KR101064486B1 - 탄소섬유 직물을 이용한 공기정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세입자를 하전시키기 위하여 발생시키는 이온발생시 발생하는 오존을 제거함으로써 사람이 주거하는 실내에서도 이온을 발생시켜 미세입자를 하전시키고, 하전된 미세입자를 집진하는 정전집진기를 포함하도록 구성된 공기정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코로나 방전보다 낮은 전압에서도 이온을 발생시킬 수 있는 탄소섬유 직물로 이루어진 이온발생기를 사용하여 이온발생시 오존의 발생을 제거하고, 소비전력을 저감할 수 있는 탄소섬유를 이용한 공기정화장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 탄소섬유를 이용한 공기정화장치는, 실내의 오염된 공기 중에 있는 미세입자를 하전시키고, 하전된 미세입자를 정전집진기로 집진하여 실내공기를 정화시키는 공기정화장치에 있어서, 몸체의 유입구로 유입되는 실내의 오염된 공기 중에 포함되어 있는 미세입자를 하전시키도록 탄소섬유 직물로 이루어진 이온발생기와, 상기 이온발생기에 고전압을 인가하는 전압인가장치로 구성되는 이온화부와; 상기 이온화부에서 하전된 미세입자를 정전집진기로 집진하는 집진부와; 상기 몸체의 유입구로 실내 공기가 유입되어 배출구로 배출되도록 하는 공기이동수단을 포함되도록 구성된 것이다.

Description

탄소섬유 직물을 이용한 공기정화장치{Air purifier using carbon fiber woven fabrics}

본 발명은 미세입자를 하전시키기 위하여 발생시키는 이온발생시 발생하는 오존을 제거함으로써 사람이 주거하는 실내에서도 이온을 발생시켜 미세입자를 하전시키고, 하전된 미세입자를 집진하는 정전집진기를 포함하도록 구성된 공기정화장치에 관한 것이다.

오염된 공기로부터 미세입자 등과 같은 유해물질을 제거하여 깨끗한 공기로 처리하는 다양한 장치가 있으며, 최근에는 집진효율이 좋은 코로나(또는 스트리머) 방전으로 오염된 공기 중에 있는 미세입자를 하전시키고, 정전집진기를 이용하여 집진하는 처리장치도 개발되어 있다.

상기 미세입자를 하전시켜 정전집진기로 집진하는 공기처리장치인 종래기술에는 국내 등록특허 제711070호의 공기정화장치와, 국내 등록특허 제625425호의 방전장치 및 공기정화장치 등이 제시되어 있다.

상기 국내 등록특허 제711070호의 공기정화장치와 상기 국내 등록특허 제625425호의 방전장치 및 공기정화장치는 스트리머 방전부에서 스트리머 방전에 의해 생성되는 플라즈마를 이용하여 공기 중에 포함되어 있는 미세입자(먼지, 세균류, 알레르기 등)을 이온화시켜 포집하는 것이다.

상기와 같이 스트리머 방전에 의해 생성되는 플라즈마를 이용하여 미세입자를 하전시키는 방법은 코로나 방전과 동일하게 방전극과 상기 방전극과 대향되는 접지극를 구비하고, 상기 방전극에 인가되는 고전압에 의하여 방전극과 접지극에 발생되는 방전으로 미세입자를 하전시키는 것이다.

상기와 같이 스트리머 방전에 의해 생성되는 플라즈마를 이용하여 미세입자를 하전시키는 방법은 코로나 방전과 동일하게 방전극과 상기 방전극과 대향되는 접지극를 구비하고, 상기 방전극에 인가되는 고전압에 의하여 방전극과 접지극에 발생되는 방전으로 미세입자를 하전시키는 것이다.

이러한 코로나(스트리머) 방전을 이용한 저온 플라즈마 방식의 공기처리장치는 미세입자를 하전시켜 집진함으로써 미세입자의 집진 효율을 좋으나, 방전시 다량의 오존을 발생시켜 공기처리장치에서 정화되어 배출되는 배출공기를 바로 실내공기로 사용할 수 없는 단점이 있다.

이와 같은 단점을 해결하고자 공기정화장치에는 저온 플라즈마에 의하여 발생하는 오존을 처리하기 위한 오존처리장치를 더 구비하도록 하나, 오존처리장치의 추가적 구성에 의하여 공기정화장치의 비용이 상승하고, 오존처리의 신뢰성이 확보되지 않는 경우에는 불안감과 인체에 해로운 영향을 줌으로써 실내에 설치를 하고 있지 못하는 실정이다.

그러므로 현재 실내에 설치되는 공기정화장치는 미세입자를 이온화하여 집진하는 방식이 아닌 집진효율이 낮은 단순 항균필터 등을 이용한 공기정화장치가 설치되어 사용되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기과 같은 단점을 해결하고자 발명된 것으로, 종래에 코로나(스트리머) 방전을 통하여 미세입자를 하전시키기 위하여 설치된 방전극과 이에 대응하는 접지판에 인가되는 고전압보다 상대적으로 낮은 전압에서도 다량의 이온을 발생시켜 오염된 공기 중의 미세입자를 하전시키도록 하는 동시에 오존의 발생을 억제 시키고, 소비전력을 줄일 수 있으며, 신뢰성 있는 공기정화장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하고자 본 발명의 탄소섬유를 이용한 공기정화장치는, 실내의 오염된 공기 중에 있는 미세입자를 하전시키고, 하전된 미세입자를 정전집진기로 집진하여 실내공기를 정화시키는 공기정화장치에 있어서, 몸체의 유입구로 유입되는 실내의 오염된 공기 중에 포함되어 있는 미세입자를 하전시키도록 탄소섬유로 공극을 가지게 형성된 탄소섬유 직물로 이루어진 이온발생기와, 상기 이온발생기에 고전압을 인가하는 전압인가장치로 구성되는 이온화부와; 상기 이온화부에서 하전된 미세입자를 정전집진기로 집진하는 집진부와; 상기 몸체의 유입구로 실내 공기가 유입되어 배출구로 배출되도록 하는 공기이동수단과; 상기 이온발생기에 공기를 공급하여 미세입자가 탄소섬유 직물(22)에 안착되는 것을 방지하는 공기공급수단을 포함한다.

상기 이온발생기는 오염된 공기의 이동방향과 수평되게 설치된다.

상기 몸체는 사각형의 단면을 가지며, 몸체의 내면에 이온발생기가 1면 내지 4면에 설치될 수 있으며, 또는 상기 몸체가 원형의 단면인 경우에는, 내주면에는 원기둥형태의 이온발생기가 설치된다.

상기 이온발생기는 몸체의 내측에 수평방향으로 다수개가 설치되고, 상기 이온 발생기의 사이에는 접지판이 설치된다.

상기와 같이 이루어진 탄소섬유를 이용한 공기정화장치는 탄소섬유 직물로 이루어진 이온발생기를 사용함으로써 종래에 사용하는 방전극과 접지극에 사이에 발생하는 코로나 방전으로 생성되는 저온 플라즈마 방식보다 낮은 전압에서도 다량의 이온을 발생시킴으로써 오존의 발생을 방지하고, 소비전력을 줄일 수 있는 효과가 있다.

상기와 같이 이온의 발생시 오존의 발생을 제거함으로써 미세입자를 하전시켜 정전집진기를 집진하는 공기정화장치를 사람이 거주하는 실내공간에도 오존처리장치와 같은 부가적인 요소 없이 설치가능하도록 하는 특징이 있다.

또한, 저온 플라즈마 방식보다 낮은 전압을 사용함으로써 비교적 안전한 장점이 있다.

또한, 이온발생기에 청정공기를 공급함으로써 미세입자에 의하여 탄소섬유 직물의 오염되는 것을 방지하고, 이로 인하여 이온발생기에서 발생하는 이온의 양 저하를 방지함으로써 보다 신뢰성 있는 공기정화장치를 제공할 수 있는 특징이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 탄소섬유 직물을 이용한 공기정화장치에 대한 개략도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 탄소섬유 직물을 이용한 공기정화장치에 사용되는 이온발생기에 대한 사시도.
도 3은 도 1에 나타난 탄소섬유 직물을 이용한 공기정화장치의 하전부에 대한 측면도.
도 4는 도 1에 나타난 탄소섬유 직물을 이용한 공기정화장치의 하전부에 대한 다른 실시예의 측면도.
도 5는 도 1에 나타난 탄소섬유 직물을 이용한 공기정화장치의 하전부에 대한 또 다른 실시예의 측면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 탄소섬유 직물을 이용한 공기정화장치에 대한 개략도.
도 7은 도 6에 나타난 탄소섬유 직물을 이용한 공기정화장치의 하전부에 대한 측면도.
도 8은 탄소섬유를 이용한 공기정화장치의 집진부에 사용되는 정전집진기에 대한 개략도.
도 9와 도 10은 집진판에 대한 단면도.
도 11은 탄소섬유를 이용한 공기정화장치의 집진부에 사용되는 다른 정전집진기에 대한 개략도.

첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 탄소섬유를 이용한 공기정화장치의 개략도로써, 본 발명인 탄소섬유를 이용한 공기정화장치는 오염된 공기의 이동통로를 가지는 몸체(10)와, 상기 몸체(10)의 내측에 설치되어 이온을 발생시키는 크게 이온을 발생시키는 이온화부(20)와, 상기 이온화부(20)에서 생성된 이온에 의하여 하전된 미세입자를 집진하는 집진부(30)와, 상기 몸체(10) 내에 실내공기가 유입되고, 배출되도록 하는 공기이동수단(40)로 구성된다.

상기 몸체(10)는 도 1과 같이 실내의 오염된 공기가 유입되는 유입구(11)와, 상기 유입구(11)로 유입된 실내공기가 이동하는 이동통로와, 유입되어 정화된 실내공기가 배출되는 배출구(12)를 구비한다.

상기 이온화부(20)는 이온을 발생시켜 오염된 공기 중에 있는 미세입자를 하전시킴으로써 집진효율을 높이기 위한 것으로, 탄소섬유 직물(22)로 이루어진 이온발생기(21)와, 상기 이온발생기(21)에 고전압(전류)을 인가하는 전압인가장치(23)로 구성되며, 상기 전압인가장치(23)에서 고전압(전류)을 이온발생기(21)의 탄소섬유 직물(22)에 인가하면, 상기 탄소섬유 직물(22)에서 다량의 이온이 발생하게 된다.

이러한 이온화부(20)는 보통 도 1과 같이 몸체(10)의 실내 공기가 유입되는 유입구(11) 부분에 설치되어 몸체(10) 내로 유입되는 오염된 공기를 하전시켜 후설되는 집진부(30)에서 미세입자가 집진 되도록 한다.

또는, 이온화부(20)는 몸체(10)의 배출구(12) 부분에 설치되어 발생되는 이온을 실내공간에 분산시켜 실내공간 중에 있는 미세입자를 하전시키고, 몸체(10)의 유입구(11)로 하전된 미세입자를 포함하는 실내공기(오염된 공기)가 유입되어 집진부(30)에 집진 되도록 할 수도 있다.

상기 이온발생기(21)는 도 2와 같이 탄소섬유로 공극을 가지도록 형성된 탄소섬유 직물(22)과 상기 탄소섬유 직물(22)을 고정하는 프레임(22a)으로 이루어지며, 상기 탄소섬유 직물(22)은 탄소섬유를 직물형태로 제작한 것으로 다량의 공극을 가진다.

이러한 상기 이온화부(20)의 이온발생기(21)를 유입되는 오염된 공기의 흐름 방향과 수평되게 설치한다. 이와 같이 이온발생기(21)가 공기의 흐름 방향과 동일한 방향인 수평으로 설치됨으로써 오염된 공기의 흐름을 방해하지 않게 된다.

도 3과 도 4는 몸체(10)의 단면 형태에 따라 이온화부(20)의 이온발생기(21)가 설치되는 것을 나타낸 것으로, 몸체(10)의 단면 형태에 따라 몸체(10) 내에 다량의 이온을 균일하게 공급하여 오염된 공기 중의 미세입자의 하전 효율을 높이기 위하여 이온화부(20)의 이온발생기(21) 다양한 형태로 제작될 수 있다.

도 3은 도 1에 나타난 공기정화장치의 이온화부(20)에 대한 측면도로써, 몸체(10)가 사각형의 단면을 가진 경우 서로 대응하는 2면에 이온발생기(21)를 설치하여 양면에서 발생하는 이온에 의하여 유입되는 오염된 공기를 하전시키도록 한 것이며, 또는 몸체(10)가 사각형의 단면을 가진 경우 4면에 이온발생기(21)를 설치할 수도 있다.

도 4는 도 1에 나타난 공기정화장치의 이온화부(20)에 대한 측면도로써, 몸체(10)가 원형의 단면을 가진 경우 몸체(10)의 내주면에 원기둥 형태의 이온발생기(21)를 설치하여 몸체(10) 내부에 균일하게 이온이 존재하도록 한 것이다.

도 1과 도 3과 같이 몸체(10)가 사각형의 단면을 가져 서로 대응하는 2면에 이온발생기(21)를 설치된 경우에는 중간에 접지극인 접지판(13)을 설치한다.

상기와 같이 2면에 이온발생기(21) 사이에 접지극인 접지판(13)이 설치됨으로써 이온발생기(12) 사이에 발생하는 간섭현상을 제거하여 하전효율을 높이게 된다.

도 4와 같이 몸체(10)가 원형인 경우에는 중간에 접지극인 접지봉(13')을 설치한다.

도 5는 이온화부에 대한 다른 실시예를 나타낸 것으로, 몸체(10) 내부에 수평으로 이격되게 다수개의 이온발생기(21)를 설치할 수 있다. 상기 이온발생기(21) 사이에는 접지판(13)이 설치된다. 상기와 같이 몸체(10) 내부에 다수개의 이온발생기(21)가 설치된 경우에는 유입되는 오염된 공기가 분리되어 각각의 이온발생기(21)와 접지판(13) 사이로 각각 분리되어 공급되고, 분리되어 공급되는 오염된 공기는 공기 흐름의 편중과 이온 분포의 편중을 방지하여 하전효율의 저하를 방지한다. 예를 들면 몸체(10)의 단면적이 큰 경우에는 발생하는 이온이 한쪽의 편중될 수 있으며, 이로 인하여 미세입자의 하전효율이 저하될 수 있게 된다.

상기 정전집진기(31)는 도 8과 같이 이격되게 설치된 다수개의 집진판(32)과, 상기 집진판(32)에 고전압은 인가하는 전압인가장치(33)로 구성된다. 도 8과 같이 이루어진 정전집진기(31)는 전압인가장치(33)에서 집진판(32)에 고전압이 인가되면 집진판(32) 사이에 전기장이 발생하게 된다. 이러한 집진판(32) 사이에 하전된 미세입자가 유입되면 정전기력에 의하여 하전된 미세입자는 집진판(32)에 집진된다.

상기 집진판(32)은 보통 금속판을 사용하나, 도 9과 10과 같이 이루어진 판을 사용할 수도 있다.

도 9에 나타난 집진판(32)은 플라스틱 판(32b)의 내측에 금속판(32a) 또는 금속박막이 삽입되어 형성된 판으로 이루어진다.

도 10에 나타난 집진판(32)은 플라스틱 판(32c)에 전도성 물질(32d)을 코팅하여 형성된 판으로 이루어진다.

또는 상기 집진판(32)은 내부식성의 탄소강화 플라스틱(CFRP;carbon fiber reinforced plastic) 판으로 이루어진 것을 사용할 수도 있다.

도 11은 정전집진기(31)의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 이격되게 설치된 다수개의 집진판(32')은 표면에 전하를 띠는 Electret(정전)필터 판을 사용한다.

이와 같이 Electret(정전)필터 판으로 이루어진 집진판(32')을 사용할 경우에는 집진판(32')에 고전압을 인가하는 전압인가장치(33)가 필요 없게 된다.

상기 공기이동수단(40)은 통상적으로 사용된 팬(41)으로 이루어진다.

도 6과 도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 이온발생기(21)에 청정공기를 공급하여 이온발생기(21)를 구성하고 있는 탄소섬유 직물(22)이 오염되는 것을 방지하는 공기공급수단(50)이 더 설치된 것이다.

상기 공기공급수단(50)에 사용되는 (청청)공기는 보통 도 6과 같이 배출구(12)로 배출되는 공기를 사용한다.

이러한 공기공급수단(50)은 공기 이송관(51)과, 상기 공기 이송관(51)으로 공급되는 공기를 배출하는 배출홀(52)과, 공기 이송관(51)으로 공기가 흐르도록 하는 공기이송펌프(53)로 구성된다.

상기 공기이송펌프(53)를 대신하여 공기이동수단(40)의 팬(41)을 이용할 수도 있다. 즉, 공기이동수단(40)의 팬(41)에 의하여 배출되는 공기를 바로 공기 이송관(51)으로 이동되도록 하여 상기 공기 이송관(51)으로 이동되는 공기가 이동되어 배출홀(52)로 배출되게 한다.

상기 공기공급수단(50)은 탄소섬유 직물(22)을 보호하는 역할 또는 탄소섬유 직물(22)을 재생하는 역할을 한다.

즉, 공기공급수단(50)의 배출홀(52)을 통하여 연속적으로 청정공기를 배출할 경우에는 탄소섬유 직물에 미세입자가 접촉하는 것을 방지하여 보호하는 역할을 하며, 배출홀(52)을 통하여 간헐적으로 공급할 경우에는 탄소섬유에 부착된 미세입자를 제거하여 재생하는 역할을 한다.

10 : 몸체 11 : 유입구
12 : 배출구 13 : 접지판
20 : 이온화부 21 : 이온 발생기
22 : 탄소섬유 직물
30 : 집진부 31 : 정전집진기
40 : 공기이동수단 41 : 팬
50 : 공기공급수단 51 : 공기 이송관
52 : 배출홀 53 : 공기이송펌프

Claims (10)

1. 실내의 오염된 공기 중에 있는 미세입자를 하전시키고, 하전된 미세입자를 정전집진기로 집진하여 실내공기를 정화시키는 공기정화장치에 있어서,
   몸체(10)의 유입구(11)로 유입되는 실내의 오염된 공기 중에 포함되어 있는 미세입자를 하전시키는 탄소섬유 직물(22)로 이루어진 이온발생기(21)와, 상기 이온발생기(21)에 고전압을 인가하는 전압인가장치(23)로 구성되는 이온화부(20)와;
   상기 이온화부(20)에서 하전된 미세입자를 정전집진기(31)로 집진하는 집진부(30)와;
   상기 몸체(10)의 유입구(11)로 실내 공기가 유입되어 배출구(12)로 배출되도록 하는 공기이동수단(40)과;
   상기 이온발생기(21)에 공기를 공급하여 미세입자가 탄소섬유 직물(22)에 안착되는 것을 방지하는 공기공급수단(50)을 포함하며,
   상기 탄소섬유 직물(22)은 탄소섬유를 이용하여 공극을 가지도록 형성되며,
   상기 이온발생기(21)는 오염된 공기가 탄소섬유 직물(22)를 관통하지 않도록 오염된 공기의 이동방향과 수평되게 설치됨을 특징으로 하는 탄소섬유 직물을 이용한 공기정화장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 몸체(10)는 사각형의 단면을 가지며, 몸체(10)의 내면에 이온발생기(21)가 1면 내지 4면에 설치됨을 특징으로 하는 탄소섬유 직물을 이용한 공기정화장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 몸체(10)는 원형의 단면을 가지며, 내주면에는 원기둥형태의 이온발생기(21)가 설치됨을 특징으로 하는 탄소섬유 직물을 이용한 공기정화장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 이온발생기(21)는 몸체(10)의 내측에 수평방향으로 다수개가 설치되고, 상기 이온 발생기(21)의 사이에는 접지판(13)이 설치됨을 특징으로 하는 탄소섬유 직물을 이용한 공기정화장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 공기공급수단은 공기 이송관(51)과, 상기 공기 이송관(51)으로 공급되는 공기를 이온발생기(21)의 탄소섬유(22)에 분사하는 배출홀(52)로 구성됨을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 공기정화장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 공기공급수단에는 공기이송펌프(53)가 더 설치됨을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 공기정화장치.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 정전집진기(31)는 이격되게 설치된 다수개의 집진판(32)과, 상기 집진판(32)에 고전압을 인가하는 전압인가장치(33)로 이루어짐을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 공기정화장치.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 집진판(32)은 금속판 또는 플라스틱 판(32b)의 내측에 금속판(32a) 삽입되어 형성된 판 또는 플라스틱 판(32c)에 전도성 물질(32d)을 코팅하여 형성된 판 또는 탄소강화 플라스틱(CFRP) 판 중 어느 하나로 이루어짐을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 공기정화장치.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 정전집진기(31)는 이격되게 설치된 Electret(정전)필터 판으로 이루어진 다수개의 집진판(32')으로 이루어짐을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 공기정화장치.
   
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