KR100404862B1 - 공기정화장치 - Google Patents

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KR100404862B1
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Abstract

본 발명은 차량 및 가정에서 오염된 공기를 정화시키는 공기정화용 장치에 관한 것으로 특히 오존발생 장치를 사용하지 않고 고전압을 이용한 이온화 장치에서 이온과 오존을 동시에 발생시켜 공기속의 부유물질을 이온화시키고, 오존에 의한 살균 탈취를 할 수 있는 공기정화장치이다.
이러한 본 발명은 원통형의 필터를 사용하여 자동차의 에어크리너와 같은 구조를 형성함으로 작은 공간에서도 높은 집진효과를 나타내도록 하고 특히 필터의 전면부에 집진효율을 높이기 위하여 침상형태의 방전전극과 망상형태의 대전전극을 구성하여 팬에 의하여 흡입되는 먼지 및 각종의 부유물질에 대하여 전기적인 대전현상을 유발하므로서 필터에 집진되는 효과를 증진시킴으로써 보다 청정한 공기를 유지 시키게 된다.

Description

공기 정화장치
본 발명은 차량 및 가정에서 오염된 실내 공기를 정화시키는 공기정화용 장치에 관한 것으로, 특히 오존발생 장치를 사용하지 않고 고전압을 이용한 이온화 장치(IONIZER)에서 이온과 오존을 동시에 발생시켜 공기속의 부유물질을 이온화시키고, 오존에 의한 살균 탈취를 할 수 있는 공기정화장치이다.
자동차의 직류전원 및 별도의 DC 아답터에 의해 작동하는 일반적인 공기정화 장치는 널리 알려져 있고 많이 사용되고 있다.
이들 공기정화장치는 단순히 흡착필터를 사용하여 공기중의 부유물질을 흡착처리하는 기능을 채택하므로써 필터수명으로 인한 공기정화장치 내부의 오염과 필터의 잦은 교체로 인한 유지비용의 증가 등 사용상의 불편한 점들이 많이 있었다.
본 발명은 마이컴 회로와 오염센서를 채용하여 실내의 공기오염상태를 체크하여 스스로 운전상태를 조절할 수 있는 기능을 가지고 있으며, 특히 팬의 속도를 조절함에 있어서 정확한 회전속도를 제공하므로서 기존 제품이 가지고 있던 풍량조절 기능을 보강하였다.
종래의 차량용 공기청정기의 경우 오염센서를 공기청정기 몸체에 설치하므로서 운전석 주변의 오염상태를 감지하는데 한계가 있으며, 이로 인하여 운전석 주위는 오염되었더라도 공기청정기가 놓여있는 곳의 오염도가 낮을 경우 운전강도가 낮아 운전석 주위공기를 깨끗이 정화시키지 못하게되므로 사용자의 불만사항이 발생하였으며, 이를 해결하는 방안으로 인위적인 강제운전 기능을 선택함으로서 필요이상의 팬의 동작등으로 실내의 소음 등이 증가, 필터수명의 감소 등을 초래하였다.
본 발명에서는 유선 리모콘을 채용하여 오염센서를 리모콘에 설치하고 리모콘을 운전석 바로 위에 클립형의 고정부로 고정시킴으로서 운전석 주변의 오염상태를 신속히 감지하여 실내의 오염상태에 따라 민감하게 대응함으로서 보다 나은 실내공기를 유지시킬 수 있다.
본 발명을 운전하는 콘트롤러의 경우 마이컴에 의한 기능을 채용함으로서 필터의 교환시기를 감지하여 사용자가 교환시기를 놓쳐 발생되는 실내오염을 방지할 수 있다.
또한 필터의 구조를 원통형의 필터를 사용하여 자동차의 에어크리너와 같은 구조를 형성함으로 작은 공간에서도 높은 집진효과를 나타내며 특히, 필터의 전면부에 집진효율을 높이기 위하여 침상형태의 방전전극과 망상형태의 대전전극을 구성하여 팬에 의하여 흡입되는 먼지 및 각종의 부유물질에 대하여 전기적인 대전현상을 유발하므로서 필터에 집진되는 효과를 증진시키게 된다.
그리고 본 발명 필터의 경우 3단의 필터를 사용하여 방전전극부에 대전된 입자가 대전전극부를 통과하여 정전형 필터에서 1차 집진되고 이후 촉매성분이 함유된 활성탄 필터와 망상형태의 활성탄 필터를 설치하여 2차 집진 및 냄새물질을 제거하게 된다.
제 1 도는 본 발명의 사시도
제 2 도는 본 발명의 배면도
제 3 도는 본 발명의 평면도
제 4 도의 (가)는 본 발명의 측단면도
(나)는 본 발명의 평단면도
제 5 도는 본 발명의 필터의 분해 사시도
제 6 도는 본 발명의 필터의 측면도
제 7 도는 본 발명의 조립상태 일부절결 평면도
제 8 도는 본 발명 필터의 측단면도
제 9 도는 본 발명 필터의 결합상태 설명도
제 10 도의 (가)는 본 발명 리모콘의 사시도
(나)는 본 발명 리모콘의 배면도
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1 : 정화장치 2 : 하케이스 3 : 상케이스
4 : 뚜껑 5 : 흡입구 6 : 배출구
7 : 표시창 11 : 받침대 12 : 고정구
14 : 램프 20 : 필터 21 : 상부덮개
22 : 하부덮개 23,24 : 침상전극 25 : 대전전극
26 : 부직필터 27 : 활성탄 촉매필터 28 : 활성탄 필터
30 : 팬 40 : 리모콘 42 : 센서
43 : 표시램프 44 : 클립
본 발명을 첨부도면을 통하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
제 1 도는 본 발명의 사시도, 제 2 도는 배면도, 제 3 도는 평면도를 나타낸 것으로, 본 발명의 정화장치(1)는 자동차의 뒷자석 뒷편 공간등에 놓여지는 하케이스(2)와, 하케이스(2)의 상부에 결합되는 상케이스(3)와, 상케이스(3)의 전면에서 결합되고 정화된 공기를 배출시키는 배출구(6)와, 상케이스(3)의 배면에서 결합되고 내부 불빛이 투과되는 표시창(7)과, 상기 상케이스(3)와 배출구(6) 및 표시창(7)의 상부에서 결합되고 배면쪽으로 흡입구(5)가 형성된 뚜껑(4)을 구비하여 된 것이다.
여기서 뚜껑(4)은 정화기 내부의 필터를 교체하기 위해 착탈가능하게 결합되고 흡입구(5) 및 배출구(6)는 오염된 공기의 원활한 흡입과 정화된 공기의 배출을 위하여 다수개의 구멍을 형성시켜 이루어 진다.
제 4 도는 본 발명의 측단면도 및 평단면도로서 정화장치(1)의 내측으로 상케이스(3)에 받침대(11)를 형성시킨 후 상기 받침대(11)에 필터(20)를 재치시키되 필터(20)는 외측으로 걸림턱(14)에 걸리고 내측으로는 고정구(12)에 끼워져 결합되도록 안착시킨다.
받침대(11)에는 필터(20)에서 정화된 공기가 통하는 통로(13)를 형성시키고 받침대(11) 하부에는 팬(30)을 고정시킨 팬고정부(31)를 하케이스(2) 안쪽에 결합시킨다.
상케이스(3)와 하케이스(2)사이에 결합되는 배출구(6)와 표시창(7)은 각각 걸림턱 및 걸림구를 결합시켜 조립되게 하고 표시창(7)의 내측으로 램프(14)를 고정시키되 상기 램프(14)는 자동차의 브레이크등과 같이 점등되게 연결하고 LED를 사용하여 수명을 보장하는 한편 은은한 불빛을 제공한다.
뚜껑(4)의 흡입구(5) 내측으로는 공기중의 부유물질 등을 일차제거시키는 흡착판(10)을 슬라이드 방식으로 결합시킨다.
오염된 공기는 흡입구(5)를 통하여 흡착판(10)에서 일차 걸러지고 다시 원통형의 필터(20)에서 완벽히 정화되며 필터(20)에서 정화된 공기는 통로(13)를 통하여 팬(30)에서 배출구(6)로 배출되어 진다.
이러한 정화장치(1)는 자동차의 뒷자석 뒷편에 놓여지며 표시창(7)이 뒷쪽을 향하게 하여 브레이크를 밟을 때 뒷차에 정지중임을 표시할 수 있게 한다.
제 5 도 내지 제 8 도는 본 발명 필터구조를 나타낸 것으로, 상부 덮개(21)와 하부덮개(22)는 ABS 수지를 이용하여 원판형태로 제작하고 내측으로 외측돌기(21a)(22a), 외고정돌기(21b)(22b), 내고정돌기(21c)(22c), 내측돌기(21d)(22d)를 형성시키며 하부덮개(22)에만 배출구(29)를 형성시킨다.
여기서 상부덮개(21)와 하부덮개(22)의 외측돌기(21a)(22a)와 외고정돌기(21b)(22b)에는 각각 침상형전극(23)(24)을 삽입고정시키고 상기 침상전극(23)(24)은 전기적으로 연결시킨다.
내고정돌기(21c)(22c)와 내측돌기(21d)(22d) 사이에는 스테인레스 철판에 최대한의 타공면적을 확보한 대전전극(25)과, 부직필터(26), 활성탄 촉매 필터(27), 망상형 활성판 필터(28)를 순차적으로 결합고정 시킨다.
이러한 필터(20)는 일체형으로 되어 필터(20)수명이 다되었을 때 간단하게 필터(20)를 교환시켜 사용할 수 있다.
제 9 도는 본 발명 필터의 결합구조를 나타낸 것으로 하부덮개(22)의 배출구(29) 내측으로 고정돌기(22')가 형성되고 통로(13)가 형성된 받침대(11)에는 고정구(12)를 형성시켜 고정돌기(22')를 고정구(12)에 삽입시킨 후 고정돌기(22')를 시계방향으로 돌림으로써 결합이 완료된다.
필터(20)의 탈착시는 상기와 반대로 필터(20)를 반시계방향으로 돌린 후 고정돌기(22')와 고정구(12)를 일치시켜 필터(20)를 들어주면 된다.
제 10 도는 본 발명 리모콘 구조도로서, 리모콘(40)에는 오염상태를 감지하는 센서(42)와, 오염상태를 표시하는 표시램프(43) 및 정화장치(1)의 운전을 선택하는 스위치(41)로 구성되며 리모콘(40)의 배면에는 위치 이동가능한 클립(44)을 끼워 운전석 부근의 최적위치에 설치한다.
여기서 클립(44)의 결합위치를 가변시켜 사용자가 원하는 위치의 공기오염을 감지하도록 리모콘(40)의 위치를 이동시킬 수 있다.
즉 기존 정화기에는 센서가 몸체에 부착되어 있어 운전석의 공기오염정도를 정확히 측정할 수 없으나 본 발명에서는 유선 리모콘(40)을 운전석에 위치시키고리모콘(40)에 센서(42)를 부착하여 운전석 부근의 공기오염정도를 정확히 감지할 수 있게 된다.
이러한 구성의 본 발명의 정화장치(1)는 공기가 유입되는 흡입구(5)가 형성된 뚜껑(4)과, 상기 뚜껑(4)을 고정시키는 상케이스(3)와, 상케이스(3) 하부에서 결합되는 하케이스(2), 정화된 공기를 배출시키는 배출구(6)와, 브레이크를 밟을때 점등되는 램프(14)의 불빛을 외부로 표시시키는 표시창(7)을 구비하므로써 이루어지며 외관적 모양이 각진 곳 없이 현대적이고 안정된 느낌을 갖게 된다.
정화장치(1)는 상판 뚜껑(4) 아래의 받침대(11)에 원통형 필터(20)를 설치하고 필터(20)하부에 터보형 팬(30)을 설치하여 흡입구(5)로 흡입된 공기가 필터(20)에서 정화된 후 팬(30)에 의해 배출구(6)로 배출되어 진다.
이때 흡입구(5)의 하부에는 흡착판(10)을 슬라이드식으로 고정시켜 공기중에 유입된 큰 먼지를 일차적으로 제거시킨 후 필터(20)에서 정화되게 한다.
흡착판(10)을 통하여 흡입된 공기는 필터(20)에서 정화되며 오염된 공기를 정화시키는 본 발명의 필터(20)는 자동차에 사용되는 에어크리너용 필터와 같은 구조를 형성하여 집진효율을 높일 수 있고 특히 필터수명에 따른 교환시 편리하게 교환이 가능하도록 하였다.
이러한 필터(20)는 상하를 고정하는 상부덮개(21)와 하부덮개(22)의 돌기에 침상형전극(23)(24)과 대전전극(25)을 고정시킨 후 상기 침상형전극(23)(24)에는 2 - 7KV의 고압을 인가시킴으로써 침상전극(23)(24)과 대전전극(25) 사이에 전계를 형성시켜 유입되는 분진입자들을 대전시킬 수 있게 된다.
특히 침상전극(23)(24)과 대전전극(25) 모두 원형의 전극형태를 형성함으로서 360°어느 방향에서나 유입되는 분진에 대한 대전 가능하여 평판형에서 보다 높은 대전효과를 볼 수 있다.
또한 정전형 부직필터(26)를 설치하여 침상전극(23)(24)과 대전전극(25)사이에서 대전된 분진입자가 정전형 부직필터(26)를 통과할 때 필터에 형성되어 있는 정전기력으로 부착력이 발생되어 집진효과를 나타낸다.
분진이 제거된 공기들은 활성탄 촉매필터(27)에 의하여 공기중에 함유되어 있는 냄새입자를 흡착하게 되고 촉매성분에 의하여 화학분해된다.
동시에 침상전극에서 발생되는 미량 0.05ppm이하의 오존가스에 의해 탈취효과가 나타나고 잔류되는 오존가스는 활성된 활성탄 촉매필터(27)를 통과하면서 분해되어 한층 청정한 공기를 형성하고 최종적으로 망상(Net)형 활성탄 필터(28)를 통과함으로서 잔류되어 있는 마지막 오염물질을 제거할 수 있다.
특히 오존 살균을 자세히 설명하면 기존의 공기청정기의 경우 살균력을 보강하기 위한 방안으로 자외선 살균등 및 오존발생기를 별도로 설치하는 경우가 있으나 이는 유지보수비용과 고장발생의 가능성이 높은 문제점을 가지고 있었다.
자외선 살균등의 경우 약 500시간 정도 사용하는 경우 교환이 필요하였으며, 살균범위 또한 제한 받는 문제점이 있었다.
본 발명에서는 침상형의 침상전극(23)(24)에 고압의 전압을 인가함으로서 특히 (음의 코로나)방전을 유발하므로서 살균에 필요한 충분한 오존(O3)가스의 취득이가능하며, 전극부의 산화 및 열화현상에 의한 성능저하를 막을 수 있는 특징을 가과 같다.
이와같은 필터(20)의 구성은 평판형 전기집진 장치에 비하여 기구적 설계가 간단하며 특히 텅스텐 와이어 전극의 경우 방전으로인한 부식현상 등이 유발될 가능성이 높으나 스테인레스를 이용한 침상전극(23)(24)인 경우 반영구적으로 사용이 가능하다.
상기와 같은 방전극 구조의 그 원리를 살펴보면 다음과 같다.
입자의 하전현상은 코로나 방전을 이용하며 코로나는 보통 높은 전압으로 유지되는 방전극과 접지전극사이의 공간을 가로질러 접지전극으로 흘러가게 되고 이때 입자들이 이 공간을 지나게 되면 주위의 가스이온들에 의해 하전이 된다.
즉 침상전극(23)(24)과 대전전극(25)사이에 고전압을 인가시키면 전극 양단간의 전위차에 의해 유해가스 및 분진입자들은 아주 미소한 양의 전기를 전도하게 된다.
코로나 방전은 방전전극의 극성에 의해 양의 코로나와 음의 코로나로 분류된다.
음의 코로나의 경우 전자들이 침상전극(23)(24)표면에서 출발하여 코로나 영역의 모서리로 가면서 급격하게 진행되어 사태과정을 만들고 코로나 영역을 빠져나온 순간부터 가스분자들과 충돌하기 시작해서 접지전극(25)을 향하여 코로나를 넘어서 어느정도의 거리까지 충돌이 계속되는 것으로, 이러한 현상을 전자충격이라고 한다.
이러한 현상에 의한 재충돌 현상에 의하여 입자들은 음으로 하전되는 것이다.
코로나를 형성하기 위한 전기장 강도는 다음에서 정의하는 전기장 강도에 의해 코로나가 발생된다.
여기서 PO = 1atm, TO = 293k, T와 P는 가스의 온도와 압력, TOP, TPO는 상대 공기밀도, rw는 방전구의 반경(m)f의 방전전극의 거칠기 인수로서 이상적인 경우 f = 1 로 나타낸다.
그리고 위의 식으로부터 코로나 개시 전기장은 전극과 공기의 상태에만 관련된다.
즉 전극의 인수 f값이 높을수록 전기장의 강도는 높게 나타난다.
와이어의 경우 0.5 - 0.7 값을 가지는데 침상전극의 경우 와이어의 경우보다높은 값을 나타낸다.
이와같이 대전된 입자들의 집진과정을 보면, 전기적으로 하전된 입자가 어떤 전기장내에 놓이게 되어 정전기력을 받게되면 자신과는 다른 반대극의 전극으로 당겨지는데 이 원리를 이용하는 부분이 본 발명의 정전형 필터(20)이다.
이론적으로 입자가 포집될 기회는φ
집진효율 ∈ 은
관을 통과하는 가스유량을 Q로 하면 효율은
로 나타낸다.
즉 포집효율에 있어서 집진부 단면적이 기존의 평판형에 비하여 같은 공간상의 면적으로 보았을때 2배 이상의 단면적을 확보할 수 있으므로 집진효율도 높아질 수 있는 것이다.
한편 기존의 제품은 탈취 및 살균작용을 위하여 별도의 자외선 살균램프나 오존발생기를 설치하는 경우가 있다.
특히 이와같은 별도의 장치를 설치함으로서 제조상의 원가가 상승할 뿐만 아니라 유지보수비용이 발생하여 사용자에게 많은 부담을 주는 것도 사실이다.
이에 본 발명에서는 방전부를 침상전극(23)(24)으로 구성하고 (-)전압을 인가함으로 미생물 및 탈취작용을 할 수 있는 소량의 오존(O3)을 발생시켜 줌으로 별도의 부가장치가 필요없을 뿐더러 유지보수비용이 필요치 않은 특징을 가지고 있다.
특히 기존 공기청정기의 경우 발생된 오존(O3)가스가 완전히 환원처리 되지 않아 실내공간으로 방출됨으로서 잔류오존(O3)에 의한 인체 유해가능성을 배제할 수 없었으나 본 발명에서는 활성탄 촉매 필터(27)를 사용함으로서 잔류오존을 제거할 수 있다.
분해메카니즘을 보면 다음과 같다.
한편 본 발명에서는 배면부에 표시창(7)을 형성시키고 그 내측으로 램프(14)를 구성시켜 브레이크를 밟았을때 상기 램프(14)가 점등되게 하므로써 뒷차에 대한 경고를 하도록 한다.
여기서 표시창(7)은 넓적한 형상으로 구성하는 한편 빛이 넓게 확산될 수 있도록 하고 램프(14)는 LED를 사용하여 전구교체에 따른 불편을 해소시키는 한편 강력한 불빛이 아닌 부드럽고 은은한 분위기를 연출할 수 있도록 한다.
그리고 기존의 제품은 몸체에 오염감지센서를 설치하여 실내오염을 감지하도록 되어 있으나 이 경우 운전자 주변의 오염정도와 정화기가 놓여 있는 곳의 오염 정도가 다를 경우 운전석 주변의 오염정도와는 다르게 동작되는 문제가 있게 된다.
따라서 본 발명에서는 유선리모콘을 사용하여 운전석 주변의 오염정도를 정확히 감지할 수 있도록 하였다.
즉 리모콘(40)에 오염감지센서(42)를 설치한 후 상기 리모콘(40)을 운전석 주변에 클립(44)으로 고정시킬 수 있도록 하여 정확히 운전자 주변의 오염정도를 검출하여 운전될 수 있게 한다.
리모콘(40)에는 표시램프(43)를 부착시켜 오염정도를 운전자에게 표시시킬 수 있도록 하고 클립(44)의 끼움위치를 변화시켜 운전자가 원하는 위치 및 장소에 리모콘(40)부착이 가능하게 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 오존발생장치를 사용하지 않고 이온과 오존을 동시에 발생시켜 공기속의 부유물질을 이온화시키는 한편 오존에 의한 살균 탈취를 할 수 있도록 하는 공기정화기에 관한 것으로 공기오염상태에 따른 정확한 정화작용을 수행하여 청정한 실내공기를 유지시킬 수 있게 된다.

Claims (5)

  1. 공기정화장치(1)에 있어서,
    바닥에 놓여지는 타원형의 하케이스(2)와,
    하케이스(2)의 상부에 결합되는 상케이스(3)와,
    상케이스(3)에 결합되고 배면에 흡입구(5)가 형성된 뚜껑(4)과,
    상케이스(3) 및 뚜껑(4)사이에 결합되고 전면으로 정화된 공기를 배출시키는 배출구(6)와,
    상케이스(3) 및 뚜껑(4)사이에 결합되고 배면으로 램프(14)불빛을 반사시키는 표시창(7)과,
    상케이스(3)의 내부에 형성된 받침대(11)의 상부에 결합되고 오염된 공기를 정화시키는 원통형의 필터(20)와,
    상기 필터(20)하부의 하케이스(2)내측에 결합되고 필터(20)에서 정화된 공기를 배출구(6)로 배출시키는 팬(30)과,
    공기 오염정도를 측정하는 유선리모콘(40)을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 공기 정화장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 필터(20)는 내측으로 결합돌기를 다수개 형성시키고 상, 하측을 고정시키는 상부덮개(21) 및 하부덮개(22)와,
    상기 상, 하부 덮개(21)(22)의 돌기에 끼워지고 침상형의 전극을 가지며 전기적으로 결합되는 침상전극(23)(24)과,
    상기 침상전극(23)(24)과 일정거리를 두고 상, 하부 덮개(21)(22)의 돌기에 끼워지며 망상형의 공간을 갖는 대전전극(25)과,
    상기 대전전극(25) 내측에 결합되고 대전된 입자를 흡착시키는 정전형부직필터(26)와,
    부직필터(26)의 내측에 결합되고 잔류 오존을 제거시키는 활성탄 촉매필터(27) 및 망상형 활성탄 필터(28)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 정화장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 하부덮개(22)는 내부에 배출구(29)가 형성되고 그 내측으로 고정돌기(22')를 형성시켜 받침대(11)에 형성된 고정구(12)에 상기 고정돌기(22')를 삽입시켜 필터(20)를 받침대(11)에 착탈시키도록 하는 것을 특징으로 하는 공기 정화장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 침상필터(23)(24)는 다수개의 침상형의 전극을 갖추며 각각의 침상형 전극이 상하로 엇갈리도록 조립되고 대전전극(25)은 망상형의 많은 타공면적을 갖게 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 정화장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 유선 리모콘(40)은 표면에 공기오염 정도를 감지하는 오염센서(42)와,
    공기 오염정도를 나타내는 표시램프(43)와,
    리모콘(40)을 고정시키고 고정위치를 변화시키는 클립(44)으로 구성된 것을 특징으로 하는 공기 정화장치.
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