KR101791677B1

KR101791677B1 - 습식 공기세척기

Info

Publication number: KR101791677B1
Application number: KR1020160117554A
Authority: KR
Inventors: 류이하; 류한욱
Original assignee: 류이하; 류한욱
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2017-10-30
Also published as: WO2018048204A1; CN109562316B; CN109562316A; JP3222973U

Abstract

본 발명은 습식 공기세척기에 관한 것으로, 미세한 그물에 세척액인 물, 염 용액, 염기 용액, 유기산 용액의 물막을 형성시킨 후 미세먼지, 오존, 곰팡이, 세균, 유해 기체, 유무기 물질에 오염된 공기를 통과시키는 것에 의해 오염물질이 세척액의 물막에 부착, 흡착, 용해되어 제거가능하도록 구성함으로써, 오염물질의 제거 효율을 높이고, 항균 및 제균에 식품첨가물인 염, 염기, 유기산을 사용하여 인체 유해성 논란에서 자유롭게 할 수 있으며, 나아가 유지보수 및 내부세척이 용이하도록 구성된다.

Description

습식 공기세척기{Wet air cleaner}

본 발명은 습식 공기세척기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세한 그물에 세척액인 물, 염 용액, 염기 용액, 유기산 용액의 물막을 형성시킨 후 미세먼지, 오존, 곰팡이, 세균, 유해 기체, 유무기 물질에 오염된 공기를 통과시키는 것에 의해 오염물질이 세척액의 물막에 부착, 흡착, 용해되어 제거 가능하도록 구성함으로써, 오염물질의 제거 효율을 높이고, 항균 및 제균에 식품첨가물인 염, 염기, 유기산을 사용하여 인체 유해성 논란에서 자유롭게 할 수 있으며, 나아가 유지보수 및 내부세척이 용이하도록 한 습식 공기세척기에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 황사와 함께 초미세먼지 증가로 인해 깨끗하고 안전한 공기에 대한 욕구가 증대되고 있는 요즘, 가습기 살균제에 이어 공기청정기와 에어컨 필터까지 유해물질 논란에 휩싸여 있다.

이러한, 공기청정기와 에어컨 등에 사용하는 필터의 항균제와 제균제가 유해물질의 주범이라는 인식이 확산되고 있어, 공기의 오염물질 제거 기능 못지않게 항균 기능과 제균기능이 중요시되고 있다.
특히, 공기청정기와 에어컨에 사용되는 헤파필터에 항균제와 제균제로 유해물질을 사용하게 된 원인은 물이다. 헤파필터에 포집된 세균과 곰팡이가 물기에 의해 증식하여, 공기를 재오염시키거나 냄새를 발생시키기 때문이다.

즉, 인체에 유해하지 않는 자연물질과 자연계 원리를 이용한 항균 기능과 제균 기능으로 안전하고, 쾌적한 공기 제공을 요구받고 있다.

삭제

한편, 공기 중의 고체 입자 분포는 0.001㎛~500㎛로 눈에 보이는 것부터 보이지 않는 것까지 다양한데, 미세먼지는 지름 10㎛ 이하인 입자성 대기오염물질로, 지름 2.5㎛ 이하를 초미세먼지(PM 2.5), 지름 0.1㎛ 이하를 극초미세먼지(PM 0.1)라고 부른다.

미세먼지 이하 입자는 입자 크기가 작아 코점막이나 구강, 기관지에서 걸러지지 않으며 계속 흡입하면 천식 등 각종 호흡기 질환의 원인이 된다.

물을 사용하여 공기를 정화하는 공기세척기(air washer)는 공기조화기의 일부를 구성하는 것으로, 오염된 공기를 기계 속으로 빨아들여 냉수와 온수를 작은 물방울 상태로 분무하여 그 속에 있는 먼지 등의 오염물질을 부착하여 제거하며, 용해성 가스는 녹아 함께 제거된다.

집진장치의 형태로 스크러버(scrubber), 충진탑(packing tower), 분사탑(spray tower) 등이 있으며, 오염 물질을 제거하여 실내 공기를 정화하고, 동시에 습도를 가감할 수 있기 때문에 산업체에 널리 사용되고 있지만, 사무실이나 가정용으로는 거의 사용되지 못했다.

이러한 이유로 사무실이나 가정용에는 작고, 가볍고, 취급하기 쉬운 공기청정기가 주로 사용되었다.

공기 청정기의 공기 정화 방식은 크게, 팬을 이용해 오염된 공기를 직물, 종이, 유리섬유 등의 여과재나 세세한 부직포나 유리 섬유를 압축시켜 제작된 헤파필터(High Efficiency Particulate Air Filter), 활성탄 필터를 이용하여 여과하는 필터식과, 수천 볼트의 고전압을 오염된 공기에 걸어 오염 입자들이 (-)전하를 띠게 하여 (+)전하가 걸려 있는 집진판에 부착하여 제거하는 전기집진식으로 나눌 수 있다.

공기청정기 필터는 크게 3~4가지로 나뉘는데, 공통적으로 큰 먼지를 걸러내는 프리필터, 황사와 미세먼지를 걸러내는 헤파필터, 공기 중 냄새를 제거하는 탈취필터 등 3단계 필터로 공기를 정화한다. 헤파필터는 가격이 비싸지만, 0.1㎛보다 작은 극초미세먼지 제거가 곤란하다.

필터 방식의 공기청정기를 사용할 때는 필터의 공기 재오염 방지를 위해 필터를 자주 세척하거나 필터의 교환주기를 철저히 지켜야 한다.

전기집진 방식 공기청정기는 소비 전력, 소음, 유지관리 비용이 적은 장점이 있지만, 헤파필터 보다 낮은 집진 효율, 오존이나 질소산화물 발생, 본체 내부가 쉽게 더러워져서 주기적인 청소가 필요한 단점이 있다.

이러한 점을 감안하여 등록특허 10-0601029호에 자체 세척기능을 가진 건습식 복합 공기청정기가 출원된 바 있다.

이러한, 자체 세척기능을 가진 건습식 복합 공기청정기는 습식 분무 물방울을 함유한 오염공기를 헤파필터로 여과하여 집진 효율과 UV램프로 항균 효과를 높일 수는 있으나, 여과 시 여과 공극이 물방울에 막혀 여과 압력손실이 커지면서 공기 정화능력이 급감하고, UV 조사로는 헤파필터 내부와 기기내부 사각지대에 항균 기능 부여가 미흡하고, 미가동 시 전원 차단은 수분에 의한 냄새, 세균 또는 곰팡이 증식 문제가 발생하며, 수중에 고압 전기로 물의 대전, 전기 집진판, UV램프 가동은 감전사고 위험성이 존재한다.

한편, 등록실용신안 20-0470792호에는 수막필터를 이용한 공기청정기가 출원된 바 있다.

상기한 수막필터를 이용한 공기청정기는 수직으로 세워진 복수개 동일 규격 SUS 메쉬망에 전기로 대전된 물을 낙하시킬 때 형성되는 물막 필터에 공기를 통과시킴으로써 오염된 공기를 정화시키는 고안이다.

상기한 수막필터를 이용한 공기청정기는 수직 낙하하는 물의 중력이 표면장력 보다 커서, 복수개의 급수홀에서 공급되는 상부 메쉬망도 급수홀 연결 부분과 인접 부분의 물막 두께 차이가 발생하고, 메쉬망에 공기통과 시에 공기통과 메쉬망 하부에는 상부의 물이 공급되지 않아 물막 필터가 없는 공기통로가 형성되어 공기통로 하부 메쉬망은 물막이 형성되지 않거나 불균일하고, 하부로 물이 낙하될수록 중력에 의해 물이 빨리 낙하되어 상부 보다 하부의 물막이 얇아져서 공기 통로가 형성되어 공기 정화 효율이 낮을 것으로 예상된다. 또, 이 고안은 오직 물만 사용하기 때문에 탈취나 휘발성 유기 화합물(VOCs) 제거 효율이 낮은 단점이 있다.

또, 상기한 수막필터를 이용한 공기청정기는 음극 메쉬망으로 공급되는 물속의 음극판과 양극대전망을 연결하는 직류 고전압발생기와 수중펌프를 내재하고 있어 감전사고 위험성이 존재한다.

또한, 상기한 수막필터를 이용한 공기청정기는 공기청정기가 넘어질 경우 집수부의 물이 보조집수부로 분산되도록 하였지만, 급수부 상부 수조, 물막필터, 배수부의 물이 공기청정기 외부로 누수되는 문제점이 완전히 해결되었다고 볼 수 없다.

또한, 물을 사용하고 있어 가동 이외 시간에는 항균 및 제균 기능이 없어 미생물이 급격히 증식하여, 메쉬망과 급수배관의 막힘 발생과 공기청정기 내부가 불쾌취 발생원이 될 것이다.

그리고, 등록특허 10-0609477호에는 가습기능을 갖는 공기청정기가 출원된 바 있다.

상기 가습기능을 갖는 공기청정기는 상부 수조의 물이 수조 바닥면에 있는 다수의 통과공을 통하여 물결모양의 망 체 형상인 가습판을 타고 흘러 내려가면, 공기가 흐르는 물을 통과하도록 하여 공기 중 미세먼지를 제거한다.

상기 가습기능을 갖는 공기청정기는 상기한 수막필터를 이용한 공기청정기와 비슷한 기술을 적용하고 있어, 상기한 원인으로 공기 정화 효율이 낮을 것으로 예상된다. 물을 사용하여 공기를 정화하는 종래의 공기세척기는 상기한 단점을 가지고 있어서, 이를 극복하기 위하여 대부분 필터식과 전기 집집식을 혼용하는 공기세척기가 대부분이다.

등록특허 10-0601029호, 발명의 명칭; 자체 세척기능을 가진 건습식 복합 공기청정기 등록실용신안 20-0470792호, 고안의 명칭; 수막필터를 이용한 공기청정기 등록특허 10-0609477호, 발명의 명칭; 가습기능을 갖는 공기청정기

이에, 본 발명은 물을 사용하여 공기 속의 미세먼지, 오존, 곰팡이, 세균, 유해 기체, 유·무기 물질 등의 오염 물질을 정화하는 공기세척기의 종래의 문제점인 미세먼지, 오존, 유해기체와 휘발성 유기 화합물(VOCs) 제거 효율을 개선하고, 공기세척기 내부에서 미생물 증식을 억제하며, 공기가 물막 통과 시 물방울의 소음을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 공기세척기 전도 시 누수 발생을 최소화하고, 물의 사용량을 줄여 공기세척기의 무게와 부피를 줄이며, 나아가 물과 전기선의 접촉을 줄여 감전 위험을 낮추는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적들은 기술이 진행되면서 명확해질 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명 습식 공기세척기는, 상자 모양으로 이루어진 본체와, 상기 본체의 하부에 구비되어 공기가 흡입되는 흡입구가 형성된 흡입부와, 상기 본체의 상부에 설치되어 상기 흡입구로 흡입된 공기가 토출되는 토출구와 상기 토출구 하부에 받침그물과 덮개그물을 포함한 최종필터를 갖추어 구비되는 토출부와, 상기 본체 내부에 설치되어 전원이 인가되어 구동하는 것에 의해 상기 흡입부측에서 상기 토출부측으로 공기를 유동시키기 위해 구비되는 송풍부와, 상기 본체 내부에 설치되어 상기 흡입부로 흡입된 공기를 정화가능하도록 물막그물과 세척액의 비산방지 기능을 하는 비산방지그물로 조합된 필터단을 포함하여 구비되는 필터부와, 상기 필터부에 세척액을 공급하고 회수가능하도록 구비되는 급배수부를 포함하여, 오염된 공기가, 상기 필터부의 물막그물에 형성된 세척액의 물막을 통과하여 기포로 터질 때 기포막과 물방울에, 그리고 상기 필터부의 비산방지그물에 부착된 세척액의 물방울에, 오염물질이 부착, 흡착, 용해로 제거되고, 상기 토출부의 최종필터를 통과하여 공기의 습도 조절과 비산 세척액 흡수로 오염된 공기를 정화하도록 구비되되, 상기 필터부의 물막그물은, 판형상으로 된 그물의 가장자리에 그물테를 두르고 일정 두께 물막과 세척액 통로를 형성하는 보강테로 구성된 물막상부그물과, 물막상부그물과 동일 형태지만 물막상부그물을 상하 뒤집어 놓은 형태인 물막하부그물을 접합시킨 그물 양 끝단에 급수홈과 배수홈이 형성되어 구비되며, 상기 세척액은, ⅰ)물, ⅱ)물에 염이 용해된 수용액, ⅲ)물에 염기가 용해된 수용액, ⅳ) 물에 유기산이 용해된 수용액 중에서, 상기 하나 이상의 필터단의 해당 필터단의 필터링 목적에 따라서 선택되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 하나 이상의 필터단은 본체의 내부 바닥면을 기준으로 급수홈 끝단이 하방향으로 80도 이하로 경사지게 구비되며, 상기 필터단은 비산방지그물이 물막그물 상부에 1cm 이상 이격시켜 서로 평행하게 구비되는 것을 특징으로 한다.

삭제

그리고, 상기한 필터부의 비산방지그물은, 판형상으로 된 그물의 가장자리에 그물테를 두르고 그물의 휨 방지와 비산 물방울 세척액 통로를 형성하는 보강테로 구성되고, 한 필터단에 비산방지그물이 2겹 이하로 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 습식 공기세척기에 따르면, 미세기포 터짐, 물막 수회 통과, 물이나 염, 염기, 유기산의 수용액인 세척액 통과로 미세먼지, 오존, 곰팡이, 세균, 유·무기 물질 제거 효율을 향상시킬 수 있는 효과와 함께, 물이나, 물에 염, 염기, 유기산을 용해시킨 용액을 사용하여 공기세척기 내에서 미생물 증식을 억제시킬 수 있고, 얇은 물막과 미세 그물코에 의한 미세기포 터짐으로 물방울 소음을 줄일 수 있으며, 수조와 물막그물, 송풍실과 보조수조의 누압 방지 연결배관과 물막의 표면장력에 의해 그물에 응집된 얇은 물막은 누수 발생을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 얇은 물막과 낮은 경사도 물막그물은 운전소요 세척액량이 적어 소용량 수조 설치로 상기 본체의 무게와 부피를 줄일 수 있고, 비산방지그물 설치로 기기 내부의 물방울 튀김이 적고 비접촉식 펌프 사용으로 감전 위험을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 습식 공기세척기의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 습식 공기세척기의 본체 내부공간을 도시한 측단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 습식 공기세척기의 본체 내부공간을 도시한 정단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 습식 공기세척기의 본체 내부공간을 도시한 배면단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 습식 공기세척기의 물막그물을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 습식 공기세척기의 비산방지그물을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 습식 공기세척기의 최종필터를 도시한 분해 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 습식 공기세척기의 수조를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 습식 공기세척기의 보조 수조를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 습식 공기세척기의 급수관과 배수관 부분을 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 습식 공기세척기의 일실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 명세서에 게시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 게시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 게시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 게시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

첨부된 도면에 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 습식 공기세척기(100)는 상자 모양으로 이루어진 본체(110)와, 상기 본체(110)의 하부에 구비되어 오염된 공기가 본체(110)에 흡입되는 흡입구(210)와, 상기 흡입구(210)의 배면에 설치되어 흡입된 공기의 큰 입자를 걸러내는 프리필터(220)가 갖추어져 구비되는 흡입부(200)와, 상기 흡입부(200)에서 본체(110) 내부에 설치된 낙수 차단판(320)으로 공기 통로를 구성하여 필터부(400)로 내부공기를 송풍팬(310)으로 강제 송풍하는 송풍부(300)와, 상기 본체(110) 내부에 설치되어 상기 흡입부(200)로 흡입된 공기를 정화가능하도록 물막그물(410)과 세척액의 비산방지 기능을 하는 비산방지그물(420)로 조합된 하나 이상의 필터단(480)을 포함하여 구비되는 필터부(400)와, 상기 본체(110) 하부에 구비되어 상기 필터부(400)에 세척액을 펌프(540)의 구동에 대응되게 공급가능하도록 구비되는 수조(510)와, 상기 펌프(540)와, 상기 펌프의 구동으로 세척액을 급수하기 위한 급수관(531)과 필터부(400)에서 회수하기 위한 배수관(532) 그리고 보조수조(520)로 이루어진 급배수부(500)와, 상기 본체(110)의 상부에 구비되어 상기 필터부(400)에서 정화된 공기가 최종적으로 적정 수분 함량으로 걸러지는 최종필터(610)와, 상기 본체의 상면에 세척된 공기를 토출시킬 수 있도록 토출구(650)가 형성되어 구비되는 토출부(600)를 포함하여, 오염된 공기가, 상기 필터부(400)의 물막그물(410)에 형성된 세척액의 물막을 통과하여 기포로 터질 때 기포막과 물방울에, 그리고 상기 필터부(400)의 비산방지그물(420)에 부착된 세척액의 물방울에, 오염물질이 부착, 흡착, 용해로 제거되고, 상기 토출부(600)의 최종필터(610)를 통과하여 공기의 습도 조절과 비산 세척액 흡수로 오염된 공기를 정화하도록 구비되되, 상기 필터부(400)의 물막그물(410)은, 판형상으로 된 그물의 가장자리에 그물테(440)를 두르고 일정 두께 물막과 세척액 통로를 형성하는 보강테(450)로 구성된 물막상부그물(412)과, 물막상부그물(412)과 동일 형태지만 물막상부그물(412)을 상하 뒤집어 놓은 형태인 물막하부그물(411)을 접합시킨 그물 양 끝단에 급수홈(413)과 배수홈(416)이 형성되어 구비되며, 상기 세척액은, ⅰ)물, ⅱ)물에 염이 용해된 수용액, ⅲ)물에 염기가 용해된 수용액, ⅳ)물에 유기산이 용해된 수용액 중에서, 상기 하나 이상의 필터단(480)은 해당 필터단의 필터링 목적에 따라서 선택되도록 구성되어 있다.

본 발명에 따른 습식 공기세척기(100)의 본체(110)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상자 모양으로 형성되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 원통형이나 다각 기둥형의 형태로도 형성될 수 있다

여기서, 상기한 필터부(400)는, 물막그물(410)과 비산방지그물(420)이 조합된 필터단이 복수로 이루어지고, 상기 필터단은 세척액의 물막을 형성하는 물막그물(410)과, 상기 물막그물(410) 상부에 물막그물을 통과한 기포가 터지면서 물방울이 비산하는 것을 방지하는 비산방지그물(420)로 구성되어 있다.

상기 물막그물(410)은 공기 속 오염물질의 종류와 함량, 세척액의 종류와 함량, 물막그물의 재질에 따라 80도 이하로 경사지게 구비된다.

또한, 상기한 필터부(400)는 각 필터단마다 별도의 세척액이 수조, 펌프, 물막그물, 수조로 순환하도록 구비되어 있다.

본 발명 습식 공기세척기(100)의 물막그물(410)과 비산방지그물(420) 그리고 최종필터(610)의 받침그물(611)과 덮개그물(613)은 스테인리스강, 합금, 면, 나이론, 천연 섬유, 화학 섬유로 만들어지고, 그물눈은 30~2,000㎛으로 이루어진다.

본 발명의 세척액은 오염물질의 종류와 농도에 따라, 각 필터단마다 물이나, 물에 소금, 중조, 인산염, 탄산염, 요오드화칼륨 중 어느 하나의 염, 수산화칼슘, 수산화나트륨 중 어느 하나의 염기, 구연산, 주석산, 사과산, 호박산, 젖산 중 어느 하나의 유기산을 필요한 농도로 용해시켜 사용하는 것으로 이루어진다.

또한, 본 발명 습식 공기세척기(100)에서 수조와 물막그물, 송풍실과 보조수조 연결배관은 누압 방지를 위하여 폐쇄 시스템으로 가동되고, 물막의 세척액도 그물에 표면장력에 의해 응집되어 있어, 본 발명의 습식 공기세척기는 본체 전도 시 누수가 최소화 된다.

또한, 상기한 수조의 세척액을 각 필터단의 물막그물까지 펌핑하는 펌프는, 수중펌프가 아닌 비접촉식 펌프, 왕복운동 펌프(540)가 바람직하다.

이하에서, 상기한 본 발명에 따른 습식 공기세척기를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 습식 공기세척기의 본체 외부를 형성하는 판은, 첨부된 도면 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 습식 공기세척기의 사용 중 세척액의 보충이나 교체, 필터 청소나 교체, 부품 교체나 고장 수리를 위하여 개폐가 가능하게 구비된다. 흡입부판(111)은 프리필터와 송풍부의 청소와 관리, 필터부판(120)은 필터부와 계기판(130)의 청소와 관리, 토출부판(140)은 최종필터, 최종필터 받침홈(620), 필터부 내부와 펌프의 청소와 관리, 급배수부상판(150)은 필터부의 청소와 관리, 급배수부하판(160)은 수조와 보조수조의 세척액 보충과 교체, 청소와 관리를 용이하게 한다.

상기한 본 발명에 따른 습식 공기세척기를 기능별로 흡입부(200), 송풍부(300), 필터부(400), 급배수부(500), 토출부(600)로 나누어서, 첨부된 도면 도 1 내지 도 10을 참조하여, 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기한 습식 공기세척기의 흡입부(200)는 프리필터에서 오염된 공기의 전처리 여과기능을 하고, 흡입구(210)에서 프리필터까지, 송풍팬의 회전에 의하여 발생하는 흡입력에 의해 흡입구(210)를 통하여 오염된 공기의 섬유 분진, 작업장 분진, 머리카락 등 비교적 큰 오염입자가 프리필터(220)에 부착되어 감압여과 된다.

상기한 프리필터는 성긴 그물 구조를 가지고 있어 그물눈의 크기와 오염입자 크기 차이에 의하여 주로 그물에 부착되며, 부착 오염입자가 많아질수록 오염공기가 통과하기 어렵고, 오염입자가 충분히 여과되어야 물막그물과 비산 방지 그물의 그물눈을 막지 않기에 주기적인 청소가 중요하다. 오염된 공기가 흡입되어 통과하기 때문에 흡입구와 프리필터는 탈착이 용이하고, 오염 물질 제거와 물청소가 용이한 구조와 재질이 요구된다.

상기한 송풍부(300)는 오염된 공기가 여과막을 통과할 수 있는 에너지를 부여하는 기능을 하고, 프리필터에서 물막그물까지이며, 상기 본체 내부에 구비된 송풍팬(310)이 본체 외부의 오염된 공기를 프리필터에는 감압으로 빨아들이고, 물막그물에는 가압으로 밀어주는 에너지를 부여하도록 강제 송풍시킨다.

낙수차단판(320)은 물막그물에서 낙수될 수 있는 세척액을 모아서 낙수배출구(340)로 보내는 역할을 하면서 송풍팬을 통과한 오염된 공기를 누압 없이 물막그물을 통과하도록 하는 것이기 때문에 누수와 누압이 일어나지 않도록 밀봉되게 부착된다.

또한, 상기한 낙수 차단판은 낙수의 원활한 흐름과 물막그물의 하부에서 상부로 가급적 수직방향으로 송풍되도록 적절한 경사도를 유지하도록 한다. 송풍부에는 세척액의 낙수가 발생할 수 있기 때문에 팬모터 보호판(330)으로 팬모터를 보호한다.

상기한 필터부(400)는 물막그물에서 오염물질의 부착, 흡착, 용해로 흡입된 공기를 정화하는 기능을 하고, 한 개의 물막그물과 비산방지그물로 이루어진 필터단이 적어도 하나 이상으로 구성되고, 물막상부그물(412)과 물막하부그물(411)이 세척액의 표면장력에 의해 물막이 형성될 수 있는 거리 내에 서로 평행하게 위치하는 물막그물에, 수조(510)의 세척액을 펌프(540)로 물막그물의 급수홈(413)에 공급하면 세척액은 세척액 통과슬릿(415)을 통하여 물막상부그물(412)과 물막하부그물의 보강테에 의하여 형성된 세척액의 통로로 세척액이 흘러들어가 세척액의 물막을 형성하고, 송풍팬(310)을 통과 후 가압된 오염 공기가 물막그물의 하부에서 상부로 물막그물의 미세한 그물눈과 형성된 세척액의 물막을 통과하면 물막 상부 표면에 미세한 기포로 만들어졌다가 터지고, 이 미세한 기포가 터질 때 공기의 오염물질이 물이나 물에 염, 염기, 유기산이 용해된 수용액인 세척액의 미세한 기포막과 기포가 터질 때 생긴 물방울에 부착, 흡착, 용해로 제거되어, 오염된 공기를 정화한다.

또한, 상기한 필터부(400)는, 실시 예에서 필터단(480)이 4단으로 예시한 것처럼, 필터단이 복수로 이루어진 것이 바람직하나, 공기정화 요구수준이나 본체의 크기 또는 중량 요구수준에 의하여 필터단 1개로 필터부를 구성할 수도 있다.

상기 필터단은 세척액의 물막을 형성하는 물막그물과, 물막그물 상부에 물막그물을 통과한 기포가 터지면서 물방울이 비산하는 것을 방지하는 비산방지그물로 구성되어 있다.

물막그물은, 홑겹의 그물로 물막을 형성할 수도 있지만, 물막상부그물(412)과 물막하부그물(411)으로 형성되는 물막이 두께가 균일하고, 강한 표면장력으로 부착될 수 있어 비산 물방울이 적게 발생하고, 본체 전도 시 누수를 최소화 할 수 있어 2겹 그물의 장점이 많다.

또한, 상기한 필터단은, 세척액이 물막그물을 흘러가면서 일부는 비산방지그물로 비산되고, 비산된 세척액 물방울이 커져서 다시 물막그물로 낙하하는 순환을 하기 때문에, 같은 필터단에 있는 세척액은 같은 물질과 농도를 가지게 되고, 각 필터단마다 별도의 세척액이 수조, 펌프, 물막그물, 수조로 순환된다.

상기 물막그물과 비산방지그물로 구성된 필터단은 필터부판(120) 내부와 급배수부상판(150) 내부의 공간에 다수의 필터단을 하부로부터 일정간격을 유지하도록 구비되어 있어 필터부의 청소와 관리가 용이하다.

상기한 물막그물(410)은 판형의 물막상부그물(412)과 물막하부그물(411)을 접합시킨 뒤 판형 그물 양 끝단에는 급수홈(413)과 배수홈(416)을 구비하고 있다.

이를 보다 상세하게 설명하면, 상기한 물막그물(410)은, 판형으로 된 그물의 가장자리에 그물테(440)를 두르고, 그물의 휨을 방지하고 일정한 두께를 가진 물막을 형성하고 물막을 이루는 세척액이 경사면에 따라 흘러 내려가게 하는 세척액 통과슬릿(415)을 형성하게 하는 보강테(450)로 구성된 물막상부그물(412)과, 물막상부그물과 동일 형태를 가지지만 물막상부그물(412)을 상하 뒤집어 놓은 형태인 물막하부그물(411)과 접합된 형태이다.

상기 급수홈(413)과 배수홈(416)에는 급수관(531)과 배수관(532)이 연결되는 급수홀(414)과 배수홀(417)이 형성된다.

상기 비산방지그물(420)은, 물막그물(410) 상부에 위치하고, 비산방지그물의 형상을 유지하고 비산방지그물이 그물테가이드(470)에 밀어 넣고 빼기가 용이하도록 판형상으로 된 그물의 가장자리에 그물테(440)를 구비하고 있다.

또한, 상기한 비산방지그물(420)은 비산방지그물에 부착된 세척액의 물방울이 점점 커져서 비산방지그물의 경사면을 따라 흘러 내려가는 통로 기능과 그물의 휨을 방지하는 기능을 가진 보강테(450)를 구비하고 있다.

즉, 오염된 공기가 물막그물 상부 표면에서 세척액의 미세한 기포를 지속적으로 만들면서 터질 때 생긴 물방울이 비산하여 비산방지그물에 부착되어 점점 커진 세척액의 물방울이, 비산방지그물의 경사가 거의 없으면 물막그물로 낙하되어 물막을 형성하든지, 비산방지그물의 경사가 있으면 비산방지그물의 경사면을 따라 흘러 얇은 물막을 형성하면서 물막그물로 낙하된다.

이런 기능을 수행하는 비산방지그물은, 물막그물의 물막과 비산방지그물에 부착된 물방울이 세척액의 표면장력에 의하여 다시 물막을 형성할 수 없도록, 물막그물과 충분한 이격거리를 확보하여야 한다.

상기 비산방지그물과 물막그물 사이의 적정 거리는 약 1.5∼3㎝가 바람직하지만, 본체의 크기와 중량의 요구 수준, 요구되는 본체의 부피, 필터단의 경사도, 세척액의 종류와 농도, 그물의 재질이나 선경, 그물눈의 크기에 따라 달라질 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 습식 공기세척기의 비산방지그물은, 상기 일실시 예와 같이 한 필터단에 비산방지그물이 홑겹으로 구성되는 것이 바람직하지만, 비산방지가 절대적으로 중요시 되는 세척액을 사용하거나 오염공기의 오염물질이 특이할 때에는 한 필터단에 비산방지그물을 2겹으로 구비할 수도 있다.

또한, 비산방지그물(420)은 판형상으로 된 그물의 가장자리에 그물테(440)를 두르고 그물의 휨 방지와 비산 물방울 세척액 통로를 형성하는 보강테로 구성되어, 물막상부그물과 비슷한 형상을 가지고 있고, 세척액이 비산방지 그물에 부분적으로 물막을 형성하고 있어 물막그물과 같이 오염된 공기의 정화 기능도 일부 가지고 있다.

또한, 상기한 비산방지그물은 물막그물에서 세척액의 비산에 의하여 필터부 내부에 세척액이 튀어서 지저분해지는 것과 세척액이 증발되어 소실되는 것을 최소화한다.

상기 물막그물은, 급수홀이 위치한 급수홈 측면에 그물손잡이(460)를 구비하고 있고, 상기 비산방지그물도 급수관이 있는 방향의 그물테 측면에 그물손잡이(460)를 구비하고 있다. 상기 그물손잡이는, 물막그물과 비산방지그물이 그물테가이드(470)와 그물테패킹(471)에 밀착되어 있어, 밀어 넣고 빼기가 용이하도록 구비된다.

상기한 물막그물과 비산방지그물은, 서로 평행하게 위치시키고, 본체의 크기와 중량 요구수준, 공기정화 요구수준, 오염물질의 종류와 함량, 세척액의 종류와 함량, 그물의 재질에 따라, 본체(110)의 내부 바닥면을 기준으로 급수홈(413) 끝단이 하방향으로 80도 이하로 경사지게 구비되나, 바람직하게는 3~17도 경사지게 구비한다.

상기 경사도는, 공기 통과 후 경사에 의한 물막의 흐름으로 오염물질 이동과 물막의 회복속도를 높이고, 물막 면적 증대 효과와 낙하 물방울의 물막 침투 방어력을 높인다.

여기서, 상기한 물막그물, 비산방지그물 및 최종필터의 그물은 스테인리스강, 합금, 나일론, 화학 섬유로 만들어진 그물이고, 그물눈은 30~2,000㎛ 크기이다.

상기한 급배수부(500)는, 물막그물에 세척액을 공급 및 회수하는 기능을 하고, 본체(110) 하부에 설치되어 세척액을 저장가능하게 구비되는 수조(510)와, 상기 수조에 저장된 세척액을 필터부(400)측으로 공급 순환시킬 수 있도록 구비되는 펌프(540)와, 상기 펌프(540)의 구동으로 세척액을 필터부(400)측으로 급수하기 위한 급수관(531)과, 상기 급수관(531)을 통하여 급수된 세척액을 필터부(400)로부터 회수하기 위한 배수관(532) 그리고 보조수조(520)로 구성되되, 상기와 같이 구성된 급배수부(500)는 단일로서 구성되어 세척액을 필터부(400)측으로 공급 순환시킬 수 있도록 구성되거나 또는 상기 각 필터단(480)에 대응되게 각각 구성되어, 수조(510)의 세척액을 펌프(540)로 물막그물의 급수홈에 공급하고, 물막그물의 배수홈에서 수조까지는 세척액을 자연압으로 흘러내리도록 한다.

또한, 상기한 급배수부(500)는 본체 하부에 있는 급배수부하판(160) 내부에 보조수조는 안쪽에, 수조는 바깥쪽에 구비하여 세척액 보충과 교체, 청소와 관리를 용이하게 한다.

또한, 상기 급배수부(500)는 배수홀(417)과 배수홈연결피팅(535), 배수홈연결피팅(535)과 배수관(532), 배수관(532)과 배수관마개(513)가 연결되고, 세척액이 저장되는 수조(510) 저부에 위치하는 연질의 흡입관(512)과 급수관(531)이 연결되는 급수관마개(511), 급수관과 펌프(540), 펌프(540)와 급수관(531), 급수관(531)과 급수홈연결피팅(534), 급수홈연결피팅(534)과 급수홀(414)이 배관되는 것을 포함한다.

또한, 상기 급배수부(500)는 물막그물의 낙수, 연결배관이나 펌프의 누수 등 비정상적인 상황에 대처하기 위한 낙수차단판(320)의 낙수배출구(340)와 낙수배관(533), 낙수배관(533)과 보조수조(520)를 연결하는 낙수배관마개(521)를 포함한다.

상기한 수조나 보조수조는 세척액 보충, 청소, 관리를 위하여 투시창(550)을 구비하고 있다.

상기한 급수관(531), 배수관(532)과 낙수배관(533)은, 수조나 보조수조를 세척액 보충, 청소, 관리를 할 때 본체 내부에서 본체 외부로 쉽게 꺼낼 수 있게 하기 위하여, 연질이고 충분한 길이를 구비하고 있다. 상기 배수관은 물막그물의 배수홀에서 수조까지 세척액이 원활하게 흘러내릴 수 있는 충분한 직경을 가진다.

상기 수조의 세척액을 펌핑하는 펌프(540)는 세척액의 종류와 농도에 따라 서로 혼합되지 않게 각각 별도의 급수관과 펌프를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 습식 공기세척기의 세척액은 오염된 공기의 오염물질의 종류와 농도에 따라, 각 필터단마다 물이나, 물에 소금, 중조, 인산염, 탄산염, 요오드화칼륨 등의 염, 수산화칼슘, 수산화나트륨 등의 염기, 구연산, 주석산, 사과산, 호박산, 젖산 등의 유기산을 필요한 농도로 용해시켜 사용할 수 있다.

일례로, 필터단에 물, 염, 염기, 유기산을 세척액으로 사용하고자 한다면, 하부 필터단부터 차례로, 염, 염기, 유기산, 물을 세척액으로 사용할 수 있을 것이다.

또한, 상기 오염물질 제거 효율 향상과 급배수부와 필터부에 미생물 증식을 방지하기 위하여, 각 필터단의 수조마다 염, 염기, 유기산의 수용액을 혼합하여 사용할 수도 있다.

또, 물막그물에 세척액 물막이 형성되면, 물막의 표면장력이 중력 보다 큰 물막그물 경사도 내에서는, 물막그물의 급수홈에 세척액 공급을 중단해도 물막그물의 물막은 그대로 유지된다. 이론적으로, 세척액 증발량만큼 펌프로 세척액을 공급해도 물막그물의 물막은 유지된다.

즉, 상기한 물막그물의 경사도가 완만하면 세척액, 펌프, 수조, 보조수조의 소형화가 가능하여, 본 발명의 습식 공기세척기는 저소음, 소형화 및 경량화가 가능할 것이다.

또한, 본 발명에 따른 습식 공기세척기의 수조와 물막그물, 송풍실과 보조수조 연결배관(530)은 누압 방지를 위하여 폐쇄 시스템으로 가동되고, 물막그물의 세척액도 물막상부그물과 물막하부그물에 표면장력으로 부착되어 있어, 상기 본체 전도 시 누수가 최소화될 것이다. 또, 수조의 급수관마개(511)와 배수관마개(513), 보조수조의 낙수배관마개(521)는 수조와 보조수조의 중심 부위에 구비시켜 전도 시 누수가 최소화되도록 한다.

상기한 토출부(600)는, 최종필터가 정화된 공기의 세척액 성분 흡착, 가습 및 제습 기능을 하고, 비산방지그물에서 토출구(650)까지며, 개폐가 용이한 토출부판(140) 내부에 구비된 필터부(400)에서 정화된 공기가 최종적으로 적정 수분 함량으로 조정되는 최종필터(610), 상기 최종필터를 지지해 주는 최종필터받침홈(620), 정화된 공기가 최종필터에 최대한 균일한 압력으로 통과되도록 최종필터와 최종필터받침홈(620)의 틈새를 막아주는 최종필터패킹(630), 최종필터패킹(630)을 압축하여 고정하는 패킹압축브래킷(640), 가습 또는 제습된 정화 공기가 토출되는 토출구(650)로 이루어진다.

도 2 내지 도 4와 도 7에 도시된 바와 같이, 원뿔 모양인 상기 최종필터(610)는 받침그물(611), 여과재(612), 덮개그물(613)로 구성된다.

상기 최종필터는 도시된 바와 같이 원뿔형으로 형성되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 받침그물(611)과 덮개그물(613)은, 그물로 되어 있어 정화된 공기의 통과가 용이하면서, 최종필터의 여과재(612)의 받침과 덮개 역할을 하여 여과재를 골고루 펴 주어서 정화된 공기가 최종 필터에 최대한 균일한 압력으로 통과되도록 도와주고, 최종필터의 형상 유지에 도움을 준다.

여기서, 상기한 최종필터 여과재는 물막그물에서 정화된 공기를 가습 또는 제습하면서, 동시에 잔류 세척액 입자를 제거하는 최종여과 기능을 부여한다. 최종필터의 가습은 최종필터받침홈(620)에 물을 채워 최종필터가 물에 적시게 되면, 최종필터받침홈(620)의 물이 최종필터의 받침그물(611), 덮개그물(613)과 여과재가 모세관 현상에 의하여 물에 젖게 되어 최종필터를 통과하는 정화된 공기에 습도를 높여 가습이 된다. 최종필터의 제습은 최종필터받침홈(620)에 물을 채우지 않고, 최종필터의 받침그물(611), 덮개그물(613) 사이에 건조하고 두꺼운 면이나 섬유로 만든 여과재를 사용하여, 최종필터를 통과하는 정화된 공기의 습도를 낮추어 제습이 된다.

상기한 최종필터는 정화된 공기를 가습 또는 제습하면서, 동시에 정화된 공기의 잔류 세척액 입자를 흡착 제거하는 최종 여과 기능을 부여하는 것으로, 최종필터여과재는 면, 명주실, 털 등의 천연섬유, 아크릴, 나일론, 폴리에스테르, 스판덱스 등의 합성섬유, 다공성 플라스틱, 유리섬유, 부직포 등이 사용되고, 최종필터는 정화된 공기가 쉽게 통과 될 수 있는 재질과 두께로 구비된 여러 최종 필터 중에서 선별하여 사용한다. 특히, 유리섬유는 음파에 대한 뛰어난 흡음체로 소음 감소에 효과적이다.

이하에서, 본 발명에 따른 습식 공기세척기의 공기정화 원리를, 첨부된 도면에 도 1 내지 도 10을 참조하여, 실시 예와 실험 예를 제시하면서 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 습식 공기세척기의 공기정화 핵심 원리는, 송풍팬(310)에 의해 오염된 공기를 본체 내로 흡입하여 비교적 큰 오염입자를 프리필터(220)에 부착하여 제거하고, 송풍팬(310)을 통과 후 가압되고 오염된 공기가 물막그물의 물막상부그물(412)과 물막하부그물 사이에 형성된 세척액의 물막을 수회 통과할 때, 미세기포 터짐, 물이나 염, 염기, 유기산의 수용액인 세척액의 미세한 기포를 만들었다가 터질 때 공기의 오염물질을 세척액의 미세한 기포막과 기포가 터질 때 생긴 물방울에 부착, 흡착, 용해로 제거하여, 오염된 공기를 정화한다.

상기 물막상부그물(412)과 물막하부그물의 그물눈이 미세하고, 물막의 두께가 미세할수록 미세한 세척액의 기포가 만들어 지고, 필터단의 수만큼 존재하는 물막그물과 비산방지그물이 물막 터짐에 의한 진동 에너지가 필터부를 진동시켜, 본 발명의 습식 공기세척기는 공기 중의 오염물질 제거 효율이 개선되고, 미세기포 터짐으로 기포가 터질 때 나는 소음이 줄어든다.

정화된 공기는 최종필터(610)를 통과하면서 최종적으로 세척액 성분이 흡착되며, 제습 또는 가습되어 적정 수분 함량으로 조정된다.

일반적인 이론에 의하면 '공기 방울이 액체 표면에 부상하면 액체가 밑으로 흘러내리며, 공기 방울을 둘러싸고 있는 얇은 액상 막인 기포막의 두께가 얇아져, 막 두께가 10㎚ 이하가 되면 기포막은 그 자체가 성질을 잃게 되며 그로 인해 기포는 파괴된다.'라고 알려져 있다.

또한, 세척액과 접촉하는 오염된 공기의 표면적이 클수록, 기포의 크기가 미세할수록, 기포가 여러 번 물막에 접할수록, 오염물질 제거효율은 높아질 것이다.

또한, 극초미세먼지(PM 0.1)와 유해 기체는, 촘촘한 그물망의 여과로는 걸러내기 어렵고, 활성탄에 의한 유해 기체 제거는 기체가 고체 표면에 부착하는 흡착으로 효율이 낮고, 유해 기체 제거는 액체 내부에 화학반응에 의한 중화나 무해한 물질로 변화시키는 화학물질에 빨려 들어가는 흡수가 효율적이다.

본 발명에 따른 습식 공기세척기의 공기정화 원리를 각 필터별로 나누어 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 습식 공기세척기의 프리필터(220)는, 성긴 그물 구조를 가지고 있어 그물눈의 크기와 오염입자 크기 차이에 의하여 비교적 큰 오염입자를 그물에 부착하여 제거한다.

상기한 물막그물은, 물막상부그물(412)과 물막하부그물(411)이 세척액의 표면장력에 의해 물막이 형성될 수 있는 거리 내에 서로 평행하게 위치하며, 수조(510)의 세척액을 펌프(540)로 물막그물의 급수홈에 공급하면 세척액은 세척액 통과슬릿(415)을 통하여 물막상부그물(412)과 물막하부그물의 보강테에 의하여 형성된 세척액의 통로로 세척액이 흘러들어가 세척액의 물막을 형성하고, 송풍팬(310)을 통과 후 가압된 오염 공기가 물막그물의 하부에서 상부로 물막그물의 미세한 그물눈과 형성된 세척액의 물막을 통과하면 물막 상부 표면에 미세한 기포를 만들었다가 터지고, 물이나, 염, 염기, 유기산을 용해시킨 수용액인 세척액의 미세한 기포를 만들었다가 터질 때 오염된 공기의 오염물질을 세척액의 미세한 기포막과 기포가 터질 때 생긴 물방울에 부착, 흡착, 용해로 제거하여, 오염된 공기를 정화한다.

특히, 오염물질이 오존, 이산화황, 곰팡이, 세균, 휘발성 유기 화합물(VOCs), 무기 물질일 경우 세척액이 물 보다 염, 염기, 유기산이 제거 효율이 높을 것이다.

예를 들면, 심각한 대기오염 물질인 오존은 요오드화칼륨(KI) 수용액을 세척액으로 사용하면 오존은 분해되어 인체에 무해한 산소가 된다.

O₃ + 2KI +H₂O → O₂ + I₂ + 2KOH

이 반응은 오존의 정량에 이용되는 반응이고, 요오드화칼륨은 인체에 부족한 요오드 영양소를 보완하기 위하여 첨가하는 식품첨가물이다.

특히, ‘침묵의 암살자’로 불리는 오존에 대한 경계령 대처 방법은, 실외활동과 오존 생성원인의 하나인 자동차 운행을 자제하는 것 외에는 대처 방법이 거의 전무한 실정이다.

또한, 자동차나 공장, 화력발전소의 매연 속에 주로 함유된 이산화황은 수산화칼슘, 수산화나트륨 수용액으로 세척하면 이산화황의 90% 이상이 제거되는 것으로 알려져 있다.

또한, 도시나 공업단지로부터 배출된 질소·황 산화물, 중금속 등의 오염물질이 함유된 황사의 경우, 물 보다 산이나 알칼리 용액에 잘 세척될 것이다.

그리고, 유기산은 유기화합물과 친화도가 높아 유기화합 오염물질 제거 효율이 높을 것이다.

이와 같이, 각 오염물질에 효과적인 성분과 함량으로 세척액을 제조하여, 본 발명의 습식 공기세척기에 수조마다 사용하면 한 번에 여러 종류의 오염물질을 제거할 수 있고, 각 수조에 동일 세척액을 사용하면, 필터단의 수만큼 존재하는 물막그물과 비산방지그물을 반복 통과하게 되어 오염물질의 제거 효율이 크게 높아진다.

또한, 오염된 공기가 물막그물에서 미세한 기포로 되어 터질수록 오염물질의 제거 효율이 높아진다.

본 발명에 따른 습식 공기정화의 보조 필터 기능을 수행하는 비산방지그물은, 물막상부그물과 비슷한 형상을 가지고 있고, 세척액이 비산방지 그물에 부분적으로 물막을 형성하고 있어 물막그물과 같이 오염된 공기의 정화 기능도 일부 가지고 있다.

또한, 비산방지그물은 물막그물에서 세척액의 비산에 의하여 필터부 내부에 세척액이 튀어서 지저분해지는 것과 세척액이 증발되어 소실되는 것을 최소화하여, 정화된 공기가 다시 오염되거나 상부의 다른 필터단의 세척액 오염을 방지한다.

그리고 최종필터는, 최종필터 여과재(612)의 재질과 최종필터받침홈(620)에 물 사용 유무에 따라 물막그물에서 정화된 공기를 가습 또는 제습하면서, 동시에 잔류 세척액 입자를 제거하는 최종 여과 기능을 한다.

상기한 최종필터의 가습은 최종필터받침홈(620)에 물을 채워 최종필터가 물에 닿게 되면, 최종필터받침홈(620)의 물이 최종필터의 받침그물(611), 덮개그물(613)과 여과재가 모세관 현상에 의하여 물에 젖게 되어 최종필터를 통과하는 정화된 공기에 습도를 높여 가습이 된다.

최종필터의 제습은 최종필터받침홈(620)에 물을 채우지 않고 최종필터의 받침그물(611), 덮개그물(613) 사이에 건조하고 두꺼운 면이나 섬유로 만든 여과재를 사용하여 최종필터를 통과하는 정화된 공기의 습도를 낮추어 제습이 된다.

그리하여, 본 발명에서는 세척액을 공기 중에 분무하는 것이 아니라, 물막그물의 물막에 세척액을 흐르게 하면서, 오염공기를 통과시켜 접하게 하고, 비산되는 세척액을 비산방지그물과 최종필터로 부착하여 회수함으로써 물이나 세척액이 습식 공기세척기 외부로 누출되는 것을 방지하여, 정화효율을 높이고 정화된 공기가 습해지는 문제점을 개선하였다.

이하, 본 발명을 하기 실시예 및 실험예에 의해 보다 구체적으로 설명한다. 단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 발명의 범위가 실시 예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 습식 공기세척기의 핵심인 세척액, 물막과 그물을 실시예로 하였다.

세척액과 그물을 이용한 물막 형성

세척액으로 사용될 수 있는 수돗물, 10% 소금물, 10% 구연산 수용액을 각각 1㎖씩, 직경이 2cm 크기(물막 두께; 약 0.3cm)로 조심스럽게 그물 위에 물막을 형성시키고, 그물 위 세척액의 물막 형성 유지 시간을 3회 측정한 평균값을 아래 [표 1]에 나타냈다.

[표 1]에 나타난 바와 같이 그물눈 크기 26~1200㎛, 나일론, 스테인리스강(SS), 화학섬유로 만든 홑겹 그물 위에 물, 소금물, 구연산 용액인 세척액으로 약 0.3cm 두께의 물막을 형성할 수 있었다. 또, 그물 위에 있던 약 0.3cm 두께의 물막이 물방울로 떨어져 나간 그물눈에는 얇은 물막이 남아 있었다. 홑겹의 그물로도 물막형성이 가능하여, 본 발명에 따른 습식 공기세척기의 2겹인 물막그물(410)은 물론, 홑겹인 비산방지그물(420)도 물막을 형성할 수 있음을 보여 주었다.

상기 그물눈의 크기에서는 그물눈의 크기가 작을수록 물막 형성 유지가 오래 지속시킬 수 있음을 보여 주었다. 그물 재질은 나일론, 스테인리스(SS), 화학섬유로 만들어져도 물막 형성 유지가 가능함을 보여 주었다.

세척액은 10% 소금물, 수돗물, 10% 구연산 수용액 순으로 물막 형성이 지속되었다. 이는 물막 형성이 표면장력[물(25℃); 72 dyne/cm, 35% 소금물(20℃); 82.6 dyne/cm]에 기인한다는 것과 일치하였다. 특이하게, 1200㎛ 나일론 그물이 10% 구연산 세척액에서 물막 형성이 오래 지속되었다.

26㎛ 그물은, 특이하게, 10% 구연산 세척액은 직경 6cm까지 물막이 퍼져 스며들면서 그물망의 젖음이 발생하였지만 그물 밑으로 물방울이 낙하하지는 않았고, 수돗물과 10% 소금물은 그물망의 젖음이 없었고 그물 위 물막 형성이 오래 지속되었다.

그물눈 크기	그물 재질	선경(㎛)	그물 위 물막 형성 유지 시간(분)
그물눈 크기	그물 재질	선경(㎛)	수돗물	10% 소금물	10% 구연산
1200㎛	나일론	200	3.3	91	120↑
1000㎛	SS	300	2.3	11	0.2
600㎛	SS	200	43	57	1.3
420㎛	SS	210	120↑	120↑	7.2
250㎛	SS	125	120↑	120↑	59
250㎛	화학섬유	100	120↑	120↑	120↑
150㎛	SS	60	120↑	120↑	35
135㎛	SS	50	120↑	120↑	30
26㎛	SS	80,40	120↑	120↑	9

<실험예 1 > 그물 구조 조사

본 발명의 실시예 및 실험예에 사용한 그물을 확대경과 버니어캘리퍼스로 그물눈 크기, 선경 및 그물재료를 조사하여 [표 2]에 나타냈다. 특히, [실시예 1]에서 26㎛ 그물의 10% 구연산 세척액의 그물망 젖음 발생은 그물망이 얇은 판형 철사로 엮음 때문인 것으로 생각된다.

표준체(직경20㎝, 직경7.5㎝)는 청계상공사 STANDARD SIEVE(서울)를 사용하였다.

250㎛ 화학섬유 그물의 그물 선은 약 15가닥 작은 실이 꼬여 있으며, 작은 보푸라기가 그물눈에 나와 있어 그물망을 촘촘하게 하는 효과가 있을 수 있다.

그물눈 크기	재질	선경(㎛)	형태	비고
1200㎛	나일론	200	평면	필요 크기로 절단 사용
1000㎛	SS	300	표준체	직경20㎝
600㎛	SS	200	표준체	직경20㎝
420㎛	SS	210	표준체	직경7.5㎝:그물망 견고, 청소용이
250㎛	SS	125	표준체	직경7.5㎝: 그물망 청소 곤란
250㎛	화학섬유	100	평면	여과망사
150㎛	SS	60	여과기망	직경4㎝
135㎛	SS	50	평면	필요 크기로 절단 사용
26㎛	SS	80,40	표준체	직경20㎝: 얇은 판 형태 그물 선

경사와 물방울의 그물망 통과 높이

본 발명에 사용되는 물막상부그물(412)과 물막하부그물(411), 물막그물과 비산방지그물, 필터단의 적정 이격 거리를 알아보기 위하여, 수평 또는 12°경사로 유지시킨 홑겹 그물에, 50㎖피펫에 수돗물을 채워 스탠드에 고정 시킨 후 물방울(0.06㎖/방울)을 자유 낙하시켜, 물방울의 그물망 통과 높이를 알아보았다.

[표 3]에 나타난 바와 같이 그물눈 크기가 작을수록 그물 통과 높이가 높았고, 그물의 선경은 경사진 그물에서는, 그물망 통과 높이에 영향을 미쳤다.

26㎛ 그물망은 물방울 통과 높이 측정을 할 수 없었다.

그물이 수평면일 때, 물방울이 그물 상부에 떨어지면 그물망을 통과하여 그물 하부 약 1㎝ 거리까지는 물방울이 표면장력에 의하여 매달렸다가 그물에 다시 부착 되지만, 약 1㎝ 거리 이상으로 밀려나면 중력에 의하여 자유낙하 한다.

그물이 경사면일 때는, 물방울이 그물 상부에 떨어지면 일부는 그물 상부면을 따라 흘러내려가고, 일부만 그물망을 통과하게 되고, 또, 경사면은 그물눈의 크기를 작게 하는 효과를 가지고 있어, 경사진 그물에서는 물방울의 그물망 통과 높이가 커진다.

그물의 테가 물기에 젖어 있으면, 물기 주변 그물눈의 수막이 건조하지 않고 얇은 수막을 형성하고 있었다.

그물눈 크기	재질	선경(㎛)	그물망 통과 높이(㎝)
그물눈 크기	재질	선경(㎛)	수평(0°)	경사(12°)
1200㎛	나일론	200	0.4	0.6
1000㎛	SS	300	1.8	3.1
600㎛	SS	200	2.2	3.8
420㎛	SS	210	3.5	6.5
250㎛	SS	125	4.2	7.1
250㎛	화학섬유	100	6.0	6.6
150㎛	SS	60	5.1	7.6
135㎛	SS	50	5.4	6.1
26㎛	SS	80,40	-	-

물막 통과 압력

본 발명의 습식 공기세척기 물막그물의 물막을 하부에서 상부로 통과하는 압력을 알아보기 위하여, 물속에서 기포 발생기(공기발생 34㎖/초)로 기포를 발생시키면서, 0.6㎝ 물막 두께를 형성시킨 표준체를 수평으로 유지하면서 침수시켜, 기포가 표준체 그물의 물막을 최초로 통과하는 압력을 측정하여 [표 4]에 나타냈다.

실험에 사용한 표준체의 쳇바퀴는 투명 셀로판지를 23㎝ 원통형으로 감아서 방수테이프로 연결하였다.

그물눈 크기가 작을수록 최초 기포 통과 압력은 커지고, 26㎛ 그물은 18㎝H₂O 이상으로 공기가 물막을 통과하기 어려웠다.(1기압: 1033㎝H₂O)

또, 그물눈 크기가 작을수록 기포가 빠져 나갈 때 일부만 빠져 나가고 체에 남는 공기량이 많았다.

또한, 그물 위 물막이 두꺼울수록 기포는 뭉쳐서 특정 부위의 작은 부분에서 큰 공기덩어리로 빠져 나가고, 물막이 얇을수록 기포가 한꺼번에 터지면서 체의 거의 모든 부분에서 통과하고, 기포 터짐 소음이 적었다.

그물눈 크기	재질	선경(㎛)	형태	최초 기포 발생 수압
1000㎛	SS	300	표준체	2~3㎝H₂O
600㎛	SS	200	표준체	3~4㎝H₂O
420㎛	SS	210	표준체	5.5~6.5㎝H₂O
250㎛	SS	125	표준체	6~7㎝H₂O
26㎛	SS	80,40	표준체	18㎝H₂O↑

물막그물의 세척액 물막 통과

본 발명에 사용되는 세척액의 물막그물 통과 압력을 알아보기 위하여, 수평 또는 12°경사로 유지시킨 2겹 그물의 이격 거리를 0.3㎝로 하여 물막을 형성시킨 후, 50㎖ 피펫에 수돗물을 채워 스탠드에 고정 시킨 후 물방울(0.06㎖/방울)을 자유 낙하시켜, 물방울의 그물망 통과 높이를 측정하여 [표 5]에 나타냈다. 세척액은 수돗물, 10% 소금물, 10% 구연산 수용액을 사용하였고, 2겹 그물 중 상부그물은 150㎛ 그물을 하부그물은 135㎛ 그물이다. [표 5]에 나타난 바와 같이, 세척액은 10% 소금물, 수돗물, 10% 구연산 수용액 순으로 그물망 통과 높이가 높았고, 경사진 그물이 수평 그물보다 그물망 통과 높이가 높았다. 특히, [실시예 2]의 수돗물로 135㎛ 홑겹 그물과 150㎛ 홑겹 그물의 그물망 통과 높이 단순 합인 10.5cm/수평, 13.7cm/경사와 [실시예 4]의 2겹 그물의 11cm/수평, 18cm/경사 결과는 상부그물눈과 하부그물눈의 겹침에 의한 그물눈의 미세화 효과와 0.3cm 물막 두께에 기인하는 것으로 생각된다.

세척액	수평(0°)	경사(12°)
수돗물	11cm	18cm
10% 소금물	14.5cm	20.5cm
10% 구연산 수용액	8cm	11.5cm

비산방지그물의 기능 발휘

본 발명에 따른 습식 공기세척기의 물막그물과 비산방지그물의 이격거리와 물방울 비산을 확인하기 위하여, 물막하부그물에 해당하는 600㎛ 표준체 그물 위 0.6cm 위치에, 물막상부그물에 해당하는 250㎛ 화학섬유 그물을 고정하여 0.6cm 물막을 형성시키고, 물막상부그물 위 2cm 이격거리에 비산방지그물에 해당하는 135㎛ 그물을 고정시키고, 12도 경사를 유지한 후, 물막하부그물에 해당하는 600㎛ 표준체의 쳇바퀴를 물속에 위치하게 하고, 하부에서 상부로 공기를 통과시키면 0.6cm 물막에서 발생한 기포가 터지면서 비산방지그물인 135㎛ 그물 표면 상부까지 물방울이 올라와 흘러가다가 135㎛ 그물 하부로 스며들었다.

이때, 비산방지그물인 135㎛ 그물 위로 비산되어 튀어 나오는 물방울은 관찰되지 않아, 비산방지그물의 기능을 발휘하였다.

물막그물의 물막 안정성

본 발명의 습식 공기세척기 물막그물의 물막 안정성을 알아보기 위하여, 물막상부그물로 420㎛ 표준체를, 물막하부그물로 250㎛ 표준체를 이격거리 2cm하여 방수테이프로 연결 부착하여 2cm 물막을 형성시킨 후, 물막 안정성 세 가지를 알아보았다.

첫 번째, 물막하부그물 역할을 하는 250㎛ 표준체의 쳇바퀴에 투명 셀로판지를 23cm 원통형으로 감아서 방수테이프로 연결한 것을, 물속에서 기포 발생기(공기발생 34㎖/초)로 기포를 발생시키면서, 2cm 물막을 형성시킨 표준체를 수평으로 유지하면서 침수시켜, 기포가 표준체 그물의 물막을 7.5cmH₂O 압력에서 계속 기포 발생하던 것을, 기포발생기의 전원을 끄고, 깊이 1.5cmH₂O 압력이 걸리게 들어 올리면 2cm 물막 형성이 해체되며 흘러내린다. 이는 2cm 물막이 6cmH₂O 완충 압력까지 안정성이 있음을 나타낸다.

두 번째, 형성된 2cm 물막을 갖는 연결된 표준체를 허공에 들어 올려도 형성된 2cm 물막은 해체되지 않아 안정성이 있음을 나타낸다.

세 번째, 형성된 2cm 물막을 갖는 연결된 표준체를 12°경사지게 유지시킨 후 물막상부그물 최상부 지점에 물방울 1방울을 떨어뜨리면 물막하부그물 최하부 지점에서 거의 동시에 물방울 1방울이 떨어진다. 이는 물막그물의 급수홈에 세척액 1물방울을 급수되면, 물막그물의 배수홈에 세척액 1물방울이 배수됨을 나타낸다.

복수의 물막그물 효과

본 발명의 습식 공기세척기의 복수 필터단 효과를 알아보기 위하여, 물막 2개를 형성시킨 표준체를, 물속에서 기포 발생기(공기발생 136㎖/초)로 기포를 발생시키면서, 0.6cm 물막을 형성시킨 표준체를 수평으로 유지하면서 침수시켜, 기포가 발생하는 것을 관찰하였다.

상기 표준체는, 하단의 물막그물은 물막하부그물인 1000㎛ 표준체 그물 위 0.6cm에, 물막상부그물로 250㎛ 화학섬유 그물을 고정하여 0.6cm 물막을 형성시키고, 이 물막상부그물 위 2cm 이격 거리에 상단의 물막그물은 물막하부그물인 1000㎛ 표준체 그물 위 0.6cm에, 물막상부그물로 250㎛ 화학섬유 그물을 고정하고, 표준체의 쳇바퀴는 투명 셀로판지를 23cm 원통형으로 감아서 방수테이프로 연결하였다.

기포 발생을 관찰한 결과는, 하단의 물막그물에 기포가 통과하면, 상단의 물막그물에 충격파가 전달되어 표준체 전체 그물에서 기포가 동시에 1.5초 만에 통과되면서 기포 터짐이 발생하여 효과가 매우 뛰어났다.(17회 기포 터짐/분)

비교 시험에서, 물막그물이 하나, 즉, 물막이 단수 형성된 1000㎛ 표준체의 기포 발생은, 표준체의 그물 일부분에서 기포가 터진 후 공기통로가 형성되어 큰 공기덩어리로 통과되었다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 ; 습식 공기세척기 110 ; 본체 120 ; 필터부판
130 ; 계기판 140 ; 토출부판 150 ; 급배수부상판
160 ; 급배수부하판 200 ; 흡입부 210 ; 흡입구
220 ; 프리필터 300 ; 송풍부 310 ; 송풍팬
320 ; 낙수 차단판 330 ; 팬모터 보호판 340 ; 낙수 배출구
400 ; 필터부 410 ; 물막그물 420 ; 비산방지그물
440 ; 그물테 450 ; 보강테 460 ; 그물손잡이
470 ; 그물테가이드 480 ; 필터단 500 ; 급배수부
510 ; 수조 520 ; 보조수조 530 ; 연결배관
540 ; 펌프 550: 투시창 600 ; 토출부
610 ;최종필터 620 ; 최종필터 받침홈 630 ; 최종필터패킹
640 ; 패킹압축브래킷 650 ; 토출구

Claims

습식 공기세척기는,
상자 모양으로 이루어진 본체(110)와;
상기 본체(110)의 하부에 구비되어 공기가 흡입되는 흡입구(210)가 형성된 흡입부(200)와;
상기 본체(110)의 상부에 설치되어 상기 흡입구(210)로 흡입된 공기가 토출되는 토출구(650)와 상기 토출구(650) 하부에 받침그물(611)과 덮개그물(613)을 포함한 최종필터(610)를 갖추어 구비되는 토출부(600)와;
상기 본체(110) 내부에 설치되어 전원이 인가되어 구동하는 것에 의해 상기 흡입부(200)측에서 상기 토출부(600)측으로 공기를 유동시키기 위해 구비되는 송풍부(300)와;
상기 본체(110) 내부에 설치되어 상기 흡입부(200)로 흡입된 공기를 정화가능하도록 물막그물(410)과 세척액의 비산방지 기능을 하는 비산방지그물(420)로 조합된 하나 이상의 필터단(480)을 포함하여 구비되는 필터부(400)와;
상기 필터부(400)에 세척액을 공급하고 회수가능하도록 구비되는 급배수부(500)를 포함하여,
오염된 공기가, 상기 필터부(400)의 물막그물(410)에 형성된 세척액의 물막을 통과하여 기포로 터질 때 기포막과 물방울에, 그리고 상기 필터부(400)의 비산방지그물(420)에 부착된 세척액의 물방울에, 오염물질이 부착, 흡착, 용해로 제거되고, 상기 토출부(600)의 최종필터(610)를 통과하여 공기의 습도 조절과 비산 세척액 흡수로 오염된 공기를 정화하도록 구비되되,
상기 필터부(400)의 물막그물(410)은, 판형상으로 된 그물의 가장자리에 그물테(440)를 두르고 일정 두께 물막과 세척액 통로를 형성하는 보강테(450)로 구성된 물막상부그물(412)과, 물막상부그물(412)과 동일 형태지만 물막상부그물(412)을 상하 뒤집어 놓은 형태인 물막하부그물(411)을 접합시킨 그물 양 끝단에 급수홈(413)과 배수홈(416)이 형성되어 구비되며,
상기 세척액은, ⅰ)물, ⅱ)물에 염이 용해된 수용액, ⅲ)물에 염기가 용해된 수용액, ⅳ)물에 유기산이 용해된 수용액 중에서, 상기 하나 이상의 필터단(480)의 해당 필터단의 필터링 목적에 따라서 선택되는 것을 특징으로 하는 습식 공기세척기.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 필터단(480)은 본체(110)의 내부 바닥면을 기준으로 급수홈(413) 끝단이 하방향으로 80도 이하로 경사지게 구비되며, 상기 필터단(480)은 비산방지그물(420)이 물막그물(410) 상부에 1cm 이상 이격시켜 서로 평행하게 구비되는 것을 특징으로 하는 습식 공기세척기.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 필터부(400)의 비산방지그물(420)은, 판형상으로 된 그물의 가장자리에 그물테(440)를 두르고 그물의 휨 방지와 비산 물방울 세척액 통로를 형성하는 보강테(450)로 구성되고, 한 필터단(480)에 비산방지그물(420)이 2겹 이하로 구비되는 것을 특징으로 하는 습식 공기세척기.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 필터단은 두 개 이상이고, 각 필터단마다 상이한 세척액을 사용하되,
상기 염은, 소금, 중조, 인산염, 탄산염, 요오드화칼륨 중의 어느 하나이고,
상기 염기는, 수산화칼슘, 수산화나트륨 중의 어느 하나이며,
상기 유기산은, 구연산, 주석산, 사과산, 호박산, 젖산 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 습식 공기세척기.
제1항에 있어서,
상기 필터부(400)로 세척액을 공급 순환시키기 위한 급배수부(500)는, 본체(110) 하부에 설치되어 세척액을 저장가능하게 구비되는 수조(510)와, 상기 수조에 저장된 세척액을 필터부(400)측으로 공급 순환시킬 수 있도록 구비되는 펌프(540)와, 상기 펌프(540)의 구동으로 세척액을 필터부(400)측으로 급수하기 위한 급수관(531)과, 상기 급수관(531)을 통하여 급수된 세척액을 필터부(400)로부터 회수하기 위한 배수관(532) 그리고 보조수조(520)로 구성되되, 상기와 같이 구성된 급배수부(500)는 단일로서 구성되어 세척액을 필터부(400)측으로 공급 순환시킬 수 있도록 구성되거나 또는 상기 필터단(480)이 복수로 구비되고 이때 각 필터단(480)에 대응되게 각각 구성되는 것을 특징으로 하는 습식 공기세척기.
제1항에 있어서,
상기 필터부(400)의 물막그물(410)과 비산방지그물(420) 그리고 상기 최종필터(610)의 받침그물(611)과 덮개그물(613)은, 스테인리스강, 합금, 나일론, 화학 섬유 중 어느 하나로 만들어진 그물이고,
그물눈은 30∼2000㎛ 크기로 구비되며,
상기 최종필터(610)의 받침그물(611)과 덮개그물(613) 사이에 여과재(612)가 더 구비되되,
상기 여과재(612)는, ⅰ)면, 명주실, 털 중의 어느 하나로 구성된 천연섬유; ⅱ)아크릴, 나일론, 폴리에스테르, 스판덱스 중의 어느 하나로 구성된 합성섬유; ⅲ)다공성 플라스틱; ⅳ)유리섬유; ⅴ)부직포; 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 습식 공기세척기.
삭제