KR20030007714A - 먼지 및 에어로졸을 없애는 공기 클리닝 장치 - Google Patents

먼지 및 에어로졸을 없애는 공기 클리닝 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이온풍이라고 하는 하전 입자의 스트림을 형성하며 전기 필터로서 작동하는 불균일 정전기장의 사용에 기초해서 먼지 및 에어로졸을 없애는 공기 클리닝 장치에 관한 것이다. 상기 클리닝하는 장치는 대향 극성을 가지는 방전극(3), 집진 전극(4) 및 편향 전극(5)이 제공된 바디(1)를 포함한다. 포지티브 에어 이온용 편향기가 전극(6)의 형성으로 구현되고, 방전극에 앞서 배열되며, 방전극에 전기적으로 연결된다. 본 발명의 장치는 다공성-구조 재료(코어)로 이루어지며 불균일 정전기장 내에 배열되는 하나 이상의 리본을 포함한다.

Description

먼지 및 에어로졸을 없애는 공기 클리닝 장치{DEVICE FOR CLEANING AIR FROM DUST AND AEROSOLS}
상술한 장치는 공기 입구를 갖춘 바디, 상반된 극성의 집진 전극(precipitation electrodes) 및 코로나-형성 전극(corona-forming electrodes)을 포함한다. 집진 전극 근처에는 전기 집진 부재(electrostatic precipitation element)가 설치된다. 상기 전기 집진 부재는 중간 크기의 집진 구조 세트(precipitating fabric set in-between)을 갖춘 2개의 금속망에 의해 달성된다(본 발명자에게 허여된 USSR 특허 제 921629호, 국제분류 B 03 C 3/08 참조).
상술된 공지된 장치는, 필요하다면, 클리닝된 공기를 방향성(aromatic) 또는 의료용 물질의 분자로 포화시키지 못할 뿐만 아니라, 건강에 해로운 양극으로 하전된 에어로이온(aeroions)을 추출하지 못한다.
이 건 장치는 작동 원리에 대해서는 2000년에 공개되고 국제분류가 B C 3/04인 USSR 특허 제 2159683호에 개시된 장치에 가장 가깝다. 공지된 이 장치는 공기 입구를 갖춘 바디를 포함하며, 바디의 내부에는 상반된 극성을 가지는 코로나-형성 전극과 집진 전극을 가지며, 패시브 전극(passive electrodes)이 세팅되며, 이들 전극들 후방으로는 방향성 또는 의료용 물질이 장착된 용기와 집진 전극이 전기적으로 연결되어 있는 음극의 전극-발생기가 장착되어 있다.
종래의 장치의 작동 원리는 양극으로 하전된 코로나와 음극으로 하전된 집진 전극 사이에 나타나는 코로나-형성 전하의 장(field)에서 하전된 입자들을 형성하는 것을 기초로 한다. 코로나 형성 전극 및 편향 전극(deflecting electrodes)은 유사한 극성을 가지지만 집진 전극에 관해서는 상이한 전위를 가진다. 편향 전극의 존재는 공기의 정화의 레벨을 (95% 내지 99%까지) 상당히 상승시킨다. 양 전하(positive charge)를 획득한 패시브 전극은 양극으로 하전된 에어로이온이 에어 클리너를 떠나는 것을 방지하여, 설비가 유해한 양극으로 하전된 에어로이온으로 오염되는 것을 방지한다. 상기 에어 클리너는 작동하는 동안 산소의 음극으로 하전된 에어로이온의 대량 형성을 제공한다. 먼지 또는 에어로졸에 의해 포착되는 이들 이온의 일부분은 패시브 전극에 떨어져서, 유전체 미세 분산층(dielectric fine dispersion)으로 전극들을 덮는다. 이러한 먼지층은 양극으로 하전된 전극을 부분적으로 중화시키지만, 주로 이 건 현상이 양극으로 하전된 전극으로된 집진기로서의 패시브 전극의 효율을 감소시켜서, 패시브 전극을 매우 잦은 빈도로 클리닝할 필요성을 야기시키므로, 사용하는 동안 약간의 불편함을 가져온다.
용기를 제공함으로써 방향성 물질로 공기를 포화시킬 수 있게 하지만, 용기로부터의 액체 과유동(liquid overflowing)은 낙하된 먼지와 혼합되고, 내부면을 오염시키며, 전기 절연 안정성을 약화시키고, 그리고 전기 단락을 발생시킬 수도 있다. 또한, 균일하지 않은 전기장 내의 액체 증발의 세기가 오히려 크고, 소량의 액체가 신속하게 증발되어 방향성 또는 의료용 액체로 종종 용기를 재충진(recharge)시킬 필요가 있다. 용기가 에어 클리너 내부에 장착되면, 이러한 재충진은 대체로 추가의 시간을 가져오고 비용이 쉽게 들게 하는 장치의 부분적인 또는 완전한 재조립과 관련된다. 높은 공기 역학 저항은 장치의 효율을 감소시킨다.
본 발명은 정전기 효과를 이용하여 분산 입자를 분리시키는 것에 관한 것이며, 보다 상세하게는 먼지 및 에어로졸(aerosols)로부터 공기를 클리닝하는 것을 목적으로 하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 가정의 실내에서 뿐만 아니라 모든 산업의 사업장에 적용될 수 있다.
도 1은 제안된 장치의 일반적인 실시예를 도시한다.
도 2는 제안된 장치의 실시예들 중 하나를 도시한다.
본 발명은 방향성 및 의료용 물질을 가지고 공기를 새츄레이션시킬 가능성을 제공함과 더불어, 먼지 및 에어로졸로부터 공기를 정화시키기 위한 장치를 제공하는 문제를 기본으로 하며, 이러한 장치는 사용하기에 편리하고, 혼합 공기 취급의 보다 높은 가능성을 가진다.
이들 목적은, 공기 입구를 갖춘 바디를 포함하며, 상기 바디 내부에 상반된 극성을 가지는 코로나-형성 전극 및 집진 전극과 편향 전극이 장착되며, 상기 편향 전극의 뒤에는 음극으로 하전된 전자의 전극-발생기가 장착되는, 먼지 및 에어로졸로부터 공기를 정화시키는 장치에 의해 달성된다. 상기 전극-발생기는 편향 전극과 전기적으로 연결된다. 이러한 바디 내에는, 코로나-형성 전극의 전방에 본 발명에 따라 방향성 및 의료용 물질을 위한 수단들이 장착되고, 양극으로 하전된 전자의 반사기(reflector)가 코로나-형성 전극와 전기적으로 연결되어 세팅되는 한편, 방향성 또는 의료용 물질을 위한 수단들은 다공성-구조 재료로 이루어진 하나 이상의 테이프로서 달성되며, 테이프의 단부는 바디를 넘어 장착되어진 방향성 또는 의료용 물질을 구비한 용기 안으로 포함된다.
제안된 장치에서는 어떤 장기간의 작동 상태에서 건강에 해로운 양극으로 하전된 에어로이온을 배제시킬 수 없지만, 먼지로부터 에어로이온의 반사기의 추가의 클리닝은 필요하지 않다. 직접 측정에 따르면, 입구에서의 양극으로 하전된 에어로이온 농도의 기준값이 매우 감소될 뿐만 아니라, 양극으로 하전된 에어로이온의 농도가 매우 감소되었음을 보여준다. 이것은 양극으로 하전된 반사기가 에어 클리너의 입구에 있는 에어로이온을 멀리 밀어 버린다는 사실에 의해 설명된다. 작동하는 동안, 유전체 정제 분산 먼지가 반사기 상에 수집되어도, 높은 양 전위 하에서 일정하게 유지되기 때문에 반사기 효율을 감소시키지 않는다. 유전체 미세 분산 먼지의 층은 반사기의 정전기 장(electrostatic field)의 파워 라인의 분산에 큰 영향을 주지 않는다. 따라서, 반사기의 클리닝은 필요하지 않으며, 필요하다면, 편향 전극 및 반사극의 클리닝과 함께 할 수 있다.
방향성 또는 의료용 물질을 갖춘 커패시티 안으로 단부가 위치하는, 다공성-구조 재료로 이루어진 테이프(위크(wick)와 같은)로 용기를 대체하면, 테이프의 두께가 수 mm이하이므로 공기 유동에 대한 공기 역학적 저항을 상당히 감소시킨다. 동시에, 액체의 자유 (개방) 표면이 증가할 뿐만 아니라, 집진 전극 및 편향 전극 상에 물이 떨어지는 가능성을 피할 수 있다. 액체용 커패시티가 장치의 작동 영역을 넘어 위치하면, 커패시티의 재충진은 주입기 또는 다른 알려진 방법에 의해 특수한 구멍을 통해 장치의 전원을 스위치 오프하지 않고 실행될 수 있다. 제안된 장치 내의 방향성 또는 의료용 물질을 위한 커패시티의 크기에서의 특정한 제한이 없다. 제안된 장치 내에 다공성-구조 재료로 이루어진 하나의 테이프 대신에, 방향성 또는 의료용 물질을 갖춘 커패시티 안으로 단부가 위치하는 2개 이상의 테이프도 가능해서, 방향성 또는 의료 화합물의 다발을 형성하게 한다.
본 발명에 따라, 오존화 과정에 장치를 사용하기 위해, 제어된 양의 전위가 제공되는 가속 전극은 전극-발생기로부터 다소 떨어져 위치하고, 상기 가속 전극은 전극-발생기에 대해 이동할 수 있게 만들어진다.
본 발명에 따라, 가속 전극에는 고-주파수 교류 전류가 제공된다.
장치 내에서의 먼지 및 에어로졸로부터 공기의 정화 계수를 증가시키고, 그리고 생산성을 증가시키기 위해, 양극으로 하전된 에어로이온의 몇개의 반사기, 코로나-형성 전극, 집진 전극 및 편향 전극이 순서대로 위치한다.
첨부된 도면과 관련하여 구체화된 본 발명의 여러 특정 실시예들을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
제안된 장치는 공기용 밸브(2)를 갖춘 바디(1)(도 1)를 포함하며, 상기 밸브는 입구 및 출구(도 1에 도시 안됨)를 구비하고, 도면에서 도관(canal; 2)으로의 공기 유입은 화살표(A)로 도시되어 있는 한편, 공기 유출은 화살표(B)로 도시되어 있다. 바디 내부에는 (양극으로 하전된) 코로나-형성 전극(3) 및 (음극으로 하전된) 집진 전극(4)과, 양극으로 하전된 편향 전극(5)이 설치되어 있다. 편향 전극(5)에 공급되는 전압량은 전극(3,4)에 공급되는 전압량 미만이다. 양극으로 하전된 에어로이온의 반사기는 코로나-형성 전극(3)의 전방으로 이들 각각에 평행하게 떨어져 설치되어 있다. 상기 반사기는 전극(3)과 전기적으로 연결된 전극(6)으로서 작용하며, 전극(6)은 전극(3)보다 큰 직경을 가진다.
편향 전극(5) 후방으로는 음극으로 하전된 에어로이온의 전극-발생기(7)가 설치되어 집진 전극(4)과 전기적으로 연결되어 있다. 상기 전극-발생기(7)는 얇은 와이어로 이루어진 전자-유도망(electro-conducting net)으로서 이루어질 수 있으며, 니들로서 이루어진 농축기가 설치되어 있다.
이러한 특정 실시예에 있어서의 코로나-형성 전극(3)은 상당한 직경의 텅스텐 와이어로 이루어진 얇은 전기 유도 스레드(thin electricity conducting threads)로서 이루어지는 한편, 반사기-전극(6)은 전극(3)에 비해 10-20배 큰 직경을 가지는 둥근-단면적의 스테인레스 스틸로 이루어지는 로드(rods)로서 작용된다. 집진 전극(4) 및 편향 전극(5)은 전기 유도 플레이트(electricity conducting plate)로서 이루어진다. 상술한 모든 전극들은 전기 절연체(8) 상의 유전체로 이루어진 바디(1) 내에 설치되어 있다.
전극(7)의 전방에는 방향성 또는 의료용 물질을 구비한 용기(10) 내에 단부가 위치하는 다공성-구조 재료로 이루어진 하나 이상의 테이프(9)(위크)가 바디(1)를 넘어 위치해 있다. 테이프(9)는 가장 균일한 전기장의 영역 내- 즉, 편향 전극(5)과 음극으로 하전된 에어로이온의 전극-발생기(7) 사이에 위치한다.
오존화 과정에 본 장치를 이용하기 위해, 전극-발생기(7) 후방으로 떨어져서 가속 전극(11)이 설치되며, 상기 가속 전극(11)에는 제어된 양 전위가 공급되고, 전극-발생기(7)와 가속 전극(11) 사이에는 제어된 균일하지 않은 전기장이 형성된다. 상기 전기장의 양과 구배의 변화는 전극-발생기(7)와 관련한 전극(11)의 교체(replacement)로 인한 상기 전극(7,11) 사이의 거리의 변화 또는 전극들(7,11) 사이의 전압량 변화 중 어느 하나에 의해 발생한다.
오존의 생산성을 향상시키기 위해, 코로나 형성 전극(3), 집진 전극(4) 및 편향 전극(5)의 극성의 변화가 제공된다. 직류 전류 대신에, 고주파수 교류 전류(50kHz 이상)가 전극(7,11)에 공급되어, 생성된 오존의 양을 증가시킨다.
먼지 및 에어로졸을 없애는 공기 클리닝 계수 및 생산성을 증가시키기 위해, 본 장치의 실시예 중 하나가 도 2에 도시되어 있다.
이러한 변경예에서는, 양극으로 하전된 에어로이온의 몇개의 반사기(6)와, 몇개의 코로나-형성 전극(3), 집진 전극(4) 및 편향 전극(5)이 사용된다.
제안된 장치는 아래와 같이 작동한다.
코로나-형성 전극(3) 및 집진 전극(4)으로의 고전압의 공급 하에서, 코로나 방전이 발생하고, 따라서, 집진 전극(4)을 향해 인도되는 양극으로 하전된 질소 및 산소 이온의 흐름을 형성하며, 이러한 결과를 "이온풍(ionic wind)"이라고 한다.공기 중에 함유되어 있으며 집진 전극을 향해 이동하는 먼지 및 에어로졸의 입자은, 균일한 전기장 중성 분자 내의 에어로이온과 함께 분극화되어 하전된다. 먼지 및 에어로졸의 입자는 양극으로 하전된 후 집진 전극(4)으로 낙하하는 반면, 음극으로 하전된 입자는 편향 전극(5)으로 낙하하며, 또한, 상기 편향 전극은 이들의 높은 속도로 인해 집진 전극으로 낙하될 수 없는 매우 미세한 양극으로 하전된 입자들에 감속 효과(slowing-down effect)를 발생시킨다. 편향 전극(5)으로 인한 정화(purification)의 레벨은 95% 내지 99%에 도달한다. 양 전위를 가지는 반사기(6)의 전기장은 양극으로 하전된 유해한 에어로이온들이 본 발명의 장치를 떠나는 것을 방지하고, 이동 방향을 반대 방향으로 변화시켜 집진 전극(4)을 향해 입자들을 인도하며, 따라서 공기 순도를 증가시킨다. 편향 전극(5) 뒤에 설치된 코로나-형성 전극(7)은 산소의 음극으로 하전된 에어로이온으로 공기를 포화시킨다. 편향 전극(5)의 감속장(slowing-down field)을 통과한 양극으로 하전된 에어로이온의 일부분은 전자 및 산소의 양극으로 하전된 이온으로 충진된 영역에 유입될 때 변화한다. 이 경우, 출구에 있는 양극으로 하전된 에어로이온의 농도는 기준 레벨(background level)로 상당히 감소되는 한편, 유용한 음극으로 하전된 에어로이온은 상당히 증가한다. 직접 측정을 통해 이러한 특별한 경우 오존이 거의 존재하지 않음이 증명되었다.
오존화 과정 동안 코로나-형성 전극(3)으로 음 전위(negative potential)가 공급되고 집진 전극(4)으로 양 전위가 공급되는 한편, 편향 전극(5)에 보다 작은 값의 음 전위가 공급된다. 생성되는 오존의 양을 증가시키기 위해, 전극(7,11)에고전압이 공급되는데, 이러한 고전압의 양은 변화될 수 있어서, 오존 생산을 광범위하게 제어할 수 있다. 이러한 특별 과정하에서 먼지 및 에어로졸을 없애는 공기 클리닝 효율은 양극 코로나-형성 전극의 상태의 효율보다 낮지 않은 반면, 음극으로 하전된 산소 에어로이온의 양은 상당히 크다는 것은 주목할 만하다.
(모세관 현상으로서 알려진) 내부-분자 상호작용력 하에서, 용기(10)로부터 다공성-구조 재료로 이루어진 테이프(9)를 통해 균일하지 않은 전기장의 영역으로 방향성 또는 의료용 물질이 이송된다. 상술한 균일하지 않은 전기장에서, 추가로 쿨롱의 힘이 분극화된 액체의 분자에 적용되고, 상기 쿨롱의 힘은 전기장의 장력을 높이는 방향으로 인도된다. 이들 힘은 분자 사이의 인력을 감소시켜, 방향성 또는 의료용 물질의 보다 빠른 증기화를 촉진시킨다. 다공성-구조 재료의 테이프 내의 액체의 개방 (자유) 표면이 광범위하게 제어될 수도 있다는 사실에 의해 액체의 증기화의 세기의 제어가 제공된다. 클리닝된 공기 유동 분자에 의해, 음극으로 하전된 산소의 에어로이온과 함께 방향성 또는 의료용 물질이 에어 클리너를 넘어 가져오게 된다. 상술한 방법 및 제안된 장치 모두는 특수 분무, 흡입기 및 팬 뿐만 아니라 임의의 용해제 오염 환경을 필요로 하지 않는다. 오존화 과정 동안, 방향성 또는 의료용 물질로 공기를 포화시키는 것은 오존에 의한 상기 방향성 또는 의료용 물질의 제어되지 않은 산화가 발생할 수도 있으므로 권장되지 않는다.
제안된 장치는 제어된 오존의 양뿐만 아니라 음으로 하전된 산소 에어로이온, 방향성 및 의료용 물질의 분자로 공기를 포화시키기 위한 모든 분야의 산업과가정의 실내에 적용될 수 있음을 알았다.

Claims (5)

  1. 공기 입구를 갖춘 바디(1)를 포함하는, 먼지 및 에어로졸을 없애는 공기 클리닝 장치로서, 상기 바디 내부에 서로 반대 극성을 가지는 코로나-형성 전극(3) 및 집진 전극(4)과, 편향 전극(5)이 설치되어 있고, 상기 편향 전극 뒤로 상기 집진 전극(4)과 전기적으로 연결되는 음극으로 하전된 에어로이온의 전극-발생기(7)와 방향성 또는 의료용 물질용 수단이 설치되어 있는 장치에 있어서,
    상기 코로나-형성 전극(3)의 전방에는 상기 코로나 형성 전극(3)과 전기적으로 연결되는 양극으로 하전된 에어로이온의 반사기(6)가 설치되는 한편, 상기 방향성 또는 의료용 물질용 수단은 다공성-구조 재료로 이루어진 하나 이상의 테이프(9)로서 이루어 지고, 상기 테이프(9)의 단부들은 방향성 또는 의료용 물질를 함유하는 커패시티(10) 내에 위치하며, 상기 커패시티는 상기 장치의 상기 바디를 넘어서 위치하는 것을 특징으로 하는 먼지 및 에어로졸을 없애는 공기 클리닝 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전극-발생기(7) 후방으로 떨어져서 가속 전극(11)이 설치되며, 상기 가속 전극(11)으로 제어된 양 전위가 공급되는 것을 특징으로 하는 먼지 및 에어로졸을 없애는 공기 클리닝 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 가속 전극(11)은 상기 전극-발생기(7)에 대해서 이동할 수 있게 되어 있는 것을 특징으로 하는 먼지 및 에어로졸을 없애는 공기 클리닝 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 전극-발생기(7)에는 고주파 교류 전류가 공급되는 것을 특징으로 하는 먼지 및 에어로졸을 없애는 공기 클리닝 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 양극으로 하전된 에어로이온의 몇개의 반사기(6)를 포함하며, 상기 코로나-형성 전극(3), 상기 집진 전극(4) 및 상기 편향 전극(5)이 차례로 위치하는 것을 특징으로 하는 먼지 및 에어로졸을 없애는 공기 클리닝 장치.
KR1020027016043A 2001-03-27 2001-06-21 먼지 및 에어로졸을 없애는 공기 클리닝 장치 KR20030007714A (ko)

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