KR100541384B1 - 원심분리식 공기정화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원심분리를 위한 사이클론에 고전압을 인가하여 매우 미세한 먼지도 사이클론 내에서 포집할 수 있도록 한 것으로, 본 발명의 원심분리식 공기정화장치는 실내 공기를 흡인하여 토출하는 송풍팬; 원심력을 이용하여 흡입 공기로부터 이물질을 분리하는 사이클론; 고전압을 이용하여 상기 사이클론 내부에서 미세입자를 제거하기 위한 전기집진부; 상기 사이클론의 입구에서 상기 흡입 공기를 상기 사이클론의 내부로 안내하는 도관; 및 상기 사이클론의 출구에서 상기 송풍팬의 흡입구로 연결되어 토출 공기의 상기 사이클론 외부로 안내하는 안내관을 포함하고, 상기 사이클론은 원심 분리된 이물질을 포집하기 위한 포집상자가 하단에 분리가능하게 설치되고, 상기 전기집진부는 상기 사이클론의 내부에 설치되는 와이어 및 상기 와이어에 전기적으로 접속되는 고압트랜스를 포함하며, 상기 도관은 흡입 공기로부터 이물질을 제거하는 전처리 필터를 포함하되, 그 입구가 출구측보다 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 구성을 갖는다. 본 발명에서는 대안적으로, 상기 전기집진부의 고압트랜스를 사이클론의 선회류 출구에 전기적으로 접속시킬 수도 있다.
공기정화, 사이클론, 원심분리, 전기집진, 먼지, 미세입자

Description

원심분리식 공기정화장치{Cyclone Type Air Cleaner}
도 1은 종래의 원심분리식 공기정화장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심분리식 공기정화장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원심분리식 공기정화장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
10 : 전처리 필터 20 : 사이클론
22 : 포집상자 30 : 후처리 필터
40 : 송풍팬 62 : 고압 트랜스
64 : 집진판
본 발명은 원심력과 중력을 이용하여 공기로부터 먼지와 같은 이물질을 제거하여 공기를 정화하는 공기정화장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 원심분리를 위 한 사이클론에 고전압을 인가하여 매우 미세한 먼지도 사이클론 내에서 포집할 수 있도록 한 것이다.
널리 알려진 바와 같이, 가정용 공기정화장치는 실내의 공기를 흡입하여 먼지와 같은 이물질을 공기로부터 분리한 다음 다시 실내로 토출함으로써 실내 공기를 정화하는 장치다.
흡입된 공기로부터 이물질을 제거하는 방식은 크게 필터식과 원심분리식으로 구분된다. 필터식은 공기의 유로 상에 필터를 설치함으로써 공기가 필터를 통과할 때 공기 중의 이물질이 필터에 의해 걸러지도록 하는 방식이다.
이에 비하여 원심분리식은 원심력을 이용하여 공기로부터 비교적 거대한 입자상의 물질을 제거하는 방식으로, 주로 전처리 집진 장치에 이용되고 있다. 도 1은 원심분리식 공기정화장치의 개략적인 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 원심분리식 공기정화장치는 사이클론(1)을 구비하고 있다. 유입된 실내 공기는 사이클론(1) 내에서 회전 유동하게 되고, 이 과정에서 공기 중의 이물질은 원심력에 의해 공기로부터 분리된 다음 중력에 의해 사이클론(1) 하측의 포집상자(2)에 포집된다. 포집상자(2)에 포집된 이물질이 제거될 수 있도록 포집상자(2)는 사이클론(1)에 대해 분리가능하게 결합되어 있다. 사이클론(1)의 출구측에 설치된 후처리 필터(3)는 사이클론(1)에서 미처 분리되지 못한 미세입자를 추가로 제거한다. 참고로, 도면에서 미설명 부호 4는 실내 공기를 공기정화장치 내부로 흡입하고 다시 실내로 토출하기 위한 송풍 팬이고, 5는 사이클론(2)의 출구와 송풍팬(4)을 연결하는 출구관이다.
그러나, 상기와 같은 종래의 원심분리식 공기정화장치에 있어서, 사이클론에 의한 원심분리로는 입경 10㎛ 이하의 미세입자나 CO, VOC 등의 가스입자는 제거할 수 없다는 단점이 있다. 따라서, 도 1에서와 같이 사이클론(2)의 출구측에 미세입자를 제거하기 위한 별도의 후처리 필터(3)를 설치하여야 할 뿐 아니라 이 후처리 필터(3)를 주기적으로 교환, 및 세척해야 하는 불편함이 있다.
이를 감안하여, 일본특개평2001-334171에서는 사이클론의 입구측에 대전부를 설치하고 포집상자를 접지함으로써 대전부에 의해 대전된 미세입자가 포집상자에 전기적으로 포집되도록 한 구성을 개시하고 있다. 그러나, 일본특개평2001-334171의 장치는 대전부와 포집상자의 거리가 멀어서 전기에 의한 미세입자의 집진 효과가 낮을 뿐만 아니라 사이클론의 입구측에 대전부를 설치함으로써 장치의 부피가 큰 단점이 있다.
본 발명은, 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 소형이면서도 미세입자나 일부 가스 입자까지도 우수한 효율로 제거할 수 있는 원심분리식 공기정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 본 발명의 목적은 실내 공기를 흡인하여 토출하는 송풍팬; 원심력을 이용하여 흡입 공기로부터 이물질을 분리하는 사이클론; 고전압을 이용하여 상기 사이클론 내부에서 미세입자를 제거하기 위한 전기집진부; 상기 사이클론의 입구에서 상기 흡입 공기를 상기 사이클론의 내부로 안내하는 도관; 및 상기 사이클론의 출구에서 상기 송풍팬의 흡입구로 연결되어 토출 공기의 상기 사이클론 외부로 안내하는 안내관을 포함하고, 상기 사이클론은 원심 분리된 이물질을 포집하기 위한 포집상자가 하단에 분리가능하게 설치되고, 상기 전기집진부는 상기 사이클론의 내부에 설치되는 와이어 및 상기 와이어에 전기적으로 접속되는 고압트랜스를 포함하며, 상기 도관은 흡입 공기로부터 이물질을 제거하는 전처리 필터를 포함하되, 그 입구가 출구측보다 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 구성의 원심분리식 공기정화장치를 제공함으로써 달성된다.
대안적으로, 상기 전기집진부에서 고압트랜스는 사이클론의 선회류 출구에 전기적으로 접속될 수도 있다.
바람직하게는, 본 발명의 원심분리식 공기정화장치에서 상기 사이클론의 입구로 흡입 공기를 안내하는 도관은 벨마우스 형상을 가진다.
또한 바람직하게는, 본 발명의 원심분리식 공기정화장치는 사이클론의 출구측에 후처리 필터를 더 구비하되, 상기 후처리 필터는 안내관에 수용된 미세입자 제거, 발향, 탈취 또는 항균 기능을 가지는 필터로 구성한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심분리식 공기정화장치를 도시한다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공기정화장치는 송풍팬(40)과 사이클론(20)과 전, 후처리 필터(10, 30)와 전기집진부를 포함한다.
송풍팬(40)이 작동되면 본 발명의 공기정화장치로 흡입되는 실내 공기는 전처리 필터(10), 사이클론(20), 후처리 필터(30) 및 송풍팬(40)을 거쳐 다시 실내로 토출된다. 전처리 필터(10)에서는 입자가 큰 이물질이 일차로 걸러지며, 사이클론(20)에서는 대부분의 이물질이 원심력에 의해 공기로부터 분리되어 사이클론(20) 하단에 설치된 포집상자(22)에 포집된다. 후처리 필터(30)는 사이클론(20)에서 제거되지 않은 미세입자 등을 추가로 제거한다. 여기까지의 작용은 상술한 종래의 원심분리식 공기정화장치와 동일한다.
그러나, 본원 발명의 공기정화장치는 상기와 같은 구성에 더하여 원심력에 의해 분리되지 않는 미세입자까지 사이클론(20) 내에서 분리할 수 있는 전기집진부를 더 포함하는 것이 특징이다.
전기 집진부는 사이클론(20) 내에 설치되는 금속 와이어(64)와, 사이클론(20) 및 와이어(64)에 고전압을 인가하기 위한 고압트랜스(High Voltage Transformer, 62)를 가진다. 와이어(64)는 사이클론(20)의 중앙에 유지되며, 사이클론(20) 내에 한쪽이 고정되거나, 아래위 양쪽이 고정될 수 있다. 고압 트랜스(62)는 와이어(64)에 전기적으로 접속되어 와이어에 고전압을 인가한다.
한편, 전처리 필터(10)를 통과한 공기를 사이클론(20)으로 안내하는 관(52)은 벨마우스(bell mouth) 형상을 가진다. 이러한 형상은 사이클론(20)으로 유입되는 공기의 소음을 저감시키고 유속을 증대시키는 효과를 가져온다.
이와 같이 구성된 본 발명의 공기정화장치에 따르면, 원심력에 의해서는 기본적으로 약 10㎛이상의 입자들이 제거되며 전기를 인가함으로 의해 대략 2.5㎛이상의 입자들이 사이클론 내에서 전기적으로 뭉치게 되어 이들까지도 원심력에 의해 공기로부터 분리된다. 그리고, 원심력에 의해 분리되기 어려운 대략 2.5㎛ 이하의 미세입자 또는 가스입자들은 사이클론(20) 내부의 와이어(64)에 인가되는 고전압에 의해 발생된 이온들에 의해 하전되어 와이어 및 사이클론의 내벽면에 부착된다. 즉, 미세입자 또는 가스입자들은 전기적으로 하전되어 와이어와 사이클론의 내벽면에 집진된다. 이렇게 집진된 미세입자들은 공기정화장치의 작동이 멈추고 와이어(64)에 인가되었던 고전압이 제거되면 전기적으로 중성으로 되면서 중력에 의해 포집상자(22)로 떨어져 포집된다.
후처리 필터(30)는 사이클론(20) 및 전기집진부에 의해서도 미처 걸러지지 못한 미세입자 또는 가스입자들을 최종적으로 제거한다. 후처리 필터(30)로는 통상의 기능성, 정전기 필터 외에 향발산 필터, 가스제거 필터, 탈취필터 또는 항균필터 등이 사용될 수도 있다. 물론, 사이클론(20)과 전기집진부에 의해 대부분의 미세입자들이 제거될 수 있기 때문에 전, 후처리 필터(10, 30)가 반드시 필요한 것은 아니지만, 전, 후처리 필터(10,30)가 있음으로 인해서 공기정화장치의 성능이 더 향상될 수 있다. 만약, 전, 후처리 필터(10, 30)가 생략된다면 공기정화장치가 매우 소형화될 수 있다. 또한, 대부분의 미세입자들이 전기집진부에 의해 제거되기 때문에 후처리 필터30의 수명은 종래에 비하여 획기적으로 연장될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 도 3의 실시예에서, 고압트랜스(62)는 사이클론(20)의 선회류 출구(54)에 접속되어 있다. 이에 따라, 사이클론(20)으로 유입된 공기 중의 미세입자는 전극에 의해 대전되고 사이클론 내부 벽면에 부착, 집진된다.
사이클론 내부 벽면에 집진된 미세입자들은 포집상자(22)를 사이클론(20)으 로부터 분리하고 사이클론(20)의 하측으로부터 브러시와 같은 도구를 삽입하여 청소하는 것에 의해 사이클론(54)으로부터 제거될 수 있다.
상기된 바와 같이, 본 발명에 따른 원심분리식 공기정화장치는 고전압을 발생시켜 종래에는 사이클론 내에서 제거할 수 없던 미세입자까지도 충분히 제거할 수 있다. 더욱이, 미세입자가 사이클론 내의 와이어 및 전극에 의해 하전되고 거의 동시에 와이어 또는 사이클론 내부 벽면에 부착, 집진되므로 그 제거 효율은 매우 우수하다. 따라서, 전, 후처리 필터가 필요없거나, 있어도 후처리 필터의 교체, 또는 세척 주기가 크게 연장될 수 있으며, 후처리 필터를 미세입자 제거가 아닌 다른 용도 예를 들어 정화된 공기 중에 향기를 발산시키거나 탈취, 또는 살균 등의 용도로 사용할 수도 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예들에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예들에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않고 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 실내 공기를 흡입하여 공기 중의 이물질을 제거한 다음 실내로 토출하는 것으로서,
    실내 공기를 흡인하여 토출하는 송풍팬;
    원심력을 이용하여 흡입 공기로부터 이물질을 분리하는 사이클론;
    고전압을 이용하여 상기 사이클론 내부에서 미세입자를 제거하기 위한 전기집진부;
    상기 사이클론의 입구에서 상기 흡입 공기를 상기 사이클론의 내부로 안내하는 도관; 및
    상기 사이클론의 출구에서 상기 송풍팬의 흡입구로 연결되어 토출 공기의 상기 사이클론 외부로 안내하는 안내관을 포함하고,
    상기 사이클론은 원심 분리된 이물질을 포집하기 위한 포집상자가 하단에 분리가능하게 설치되고,
    상기 전기집진부는 상기 사이클론의 내부에 설치되는 와이어 및 상기 와이어에 전기적으로 접속되는 고압트랜스를 포함하며,
    상기 도관은 흡입 공기로부터 이물질을 제거하는 전처리 필터를 포함하되, 그 입구가 출구측보다 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 원심분리식 공기정화장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 고압트랜스는 사이클론의 선회류 출구에 전기적으로 접속된 것을 특징으로 하는 원심분리식 공기정화장치.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 도관은 벨마우스 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 원심분리식 공기정화장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 사이클론은 출구측에 후처리 필터를 더 구비하되, 상기 후처리 필터는 안내관에 수용된 미세입자 제거, 발향, 탈취 또는 항균 기능을 가지는 필터인 것을 특징으로 하는 원심분리식 공기정화장치.
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