KR101925848B1 - 음이온화 및 양이온화를 이용한 미세먼지 제거 장치 - Google Patents

음이온화 및 양이온화를 이용한 미세먼지 제거 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 음이온화부와 양이온화부를 모두 분리 배치하여, 모든 미세먼지의 이온화율을 최대로 증가시킬 수 있는 음이온화 및 양이온화를 이용한 미세먼지 제거장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은, 유입 공기를 가열하여 미세먼지의 이온화율을 촉진시킨 후 전자를 방사시키거나 전자를 떼어내어 유입되는 공기 중의 이물질 입자(미세먼지, 휘발성 유기화합물, 중금속 등 포함)의 음/양이온화를 향상시키는 이온화부, 미세먼지를 포집하기 위하여, 직류전압을 인가하는 방법과 음/양극을 교대(10~30 Cycle/sec)로 입력할 수 있는 PAEF(Pulse Alternative Electric Field)전압을 더 추가한다. 선분 전기장에 Chaos 전기장을 형성하는 메쉬 전극에 상기 이온화부에 의해 음/양이온화된 이물질 입자를 효과적으로 포집하는 집진부, 그리고 상기 집진부에 탈부착 가능하게 장착되어, 상기 이물질 입자를 점착시키는 글리세린이 도포된 점착 필터를 포함한다. PAEF는 메쉬망에 부착된 미세먼지를 점착 필터로 재차 이동시켜 메쉬망을 청결하게 해주는 역할이 더 추가한다. 그리고 최종적으로 배출하는 공기는 미세먼지 제거, 살균작용, 음이온 발생추가로 청정 음이온 공기를 실내에 공급한다.

Description

음이온화 및 양이온화를 이용한 미세먼지 제거 장치{FINE DUST REMOVER USING NEGATIVE AND POSITIVE IONIZED CHARGE}
본 발명은 음이온화 및 양이온화를 이용한 미세먼지 제거장치에 관한 것이다.
스모그 및 황사에 대비해서 미세먼지는 일반 미세먼지와 초미세 먼지로 나뉜다. 일반 미세먼지는 10마이크로미터 이하로 머리 굵기의 10분의 1 정도지만 초 미세먼지는 지름 2.5이하 마이크로미터로 머리 굵기의 30분의 1밖에 되지 않고 발암 물질인 중금속 성분과 여러 가지 유해 물질이 섞여 있을 뿐만 아니라 육안으로 확인할 수 없다. 특히 한반도에서 측정되는 총 미세먼지 중 중국 발은47%, 국내 산업체 및 차량 매연에서 41% 미세먼지 발생 빈도가 날로 증가하며 미세먼지로 인한 각종 질환이 급증하고 있다.
특히, 초미세먼지는 각종 호흡기 질환을 일으키고 허파 등의 호흡기의 가장 깊은 곳까지 침투 혈관으로 들어가 혈액의 점성을 높여 뇌졸중 등 심 혈관 질환과 각종 암을 유발한다.
실내 공기 질과 미세먼지로 인한 각종 질환 급증 및 암 유발에 대한 관심이 높아지며, 공기 중의 미세먼지의 위해성에 관심이 고조되고 있다. 기체 성분 중에는 건강에 해로운 독성을 갖는 기체성분들(포름알데히드, 휘발성 유기 화합물 등)이 오염물질로 혼합되어 있기도 하고, 분진으로는 먼지와 세균이 부유하고 있다. 공기에 혼합되어 있는 세균 및 중금속들은 대부분 미세먼지에 붙어 있는 경우가 많다. 따라서 공기 중의 먼지를 제거하여 공기를 깨끗이 정화할 필요성이 있다. 특히 중금속이 포함된 미세먼지는 암 유발과 신생아 사망률 증가로 침묵의 살인자라 한다.
따라서, 대기 중이나 특정한 환경하에 존재하는 미세 입자들을 제어하는 기술들은 다양한 기술 분야에서 광범위하게 응용되고 있으며, 산업적, 특히 국민건강과 의료 복지를 위한 국가 재난상의 시급한 대책으로 미세먼지 제거기 개발에 국내외적으로 중요한 위치를 차지하고 있다.
종래에 미세먼지 제거장치는 전기 집진 원리를 이용하여 미세먼지를 제거한다. 이러한 미세먼지 제거 장치는 크게 전기장을 형성하는 이온화부와 이온화부에 의해 음/양이온화된 먼지입자가 집진되는 집진부를 포함할 수 있고, 공기가 코로나 및 플라즈마 방전으로 유도되어 이온화부를 통과한 후 집진부를 통과하는 동안 공기 중의 먼지가 집진부에 포집될 수 있다. 이온화부는 미세입자를 이온화시키고 이온화된 미세입자를 집진전극 사이로 유도하여 집진판에 부착시킴으로써 미세먼지를 제거한다.
그런데 종래의 미세먼지 제거장치들은 대부분 미세먼지를 음이온화시키기만 하여 집진을 하고 있는데, 미세먼지를 이루는 원소들의 이온화도는 모두 다르기 때문에 이러한 경우 양이온이 되기 쉬운 원소는 음이온화되지 않아 결국 미세먼지의 일부는 집진을 할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 음이온화부와 양이온화부를 모두 분리 배치하여, 모든 미세먼지의 이온화율을 최대로 증가시킬 수 있는 음이온화 및 양이온화를 이용한 미세먼지 제거 장치를 제공하기 위함이다.
또한, 양이온화부를, 다수개의 방사형 미세 침이 형성되어 있는 양극 및 음극으로 구현하고 양극은 접지되고 음극은 음전압으로 대전되도록 하여, 미세 침 주위에 강한 수렴/발산 전기장이 형성되게 하고, 특히 미세 침 끝부분에서는 전기장의 세기와 밀도가 최대가 되어 미세먼지로부터 전자를 흡수 후 접지로 배출하므로 미세먼지는 양이온화 된다. 음이온화부는 전자를 발생시켜 미세먼지를 음이온화 시키게 된다. 이에 따라 미세먼지로부터 효과적으로 전자를 흡수할 수 있는 음이온화 및 양이온화를 이용한 미세먼지 제거 장치를 제공하기 위함이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음이온화 및 양이온화를 이용한 미세먼지 제거 장치는, 공기 중 분자를 이온화하여 전자를 발생시켜 공기 중의 이물질 입자(미세먼지)를 음이온화시키는 음이온화부, 및 상기 이물질 입자(미세먼지)의 전자를 흡수 후 접지로 배출하는 전기장을 발생시켜 상기 이물질 입자(미세먼지)를 양이온화시키는 양이온화부를 포함하는 이온화부; 및 상기 이온화부에 의해 이온화된 이물질(미세먼지)을 집진하는 집진부;를 포함하고, 상기 양이온화부는, 다수개의 미세 침이 방사형으로 서로 마주 보는 구성으로 형성되어 있는 양극 및 음극을 포함하며, 양극은 접지되어 미세먼지로부터 전자를 흡수후 접지로 배출하여 양 이온화하고 음극은 음전압으로 대전되어 전위차가 형성되면서 인체에는 전기적 충격이 없는 안전성을 유도한다.
또한, 상기 미세먼지를 포집하기위한 집진부는 선분 전기장을 형성하는 와이어 메쉬 전극에 상기 이온화부에 의해 음/양이온화된 이물질 입자(미세먼지)를 포집하고, 본 발명의 미세먼지 제거장치는, 상기 집진부에 탈부착 가능하게 장착되고, 미세먼지 제거 장치 내에서의 송풍 방향과 나란한 방향으로 위치하여 상기 음/양이온화된 이물질 입자(미세먼지)를 점착시키는 점착 필터;를 더 포함한다.
또한, 상기 미세먼지를 포집하기 위한 집진부는 적어도 하나 이상의 양극 메쉬망 및 적어도 하나 이상의 음극 메쉬망이 서로 평행하게 마주보도록 교차 배치되고, 본 발명의 미세먼지 제거 장치(점착 필터)는 상기 양극 메쉬망 및 상기 음극 메쉬망 사이에 탈부착 가능하게 설치되고, 미세먼지 제거 장치 내에서의 송풍 방향과 평행한 방향으로 공기 유통에 방해주지 않고 상기 음/양이온화된 이물질 입자(미세먼지)를 점착 필터에 포집시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 점착 필터는, 적당량 농도의 글리세린이 도포된 점착 필터를 포함한다. 글리세린 용액은 공기 중에서 증발하지 않고 오히려 공기에 포함된 습기를 일정량 흡수하여 항상 점성도를 유지해 미세먼지를 흡착할 수 있는 특징을 갖고 있다.
또한, 본 발명의 음이온화 및 양이온화를 이용한 미세먼지 제거 장치는, 외부 일반 먼지를 필터링하는 적어도 하나의 먼지 필터, 내부에 유입된 공기를 가열하여 상기 이물질 입자(미세먼지)의 이온화율을 가속시키는 공기 가열부, 내부와 외부의 공기 순환을 위한 송풍기, 자외선을 발생시켜 유입공기를 멸균하는 기능을 제공하는 자외선 발생부, 그리고 최종적으로 음이온을 발생으로 전자를 미세먼지 제거와 멸균된 공기로 확산시켜 청정 음이온 공기를 배출하는 전자 이온 생성부 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 음이온화부와 양이온화부를 모두 분리 배치하여, 이온화되지 않는 미세먼지가 없도록 하여 미세먼지의 이온화율을 극대화시킬 수 있는 음이온화 및 양이온화를 이용한 미세먼지 제거 장치를 제공할 수 있다.
또한, 양이온화부를, 다수개의 방사형 미세 침이 형성되어 있는 양극 및 음극으로 구현하고 양극은 접지되고 음극은 음전압으로 대전되도록 하여, 미세 침 주위에 강한 수렴/발산 전기장이 형성되게 하고, 특히 미세 침 끝부분에서는 전기장의 세기와 밀도가 최대가 되어 미세먼지로부터 전자를 흡수 후 접지로 배출하므로 미세먼지는 양이온화 된다. 음이온화부는 전자를 발생시켜 미세먼지를 음이온화 시키게 된다. 이에 따라 미세먼지에 효과적으로 전자를 부착시켜 형성된 음이온들과, 미세먼지로부터 전자를 흡수 후 접지로 배출된 양이온들을 이용한 미세먼지 제거 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 미세먼지 제거 장치의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2(a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세먼지 제거 장치의 동작을 설명하기 위한 구성도, 도 2(b)는 RPI 방사형 양이온부의 구성과 전압 배치도, 도 2(c)는 미세먼지 이온화부에서 음이온화부(EI), 양이온화부(RPI)의 분리 배치 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 집진부의 평행 메쉬망 타입 선분 전기장 내부 구성을 도식화한 것으로서, 양 전압 부위는 접지하여 Zero 볼트, 음극은 (-) 전압으로 하여 인체에 전기적 충격을 방지하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스트링 타입(String Type) 즉, 선분 타입 전기장을 종래의 평행판 전기장 분포와 세기 및 밀도를 비교하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 음/양 이온화된 미세먼지들이 집진부로 이동하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세먼지 제거 장치의 전체적 분해 사시도이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명 함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 선분 전기장을 이용한 미세먼지 제거 장치에 대하여 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 선분 전기장을 이용한 미세먼지 제거 장치의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 선분 전기장을 이용한 미세먼지 제거 장치(100)는 이온화부(101), 집진부(103), 전원부(105), 컨트롤러(107), 공기가열부(115), 멸균부(129), 전자 이온발생부(131)를 포함한다.
이온화부(101)는 유입되는 공기 중에 포함되어 있는 먼지 등의 이물질의 음/양이온화 서열에 따라 음극(-) 및 양극(+)을 띄도록 이온화시킨다. 이온화부(101)는 음이온화부(Electron Ionizer, EI)(109) 및 양이온화부(Radiation Wire of Positive Ionizer, RPI)(111)를 분리 배치 구성을 포함한다.
음이온화부(EI)(109)는 전자 발생 장치로 전자를 미세먼지에 흡착시켜 미세먼지를 음이온화 시킨다. 양이온화부(RPI)(111)는 미세먼지에서 전자를 흡수하는 강력한 전기장으로 전자를 접지로 배출하여 양이온화시킨다.
미세먼지는 무기물. 유기물, 금속원소들로 이루어져 있는데 이것들은 이온화도가 모두 다르며, 양이온이 되기 쉬운 원소와 음이온이 되기 쉬운 원소가 구분되어 있다. 따라서, 종래처럼 음이온화부(EI)의 구성만으로는 모든 미세먼지를 이온화시킬 수 없다. 본 발명의 실시예에서는 음이온화부(EI) (109)와 양이온화부(RPI)(111)를 모두 분리 배치하여, 미세먼지가 모두 음/양이온화되어 미세먼지 이온화율을 증가시켜 전기장에서 모두 분리 포집할 수 있다.
집진부(103)는 직류 전압으로 선분 전기장을 생성하여 전기장내로 음/양이온화된 미세먼지의 (+) 이온 또는 (-) 이온을 특정 방향으로 이동시켜 점착 필터(125)에 부착시킴으로써 포집한다. 집진부(103)는 와이어(wire) 메쉬(mesh) 타입의 선분 전기장과 이온화된 미세먼지가 포집되는 점착 필터(125)로 구성된다. 종래에 평행판 집진판은 전기장을 발생시키기 위해서 고전압을 필요로 하였고 일정한 전기장 세기 분포로 집진 효과가 높지 않다. 본 발명의 실시예에 따른 와이어 메쉬 타입의 선분 전기장은 낮은 전압에도 강력한 카오스 전기장이 미세먼지들을 발산 수렴하므로 속도가 감소와 와류되어 쉽게 점착 필터에 포집된다.
이러한 이온화부(101)와 집진부(103)의 구체적인 구성에 대해서는 도 2 ~ 도 6을 참고하여 설명하기로 한다.
전원부(105)는 이온화부(101)와 집진부(103)에 전압을 공급한다. 컨트롤러(107)는 전원부(105)의 작동을 제어하고 전원부(105)에서 이온화부(101)와 집진부(103)에 인가되는 전압을 제어한다. 또한 전원부(105)는 직류전압뿐만 아니라 10~30회/초 (+), (-)를 교대로 변형하여 마치 교류와 같은 전압을 공급할 수 있는 즉, 교대 직류 전압 PAEF(Pulse Alternative E-Field) 공급방법의 특징을 더 추가한다. 컨트롤러(107)는 전원부(105)로부터 이온화부(101)와 집진부(103)에 각각 인가되는 전압의 온/오프 및 전압 조절을 위한 제어신호를 전원부(105)로 출력할 수 있다.
도 2(a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세먼지 제거 장치의 동작을 설명하기 위한 구성도이고, 도 2(b)는 양이온화부(111)의 음극과 양극의 단면도이고 도 2(c)는 음이온화부(109)와 양이온화부(111)의 분리 배치도이다. 분리 배치하므로 음/양이온화된 미세먼지의 중성화됨을 방지하면서 집진부(103)에 최대로 흡착되는 구성도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 집진부의 평행 메쉬망 타입 선분 전기장 내부 구성을 도식화한 것으로서, 양 전압 부위는 접지하여 Zero 볼트, 음극은 (-) 전압으로 하여 인체에 전기적 충격을 방지하는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선분 스트링 타입(String Type) 전기장을 종래의 평행판 전기장과 전기장 세기 및 밀도를 비교하는 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 음/양이온화된 미세먼지가 선분 전기장에서 포집되는 집진부의 원리를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세먼지 제거 장치의 분해 사시도이다.
먼저, 도 2를 참고하면, 미세먼지 제거 장치(100)는 제1 먼지 필터(113), 공기가열부(115), 송풍기(Fan)(117), 제2 먼지 필터(119), 음이온화부(EI)(109), 양이온화부(RPI)(111), 점착 필터(125), 집진부(103), 제3 먼지 필터(127), 멸균부(ultravioletC)(129), 전자 이온 생성부(Electron Ion Generator, EIG)(131)를 포함한다.
제1 먼지 필터(113)는 외부 먼지를 1차적으로 제거하여, 음이온화부(EI)(109), 양이온화부(RPI)(111), 집진부(103)에 먼지 부착으로 인한 오염과 전기적 쇼트를 방지한다. 제1 먼지 필터(113)는 탈취 필터(미도시)를 포함할 수 있다.
공기 가열부(115)는 미세먼지 제거 장치(100)의 내부로 유입된 공기를 가열하여, 미세먼지 이온화율을 급상승시키는 역할을 한다. 히터(115)는 석영관 히터(Quartz TubeHeater)가 사용될 수 있다. 히터(155)에 의해 열에너지를 받은 미세먼지는 이온화가 되기 쉬운 들뜬상태가 되므로 이온화 율이 급격하게 상승된다. 이러한 원리로 공기 가열부(115)는 상대적으로 미세먼지 발생 빈도가 낮고 온도가 높은 여름철에는 오프(Off)되고, 상대적으로 미세먼지 발생 빈도가 높고 온도가 낮은 봄, 가을, 겨울철에는 온(On)하여 이온화율을 급상승시켜 미세먼지 제거 기능을 향상시키게 된다.
송풍기(117)는 풍량을 1~3, 3~5, 5~8 m3/min로 조절 가능하고, 취침시에는 저소음(Low noise)으로 구현된다. 송풍기(117)는 미세먼지 제거 장치(100)의 내부에 배치된다. 송풍기(117)는 미세먼지 제거 장치(100)의 외부 공기가 미세먼지 제거 장치(100)의 내부로 흡입되어 음이온화부(EI)(109), 양이온화부(RPI)(111), 집진부(103), 점착필터(125)를 통과하여 미세먼지 제거 장치(100)의 외부로 토출될 수 있도록 공기를 유동하는 역할을 한다. 송풍기(117)는 회전력을 발생하는 모터(미도시) 및 모터(미도시)에 의하여 회전하는 송풍팬(미도시)을 포함할 수 있다.
제2 먼지 필터(119)는 제1 먼지 필터(113)를 통과한 외부 먼지를 2차적으로 제거함으로써, 양이온화부(RPI)(111), 집진부(103)에 먼지로 인한 오염과 전기적 쇼트를 방지한다. 상기 제1 먼지 필터(113)와 제2 먼지 필터(119)를 통하여 이온화부(101)와 집진부(103)에서 전기적 안전성을 유지하며 성능을 발휘할 수 있게 된다. 제2 먼지 필터(119)는 탈취 필터(미도시)를 포함할 수 있다.
음이온화부(EI)(109)는 저전력(예, AC 220Volt, 0.5Watt)을 사용할 수 있다. 음이온화부(EI)(109)는 미세먼지에 전자를 흡착시켜 음이온화한다. 음이온화부(EI)(109)는 미세먼지가 음이온화될 때, 균질의 음이온화 분포를 형성하도록 구성 및 배치가 최적화된다.
음이온화부(EI)(109)는 공기 중 분자를 이온화하여 전자(e-)를 발생하는 카본 브러쉬(carbon brush)(133)를 포함한다. 카본 브러쉬(133)는 안정적이고 더 많은 양의 전자(e-)를 공기 중으로 안정적으로 발생시켜 주는 역할을 하며, 이러한 전자(e-)는 미세먼지에 흡착되어 미세먼지의 음이온화율을 증가시킨다.
양이온화부(RPI)(111)는 다수 개의 미세 침이 방사형으로 마주 보도록 형성되어 있는 양극 및 음극을 포함하며, 양극은 접지되고 음극은 음전압으로 대전되어 전기적 안전성을 가지면서, 유입된 미세먼지의 전자를 흡수 후 접지로 배출하여 양이온화시킨다. 양이온화부(RPI)(111)의 전기장은 미세먼지의 이온화 서열에 따라 전자를 흡수하여 양이온화 시킨다. 양이온화부(RPI)의 양극 및 음극에 형성되어 있는 미세 침으로 인하여, 미세 침 주위에는 강한 수렴/발산 선분 전기장이 형성되고, 특히 미세 침 끝부분에서는 전기장의 세기가 최대가 된다. 이에 따라 미세먼지로부터 효과적으로 전자를 흡수하여 접지로 배출할 수 있다. 양이온화부(RPI)(111)는 각종 다양한 미세먼지들 중에 이온화 서열에 따라 양이온화가 잘되는 미세먼지는 더욱더 이온화를 상승시켜 집진부(103)에서 제거되는 효율을 상승시킨다.
집진부(103)는 적어도 하나 이상의 제1 메쉬망(121) 및 적어도 하나이상의 제2 메쉬망(123)으로 구성된다. 제1 메쉬망(121)과 제2 메쉬망(123)은 직류 전압으로 메쉬 내부에 각 선분들 사이에서 발생되는 카오스(Chaos)의 복잡한 수렴/발산 전기장형성으로 이온화된 미세먼지는 속도가 감소 및 와류되어 급격하게 점착 필터에 흡착된다. 모든 제1 메쉬망(121)과 제2 메쉬망(123)은 로터스 이펙트 메쉬(Lotus Effect Mesh)가 사용될 수 있다. 로터스 이펙트 메쉬는 특수한 물질이 메쉬에 코팅되어 먼지나 수분이 쉽게 떨어져 나가는 효과, 즉 발수효과와 유사하므로 메쉬에 코팅된 먼지나 수분을 교대 직류 전압 PAEF(Pulse Alternative E-Field) 공급방법으로 모두 점착 필터(125)로 포집하여 언재나 매쉬망은 청결하므로 전기장 발생 효과가 상승된다. 이때, 제1 메쉬망(121)은 (-)극으로 대전되고, 제2 메쉬망(123)은 (+)극 그라운드(Ground)에 접지되어 “Zero 볼트”를 나타내므로 외부에서 혹 감전이 되더라도 안전한 카오스 전기장 효과를 유지하면서 내/외부적으로 전기적 안전성을 갖도록 한다.
제1 메쉬망(121)과 제2 메쉬망(123)은 도 3과 같이, 서로 일정 간격으로 평행 마주하도록 배치되어 공기 유로에 저항 받지 않도록 하는 구조로 강력한 카오스 선분 전기장을 발생한다.
도 4의 (a)는 선분(string type) 전기장 세기와 밀도의 단면도이고, 도 4의 (b)는 평행판 전기장 세기와 밀도의 단면도이다. 선분 전기장은 평행판 전기장에 비해 몇천배 강한 집중/발산 전기장 세기와 밀도를 형성한다. 선분(string line)이 많을수록 전기장의 집중과 발산은 강해진다. 따라서, 종래처럼 고전압을 사용하지 않고도 강력한 수렴/발산 Chaos 전기장을 획득할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 메쉬망(121)과 제2 메쉬망(123)과 사이에 유입되는 음/양이온화된 미세먼지는 강력한 전기장 세기 상하/좌우, 인력/척력 운동으로 속도가 감소하고 와류가 발생되어, 제1 메쉬망(121)과 제2 메쉬망(123)에 이온화의 부호에 따라 각각 따로 접착 필터(125)에 흡착된다.
이때, (-)로 이온화된 미세먼지는 제2 메쉬망(123), 즉 (+) 메쉬망쪽 점착필터에 흡착되고, (+)로 이온화된 미세먼지는 제1 메쉬망(121), 즉 (-) 메쉬망쪽 점착 필터에 흡착된다.
또한, 제1 메쉬망(121)과 제2 메쉬망(123)은 선분 전기장을 발생시키는 메쉬망 사이사이에 점착 필터(125)가 탈부착 가능하게 설치된다. 점착 필터(125)는 증발없는 무독성 점성력 특수액체가 도포된 필터로서, 하나의 실시예에 따르면, 적당량 농도의 글리세린(C3H5(OH)3) 점착 필터일 수 있다. (-)로 이온화된 미세먼지 및 (+)로 이온화된 미세먼지는 제1 메쉬망(121) 및 제2 메쉬망(124)의 점착 필터(125)에 각각 점착된다.
또한, 제1 메쉬망(121), 제2 메쉬망(124) 및 점착 필터(125)는 모두 미세먼지 제거 장치 내에서의 송풍 방향과 평행한 방향으로 설치되어 미세먼지 내에서의 공기 유로를 방해하지 않으면서도 이온화된 미세먼지를 점착시킬 수 있다.
종래에는 미세먼지를 음/양이온화한 후 집진판으로 집진하고 나서, 집진판에 물을 흘리는 등 수막을 형성하여 물로 미세먼지를 씻어내야 했다. 따라서, 전기와 물을 같이 쓰기 때문에 안전상의 위험이 존재하였다. 반면, 본원 발명의 실시예에 따른 점착필터 방식은 물을 쓰지 않기 때문에 안전하며, 점착필터(125)가 선분 전기장을 발생시키는 메쉬망 사이사이에 평행하게 배치되어 통풍도 원활하게 하면서 이온화된 미세먼지를 점착시킬 수 있다. 또한, 점착필터(125)는 탈부착 가능하게 되어 있고, 글리세린 물질로 되어 있어서 오랜 시간이 지나도 촉촉하게 점착성을 유지시킬 수 있는 특성이 있다.
집진부(103)에서 이온화된 미세먼지는 점착필터(125)에 흡착될 뿐만 아니라 메쉬망에도 전기장에 의해 일부 흡착된다. 이렇게 흡착된 미세먼지를 점착필터(125)에 다시 2차적으로 점착시키기 위하여 컨트롤부(107)에서 직류전압을 초당 10~30회/초 (+), (-)부호를 교환하므로 메쉬에 접착된 미세먼지를 이탈시켜 모두 점착필터(125)에 재 부착된다. 점착필터만 교환하므로 메쉬는 따로 청소 없이도 언제나 청결을 유지하여 선분전기장을 효과적으로 발생한다. 이러한 PAEF(Pulse Alternative E-Field) 방법으로 집진효과를 향상시키며 메쉬 미세먼지 제거용으로 사용된다.
제3 먼지 필터(127)는 집진부(103)를 통과한 잔여 외부 먼지를 제거하고, 멸균부(129)에서는 자외선 C(UV-C)를 발생시켜 박테리아 및 병원균 등을 멸균함으로써, 최적의 청정 공기를 배출하도록 한다.
전자 이온 생성부(EIG)(131)는 음이온(e-)을 발생시켜 전자를 미세먼지 제거 및 멸균된 깨끗한 공기에 음이온 전자를 최대로 확산시킴으로써, 청정 음이온 공기를 배출하는 역할을 더 포함한다.
전술한 제1 먼지 필터(113), 공기가열부(115), 송풍기(Fan)(117), 제2 먼지 필터(119), 음이온화부(EI)(109), 양이온화부(RPI)(111), 집진부(103), 점착 필터(125), 제3 먼지 필터(127), 멸균부(129), 전자 이온 생성부(EIG)(131)는 전자파 차폐(Electro-Magnetic Shielding) 케이스(135)의 내부에 설치된다. 전자파 차폐 케이스(135)는 양이온화부의 양극 및 집진부의 제2 메쉬판과 함께 접지되어 있어 쇼크를 방지하고 인체와 내부 전자기기에 영향을 주지 않으며 외부로 전자파 방출되는 것을 차단하는 역할을 한다.
도 6을 참조하면, 전자파 차폐 케이스(135)의 내부는 공기 주입구(Air Inlet)(137)를 포함하고, 외부 일면에는 PCB 표시부(Display)(139)가 조립되도록 위치한다.
전자파 차폐 케이스(135)의 우측에서 좌측을 향하는 순서대로 제1 먼지 필터(113), 공기가열부(115), 송풍기(117), 제2 먼지 필터(119)가 장착된다. RPI 케이스(141)의 내부에는 음이온화부(EI)(109) 및 양이온화부(RPI)(111)가 장착되고, PCB 표시부(143)와 RPI 메쉬(112)를 포함한다.
RPI 케이스(141)의 좌측에는 전자파 차폐망(145)이 설치된다. 전자파 차폐망(145)의 내부에는 집진부 케이스(147)가 설치되며, 집진부 케이스(147)의 내부에는 제1 메쉬판(121)과 제2 메쉬판(123)이 다수가 교차 설치된다. 그리고 제1 메쉬판(121)과 제2 메쉬판(123) 사이에 점착 필터(125)가 다수가 탈부착이 가능하도록 장착된다.
전자파 차폐망(145)의 좌측에는 제3 먼지 필터(127), 멸균부(129), 전자 이온 생성부(EIG)(131)가 필터 교체용 케이스(149)의 내부에 설치된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 미세먼지 제거장치
101: 이온화부 103: 집진부
105: 전원부 107: 컨트롤러
109: 음이온화부 111: 양이온화부
112: RPI 메쉬 113: 제1 먼지 필터
115: 공기 가열부 117: 송풍기(FAN)
119: 제2 먼지 필터 121: 제1 메쉬망
123: 제2 메쉬망 125: 점착 필터
127: 제3 먼지 필터 129: 멸균부
131: 전자이온생성부 133: 카본 브러쉬
135: 전자파 차폐 케이스 137: 공기 주입구
139: PCB조립위치표시부 141: RPI 케이스
143: PCB 표시부 145: 전자파 차폐망
147: 집진부 케이스 149: 필터 교체용 케이스

Claims (7)

  1. 미세먼지 제거장치의 내부로 유입된 공기를 가열하여, 미세먼지 이온화율을 급상승시키는 공기 가열부;
    공기 중으로 전자를 발생시켜 공기 중의 이물질 입자(미세먼지)들을 음이
    온화시키는 음이온화부, 및 상기 이물질 입자의 전자를 흡수 후 접지로 배출하는 전기장을 발생시켜 상기 이물질 입자(미세먼지)들을 양이온화시키는 양이온화부를 포함하는 이온화부; 및
    상기 양이온화부는, 다수개의 미세 침이 방사형으로 마주 보도록 형성되어 있는 양극 및 음극을 포함하며, 양극은 접지되고 음극은 음전압으로 대전되며,
    상기 미세침은 선분 전기장을 발생시키되, 상기 미세 침의 끝 부분에 최대의 전기장을 발생시키며 강한 수렴 선분 전기장 또는 강한 발산 선분 전기장을 형성시키고,
    상기 이온화부에 의해 음/양이온화된 이물질(미세먼지)들을 집진하는 집진부; 를 포함하되,
    상기 집진부는 적어도 하나 이상의 양극 메쉬망 및 적어도 하나 이상의 음극 메쉬망이 서로 평행하게 마주보도록 교차 배치되어,
    상기 이온화부 및 집진부에 교대 직류 전압 PAEF(Pulse Alternative Electric-Field) 방법으로 양전압과 음전압을 바꿔(10~30 Cycle)가며 인가할 수 있는 전원부;
    자외선 C(UV-C)를 발생시켜 상기 미세먼지가 제거된 배출 공기에서 박테리아 및 병원균을 멸균하는 멸균부;
    음이온을 발생시켜 전자를 미세먼지 제거 및 멸균된 깨끗한 공기에 음이온 전자를 확산시켜, 청정 음이온 공기를 배출하는 전자 이온 생성부;
    상기 집진부에 점착필터가 탈부착 가능하게 장착되고 미세먼지 제거 장치 내에서 송풍 방향과 나란한 방향으로 위치하여 상기 대전된 이물질 입자(미세먼지)들을 점착시키되,
    상기 점착필터는 상기 양극 메쉬망 및 상기 음극 메쉬망 사이에 설치되는, 것을 특징으로 하는 음이온화 및 양이온화를 이용한 미세먼지 제거장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 점착 필터는,
    적당량 농도의 글리세린이 도포된 점착 필터를 포함하는, 음이온화 및 양이온화를 이용한 미세먼지 제거 장치.
  5. 제1항에서,
    외부 먼지를 필터링하는 적어도 하나의 먼지 필터,
    내부와 외부의 공기 순환을 위한 송풍기,
    중에서 적어도 하나를 더 포함하는, 음이온화 및 양이온화를 이용한 미세먼지 제거 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 양극 및 음극 메쉬망에 각각 직류 전압인 양전압과 음전압을 교대로 바꿔가며 인가하는 컨트롤러를 더 포함하는 음이온화 및 양이온화를 이용한 미세먼지 제거 장치.
  7. 제1항에서,
    메쉬망, 양이온화부(RPI), 전자파 차폐 케이스 그리고 전자파 차폐망은 공동으로 접지되어 전자파가 내외부로 방출되는 것을 차폐시키고 인체에 전기적 충격을 방지하는 것을 특징으로 하는 음이온화 및 양이온화를 이용한 미세먼지 제거 장치.
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