KR20020083554A - 자성체를 이용한 공기정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기정화장치에 대한 것으로서, 도전성 자성체를 이용하여 동일한 방향으로 전계와 자계를 형성하여 전자를 회전운동 시킴으로써, 공기정화능력을 향상시킨 것이다.

이를 위하여 본 발명은 도전체인 접지전극(10)과, 표면이 도전성 물질이 도포된 자성체로 형성되어 N극과 S극이 상기 접지전극의 표면과 대향되도록 상기 접지전극을 관통하도록 설치되는 방전전극(20)과, 상기 접지전극과 방전전극에 고전압을 인가하는 전원(30)으로 구성되는 자성체를 이용한 공기정화장치가 제공되도록 한 것이다.

Description

자성체를 이용한 공기정화장치{Air cleaner with magnetic substance}

본 발명은 공기정화장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 전계의 방향과 동일한 방향으로 회전되는 자계를 이용하여 정화능력을 향상시킨 공기정화장치에 대한 것이다.

일반적으로 공기정화장치는 공기 중에 함유된 인체에 유해한 물질을 제거하는 장치로써, 공기조화기, 공기조화기 주로 사용된다.

이러한 공기정화장치는 다공성 물질인 세라믹, 세라믹 이용하여 유해물질을 흡수하거나, 분자를 이온화하여 분리하는 등 다양한 방법 등이 사용되며, 저온 플라즈마를 이용하여 공기를 정화시키는 장치는 다음과 같다.

저온 라즈마를 고전압 펄스를 전극에 인가하고, 음극에서 방출되는 전자가 두 전극사이로 유입된 유해가스분자들에 충돌하도록 하여 가스분자가 이온화됨에 따라 발생되는 플라즈마를 이용하여 유해가스를 공기 중에서 분해하여 일측전극에 집속시킨다.

이와 같은 종래 공기정화장치는 도 1에서 도시된 것과 같이, 평판형 또는 원통형으로 형성되어 서로 대향되게 소정간격 이격되어 설치된 한 쌍의 접지전극(1)과, 상기 접지전극(1)사이의 위치되고 선 전극인 방전전극(2) 및 상기 접지전극(1)과 방전전극(2)에 고전압을 인가하는 전원(3)으로 이루어진다.

종래 공기정화장치는 상기 접지전극(1)과 방전전극(2)에 고전압이 인가되면, 상기 접지전극(1)사이에 상기 방전전극(2)을 중심으로 서로 대칭되는 전기력선(4)으로 표현되는 전계가 형성되고, 고압에너지에 의해 전극에서 전자가 방출된다.

그리고, 상기 전자는 가스분자에 충돌하여, 가스분자를 이온화시킴으로써 이온과 전자로 이루어진 플라즈마가 이루어지고 가스 이온은 접지전극에 집속된다.

그러나, 담배나 화학연료의 연소시 많이 발생되는 녹스(NOx)등의 유해가스는 상기 플라즈마에 의해 단독으로 처리되기 어려우며, 그 처리능력도 유해가스의 농도에 따라 한계가 있다.

그리고, 상기 공기정화장치의 유해가스 처리한계를 증가시키기 위하여 상기 각 전극으로 인가되는 전압을 상승시키는 경우, NOx 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.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 전자의 이동량을 증가시킴으로써, 유해가스 정화능력을 향상시키는 데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 전압을 상승시키지 않도록 하여 이동량을 발생되지 않고 오존발생량이 증가되지 않도록 하는데 그 목적이 있다.

도 1은 플라즈마를 이용한 종래 공기정화장치를 개략적으로 나타내는 단면도

도 2는 전계만이 형성되는 공기정화장치에서 전자의 이동방향을 보여주는 단면도

도 3은 공기정화장치에 있어서 자계와 전계가 형성될 때 전자의 이동방향을 보여주는 단면도

도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 공기정화장치를 나타내는 단면도

도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 공기정화장치를 나타내는 단면도

* 도면 주요 부분의 부호의 설명 *

1, 10 : 접지전극 2, 20 : 방전전극

이를 위하여 본 발명은 도전체인 접지전극과, 표면이 도전성 물질이 도포된 자성체로 형성되어 N극과 S극이 상기 접지전극의 표면과 대향되도록 상기 접지전극을 관통하도록 설치되는 방전전극과, 상기 접지전극과 방전전극에 고전압을 인가하는 전원을 포함하여 구성된 자성체를 이용한 공기정화장치가 제공되도록 한 것이다.

그리고, 본 발명은 도전체인 방전전극과, 도전성 물질이 도포된 자성체를 서로 대향되는 접지전극의 표면이 서로 다른 극성을 띄도록 방전전극과 일정 간격 이격되어 설치되는 접지전극과, 상기 접지전극과 방전전극에 고전압을 인가하는 전원을 포함하여 구성된 자성체를 이용한 공기정화장치가 제공되도록 한 것이다.

더욱 바람직하게는 본 발명의 자성체는 Nd 타입 자성체이다.

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

도 2는 전계만이 형성되는 공기정화장치에서 전자의 이동방향을 보여주는 단면도이고, 도 3은 자계와 전계가 동시에 형성된 공간에서 전자의 이동방향을 보여주는 단면도이며, 도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 공기정화장치를 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 공기정화장치를 나타내는 단면도이다.

본 발명에 따른 공기정화장치는 플라즈마를 이용하여 유해가스를 제거하는 장치로써, 유해가스를 이온화시키는 전자는 도 2에서 도시된 것과 같이 운동한다.

서로 대향되는 전극(10,20)에 고전압이 인가되면 일측전극(20)은 양전하를 띄게되고, 타측전극(10)은 음전하를 띄며 양극전극에서 음극전극의 방향으로 전계가 형성된다.

그리고, 상기 전계와 대향되는 방향으로 음극전극(10)의 표면으로부터 전자(ⓔ)가 방출되어 양극전극(20)측으로 이동된다.

이 때, 상기 전자(ⓔ)는 양극전극측으로 이동되면서 전극(10,20)사이에 분포된 공기중의 분자에 부딪쳐 분자를 이온화시키게된다.

이온화된 공기분자는 이온과 전자로 이루어진 플라즈마상태를 형성하여 이온이 쿨롱력에 의해 음극전극에 포집되면서 공기중의 유해가스가 분해된다.

그러나, 상기 전극(10,20)사이에 자계가 형성되면, 음극전극(10)에서 배출된 전자(ⓔ)는 자계의 영향으로 인하여 회전운동을 하면서 양극전극(20)측으로 이동하게된다.

즉, 상기 전자(ⓔ)에는 자계와 전계의 힘이 동시에 가해지고, 자계와 전계의 합력의 힘에 의하여 상기 전자(ⓔ)는 전극간의 전계(E)의 방향과 대향되는 방향으로 수직운동하지 않고 원호운동을 하면서, 양극전극(20)측으로 이동된다.

한편, 상기 전자(ⓔ)의 운동괘적이 직선에서 원형으로 형성되어 전극(10,20)사이에서 그 이동거리가 길어지기 때문에, 상기 전자가 음극전극(10)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, 가스분자의 플라즈마상태를 가속화시키게 되어 더욱 많은 가스분자가 쿨롱의 힘에 의해 음극전극(10)에 집속된다.

이와 같은 원리를 이용하여 본 발명의 제 1실시예는 도 4에서 도시된 것과 같이, 쿨롱의 전극을 형성하되, 상기 자성체를 전계가 집중되는 방전전극(20)측에 설치한다.

이 때, 상기 자성체인 방전전극(20)은 고전압이 인가되면 전극사이에 전계가 형성될 수 있도록 표면에 도전성 물질이 도포되거나, 표면이 도체의 성질을 띄는 Nd 타입 자성체로 이루어진다.

또한, 상기 자성체는 고전압에 의하여 자화되거나, 영구자석으로 형성되며, S극에서 N극으로 즉, 서로 대향되는 극의 방향으로 일정 세기의 자속밀도(B)를 가진 자성체이다.

그리고, 상기 자성체의 방전전극(20)은 N극과 S극이 상기 접지전극의 표면과 대향되도록 상기 접지전극을 관통하여 설치된다.

한편, 상기 방전전극(20)으로부터 소정간격 이격되어 설치되는 한 쌍의 평판 또는 원통형으로 형성된 접지전극(10)의 대향면은 방전전극(20)의 서로 다른 극성과 면하게된다.

이 때, 상기 접지전극(10)도 표면에 도전성 물질이 도포되거나, 표면이 도체의 성질을 띄는 Nd 타입 자성체로 형성될 수 있는 것은 이해 가능하다.

따라서, 상기 방전전극(20)과 접지전극(10)사이에 전원(30)으로부터 고전압이 인가됨에 따라, 방전전극(20)으로부터 양 접지전극(10)의 방향으로 전계(E)가 형성된다.

그리고, 상기 방전전극(20)의 자성성분에 의하여 방전전극(20)의 N극에서 S극으로 상기 전계(E)와 수평방향으로 회전되는 자계가 형성된다.

이에 따라, 고전압이 인가된 접지전극(10)의 표면으로부터 배출된 전자는 전계와 자계의 합력에 의하여 원호운동을 하면서 방전전극(20)측으로 이동되고, 상기 전자는 전극과 전극사이의 관축방향으로 팬의 회전력에 의하여 유입되는 공기의 분자와 충돌된다.

이러한 충돌에 의하여 상기 전자는 공기 중에 함유된 유해가스의 화학적 결합을 깨뜨려 이온과 전자로 분리함으로써 저온 플라즈마상태를 형성시킨다.

이러한 저온 플라즈마 상태에서는 이온의 온도가 낮고, 전자의 온도는 높기 때문에 전자의 운동이 이온보다 활발하여 전자의 운동증가에 따라 가스의 이온화 량도 증가된다.

즉, 전자의 회전운동에 따라 전극 내에서의 이동거리가 증가됨으로써, 유해가스와 전자의 충돌횟수가 증가되어 이온화된 가스가 쿨롱력에 의하여 접지전극(10)에 포집되는 양이 증가된다.

이 때, 상기 방전전극(20)과 접지전극(10)사이에 인가되는 전압의 크기는 종래와 동일하다.

한편, 상기 방전전극의 두께 등은 래와 가지는 자속밀도(B)에 따라 다르며 그 두께는 접지전극과 방전전극사이의 절연과 이를 통과하는 공기의 두께 등을 고려하여 결정된다.

본 발명의 제 2실시예는 도 5에서 보여지는 바와 같이, 접지전극(10)을 며 형성하고, 그 길이방향으로 선 전극인 방전전극(20)을 상기 접지전극사이에 설치한다.

이 때, 상기 접지전극(10)은 표면에 도전성 물질이 도포된 자성체 또는 표면이 도전성을 띄는 Nd 타입 자성체로 형성되며, 자계가 형성될 수 있도록 일정한 자속밀도(B)를 갖는다.

그리고, 상기 접지전극(10)은 한 쌍의 평판형 자석인 경우, 전계와 극사이에 방향으로 자계의 회전방향이 형성될 수 있도록 서로 대향되는 접지전극의 대향면에다른 극성이 놓여지도록 접지전극을 배치한다.

따라서, 접지전극(10)과 방전전극(20)사이에 전계와 자계가 형성되면, 전자는 회전운동을 하면서 이동되어 플라즈마의 농도를 증가시켜 유해가스의 제거율이 향상된다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 자계와 전계를 이용하여 플라즈마 농도를 증가시킴으로써, 유해가스의 제거량을 향상시킨 것이다.

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

Claims (4)

1. 도전체인 접지전극과,

   표면이 도전성 물질이 도포된 자성체로 형성되어 N극과 S극이 상기 접지전극의 표면과 대향되도록 상기 접지전극을 관통하도록 설치되는 방전전극과,

   상기 접지전극과 방전전극에 고전압을 인가하는 전원을 포함하여 구성된 자성체를 이용한 공기정화장치.
2. 제 2 항에 있어서,

   상기 접지전극은 도전성 물질이 도포된 자성체로써, 서로 대향되는 접지전극의 표면이 다른 극성을 가지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 자성체를 이용한 공기정화장치.
3. 도전체인 방전전극과,

   표면이 도전성 물질이 도포된 자성체를 서로 대향되는 접지전극의 표면이 서로 다른 극성을 띄도록 방전전극과 일정 간격 이격되어 설치되는 접지전극과,

   상기 접지전극과 방전전극에 고전압을 인가하는 전원을 포함하여 구성된 자성체를 이용한 공기정화장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 자성체는 Nd 타입 자성체인 것을 특징으로 하는 자성체를 이용한 공기정화장치.