KR20020083553A - 자석의 반발력을 이용한 공기정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기정화장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 저온 플라즈마 발생장치에 자석을 부착하여 자석사이의 반발력을 이용하여, 전자의 이동거리를 증가시켜 공기 정화효율을 향상시킨 공기정화장치가 제공되도록 한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 평판으로 형성된 한 쌍의 접지전극과, 상기 접지전극사이에 길이방향으로 삽입되는 선전극인 방전전극과, 상기 방전전극과 면하지 않는 상기 접지전극의 각 상면에 부착되는 자석과, 상기 접지전극과 상기 방전전극에 고전압을 인가하는 전압발생장치로 구성된 자석의 반발력을 이용한 공기정화장치가 제공되도록 한 것이다.

Description

자석의 반발력을 이용한 공기정화장치{Air cleaner with magnetic}

본 발명은 공기정화장치에 대한 것으로서, 저온 플라즈마 발생시 자석의 반발력을 이용하여 전자의 이동경로를 증가시킴으로써, 유해가스의 제거효율을 향상시킨 공기정화장치에 관한 것이다.

일반적으로 저온 플라즈마를 이용하여 공기를 정화하는 공기정화장치는 도 1과 같이, 평판형으로 형성되어 서로 대향되게 소정간격 이격되어 설치된 한쌍의 접지전극(1a)과, 상기 접지전극(1a)사이의 배치되는 선전극인 방전전극(2a)과, 상기 접지전극(1a)과 방전전극(2a)에 고전압을 인가하는 전압발생장치(3a)로 이루어진다.

이러한 공기정화장치의 상기 접지전극(1a)과 방전전극(2a)에 고전압이 인가되면, 상기 접지전극(1a)사이에 상기 방전전극(2a)을 중심으로 서로 대칭되는 전기력선(4)으로 도시되는 전계 및 저온 플라즈마가 발생된다.

이때, 도 2와 같이 전계(E)는 양극인 방전전극(2a)의 방향에서 음극인 접지전극(1a)의 방향으로 형성되고, 상기 전계에 따라 음극에서 방출된 전자(ⓔ)가 전계의 방향과 대향되는 방향으로 직선운동을 하게된다.

따라서, 상기 전자(ⓔ)는 두 전극사이에 존재하는 가스분자에 충돌하여 가스분자를 이온화시킴에 따라 이온과 전자로 구성된 상태인 플라즈마를 형성하게되고, 이온으로 형성된 가스는 쿨롱의 힘으로 접지전극(1a)에 집속되어 분해된다.

그러나, 담배나 화학연료의 연소시 많이 발생되는 녹스(NOx)등의 유해가스는 상기와 같은 방법으로 형성되는 플라즈마만으로 완벽하게 제거되지 않으며, 그 농도가 200ppm이상이 되면 처리가 불가능해진다.

그리고, 가스의 처리농도 한계를 극복하기 위하여 방전전극과 접지전극으로 인가되는 전압을 상승시킬 경우, 오방전 등의 안전성 문제가 대두되며, 전압을 상승시키게 되면 코로나 방전대신 스파크 방전이 일어나 플라즈마에 의해 오존(O₃)이 대량으로 발생된다.

이와 같은 오존(O₃)은 인체에 유해하며, 오존을 처리하기 위한 별도의 처리장치가 요구되기 때문에 사용자의 신뢰성이 감소되고, 제작공수가 증가된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 자석의 반발력을 이용하여 전자의 전극내 이동거리를 증가시킴으로써, 전자와 가스분자의 충돌횟수를 상승시켜 유해가스의 제거율을 증가시키는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 저온 플라즈마발생법에 의한 공기정화장치의 개략적인 구성을 보이는 단면도

도 2는 종래 공기정화장치에서 발생되는 전자와 전계의 방향을 도시하는 개략 단면도

도 3은 본 발명에 따른 공기정화장치를 나타내는 정단면도

도 4는 본 발명에 따라 자석이 부착된 공기정화장치에서 발생되는 자계와 전계의 영향하에서 이동되는 전자의 궤적을 보여주는 개략단면도

* 도면 주요 부분의 부호의 설명 *

1a, 1b : 접지전극 2a, 2b : 방전전극

3a, 3b : 전압발생장치 4 : 전기력선

5 : 자석 B : 자계

본 발명은 이를 위하여, 평판으로 형성된 한 쌍의 접지전극(1b)과, 상기 접지전극사이에 길이방향으로 삽입되는 선전극인 방전전극(2b)과, 상기 방전전극과 면하지 않는 상기 접지전극(1b)의 각 상면에 부착되는 자석(5)과, 상기 접지전극(1b)과 상기 방전전극(2b)에 고전압을 인가하는 전압발생장치(3b)로 구성된 자석의 반발력을 이용한 공기정화장치가 제공되도록 한 것이다.

본 발명에 따른 공기정화장치의 원리와 구조 등을 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 하기와 같다.

도 3은 본 발명에 따른 공기정화장치를 나타내는 정단면도이고, 도 4는 본 발명에 따라 자석이 부착된 공기정화장치에서 발생되는 자계와 전계에 의하여 이동되는 전자의 이동을 개략적으로 보여주는 단면도이다.

본 발명에 따른 공기정화장치는 도 3에서 도시된 것과 같이, 서로 대향되게 설치된 한쌍의 평판형 접지전극(1b)과, 상기 접지전극(1b)사이를 가로지르도록 설치되는 선전극인 방전전극(2b)과, 상기 접지전극(1b) 및 방전전극(2b)에 고압의 전류를 인가시키는 전압발생장치(3b)와, 상기 접지전극(1b)과 방전전극(2b)사이에 형성되는 전계와 수직하도록 반발 자계가 형성되도록 접지전극(1b)상에 부착되는 자석(5)으로 구성된다.

이 때, 상기 자석(5)은 같은 극성을 가진 자석이 서로 마주보도록 방전전극과 면하지 않는 접지전극의 상면에 부착된다.

그리고, 상기 자석(5)의 두께는 전자의 수직경로를 회전시켜 원호의 궤적을 형성할 수 있을 정도의 자속밀도를 가질수 있도록 그 범위가 종류에 따라 다르게 결정된다.

또, 상기 자석(5)은 전류에 의하여 자화되거나, 영구자석에 의하여 형성되는 자력에 의해 N극과 S극의 양극성을 가지게 되고, 같은 자극사이에는 반발력이 형성되고, 타극과는 흡인력이 형성된다.

그리고, 그 자석의 반발력 및 흡입력의 세기는 자속밀도(B)로 나타내어지며, 상기 반발력은 자력이 서로 마주치지 않는 서로 대칭되는 힘의 자계로 나타난다.

또한, 상기 접지전극(1b)은 상기 자석의 자속경로를 형성하기 때문에 상기 자석과 자석사이에 형성되는 자로를 차단하지 않는 재질로 제작되며, 특히 알루미늄이 주로 사용된다.

한편, 상기 접지전극(1b)사이의 길이방향으로 선전극인 방전전극(2b)이 가로지르며, 상기 방전전극(2b)을 중심으로 반발 자계가 전계와 수직되게 형성된다.

그리고, 상기 방전전극(2b)과 접지전극(1b)사이의 거리는 종래와 동일하거나 작게 형성하고, 양전극사이에 인가되는 전압도 종래와 같이 인가하여 전극사이에 형성되는 전계의 크기가 같도록 한다.

이는 방전전극과 접지전극으로 인가되는 전압의 상승을 방지하여 오방전 등의 안전성 문제와, 스파크 방전에 의한 오존(O₃) 발생을 방지하기 위한 것이다.

상기와 같은 구조로 형성된 본 발명에 따른 공기정화장치에 있어서, 전압발생장치(3b)로부터 접지전극(1b)과 방전전극(2b)으로 고압의 전류가 인가되고, 장치의 관축방향 즉 전극의 길이방향으로 가스가 유입되면, 도 4에서 도시된 것과 같이, 접지전극의 표면에서 전자(ⓔ)가 방출된다.

그러나, 상기 전자(ⓔ)는 전극과 평행하게 형성되는 반발 자계(B)의 영향으로 상기 방전전극(+)(2b)에서 접지전극(-)(1b)으로 형성되는 전극간의 전계(E)의 방향과 대향되는 방향으로 수직운동하지 않고, 자계(B)와 전계(E)의 합력에 의하여 원호운동을 하게된다.

즉, 상기 전자(ⓔ)는 자계와 전계가 동시에 인가되고 있는 공간에서는 회전운동을 하면서, 방전전극(2b)측으로 이동한다.

이 때, 상기 전자를 상기와 같은 회전운동에 의한 운동괘적으로 이동시키는 힘은 [수학식 1]로 표현된다.

이고, e 는 전자이고,는 전기장의 세기,는 전자의 진행방향 속도,는 자속밀도이며, Fa는 전자에 가해지는 힘이다.

이와 같은 Fa의 힘에 의하여 전자의 운동괘적이 직선에서 원형으로 형성됨에 따라, 전자의 이동거리가 증가되어 상기 전자가 접지전극(1b)사이에 존재하는 가스분자와 종래 보다 자주 총돌하게 된다.

즉, 고압이 인가된 전극사이에서 전기장에서 빠르게 가속되는 자유전자들이 가스 분자에 충돌하여 가스분자를 이온화시킬 때, 그 충돌횟수가 증가됨에 따라, 가스분자의 이온화가 가속화되고, 이온화된 가스분자에서 분리된 전자가 더욱 가스분자의 플라즈마상태를 가속화시키게 되어 더욱 많은 가스분자가 쿨롱의 힘에 의해 접지전극(1b)에 집속된다.

따라서, 전자의 이동거리 증가와, 이온화량에 따른 플라즈마 밀도증가에 의해 종래보다 이온화되는 가스분자의 양이 증가됨에 따라 유해가스의 제거율도 향상된다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예로써, 상기와 같은 공기정화장치는 한 쌍의 자석을 플라즈마발생장치에 부착하기 때문에 공기정화장치가 설치되는 공간의 제약이 있는 경우, 자석이 부착된 플라즈마발생장치를 공기의 유동로에 수직하게 다단으로 설치함으로써, 유해가스의 제거효과를 상승시킬 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 전극의 전계와 수직방향으로 자석의 반발력이 형성되도록 하여 전자의 이동거리를 증가시키기 때문에 전자와 가스간의 충돌횟수가 증가되어 유해가스의 제거효율이 향상된다.

그리고, 종래와 같이 전극사이의 간격은 동일하게 유지하고, 전압도 동일하게 유지하기 때문에 오 방전등의 안전문제가 야기되지 않으며, 전압의 증가로 인한 오존의 생성도 막을 수 있다.

또한, 자석을 이용한 공기정화장치의 제작이 용이하기 때문에 다단의 공기정화장치를 설치함으로써, 유해가스제거율을 향상시킬 수 있고 설치공간 제약의 문제를 해결할 수 있다.

Claims (4)

1. 평판으로 형성된 한 쌍의 접지전극과,

   상기 접지전극사이에 길이방향으로 삽입되는 선전극인 방전전극과,

   상기 방전전극과 면하지 않는 상기 접지전극의 각 상면에 부착되는 자석과,

   상기 접지전극과 상기 방전전극에 고전압을 인가하는 전압발생장치로 구성된 자석의 반발력을 이용한 공기정화장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 자석은 반발력이 형성되도록 서로 같은 극성을 가진 극이 서로 대향되게 접지전극상에 부착되는 것을 특징으로 하는 자석의 반발력을 이용한 공기정화장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 접지전극은 자력의 형성을 차단하지 않는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 자석의 반발력을 이용한 공기정화장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 접지전극은 알루미늄으로 형성된 것을 특징으로 하는 자석의 반발력을 이용한 공기정화장치.