KR100767573B1

KR100767573B1 - 공기청정기

Info

Publication number: KR100767573B1
Application number: KR1020050067357A
Authority: KR
Inventors: 이형진; 이창순
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2005-07-25
Filing date: 2005-07-25
Publication date: 2007-10-17
Also published as: KR20070013027A

Abstract

본 발명은 회전하는 집진 벨트 또는 드럼을 대전롤러에 의해 대전시켜 집진 벨트나 드럼에 미세 먼지를 집진한 후 클리닝 블래이드에 의해 미세 먼지를 분리하는 공기청정기에 관한 것으로서, 본 발명에 의하면, 종래의 공기청정기에서 필터방식이나 집진 전극을 이용하는 방식과 달리 나노 사이즈의 초미세 입자를 집진 가능할 뿐만 아니라 집진 전극의 오염으로 인한 집진 성능의 저하나 집진 전극의 세정을 위한 여러 가지 장치들이 필요하지 않으므로 공기청정기를 소형화할 수 있게 된다. 또한, 집진 벨트 또는 드럼의 바이어스(bias)를 조절하여 클리닝시 미세입자들의 분리를 쉽게 할 수가 있으며, 그 외에도 광전도성 물질로 코팅하여 클리닝 블래이드로 분리시에 빛을 쏘여 일시적으로 대전성을 해제시킴으로써 미세 먼지를 효과적으로 분리할 수도 있다.

공기청정기, 대전, 벨트

Description

공기청정기{Air purifier}

도 1은 종래의 공기청정기의 사시도,

도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 공기청정기의 사시도,

도 3은 도 2의 공기청정기의 종단면도, 도 4는 본 발명의 제2의 실시 예에 따른 공기청정기의 종단면도,

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 공기청정기 3 : 하우징

5 : 먼지 수용 버킷(bucket) 7 : 공기흡입구

9 : 공기배출구 10 : 코로나 와이어

12 : 도전 쉴드(shield) 13 : 구동모터

15 : 송풍팬 21 : 구동롤러

22 : 종동롤러 23 : 대전롤러

25 : 집진 벨트 26 : 광전도 집진 벨트

28 : 클리닝 블래이드 30 : 발광 장치

본 발명은 공기청정기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기중의 미세 먼지를 대전방식으로 집진하여 제거 가능한 공기청정기에 관한 것이다.

최근에는 공해물질의 과다한 배출로 인하여 대기 환경이 많이 오염되고 있고, 실내의 공기 또한 흡연이나 각종 오염물질로 인하여 심하게 오염되고 있을 뿐만 아니라 세균 등에 감염된 공기가 실내에 존재하게 되는 경우가 빈번하게 발생하였다. 특히 병원, 연구실 등과 같은 곳에서는 실내공기 중에 세균이 존재할 우려가 크게 되는데, 이러한 실내의 오염은 인체에 정신적, 육체적으로 악 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다.

따라서, 쾌적하고 건강한 실내 또는 폐쇄공간의 환경을 개선하기 위하여 공기청정기가 개발되어 먼지, 악취, 세균 및 담배연기 등의 오염물질에 의하여 오염되어 있는 실내 또는 폐쇄공간의 공기를 청정공기로 정화시키는 용도로 활용되고 있다.

종래의 전기식, 전자식, 정전식 등의 여러 가지로 불리는 정전식 공기청정기는 정전기의 강력한 흡인력을 이용하는 공기청정장치로서, 이러한 장치의 가장 큰 장점은 다른 필터식 공기청정장치로서 제거하기 어려운 미세 먼지를 효과적으로 제거할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 유해 물질로 알려진 중금속 산화물, 박테리아 등의 제거에도 효과적이다.

도 1에 도시된 종래의 공기청정기는 전방필터(200)와 후방필터(210) 사이에 설치되는 방전극(300)과 집진전극(310), 집진전극(310)에 집진된 먼지를 물로 세척하기 위한 펌프(321) 및 분무장치(320)와, 외부로 유출되는 수분의 양을 조절하는 배플(400)과, 송풍팬(500)으로 구성되어, 집진전극(310)으로 미세 먼지를 집진하고 분무장치(320)로 집진전극(310)을 세정하도록 되어 있다.

그런데, 도 1과 같은 집진 전극 방식의 경우에는 미세 입자들의 집진 시에 장시간 세정을 하지 않으면 먼지의 누적에 의한 집진 효율의 저하, 불꽃 방전으로 인한 가연성 먼지로부터 화재의 위험이 상존한다. 또한, 이러한 집진 전극의 세정방식도 가압펌프를 이용하여 물로 세정하는 방식의 경우에는 물이 미치지 않는 전극의 그림자 부분에 세정이 고루 잘 될 수가 없을 뿐만 아니라, 유해 먼지를 포함한 오수가 박테리아 등 병원체의 서식이 용이한 환경을 제공하는 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 집진된 미세먼지의 누적으로 인한 집진 성능의 저하를 방지하며, 미세 먼지가 집진되는 부품을 분리하여 세정하거나 별도의 세정장치를 사용할 필요 없는 공기청정기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공기청정기에 있어서, 외관을 형성하며 공기흡입구(7) 및 공기배출구(9)가 형성된 하우징(3)과, 상기 하우징(3) 내에 설치되어 공기를 흡입 및 배출하는 송풍팬(15)과, 상기 하우징(3) 내에 설치되어 일정 방향으로 회전하는 회전장치(25 또는 26)와, 상기 회전장치(25 또는 26)를 대전시키는 대전 장치(23)와, 상기 대전 장치(23)에 전원을 공급하는 전원공급장치(미도시)와, 상기 회전장치(25 또는 26)에 부착된 먼지를 분리하는 먼지제거장치(28)와, 상기 먼지제거장치(28)에 의해 분리된 먼지를 수용하는 먼지 수용 버킷(5)과, 상기 회전장치(25 또는 26)에 공급되는 전원이 일시적으로 차단되도록 하거나 상기 회전장치(25 또는 26)가 반대의 극성으로 대전되도록 상기 전원공급장치(미도시)를 제어하는 마이컴을 포함하는 것에 의해 달성된다.
상기 송풍팬의 한 예로서, 도 3 및 도 4에 도시된 송풍팬(15)은 하우징(3) 내부에서 공기흡입구(7)와 회전장치의 한 예인 집진벨트(25 또는 26) 사이에 위치할 수 있다.
상기 대전장치의 한 예로서 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 대전장치는 하우징(3)의 내부에서 송풍팬(15)의 일측에 위치한 회전장치인 집진벨트(25) 또는 광 전도 집진벨트(26)와 접촉되게 설치된 대전 롤러(23)일 수 있다. 이에 상기 회전 장치인 집진벨트(25) 또는 광 전도 집진벨트(26)를 소정 극성으로 대전시킬 수 있다.

그리고, 대전장치인 대전롤러(23)에 공급되는 전원이 일시적으로 차단되도록 함으로써 대전롤러(23)에 접촉된 집진벨트(25 또는 26)에 공급되는 전원이 일시적으로 차단되도록 하거나, 대전롤러(23)가 반대의 극성으로 대전되도록 함으로써 대전롤러(23)에 접촉된 집진벨트(25 또는 26)가 반대의 극성으로 대전되도록 상기 전원공급장치를 제어하는 마이컴을 포함하여, 회전장치인 집진벨트(25 또는 26)에 부착된 미세 먼지를 효과적으로 분리할 수 있다.

상기 먼지제거장치의 한 예로서 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 먼지제거장치는 집진벨트(25 또는 26)의 판면에 접촉되게 설치되어 집진벨트(25 또는 26)의 먼지를 긁어내 분리하는 클리닝 블래이드(28)일 수 있다. 한 예로서 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 클리닝 블래이드(28)는 송풍팬(15)의 일측에 위치한 집진벨트(25 또는 26)의 하측에 위치할 수 있다.
이에, 먼지제거장치인 클리닝 블래이드(28)를 이용하여 회전 장치인 집진벨트(25 또는 26)에 집진된 먼지를 용이하게 긁어낼 수 있다.

상기 하우징 내의 공기를 소정 극성으로 대전시키는 코로나 와이어와 도전 쉴드를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 회전장치는 상기 하우징의 양측에 설치되어 모터에 의해 구동되는 구동롤러와 종동롤러에 의해 회전하는 집진 벨트일 수 있다. 예로 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 회전장치는 하우징(3) 내부에서 송풍팬(15)의 일측에 위치한 집진벨트(25) 또는 광 전도 집진벨트(26)일 수 있다.

또한, 상기 회전장치는 집진벨트 형태가 아니라 상기 하우징 내에 설치되어 구동장치에 의해 회전하는 드럼통일 수도 있다.

상기 먼지 수용 버킷은 상기 하우징의 하부에 서랍형태로 착탈가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

상기 회전장치의 판면은 광전도성 물질로 코팅되어 있으며, 상기 먼지제거장 치와 인접한 상기 하우징의 판면에는 발광 장치가 설치되어, 상기 회전장치에 부착된 미세먼지를 효과적으로 분리할 수 있다.

상기 대전장치인 대전롤러는 금속 샤프트를 우레탄 폼(polyurethane form)으로 감싼 후 도전성 수지 등으로 감싸서 구성되는 것이 바람직하다.

상기 클리닝 블레이드는 실리콘 고무, 우레탄, 전도성 고무의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 공기청정기(1)의 사시도이고, 도 3은 도 2의 공기청정기(1)의 종단면도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 공기청정기는 외관을 형성하는 사각 통형상의 하우징(3)과; 하우징(3) 내부에서 공기흡입구(7) 측에 설치되어 공기흡입구(7)를 통해 외부의 공기를 흡입하고 공기배출구(9)를 통해 공기를 배출하는 송풍팬(15)과; 하우징(3) 내부에서 공기흡입구(7) 측에 설치된 송풍팬(15)과 인접하게 위치하며, 구동롤러(21)와 종동롤러(22)에 의해 구동되어 회전하는 회전장치인 집진 벨트(25)와; 하우징(3) 내에 집진 벨트(25)에 대향되게 설치되어 코로나를 발생시켜 미세 먼지를 대전시키는 코로나와이어(10) 및 도전 쉴드(12)와; 하우징(3) 내부에서 송풍팬(15)과 인접하게 위치한 집진 벨트(25)의 내벽면에 접촉되게 일정 간격을 두고 설치되는 대전장치인 다수개의 대전롤러(23)와; 코로나와이어(10)와 도전 쉴드(12) 및 대전롤러(23), 송풍팬(15)의 구동모터에 전원을 인가하는 전원공급장치(미도시)와; 하우징의 양측벽에 고정되며 집진 벨트(25)의 하측에서 면 접촉되게 설치되는 먼지제거장치인 클리닝 블래이드(28)와; 집진 벨트(25)의 하측에 설치되어 집진 벨트(25)로부터 떨어지는 미세 먼지를 수용하는 먼지 수용 버킷(5)으로 구성된다. 집진 벨트(25)는 대전이 용이하도록 스테인레스 강 또는 구리, 동으로 이루어질 수 있다.

집진 벨트(25)를 회전시키는 구동롤러(21)는 모터(미도시)에 의해 회전되며, 구동롤러(21)가 회전함에 따라 종동롤러(22)가 함께 회전한다. 구동롤러(21)의 원주를 따라 돌기(31)가 형성되어 집진 벨트(25)가 회전하는 동안 집진 벨트(25)의 상부 및 하부에 형성된 구멍(32)에 끼워진다.

대전 롤러(23)는 금속샤프트(23a)에 우레탄 폼을 씌우고, 우레탄 폼의 표면에 대전 러버(conductive rubber)로서 그라파이트(graphite), 카본블랙(carbon black) 등이 함유된 러버(rubber)로 둘러싼 형태로 이루어진다. 금속 샤프트(23a)를 통해서 전하(bias)를 걸어 주면 금속 샤프트(23a)의 표면에 전류가 흐르게 되고 그 대전롤러(23)의 표면은 양극(positive) 또는 음극(negative)의 전하를 띄게 된다. 이와 동시에, 대전롤러(23)와 접촉하고 있는 집진 벨트(25)는 그 표면이 양극(positive) 또는 음극(negative)으로 대전되게 되어 집진 벨트(25)의 기능을 하게 된다. 여기서, 금속 샤프트(23a)는 스테인리스 강(stainless steel)이나 알루미늄(aluminum)과 같은 부식하지 않은 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 이는, 금속의 표면에 부식이 생겨서 대전롤러(23)의 대전특성이 떨어지는 것을 방지하기 위함이다. 전원공급장치는 대전롤러(23)의 금속샤프트(23a)를 통해 대전롤러(23)에 고전압을 공급하는 고전압 전원공급기(미도시)이다. 집진 벨트(25)와 접촉되어 동작하는 대전롤러(23)의 금속샤프트(23a)에는 고전압(500~1000V)이 인가되어 대전롤러(23)가 대전되고, 대전롤러(23)가 대전됨에 따라 집진 벨트(25)가 대전된다.

전원공급장치(미도시)에 의해 대전롤러(23)에 고전압이 인가되면, 대전롤러(23)는 인가된 고전압에 의해 대전된다. 대전롤러(23)가 대전됨에 따라 대전롤러 (23)로부터 미세한 전하가 대전롤러(23)와 접촉되어 있는 집진 벨트(25)에 집진 된다. 여기서, 대전롤러(23)와 집진 벨트(25)는 접촉되어 있는 접촉 대전 방식이외에, 대전롤러(23)와 집진 벨트(25) 사이에 수 마이크로미터 이내의 간극을 갖도록 형성된 비접촉 대전 방식을 이용하여, 강전계하에서의 먼지 입자가 이온화되어 집진 벨트(25)에 축적되어 상기와 동일한 효과를 가질 수도 있다.

전압공급장치(미도시)에 의해 코로나와이어(10) 및 도전쉴드(12)에 고전압이 인가되면, 코로나와이어(10) 및 도전쉴드(12) 사이에는 강전계가 형성되며, 형성된 강전계에 의하여 코로나와이어(10) 주변의 먼지입자가 이온화된다.

이때, 집진 벨트(25)에 인접하게 설치된 코로나와이어(10)와 도전쉴드(12)에 의해 먼지입자가 일정 극성으로 대전되고, 대전롤러(23)가 반대 전극으로 대전됨에 따라 집진 벨트(25)가 극성을 띠므로, 집진 벨트(25)에 미세 먼지가 효과적으로 집진 된다.

집진 벨트(25)의 표면에 미세 먼지가 포집됨과 동시에, 구동롤러(21)와 종동롤러(22)의 회전에 의해 집진 벨트(25)가 회전하면서 클리닝 블래이드(28)에 의해 집진 벨트(25)의 표면의 미세 먼지가 긁어져서 먼지 수용 버킷(5)으로 떨어져 모이게 된다. 그러므로, 주기적으로 집진 벨트(25)의 하단에 설치된 먼지 수용 버킷(5)의 먼지를 제거한다. 여기서, 먼지 수용 버킷(5)은 서랍식으로 분리가능하게 구성하는 것이 효과적이다.

한편, 집진 벨트(25)에서 미세 먼지를 털어주는 경우에 대전롤러(23)에 일시적으로 반대 전하를 걸어 주거나, 고전압 발생기의 바이어스(bias)를 없앰으로서 클리닝(cleaning)을 용이하게 할 수 있으며, 다시 집진 벨트(25)의 표면을 균일하게 대전하여 집진 성능의 저하를 막을 수 있다.

상술한 실시 예에서는 집진 벨트를 회전시키는 것으로 서술하였으나, 집진 벨트를 드럼으로 대체하여 드럼을 대전시켜서 미세 먼지를 집진할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 공기청정기의 종단면도이다. 본 실시 예에서 도 2의 제1 실시 예와 동일한 구성의 대해서 동일 참조번호로 기재하였다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 공기청정기에서는 집진 벨트에 집진된 미세 먼지를 클리닝 시에 먼지가 용이하게 떨어지도록 집진 벨트의 표면에 광전도(Photoconducting) 코팅을 하여 구성한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 공기청정기는 외관을 형성하는 하우징(3)과; 하우징(3) 내부에서 공기흡입구(7) 측에 설치되어 공기흡입구(7)를 통해 외부의 공기를 흡입하고 공기배출구(9)를 통해 공기를 배출하는 송풍팬(15)과; 하우징(3) 내부에서 공기흡입구(7) 측에 설치된 송풍팬(15)과 인접하게 위치하며, 구동롤러(21)와 종동롤러(22)에 의해 지지되어 일정방향으로 회전하는 회전장치인 광전도 집진 벨트(26)와; 하우징(3)의 벽면에 광전도 집진 벨트(26)에 대향되게 설치되어 코로나를 발생시키는 코로나와이어(10) 및 도전 쉴드(12)와; 하우징(3) 내부에서 송풍팬(15)과 인접하게 위치한 광전도 집진 벨트(26)의 내측면에 접촉되게 일정 간격을 두고 설치되는 대전장치인 대전롤러(23)와; 대전롤러(23)에 전원을 인가하여 대전롤러(23)를 대전시키는 전원공급장치(미도시)와; 광전도 집진 벨트(26)의 하부 판면에 접촉되게 설치되는 먼지제거장치인 클리닝 블래이드(28)와; 하우징(3) 내부에서 클리닝 블래이드(28)에 인접하게 배치되어 클리닝 블래이드(28)에 빛을 조사하는 발광 장치(30)와; 광전도 집진 벨트(26)의 하측에 설치되어 클리닝 블래이드(28)에 의해 떨어지는 먼지를 수용하는 먼지 수용 버킷(5)으로 이루어진다.

상기 구성에 의해, 코로나와이어(10)의 코로나로 미세 먼지 입자들을 대전 (charging)시키고, 대전롤러(23)에 전원을 인가하여 광전도 집진 벨트(26)를 반대극성의 전하로 대전시킨다. 이때, 구동롤러(21)와 종동롤러(22)가 회전됨에 따라 광전도 집진 벨트(26)가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전 이동되면서 대전된 광전도 집진 벨트(26)에 미세 먼지가 집진된다. 그리고, 광전도 집진 벨트(26)에 집진된 미세 먼지가 클리닝 블래이드(28)에 의해 긁어져서 먼지 수용 버킷(5)에 쌓인다. 이후에 먼지 수용 버킷(5)에 먼지가 가득차면, 먼지 수용 버킷(5)을 분리하여 먼지를 제거한다.

광전도 집진 벨트(26)는 전도성 고무(conductive rubber)재질의 집진 벨트의 표면에 광전도 물질(photoconducting material)로 다층 코팅(coating)을 입혀서 구성된다. 광전도 집진 벨트(26)의 표면을 대전롤러(23)를 이용하여 미세 먼지와 반대전하로 대전을 시켜서 미세 먼지들을 집진한 후, 클리닝 블래이드(28)로 광전도 집진 벨트(26)에서 미세 먼지를 긁어내는 클리닝(cleaning)시에만 빛을 쪼여 주면 광전도(photoconducting) 특성에 의해서 집진 벨트(26)의 대전상태가 해제된다.

한편, 도 4에서 광전도 집진 벨트(26) 대신 광전도(photoconducting) 드럼을 구성할 경우에는 표면에 광전도 물질(photoconducting material)을 딥코팅(dip coating)등의 코팅 방법으로 코팅을 하면 다층 레이어(layer)로 구성된다. 다층 레이어는 일반적으로 전하생성층(charge generation layer)과 전하 전도층(charge conduction material layer)과 보호층(protection layer)으로 구성이 될 수 있으며, 여기에 사용되는 광전도는 유무기의 광도전성 물질은 모두 사용가능하다. 이러한 구성에 의하여, 대전롤러에 의해 대전된 집진 벨트 또는 드럼을 사용하여 집 진 벨트나 드럼에 미세 먼지를 집진한 후 클리닝 블래이드에 의해 집진된 미세 먼지를 긁어 털어냄으로써, 종래의 집진 전극과 같이 직접적으로 미세입자들이 붙어서 집진성을 감소시키는 것이 아니므로 집진 전극의 세정에 따르는 여러 가지 문제들을 배제할 수 있으며, 나노 사이즈의 초미립자 또한 포집이 가능한 장점이 있다. 또한, 집진 벨트 또는 드럼을 광전도성 물질로 코팅하여 클리닝 블래이드로 분리시에 빛을 쏘여 일시적으로 대전성을 해제시킴으로써 미세 먼지를 효과적으로 분리할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 종래의 필터방식이나 집진 전극을 이용한 방식과 달리 나노 사이즈의 초미세 입자를 집진 가능할 뿐만 아니라 집진 전극의 오염으로 인한 집진 성능의 저하나 집진 전극의 세정을 위한 여러 가지 장치들이 필요하지 않으므로 공기청정기를 소형화할 수 있게 된다.

Claims

공기청정기에 있어서,

외관을 형성하며 공기흡입구 및 공기배출구가 형성된 하우징,

상기 하우징 내에 설치되어 공기를 흡입 및 배출하는 송풍팬,

상기 하우징 내에 설치되어 일정 방향으로 회전하는 회전장치,

상기 회전장치를 대전시키는 대전 장치,

상기 대전 장치에 전원을 공급하는 전원공급장치,

상기 회전장치에 부착된 먼지를 분리하는 먼지제거장치,

상기 먼지제거장치에 의해 분리된 먼지를 수용하는 먼지 수용 버킷, 및

상기 회전장치에 공급되는 전원이 일시적으로 차단되도록 하거나 상기 회전장치가 반대의 극성으로 대전되도록 상기 전원공급장치를 제어하는 마이컴

을 포함하는 공기청정기.
제1항에 있어서, 상기 대전 장치는 상기 회전장치와 접촉되게 설치되는 대전 롤러인, 공기청정기.
제1항에 있어서, 상기 먼지제거장치는 상기 회전장치의 판면에 접촉되게 설치되어 상기 회전장치의 먼지를 긁어내 분리하는 클리닝 블래이드인, 공기청정기
제1항에 있어서, 상기 하우징 내의 공기를 소정 극성으로 대전시키는 코로나 와이어와 도전 쉴드를 더 포함하는, 공기청정기.
제1항에 있어서, 상기 회전장치는 상기 하우징의 양측에 설치되어 모터에 의해 구동되는 구동롤러와 종동롤러에 의해 회전하는 집진 벨트인, 공기청정기.
제1항에 있어서, 상기 회전장치는 상기 하우징 내에 설치되어 구동장치에 의해 회전하는 드럼통인, 공기청정기.
제1항에 있어서, 상기 먼지 수용 버킷은 상기 하우징의 하부에 서랍형태로 착탈가능하게 설치된, 공기청정기.
제3항에 있어서, 상기 회전장치의 판면은 광전도성 물질로 코팅되어 있으며, 상기 클리닝 블래이드와 인접한 상기 하우징의 판면에는 발광 장치가 설치되는, 공기청정기.
삭제
제2항에 있어서, 상기 대전롤러는 금속 샤프트를 우레탄 폼(polyurethane form)으로 감싼 후 도전성 수지로 감싸서 구성되는, 공기청정기.
제3항에 있어서, 상기 클리닝 블래이드는 실리콘 고무, 우레탄, 전도성 고무의 재질로 이루어지는, 공기청정기.