KR102504398B1 - 공기조화기용 입자 하전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보건용 공조시스템에서 공기의 온도, 습도, 기류, 청정도를 조절하는 공기조화기(Air Handling Unit) 내부에 설치되어 공기에 포함된 먼지, 박테리아, 바이러스 등 입자상 물질을 포집하여 공기 중에 포함된 오염물질의 농도를 저감 할 수 있는 공기조화기용 입자 하전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기조화기로 유입되는 대풍량 고유속(2.5m/sec)의 오염된 공기중에 있는 미세입자를 고전압 코로나 방전을 통하여 하전시켜 전기장에 의해 집진판에서 집진할 수 있도록, 구조가 개선된 공기조화기용 입자 하전 장치에 관한 것이다.

Description

공기조화기용 입자 하전 장치{Particle charging apparatus for air conditioners}

본 발명은 보건용 공조시스템에서 공기의 온도, 습도, 기류, 청정도를 조절하는 공기조화기(Air Handling Unit) 내부에 설치되어 공기에 포함된 먼지, 박테리아, 바이러스 등 입자상 물질을 포집하여 공기 중에 포함된 오염물질의 농도를 저감 할 수 있는 공기조화기용 입자 하전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기조화기로 유입되는 대풍량 고유속(2.5m/sec)의 오염된 공기중에 있는 미세입자를 고전압 코로나 방전을 통하여 하전시켜 전기장에 의해 집진판에서 집진할 수 있도록, 구조가 개선된 공기조화기용 입자 하전 장치에 관한 것이다.

공기 중 입자상 물질을 제거하는 기술로는 대표적으로 섬유 여재를 이용하여 충돌, 걸림, 포획, 확산의 방법으로 기계역학적 분리가 가능한 부직포방식의 기계식 공기 필터가 사용되고 있으며, 최근에는 코로나 방전을 이용한 입자하전과 고전압 정전기력을 이용하는 전기집진기를 사용하여 공기 중 미세 입자를 제거하는 기술 또한 널리 보급되고 있다.

기계식 공기 필터는 미세입자 제거효율은 좋으나, 입자 여과를 위해서는 높은 공기 송풍 동력을 수반하고, 미세입자의 크기가 작을수록 필터를 통과하는 공기 통기저항의 증가로 인한 송풍 동력이 상승하며, 특히 미세입자를 많이 여과할수록 필터에서의 통기저항이 상승하여 에너지 소비가 더욱 더 증가하게 된다.

또한, 공기필터는 대부분 재사용이 어렵고, 특성상 여재의 재활용이 어려운 단점이 있다. 이에 반해 전기 집진기는 오염된 공기의 이동 방향으로 1단계에서 고전압 코로나 방전을 통하여 공기중에 미세입자에만 선택적으로 하전을 일으켜, 2단계에서 고전압이 인가된 집진판과 접지극을 통과하면서 전기적 쿨롱힘에 의한 포집이 되어 미세입자를 제거하게 된다.

공기필터와 달리 매우 낮은 통기저항으로 공기 송풍 동력이 매우 적게 소모되며 코로나 방전 및 집진 에너지가 작아 경제성이 확보되고, 미세입자 제거에 따른 집진량 증가에도 공기 통기저항의 상승폭이 매우 작은 장점이 있으며, 세척을 통한 재사용이 가능한 친환경 제품으로, 최근 그 사용이 증가하는 추세이다.

이러한 장점에도 입자하전을 위한 코로나 방전에서 필연적으로 오존이 발생하므로 전기집진기의 실내 공간에서의 사용은 제한이 따르게 된다. 일반적인 와이어-플레이트 하전방식의 오존 발생 문제를 개선하기 위하여 탄소섬유를 이용한 연구가 진행되어 이를 이용한 제품이 상용화 되었으며, 탄소하전 방식은 수마이크로 미터 직경의 탄소섬유 다발을 이용하여 코로나 방전 개시전압을 낮추고 많은 하전 이온을 생성하면서도 오존 발생량은 매우 적어 오존 문제가 되고 있는 실내환경 에서의 사용이 가능한 장점이 있다. 건축물의 보건용 공기조화에 사용하는 공기조화기의 처리 풍량은 1 unit를 기준으로 적게는 60CMM에서 크게는 1,500CMM으로 대풍량이며, 공기조화기 여과장치를 통과하는 공기유속은 평균적으로 2.5m/sec를 전후로 설계되므로, 대풍량 고유속 조건에서 최적화 성능을 발휘할 수 있는 전기집진기가 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1453499호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 대풍량, 고유속 조건에서 공기 통기저항을 최소화하고 공기에 함유된 미세입자의 하전효율을 높여, 궁극적으로 집진효율 향상을 기대할 수 있게 하는 공기조화기용 입자 하전 장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 공기조화기용 입자 하전 장치는 공기의 온도, 습도, 기류, 청정도를 조절하는 공기조화기(Air Handling Unit) 내부에 설치되어 공기에 포함된 먼지, 박테리아, 바이러스 등 입자상 물질을 포집하여 공기 중에 포함된 오염물질의 농도를 저감 할 수 있게 하는 것으로, 상기 공기조화기 내의 공기 유동로 상에 설치되는 것으로, 각각 일방향 축선을 따라 길게 형성되고 세로 방향으로 직립된 상태로 가로 방향을 따라 간격을 두고 배열되고, 상기 세로 방향을 따라 간격을 두고 지지대측 구멍들이 형성되어 있으며, 각각의 일단이 부스바에 연결되어서 서로 통전되는 복수의 방전극 지지대들; 상기 각 방전극 지지대를 감싸는 형태로 그 방전극 지지대에 결합되고, 상기 지지대측 구멍에 대응되는 복수의 절연체측 구멍들이 형성되어 있는 지지대용 절연체; 각각 상기 절연체측 구멍과 지지대측 구멍을 순차로 관통하여 상기 방전극 지지대에 결합되는 것으로, 상기 각 방전극 지지대에 인가되는 고전압 전류에 의해 코로나 방전을 일으키는 복수의 방전극 유닛들; 및 상기 각 방전극 유닛에 대한 그라운드 전극 형성을 위한 것으로, 상기 각 방전극 유닛과 일대일 대응되는 방전공간을 형성시킬 수 있도록 상기 각 방전극 유닛을 서로 구획하는 복수의 구획벽부들과, 상기 구획벽부들의 가장자리를 둘러서 배치되어서 상기 구획벽부와 함께 상기 방전공간을 형성시키는 프레임부를 포함하고, 상기 부스바를 절연 가능하게 설치되는 멀티 접지셀 유닛;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 멀티 접지셀 유닛은, 상기 부스바를 절연 가능하게 지지시켜 줄 수 있도록 일측은 상기 프레임부 상단에 설치되고 타측은 상기 부스바가 설치되는 절연 연결부재;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 각 방전극 유닛은, 상기 방전극 지지대에 통전 가능하게 결합되고 내측에 설치공간이 형성되어 있는 클램핑 슬리브와, 상기 클램핑 슬리브의 설치공간에 배치되는 탄소섬유 유닛을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 탄소섬유 유닛은, 상기 클램핑 슬리브에 나사결합되어서 상기 설치공간 내에 배치되는 나사결합부 및 상기 나사결합부와 일체로 형성되고 내측에 수용공간이 형성되어 있는 본체부를 포함하는 클램핑 터미널; 및 상기 클램핑 터미널의 수용공간에 수용되는 탄소섬유 다발;을 포함하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 공기조화기용 하전 장치는 공기조화기 내부에서 형성되는 공기 유동장을 멀티 접지셀에 의해 복수의 방전공간들로 구획시키고, 각 구획된 방전공간에 방전극 유닛을 배치시키되, 복수의 방전극 유닛들이 결합된 방전극 지지대를 간격을 두고 배열시킨 후 각 방전극 지지대를 하나의 부스바에 연결시킬 수 있도록 구성됨으로써, 공기가 구획된 복수의 방전공간들에 의해 분산 통과되게 하고 이와 같이 분산된 공기에 함유된 미세입자를 각 방전공간의 중심에 일대일 대응되게 매칭되어 있는 방전극 유닛을 통해 집중적으로 하전시킬 수 있게 하여, 결국 대풍량, 고유속 조건에서 공기 통기저항을 최소화시킬 수 있게 하고 미세입자 하전량을 크게 확보할 수 있게 하여, 집진 장치에 의한 미세입자 집진효율을 극대화시킬 수 있는 효과를 도출한다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 사용례를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명 일실시예를 정면에서 보인 사시도.
도 3은 본 발명 일실시예를 배면에서 보인 저면 사시도.
도 4는 본 발명 일실시예의 정면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 채용된 일부 구성을 분리하여 보인 분리 사시도.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선단면도.
도 7은 도 5의 A부분에 관한 구성을 분리하여 보인 분리 사시도.
도 8은 도 7의 Ⅷ 부분을 확대하여 보인 분리 사시도.

이하의 설명에서 본 발명에 대한 이해를 명확히 하기 위하여, 본 발명의 특징에 대한 공지의 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.

그리고, 이하의 설명에서 동일한 식별 기호는 동일한 구성을 의미하며, 불필요한 중복적인 설명 및 공지 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 상기 발명의 배경이 되는 기술에 대한 기재 내용과 중복되는 이하의 본 발명의 각 실시예에 관한 설명 역시 생략하기로 한다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기용 입자 하전 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 사용례를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명 일실시예를 정면에서 보인 사시도이며, 도 3은 본 발명 일실시예를 배면에서 보인 저면 사시도이며, 도 4는 본 발명 일실시예의 정면도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 채용된 일부 구성을 분리하여 보인 분리 사시도이며, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선단면도이며, 도 7은 도 5의 A부분에 관한 구성을 분리하여 보인 분리 사시도이며, 도 8은 도 7의 Ⅷ 부분을 확대하여 보인 분리 사시도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기용 입자 하전 장치는, 도 1에 잘 도시된 바와 같이, 집진 장치(B)와 함께 공기의 온도, 습도, 기류, 청정도를 조절하는 공기조화기(Air Handling Unit) 내부에 설치되어 공기에 포함된 먼지, 박테리아, 바이러스 등 입자상 물질을 포집하여 공기 중에 포함된 오염물질의 농도를 저감 할 수 있게 한다.

이러한 기능을 발휘하기 위한 본 발명의 일실시예는, 도 2내지 도 8에 도시된 바와 같이, 방전극 지지대(1)들과 지지대용 절연체(2)와 방전극 유닛(3)들과 멀티 접지셀 유닛(4)을 포함하여 이루어진다.

상기 각 방전극 지지대(1)는 상기 공기조화기 내의 공기 유동로 상에 설치되는 것으로, 전류가 흐를 수 있도록 전도성 재질로 이루어지고, 도 5의 점선 및 도 7의 실선과 같이, 일방향 축선을 따라 길게 형성되고 세로 방향으로 직립된 상태로 가로 방향을 따라 간격을 두고 배열된다.

이러한 각 방전극 지지대(1)는 도 7에 잘 도시된 바와 같이, 상기 세로 방향을 따라 간격을 두고 지지대측 구멍(11)들이 형성되어 있으며, 도 3 및 도 5에 잘 도시된 바와 같이, 각각의 일단이 부스바(5)에 연결되어서 서로 통전된다.

상기 각 지지대용 절연체(2)는 도 6 및 도 7에 잘 도시된 바와 같이, 상기 각 방전극 지지대(1)를 감싸는 형태로 그 방전극 지지대(1)에 결합되고, 상기 지지대측 구멍(11)에 대응되는 복수의 절연체측 구멍(21)들이 형성되어 있다.

이러한 지지대용 절연체(2)는 상기 방전극 유닛(3)과 방전극 지지대(1) 간의 연결부위를 제외한 나머지 부분들을 절연되도록 하여, 공기 중의 미세입자가 방전극 유닛(3)을 통해서만 집중적으로 하전될 수 있게 한다.

여기서, 상기 지지대용 절연체(2)는 다양한 방식으로 구현될 수 있음은 물론이나, 상기 방전극 지지대(1)에 용융수지를 코팅하여 형성된 코팅층일 수 있고, 튜브 형태로 별도 제작된 이후 방전극 지지대에 씌움결합될 수도 있다.

상기 각 방전극 유닛(3)은 도 7에 잘 도시된 바와 같이, 상기 절연체측 구멍(21)과 지지대측 구멍(11)을 순차로 관통하여 상기 방전극 지지대(1)에 결합되는 것으로, 상기 각 방전극 지지대(1)에 인가되는 고전압에 의해 코로나 방전을 일으키는 역할을 한다.

상기 멀티 접지셀 유닛(4)은 도 2 내지 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 상기 각 방전극 유닛(3)에 대한 그라운드 전극 형성을 위한 것으로, 복수의 구획벽부(41)들과 프레임부(42)를 포함하여 이루어진다.

상기 구획벽부(41)들은, 상기 각 방전극 유닛(3)과 일대일 대응되는 방전공간(40)을 형성시킬 수 있도록, 종횡으로 간격을 두고 배열되어서 상기 각 방전극 유닛(3)을 서로 구획되게 한다. 상기 프레임부(42)는 상기 구획벽부(41)들의 가장자리를 둘러서 배치되어서 상기 구획벽부(41)와 함께 상기 방전공간(40)을 형성시키는 부분이다.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기용 하전 장치는 공기조화기 내부에서 형성되는 공기 유동장을 멀티 접지셀에 의해 복수의 방전공간(40)들로 구획시키고, 각 구획된 방전공간(40)에 방전극 유닛(3)을 배치시키되, 복수의 방전극 유닛(3)들이 결합된 방전극 지지대(1)를 간격을 두고 배열시킨 후 각 방전극 지지대(1)를 하나의 부스바(5)에 연결시킬 수 있도록 구성됨으로써, 공기가 구획된 복수의 방전공간(40)들에 의해 분산 통과되게 하고 이와 같이 분산된 공기에 함유된 미세입자를 각 방전공간(40)의 중심에 일대일 대응되게 매칭되어 있는 방전극 유닛(3)을 통해 집중적으로 하전시킬 수 있게 하여, 결국 대풍량, 고유속 조건에서 공기 통기저항을 최소화시킬 수 있게 하고 미세입자 하전량을 크게 확보할 수 있게 하여, 집진 장치(B)에 의한 미세입자 집진효율을 극대화시킬 수 있는 장점을 기대할 수 있게 한다.

본 실시예에 채용된 멀티 접지셀 유닛(4)은, 도 2 및 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 일측은 상기 멀티 접지셀 유닛(4)의 프레임부(42) 상단에 설치되고 타측은 상기 부스바(5)가 설치되는 절연 연결부재(43)를 포함하여서, 상기 부스바(5)를 절연 가능하게 지지시켜 줄 수 있게 한다.

도 7 및 도 8에 잘 도시된 바와 같이, 상기 각 방전극 유닛(3)은 클램핑 슬리브(31)와 탄소섬유 유닛(32)을 포함하여 이루어진다. 상기 클램핑 슬리브(31)는 상기 방전극 지지대(1)에 통전 가능하게 결합되고 내측에 설치공간이 형성되어 있고, 상기 탄소섬유 유닛(32)은 상기 클램핑 슬리브(31)의 설치공간에 배치된다.

이러한 구성을 가지는 본 실시예는 통전이 가능한 슬리브 형태로 제작되는 클램핑 슬리브(31)를 통해 방전극 지지대(1)와 탄소섬유 유닛(32)을 기계적 및 전기적으로 연결되도록 구성됨으로써, 제품의 구성을 간소화시킬 수 있게 하고 부품 간 연결작업의 편리성을 높일 수 있게 한다.

본 실시예에 채용된 탄소섬유 유닛(32)은, 상기 클램핑 슬리브(31)에 나사결합되는 클램핑 터미널(321)과 그 클램핑 터미널(321)의 수용공간에 수용되는 탄소섬유 다발(322)을 포함하여 이루어진다. 상기 클램핑 터미널(321)은 상기 클램핑 슬리브(31)와의 결합 및 분리가 용이하도록 상기 클램핑 슬리브(31)에 나사결합되는 나사결합부를 포함하는 것이 바람직하고, 그 나사결합부와 일체로 형성되는 것으로 내측에 상기 탄소섬유 다발(322)을 수용할 수 있게 하는 본체부를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 클램핑 슬리브(32)와 클램핑 터미널(321)은, 도시되지는 않았으나, 상기 탄소섬유 다발에서만 집중적으로 방전이 이루어질 수 있도록, 절연수지 코팅 방식 또는 절연튜브 씌움 방식에 의해 외면에 절연층을 포함하여 이루어질 수 있다.

이러한 구성을 가지는 본 실시예는 탄소섬유 다발(322)을 통해 코로나 방전이 이루어지도록 구성됨으로써 많은 양의 미세입자를 골고루 하전시킬 수 있게 하고, 상기 탄소섬유 다발(322)과 방전극 지지대(1) 간의 기계적 및 전기적 연결작업의 효율을 더욱 높일 수 있게 한다.

이상 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

1:방전극 지지대 11:지지대측 구멍
2:지지대용 절연체 21:절연체측 구멍
3:방전극 유닛 31:클램핑 슬리브
32:탄소섬유 유닛 321:클램핑 터미널
322:탄소섬유 다발 4:멀티 접지셀 유닛
40:방전공간 41:구획벽부
42:프레임부 43:절연 연결부재
5:부스바 A:공기 조화기
B:집진 장치

Claims (4)

1. 공기의 온도, 습도, 기류, 청정도를 조절하는 공기조화기(Air Handling Unit) 내부에 설치되어 공기에 함유된 먼지, 박테리아, 바이러스를 포함한 입자상 물질을 포집하여 공기 중에 포함된 오염물질의 농도를 저감 할 수 있게 하는 것으로,
   상기 공기조화기 내의 공기 유동로 상에 설치되는 것으로, 각각 일방향 축선을 따라 길게 형성되고 세로 방향으로 직립된 상태로 가로 방향을 따라 간격을 두고 배열되고, 상기 세로 방향을 따라 간격을 두고 지지대측 구멍들이 형성되어 있으며, 각각의 일단이 부스바에 연결되어서 서로 통전되는 복수의 방전극 지지대들;
   상기 각 방전극 지지대를 감싸는 형태로 그 방전극 지지대에 결합되고, 상기 지지대측 구멍에 대응되는 복수의 절연체측 구멍들이 형성되어 있는 지지대용 절연체;
   각각 상기 절연체측 구멍과 지지대측 구멍을 순차로 관통하여 상기 방전극 지지대에 결합되는 것으로, 상기 각 방전극 지지대에 인가되는 고전압 전류에 의해 코로나 방전을 일으키는 복수의 방전극 유닛들; 및
   상기 각 방전극 유닛에 대한 그라운드 전극 형성을 위한 것으로, 상기 각 방전극 유닛과 일대일 대응되는 방전공간을 형성시킬 수 있도록 상기 각 방전극 유닛을 서로 구획하는 복수의 구획벽부들과, 상기 구획벽부들의 가장자리를 둘러서 배치되어서 상기 구획벽부와 함께 상기 방전공간을 형성시키는 프레임부를 포함하고, 상기 부스바를 절연 가능하게 설치되는 멀티 접지셀 유닛;을 포함하여 이루어지고,
   상기 방전극 지지대 및 지지대용 절연체는, 단면형상이 원형으로 이루어진 파이프 형태로 이루어지고, 일방향 축선을 따라 길게 형성되며, 상기 방전공간의 면적을 동일한 면적으로 나누는 위치에 배치되고,
   상기 방전극 유닛은, 선단이 방전공간을 분산 통과하는 공기와 마주하는 방향으로 상기 방전극 지지대에 결합되며,
   상기 멀티 접지셀 유닛은, 공기가 분산 통과하는 방전공간에서 공기의 흐름을 방해하지 않도록, 격자형의 틀 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 입자 하전 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 멀티 접지셀 유닛은, 상기 부스바를 절연 가능하게 지지시켜 줄 수 있도록 일측은 상기 프레임부 상단에 설치되고 타측은 상기 부스바가 설치되는 절연 연결부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 입자 하전 장치.
3. 제1항에 있어서
   상기 각 방전극 유닛은, 상기 방전극 지지대에 통전 가능하게 결합되고 내측에 설치공간이 형성되어 있는 클램핑 슬리브와, 상기 클램핑 슬리브의 설치공간에 배치되는 탄소섬유 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 입자 하전 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 탄소섬유 유닛은,
   상기 클램핑 슬리브에 나사결합되어서 상기 설치공간 내에 배치되는 나사결합부 및 상기 나사결합부와 일체로 형성되고 내측에 수용공간이 형성되어 있는 본체부를 포함하는 클램핑 터미널; 및
   상기 클램핑 터미널의 수용공간에 수용되는 탄소섬유 다발;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 입자 하전 장치.

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