KR100251901B1

KR100251901B1 - 공기청정장치

Info

Publication number: KR100251901B1
Application number: KR1019970038779A
Authority: KR
Inventors: 데루오 시모다
Original assignee: 가토 요시카즈; 티아크 가부시키가이샤
Priority date: 1996-08-21
Filing date: 1997-08-14
Publication date: 2000-04-15
Also published as: CN1174313A; KR19980018670A; TW344909B; JPH1057840A

Abstract

전자식 공기 청정 장치에 있어서, 집진 효율을 높인다.

원통형 지지체(4)의 외주면에 제 1 및 제 2 집진 전극(2, 3)을 배치한다. 원통형 지지체(4)의 상방에 팬(16)을 배치한다. 원통형 지지체(4) 및 팬(16)을 에워싸도록 원통형 커버(11)를 설치한다. 커버(11)의 하방에 공기유입구(19)를 설치한다. 커버(11)의 상면부(18)에 공기배출구(20)를 설치한다. 팬(16)을 통해 제 1 및 제 2 집진 전극(2, 3)을 따라 강제로 공기를 유입시킨다.

Description

공기 청정 장치 {APPARATUS FOR AIR CLEANING}

본 발명은 먼지를 이온화시켜 집진하는 형식의 공기 청정 장치에 관한 것이다.

이온화 전극과 집진 전극간에 코로나 방전을 발생시키고, 공기중에 부유하는 먼지 즉 마이크로 입자(예를 들면, 티끌, 박테리아, 바이러스, 집진드기의 분비물, 꽃가루 등)를 이온화시켜, 이온화된 먼지를 쿨롬력에 의해 집진 전극을 향해 이동시키고, 집진 전극의 앞면에 배치된 집진지에 흡착시키는 장치로는 이온식,정전식 또는 전자식 공기 청정 장치가 공지되어 있다.

또한, 팬에 의해 공기를 강제적으로 순환시키고, 공기 통로에 필터를 배치함과 동시에 집진 전극을 배치한 구조의 전기 집진 장치도 공지되어 있다.

그런데, 전자와 같이 팬을 구비하지 않은 종래의 정전식 공기 청정 장치는, 직류전계(直流電界)하에서 단극성 이온이 특정 방향으로 이동하는 현상, 즉 이온풍을 이용하여 이온화된 먼지를 집진 전극을 덮고 있는 집진지상으로 운반하고, 쿨롬력에 의해 집진지에 흡착시켜, 유지하도록 구성되어 있다. 그러나, 이온풍은 집진 전극으로부터 몇 mm의 범위내에서만 흐를 뿐이기 때문에, 넓은 방안에 공기를 양호하게 순환시키는 것은 곤란하다. 따라서, 종래의 정전식 공기 청정 장치는 집진 효과를 오래 지속시키는 특성을 갖지만, 그 효과가 신속하지는 않다. 또한, 넓은 방에서 공기가 순환되지 않으면, 약간 큰 먼지는, 집진되기 전에 방안에 떨어지고 만다.

후자와 같이 팬을 구비한 전기 집진 장치는 비교적 큰 입자 및 습기를 동반한 담배 연기를 제거하기는 쉽지만, 풍량이 비교적 크기 때문에 마이크로 입자가 집진 전극을 통과하기 쉬워,이를 충분히 제거하기 곤란하다는 결점이 있다. 즉, 비교적 큰 입자는 강제적인 기류를 따라 집진되고, 담배 연기는 습기에 의한 부착작용을 통해 집진되기 쉽다. 그러나, 미세한 마이크로 입자는, 설령 일단 흡착되어도 바람에 의해 떨어지기 때문에 집진 효율이 나쁘다. 또한, 종래의 팬이 사용되는 장치는, 팬을 비교적 고속으로 회전시키기 때문에 소음이 문제가 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 집진효과를 높일 수 있고, 팬에 의한 소음을 억제할 수 있는 공기 청정 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 실시예인 공기 청정 장치를 도시한 종단면도이다.

도 2는 도 1의 공기 청정 장치로부터 커버, 팬, 모터를 제외하고 도시한 사시도이다.

도 3은 도 1의 공기 청정 장치의 정면도이다.

도 4는 도 1에 도시된 공기 청정 장치의 제 2 집진 전극과 집진지(集塵紙) 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 이온화 전극 2 : 제 1 집진 전극

3 : 제 2 집진 전극 4 : 지지체

6 : 집진지 16 : 팬

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 절연성의 원통 형상 지지체, 원통 형상 지지체로부터 간격을 두고 원통 형상 지지체의 하방을 에워싸도록 배치된 이온화 전극, 원통 형상 지지체의 외주면에 고정되고 원통 형상 지지체를 둘러싸도록 형성된 1개 이상의 집진 전극, 원통 형상 지지체의 상방에 배치된 팬, 팬을 구동하기 위한 모터, 원통 형상 지지체, 이온화 전극, 집진 전극, 팬, 모터를 덮도록 형성된 커버, 및 집진용 시트를 집진 전극의 표면에 고정하기 위한 고정 부재를 구비하고, 커버의 하방에 공기 유입구가 있고, 커버의 상방에 공기 배출구가 있고, 커버와 집진 전극 사이에 공기 통로가 있으며, 팬은 상기 집진 전극의 근방에 5m/sec 이하의 바람을 강제로 발생시키도록 형성되어 있음을 특징으로 하는 공기 청정 장치에 관한 것이다.

또한, 청구범위 제 2항에 기재한 바와 같이, 집진 전극에 다수의 작은 구멍을 설치하는 것이 바람직하다.

*실시예

다음으로, 도 1∼도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 관련된 정전식 공기 청정 장치를 설명한다.

본 공기 청정 장치는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 예를 들면 －6kV가 인가되는 이온화 전극(음극;1)과, 예를 들면 접지 전위의 제 1 집진 전극(2)과, 예를 들면 6kV가 인가되는 제 2 집진 전극(3)을 구비하고 있다. 이온화 전극(1)은 원통형으로 형성되고, 다수의 바늘 형상 돌출부(1a)를 갖고 있다. 제 1 및 제 2 집진 전극(2, 3)은, 띠 형상의 금속판으로서, 이온화 전극(1)의 원통보다도 직경이 작은 원통형의 절연성 지지체(4) 표면에 둥근 고리 형상으로 감겨져 있다. 제 1 집진 전극(2)은 이온화 전극(1) 부근에 배치되고, 제 2 집진 전극(3)은 이온화 전극(1)에 대하여 제 1 집진 전극(2)보다 떨어진 위치에 배치되어 있다.

원통형 지지체(4)의 중공부(中空部;5)에는 절연성 및 유연성을 갖는 집진용 시트로서 작용하는 집진지(6)를 롤 형상으로 감은 집진지롤(6a)이 수용되어 있다. 또한, 집진지롤(6a)의 회전 가능한 위치를 결정하기 위해 축(7)이 설치되어 있고, 원통형 지지체(4)의 벽면에 집진지(6)를 중공부(5)로부터 잡아당기기 위한 홈(8)이 설치되어 있다. 집진지(6)는 홈(8)으로부터 잡아당겨져 제 1 및 제 2 집진 전극(2, 3)을 덮도록 원통형 지지체(4)의 외주면 전체에 감겨지고, 도 1에 도시된 고정 부재(9)에 의해 원통형 지지체(4)에 고정된다. 이온화 전극(1)은 테이블 형상의 절연성 지지체(10)에 고정 부착되어 있다. 상기 테이블 형상 지지체(10)에는 도면에 도시된 공기 통로 형성 수단인 커버(11)의 위치를 결정하기 위해 단부(12)가 설치되어 있다. 또한, 상기 테이블 형상 지지체(10)는 원통형 지지체(4)를 지지하고, 내부에 전기 통로 장치(13)를 수용하고 있다.

원통형 지지체(4)의 상부에는 도 1에 도시된 바와 같이 부착 및 분리가 가능하도록 덮개(14)가 설치되어 있고, 상기 덮개(14)의 상부면 중앙에 모터(15)가 고정부착되어 있으며, 상기 모터(15)에 팬(16)이 결합되어 있다. 모터(15)는 이온화 전극(1) 및 집진 전극(2, 3)과 같은 시기에 구동되도록 전원에 접속되어 있다. 즉, 모터(15)는 항상 구동된다.

공기 통로 형성체로서 작용하는 커버(11)는, 컵을 엎은 형상으로서, 원통 형상부(17)와 상면부(18)로 이루어진다. 원통 형상부(17)의 하측에 있는 이온화 전극(1)부근에 복수의 공기 유입구(19)가 도 3에 도시한 바와 같이 원통 형상부(17)의 외주면 전체에 슬릿 형상으로 설치되어 있다. 상면부(18)에는 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 공기 배출구(20)가 설치되어 있다. 커버(11)의 원통 형상부(17)에 있는 집진 전극(2, 3)에 대향된 영역에는 개구가 설치되어 있지 않다. 따라서, 원통형 지지체(4)와 커버(11)의 원통 형상부(17)간의 공간이 공기 통로(21)가 된다.

또한, 본 실시예의 제 2 집진 전극(3)은 직경 0.5/5mm, 면적 0.39∼39.25mm정도의 작은 구멍(22)이 다수 형성된 금속판(알루미늄판)으로 이루어진다. 상기 작은 구멍(22)의 기능은 추후에 설명한다.

*동작

이온화 전극(1)에 예를 들면 －6kV, 제 1 집진 전극에 0V, 제 2 집진 전극(3)에 ＋6kV를 인가하면, 음극으로서 작용하는 이온화 전극(1)과 제 1 및 제 2 집진 전극(2, 3)간에 코로나 방전이 발생하고, 이온화 전극(1)으로부터 제 1 및 제 2 집진 전극(2, 3)을 향해 대량의 전자가 방출된다. 상기 코로나 방전에 의해 방출된 전자는 공기 분자(특히 산소분자)를 음이온화시킨다. 공기중에 부유하는 먼지(예를 들면, 티끌, 박테리아, 바이러스, 집진드기의 분비물, 꽃가루 등)는 음이온으로부터 전자를 받아 음전하를 띤 입자, 즉 음이온화된 먼지가 된다. 제 1 및 제 2 집진 전극(2, 3)은 이온화 전극(1)을 기준으로 했을 때 높은 전위를 가지기 때문에, 양으로 대전된 상태에 있고, 음이온화된 먼지와 집진 전극(2, 3)의 양 전하간에 쿨롬력이 작용함에 따라, 음이온화된 먼지는 집진 전극(2, 3)을 향해 이동하고, 원통형 지지체(4)의 외주면에 감겨진 집진지(6)에 흡착된다. 또한, 직류전계하에서 단극성 이온이 특정 방향으로 이동하는 현상, 즉 이온풍이 발생한다. 따라서, 도 1 및 도 2의 장치에서는, 이온화 전극(1)으로부터 제 1 및 제 2 집진 전극(2, 3)을 향해 이온풍이 발생한다. 즉, 원통형 지지체(4)의 하측으로부터 상측을 향해 이온풍이 발생한다. 또한, 이온화 전극(1)과 제 2 집진 전극(3)의 중간부에 배치된 제 1 집진 전극(2)은 전위 분포의 균일화를 도모할 뿐만 아니라 이온풍을 양호하게 발생시키도록 작용한다.

이온풍에 의해 이동하는 이온화된 먼지가 집진지(6)에 흡착됨으로써 집진될 수도 있지만, 이미 설명한 바와 같이 신속한 집진 효과나, 고도의 집진 효율은 불가능하다. 여기서, 본 실시예에서는, 이온화 전극(1) 및 집진 전극(2, 3)의 구동과 동시에 모터(15)를 구동시켜, 팬(16)을 서서히 회전시킨다.

팬(16)은 공기를 하방으로부터 상방으로 이동시키는 형상으로 형성되어 있다. 따라서, 팬(16)을 회전시키면, 팬(16)의 하측이 감압 상태가 되고, 커버(11)의 하측에 있는 공기 유입구(19)를 통해 공기가 커버(11)의 외측으로부터 내측으로 유입되어, 공기 통로(21)를 통해 커버(11)의 상면부(18)에 형성된 공기 배출구(20)로부터 외측으로 배출된다. 팬(16)에 의해 공기 통로(21)에서 강제로 형성된 기류는, 이온풍의 속도와 동일하거나 이에 가까운 속도가 되도록 조정된다. 이온풍의 풍속은 실제 측정에 따르면 1m/sec∼5m/sec 정도이므로, 팬(16)에 의해 강제로 생성된 공기의 유속은 5m/sec이하로 하는 것이 바람직한데, 예를 들면 1∼5m/sec의 범위이며, 보다 바람직하게는 2∼3m/sec의 범위이다. 이와 같은 기류는 팬(16)을 천천히 회전시킴으로써 얻어지며, 이와 같이 팬(16)을 서서히 회전시키면 팬(16)에 의한 소음 레벨은 극히 줄어든다. 팬(16)의 회전에 의해 기류가 형성되면, 방안의 공기 청정 장치를 중심으로 기류, 즉 순환이 발생하고, 방안의 오염된 공기가 커버(11)의 공기 유입구(19)로 유입되며, 공기 통로(21)를 통과하는 동안 청정화되어 공기 배출구(20)로부터 방안으로 배출된다. 팬(16)에 의해, 기류가 형성되면, 상기한 바와 같이 방안의 오염된 공기가 공기 청정 장치에 도입되어 청정속도를 높일 수 있고, 방안에서 바닥으로 떨어지는 먼지를 공기 청정 장치로 흡입할 수 있으므로, 집진 효율이 향상된다. 또한, 팬에 의해 강제적으로 생성된 기류는 이온풍에 가까운 것이기 때문에, 이온풍의 약점을 보완하도록 작용하고, 집진 전극(3)의 넓은 면적에 따른 집진지(6)의 광면적에 먼지를 균일성이 양호하게 부착시킬 수 있으므로, 집진 효율이 향상된다. 더욱이, 팬(16)에 의한 기류는 그리 빠르지 않으므로, 집진지(6)에 흡착된 먼지가 바람에 의해 떨어지는 현상이 거의 일어나지 않는다. 또한, 이온화되지 않은 먼지라 할 지라도 팬(16)에 의해 생성된 기류를 통해 습도 30% 이상의 집진지로 운반되면, 집진지(6)에 부착되고, 집진지(6)의 집진 전극(3)에 근거한 전계(電界)의 작용이 미치지 않는 영역에 먼지가 부착되면, 집진지(6)의 습도에 의해 먼지가 유지된다.

다음으로, 집진 전극(3)의 작은 구멍(22)의 작용을 설명한다. 예를 들면 종이 타올과 같은 유연성을 가진 집진지(6)를 집진 전극(2,3)이 구비된 원통형 지지체(4)에 감으면, 도 4에 도시된 바와 같이 집진지(6)의 일부가 작은 구멍(22) 내부에 파고 든 상태가 되어, 집진지(6)가 가지는 본질적인 요철 외에, 작은 구멍(22)에 따른 요철이 표면에 생긴다. 쿨롬력은 제 1 및 제 2 집진 전극(2,3)으로부터 1mm 정도까지의 거리에 있는 이온화된 먼지에 대하여 유효하게 작용하기 때문에, 집진지(6)의 두께가 1mm 이하일 경우에는, 집진지(6)의 제 1 및 제 2 집진 전극(2,3)에 접촉되어 있는 영역은 물론이고, 작은 구멍(22)에 위치해 있는 영역의 이온화된 먼지에 대해서도 쿨롬력이 작용한다. 따라서, 집진지(6)의 작은 구멍(22) 부분도 쿨롬력에 의한 집진에 기여한다. 또한, 습도가 30% 이상인 경우에는, 집진지(6)의 집진 전극(2,3)에 접촉되어 있지 않은 영역이 이온풍이나 팬(16)에 의해 이동된 먼지의 흡착면으로서 기능한다. 따라서, 작은 구멍(22)이 비교적 큰 경우에는, 집진지(6)의 작은 구멍(22)주변에 인접한 영역은 쿨롬력에 의한 흡착면으로서, 및 이온풍이나 팬(16)에 의해 이동된 먼지에 대한 흡착면으로서의 2가지 기능을 하며, 중심 영역은 이온풍이나 팬(16)에 의해 이동된 먼지의 흡착면으로서 기능한다. 상기 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이 작은 구멍(22)에 의해 집진지(6)의 표면적이 증대되는 효과가 얻어지고, 집진지(6)의 작은 구멍(22)영역에 흡착된 먼지가 떨어지기 어렵게 되어, 집진 효율을 높일 수 있다.

*변형예

본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 다음과 같은 변형이 가능하다.

(1) 제 2 집진 전극(3)을 2개 이상으로 분할할 수 있다. 또한, 제 1 집진 전극(2)을 복수로 분할할 수 있다.

(2) 제 1 집진 전극(2)을 생략한 구성이 가능하다.

(3) 제 1 집진 전극(2)에도 제 2 집진 전극(3)과 마찬가지로 작은 구멍을 형성하는 구성이 가능하다. 또한, 이러한 경우에는 제 1 집진 전극(2)의 작은 구멍을 이온화 전극(1)에 대하여 균일하게 분포하는 것이 바람직하다.

(4) 집진지(6)에서 제거될 수 없는 공기중의 먼지를 제거하기 위한 필터를 부가할 수 있다.

(5) 이온화 전극(1)의 전압을 －4kV, 제 1 집진 전극(2)의 전압을 ＋2kV, 제 2 집진 전극(3)의 전압을 ＋8kV와 같이 오프셋 상태로 부가할 수 있고, 이온화 전극(1)의 전압을 －8kV, 제 1 집진 전극(21)의 전압을 －2kV, 제 2 집진 전극(3)의 전압을 ＋4kV와 같이 오프셋 상태로 부가할 수 있다. 즉, 이온화 전극(1)과 제 2 집진 전극(3)에 대하여 절대치가 다른 전압을 인가할 수 있다.

(6) 집진지(6)를 제 1 집진 전극(2) 위에는 배치하지 않도록 할 수 있다.

각 청구항의 발명에 따르면, 다음과 같은 작용 효과가 얻어진다.

(1) 팬에 의해 방 내부에 기류, 즉 순환이 발생하고, 집진 속도를 높일 수 있다.

(2) 종래의 팬이 구비되지 않은 공기 청정 장치의 경우에 있어서, 흡착되지 않고 바닥에 떨어져 있던 일부 먼지가, 본 발명과 관련된 팬이 구비된 공기 청정 장치의 경우에는 기류에 의해 공기 청정 장치까지 도달되고, 집진용 시트에 흡착되어 그 결과, 집진 효율이 향상된다.

(3) 팬에 의한 기류는 이온풍을 보조하도록 작용하고, 집진용 시트의 전영역에 걸쳐 기류가 양호하게 발생하며, 먼지가 집진용 시트에 유효하게 흡착된다.

(4) 팬을 이온풍에 대한 보조 흐름이 형성되도록 구동시킴으로써 저소음 상태를 유지할 수 있다.

(5) 팬에 의한 강제적인 바람은 5m/sec 이하이므로, 집진용 시트에 부착된 먼지가 바람에 의해 떨어질 우려가 적다.

(6) 집진 전극을 원통 형상 지지체의 외주면에 고정 부착하고, 원통 형상 지지체를 에워싸도록 커버를 설치하였기 때문에, 원통 형상 지지체와 커버의 사이에 이온화된 먼지 및 기류를 양호하게 발생시킬 수 있다.

또한, 청구범위 제 2항에 따르면, 집진 전극에 설치된 다수의 작은 구멍의 작용으로 집진 효과를 높일 수 있다.

Claims

절연성의 원통 형상 지지체,

원통 형상 지지체로부터 간격을 두고 원통 형상 지지체의 하방을 에워싸도록 배치된 이온화 전극,

원통 형상 지지체의 외주면에 고정되고 원통 형상 지지체를 둘러싸도록 형성된 1개 이상의 집진 전극,

원통 형상 지지체의 상방에 배치된 팬,

팬을 구동하기 위한 모터,

원통 형상 지지체, 이온화 전극, 집진 전극, 팬, 모터를 덮도록 형성된 커버, 및

집진용 시트를 상기 집진 전극의 표면에 고정하기 위한 고정 부재를 구비하고, 커버의 하방에 공기 유입구가 있고, 커버의 상방에 공기 배출구가 있고, 상기 커버와 집진 전극 사이에 공기 통로가 있으며, 팬은 집진 전극의 근방에 5m/sec 이하의 바람을 강제로 발생시키도록 형성되어 있음을 특징으로 하는 공기 청정 장치.
제 1항에 있어서, 집진 전극에 다수의 작은 구멍이 설치되어 있음을 특징으로 하는 공기 청정 장치.