KR102305801B1 - 공기정화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기정화기에 관한 것으로서, 고전압이 인가되는 방전극, 및 상기 방전극과 이격되어 배치되며 표면에 절연 재질의 코팅층이 형성된 접지극을 구비하여, 이온을 발생시키는 이온 발생부; 및 일정 방향의 전기장을 형성하여, 상기 이온 발생부에서 발생한 이온에 의해 하전된 오염물 입자를 집진하는 전기집진부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 공기정화기는 공기정화의 효율이 우수하고 인체에 유해한 오존이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Description

공기정화기{Air cleaner}

본 발명은 공기정화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기정화의 효율이 우수하고 인체에 유해한 오존이 발생하는 것을 방지할 수 있는 공기정화기에 관한 것이다.

산업의 발전과 환경의 파괴가 진행됨에 따라 대기질은 지속적으로 악화되고 있고, 최근에는 특히 미세먼지나 초미세먼지에 대한 우려가 커지고 있다.

이러한 이유로 공장이나 차량에서 발생하는 공기 오염원을 저감하는 것과 관련된 기술 외에도 가정 등의 실내 공기를 정화하거나 실외에서 활동하는 사람이 공기 오염원에 노출되는 것을 방지하는 것과 관련된 기술에 대한 관심도 높아지고 있다.

실외에서 활동하는 사람이 공기 오염원에 노출되는 것을 방지하기 위한 기존의 휴대 가능한 일반적인 수단으로는 마스크가 있지만 마스크는 공기를 정화하는 효율이 높지 않아, 최근에는 보다 능동적으로 공기를 정화시킴으로써 공기 정화의 효율을 높일 수 있는 기술이 개발되고 있다.

예를 들어, 공개번호 제10-2018-0041558호의 '웨어러블형 휴대용 에어 블로워 및 이를 이용한 대기오염 모니터링 시스템'에서는 외기를 장치 내부로 흡입하여 필터링 한 후 정화된 공기를 사용자의 얼굴측으로 배출함으로써 실외의 사용자가 공기 오염원에 노출되는 것을 방지한다.

그런데 외기의 필터링 과정은 필터에 의해 이루어지기 때문에 장치를 사용함에 따라 필터가 오염되면 공기 정화의 효율이 급격하게 저하되고, 필터의 교체에 많은 비용이 소요된다.

한편, 공장에서 발생하는 먼지를 제거하는 데에는 전기집진 방식의 공기정화수단이 많이 사용되고 있고, 이러한 방식의 공기정화 수단은 공기정화 효율을 유지하기 위해 장치의 일부 구성을 교체할 필요가 없다.

그런데 전기집진을 위해서는 먼지를 이온으로 하전시킬 필요가 있는데, 이온을 발생시키는 부분에서는 이온 외에도 오존이 발생할 수 있고, 이러한 오존은 인체에 유해하므로 전기집진 방식을 휴대 가능한 공기정화수단에 적용하는 데 걸림돌이 될 수 있다.

KR 10-2018-0041558 A

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공기정화의 효율이 우수한 공기정화기를 제공함에 있다.

또한, 공기정화기의 사용 중 인체에 유해한 오존이 발생하지 않는 공기정화기를 제공하고자 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 위에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 고전압이 인가되는 방전극, 및 상기 방전극과 이격되어 배치되며 표면에 절연 재질의 코팅층이 형성된 접지극을 구비하여, 이온을 발생시키는 이온 발생부; 및 일정 방향의 전기장을 형성하여, 상기 이온 발생부에서 발생한 이온에 의해 하전된 오염물 입자를 집진하는 전기집진부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기정화기에 의해 달성된다.

상기 전기집진부는 서로의 사이에서 전기장을 형성하는 집진 접지극과 대응극을 구비하고, 상기 이온 발생부의 상기 접지극과 상기 전기집진부의 상기 집진 접지극은 서로 연결될 수 있다.

본 발명에 의한 공기정화기는 상기 코팅층에 쌓이는 전자를 상기 코팅층 외부로 배출시키는 전자배출수단을 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 전자배출수단은 상기 코팅층과 상기 집진 접지극을 일시적으로 연결하는 전도 재질의 연결대일 수 있다.

상기 코팅층은 합성수지로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 공기정화기는 상기 이온 발생부에서 상기 전기집진부 방향으로 공기를 이동시키는 팬을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 공기정화기는 오염물 입자를 이온에 의해 하전시킨 후 전기적 인력에 의해 집진하므로 공기 정화의 효율이 우수하다.

그리고 공기정화 과정에서 인체에 유해한 오존이 발생하지 않으므로 공기정화기를 거친 공기가 오히려 사람의 건강을 해치게 될 가능성을 방지할 수 있다.

또한, 공기정화기를 통과하는 공기의 압력 저하가 크지 않으므로 공기정화기를 거치도록 공기를 이동시키는 데 많은 에너지가 필요하지 않다.

본 발명에 의한 공기정화기가 전자배출수단을 더 구비하면 공기정화기에서 스파크가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 공기정화기의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 의한 공기정화기를 구성하는 이온 발생부에서 코팅층의 유무에 따른 오존 발생량에 관한 그래프,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 공기정화기의 개략적인 구성도,
도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 공기정화기를 구성하는 전자배출수단에 관한 설명도,
도 6은 본 발명에 의한 공기정화기를 구성하는 팬에 관한 설명도이다.

실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참고하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범위에 의해 정의될 뿐이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참고하여 자세하게 설명하도록 한다.

도 1에는 본 발명에 의한 공기정화기(1)의 개략적인 구성도가 도시되어 있다.

본 발명에 의한 공기정화기(1)는 크게 이온 발생부(10)와 전기집진부(20)를 포함하여 이루어진다.

이온 발생부(10)는 이온을 발생시킴으로써 공기 중의 오염물 입자를 하전시키는 역할을 하는 부분으로, 방전극(11)과 접지극(12)을 구비한다. 방전극(11)은 뾰족한 침 형상으로 이루어지며 고전압이 인가된다. 그리고 접지극(12)은 판 형상으로 이루어져 상기 방전극(11)에서 이격 배치되며, 접지된다. 방전극(11)과 접지극(12) 사이의 전위차에 의해 방전극(11)에서 방전 현상이 발생하면서 이온이 생성되고, 이온은 공기 중의 오염물 입자와 만나 오염물 입자를 하전시킨다.

접지극(12)의 표면에는 절연 재질로 이루어지는 코팅층(13)이 형성된다. 코팅층(13)은 방전극(11)에서 방전이 발생하는 것을 방해하여 방전은 이루어지되 오존을 발생시키는 글로우 방전 상태까지는 도달하지 않도록 한다. 본 발명에 의한 공기정화기의 방전극(11)에서 발생하는 이온의 양은 글로우 방전이 발생할 때의 방전극에서 발생하는 이온의 양에 비하여 적지만 공기중의 오염물 입자를 충분히 하전시키는 것은 가능하다.

도 2에는 이온 발생부(10)의 접지극(12)에 코팅층(13)을 형성한 경우와 그렇지 않은 경우에 있어 오존 발생량을 측정한 실험의 결과가 도시되어 있다.

각 경우에서 접지극과 방전극 사이의 거리는 11mm 이며, 코팅층(13)이 형성된 경우 코팅층(13)은 0.3mm 두께의 폴리프로필렌(PP; Polypropylene)으로 형성하였다.

도 2의 그래프에서 확인할 수 있듯이 접지극에 코팅층이 형성되지 않은 경우에는 방전극(11)에 -4.0kV 전압만이 인가되더라도 거의 30ppb의 오존이 발생하는 것에 비하여, 접지극(12)에 코팅층(13)이 형성된 경우에는 방전극(11)에 -4.5kV의 전압이 인가될 때까지 오존이 거의 발생하지 않으며 방전극(11)에 -5.0kV의 전압이 인가되더라도 10ppb 정도의 오존만이 발생하여 대기오염 정도의 분류시 '좋음' 단계로 분류되는 30ppb 이하의 상태를 유지하는 것을 볼 수 있다.

전기집진부(20)는 서로 이격된 극과 극 사이에서 일정 방향의 전기장이 형성되도록 하여, 이온 발생부(10)에서 발생한 이온에 의해 하전된 오염물 입자가 전기장을 통과하면 전기적 인력에 의해 오염물 입자를 끌어당겨 집진하게 된다.

일반적인 전기집진수단에서와 마찬가지로 상기 전기집진부(20)의 일 극에는 고전압이 인가되고 다른 극은 접지될 수 있다. 그리고 고전압이 인가되는 극과 접지되는 극은 각각 다수 개가 구비되어 교대로 배치될 수 있다.

이러한 본 발명에 의한 공기정화기(1)는 이온 발생부(10)에서 오존이 발생하지 않으므로 공기정화기를 거친 공기가 사람의 호흡기로 곧바로 유입되더라도 사람의 건강을 해치게 될 염려가 없다.

그리고 기존 필터식의 공기정화기와는 달리 공기정화기를 통과하는 공기의 압력 저하가 크지 않으므로 정화된 공기를 사람 방향으로 공급해주기 위한 팬의 출력을 크게 할 필요가 없다.

또한, 오염물 입자를 이온에 의해 하전시킨 후 전기적 인력에 의해 집진하므로 공기 정화의 효율이 우수한 것은 당연하다.

전기집진부(20)는 집진 접지극(21)과 대응극(22)을 구비하고, 이온 발생부(10)의 접지극(12)과 전기집진부(20)의 집진 접지극(21)은 서로 연결될 수 있다. 도 3에는 이러한 경우에 관한 설명도가 도시되어 있다.

집진 접지극(21)은 판 형상으로 이루어지며 접지되고, 대응극(22)은 상기 집진 접지극(21)과 이격된 위치에서 판 형상으로 이루어지며 고전압을 인가받는다. 따라서, 집진 접지극(21)과 대응극(22) 사이에서는 전기장이 형성되고, 집진 접지극(21)과 대응극(22) 사이를 통과하는 하전된 오염물 입자가 집진 접지극(21)으로 이끌려 집진될 수 있다.

이온 발생부(10)의 접지극(12)과 전기집진부(20)의 집진 접지극(21)은 모두 접지되는 극으로서 서로 연결하여 일체로 형성하는 것이 가능하고, 본 발명에 의한 공기정화기를 보다 간단하게 구성할 수 있다.

이온 발생부(10)의 접지극(12)과 전기집진부(20)의 집진 접지극(21)이 일체로 형성될 때, 코팅층(13)은 이온 발생부(10)의 접지극(12) 부분에만 형성된다.

본 발명에 의한 공기정화기는 전자배출수단을 더 구비할 수 있다.

접지극(12) 표면에 형성된 코팅층(13)은 절연 재질로 이루어지기 때문에 코팅층(13)을 따라 전자가 자유롭게 이동하지 못하고 코팅층(13)에 전자가 쌓이게 되고, 이렇게 쌓인 전자에 의해 스파크가 발생할 수 있다.

전자배출수단은 코팅층(13)에 쌓이는 전자를 코팅층(13) 외부로 배출시키는 역할을 하여, 코팅층(13) 부분에서 스파크가 발생하는 것을 방지하게 된다.

전자배출수단은 보다 구체적으로 코팅층(13)과 집진 접지극(21)을 일시적으로 연결하는 전도 재질의 연결대(31)로 이루어질 수 있다. 도 4에는 연결대(31)에 관한 설명도가 도시되어 있다.

연결대(31)는 평소에는 도 4의 (a)에 도시되어 있는 바와 같이 코팅층(13)과 집진 접지극(21)을 연결하지 않은 상태로 위치하여 코팅층(13)의 전자가 외부로 이동할 수 없지만, 이따금씩 도 4의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이 일시적으로 코팅층(13)과 집진 접지극(21)을 연결하여 코팅층(13)의 전자가 집진 접지극(21)으로 이동할 수 있도록 함으로써 코팅층(13)에 쌓인 전자를 배출시키게 된다.

연결대(31)는, 예를 들어 집진 접지극(21)에 연결되는 핀 형상으로 이루어지고 공기정화기 외부로 드러난 버튼에 의해 변형 또는 회전하여 코팅층(13)과 접촉할 수 있다. 또는, 공기정화기의 제어부에 의해 일정 시간마다 변형 또는 회전하도록 제어되거나, 코팅층(13)에 일정치 이상의 전자가 쌓였을 때 변형 또는 회전하도록 제어되어 코팅층(13)과 접촉하는 것도 가능하다.

제어부는 연결대(31)가 코팅층(13)과 집진 접지극(21)을 연결할 때는 이온 발생부(10)와 전기집진부(20)가 동작하지 않도록 제어할 수 있다.

전자배출수단은 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 이온 발생부(10)의 접지극(12)과 전기집진부(20)의 집진 접지극(21)이 일체로 형성되는 경우에 구비될 수도 있지만, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 이온 발생부(10)의 접지극(12)과 전기집진부(20)의 집진 접지극(21)이 별도로 형성되는 경우에도 구비될 수 있음은 당연하다.

이온 발생부(10)의 코팅층(13)은 폴리에틸렌(PE; Polyethylene), 폴리프로필렌(PP; Polypropylene) 및 피브이씨(PVC; Polyvinyl Chloride) 등과 같은 합성수지로 이루어질 수 있다.

합성수지 재질의 코팅층(13)은 용융된 합성수지에 접지극(12)을 담그거나 접지극(12)에 합성수지를 도포함으로써 쉽게 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 공기정화기는 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 팬(40)을 더 포함할 수 있다.

팬(40)은 이온 발생부(10)에서 전기집진부(20) 방향으로 공기를 이동시켜, 이온 발생부(10)를 통과하면서 하전된 오염물 입자가 공기정화기의 다른 구성들에 부착되거나 하지 않고 전기집진부(20)에서 집진되도록 한다.

팬(40)은 또한, 외부의 공기를 공기정화기 내로 유입시키고 정화된 공기를 사용자의 얼굴 방향으로 배출해줄 수 있다.

본 발명에 의한 공기정화기는 위에서 명시한 구성들 외에도, 이온 발생부(10)와 전기집진부(20)를 감싸는 하우징(50), 이온 발생부(10)의 방전극(11)이나 전기집진부(20)의 대응극(22)에 고전압을 인가하는 고전압발생장치(60), 이온 발생부(10) 등의 동작을 위한 전원을 공급하는 배터리(미도시), 조작 버튼(미도시), 공기의 오염 정도를 측정하는 센서(미도시), 이온 발생부(10) 등의 동작 상태 등을 디스플레이하는 표시부(미도시) 등을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

1 : 공기정화기
10 : 이온 발생부 11 : 방전극
12 : 접지극 13 : 코팅층
20 : 전기집진부 21 : 집진 접지극
22 : 대응극 31 : 연결대
40 : 팬

Claims (6)

1. 정화된 공기를 사용자를 향하여 배출하는 공기정화기에 있어서,
   직류 고전압이 인가되는 방전극, 및 상기 방전극과 이격되어 배치되며 오존 발생을 억제시키기 위해 표면에 절연 재질의 코팅층이 형성된 접지극을 구비하여, 이온을 발생시키는 이온 발생부;
   일정 방향의 전기장을 형성하여, 상기 이온 발생부에서 발생한 이온에 의해 하전된 오염물 입자를 집진하도록, 서로의 사이에서 전기장을 형성하는 집진 접지극과 대응극을 구비하는 전기집진부; 및
   상기 코팅층과 집진 접지극을 일시적으로 연결하는 전도 재질의 연결대로 형성되어 연결시 코팅층에 쌓인 전자를 상기 코팅층 외부로 배출시키는 전자배출수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기정화기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 이온 발생부의 상기 접지극과 상기 전기집진부의 상기 집진 접지극은 서로 연결된 것을 특징으로 하는 공기정화기.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 코팅층은 합성수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기정화기.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 이온 발생부에서 상기 전기집진부 방향으로 공기를 이동시키는 팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화기.
   

Images