KR100259675B1 - 2단 정전기 필터 - Google Patents

Abstract

2단 정전기 필터는 기류통로(28)의 상류측에 배치된 이온화 부분을 포함하고이온화 챔버(29) 내에 배치되고 고압 전원(16)의 한극에 연결된 와이어형 코로나 전극(31)을 포함한다. 필터는 또한 코로나 전극(31)으로부터 간격지고 고압전원의 다른 극에 연결된 타게트 전극(21,37)을 포함한다. 캐패시터 분리기(30)는 기류통로(28)의 하류 측에 배치되며 간격진 관계로 나란하게 배치된 제1 및 제2 그룹의 전극 부재들(32,33)을 포함한다. 제1그룹의 전극 부재들(32)은 제2그룹의 전극 부재들(33)과 교대로 배치되며 제2그룹의 전극 부재들(33)이 놓여지는 포텐셜과 다른 포텐셜에 놓여지도록 되어 있다. 이온화 챔버는 (29)는 코로나 전극(31)의 상류 및 하류 양쪽에 배치된 타게트 전극 표면(37,21)을 가진다. 기류통로(28)의 상류-하류방향 및 코로나 전극의 길이 방향 축선에 직각으로 측정된 경우, 타게트 전극 표면으로부터 코로나 전극(31)의 거리는 인접한 전극 부재들(32,33)사이의 거리에 최소 4배이다. 캐패시터 분리기(30)와 이온화 챔버(29)는 비금속 재료, 바람직하게는 셀룰로오스 섬유재료로 만들어진 1회용 유니트를 형성한다.

Description

2단(two - stage) 정전기 필터

본 발명은 2단 정전기 필터(two-stage electrostatic filters)(정전 집진기), 특히 청구범위 제1항 서문에 정의된 종류의 2단 정전기 필터에 관한 것이다.

이른바 정전기식 먼지 분리기인 정전기 필터들은 크고 값비싼 장치로서 사용되는 산업 생산 플랜트 뿐만 아니라 공기조절 장치와 같이 편의용으로 공기를 이용하는 장치와, 또한 가정, 사무실, 작업장, 학교, 병원 보호시설, 자동차, 기타 비교적 작은 규모로 공기를 정화하는 장치에서 사용된다.

후자의 경우 즉, 상기와 같은 장소에 공기를 채우는 경우에, 현재까지 사용되어온 필터는 본질적으로 섬유필터 천직물 또는 종이를 기초로한 섬유매트 또는 엘렉트렛 필터매트로 구성된 기계식 필터였다.

정전기 필터는 또한 상기 후자의 경우에 일정한 범위 내에서 사용되어 왔다. 실제 분리과정은 이온화 부분의 하류에 위치한 캐패시터 분리기 내에서 진행하지만, 기류에 의해 운반되고 그곳에서 분리되는 기상 또는 액상입자와 에어로졸이 별개의 이온화 부분에서 하전되는 정전기 필터를 의미하는 2단 정전기 필터가 전술된 정전기 필터이다. 달리 언급이 없으면, 본 설명은 2단 정전기 필터에 관한 것이다.

기계식 공기 필터는 거의 대부분 1회용 필터 부재(filter element : 필터 엘리먼트)를 사용한다. 따라서, 주로 분리된 물질을 포착하고 오물 및 먼지를 여과하는 필터 부품들은 용이하게 교환될 수 있는 유니트들로 구성되어 있다. 이들 부재 또는 유니트들은 낡아서 그 고유 기능이 더 이상 만족스럽게 충족되지 않을 때는 새로운 유니트로 교체된다.

지금까지 1회용 유니트는 정전기 필터에 사용되지 않았다. 즉 캐패시터 분리기는 전형적으로 알루미늄판으로 구성되고 세정목적을 위해 필터 장치로부터 쉽게 제거될 수 있는 카세트 형태로 질이 좋은 절연재료가 주어질 뿐이었다. 그러나 이들 카세트를 세정하는 일은 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 들며 건강에 해로운 먼지를 일으킨다. 또한 정전기 필터의 운영비가 많이 든다. 이와 같은 높은 운영비 때문에 정전기 필터는 그것이 기계식 필터보다 뛰어난 장점에도 불구하고 그다지 많이 사용되지 않았다.

다른 이유는 접촉 안전 설계의 요구 및 고품질 재료의 사용과 같은 관련 안정성 요구 및 고압의 사용 때문에 현재 정전기 필터가 복잡하고 값비싼 구조를 가진다는 것이다. 또 다른 이유는 코로나 전극근처에 있는 화학적으로 높은 활성 프라즈마 층에 자극적인 향취제(오존)의 발생을 야기하거나 장치의 세정용량을 제한하는 낮은 분리 효율을 피하기 위하여 높은 코로나 전류 밀도를 사용할 필요가 있다는 것이다.

또한, 종래의 정전기 필터에 있어서는, 캐패시터 분리기의 전극에 모이는 먼지가 전극들 사이에 스파크를 일으켜서 민감한 환경에서 필터를 사용할 때 문제를 야기하며 분리기능을 완전히 상실할 위험을 야기한다.

기계식 필터와 비교하여 정전기 필터가 제공하는 장점들 중 하나는 세정되는 기류에 매우 작은 압력강하를 일으킴에도 불구하고, 정전기 필터는 기류로 부터 매우 작은 입자를 분리할 수 있는 능력을 가진다는 것이다. 전형적으로 호흡가능한 입자는 약 0.3㎛의 직경을 가진다. 기계식 필터는 항상 상당한 압력강하가 발생한다. 특히, 가스흐름으로 부터 호흡가능한 입자를 분리하도록 구성된 필터의 경우에 있어서는 실질적 필터부분(필터 부재)을 통한 압력강하는 매우 크다. 이와 같은 큰 압력강하는 필터를 통해 가스를 이송하기 위해서 소음을 일으키고 많은 동력을 요하는 팬의 사용을 필요로 하게 된다.

본 발명의 목적은 서두에서 기술된 종류의 개선된 정전기 필터를 제공하는 것이며, 특히 효과적이고, 오존을 거의 발생하지 않으며 간단하고 값싸게 생산될 수 있는 정전기 필터를 제공하는 것이다. 작동시 더러워지거나 또는 달리 오염되어 유지보수가 요구되는 필터부품의 1회용 유니트는 그 비용이 경제성에 따라 적정하게 결정된다. 그러나 1회용 유니트는 폐기시 경제적인 관점 뿐만 아니라 환경문제라는 관점을 고려하여 설계되어야 한다.

이와 같은 목적은 아래의 청구범위의 특징을 갖는 정전기 필터에 의해 얻을 수 있다.

본 발명의 특히 중요한 일면은 정전기 필터의 이온화 부분의 구성에 있다. 이 구성은 주요 필터 부품이 경제적인 1회용 유니트와 일체가 될 수 있도록 함으로써 필터구성을 간단히 할 수 있을 뿐만 아니라 주지의 정전기 필터에 상당하는 성능이 요구되는 코로나 전류 밀도와 관련하여 상당히 감소되고 이에 의해 상당한 정도로 오존의 발생을 감소시키는 코로나 전류 밀도에서 정전기 필터를 작동할 수 있도록 한다. 즉, 발생되는 오존의 양은 코로나 전류 밀도에 비례한다.

2개의 하전 기구가 공간-충전 필드 즉 정전기 필드의 이온화 부분에 있는 코로나 전극과 타게트전극 사이에 존재하는 필드에서 발견되는 것은 주지이다. 이들 2개의 하전 기구는 각각 필드 하전기구 및 확산 하전기구라 불리우며, 임계 입자 범위인 0.1 ~ 1㎛ 내에서 활성화 된다. 입자의 하전은 이온 - 전류에 비례하고 입자의 전기장 강도에 반비례하는 시간상수를 가진 최종 상태를 향해 계속된다.

와이어의 단위 길이 당 주어진 코로나 전류 밀도를 가진 코로나 와이어에 의해 공기 이온이 발생되는 이온화 부분의 이온화 챔버에 있어서, 공기 이온의 전기적 하전은 이온화 챔버의 용적의 주요부에 걸쳐 전기적 상태에 지배적 영향을 미친다. 코로나 와이어 주위의 미소한 용적을 무시하면, 다음 조건이 이온화 챔버의 용적에 대해 적용된다.

- 전기장 강도는 코로나 와이어로 부터의 거리와 독립적이다.

- 이온 전류 밀도는 코로나 와이어로 부터의 거리에 반비례 한다.

그러므로 입자-충전 시간 상수는 코로나 와이어로 부터의 거리에 비례한다.

코로나 와이어와 직각으로 정방형 단면을 가진 이온화 챔버를 통해 코로나 와이어로 부터 가장 먼 거리에서 그리고 주어진 속도로 통과하는 입자를 생각할 때 입자-충전 시간 상수와 이온 챔버 내에서의 입자 체재 시간은 이온 챔버의 폭 즉, 코로나 와이어와 직각 또는 관통흐름 방향에 직각으로의 챔버의 크기에 비례한다. 그러므로 이온 챔버 내에서의 입자 체재 시간과 입자-충전 시간 상수 사이의 지수는 일정하다.

그러므로, 주어진 코로나 전류밀도와 주어진 기류 속도에서 이온화 챔버를 통과한 다음의 입자 하전 상태는 챔버의 폭에 좌우되지 않는다.

이 새로운 인식은 주어진 코로나 전류밀도와 주어진 기류속도에서 이온챔버의 폭을 증가시킬 수 있도록 하고, 그에 따라 기류에 의해 운반되는 에어로졸 입자의 하전을 감소하지 않고 챔버를 통한 공기 흐름의 용적 비율을 또한 증가시킬 수 있다는 결론을 유도한다.

이온화 챔버폭의 증가가 또한 코로나-와이어 공급 전압의 증가를 필요로 한다고 할지라도, 이 공급전류의 필요한 증가는 이온화 챔버폭의 증가에 비례한다고 할 수 없다. 따라서, 공급전압의 적당한 증가는 이온화 챔버의 폭을 대단히 증가시킬 수 있도록 한다. 즉, 부적당하게 높다고 생각되는 값으로 공급전류를 증가시킬 필요가 없이 가정 또는 병원 보호시설 등을 위한 용도로 의도된 정전기 필터의 경우에서 조차도 0.2m 정도 또는 그 이상의 폭이 주어질 수 있다.

전술한 크기의 이온챔버의 폭은 동일한 용도로의 사용이 의도된 종래의 정전기 필터에 사용되는 이온화 챔버의 폭에 10배의 등급에 있다. 그러므로, 본 발명의 더 큰 이온화 챔버폭의 특성은 코로나 전류밀도에서 표준 또는 종래의 정전기 필터와 비교하여 아주 큰 감소를 할 수 있도록 하고, 반면, 동시에 와이어 단위 길이당의 코로나 전류밀도 (즉, 실제입자 하전 과정에서 매우 중요한 인수)의 증가를 가능하게 한다.

본 발명에 따라 구성된 정전기필터의 경우에 있어서, 코로나 전류밀도는 작은 고전압 전원의 전기장에서 현재 기술로 쉽게 달성될 수 있는 것 이상으로 전압을 증가시킬 필요 없이 10 또는 그 이상의 인수 만큼 감소될 수 있다.

코로나 와이어를 둘러싼 이온화 챔버 둘레의 길이는 바람직하게는 가능한 한 가장 긴 이온화 구역을 제공할 수 있도록 가능한 한 가장 큰 정도로 타게트 전극 표면에 의해 덮혀진다. 이와같은 관점에서, 코로나 전극의 기류 통로 상류를 가로질러 타게트 전극 표면의 일부를 배치하는 것은 특히 효과적이어서, 이온류의 일부는 기류 방향의 정반대 방향으로 향하게 한다. 결과적으로 에어로졸 입자들은 기류에 관하여 지체되어서 이온화 구역에서의 지체 시간은 연장된다. 긴 지체 시간은 긴 시간 주기가 입자 하전 과정에 이용되기 때문에 유리할 뿐만 아니라 개별적으로, 전기적으로 하전된 입자들이 시간의 경과와 더불어 굳어져 더 큰 입자를 형성함으로써 이온화 구역내에 모이기 때문이며, 그에 의해 캐패시터 분리기 내의 입자 분리를 촉진하게 된다.

전술한 방법으로 기류통로를 가로질러 배치된 타게트 전극부재는 물론 압력면에서 다소의 강하를 겪지 않고 기류를 통과시킨다. 그러나 타게트 전극부재가 다수의 얇은 와이어 또는 필라멘트, 그리드, 박판 또는 스트립(strip), 관통판 등으로 구성되기 때문에 이것은 본 발명의 범위 내에서 쉽게 달성될 수 있다. 코로나 전극과 타게트 전극 사이의 거리는 바람직하게는 코로나 전극과 측면으로 배치된 타게트 전극부재 사이의 거리와 대략 동일하게 된다.

예를 들어 기류통로를 가로질러 확장된 보통판에서 기류 방향에서 보이는 바와 같이 나란한 관계로 2개 또는 그 이상의 코로나 전극을 배치하는 것은 바람직하지는 않을지라도 본 발명의 범위 내에서 가능하다. 이 경우에 기류에 의해 운반된 입자들이 충분하게 하전됨을 확실하게 하기 위하여 상기 와이어의 상기 상류에서 기류통로를 가로질러 타게트 적극부재를 배치하는 것은 실질적으로 필요하다.

본 발명에 의해 가능해진 코로나 전류 밀도의 감소는 다루기 힘든 오존발생의 감소를 야기할 뿐만 아니라 전달되는 전류가 시스템이 인간에게 해가 없이 작동될 수 있도록 약하게 되도록 구성되는 코로나 전극에 공급하는 고압전원을 가능하게 할 수 있다.

이와 같은 목적을 위하여, 매우 높은 저항 값의 부재를 제한하는 수동적인 전류가 본 발명에 따라서 코로나 전류회로 내에 포함될 수 있다. 시스템을 작동함으로 야기된 짧은 회로의 결과가 전술한 방법으로 확실히 될 수 있는 전류 제한은 고전압이 적용되는 정전기 필터의 용이하게 접근 가능한 부분과 코로나 전극에 접촉을 방지하는 것을 필요없게 한다. 또한 정전기 필터내의 이온화 챔버 또는 다른 위치에서 스파크의 결과로서 정전기 필터내에서 추출된 가연성 먼지 또는 다른 재료의 점화 위험은 실질적으로 제거된다.

이것은 이온화 챔버의 벽들이 보드지, 카드보드, 크래프트지 또는 기타 값싼 재료들로 만들어질 수 있도록 한다. 코로나 전극 절연체는 예를들어 폴리우레탄과 같은 간단한 플라스틱 재료로 만들어 질 수 있다. 벽형성 부분의 표면은 바람직하게는 전기적으로 전도 또는 반도체 재료(정전기방지 또는 에너지 소산재료)로 코팅되거나 또는 형성된다. 동시에 이들 표면은 이온화챔버 외부면과 이들면을 접지 또는 약간의 다른 기준 포텐셜에 연결하기 위하여 타게트 전극 표면 및 표면들을 형성한다.

이온화 챔버에 관한 상기 진술은 또한 캐패시터 분리기에 적용될 수 있다.

현재 정전기 필터에 있어서, 동일한 전압극성을 가지도록 의도된 모든 캐패시터 전극 부재는 전기적으로 나란하게 연결된다. 즉, 한 그룹의 전극부재는 예를들어 접지 포텐셜과 나란하게 연결되며, 반면에 나머지 캐패시터 전극 부재는 예를 들어 고압전원상의 양극과 나란하게 연결된다.

결과적으로, 기류로부터 분리된 재료가 두개의 이웃한 전극 부재 사이에 스파크를 야기하는 금속피복을 형성하도록 모인다면 필터의 전체 분리 부분은 전체적으로 쓸모없게 된다. 그러므로 전압크기는 스파크를 두려워 할 필요가 없도록 캐패시터 분리기의 최저 기대 전기 강도에 기초하여, 즉 그것의 전기적으로 가장 약한 점에 기초하여 선택되는 낮은 값을 가져야 한다.

본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따라서, 한 그룹의 캐패시터 전극부재는 서로로 부터 그리고 고압전원으로 부터 전기적으로 절연된다. 코로나 전극에 대면한 최소한의 전극 부재 부분이 이온화 구역으로, 즉 접지 포텐셜 또는 기준 포텐셜에 연결된 이들 전극 부재 너머의 상류방향으로 확장되는 사실에 의해서 이들 전극 부재의 각각에 전압에 적용되고, 그에 의해 이 그룹의 전극 부재가 서로 또는 고압전원과 전기적으로 연결되지 않을지라도 이들이 전기적으로 하전되게 된다.

이 개별적 전압 적용은 필터들에서 어떠한 국부적 스파크도 전체 캐패시터 분리기를 동작하지 않도록 한다는 사실 때문에 공지의 정전기 필터의 경우에 취해져야 하는 전압제한을 제거한다. 대신에, 전압이 적용되는 각 전극 부재는 그것이 수용될 수 있는 최고의 전압을 취하고 그에 의해 캐패시터 분리기는 항상 최상의 효율을 가진다.

전압이 개별적으로 적용되는 하나의 전극 부재로 부터의 스파크 위험은 본 발명의 바람직한 특징에 따라 이들 전극 부재가 표메이션을 집중하는 전기장을 가진점에서 제거된다. 약한 제2의 코로나 방전은 이와같이 하나의 전극 부재와 인접한 전극 부재 사이의 전압차이가 너무 높게 될때 이들 포메이션으로 부터 시작한다. 그에 의해 전압 차이는 스파크가 불충분하게 발생하는 값으로 자동적으로 제한된다.

방전과 낮은 코로나 전류 밀도의 높은 저항 특성은 전기적으로 하전된 전극 부재를 매우 안전하게 접촉할 수 있도록 한다. 전기적으로 하전된 전극 부재를 접촉하는 사람은 누구나 그 사실을 전혀 알지 못한다. 이는 신체를 통과하는 전류에 인간의 감지초기 값은 약 100㎂ 이기 때문이고 또한 전류밀도는 본 발명을 실행할 때 이 초기 값 이하의 값으로 용이하게 제한될 수 있기 때문이다. 결과적으로 캐패시터 분리기를 접촉함에 따른 위험 또는 불유쾌함의 위험을 제거하기 위하여 접촉-안내장치(touch-guard)를 구비할 필요가 없고, 그럼에도 불구하고 접촉-안내장치가 다른 이유로 구비된다면 강한 재료로 만들어 질 필요가 없다.

전극 부재에 개별적으로 적용되는 전압의 개념이 실질적으로 최선의 결과를 인식할 수 있도록 하기 위하여, 코로나 전극의 전압은 캐패시터 분리기의 개별적인 전극 부재가 하전하는 전압보다 훨씬 높은 것이 바람직하다(약 2 ~ 3배 높다). 그러나 이러한 요구는 본 발명의 정전기 필터에 의해 쉽게 충족될 수 있다. 이것은 넓은 이온화 챔버를 전제로 할 때 코로나 와이어의 전압이 상대적으로 높은 것이 적당하기 때문이며 또한 필요한 전압이 쉽게 얻어질 수 있고 어떠한 위험의 증가를 포함하지 않기 때문이다.

전술한 것으로부터 명백해진 바와같이, 캐패시터 분리기의 전극 부재는 예를들어 보드지, 기본적으로 충분한 전도성을 가진 다른 셀룰로오스 섬유재료 또는 적당한 재료(이른바 에너지 소산(消散) 또는 정전기방지 재료)로 도금 또는 코팅에 의해 충분히 높은 전도성이 주어진 재료 등과 같은 값싼 재료로 만들어질 수 있다.

전술한 종류의 재료가 사용되면, 전술된 전기장 집중 포메이션을 별도의 조치를 취할 필요없이 얻을 수 있다. 예를들어 큰 시트로부터 구멍을 내는 것과 같이 절단할 때 상기 재료의 판 또는 시트가 얻어지는 날카로운 모서리는 그 자체로 상기 포메이션을 형성한다. 당연히 그것을 바란다면, 뾰족하게 된 혀모양의 것은 전기장 집중 포메이션을 형성하기 위하여 전극 부재위의 적당한 위치에 형성될 수 있다.

이온화 챔버, 코로나 전극 및 캐패시터 분리기는 단일의 제거 가능한 유니트를 형성하기 위해 결합될 수 있다. 이 유니트는 예를들어 병원환경에 사용되는 때와 같이 그것이 요구되면 살균소독된 패키지 내에 포함될 수 있다.

만약 1회용 유니트가 공수된 발병 유기체로 유니트를 오염시키기 쉬운 환경에서 사용된다면, 유니트가 기류로 부터 분리된 재료에 의해 오염되어서 모든 환경아래에서 유니트의 교환을 필요로 하게 되기 전에 1회용 유니트를 새로운 유니트로 교환하는 것은 필요하다. 필터장치에서 제거되기 전에, 사용된 1회용 유니트는 발병 유기체를 확산하는 위험을 제거하기 위해 밀봉될 수 있다.

1회용 재료, 즉 세정 또는 재조정할 필요가 없는 재료는 캐패시터 분리기의 전극 부재의 절연체로서도 사용될 수 있기 때문에, 판들 사이의 거리는 공지된 정전기 필터와 비교하여 감소될 수 있다. 세정 또는 재조정은 이들이 필요치 않을 때 요구되는 것보다 판들 사이의 거리를 더 크게 한다. 공지된 바와같이 전극 부재들 사이의 거리가 짧을수록 분리기는 좀더 효과적으로 된다.

전극 부재들 사이의 거리를 감소함으로써 달성되는 개선된 효율은 캐패시터 분리기 용적을 감소하는데도 이용될 수 있다. 분리기 용적을 감소하는 이 능력은 정전기 필터에 대해 작은 공간을 요구하는 것은 필터 유용성에 중요하거나 결정적인 경우에 있어서는 특히 중요하다. 이것은 예를들어 자동차 공기정화 시스템, 진공 청소기 출력 공기 정화기 등과 같은 경우이다. 이들과 같은 경우에 있어서, 정전기 필터는 큰 입자들이 정전기 필터에 도달하기 전에 이들을 추출하는 기능을 하는 거친 기계식 필터와 함께 사용될 수 있고, 따라서 정전기 필터는 건강에 매우 해롭고 현재 전술된 적용예에서 기계식 필터에 의해 제거될 수 없는 미세한 입자에만 적용될 수 있다.

개별적인 팬이 정전기 필터를 통해 공기를 운반하기 위해 사용되는 경우에, 이 팬은 매우 낮은 압력강하로 소정의 기류를 만드는 비교적 느린 팬이다. 이는 공기-관통흐름 단면이 넓은 이온화 챔버에 의해 가능하게 되기 때문이다. 결과적으로 작고 값싼 전기모터 즉, 단순한 디자인의 다극 영구자화 동기 모터(multi-pole permanently magnetized synchronized motor)에 의해 구동될 수 있다. 미끄럼 클러치가 모터의 자동시동을 가능하게 하기 위하여 모터축과 팬회전자 사이에 장착될 수 있다.

본 발명에 따른 정전기 필터의 실시예는 첨부 도면을 참고로 하여 좀더 상세하게 설명될 것이다.

제1도는 관통흐름 방향에서 취해진 정전기 필터의 개략 단면도이다.

제2도는 제1도에 도시된 정전기 필터의 용이하게 교환되는 1회용 유니트의 투시도로서, 이 유니트는 정전기 필터의 이온화 부분과 캐패시터 분리기를 포함한다.

제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ선상에서 취한 1회용 유니트의 단면이다.

제4도는 제2도의 Ⅳ-Ⅳ선상에서 취한 1회용 유니트의 단면도이다.

제5도는 캐패시터 분리기 내의 전극 부재와 나란한 평면에서 취한 다른 실시예의 단면도이다.

제6도 및 제7도는 각각 제5도의 VI-VI선 및 Ⅶ-Ⅶ선상에 취한 도면이다.

제1도에서 예로서 설명된 본 발명의 정전기 필터는 외부 케이싱(11)을 포함하며, 이것은 직각 단면의 관형상을 하고 있고, 공기 유입구(12)와 공기 배출구(13)을 포함하고 있다. 케이싱은 전기 모터(14)에 의해 구동되고, 정전기 필터의 고압 유니트를 포함하는 블럭(16)으로 상징적으로 표시되는 연결 및 동작 수단과 연결된 팬(15)을 수용한다. 전기모터(14)는 바람직하게는 그 회전자가 미끄럼 클러치의 중계를 통해 팬 회전자와 연결된 다극영구자화 동기모터이다.

케이싱(11)은 또한 참고번호(20)에 의해 일반적으로 식별되고 굵은 윤곽선으로 강조된 전술된 1회용 유니트를 수용한다. 이 1회용 유니트는 공기 유입구를 통해 케이싱에 삽입되고 제거되거나 또는 측벽 중 어느 하나를 통해 케이싱에 삽입되고 제거될 수 있다. 1회용 유니트(20)는 도시되지 않은 적당한 고정장치의 도움으로 케이싱 내에 설치된다.

전술된 모든 정전기 필터의 부품들은 1회용 유니트(20)를 제외하고 공지기술에 따라 구성될 수 있고, 따라서 그와 같은 부품들은 여기에서는 상세히 설명하지 않는다. 이미 언급된 부품들 외에도 정전기 필터는 예를 들어 프리필터, 공기안내 부재 등 다른 부품들을 또한 포함한다. 그러나, 그와 같은 부품들은 종래 종류의 것이 사용될 수 있고 본 발명의 어떠한 부분도 형성하지 않으며 따라서 도면에서 생략되었다.

1회용 유니트(20)는 본질적으로 팬(15)과 케이싱의 공기배출구(13)에 인접하는 어느 측면이 개방된 박스형이다. 케이싱(11)의 공기유입구(12)와 대면한 측면인 박스의 반대측면에는 케이싱의 전 높이 및 폭에 걸쳐 확장되고 그 표면 전체에 걸쳐 비교적 크고 촘촘히 간격진 구멍(22)이 뚫린 전면벽(21)이 설치된다. 그러므로 팬(15)에 의해 발생되고 제1도의 화살표(23)로 표시된 기류는 어떤 큰 저항을 받음 없이 1회용 유니트의 측면벽(24),(25),(26) 및 (27)에 의해 형성된 기류통로(28)로 들어갈 수 있다.

유입구 또는 유니트의 상류에 인접해 배치된 기류통로(28)의 단면은 이온화 챔버(29)를 형성한다. 이 챔버는 상류방향에 즉 전방으로 전면벽(21)의 내측표면에 의해 그리고 하류방향에, 즉 후방으로 참고번호(30)로 표시된 캐패시터 분리기에 의해 경계가 정해진다. 이온화 챔버(29)는 측벽(26),(27)의 전면부(26A),(27A)의 안쪽으로 배치되고 아래에서 좀더 상세히 설명되는 한쌍의 벽부재에 의해 옆쪽으로 경계가 정해진다.

정전기 필터의 전술된 위치결정의 경우에 있어서, 정전기 필터가 도시된 것과 다르게 배치되면 예를들어 이들 측벽이 수평으로 확장될 수 있음을 알 수 있더라도 전술된 벽들은 수직이고, 간단화를 위해서 이하에서도 수직인 것으로 간주한다. 따라서 정전기 필터의 다른 부품들 즉 정전기 필터의 전술된 위치에서 수직으로 확장된 전술된 벽부재들은 수평으로 도시된 부품들 즉 벽(24)및 (25)이 수평 부품들로 언급된 반면에 수직한 것으로 언급된다.

금속 와이어의 형태인 코로나 전극(31)은 수직벽들(26),(27) 사이 및 전면벽(21)과 캐패시터 분리기(30) 사이인 이온화 챔버(29)를 통하여 수직으로 확장된다. 코로나 전극 와이어는 수평벽들(24),(25)위의 절연체(31A)들 사이에 뻗쳐 있으며 1회용 유니트(20)가 케이싱(11) 내의 위치에 장착된 경우 블록(16) 내의 고압 유니트에 상세히 도시되지 않은 방법으로 연결된다. 정전기 필터가 동작하면 고압유니트는 접지 또는 다른 기준 포텐셜과 관련하여 코로나 방전을 일으키기 충분한 전압, 바람직하게는 최소 + 10KV의 전압으로 코로나 전극(31)을 유지한다.

캐패시터 분리기(30)는 본질적으로 직각박판의 형태로 2개의 전극 부재배열로 구성된다. 한개의 전극 부재 배열은 참고번호(32)로 표시되고 접지 또는 참고 포텐셜과 연결되는 제 1 전극을 형성한다. 다른 전극 부재 배열은 참고번호(33)으로 표시되고 제 2 전극을 형성한다. 이하에서 좀더 상세히 설명되는 바와같이 동작하는 동안 이 전극은 코로나 전극의 포텐셜 즉 코로나 전극의 1/3과 1/2 사이에 있는 포텐셜 보다 상당히 낮은 전극 부재의 포텐셜에 관한 포텐셜에 유지된다.

전극 부재들(32),(33)은 수직벽돌(26),(27)사이의 전 간격을 가로질러 확장되며, 전극 부재(33)로 부터 수직으로 간격지고 이들과 교대로 배치된 전극 부재(32)로 더미를 형성할 수 있도록 수평위치로 하나위에 다른 하나를 배치한다. 이와같이 전극 엘러먼트들은 캐패시터 분리기(30)에 의해 채워진 1회용 유니트(20)내의 기류통로(28)의 단면을 함께 형성하는 다수의 넓고 낮으며 평행한 부통로(28A)를 형성한다.

제1도에 도시된 바와같이, 제2 분리기 전극의 전극 부재(33)는 제1분리기 전극의 전극 부재(32)에 관해 기류통로(28)의 약간 상류방향에 배치되고, 전극 부재(33)의 상류 끝은 전극 부재(32)의 상류 끝 또는 전면 모서리보다 코로나 전극(31)에 약간 더 즉 5 ~ 10mm 더 가깝다. 동일한 것이 전극 부재의 하류 끝 또는 후면모서리에 적용된다.

모든 전극 부재들(33)은 코로나 전극(31)으로 부터 동일하게 떨어져 있음이 제1도에 도시되어 있다.

1회용 유니트(20)의 수직벽돌(26),(27)은 전기적 절연물질 바람직하게는 팽창되는 플라스틱(예를들면 상표명 'styropor')으로 각각 만들어진 내측 판(26B),(27B)을 포함한다. 내측판의 안쪽은 판의 하류 모서리를 향해 개방되고 전극 부재의 상류 모서리가 배치되는 위치로 상류방향에서 확장된 얕고 길이 방향으로 확장된 홈들(34),(35)을 가진 각각의 전극 부재(32)(33)를 위해 구비된다.

전극 부재들은 홈들(34)(35)내에 위치한 그들의 측면 모서리와 확실히 고정된다. 전극 부재들이 오직 마찰만에 의해 상류-하류방향에 고정되어 있음에도 불구하고 그들은 완전히 만족할 정도로 고정된다. 이는 전극 부재들이 사용상 그들을 바꾸어 놓으려고 하는 힘에 좌우되지 않기 때문이다.

내측판(26B),(27B)은 1회용 유니트에 양호한 안정성을 주고 전극 부재(32),(33)를 제자리에 고정하는 기능을 하며, 그에 의해 전극 부재들(33)을 전기적으로 서로로 부터 또한 측벽들(26),(27)로 부터 그리고 전극 부재들(32)로 부터 절연된다. 다른 실시예(도시되지 않음)에 있어서, 내측판들은 전극 부재들(33)에 사용하는 각각의 홀더로 대치된다. 이들 각각의 홀더들은 작은 블럭의 형태를 가지고, 측별(26),(27)의 내측에 장착되며, 전극 부재들이 주어진 위치에 용이하게 배치되고 고정될 수 있는 홈들을 구비하고 있다. 이 다른 실시예에서 전극 부재(32)는 직접 측벽에 고정된다.

전술한 것으로부터 명백해 지듯이, 전극 부재들(33)사이에서 또는 정전기 필터의 다른 부품들과 전기적으로 전도 또는 전류발생에 의한 연결이 없다. 이러한 배치의 목적은 다음으로부터 명백하다.

부재들이 전기전도 표면을 포함하고 하류 방향에서 전극 부재들(33) 밑으로 돌출한 제1분리기 전극의 전극 부재(32)의 모서리는 적절한 고무 또는 플라스틱 재료, 예를 들어 정전기 방지재료의 전기 전도성 스트립의 매개를 통해 서로 전기 전도적 연결을 하고 있다. 제1도에서(36)으로 표시된 이 스트립은 1회용 유니트(200가 케이싱(11)에 삽입되면 접지 또는 기준 포텐셜 터미널(도시되지 않음)과 전기적 연결을 한다.

1회용 유니트(20)의 전술된 실시예에 있어서, 전극 부재(32),(33)은 바람직하게는 예를 들어 보드지에 스프레이 되거나 또는 다른 방법으로 칠해진 전기 전도성 페인트층과 같은 전기 전도성층으로 그 양면 또는 일면이 코팅된 예를 들어 골판지와 같은 보드지로 구성된다. 그와 같은 코팅은 항상 필요한 것은 아니다. 즉, 전도성을 증가시키기 위한 특별한 처리없이 일정한 형식의 보드지 또는 유사한 재료가 사용될 수 있다.

전극 부재(32),(33) 또는 그들 각각의 표면의 전도성은 그리 높은 정도는 아니다. 유일한 요구조건은 전극 부재들은 소정의 포텐셜에 확실하고 용이하게 하전될 수 있어야 한다는 것이다. 따라서 반도체 전극 부재 또는 전극 부재 위의 반도체 표면층은 본 내용에서는 전기 전도체로 간주될 수 있다. 전극 부재들 또는 그들 각각의 표면 코팅은 편리하게 정전기 방지 또는 소위 에너지 소산 재료로 구성되며, 이는 10⁹~10¹⁵옴의 표면 저항을 가진 재료를 의미한다.

다음으로 부터 명백해 지는 이유 때문에, 본 발명의 하나의 특징에 따라서, 전극 부재들이 필드 집중 포메이션을 포함하는 것은 적당하다. 전극 부재들이 보드지로 만들어진 경우 이들 포메이션들은 별개의 기술적 조치를 취함이 없이 얻어질 수 있다. 즉, 전극 부재를 잘라냄으로서 얻어질 수 있다. 전극 부재들을 잘라낸 경우에 형성되는 날카로운 모서리들은 필드 집중포메이션으로서 기능할 수 있다. 당연히, 전극 부재판들로 부터 뾰족한 형상 등으로 잘라내거나 펀칭함으로써 이와 같은 포메이션들을 만들 수 있다.

1회용 유니트(20)의 이온화 부분은 이온화 챔버(29), 코로나 전극(31) 및 코로나 전극용 타게트 전극으로서 기능하는 전극수단을 포함한다. 이온화 부분은 또한 1회용 유니트의 공기가 통과할 수 있는 전면 벽(21)에 의해 형성된 제2 타게트 전극 부재를 포함한다.(제1타게트 전극 부재는 코로나 전극에 가장 가까운 곳에 위치한 전극 부재들(33)의 부품들에 의해 형성된다.)

이와 같은 목적을 위해, 전면벽은 최소한 전기 전도성이란 용어의 전술된 의미로 전기 전도성인 표면층을 가진 내부면상에 구비된다. 전면벽(21)은 별개의 벽 부재일 수 있거나 또는 1회용 유니트(20)의 수평벽들(24)(25)의 완전한 부품을 형성할 수 있으며, 수평벽들과 유사하게 전극 부재(32),(33)와 동일한 재료로 만들어질 수 있다. 1회용 유니트(20)의 측벽의 나머지 부품들 또한 유사한 재료로 만들어질 수 있다.

제2도로 부터 명백해 지듯이, 이온화 챔버(29)를 수용하는 1회용 유니트(20)의 전면 부분은 그의 가장 짧은 평행 측면이 전방을 향하는 2등변 사다리꼴의 형상을 가지고 상기 전면벽에 의해 형성되며, 반면에 캐패시터 분리기(30)를 수용하고 사다리꼴의 가장 긴 평형측면과 연결되는 후방부분은 평행6면체 형상을 가지며, 전방 부분과 동일한 높이를 가진다.

1회용 유니트(20)의 전방부분의 사다리꼴 형상의 결과로서 전방부분은 전면벽(21)으로 부터 이온화 챔버(29)가 캐패시터 분리기(30)에 인접한 위치까지, 상기 전방부분의 수직 측벽부분(26A)(27A) 및 1회용 유니트의 수평측벽(24)(25)의 전방부분에 의해 형성된 공간을 넓힌다.

그러나, 기류통로(28)는 전면 벽(21)의 수직 측면 모서리의 각각의 하나로부터 대강 코로나 전극(31)과 나란한 위치 또는 하류방향에서 코로나 전극 약간 아래 위치까지 각각 후방으로 연장하는 한쌍의 평행, 수직 벽 부재(37)에 의해 이온화 챔버(29)의 전방 부분에 옆으로 경계가 정해진다. 따라서, 기류통로는 벽 부재들(37)의 후방 모서리의 위치에까지 일반적으로 일정한 단면적을 가지며, 반면에 기류는 캐패시터 분리기의 위치까지 기류통로의 나머지 부분을 관통하는 더 큰 단면적에 걸쳐 펼쳐질 수 있고, 관통흐름 단면적은 다시 일정하게 되며, 벽 부재(37) 사이에서 보다 상당히 더 크다.

캐패시터 분리기에 가장 가까이 위치한 벽 부재(37)의 부분에는 기류의 확산을 촉진하기 위하여 편리하게 구멍이 뚫린다(도시되지 않음).

벽 부재(37)는 1회용 유니트의 다른 벽들과 동일한 재료로 적절히 구성되며 또한 코로나 전극(31)용 타게트 전극으로서 기능하고, 코로나 전극(31)은 이온화 전극(29)의 높이를 통하여 연장되며 전면, 후면 그리고 양측면에 위치된 타게트 전극 표면들을 가진다. 벽 부재(37)에 의해 형성된 타게트 전극 표면은 전극 부재(33)의 전면 모서리보다 상기 전극으로 부터 좀더 멀리 떨어져 있을지라도 코로나 전극(31)으로 부터 거의 동일한 거리에 배치된다.

바람직하게는 코로나 전극(31), 관련 절연체 그리고 전극 부재(33)를 제외하고 1회용 유니트(20)의 모든 부품들은 접지 포텐셜 또는 기준 포텐셜에 놓여지며, 이는 그들이 서로 그리고 스트립(36)과 전기적으로 연결되고 전도성 재료 구성되거나 또는 코팅된다.

정전기 필터가 동작중에 있을때, 팬(15)에 의해 발생된 기류는 전면 벽에 있는 구멍(22)을 통해 1회용 유니트(20)의 이온화 챔버(29)에 들어간다. 기류에 의해 운반된 입자들은 코로나 전극용 타게트 전극들로서, 즉 전면 벽(21), 벽 부재들(37) 및 코로나 전극에 가장 인접한 전극 부재(33)의 다른 부품으로서 기능하는 전극 부재들과 코로나 전극(31)사이에 흐르는 이온 전류에 이온화 챔버 내에서 맡겨진다.

상류, 하류 그리고 코로나 전극(31)의 옆으로 배치된 타게트 전극 부재들과의 이러한 배열의 결과로서 그리고 공지된 정전기 필터와 비교하여 비교적 먼 거리에서 기류에 의해 운반된 입자들은 전 이온화 챔버를 가득 채우는 이온전류 내에서 긴 체재 시간을 가진다. 이것은 분리효율에 양호한 2가지 효과를 야기한다.

첫째로 공기로 운반되는 입자들은 캐패시터 분리기(30)로의 그들의 이동중에 최대로 하전되고, 둘째로 상기입자들은 캐패시터 분리기로의 그들의 통과 중에 일정기간 덩어리로 된다. 이들 조건 모두는 캐패시터 분리기(30)내에서 분리를 좀더 효과적으로 하게 한다.

하전된 입자가 캐패시터 분리기(30)의 전극 부재(32)(33) 사이에 있는 통로(28A)에 도달한 때, 입자들은 주지의 방법으로 즉, 통로를 가로질러 확장하는 전기장의 영향 아래에서 전극 부재(32)를 향해 이동된다. 전극 부재(32)가 위치한 포텐셜(접지 포텐셜 또는 참고 포텐셜)보다 더 높은 포텐셜에 전극 부재(33)가 놓여있기 때문에 전기장이 존재한다. 이 포텐셜로의 전극부재(33)의 하전은 코로나 전극(31)으로 부터 이온화 챔버(33)의 전면 모서리로 통과하는 이온 전류를 통해 발생하는 이들 전극 부재(33)로의 전하이송에 기인한다.

전극 부재(33)에 놓여있는 포텐셜은 코로나 전극(31)으로 부터 전극 부재(33)의 전면 모서리 위의 가장 가까운 위치까지의 거리의 크기에 의존한다. 이 거리는 바람직하게는 접지 또는 기준 포텐셜에 관한 포텐셜은 접지 또는 기준 포텐셜에 관한 코로나 전극(31)의 포텐셜의 1/3과 1/2 사이에 있을 수 있도록 선택된다.

전극 부재(33)는 전기적으로 서로 절연되기 때문에 부재들은 서로 독립적으로 하전된다. 만일 스파크가 하나의 전극 부재(33)와 이웃한 전극 부재(32)사이에서 발생된다면 [가령 스파크가 전극 부재(33)상에 모이는 먼지의 결과로서 발생할 수 있다.] 그리고 그에의해 전극 부재가 방전되게 된다면, 나머지 전극 부재들(33)은 영향을 받지 않게 된다. 따라서, 스파크가 발생한 경우, 전극 부재(33)의 포텐셜이 인접한 전극 부재(32)로 스며나오는 전기방전의 결과로서 약간 낮은 수준으로 이동하기 때문에, 스파크가 그 활동을 감소시키도록 발생하는 전극 부재(33) 만이 존재한다.

'짧은회로'의 결과는 중요하지 않기 때문에, 전극 부재(33)의 개별적 방전과 그들의 비교적 낮은 전도성에 기인하여, 인접한 전극 부재(32)(33) 사이의 거리 즉, 통로(28A)의 넓이는 만일 모든 전극 부재(33)가 전류가 통하도록 서로 연결되면 가능한 다른 방법보다 더 작게 만들어질 수 있다. 침전 전극 부재(32)에 도달하기 위하여, 옆길 즉 전극 부재에 가로질러 입자가 이동하는 평균거리가 더 짧아지기 때문에, 감소된 거리가 유리하게 된다. 차례로 옆길 이송의 이와 같은 단축은 흐름의 방향에서 전극 부재(32)(33) 사이의 통로(28A)의 단축을 허용하거나 또는 선택적으로 변치 않는 길이의 통로를 가진 좀더 완전한 먼지분리 과정을 야기한다.

캐패시터 분리기의 전극 부재(32)(33)와 기류가 이온화 챔버(29)로 부터 그 통로와 접촉하는 다른 부품들은 쉽게 산화되는 물질로 만들어 지거나 또는 코팅될 수 있다. 이것은 일회용 부재(20)를 떠나기 전에 용이하게 제거될 수 있는 코로나 전극(31)에 인접한 곳에서 오존이 발생되게 한다.

본 발명의 정전기 필터에서 발생되는 오존의 양은 공지의 정전기 필터에서 발생되는 양과 비교하여 작다는 것이 중요하다. 이에 대한 이유는 본 발명의 정전기 필터가 100㎂ 이하의 낮은 코로나 전류에 의해 작동될 수 있다는 것으로, 이는 이온화 부분의 윤곽이 입자들의 효과적인 하전을 야기하기 때문이고, 또한 캐패시터 분리기의 전극 부재들 사이의 통로가 좁게 만들어질 수 있기 때문이다.

고압 유니트가 고압부 접촉-안전을 만들 수 있을 정도로 낮은 전류의 발생이 야기될 수 있기 때문에 약한 코로나 전류는 1회용 유니트의 단순화에 바람직한 다른 효과를 가진다. 따라서, 안전을 이유로 전기적 활성부분에 대한 접촉 안내장치를 가진 1회용 유니트를 구비할 필요가 없고, 그럼에도 불구하고 접촉안내장치가 구비되어 있다면, 그것은 강한 재료로 만들어질 필요가 없다. 코로나 전극을 통한 짧은 순환 전류는 높은 저항(메그옴의 범위)을 가진 레지스터와 함께 안정성면에서 받아들일 수 있는 값, 즉 750㎂에 용이하게 제한될 수 있다.

제1도 내지 제4도에 도시된 실시예는 캐패시터 분리기(30)내의 모든 쌍의 전극 부재(32)(33)에 대한 단일 와이어형 코로나 전극(31)으로 구성되며, 상기 코로나 전극은 전극 부재들을 포함하는 평면에 수직하게 확장된다. 전극 부재들 사이에서 연장되는 통로(28A)가 매우 작은 높이 즉, 코로나 전극의 길이 방향의 크기를 가지기 때문에, 전극 부재 더미는 코로나 전극의 주어진 길이에 대하여 많은 숫자의 통로를 포함하게 된다.

협소한 통로와 함께 매우 작은 코로나 전류에서 본 발명의 정전기 필터의 높은 분리효율에 이바지하는 하나의 환경은 이온화 부분의 윤곽에 있으며, 특히 코로나 전극의 상류와 하류 바람직하게는 이온화 챔버의 측면위에 타게트 전극을 구비하며, 이에 따라 코로나 전극은 이온화 챔버 주위의 많은 부분에 걸쳐 그리고 코로나 전극으로 부터 비교적 먼 거리에 타게트 전극 표면을 가지고 있다. 이 거리는 바람직하게는 인접한 분리기 전극 부재(32)(33)사이의 거리의 최소한 수배이고, 적어도 4cm 이상이 적당하다.

제1도내지 제4도에 도시된 부품들의 기능에 상당한 기능을 하는 제5도 내지 제7도에 도시된 부품들은 머릿숫자1로 표현되는 숫자의 참고 번호와 동일하다.

제5도 내지 제7도에 도시된 실시예는 주로 2가지 관점에서 제1도 내지 제4도에 도시된 실시예와 다르다. 첫째, 각각의 이온화 챔버(140)는 접지 또는 기준 포텐셜에 연결된 전극 부재(132)보다 더 높은 포텐셜을 가진 이들 전극 부재(133)를 하전하기 위해 구비된다. 제6도에 도시된 바와 같이 세정된 공기용 기류통로로부터 분리된 이 이온화 챔버(140)는 정전기 필터의 두개의 본질적으로 유사한 부분(110A)(110B)과 공통된다.

둘째, 와이어형 코로나 전극(131)은 전극 부재(132)(133)가 놓여있는 평면들에 대략 평행한 평면 내에 배열된다. 그러나, 전술된 실시예에서와 같이 코로나 전극은 인접한 전극 부재(132)(133)의 모든 쌍 즉, 전극 부재 사이의 모든 통로와 공통으로 사용된다.

세정되는 공기는 이온화 챔버(140)를 통해 흐르도록 되어 있지 않기 때문에, 상기 이온화 챔버는 본질적으로 밀폐되도록 만들어 진다. 이온화 챔버(140)는 모든 전극 부재(133)와 공통된 와이어형 코로나 전극(141)을 수용한다. 코로나 전극이 선택적으로 더 높은 포텐셜에 놓일 수 있을지라도 코로나 전극은 코로나 전극(131)과 동일한 포텐셜에 놓일 수 있도록 고압 유니트에 연결될 수 있다.

더 높은 포텐셜을 야기하는 오존 발생의 증가는 바람직하지 않지만, 오존은 정전기 필터를 통해 운반된 공기를 동반하지 않기 때문에, 이온화 챔버(140)에 관해 특별히 다루기 힘들지 않다.

코로나 전극(141)에 대한 타게트 전극으로서, 필터 부분(110A)(110B)의 각각에 각각의 전극 부재에 대하여 1회용 유니트(120)의 측벽(126B)의 인접한 외부 측면에 장착되고 측벽(126B)을 통해 관련 전극 부재(133)와 전도성 접촉을 하는 전기 전도성 접촉부재(142)를 구비한다.

캐패시터 분리기(130) 내의 전극 부재(133)는 이 경우에 입자들을 하전하는 역할을 하는 코로나 전극(131)으로 부터가 아니라 코로나 전극(141)으로 부터 하전되기 때문에, 전극 부재(133)는 선행실시 예에서와 같이 코로나 전극(131)을 향하여 앞으로 바꾸어 놓는 것이 아니라 접지 또는 기준 포텐셜에 연결된 하류 방향에서 철거된다.

그에 의해 전극 부재(133)는 전극 부재(132)에 의해 코로나 전극(131)으로부터 발산하는 이온전류로부터 보호되고, 그 전면 모서리들이 구멍 뚫린 전면벽(121)과 코로나 전극(131)으로 부터 동일한 거리에 대략 놓여진다. 전극 부재(132)와 전면벽(121)은 코로나 전극(121)에 대한 타게트 전극 부재로서 기능한다. 이것은 또한 상류 및 하류로 이온화 챔버(129)를 제한하는 수평벽 부재(137)에 적용된다.

제5도 내지 제7도에 도시된 실시예는 캐패시터 분리기 내의 전극 부재쌍들 또는 통로들의 비교적 작은 숫자로 구성된 정전기 필터에 대해 가장 적절하다.

제5도 내지 제7도의 정전기 필터의 변형예(도시되지 않음)에 있어서, 각각의 이온화 챔버(140)는 세정된 공기의 통로부분을 형성하며 통로의 하류끝에 캐패시터 분리기(130)에 인접하여 배치된다.

전술한 것으로 부터 명백해 지듯이, 본 발명은 이온화부분과 캐패시터 분리로 구성된 1회용 유니트가 환경에 중요한 영향을 미치지 않고, 사용후 닦아낼 수 있는 간단하고 값싸며 용이하게 조립된 부품들로 제작될 수 있도록 한다. 만일 1회용 유니트가 전염에 대해 보호되어야 하는 환경에서 사용하려는 정전기 필터내에서 사용된다면, 1회용 유니트는 살균 소독된 패키지내에서 용이하게 살균 또는 소독되어 밀봉될 수 있어서, 패키지가 개봉되고 1회용 유니트가 정전기 필터의 케이싱에 삽입되는 경우에 1회용 유니트는 병원성 유기체로부터 자유롭다.

그러나, 본 발명에 의해 달성된 정전기 필터의 단순화는 1회용 유니트로 한정되지 않는다. 본 발명에 따라 구성된 1회용 유니트에 의해 달성될 수 있는 감소된 코로나 전류는 또한 고압 유니트를 간단화하고 좀더 값싸게 제작할 수 있도록 한다.

도시된 실시예에서 코로나 전극(31)(131)은 1회용 유니트(20)(120)내에서 일체가 될 수 있어도, 본 발명의 범위 내에서 그것을 1회용 유니트에서 제거할 수 있고 그것을 케이싱(11)에 고정함으로써 영구적으로 사용하도록 배치할 수 있다.

본 발명의 정전기 필터 및 1회용 유니트는 널리 별개의 분야에서 기체 또는 공기 정화용으로 사용될 수 있다. 즉 작은 크기가 요구되는 경우와 단위시간당 필터를 통해 흐르는 기체의 양이 비교적 적은 경우 뿐만 아니라 많은 양의 기체 또는 공기가 정화되어야 하는 경우 및 크기가 비교적 큰 경우에도 사용될 수 있다. 전자의 경우는 진공청소기의 배출공기정화, 자동차 및 실내환기 시스템의 공급 공기 단말 장치에서의 공기정화 및 그와 같은 시스템과 같이 사용되는 더 작은 공기 조절기를 포함할 수 있다.

많은 양의 공기를 정화할 필요가 있는 경우의 예는 큰 환기 시스템용 공장 및 작업장 시설, 실내 체육관 및 전시홀 등의 중앙 공기 처리 또는 조절 유니트를 포함한다.

1회용 유니트의 간단하고 값싼 구조는 또한 예를 들어 교통이 혼잡하고 폐쇄된 지역 또는 매우 오염된 공기를 가진 다른 지역과 같은 특히 오염된 지역에서 합당한 가격으로 외기를 정화할 수 있게 한다.

본 발명의 전술된 실시예에 있어서, 정전기필터는 필터를 통한 공기의 이송을 담당하는 그 자체의 팬을 구비한다. 그러나, 기계식 필터와 비교하여 필터가 매우 작지만 공기를 수송하기 위해 요구되는 필터를 가로지르는 압력 차는 실질적 필터 그자체 내에서 또는 필터와 직접 연결함으로써는 발생되지 않지 않고 얻어질 수 있기 때문에 정전기 필터를 통해 공기를 운반하기 위한 별개 장치의 사용을 피하는 것은 많은 경우 가능하다. 그와 같은 예는 환기시스템 또는 진공청소기 등의 공급 공기 단말 장치용의 정전기 필터를 포함한다.

본 발명의 정전기 필터가 그 의도된 기능을 충족하기 위해서는, 필터를 통해서 공기를 운반하기에 충분한 압력강하를 단지 이온화 부분과 캐패시터 분리기로 구성된 유니트를 가로질러 적용할 필요가 있다.

정전기 필터가 기류로부터 상당히 저항력있는 먼지를 분리하는데 사용되는 경우, 이온화 챔버의 표면은 전기적으로 하전되고 그에의해 이온화 챔버 내에서 코로나 전류를 감소하는 절연먼지층으로 덮힌다. 이와같이 해로운 현상은 가동성 즉 웨브형 또는 밴드형 벽들을 구비한 그리고 이온 전류의 외측에 존재하는 가동벽 부분에서 먼지층을 제거하는 스크랩퍼 또는 다른 수단을 구비한 이온화 챔버를 고정함으로써 제거될 수 있다. 선택적으로 고정벽을 가진 이온화 챔버의 먼지적재 표면은 이온화 챔버 안쪽에서 작동하는 왕복식 스크랩퍼에 의한 필터의 동작중에 세정될 수 있다.

Claims (21)

1. 기류통로의 상류측에 배치되고, 최소 한 개 이상의 긴, 바람직하게는 고압전원의 한 극에 연결된 와이어형 코로나 전극과 코로나 전극으로부터 간격지고 고압전원의 다른 극에 연결된 타게트 전극이 장착된 이온화 챔버를 포함하는 이온화 부분과, 기류의 하류측에 배치되고, 제2그룹의 전극 부재들과 교대로 배치되고 상기 제2그룹의 전극 부재들과 다른 포텐셜에 놓여지도록 의도된 제1그룹의 전극 부재가 공간적으로 간격진 관계로 나란히 배치된 제2그룹의 전극 부재를 포함하는 캐패시터 분리기로 구성된 2단 정전기 필터에 있어서, 이온화 챔버(29,129)가 코로나 전극(31,131)의 상류와 하류 양측에 배치되는 타게트 전극표면(37,137;21,121;132,133)을 수용하며, 기류통로(28,128)의 상류-하류 방향과 코로나 전극의 길이 방향과 직각으로 측정되는 경우, 타게트 전극표면으로 부터 코로나 전극(31,131)의 거리는 인접한 전극 부재들(32,33;132,133)사이의 거리에 최소 4배인 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
2. 제1항에 있어서, 타게트 전극 표면의 일부가 코로나 전극(31,131)의 반대 측면들에 배치되고 기류통로(28,128)의 상류부의 반대측벽들을 형성하는 타게트 전극 부재들(37,137)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 타게트 전극 표면의 일부가 코로나 전극(31,131)의 기류통로(28,128) 상류를 가로질러 배열되고 공기관통구멍(22,122)을 가진 타게트 전극 부재(21,121)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 타게트 전극 표면의 일부가 코로나 전극(31,131)의 기류통로 하류를 가로질러 배치된 타게트 전극 부재(33,132)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
5. 제4항에 있어서, 코로나 전극의 기류통로(28,128) 하류를 가로질러 연장된 타게트 전극 부재의 최소 일부가 캐패시터 분리기(30,130)의 전극 부재들(33,132)에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
6. 제5항에 있어서, 제1그룹의 전극 부재들(32)이 기준 포텐셜, 바람직하게는 접지 포텐셜에 연결되는 것, 제2그룹의 전극 부재들(33)이 서로로 부터 또한 제1그룹의 전극 부재들로 부터 전기적으로 절연되고 이들 전극 부재들 보다 코로나 전극(31)으로 부터 더 짧은 거리에 놓여지는 것, 상기 제2그룹의 전극 부재들이 코로나 전극에 근접하여 기준 포텐셜과 코로나 전극의 포텐셜(바람직하게는 기준 포텐셜의 1/2보다 높지 않음)사이에 놓인 제1그룹의 전극 부재에 관한 포텐셜로 하전될 수 있도록 연장되는 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 캐패시터 분리기(30,130)의 전극 부재들(32,33 ; 132,133)이 본질적으로 비금속 재료, 바람직하게는 보드지, 크래프트지와 같은 셀룰로오스 섬유 재료로 구성된 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
8. 제7항에 있어서, 전극 부재들(32,33 ; 132,133)이 정전기 방지성(에너지 소산성(消散性)) 또는 전기전도성 또는 반도체 재료로 코팅된 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
9. 제7항에 있어서, 캐패시터 분리기(30,130)의 전극 부재들(32,33 ;132,133)이 1회용 유니트의 형상을 가진 정전기 필터의 부품(20,120)내에 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
10. 제9항에 있어서, 1회용 유니트가 상기 기류 통로를 형성하고 본질적으로 비금속재료 바람직하게는 보드지 또는 크래프트지와 같은 셀룰로오스 섬유 재료로 구성된 하우징(20,120)을 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
11. 제10항에 있어서, 하우징(20,120)의 외측 및 내측 중 최소 한 부분이 정전기 방지성(에너지 소산성) 또는 반도체 재료로 구성 또는 코팅되는 것, 타게트 전극 표면의 최소 한 부분이 하우징 내측의 부품들(37,137 ;21,121)에 의해 형성되며, 여기에서 캐패시터 분리기(30,130)의 제1그룹의 전극 부재들(32,33 ;132,133)과 타게트 전극 표면을 형성하는 이들 부품들이 이들 재료의 매개를 통하여 전기적으로 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
12. 제10항에 있어서, 캐패시터 분리기(30,130)의 제1그룹의 전극 부재들(32,33 ; 132,133)의 반대측 모서리들이 하우징(20,120)의 내부 표면과 직접 접촉하고, 상기 내부 표면의 매개를 통해 전기적으로 상호 연결되는 것, 캐패시터 분리기의 제2그룹의 전극 부재들(33,133)이 중간 개재 절연체에 의해 인접한 전극 부재들(32,132)로 부터 간격져 고정되는 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐패시터 분리기(30,130)의 제2그룹의 전극 부재들 내의 전극 부재들(33,133)이 필드 강도 집중 포메이션을 구비하는 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 이온화 챔버(140)가 제2, 바람직하게는 와이어형 코로나 전극(141)과 제2 코로나 전극으로 부터 간격지며 캐패시터 분리기(130)의 제2그룹의 전극 부재들(133)과 전기적으로 연결되는 타게트전극(142)으로 구성되며, 이들 전극 부재들이 바람직하게는 제1그룹의 전극 부재들(132) 보다 제1 이온화챔버(129)의 코로나 전극(131)으로 더 멀리 떨어져 배치되고 서로 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 캐패시터 분리기(30,130)의 전극 부재들(32,33 ;132,133)이 본질적으로 평판 및 판형상으로 더미로 배치되며, 코로나 전극(31) 또는 코로나 전극들(31,131)이 바람직하게는 개략적으로 전극 부재들의 평판에 직각으로 연장되는 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 고압 전원이 코로나 전극에 연결된 전류 회로 내에서 매우 높은 옴 전류 제한 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 공기가 다극 영구 자화 동기 모터에 의해 구동되는 팬 회전자(15)의 도움으로 필터를 통해 운반되는 것, 미끄럼 클러치가 모터를 자동적으로 시동할 수 있도록 팬 회전자와 모터 사이에 구비된 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
18. 제14항에 있어서, 제2 이온화 챔버가 기류 통로의 하류 끝에 또는 그 안에 배치되는 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
19. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전극 부재들(32,33 ;132,133)이 고저항 또는 반도체 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
20. 제8항에 있어서, 캐패시터 분리기(30,130)의 전극 부재들(32,33 ;132,133)이 1회용 유니트의 형상을 가진 정전기 필터의 부품(20,120) 내에 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.
21. 제11항에 있어서, 캐패시터 분리기(30,130)의 제1그룹의 전극 부재들(32,33 ; 132,133)의 반대측 모서리들이 하우징(20,120)의 내부 표면과 직접 접촉하고, 상기 내부 표면의 매개를 통해 전기적으로 상호 연결되는 것, 캐패시터 분리기의 제2그룹의 전극 부재들(33,133)이 중간 개재 절연체에 의해 인접한 전극 부재들(32,132)로 부터 간격져 고정되는 것을 특징으로 하는 2단 정전기 필터.