 사이는 상기 니들에서 배출되는 물이 정전분무되기 위한 이격거리를 갖는 사이클론 공기 청정기.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 격벽을 넘어서 흐른 물을 수용하기 위해 상기 유출부의 하부에 형성된 하부 액체 수용부(414);를 포함하는 사이클론 공기 청정기.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 유로가 형성된 상기 유출부는 1개 또는 2 이상의 유로로 구획될 수 있는 사이클론 공기 청정기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부의 하단은
    상기 공기 내에 포함된 오염물질이 정전분무되어 미세액적화된 물과 접촉하여 배출되기 위해 형성된 배출구(310);가 형성되며,
    상기 배출구와 연통되어 상기 니들에서 배출된 물이 수집되는 베슬(500);이 형성된 사이클론 공기 청정기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 베슬의 일단과 연결되며 물을 상기 유출부로 공급하기 위한 펌프(600);가 형성된 사이클론 공기 청정기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 사이클론 공기 청정기의 공기 처리 유량을 늘리기 위하여 상기 원통부의 내주면과 상기 유출부 외주면 사이에 방전판(800);이 형성된 사이클론 공기 청정기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 사이클론 공기 청정기의 공기 처리 유량을 늘리기 위하여 상기 원통부의 내주면과 상기 유출부 외주면 사이에 내부에는 상부로 공급된 물이 계단형으로 하부까지 흐를 수 있도록 유로가 형성된 가이드베인(900);이 형성된 사이클론 공기 청정기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부에는 선회유로를 유도하기 위한 선회유도부재;가 추가로 형성된 사이클론 공기 청정기.
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