KR101860489B1 - 전기집진장치 및 이를 포함하는 공기청정기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기류의 유속이 불균일하더라도 집진효율의 저하없이 먼지입자를 효율적으로 대전시킬 수 있는 전기집진장치 및 이를 포함하는 공기청정기를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치는 공기 중의 먼지입자를 대전시키기 위하여 적어도 두 개의 대전셀을 가지는 대전부와, 대전부에서 대전된 먼지입자를 집진하는 집진부를 포함하며, 대전셀 중 어느 하나는 먼지입자가 제1유속으로 통과하는 제1셀과, 먼지입자가 제1유속과 다른 제2유속으로 통과하는 제2셀을 포함하며, 제1셀과 제2셀에서는 각각 먼지입자를 다른 대전효율로 대전시키는 것을 특징으로 한다.

Description

전기집진장치 및 이를 포함하는 공기청정기{ELECTRIC PRECIPITATOR AND AIR CLEANER COMPRISING THE SAME}
본 발명은 전기집진장치 및 이를 포함하는 공기청정기에 관한 것으로, 특히 기류의 유속이 빠른 부분에서도 집진효율의 저하없이 먼지입자를 효율적으로 대전시킬 수 있는 전기집진장치 및 이를 포함하는 공기청정기에 관한 것이다.
일반적으로 전기집진장치는 공조기기 등에 장착되어 사용되는 것으로, 공기 중에 포함된 먼지 등의 오염물질을 집진함으로써 공기가 정화되도록 하는 장치이다.
이러한 전기집진유닛의 집진방식에 있어서는 대전부와 집진부를 분리하여 구성하는 ２단 전기집진방식이 많이 채용하고 있다.
이러한 2단 전기집진방식에서 대전부는 고전압 방전전극과 그 대향전극들이 하나의 셀을 구성하며 동일한 간격으로 반복적으로 설치되고, 집진부는 고전압전극과 저전압전극을 병렬로 배치해서 전계를 형성시키는 방식이 일반적으로 사용되어진다.
대전부의 고전압 방전전극은 일반적으로 와이어, 평판, 침상형태가 있으며, 방전특성을 향상시키기 위하여 특정 형상을 추가하기도 한다. 그리고, 대전부의 대향전극들은 고전압 방전전극으로부터 일정거리 이격되어 설치되며, 그 편평한 면이 공기 유동방향과 평행하도록 설치된다.
이러한 대전부는 코로나 방전으로 전기집진장치로 유입되는 공기 내의 먼지입자를 플러스 또는 마이너스로 대전시키는 역할을 한다.
즉, 대향전극들은 접지와 연결되어 영 전위를 가지므로, 방전전극에 플러스 극성 또는 마이너스 극성의 고전압을 인가하면 방전전극과 대향전극들 사이에서 코로나 방전이 발생하며, 이 코로나 방전에 의하여 공기 중의 먼지입자가 플러스 또는 마이너스로 대전되고, 대전된 입자는 공기유동을 따라 집진부로 이동되어 포집된다.
하지만, 송풍장치를 사용하여 전기집진장치를 통과하는 공기유동을 만들어 집진을 하면 기류의 유속이 빠른 일부 셀에서는 전기집진장치의 집진효율이 급격히 떨어지는 문제가 발생한다. 따라서, 기류의 유속이 빠른 영역에서 전기집진장치의 효율이 떨어지게 되므로 공기청정기에 적용하기 어려운 문제가 있다.
또한, 종래의 전기집진장치 대전부는 각 셀이 동일한 간격으로 구성되어 있으므로, 기류의 유속이 빠른 셀에서는 공기 중의 먼지입자가 충분히 대전되지 못한 채로 통과하며, 기류의 유속이 느린 셀에서는 먼지입자의 대전을 위한 에너지 이상의 에너지가 투입되기도 한다. 따라서, 필요 이상의 에너지가 투입되어 전체적으로 에너지 효율이 낮아지는 문제가 있다.
본 발명의 일 측면은 기류의 유속이 빠른 영역에서도 집진효율의 저하없이 먼지입자를 효율적으로 대전시킬 수 있는 전기집진장치 및 이를 포함하는 공기청정기를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 측면은 대전부를 통과하는 기류의 유속이 불균일하더라도 대전 및 집진효율을 향상시키는 전기집진장치 및 이를 포함하는 공기청정기를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치는 공기 중의 먼지입자를 대전시키기 위하여 적어도 두 개의 대전셀을 가지는 대전부와, 대전부에서 대전된 먼지입자를 집진하는 집진부를 포함하며, 대전셀 중 어느 하나는 먼지입자가 제1유속으로 통과하는 제1셀과, 먼지입자가 제1유속과 다른 제2유속으로 통과하는 제2셀을 포함하며, 제1셀과 제2셀에서는 각각 먼지입자를 다른 대전효율로 대전시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1유속이 제2유속에 비해 빠르면 제1셀 사이의 간격은 제2셀 사이의 간격에 비해 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1유속이 제2유속에 비해 빠르면 제1셀을 형성하는 방전전극의 두께는 제2셀을 형성하는 방전전극의 두께에 비해 두껍게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1유속이 제2유속에 비해 빠르면 제1셀을 형성하는 방전전극의 전기저항값의 크기는 제2셀을 형성하는 방전전극의 전기저항값의 크기에 비해 작게 형 성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 대전셀은 평판형의 대향전극들과, 대향전극들의 중심위치에서 대향전극들에 평행하게 배치되는 방전전극들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 방전전극들은 방전 와이어들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치를 다른 측면에서 본다면, 공기 중의 먼지입자를 대전시키는 대전부와, 대전부에서 대전된 먼지입자를 집진하기 위하여 적어도 두 개의 집진셀을 가지는 집진부를 포함하며, 집진셀 중 어느 하나는 먼지입자가 제1유속으로 통과하는 제1셀과, 먼지입자가 제1유속과 다른 제2유속으로 통과하는 제2셀을 포함하며, 제1셀과 제2셀에서는 각각 먼지입자를 다른 집진효율로 집진시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1유속이 제2유속에 비해 빠르면 제1셀 사이의 간격은 제2셀 사이의 간격에 비해 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 집진셀은 먼지입자를 포집하기 위하여 고전압전극과 저전압전극을 서로 교대로 적층하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치를 또 다른 측면에서 본다면, 공기 중의 먼지입자를 대전시키기 위하여 복수의 대전셀을 가지는 대전부와, 대전부에서 대전된 먼지입자를 집진하기 위하여 복수의 집진셀을 가지는 집진부와, 대전셀 및 집진셀의 일측에 설치되어 대전셀 및 집진셀의 내부에 기류를 형성하는 송풍장치를 포함하며, 대전셀 또는 집진셀 중 적어도 어느 하나에서는 각각 기류의 유속에 따라 대전효율 또는 집진효율이 달리 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치를 또 다른 측면에서 본다면, 공기 중의 먼지입자를 대전시키는 대전부와, 대전부에서 대전된 먼지입자를 집진하는 집진부와, 대전부 및 집진부에서 기류의 유속을 형성시키는 송풍장치를 포함하며, 대전부 또는 집진부 중 적어도 어느 하나는 기류의 유속에 따라서 서로 다른 간격을 두고 배치되는 복수의 제1전극들과, 제1전극들의 중심위치에서 제1전극에 평행하게 배치되는 복수의 제2전극들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1전극들 및 제2전극들은 각각 코로나 방전을 형성하는 대향전극들 및 방전전극들로 구성되는 대전부를 형성하며, 방전전극들은 각각 서로 다른 두께를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1전극들 및 제2전극들은 각각 코로나 방전을 형성하는 대향전극들 및 방전전극들로 구성되는 대전부를 형성하며, 방전전극들은 각각 서로 다른 전기저항값을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1전극들 및 제2전극들은 서로 교대로 배치되는 고전압전극들 및 저전압전극들로 구성되어, 각각 먼지입자를 집진하는 집진부를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 공기청정기는 상면에 토출구가 형성된 공기청정기 본체와, 공기청정기 본체에 결합되고 공기가 흡입되는 흡입구가 형성된 흡입그릴과, 본체의 내부에 장착되어 외부의 공기를 본체 내부로 강제 순환시켜 기류를 형성하는 송풍장치와, 흡입그릴의 배면에 배치되어 흡입되는 공기 중의 먼지입자를 고전압으로 대전시켜 포집하는 전기집진장치를 포함하며, 전기집진장치는 공기 중 의 먼지입자를 대전시키기 위하여 복수의 대전셀을 가지는 대전부와, 대전부에서 대전된 먼지입자를 집진하기 위하여 복수의 집진셀을 가지는 집진부를 포함하며, 대전셀 또는 집진셀 중 적어도 어느 하나에서는 각각 기류의 유속에 따라 대전효율 또는 집진효율이 달리 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 대전셀 또는 집진셀 중 적어도 어느 하나는 기류의 유속에 따라서 서로 다른 간격을 두고 배치되는 복수의 제1전극들과, 제1전극들의 중심위치에서 제1전극에 평행하게 배치되는 복수의 제2전극들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 대전셀은 각각 코로나 방전을 형성하는 복수의 대향전극들 및 방전전극들로 구성되며, 방전전극들은 각각 서로 다른 두께를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 대절셀은 각각 코로나 방전을 형성하는 복수의 대향전극들 및 방전전극들로 구성되며, 방전전극들은 각각 서로 다른 전기저항값을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1전극들 및 제2전극들은 서로 교대로 배치되는 방전전극들 및 대향전극들로 구성되어, 각각 먼지입자를 대전하는 대전부를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1전극들 및 제2전극들은 서로 교대로 배치되는 고전압전극들 및 저전압전극들로 구성되어, 각각 먼지입자를 집진하는 집진부를 형성하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치 및 이를 포함하는 공기청정 기는 전기집진장치의 내부를 통과하는 기류의 특성에 맞게 대전부 또는 집진부에서 대전효율 또는 집진효율을 달리 형성하여, 유속이 빠른 영역에서도 집진효율의 저하없이 먼지입자를 효율적으로 대전시키고, 전체 에너지를 각 셀 별로 효율적으로 배분하여 사용할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 2단 전기집진장치의 기본적 원리를 나타낸 도면이며, 도 2는 2단 전기집진장치를 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전기집진장치(1)는 공기 중의 먼지입자를 전리시키는 대전부(10)와, 대전부(10)에서 대전된 먼지 입자를 집진하는 집진부(20)를 포함하여 구성된다.
대전부(10)는 고전압전원(30)에 의해 플러스(plus) 극을 형성하는 방전전극들(110)과, 방전전극들(100)과 일정한 높이차를 두고 상하로 설치되어 마이너스(minus) 극을 형성하는 대향전극들(200)을 포함할 수 있다.
방전전극들(100)에는 직류전압을 인가하여 방전전극들(100)과 대향전극들(200) 사이에서 코로나 방전을 발생시킨다.
이러한 방전전극들(100)은 텅스텐 재질의 가는 와이어 형상으로 이루어는 방전와이어들(100)을 포함할 수 있다. 다만, 방전전극들(100)은 와이어 형 뿐만 아니라, 평판형 또는 침상형으로 구성하는 것도 가능하다. 그리고, 대향전극들(200)은 평판형으로 구성될 수 있다.
따라서, 고전압전원(30)으로부터 방전와이어들(100)에 고전압을 인가하면 방전와이어들(100)과 대향전극들(200) 사이에 형성된 높은 전위차에 의하여 전류가 흐르기 시작하면서 코로나 방전이 일어나 화살표 방향과 같이 흐르는 공기 중의 먼지를 대전시키게 된다.
집진부(20)는 대전부(10)에서 대전된 먼지입자를 포집하기 위하여 고전압전극(21)과 저전압전극(22)을 교대로 적층함으로서 형성된다.
그리고, 고전압전극(21)에는 고전압전원(40)에 의해 플러스 극성의 고전압이 인가되고, 저전압전극(22)은 접지(earth)와 연결되어 전계를 형성시킨다.
결국, 대전부(10)에서 코로나 방전이 일어나 공기 중의 먼지입자를 플러스(plus)로 대전시키면, 플러스(plus)로 대전된 먼지입자는 쿨롱력에 의하여 집진부(20)에서 상대적으로 마이너스(minus) 측의 저전압전극(22)에 포집되게 된다.
한편, 고전압전원(30,40)의 극성은 플러스 또는 마이너스 중 어느 것도 가능하며, 또한 펄스전압도 가능함은 물론이다. 미설명부호 50은 전기집진장치의 내부에서 기류의 유속이 형성되도록 하는 송풍유닛이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기집진장치를 나타낸 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 전기집진장치의 대전부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기집진장치(1-1)의 대전부(10-1)는 코로나 방전 형성을 위한 방전와이어들(110,120,130,140,150)과 대향전극들(210,220,230,240,250,260)을 포함하여 구성 된다.
대향전극들(210~260)은 기류의 유속(V)에 따라서 서로 다른 간격을 두고 교대로 적층 배치되며, 각 대향전극들(210~260)의 중심이 되는 위치에 방전와이어들(110~150)이 교대로 배치된다.
이러한 대전부(10-1)는 하나의 방전와이어(110~150)와 한 쌍의 대향전극(210~260)으로 구성된 대전셀(310, 320, 330, 340, 350)이 반복적으로 형성된다. 이때, 대향전극들(210~260) 사이의 간격은 기류의 유속(V)에 따라서 각 대전셀(310~350) 별로 다르게 구성될 수 있다.
이러한 대전셀(310~350) 가운데 설명의 편의상 제1 및 제2대향전극(210,220)과 제1방전와이어(110)에 의해 형성되는 대전셀을 제1대전셀(310)이라 하며, 제2 및 제3대향전극(220,230)과 제2방전와이어(120)에 의해 형성되는 대전셀을 제2대전셀(320)이라 하며, 제3 및 제4대향전극(230,240)과 제3방전와이어(130)에 의해 형성되는 대전셀을 제3대전셀(330)이라 하며, 제4 및 제5대향전극(240,250)과 제4방전와이어(140)에 의해 형성되는 대전셀을 제4대전셀(340)이라 하며, 제5 및 제6대향전극(250,260)과 제5방전와이어(150)에 의해 형성되는 대전셀을 제5대전셀(350)이라 한다.
그리고, 공기 중의 먼지입자는 제1대전셀(310)을 제1유속(V1)으로 통과하며, 제2대전셀(320)을 제2유속(V2)으로 통과하며, 제3대전셀(330)을 제3유속(V3)으로 통과하며, 제4대전셀(340)을 제4유속(V4)으로 통과하며, 제5대전셀(350)을 제5유속(V5)으로 통과하는 것으로 한다. 이때, 각 유속의 크기는 제3유속(V3) > 제2유 속(V2)=제4유속(V4) >제1유속(V1)=제5유속(V5)이라 하며, 제2유속(V2)과 제4유속(V4)은 평균적인 유속을 가지는 것으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기집진장치(1-1)의 대전부(10-1)는 이러한 유속의 분포에 맞추어 제2대전셀(320)을 형성하는 제2대향전극(220)과 제3대향전극(230) 사이의 간격과, 제4대전셀(340)을 형성하는 제4대항전극(240)과 제5대향전극(250) 사이의 간격을 D로 한다면, 제1대전셀(310)을 형성하는 제1대항전극(210)과 제2대향전극(220) 사이의 간격과, 제5대전셀(350)을 형성하는 제5대향전극(250)과 제6대향전극(260) 사이의 간격은 각각 D+A로 하며, 또한, 제3대전셀(330)을 형성하는 제3대향전극(230)과 제4대향전극(240) 사이의 간격은 D-B로 한다. 여기서, A와 B의 값은 서로 동일하거나 다른 값을 가질 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기집진장치(1-1)의 대전부(10-1)에서는 유속의 분포에 따라서 서로 인접하는 대향전극들(210~260) 사이의 간격을 각각 D, D+A, D-B로 다르게 구성하되, 유속이 빠른 대전셀(330)에서는 유속이 평균적인 대전셀(320,340)에 비하여 대향전극들(230,240) 사이의 간격을 좁게 하며, 유속이 느린 대전셀(310,350)에서는 유속이 평균적인 대전셀(320,340)에 비하여 대향전극들(210,220)(250,260) 사이의 간격을 크게 한다.
왜냐하면, 전기집진장치(1-1)의 집진부(20) 효율이 일정하다고 가정하면 대전부(10-1)의 코로나 방전에 의한 입자 대전효율이 높을수록 전기집진장치(1)의 집진효율이 높아지게 되는데, 대전부(10-1)의 대전효율은 대전부(10-1) 방전전류에 비례하며 서로 인접하는 대향전극들(210~260) 사이의 간격(또는, 서로 인접하는 방 전와이어(110~150)와 대향전극(210~260) 사이의 간격)에 반비례하기 때문이다. 따라서, 인접하는 대향전극들(210~260) 사이의 간격이 좁고, 대전부(10-1) 방전전류가 많을수록 입자 대전효율은 높아지게 되는 것이다.
또한, 대전부(10-1)를 통과하는 기류의 유속이 빠르면 먼지입자가 대전부(10-1)를 통과하는 이동속도가 빨라지게 되어 입자 대전효율이 낮아지게 된다.
그러므로, 기류의 유속이 제3유속(V3)으로 가장 빠른 제3대전셀(330)에서는 제3대향전극(230)과 제4대향전극(240) 사이의 간격을 가장 좁게 하여 기류의 유속으로 인한 대전량 감소를 코로나 전류 상승을 통해 보상해 줄 수 있게 된다.
또한, 기류의 유속이 각각 제1 및 제5유속(V1,V5)으로 가장 느린 제1 및 제5대전셀(310,350)에서는 제1 및 제2대향전극(210,220) 사이의 간격, 제5 및 제6대향전극(250,260) 사이의 간격을 가장 크게 하여 코로나 전류가 감소하더라도 느린 유속으로 인하여 충분한 입자 대전효율이 가능해진다.
마찬가지로, 기류의 유속이 제2 및 제4유속(V2,V4)으로 평균적인 제2 및 제4대전셀(320,340)에서는 제2 및 제3대향전극(220,230) 사이의 간격, 제4 및 제5대향전극(240,250) 사이의 간격을 각각 평균적인 D로 하여 충분한 입자 대전효율이 가능해진다.
따라서, 기류의 유속에 따라서 서로 인접한 대향전극들(210~260) 사이의 간격을 조절하여 제1대전셀(310), 제2대전셀(320), 제3대전셀(330), 제4대전셀(340), 제5대전셀(350)의 대전효율을 비슷하게 구성할 수 있게 된다.
그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 대전부(10-1)를 포함하는 전기집진장 치(1-1)는 기류의 유속이 빠른 영역에서도 대전효율의 저하없이 먼지입자를 효율적으로 대전시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전체 에너지를 대전부(10-1)의 각 대전셀(310~350) 별로 효율적으로 배분하여 사용할 수 있게 되어 전체적인 에너지 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명의 다른 실시예를 도 5를 참조하여 설명한다. 전술한 일 실시예와 동일한 구성 요소를 나타내는 경우에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기집진장치의 일부를 나타낸 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전기집진장치(1-2)의 대전부(10-2)는 코로나 방전 형성을 위한 방전와이어들(410~450)과 대향전극들(210~260)을 포함하여 구성되는데, 대향전극들(210~260)은 일정한 간격을 두고 교대로 적층 배치되며, 각 대향전극들(210~260)의 중심이 되는 위치에 방전와이어들(410~450)이 교대로 배치된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전기집진장치(1-2)는 대전부(10-2)의 각 대전셀(310~350)을 통과하는 기류의 유속 분포가 다르면, 대전부(10) 각 대전셀(310~350)의 방전와이어(410~450)가 서로 다른 직경을 가지도록 하여 대전부(10)에서의 각 대전셀(310~350) 별 입자 대전효율을 다르게 구성한다.
왜냐하면, 방전와이어(410~450)의 직경이 커지면 각각의 방전와이어(410~450) 표면과 대향전극(210~260) 표면의 간격이 가까워지므로 코로나 전류량이 증가하며, 입자 대전효율을 증가시킬 수 있고, 반대로 방전와이어(410~450)의 직경이 작아지면 코로나 전류량이 감소하여 입자 대전효율을 감소시킬 수 있기 때문이다.
따라서, 기류의 유속이 제3유속(V3)으로 가장 빠른 제3대전셀(330)에서는 제3방전와이어(430)의 직경을 크게하여 유속으로 인한 대전량 감소를 코로나 전류 상승을 통해 보상해 줄 수 있게 된다.
또한, 기류의 유속이 제1 및 제5유속(V1,V5)으로 가장 느린 제1 및 제5대전셀(310,350)에서는 제1 및 제5방전와이어(410,450)의 직경을 작게 하여 코로나 전류가 감소하더라도 느린 유속으로 인하여 충분한 입자 대전효율이 가능해진다.
마찬가지로, 기류의 유속이 제2 및 제4유속(V2,V4)으로 평균적인 제2 및 제4대전셀(320,340)에서는 제2 및 제4방전와이어(420,440)를 평균적인 두께로 하여 충분한 입자 대전효율이 가능해진다.
따라서, 기류의 유속에 따라서 방전와이어(410~450)의 직경을 달리하여 제1대전셀(310), 제2대전셀(320), 제3대전셀(330), 제4대전셀(340), 제5대전셀(350)의 대전효율을 비슷하게 하여, 기류의 유속이 빠른 영역에서도 대전효율의 저하없이 먼지입자를 효율적으로 대전시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전체 에너지를 대전부(10-2) 각 대전셀(310~350) 별로 효율적으로 배분하여 사용할 수 있게 되어 전체적인 에너지 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명의 또 다른 실시예를 도 6을 참조하여 설명한다. 또, 전술한 일 실시예와 동일한 구성 요소를 나타내는 경우에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다. 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기집진장치의 일부를 나타낸 도면이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기집진장치(1-3)의 대전부(10-3)는 코로나 방전 형성을 위한 방전와이어들(510~550)과 대향전극들(210~260)을 포함하여 구성되는데, 대향전극들(210~260)은 일정한 간격을 두고 교대로 적층 배치되며, 각 대향전극들(210~260)의 중심이 되는 위치에 방전와이어들(510~550)이 교대로 배치된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기집진장치(1-3)의 대전부(10-3)의 각 대전셀(310~350)를 통과하는 기류의 유속 분포가 다르면, 대전부(10-3) 각 대전셀(310~350)의 방전와이어들(510~550)이 서로 다른 전기저항값을 가지도록 하여 대전부(10)에서의 각 대전셀(310~350) 별 입자 대전효율을 다르게 구성한다.
대전부(10-3) 각 대전셀(310~350)의 방전와이어들(510~550)이 병렬로 설치되고 각 대전셀(310~350)의 전기저항값이 동일하다면, 고전압전원(30)에 의해 대전부(10-3)로 일정 전압이 인가될 때 각 대전셀(310~350)에 인가되는 전압 및 전류는 동일하게 된다. 하지만, 각 대전셀(310~350) 별로 방전와이어(510~550)에서 서로 다른 전기저항값을 갖도록 하면, 전기저항값에 따라 각 대전셀(310~350)에 인가되는 전압은 같지만 전류는 달라지게 된다. 이와 같은 방법으로 대전부(10-3) 각 대전셀(310~350)의 코로나 전류량을 변화시켜 상술한 본 발명의 일 실시예 또는 다른 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.
즉, 제3대전셀(330)에서 기류의 유속이 가장 빠르다면 제3방전와이어(530)의 전기저항값을 가장 작은 X[Ω] 하여 유속으로 인한 대전량 감소를 코로나 전류 량 을 통해 보상해 줄 수 있도록 한다.
또한, 제1 및 제5대전셀(310,350)에서 기류의 유속이 가장 느리다면 제1 및 제5방전와이어(510,550)의 전기저항값을 가장 큰 Y[Ω] 하여 코로나 전류량이 감소하더라도 느린 유속으로 인하여 충분한 입자 대전효율이 가능해진다.
마찬가지로, 제2 및 제4대전셀(320,340)에서 기류의 유속이 평균적이라면 제2 및 제4방전와이어(520,540)를 평균적 전기저항값인 Z[Ω]으로 하여 충분한 입자 대전효율이 가능해진다.
따라서, 기류의 유속에 따라서 방전와이어(510~550)의 전기저항값을 달리하여 제1대전셀(310), 제2대전셀(320), 제3대전셀(330), 제4대전셀(340), 제5대전셀(350)의 대전효율을 비슷하게 하여, 기류의 유속이 빠른 영역에서도 대전효율의 저하없이 먼지입자를 효율적으로 대전시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전체 에너지를 대전부(10-3) 각 대전셀(310~350) 별로 효율적으로 배분하여 사용할 수 있게 되어 전체적인 에너지 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명의 또 다른 실시예를 도 7을 참조하여 설명한다. 또, 전술한 일 실시예와 동일한 구성 요소를 나타내는 경우에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다. 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기집진장치의 일부를 나타낸 도면이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기집진장치(1-4)의 집진부(20-1)는 대전부(미도시)에서 대전된 먼지입자를 집진하기 위하여 고전압전극들(710~750)과 저전압전극들(810~860)을 포함하여 구성된다.
저전압전극들(810~860)은 기류의 유속(V1,V2,V3,V4,V5)에 따라서 서로 다른 간격을 두고 교대로 적층 배치되며, 각 저전압전극들(810~860)의 중심이 되는 위치에 고전압전극들(710~760)이 교대로 배치된다.
이러한 집진부(10)는 하나의 고전압전극(710~760)과 한 쌍의 저전압전극(810~850)으로 구성된 집진셀(610~650)이 반복적으로 형성되는데, 이때, 인접하는 저전압전극들(810~860) 사이의 간격은 기류의 유속(V1,V2,V3,V4,V5)에 따라서 각 집진셀(310~350) 별로 다르게 구성될 수 있다.
즉, 기류의 유속이 제3유속(V3)으로 가장 빠른 제3대전셀(630)에서 제3저전압전극(830)과 제4저전압전극들(840) 사이의 간격을 가장 좁게 하여 기류의 유속으로 인한 집진량 감소를 쿨롱력 상승을 통해 보상해 줄 수 있게 된다.
또한, 기류의 유속이 각각 제1 및 제5유속(V1,V5)으로 가장 느린 제1 및 제5대전셀(610,650)에서는 제1 및 제2저전압전극(810,820) 사이의 간격, 제5 및 제6저전압전극(850,860) 사이의 간격을 가장 크게 하여 쿨롱력이 감소하더라도 느린 유속으로 인하여 충분한 입자 집진효율이 가능해진다.
마찬가지로, 기류의 유속이 제2 및 제4유속(V2,V4)으로 평균적인 제2 및 제4집진셀(620,640)에서는 제2 및 제3저전압전극(820,830) 사이의 간격, 제4 및 제5저전압전극(840,850) 사이의 간격을 각각 평균적으로 하여 충분한 입자 집진효율이 가능해진다.
따라서, 기류의 유속에 따라서 서로 인접한 저전압전극들(810~850) 사이의 간격을 조절하여 제1집진셀(610), 제2집진셀(620), 제3집진셀(630), 제4집진 셀(640), 제5집진셀(650)의 집진효율을 비슷하게 구성할 수 있게 된다.
그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치(1-4)는 기류의 유속이 빠른 영역에서도 집진효율의 저하없이 먼지입자를 효율적으로 집진시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전체 에너지를 집진부(20-1)의 각 집진셀(610~650) 별로 효율적으로 배분하여 사용할 수 있게 되어 전체적인 에너지 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치는 상술한 각각의 실시예를 개별적으로 실시할 수 있을 뿐만 아니라, 각각의 실시예 중 적어도 일부를 병합하여 실시할 수 있음은 물론이다.
다음, 본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치가 적용된 공기청정기에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 공기청정기를 나타낸 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공기청정기(2)는 공기가 토출되는 토출구(3a)가 상면에 형성되는 공기청정기 본체(3)와, 공기청정기 본체(3)에 결합되고 공기가 흡입되는 흡입구(4a)가 형성된 흡입그릴(4)과, 공기청정기 본체(3)의 내부에 장착되어 외부의 공기를 공기청정기 본체(3) 내부로 강제 순환시키는 송풍장치(5)와, 흡입그릴(4)의 배면에 배치되어 흡입된 공기 중의 부피가 큰 먼지를 거르는 에어필터(6)와, 에어필터(6) 후방에 배치되어 흡입되는 공기 중의 먼지입자를 고전압으로 전리시켜 포집하는 전기집진장치(1)를 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 공기청정기(2)는 송풍장치(5)의 동작에 따라 외부 공기가 흡입된 후 에어필터(6) 및 전기집진장치(1)에 의해 깨끗한 공기로 변화되어 외부로 토출된다.
즉, 공기청정기 본체(3)의 내부에 설치된 송풍장치(5) 및 전기집진장치(1)에 전원이 인가되면, 송풍장치(5)가 구동되어 외부 공기를 흡입하게 된다. 외부 공기는 흡입그릴(4)에 형성된 흡입구(4a)를 통해 유입된 후 에어필터(6)를 거치면서 비교적 큰 먼지가 걸러지게 되고, 이어 전기집진장치(1)를 거치면서 미세한 먼지까지 걸러지게 된다.
여기서, 전기집진장치(1)는 전원이 인가됨에 따라 코로나 방전을 형성하여 통과하는 미세한 먼지입자를 전리시킨 후, 전리된 먼지입자를 포집함으로써 공기 중에 포함된 미세한 먼지입자를 제거한다.
이때, 송풍장치(5)가 구동되어 외부 공기가 흡입되는 경우에 일 부분에서는 상대적으로 빠른 유속으로 흡입되고 다른 부분에서는 느린 유속으로 흡입되게 되는데, 이러한 유속의 차이는 전기집진장치(1)의 대전부(미도시)에서 다른 대전효율(또는 집진부(미도시)에서 다른 집진효율)을 가지도록 하여 전기집진장치(1)가 전체 에너지를 효율적으로 배분하여 사용할 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전기집진장치 및 이를 포함하는 공기청정기는 전기집진장치를 통과하는 기류의 특성에 맞게 대전부 또는 집진부에서 대전효율 또는 집진효율을 달리 형성하여, 유속이 빠른 영역에서도 먼지입자를 효율적으로 대전시키고, 전체 에너지를 각 셀 별로 효율적으로 배분하여 사용하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 2단 전기집진장치의 기본적 원리를 나타낸 도면이다.
도 2는 2단 전기집진장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기집진장치를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 전기집진장치의 대전부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기집진장치의 일부를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기집진장치의 일부를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기집진장치의 일부를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 공기청정기를 나타낸 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
1...전기집진장치 2...공기청정기
10...대전부 20...집진부
30,40...고전압전원 50...송풍유닛
110~150...방전전극 210~260...대향전극
310~350...대전셀

Claims (20)

  1. 공기 중의 먼지입자를 대전시키기 위하여 적어도 두 개의 대전셀이 서로 평행하게 인접하여 배치되는 대전부와, 상기 대전부에서 대전된 먼지입자를 집진하는 집진부를 포함하며,
    상기 대전셀 중 어느 하나는 상기 먼지입자가 제1유속으로 통과하는 제1셀과, 상기 먼지입자가 상기 제1유속과 다른 제2유속으로 통과하는 제2셀을 포함하며,
    상기 제1셀과 상기 제2셀에서는 각각 상기 먼지입자를 다른 대전효율로 대전시키는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1유속이 상기 제2유속에 비해 빠르면 상기 제1셀 사이의 간격은 제2셀 사이의 간격에 비해 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1유속이 상기 제2유속에 비해 빠르면 상기 제1셀을 형성하는 방전전극의 두께는 상기 제2셀을 형성하는 방전전극의 두께에 비해 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1유속이 상기 제2유속에 비해 빠르면 상기 제1셀을 형성하는 방전전극의 전기저항값의 크기는 상기 제2셀을 형성하는 방전전극의 전기저항값의 크기에 비해 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 대전셀은 평판형의 대향전극들과, 상기 대향전극들의 중심위치에서 상기 대향전극들에 평행하게 배치되는 방전전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 방전전극들은 방전 와이어들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
  7. 공기 중의 먼지입자를 대전시키기 위하여 적어도 두 개의 대전셀이 서로 평행하게 인접하여 배치되는 대전부와, 상기 대전부에서 대전된 먼지입자를 집진하기 위하여 적어도 두 개의 집진셀을 가지는 집진부를 포함하며,
    상기 집진셀 중 어느 하나는 상기 먼지입자가 제1유속으로 통과하는 제1셀과, 상기 먼지입자가 상기 제1유속과 다른 제2유속으로 통과하는 제2셀을 포함하며,
    상기 제1셀과 상기 제2셀에서는 각각 상기 먼지입자를 다른 집진효율로 집진시키는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1유속이 상기 제2유속에 비해 빠르면 상기 제1셀 사이의 간격은 제2셀 사이의 간격에 비해 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 집진셀은 상기 먼지입자를 포집하기 위하여 고전압전극과 저전압전극을 서로 교대로 적층하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
  10. 공기 중의 먼지입자를 대전시키기 위하여 복수의 대전셀이 서로 평행하게 인접하여 배치되는 대전부와, 상기 대전부에서 대전된 먼지입자를 집진하기 위하여 복수의 집진셀을 가지는 집진부와, 상기 대전셀 및 집진셀의 일측에 설치되어 대전셀 및 집진셀의 내부에 기류를 형성하는 송풍장치를 포함하며,
    상기 대전셀 또는 집진셀 중 적어도 어느 하나에서는 각각 기류의 유속에 따라 대전효율 또는 집진효율이 달리 설정되는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
  11. 공기 중의 먼지입자를 대전시키기 위하여 적어도 두 개의 대전셀이 서로 평행하게 인접하여 배치되는 대전부와, 상기 대전부에서 대전된 먼지입자를 집진하는 집진부와, 상기 대전부 및 집진부에서 기류의 유속을 형성시키는 송풍장치를 포함하며,
    상기 대전부 또는 집진부 중 적어도 어느 하나는 상기 기류의 유속에 따라서 서로 다른 간격을 두고 배치되는 복수의 제1전극들과, 상기 제1전극들의 중심위치에서 상기 제1전극에 평행하게 배치되는 복수의 제2전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1전극들 및 제2전극들은 각각 코로나 방전을 형성하는 대향전극들 및 방전전극들로 구성되는 대전부를 형성하며,
    상기 방전전극들은 각각 서로 다른 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1전극들 및 제2전극들은 각각 코로나 방전을 형성하는 대향전극들 및 방전전극들로 구성되는 대전부를 형성하며,
    상기 방전전극들은 각각 서로 다른 전기저항값을 가지는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1전극들 및 제2전극들은 서로 교대로 배치되는 고전압전극들 및 저전압전극들로 구성되어, 각각 먼지입자를 집진하는 집진부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기집진장치.
  15. 상면에 토출구가 형성된 공기청정기 본체와,
    상기 공기청정기 본체에 결합되고 공기가 흡입되는 흡입구가 형성된 흡입그릴과,
    상기 본체의 내부에 장착되어 외부의 공기를 본체 내부로 강제 순환시켜 기류를 형성하는 송풍장치와,
    상기 흡입그릴의 배면에 배치되어 흡입되는 공기 중의 먼지입자를 고전압으로 대전시켜 포집하는 전기집진장치를 포함하며,
    상기 전기집진장치는 공기 중의 먼지입자를 대전시키기 위하여 복수의 대전셀이 서로 평행하게 인접하여 배치되는 대전부와, 상기 대전부에서 대전된 먼지입자를 집진하기 위하여 복수의 집진셀을 가지는 집진부를 포함하며,
    상기 대전셀 또는 집진셀 중 적어도 어느 하나에서는 각각 기류의 유속에 따라 대전효율 또는 집진효율이 달리 설정되는 것을 특징으로 하는 공기청정기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 대전셀 또는 집진셀 중 적어도 어느 하나는 상기 기류의 유속에 따라서 서로 다른 간격을 두고 배치되는 복수의 제1전극들과, 상기 제1전극들의 중심위치에서 상기 제1전극에 평행하게 배치되는 복수의 제2전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기청정기.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 대전셀은 각각 코로나 방전을 형성하는 복수의 대향전극들 및 방전전극들로 구성되며,
    상기 방전전극들은 각각 서로 다른 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 공기청정기.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 대전셀은 각각 코로나 방전을 형성하는 복수의 대향전극들 및 방전전극들로 구성되며,
    상기 방전전극들은 각각 서로 다른 전기저항값을 가지는 것을 특징으로 하는 공기청정기.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제1전극들 및 제2전극들은 서로 교대로 배치되는 방전전극들 및 대향전극들로 구성되어, 각각 먼지입자를 대전하는 대전부를 형성하는 것을 특징으로 하는 공기청정기.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 제1전극들 및 제2전극들은 서로 교대로 배치되는 고전압전극들 및 저전압전극들로 구성되어, 각각 먼지입자를 집진하는 집진부를 형성하는 것을 특징으로 하는 공기청정기.
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