WO2021006533A1 - 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치 - Google Patents

수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치 Download PDF

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WO2021006533A1
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설민우
김진호
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Definitions

  • the present invention relates to an air purifying apparatus that collects fine dust by cooling water vapor, and more particularly, by introducing water vapor of fine water particles sprayed from a high-temperature and low-temperature humidifier into a chamber together with air to remove fine dust remaining in the air.
  • the water vapor that is collected and collected the fine dust rapidly condenses through the cold air supply means, and the condensed and solidified water droplets are collected and recovered to purify the fine dust remaining in the air. It is possible to operate and manage the device very conveniently and economically by solving problems such as the cost and inconvenience of replacing the filter that occurs in the purifying air purifier, as well as the simple structure of the device. It relates to an air purification device that collects fine dust by cooling water vapor that can minimize cost and secure device technology and price competitiveness.
  • the conventional air purifier has a disadvantage in that the device configuration is very complicated and the price of the device is also high.
  • An object of the present invention is to collect fine dust remaining in the air by introducing water vapor of fine water particles sprayed from a high-temperature and low-temperature humidifier together with air into a chamber, and the water vapor that has collected the fine dust rapidly condenses through a cold air supply means. And, by collecting and recovering the condensed and solid water droplets, it purifies the fine dust remaining in the air, so the cost and inconvenience required for replacing the filter that occurs in the air purifier that purifies the air using a conventional filter
  • By solving the problems of the device it is possible to operate and manage the device very conveniently and economically, and the simple structure of the device minimizes the cost required to manufacture the device, thereby cooling the water vapor that can secure the technology and price competitiveness of the device. It is to provide an air purification device that collects fine dust.
  • the high-temperature water vapor sprayed through the high-temperature humidifier and the low-temperature water vapor sprayed through the low-temperature humidifier naturally collide due to the convection phenomenon, inducing even distribution within the chamber, and the air passing through the chamber is very efficient through the water vapor. It is to provide an air purification device that collects fine dust by cooling water vapor that can be induced to be purified.
  • the air purifying apparatus for collecting fine dust by cooling water vapor according to the present invention has a space inside, an inlet through which air is introduced into the inside is formed at one side, and an outlet through which air introduced into the inside is discharged to the outside is formed at the top.
  • a low-temperature humidifier that induces the fine dust remaining in the air to be easily collected by water vapor; And, it is formed on the outlet side of the chamber and supplies cold air to the air and water vapor sucked through the exhaust fan to rapidly condense water vapor. Means; and a collection means for collecting and discharging solid water vapor that is condensed and falls through the cold air supply means.
  • the cold air supply means is a cooler that supplies cool air, and is connected to the cooler to receive cool air, and is formed on the outlet side of the chamber to effectively heat exchange with water vapor circulating with air to quickly cool (condensate) water vapor. It consists of a radiator to induce.
  • the collecting means is formed in the lower part of the chamber, a collecting tank in which a space for accommodating the condensed water vapor is formed, and the cooling supply means is formed under the cooling supply means, and the cooling supply means is disposed at the center of the inside.
  • a collection panel having a guide hole for collecting and guiding the condensation and falling water vapor to the collection tank, an outlet which is connected in communication with the collection tank and discharges the water vapor contained in the collection tank to the outside, and is formed on the discharge port. It is configured to include an on-off valve for determining the opening and closing of the outlet.
  • At least one extension partition plate for dividing the inner space of the chamber into a plurality of spaces communicating with each other to extend the time for the air flowing into the inlet of the chamber and discharged through the outlet to stay in the chamber;
  • the end of the extended partition plate is bent and extended to form a vortex piece.
  • At least one vortex fan is formed in the space inside the chamber.
  • the air purification apparatus for collecting fine dust by cooling water vapor water vapor of fine water particles sprayed from a high-temperature and low-temperature humidifier is introduced into a chamber together with air to collect fine dust remaining in the air, and the The water vapor that has collected fine dust condenses rapidly through the cold air supply means, and the condensed and solidified water droplets are collected and recovered to purify the fine dust remaining in the air.
  • This is a conventional air purifier that purifies the air using a filter. It is possible to operate and manage the device very conveniently and economically by solving problems such as the cost and inconvenience of replacing the filter that occurs in the system, as well as minimizing the cost required to manufacture the device through the simple structure of the device. There is an effect of securing the technology and price competitiveness of the device.
  • the high-temperature water vapor sprayed through the high-temperature humidifier and the low-temperature water vapor sprayed through the low-temperature humidifier naturally collide due to the convection phenomenon, inducing even distribution within the chamber, and the air passing through the chamber is very efficient through the water vapor. There is an effect that can be induced to be purified.
  • FIG. 1 is a perspective view of an air purification device for collecting fine dust by cooling water vapor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an A-A cross-sectional view of an air purification device for collecting fine dust by cooling water vapor shown in FIG. 1
  • FIG. 3 4, and 5 are diagrams illustrating a state of use of an air purifying apparatus for collecting fine dust by cooling water vapor shown in FIG. 1.
  • Air purifier that collects fine dust by cooling water vapor
  • the present invention relates to an air purification device that collects fine dust by cooling water vapor, and its configuration has a space inside, an inlet through which air flows into the inside is formed on one side, and the air introduced into the inside is outside A chamber having an outlet discharged to the chamber; and a suction fan formed on an inlet side of the chamber to forcibly suck and distribute external air into the chamber; and a suction fan formed on the outlet side of the chamber to flow into the chamber.
  • a discharge fan forcibly discharging the air to the outside; And, it is located at the bottom of the chamber and sprays high-temperature water vapor upward to flow into the inlet of the chamber to collect fine dust remaining in the air circulating and discharged through the outlet.
  • a high-temperature humidifier that is located at the top of the chamber and sprays low-temperature water vapor downward to collide with high-temperature water vapor sprayed and rising from the high-temperature humidifier to form a variety of complex flows of water vapor in the chamber.
  • a low-temperature humidifier that induces the fine dust remaining in the air circulating to the chamber to be effectively collected by water vapor; And, it is formed on the outlet side of the chamber and is formed on the outlet side of the chamber to supply cold air to the air and water vapor sucked through the exhaust fan to rapidly generate water vapor. It characterized in that it comprises a; cold air supply means for condensing; and a collection means for collecting and discharging solid water vapor condensed and falling through the cold air supply means.
  • FIG. 1 is an air purifying apparatus for collecting fine dust by cooling water vapor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a perspective view of a purifier FIG. 2 is an AA cross-sectional view of an air purifying apparatus for collecting fine dust by cooling water vapor shown in FIG. 1, and FIGS. 3, 4, and 5 are It shows the state of use of the air purification device to be collected.
  • the air purifying apparatus 100 for collecting fine dust by cooling water vapor includes a chamber 10, a suction fan 20, a discharge fan 30, and , A high-temperature humidifier 40, a low-temperature humidifier 50, a cold air supply means 60, and a collection means 70.
  • the chamber 10 has a space therein, an inlet 11 through which air flows into the inside is formed on one side, and the air introduced into the inside is discharged to the outside at the top.
  • the outlet 12 is formed.
  • the air flowing into the inlet 11 of the chamber 10 is purified through water vapor sprayed from the high and low temperature humidifiers 40 and 50 to be installed later, and the purification The resulting air is discharged through the outlet 12.
  • the suction fan 20 is formed on the inlet 11 side of the chamber 10 to force external air to be sucked and flowed into the chamber 10.
  • the suction fan 20 is configured to forcibly suck external air to be purified into the chamber 10, and the suction fan 20 and the discharge fan 30 to be installed later ) Can be implemented with a conventional blowing fan.
  • the exhaust fan 30 is formed on the outlet 12 side of the chamber 10 to force the air introduced into the chamber 10 to be discharged to the outside.
  • the exhaust fan 30 is configured to forcibly discharge the air purified through the high and low temperature humidifiers 40 and 50 to the outside, and the suction power of the exhaust fan 30 is Through this, the air flowing into the inlet 11 is smoothly transported and discharged to the outlet 12 so that a flow of air is formed.
  • the high-temperature humidifier 40 is located under the chamber 10 and sprays high-temperature water vapor upwardly and flows into the inlet 11 of the chamber 10, The fine dust remaining in the air circulating through the outlet 12 is collected.
  • the high-temperature humidifier 40 sprays water vapor having fine-sized water particles in order to effectively collect (ultra) fine dust remaining in the air.
  • the high-temperature humidifier 40 The reason why hot water vapor is sprayed upwards from the bottom of the chamber 10 is that hot water vapor is naturally raised and lowered upwards by convection phenomenon, and it is sprayed from the low temperature humidifier 50 and collides with the low temperature water vapor falling. It is to induce.
  • the high-temperature water vapor and the low-temperature water vapor collide with each other in the chamber 10, thereby inducing a complex flow (turbulent flow) of water vapor, and the water vapor is evenly distributed throughout the chamber 10, so that the chamber 10 ), the fine dust remaining in the air circulated by water vapor is collected and purified very effectively, maximizing the air purification efficiency.
  • the low-temperature humidifier 50 is located above the chamber 10 and sprays low-temperature water vapor downward, and the high-temperature water vapor that rises by spraying from the high-temperature humidifier 40
  • the fine dust remaining in the air flowing to the chamber 10 is induced to be easily collected by the water vapor.
  • the reason for spraying low-temperature water vapor from the top of the chamber 10 downward through the low-temperature humidifier 50 is that the cold water vapor naturally descends downward by the convection phenomenon, and the high-temperature humidifier This is to effectively collect fine dust remaining in the air flowing into the chamber 10 by effectively colliding with the water vapor sprayed up and down through 40.
  • the cold air supply means 60 is formed on the outlet 12 side of the chamber 10 to supply cold air to the air and water vapor sucked through the exhaust fan 30 to generate water vapor. Allow rapid condensation.
  • the air introduced into the inlet 11 of the chamber 10 is purified by collecting fine dust by water vapor sprayed from the high and low temperature humidifiers 40 and 50, and the purified air is purified from the outlet 12 ), and it is necessary to collect and collect the water vapor that has collected dust separately.
  • the cold air supply means 60 rapidly condenses water vapor containing moisture by supplying cold air to air and water vapor transferred to the outlet 12 through the exhaust fan 30 Then, the condensed and solidified water vapor is allowed to fall naturally due to the weight, thereby separating the air and water vapor.
  • the purified air is discharged to the outside through the outlet 12, and the condensed water vapor falls and is collected and collected through the collecting means 70 to be installed.
  • the cold air supply means 60 is connected to the cooler 61 for supplying cold air and the cooler 61 to receive cold air, and the outlet 12 of the chamber 10 ) Is formed on the side of the radiator 62 to induce rapid cooling (condensation) of the water vapor by effectively exchanging heat with the water vapor circulating with the air.
  • the collecting means 70 collects and discharges the condensed and falling solid water vapor through the cold air supplying means 60,
  • a collection panel 72 having a guide hole 72a for collecting and guiding the water vapor condensed and falling through the supply means 60 to the collection tank 71 is formed, and is connected in communication with the collection tank 71 to collect the collection
  • the water vapor (solid) rapidly condensed through the cooling supply means 60 and dropped into the collection panel 72 through the guide hole 72a of the collection panel 72
  • the water vapor (liquid) collected by the collection tank 71 is guided and transferred to the collection tank 71 and is discharged to the outside through the outlet 73 opened and closed through the opening/closing valve 74.
  • the solid water vapor condensed and collected by the collection tank 71 naturally melts over time and is formed into a liquid state, and is discharged through the discharge port 73, as well as collected in the liquid vapor (water) discharged at this time. Of course, it contains fine dust.
  • the chamber 10 One or more extension partition plates 80 for partitioning the inner space of each other into a plurality of spaces in communication with each other; but, the end of the extension partition plate 80 is configured to be bent and extended to form a vortex piece 81 .
  • the inner space of the chamber 10 is divided into a plurality of spaces communicating with each other through the extension partition plate 80, and flows into the inlet 11 of the chamber 10, and the outlet ( 12)
  • the air flowing into the chamber 10 is transferred to the high and low temperature humidifiers ( 40,50) can be exposed to water vapor sprayed for a long time, leading to efficient purification of air.
  • the extended partition plate 80 divides the inner space of the chamber 10 so that air transferred from the inlet 11 to the outlet 12 of the chamber 10 is transferred in a zigzag manner, and the chamber 10 Although it is implemented to increase the residence time of air circulating in the air, it is not of course limited to this structure to partition the space.
  • At least one vortex fan 90 is formed in the space inside the chamber 10.
  • the air flowing into the chamber 10 through the vortex fan 90 and the water vapor sprayed from the high and low temperature humidifiers 40 and 50 induce a smooth contact exchange in the air.
  • the purification efficiency of air is maximized through the air purification apparatus 100 for collecting the fine dust by cooling the water vapor of the present invention.
  • the air purifying apparatus 100 for collecting fine dust by cooling the water vapor of the present invention composed of the above components includes the water vapor of fine water particles sprayed from the high and low temperature humidifiers 40 and 50 together with air in the chamber ( 10) to collect fine dust remaining in the air, and the water vapor that has collected the fine dust rapidly condenses through the cold air supply means 60, and the condensed and solidified water droplets are collected by the collecting means 70.
  • the device is greatly improved by solving problems such as the cost and inconvenience of replacing the filter that occurs in conventional air purifiers that purify the air.
  • there is an effect of securing the technology and price competitiveness of the device by minimizing the cost required for manufacturing the device through the simple structure of the device.
  • the high-temperature water vapor sprayed through the high-temperature humidifier 40 and the low-temperature water vapor sprayed through the low-temperature humidifier 50 naturally collide due to the convection phenomenon, thereby inducing the activity to be evenly distributed within the chamber 10.
  • the air purifying apparatus 100 for collecting fine dust by cooling water vapor according to an embodiment of the present invention having the above configuration purifies air as follows.
  • the air introduced into the inlet 11 of the chamber 10 through the suction force of the suction fan 20 passes through a plurality of spaces divided through the extended partition plate 80 in zigzag.
  • the fine dust remaining in the air is effectively collected in the water vapor while being effectively mixed in contact with water vapor.
  • the air and water vapor transferred to the outlet 12 through the suction force of the discharge fan 30 through the inner space of the chamber 10 are passed through the cold air supply means 60.
  • the water vapor rapidly condenses and falls by the supplied cold air, and the purified air is discharged to the outside through the outlet 12.
  • the condensation and falling water vapor is simply collected through the collecting means 70 to be discharged to the outside.

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Abstract

본 발명은 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온 및 저온 가습기에서 분무되는 미세한 물 입자의 수증기를 공기와 함께 챔버로 유입시켜 공기 중에 잔존하는 미세먼지를 포집하고, 그 미세먼지를 포집한 수증기는 냉기 공급수단을 통해 급속 응결하고, 그 응결되어 고체화된 물방울을 수집 회수하는 방식으로 공기 중에 잔존하는 미세먼지를 정화하는 것이다.

Description

수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치
본 발명은 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온 및 저온 가습기에서 분무되는 미세한 물 입자의 수증기를 공기와 함께 챔버로 유입시켜 공기 중에 잔존하는 미세먼지를 포집하고, 그 미세먼지를 포집한 수증기는 냉기 공급수단을 통해 급속 응결하고, 그 응결되어 고체화된 물방울을 수집 회수하는 방식으로 공기 중에 잔존하는 미세먼지를 정화함으로, 종래에 필터를 이용하여 공기를 정화하는 공기 청정기에서 발생하는 필터의 교체에 소요되는 비용 및 불편함 등의 문제점을 해결하여 장치를 매우 편리하고 경제적으로 운영 관리할 수 있을 뿐만 아니라, 장치의 간단한 구조를 통해 장치의 제작에 소요되는 비용을 최소화하여 장치의 기술 및 가격경쟁력을 확보할 수 있는 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치에 관한 것이다.
일반적으로 사람이 생활하는 주택 및 건물 등의 실내에는 공기 중에 먼지 등을 포함한 무수히 많은 오염물질이 부유하고 있다. 이러한 먼지 등이 인체의 호흡기관을 통해 체내로 유입되면 폐질환 등의 각종 질병을 유발하는 원인이 된다.
이에 따라 근래에는 실내의 공기 중에 함유된 먼지를 여과하면서 공기를 순환시켜주는 산업용 및 가정용 공기 청정기가 널리 이용되고 있다.
하지만, 종래의 공기 청정기는 그 기기구성이 매우 복잡할뿐더러 기기의 가격 또한 고가로 형성되어 있기 때문에, 이의 구비를 위해서는 소비자의 경제적인 부담이 가중되는 단점이 있었다.
또한, 먼지를 포집하는 필터의 교체나 청소 등의 유지관리에 각별한 신경을 써야하는 불편함과 함께 필터 교체에 소요되는 비용이 높아 운영 관리가 곤란하다는 문제점이 있으며, 필터의 유지관리가 소홀하면 공기 정화 효율이 급격히 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 고온 및 저온 가습기에서 분무되는 미세한 물 입자의 수증기를 공기와 함께 챔버로 유입시켜 공기 중에 잔존하는 미세먼지를 포집하고, 그 미세먼지를 포집한 수증기는 냉기 공급수단을 통해 급속 응결하고, 그 응결되어 고체화된 물방울을 수집 회수하는 방식으로 공기 중에 잔존하는 미세먼지를 정화함으로, 종래에 필터를 이용하여 공기를 정화하는 공기 청정기에서 발생하는 필터의 교체에 소요되는 비용 및 불편함 등의 문제점을 해결하여 장치를 매우 편리하고 경제적으로 운영 관리할 수 있을 뿐만 아니라, 장치의 간단한 구조를 통해 장치의 제작에 소요되는 비용을 최소화하여 장치의 기술 및 가격경쟁력을 확보할 수 있는 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치를 제공함에 있다.
또한, 고온 가습기를 통해 분무되는 고온의 수증기와 저온 가습기를 통해 분무되는 저온의 수증기가 대류현상으로 인해 자연적으로 충돌되면서 챔버 내부에 골고루 분포 활동하도록 유도하여 챔버를 통과하는 공기가 수증기를 통해 매우 효율적으로 정제되도록 유도할 수 있는 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치는 내부에 공간을 가지며, 일측에는 내부로 공기가 유입되는 입구가 형성되고, 상부에는 내부로 유입된 공기가 외부로 배출되는 출구가 형성되는 챔버;와, 상기 챔버의 입구 측에 형성되어 외부의 공기를 상기 챔버 내부로 강제 흡입 유통시키는 흡입팬;과, 상기 챔버의 출구 측에 형성되어 상기 챔버의 내부로 유입된 공기를 강제로 외부로 배출하는 배출팬;과, 상기 챔버의 하부에 위치되어 상방으로 고온의 수증기를 분무하여 상기 챔버의 입구로 유입되어 상기 출구로 유통 배출되는 공기 중에 잔존하는 미세먼지가 포집되도록 하는 고온 가습기;와, 상기 챔버의 상부에 위치되어 하방으로 저온의 수증기를 분무하여 상기 고온 가습기에서 분무되어 상승하는 고온의 수증기와 충돌시켜 상기 챔버 내부에 수증기의 흐름을 다양 복잡하게 형성하여 상기 챔버로 유입되는 공기 중에 잔존하는 미세먼지가 수증기에 의해 용이하게 포집되도록 유도하는 저온 가습기;와, 상기 챔버의 출구 측에 형성되어 상기 배출팬을 통해 흡입되는 공기와 수증기로 냉기를 공급하여 수증기를 급속 응결시키는 냉기 공급수단;과, 상기 냉기 공급수단을 통해 응결되어 낙하하는 고체의 수증기를 포집 배출하는 포집수단;을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 냉기 공급수단은 냉기를 공급하는 냉각기와, 상기 냉각기와 연결되어 냉기를 공급받는 것으로, 상기 챔버의 출구 측에 형성되어 공기와 함께 유통되는 수증기와 효과적으로 열교환하여 수증기의 신속한 냉각(응결)을 유도하는 라디에이터를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 포집수단은 상기 챔버의 하부에 형성되며, 내부에 응결된 수증기를 수용할 수 있는 공간이 형성되는 포집탱크와, 상기 냉각 공급수단의 하부에 형성되며, 내부 중심에는 상기 냉각 공급수단을 통해 응결 낙하되는 수증기를 상기 포집탱크로 포집 안내하는 안내구멍이 형성되는 포집패널과, 상기 포집탱크와 연통되게 연결되어 상기 포집탱크에 수용된 수증기를 외부로 배출하는 배출구와, 상기 배출구 상에 형성되어 상기 배출구의 개폐를 결정하는 개폐밸브를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 챔버의 입구로 유입되어 출구로 유통 배출되는 공기가 상기 챔버에 체류하는 시간을 연장하기 위해 상기 챔버의 내부 공간을 서로 연통되는 다수의 공간으로 구획하는 하나 이상의 연장 구획판;을 더 포함하되, 상기 연장 구획판의 끝단은 절곡 연장하여 와류편이 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 챔버 내부의 공간에 적어도 하나 이상의 와류팬;이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치에 의하면, 고온 및 저온 가습기에서 분무되는 미세한 물 입자의 수증기를 공기와 함께 챔버로 유입시켜 공기 중에 잔존하는 미세먼지를 포집하고, 그 미세먼지를 포집한 수증기는 냉기 공급수단을 통해 급속 응결하고, 그 응결되어 고체화된 물방울을 수집 회수하는 방식으로 공기 중에 잔존하는 미세먼지를 정화함으로, 종래에 필터를 이용하여 공기를 정화하는 공기 청정기에서 발생하는 필터의 교체에 소요되는 비용 및 불편함 등의 문제점을 해결하여 장치를 매우 편리하고 경제적으로 운영 관리할 수 있을 뿐만 아니라, 장치의 간단한 구조를 통해 장치의 제작에 소요되는 비용을 최소화하여 장치의 기술 및 가격경쟁력을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 고온 가습기를 통해 분무되는 고온의 수증기와 저온 가습기를 통해 분무되는 저온의 수증기가 대류현상으로 인해 자연적으로 충돌되면서 챔버 내부에 골고루 분포 활동하도록 유도하여 챔버를 통과하는 공기가 수증기를 통해 매우 효율적으로 정제되도록 유도할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치의 사시도
도 2는 도 1에 도시된 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치의 A-A 단면도
도 3, 4, 5는 도 1에 도시된 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치의 사용상태도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10. 챔버 11. 입구
12. 출구 20. 흡입팬
30. 배출팬 40. 고온 가습기
50. 저온 가습기 60. 냉기 공급수단
61. 냉각기 62. 라이에이터
70. 포집수단 71. 포집탱크
72. 포집패널 73. 배출구
74. 개폐밸브 80. 연장 구획판
81. 와류편 90. 와류팬
100. 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치
본 발명은 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치에 관한 것으로, 그 구성은 내부에 공간을 가지며, 일측에는 내부로 공기가 유입되는 입구가 형성되고, 상부에는 내부로 유입된 공기가 외부로 배출되는 출구가 형성되는 챔버;와, 상기 챔버의 입구 측에 형성되어 외부의 공기를 상기 챔버 내부로 강제 흡입 유통시키는 흡입팬;과, 상기 챔버의 출구 측에 형성되어 상기 챔버의 내부로 유입된 공기를 강제로 외부로 배출하는 배출팬;과, 상기 챔버의 하부에 위치되어 상방으로 고온의 수증기를 분무하여 상기 챔버의 입구로 유입되어 상기 출구로 유통 배출되는 공기 중에 잔존하는 미세먼지가 포집되도록 하는 고온 가습기;와, 상기 챔버의 상부에 위치되어 하방으로 저온의 수증기를 분무하여 상기 고온 가습기에서 분무되어 상승하는 고온의 수증기와 충돌시켜 상기 챔버 내부에 수증기의 흐름을 다양 복잡하게 형성하여 상기 챔버로 유통되는 공기 중에 잔존하는 미세먼지가 수증기에 의해 효과적으로 포집되도록 유도하는 저온 가습기;와, 상기 챔버의 출구 측에 형성되어 상기 배출팬을 통해 흡입되는 공기와 수증기로 냉기를 공급하여 수증기를 급속 응결시키는 냉기 공급수단;과, 상기 냉기 공급수단을 통해 응결되어 낙하하는 고체의 수증기를 포집 배출하는 포집수단;로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치를 도시한 것으로, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치의 사시도를, 도 2는 도 1에 도시된 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치의 A-A 단면도를, 도 3, 4, 5는 도 1에 도시된 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치의 사용상태도를 각각 나타낸 것이다.
상기 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치(100)는 챔버(10)와, 흡입팬(20)과, 배출팬(30)과, 고온 가습기(40)와, 저온 가습기(50)와, 냉기 공급수단(60)과, 포집수단(70)을 포함하고 있다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(10)는 내부에 공간을 가지며, 일측에는 내부로 공기가 유입되는 입구(11)가 형성되고, 상부에는 내부로 유입된 공기가 외부로 배출되는 출구(12)가 형성된다.
즉, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 상기 챔버(10)의 입구(11)로 유입되는 공기는 후설될 상기 고온 및 저온 가습기(40,50)에서 분무되는 수증기를 통해 정화되고, 그 정화된 공기는 상기 출구(12)를 통해 배출되도록 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 흡입팬(20)은 상기 챔버(10)의 입구(11) 측에 형성되어 외부의 공기를 상기 챔버(10) 내부로 강제 흡입 유통시키도록 한다.
여기서, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 흡입팬(20)은 정화하고자 하는 외부의 공기를 상기 챔버(10) 내부로 강제 흡입하는 구성으로, 상기 흡입팬(20)과 후설될 상기 배출팬(30)은 통상의 송풍팬으로 구현될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배출팬(30)은 상기 챔버(10)의 출구(12) 측에 형성되어 상기 챔버(10)의 내부로 유입된 공기를 강제로 외부로 배출하도록 한다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 배출팬(30)은 상기 고온 및 저온 가습기(40,50)를 통해 정화된 공기를 외부로 강제 배출하는 구성이며, 이러한 상기 배출팬(30)의 흡입력을 통해 상기 입구(11)로 유입되는 공기가 상기 출구(12)로 원활하게 이송 배출될 수 있는 공기의 흐름이 형성되도록 한다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 고온 가습기(40)는 상기 챔버(10)의 하부에 위치되어 상방으로 고온의 수증기를 분무하여 상기 챔버(10)의 입구(11)로 유입되어 상기 출구(12)로 유통 배출되는 공기 중에 잔존하는 미세먼지가 포집되도록 한다.
여기서, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 고온 가습기(40)는 공기 중에 잔존하는 (초)미세먼지를 효과적으로 포집하기 위해 미세한 크기의 물 입자를 갖는 수증기를 분무하게 되는데, 이때 상기 고온 가습기(40)를 통해 상기 챔버(10)의 하부에서 상방으로 고온의 수증기를 분무하는 이유는 대류현상에 의해 뜨거운 수증기가 자연스럽게 상방으로 승강되게 유도하여 상기 저온 가습기(50)에서 분무되어 하강하는 저온의 수증기와 충돌을 유도하기 위함이다.
즉, 상기 챔버(10) 내부에서 고온의 수증기와 저온의 수증기가 서로 충돌되면서 수증기의 복잡한 흐름(난류)이 유도되어 상기 챔부(10) 내부에 전체에 수증기가 골고루 분포 형성되므로, 상기 챔버(10)로 유통되는 공기 중에 잔존하는 미세먼지가 수증기에 의해 매우 효과적으로 포집 정화되면서 공기의 정화효율이 극대화된다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 저온 가습기(50)는 상기 챔버(10)의 상부에 위치되어 하방으로 저온의 수증기를 분무하여 상기 고온 가습기(40)에서 분무되어 상승하는 고온의 수증기와 충돌시켜 상기 챔버(10) 내부에 수증기의 흐름을 다양 복잡하게 형성하여 상기 챔버(10)로 유통되는 공기 중에 잔존하는 미세먼지가 수증기에 의해 용이하게 포집되도록 유도한다.
여기서, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 저온 가습기(50)를 통해 상기 챔버(10)의 상부에서 하방으로 저온의 수증기를 분무하는 이유는 대류현상에 의해 차가운 수증기가 자연스럽게 하방으로 하강하면서 상기 고온 가습기(40)를 통해 분무 승강되는 수증기와 효과적으로 충돌시켜 상기 챔버(10)로 유통되는 공기 중에 잔존하는 미세먼지를 효과적으로 포집하기 위함이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 냉기 공급수단(60)은 상기 챔버(10)의 출구(12) 측에 형성되어 상기 배출팬(30)을 통해 흡입되는 공기와 수증기로 냉기를 공급하여 수증기를 급속 응결시키도록 한다.
여기서, 상기 챔버(10)의 입구(11)로 유입된 공기는 상기 고온 및 저온 가습기(40,50)에서 분무되는 수증기에 의해 미세먼지가 포집되면서 정화되는 특성상, 정화된 공기는 상기 출구(12)를 통해 배출되고 먼지를 포집한 수증기를 별도로 포집하여 회수할 필요가 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 냉기 공급수단(60)은 상기 배출팬(30)을 통해 상기 출구(12) 측으로 이송 유통되는 공기와 수증기로 냉기를 공급하여 수분이 포함되는 수증기를 급속 응결하고, 그 응결되어 고체화된 수증기는 무게로 인해 자연스럽게 낙하되도록 하여 공기와 수증기를 분리하게 된다.
따라서 정화된 공기는 상기 출구(12)를 통해 외부로 배출되고, 응결된 수증기는 낙하하여 후설될 상기 포집수단(70)을 통해 포집 수거된다.
여기서, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 냉기 공급수단(60)은 냉기를 공급하는 냉각기(61)와, 상기 냉각기(61)와 연결되어 냉기를 공급받는 것으로, 상기 챔버(10)의 출구(12) 측에 형성되어 공기와 함께 유통되는 수증기와 효과적으로 열교환하여 수증기의 신속한 냉각(응결)을 유도하는 라디에이터(62)로 구성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 포집수단(70)은 상기 냉기 공급수단(60)을 통해 응결되어 낙하하는 고체의 수증기를 포집 배출하는 것으로,
상기 챔버(10)의 하부에 형성되며, 내부에 응결된 수증기를 수용할 수 있는 공간이 형성되는 포집탱크(71)와, 상기 냉각 공급수단(60)의 하부에 형성되며, 내부 중심에는 상기 냉각 공급수단(60)을 통해 응결 낙하되는 수증기를 상기 포집탱크(71)로 포집 안내하는 안내구멍(72a)이 형성되는 포집패널(72)과, 상기 포집탱크(71)와 연통되게 연결되어 상기 포집탱크(71)에 수용된 수증기를 외부로 배출하는 배출구(73)와, 상기 배출구(73) 상에 형성되어 상기 배출구(73)의 개폐를 결정하는 개폐밸브(74)를 포함하여 구성된다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 냉각 공급수단(60)을 통해 급속 응결되어 상기 포집패널(72)로 낙하되는 수증기(고체)는 상기 포집패널(72)의 안내구멍(72a)을 통해 상기 포집탱크(71)로 안내 이송되어 포집되며, 이렇게 상기 포집탱크(71)로 포집된 수증기(액체)는 상기 개폐밸브(74)를 통해 개폐되는 상기 배출구(73)를 통해 외부로 배출된다.
여기서, 상기 포집탱크(71)로 응결 포집된 고체의 수증기는 시간이 지나면 자연스럽게 녹아 액상 상태로 형성되어 상기 배출구(73)를 통해 배출됨은 물론이며, 이때 배출되는 액상의 수증기(물)에는 포집된 미세먼지가 포함되어 있음은 물론이다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 챔버(10)의 입구(11)로 유입되어 출구(12)로 유통 배출되는 공기가 상기 챔버(10)에 체류하는 시간을 연장하기 위해 상기 챔버(10)의 내부 공간을 서로 연통되는 다수의 공간으로 구획하는 하나 이상의 연장 구획판(80);을 더 포함하되, 상기 연장 구획판(80)의 끝단은 절곡 연장하여 와류편(81)이 형성되도록 구성한다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 연장 구획판(80)을 통해 상기 챔버(10) 내부 공간을 서로 연통되는 다수 개의 공간으로 구획하여 상기 챔버(10)의 입구(11)로 유입되어 출구(12)로 배출되는 공기가 이송되는 거리를 최대한 증대시켜 자연스럽게 상기 챔버(10)의 내부에 공기가 체류하는 시간을 연장함으로, 상기 챔버(10)로 유입되어 유통되는 공기가 상기 고온 및 저온 가습기(40,50)를 통해 분무되는 수증기에 장시간 노출될 수 있어 공기의 효율적인 정화를 유도하게 된다.
여기서, 상기 연장 구획판(80)은 상기 챔버(10)의 입구(11)에서 출구(12)로 이송되는 공기가 지그재그로 이송되도록 상기 챔버(10)의 내부 공간을 구획하여 상기 챔버(10)로 유통되는 공기의 체류시간이 증대되도록 구현하지만, 이러한 구조로 한정하여 공간을 구획하는 것은 물론 아니다.
또한, 상기 연장 구획판(80)의 끝단에 형성되는 상기 와류편(81)을 통해 공기/수증기와의 충돌 와류를 유도하여 공기와 수증기의 원활한 교류(접촉)를 유도하여 공기에 잔존하는 미세먼지가 매우 효과적으로 수증기에 포집되도록 유도한다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 챔버(10) 내부의 공간에 적어도 하나 이상의 와류팬(90);이 형성되도록 한다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 와류팬(90)을 통해 상기 챔버(10)로 유통되는 공기와 상기 고온 및 저온 가습기(40,50)에서 분무되는 수증기의 원활한 접촉 교류를 유도하여 공기 중에 잔존하는 미세먼지가 더욱 효과적으로 수증기에 포집될 수 있도록 유도하여 본 발명의 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치(100)를 통한 공기의 정화효율이 극대화되게 한다.
상기와 같은 구성요소로 이루어지는 본 발명의 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치(100)는 고온 및 저온 가습기(40,50)에서 분무되는 미세한 물 입자의 수증기를 공기와 함께 상기 챔버(10)로 유입시켜 공기 중에 잔존하는 미세먼지를 포집하고, 그 미세먼지를 포집한 수증기는 상기 냉기 공급수단(60)을 통해 급속 응결하고, 그 응결되어 고체화된 물방울을 상기 포집수단(70)을 통해 수집 회수하는 방식으로 공기 중에 잔존하는 미세먼지를 정화함으로, 종래에 필터를 이용하여 공기를 정화하는 공기 청정기에서 발생하는 필터의 교체에 소요되는 비용 및 불편함 등의 문제점을 해결하여 장치를 매우 편리하고 경제적으로 운영 관리할 수 있을 뿐만 아니라, 장치의 간단한 구조를 통해 장치의 제작에 소요되는 비용을 최소화하여 장치의 기술 및 가격경쟁력을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 고온 가습기(40)를 통해 분무되는 고온의 수증기와 상기 저온 가습기(50)를 통해 분무되는 저온의 수증기가 대류현상으로 인해 자연적으로 충돌되면서 챔버(10) 내부에 골고루 분포 활동하도록 유도하여 상기 챔버를(10) 통과하는 공기가 수증기를 통해 매우 효율적으로 정제되도록 유도할 수 있는 효과가 있다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치(100)는 다음과 같이 공기를 정화한다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치(100)를 작동시키면 고온 및 저온 가습기(40,50)를 통해 챔버(10) 내부에 고온 및 저온 수증기가 분무되면서 서로 충돌되어 상기 챔버(10) 내부에 수증기가 활동적으로 충진되는데,
이때, 도 4에 도시된 바와 같이 흡입팬(20)의 흡입력을 통해 상기 챔버(10)의 입구(11)로 유입된 공기는 연장 구획판(80)을 통해 구획된 다수의 공간을 지그재그로 통과하는 과정에서 수증기와 효과적으로 접촉 혼합되면서 공기 중에 잔존하는 미세먼지가 효과적으로 수증기에 포집되도록 한다.
여기서, 상기 챔버(10) 내부에서 와류를 유도하는 와류팬(90)의 풍압에 의해 상기 챔버(10)를 유통하는 공기와 수증기와 더욱 효과적인 접촉 혼합을 유도할 수 있다.
그런 후, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 챔버(10)의 내부 공간을 유통하여 배출팬(30)의 흡입력을 통해 상기 출구(12)로 이송되는 공기와 수증기는 냉기 공급수단(60)을 통해 공급되는 냉기에 의해 수증기는 급속 응결되어 낙하되도록 하며, 정화된 공기는 상기 출구(12)를 통해 외부로 배출되게 한다.
이때, 응결 낙하되는 수증기는 포집수단(70)을 통해 간편히 수집되어 외부로 배출되도록 한다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것으로 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

Claims (5)

  1. 내부에 공간을 가지며, 일측에는 내부로 공기가 유입되는 입구(11)가 형성되고, 상부에는 내부로 유입된 공기가 외부로 배출되는 출구(12)가 형성되는 챔버(10);
    상기 챔버(10)의 입구(11) 측에 형성되어 외부의 공기를 상기 챔버(10) 내부로 강제 흡입 유통시키는 흡입팬(20);
    상기 챔버(10)의 출구(12) 측에 형성되어 상기 챔버(10)의 내부로 유입된 공기를 강제로 외부로 배출하는 배출팬(30);
    상기 챔버(10)의 하부에 위치되어 상방으로 고온의 수증기를 분무하여 상기 챔버(10)의 입구(11)로 유입되어 상기 출구(12)로 유통 배출되는 공기 중에 잔존하는 미세먼지가 포집되도록 하는 고온 가습기(40);
    상기 챔버(10)의 상부에 위치되어 하방으로 저온의 수증기를 분무하여 상기 고온 가습기(40)에서 분무되어 상승하는 고온의 수증기와 충돌시켜 상기 챔버(10) 내부에 수증기의 흐름을 다양 복잡하게 형성하여 상기 챔버(10)로 유통되는 공기 중에 잔존하는 미세먼지가 수증기에 의해 용이하게 포집되도록 유도하는 저온 가습기(50);
    상기 챔버(10)의 출구(12) 측에 형성되어 상기 배출팬(30)을 통해 흡입되는 공기와 수증기로 냉기를 공급하여 수증기를 급속 응결시키는 냉기 공급수단(60); 및
    상기 냉기 공급수단(60)을 통해 응결되어 낙하하는 고체의 수증기를 포집 배출하는 포집수단(70);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉기 공급수단(60)은,
    냉기를 공급하는 냉각기(61)와,
    상기 냉각기(61)와 연결되어 냉기를 공급받는 것으로, 상기 챔버(10)의 출구 측에 형성되어 공기와 함께 유통되는 수증기와 효과적으로 열교환하여 수증기의 신속한 냉각(응결)을 유도하는 라디에이터(62)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 포집수단(70)은,
    상기 챔버(10)의 하부에 형성되며, 내부에 응결된 수증기를 수용할 수 있는 공간이 형성되는 포집탱크(71)와,
    상기 냉각 공급수단(60)의 하부에 형성되며, 내부 중심에는 상기 냉각 공급수단(60)을 통해 응결 낙하되는 수증기를 상기 포집탱크(71)로 포집 안내하는 안내구멍(72a)이 형성되는 포집패널(72)과,
    상기 포집탱크(71)와 연통되게 연결되어 상기 포집탱크(71)에 수용된 수증기를 외부로 배출하는 배출구(73)와,
    상기 배출구(73) 상에 형성되어 상기 배출구(73)의 개폐를 결정하는 개폐밸브(74)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버(10)의 입구(11)로 유입되어 출구(12)로 유통 배출되는 공기가 상기 챔버(10)에 체류하는 시간을 연장하기 위해 상기 챔버(10)의 내부 공간을 서로 연통되는 다수의 공간으로 구획하는 하나 이상의 연장 구획판(80);을 더 포함하되,
    상기 연장 구획판(80)의 끝단은 절곡 연장하여 와류편(81)이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버(10) 내부의 공간에 적어도 하나 이상의 와류팬(90);이 형성되는 것을 특징으로 하는 수증기를 냉각시켜 미세먼지를 포집하는 공기정화장치.
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