KR0133347Y1 - 공기조화기의 전기집진장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 실내의 부유먼지를 코로나방전에 의하여 이온화시켜서 집진하는 공기조화기의 전기집진장치에 관한 것이다. 본고안의 전기집진장치는 상하벽에 각각 공기유입구(26a) 및 공기유출구(21a)가 형성된 케이싱(26,21); 케이싱(26,21)내에 상호 평행하게 입설되며, 금속판재로 이루어져서 접지되는 복수개의 접지판(22); 접지판(22)사이에 형성되는 공간의 상부에 배치되어 접지판(22)과 함께 하전공간(가)을 형성하며, 소정크기의 전압(V1)의 인가시에 코로나를 발생시켜 하전공간(가)을 통과하는 부유입자를 이온화시키는 코로나와이어(27) 및 접지판(22)사이에 형성되는 공간의 하부에 평행하게 입설되어 접지판(22)과 함께 집진공간(나)을 형성하며, 소정크기의 전압(V2) 인가시에 접지판(22)과의 사이에 자기장을 형성시켜 집진공간(나)을 통과하는 이온화된 부유입자를 접지판(22)에 포집되게 하는 복수개의 고전압판(24)을 구비한다. 본고안의 전기집진장치는 부피가 적기 때문에 집진효율의 저하없이 공기조화기의 실내기에 적용할 수 있다.

Description

공기조화기의 전기집진장치

제1도의 (a)는 종래의 공기청정기에 적용되는 전기집진장치의 개략사사도, (b)는 동횡단면도.

제2도의 (a)는 종래의 공기조화기에 적용되는 전기집진장치의 개략사시도,(b)는 동횡단면도.

제3도는 본고안의 전기집진장치가 적용되는 공기조화기의 실내기를 보인 개략단면도.

제4도는 본고안의 전기집진장치의 내부구조를 보인 전개사시도.

제5도의 (a)는 본고안의 전기집진장치의 개략사시도, (b)는 동횡단면도.

제6도는 본고안의 다른 실시예에 따른 전기집진장치의 개략단면도.

제7도는 종래 및 본고안의 전기집진장치의 집진효율에 대한 실험결과를 보인 도표이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 실내기케이싱 11 : 실내열교환기

12 : 송풍팬 13 : 물받이

14 : 공기유입구 15 : 공기토출구

20 : 집진장치 21 : 하부케이싱

21a : 공기배출구 22,22' : 접지판

23,25 : 도전체 26 : 상부케이싱

26a : 공기유입구 26b : 그릴부재

27 : 코로나와이어 28 : 돌기

29 : 스프링 30 : 고정축

가 : 하전부 나 : 집진부

본고안은 공기조화기에 적용되는 전기집진장치에 관한 것으로, 특히 실내의 부유먼지를 코로나방전에 의하여 이온화시켜서 집진하는 공기조화기의 전기집진장치에 관한 것이다.

근래 들어 환경오염이 심해짐에 따라 실내공기를 정화하기 위한 기기가 다양하게 개발되어 시판중에 있다.

제1도의 (a)는 종래의 공기청정기에 적용되는 전기집진장치의 개략사사도이고, (b)는 동횡단면도이다. 제1도에 도시한 바와 같이, 종래의 공기청정기에 적용되는 전기집진장치는 크게 상호 분리된 구조를 가지는 하전부(1)와 집진부(2)로 구성된다. 하전부(1)는 복수개의 접지판(1a)과 상기 접지판(1a)사이의 공간내에 고정되는 텅스텐재질의 코로나와이어(1b)로 이루어지는데, 코로나와이어(1b)에 고전압(V1)을 인가하면 접지판(1a)과 코로나와이어(1b)사이에서 코로나방전이 일어나서 하전부(1)를 통과하는 공기를 양이온화시킨다. 잘 알려진 바와 같이, 코로나라고 함은 전자가 수없이 많이 흐르는 상태를 일컫는데, 공기중의 원자에서 전자를 제거(양의 코로나)하거나 추가(음의 코로나)하여 부유입자를 양이온화시키거나 음이온화시킨다. 음의 코로나방식은 다량의 오존을 생성하기 때문에 산업용도로 주로 사용되며, 공기조화용으로는 양의 코로나방식이 사용된다. 집진부(2)는 상호 병렬로 연결되며 또한 접지되는 복수개의 집진판(2b)과 상기 집진판들(2b)사이에 삽입되는 복수개의 고전압판(2a)으로 이루어지는데, 고전압판(2a)에 고전압(V2)을 인가하면 고전압판(2a)과 집진판(2b)사이에 자장이 형성되고, 이렇게 형성된 자장에 의해 집진부(2)를 통과하는 양이온화된 부유입자들이 집진판(2b)에 포집되어 제거된다. 하전부(1)의 접지판(1a)이나 집진부(2)의 집진판(2b) 및 고전압판(2a)은 모두 알루미늄재질로 양호하게 구현된다. 전술한 구조를 가지는 종래의 전기집진장치는 집진효율이 양호한 편이지만, 하전부(1)와 집진부(2)가 분리된 구조로 인하여 큰 공간을 요구하고, 이에 따라 공기조화기의 실내기에는 적용하기가 곤란하다는 문제점을 가지고 있다.

제2도의 (a)는 종래의 공기조화기에 적용되는 전기집진장치의 개략사시도이고, (b)는 동횡단면도이다. 제2도에 도시한 바와 같이, 종래의 공기조화기에 적용되는 전기집진장치는 하전부와 집진부가 일체형으로 구성된다. 이를 좀 더 상세하게 설명하면, 접지판(3)은 격자형상의 수평판(3a)과 상기 수평판(3a)의 일단에 연결되는 복수개의 수직판(3b)으로 이루어진다. 고전압판(4)은 수직판(3b)사이의 공간에 배치되는데, 그 단부가 뾰족하게 형성되어 상기 수평판(3a)의 위치까지 연장된다. 고전압판(4)은 통상적으로 스테인레스스틸을 밴딩하여 형성하며, 접지판(3)은 통상 알루미늄판으로 형성된다. 이러한 구조에서 고전압판(4)에 4[kV]정도의 고전압을 인가하고 접지판(3)을 접지시키면 고전압판(4)의 상기뾰족한 부분(4a)에서 코로나가 발생된다. 이렇게 발생된 코로나에 의하여 부유입자들이 양이온화되고 고전압판(4)과 접지판(3)사이에 형성된 자장에 의해서 접지판(3)에 포집되어 제거된다. 그러나 전술한 구조를 가지는 종래의 공기조화기의 전기집진장치는 코로나가 고전압판의 뾰족한 부분과 수평판과의 사이에서만 발생하기 때문에 코로나의 발생량이 적어서 이온화율이 적고, 접지판의 폭(W)이 작기 때문에 집진효율이 낮다고 하는 문제점을 가지고 있다. 나아가, 수직판이 소정의 길이(L)단위로 상호 떨어져 있기 때문에 고전압판에서 접지판사이에 형성되는 자장의 상태가 불안정하다는 문제점을 가지고 있다.

본고안은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 점유공간을 적게 차지하면서도 집진효율이 탁월한 공기조화기의 전기집진장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본고안의 공기조화기의 전기집진장치는 코로나를 발생시켜 부유입자를 이온화시키는 하전부와 자기장을 형성시켜 상기 이온화된 부유입자를 포집하는 집진부에 각각 요구되는 접지판을 단일의 금속판재로 구현하여 부피를 줄이므로써 공기조화기의 실내기에 장착가능하게 한 것을 특징으로 한다.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본고안의 양호한 실시예에 따른 구성을 상세하게 설명하는데, 편의상 실내외기분리형 공기조화기를 예로 들어 설명을 진행한다.

제3도는 본고안의 전기집진장치가 적용되는 공기조화기의 실내기를 보인 개략단면도이다. 제3도에 도시한 바와 같이, 공기조화기의 실내기는 케이싱(10)의 전면의 상반부와 상면의 전반부에 걸쳐서 공기유입구(14)가 형성되며, 케이싱(10)의 하반부에는 공기토출구(15)가 형성된다. 나아가, 케이싱(10)내부의 상부공간을 사선으로 가로질러 실내열교환기(11)가 설치되고, 실내열교환기(11)의 하부의 공기토출구(15)에 인접한 위치에는 송풍팬(12)이 설치된다. 전술한 구성에 있어서, 냉방운전이 수행중인 동안에는 상대적으로 온도가 높은 실내공기가 송풍팬(12)의 작용으로 공기유입구(14)를 통하여 케이싱(10)내부로 유입된 후에 실내열교환기(11)내를 흐르는 상대적으로 저온인 냉매와 열교환되어 냉각된다. 이렇게 열교환되어 냉각된 공기는 공기토출구(15)를 통하여 실내로 토출된다. 따라서 본고안의 전기집진장치는 공기유입구(14)에 인접하여 배치시키는 것이 양호하다. 미설명부호 13은 열교환작용시에 생성된 응축수를 수집하는 물받이를 나타낸다.

제4도는 본고안의 전기집진장치의 내부구조를 보인 전개사시도이고, 제5도의 (a)는 본고안의 전기집진장치의 개략사시도이고, (b)는 동횡단면도이다. 제4도 및 제5도에 도시한 바와 같이, 본고안의 전기집진장치(20)는 기능적인 측면에서 크게 하전부(가) 및 집진부(나)로 구별된다. 하전부(가)는 코로나와이어(27) 및 접지판(22)으로 이루어지며, 집진부(나)는 기능적으로 집진판의 역할을 수행하는 상기 접지판(22) 및 고전압판(24)으로 이루어진다. 즉, 본고안의 집진장치(20)에서는 하전부(가)의 접지판과 집진부(나)의 집진판이 단일의 금속판재(22;이하에는 회로적인 특성에 초점을 맞추어 접지판으로 통칭한다)로 구현되고 있다. 기능적으로 이렇게 구별이 가능한 상기 구성요소들은 상부케이싱(26) 및 하부케이싱(21)에 적절하게 분산배치된 후에 조립된다. 이를 상세하게 설명하면, 그 바닥에 공기배출구(21a)가 형성된 하부케이싱(21)에 길이방향으로 복수개의 접지판(22)이 배치되고, 상기 접지판들(22)사이의 공간에는 복수개의 고전압판(24)이 배치된다. 고전압판(24)은 접지판(22)보다 낮은 높이를 가지는데, 이렇게 하여 형성된 각각의 고전압판(24)상의 공간에는 후술하는 방법으로 코로나와이어(27)가 놓여진다. 접지판(22)은 알루미늄재질의 박판으로 양호하게 구현되는 바, 각각의 접지판(22)은 도전체(23)에 의하여 상호 연결되어 접지된다. 고전압판(24)은 알루미늄재질의 박판으로 양호하게 구현되며, 각각의 일단이 도전체(25)에 의해 연결된 상태에서 고전압원(V2), 예를 들어 2[kV]정도의 고전압원과 연결된다.

한편, 상부케이싱(26)에는 그 일측의 상하단에 고정축(30)이 하나씩 형성되고, 나아가 길이방향의 양측에는 복수개의 돌기(28)가 형성된다. 코로나와이어(27)는 돌기(28)를 반환점으로 하여 지그재그형상으로 권취되는데, 팽팽한 상태를 유지시키기 위하여 그 양단은 스프링(29)을 개재하여 고정턱(30)에 각각 연결된다. 코로나와이어(27)는 텅스텐와이어나 텅스텐와이어에 금도금을 한 금도금와이어로 양호하게 구현되는데, 고전압원(V1), 예를 들어 4[kV]정도의 고전압원에 연결된다. 상부케이싱(26)의 상벽에는 또한 실내공기가 유입되는 공기유입구(26a)가 형성되며, 이러한 공기유입구(26a)의 외측으로는 외부와 코로나와이어(27)사이의 물리적인 접촉을 차단시키기 위한 그릴부재(26b)가 형성된다. 상기한 구조로 된 상부케이싱(26)과 하부케이싱(21)을 결합시키면, 코로나와이어(27)가 각각의 접지판(22)사이의 공간에 접지판(22) 및 그 하부에 위치하게 될 고전압판(24)과 일정한 거리를 유지하면서 배치되게 된다.

제6도는 본고안의 다른 실시예에 따른 전기집진장치의 개략단면도이다. 제6도의 실시예에서는 접지판(22')의 상단의 일부분이 그 나머지 부분보다 가늘게 형성되어 있다. 종래의 기술설명에서 언급한 바와 같이, 전기집진장치를 공기조화기의 실내기에 설치하기 위해서는 접지판(22)의 높이(W)를 낮추어야 하는데, 이렇게 하는 경우에 집진효율이 저하되는 문제가 발생된다. 이러한 집진효율의 저하는 접지판(22)과 고전압판(24)사이의 거리(d)를 줄여서 보상할 수가 있는데, 이럴 경우에는 다시 코로나와이어(27)에 소정 수준이상의 고전압을 인가할 때 스파크가 발생하는 문제점이 야기된다. 따라서, 제6도의 실시예에서와 같이 코로나와이어(27)가 지나가는 접지판(22')의 상반부의 폭을 줄이게 되면 코로나와이어(27)와 접지판(22')사이의 거리(d)가 늘어나게 된다. 결과적으로, 스파크의 발생없이 코로나와이어(27)에 인가할 수 있는 전압의 크기를 증가시킬 수가 있어서 집진율을 향상시킬 수가 있다.

이하에는 전술한 구성을 가지는 본고안의 전기집진장치의 동작에 대해서 상세하게 설명한다.

먼저, 전기집진장치에 전원이 투입되면 코로나와이어(27)에는 4[kV]정도의 고전압이 인가되어 그 주위에 코로나영역이 생성되고, 나아가 고전압판(24)에도 2[kV]정도의 고전압이 인가되어 고전압판(24)에서 접지판(22)으로 향하는 자기장이 형성된다. 이 상태에서, 송풍팬(12)의 동작에 의하여 혼탁한 실내공기가 실내기의 공기유입구(14) 및 집진장치(20)의 공기유입구(26a)를 순차적으로 통과하여 하전부(가)로 유입되게 되면, 상기 생성된 코로나에 의하여 공기중에 포함된 부유입자들이 양이온화된 후에 집진부(나)로 보내지게 된다. 이렇게 집진부(가)로 유입된 이온화된 부유입자들은 고전압판(24)에서 가해지는 척력과 접지판(22)에서 가해지는 인력의 작용, 즉 상기 형성된 자기장의 작용으로 접지판(22)에 포집되게 된다. 이렇게 하여 부유입자들이 제거된 청정공기는 하부케이싱(21)에 형성된 공기유출구(21a) 및 실내기의 하부에 형성된 공기토출구(15)를 순차적으로 통과하여 실내로 토출되게 된다.

제7도는 종래 및 본고안의 전기집진장치의 집진효율에 대한 실험결과를 보인도표로서, 좌단의 항목은 부유입자의 크기를 나타내고, 상단의 항목은 코로나와이어(27)에 인가되는 전압의 크기를 나타낸다. 집진효율은 출구측의 부유입자수를 입구측의 부유입자수에서 감한 후에 이를 입구측의 부유입자수로 나누어서 얻어지는데, 제시된 실험데이터에 의하면 코로나와이어(27)에 인가되는 전압을 낮춘 상태에서도 본고안의 집진장치의 집진효율이 높게 나온 것을 알 수가 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본고안의 전기집진장치는 적은 부피로 구현이 가능하기 때문에 한정된 공간을 가지는 공기조화기의 실내기에 설치되어 양호한 집진성능을 발휘하는 효과가 있다. 나아가, 공기조화기의 부수적인 기능을 수행하는데 머물렀던 종래의 집진장치와는 달리, 독립된 공기청정기와 같이 요구되는 때에 단독으로 사용될 수가 있다.

Claims (5)

1. 공기조화기의 실내기의 적소에 배치되며, 상하벽에는 각각 공기유입구(26a) 및 공기유출구(21a)가 형성된 케이싱(26,21), 상기 케이싱(26,21)내에 상호 평행하게 입설되며, 금속판재로 이루어져서 접지되는 복수개의 접지판(22), 상기 접지판(22)사이에 형성되는 공간의 상부에 배치되어 상기 접지판(22)과 함께 하전공간(가)을 형성하며, 소정크기의 전압(V1)의 인가시에 코로나를 발생시켜 상기 하전공간(가)을 통과하는 부유입자를 이온화시키는 코로나와이어(27) 및 상기 접지판(22)사이에 형성되는 공간의 하부에 평행하게 입설되어 상기 접지판(22)과 함께 집진공간(나)을 형성하며, 소정크기의 전압(V2) 인가시에 상기 접지판(22)과의 사이에 자기장을 형성시켜서 상기 집진공간(나)을 통과하는 상기 이온화된 부유입자를 접지판(22)에 포집되게 하는 복수개의 고전압판(24)을 구비한 공기조화기의 전기집진장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 코로나와이어(27)는 단일의 와이어가 지그재그로 권취되어 상기 하전공간(a)에 배치되는 공기조화기의 전기집진장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 코로나와이어(27)의 양단은 탄성부재(29)를 개재하여 고정되는 공기조화기의 전기집진장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 코로나와이어(27)와 접지판(22)의 거리(d)를 넓히기

   위하여 접지판(22)의 상기 하전공간(가)을 형성하는 부분의 두께를 상기 집진공간(나)을 형성하는 부분의 두께보다 얇게 하는 공기조화기의 전기집진장치.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한항에 있어서, 상기 전기집진장치는 공기조화기의 실내기의 공기유입구(14)에 인접하여 설치되는 공기조화기의 전기집진장치.