KR20040056135A - 공기 정화기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 공기 정화기는 방전 영역이 극대화되어 대전 효율이 개선되고, 전기적 사고가 예방되며, 제조 및 조립 공정이 단순한 전리부 구조를 제공하는데 그 목적이 있다. 이와 같은 목적의 본 발명에 따른 공기 정화기에서, 전리부는 원호 형상의 단면을 갖는 전극부가 형성된 두 개의 접지 전극이 서로 대향하여 체결되고, 두 개의 접지 전극의 체결에 의해 형성되는 전극부 사이의 공간에 방전극이 설치되어 전극부 사이를 통과하는 먼지 입자를 대전시킨다. 포집부는 대전된 먼지 입자의 반대 극성으로 대전되어 대전된 먼지 입자를 포집한다.

Description

공기 정화기{AIR PURIFIER}
본 발명은 공기 정화기에 관한 것으로, 특히 공기공기 중의 먼지 입자를 대전시켜 포집하는 전기 집진 장치를 구비한 공기 정화기에 관한 것이다.
공기 정화기는 공기 중의 먼지나 세균, 오염 물질 등을 제거하여 정화된 맑은 공기를 공급하기 위한 장치이다. 공기 정화기 내부에는 먼지 등을 포집하기 위한 집진 장치가 마련되는데, 이 집진 장치에서는 전리부(ionizer)의 코로나 방전에 의해 대전된 먼지 입자들이 반대 극성으로 대전된 포집부의 전기적 흡인력에 의해 포집된다.
도 1은 종래의 공기 정화기의 구성을 나타낸 측단면도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 공기 정화기는 프리 필터(pre-filter, 102)와 전리부(104), 포집부(106), 최종 필터(108), 팬(110)으로 구성된다. 프리 필터(102)에서는 일차적으로 비교적 큰 먼지 입자가 걸러진다. 포집부(106)와 함께 전기 집진 장치를 구성하는 전리부(104)에서는 방전극(104b)과 접지 전극(104a) 사이의 코로나 방전에 의해 먼지 입자가 (+)극성으로 대전된다. 포집부(106)는 (+)극성과 (-)극성으로 대전되는 다수의 수평 격벽들(106a)로 구성되는데, 포집부(106)의 수평 격벽들(106a) 사이로 유입되는 대전된 먼지 입자들이 전기적 흡인력에 의해 수평 격벽들에 흡착 포집된다. 최종 필터(108)는 포집부(106)에서 포집되지 않은 미세 먼지나 곰팡이 등을 걸러내기 위한 것이다. 팬(110)은 프리 필터(102) 쪽에서 최종 필터(108) 쪽으로 강제 기류를 형성시켜 공기가 순환되도록 한다.
이와 같은 종래의 공기 정화기에서 전리부를 구성하는 방전극과 접지 전극이 서로 수직일 때 방전이 일어나는데, 평판 형태의 접지 전극을 사용하면 방전 일어나는 영역이 매우 제한적이기 때문에 팬에 의한 순환 기류를 따라 빠르게 유동하는 먼지 입자들의 일부가 미처 대전되지 못할 수도 있다. 전리부에서 대전되지 않은 먼지 입자는 포집부에서 포집되지 않으므로 결국 전기 집진 장치의 뒤쪽에 설치되는 최종 필터의 부담이 커진다.
본 발명에 따른 공기 정화기는 방전 영역이 극대화되어 대전 효율이 개선되고, 전기적 사고가 예방되며, 제조 및 조립 공정이 단순한 전리부 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 공기 정화기의 구성을 나타낸 측단면도.
도 2는 본 발명에 따른 공기 정화기를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 공기 정화기의 구조를 나타낸 분해 사시도.
도 4A 내지 도 4C는 도 3에 나타낸 본 발명에 따른 공기 정화기의 전리부를 나타낸 도면.
도 5는 도 3에 나타낸 본 발명에 따른 공기 정화기의 전리부의 측단면도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접지 전극을 나타낸 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
102, 302 : 프리 필터
104, 304 : 전리부
106, 306 : 포집부
108, 308 : 헤파 필터
354a, 354b : 프레임
402a, 402b : 접지 전극
404 : 통기구
408 : 전극부
410 : 방전극
412a, 412b : 체결 부재
이와 같은 목적의 본 발명에 따른 공기 정화기에서, 전리부는 원호 형상의 단면을 갖는 전극부가 형성된 두 개의 접지 전극이 서로 대향하여 체결되고, 두 개의 접지 전극의 체결에 의해 형성되는 전극부 사이의 공간에 방전극이 설치되어 전극부 사이를 통과하는 먼지 입자를 대전시킨다. 포집부는 대전된 먼지 입자의 반대 극성으로 대전되어 대전된 먼지 입자를 포집한다.
본 발명에 따른 전기 집진 장치의 전리부에서, 접지 전극은 두 개가 서로 대향하여 체결된다. 이 접지 전극에는 공기의 유동이 가능하도록 하기 위한 다수의 통기구와 원호 형상의 단면을 갖는 전극부가 형성되며, 두 개의 접지 전극이 전극부의 내측 곡면이 서로 마주보는 방향으로 서로 대향하여 체결된다. 방전극은 두 개의 접지 전극이 체결됨으로써 형성되는 전극부 사이의 원통 형상의 공간에 설치되어 접지 전극을 향해 방전을 일으킨다. 또 접지 전극은 단일 부품의 형태로 제조된다.
본 발명에 따른 전기 집진 장치의 접지 전극은 공기의 유동이 가능하도록 하기 위한 다수의 통기구와 원호 형상의 단면을 갖는 복수개의 전극부가 형성되도록 단일 판재의 성형 가공을 통해 단일 부품의 형태로 제조된다.
본 발명에 따른 전기 집진 장치의 접지 전극은 공기의 유동이 가능하도록 하기 위한 다수의 통기구와 원호 형상의 단면을 갖는 복수개의 전극부가 형성되도록 주물 가공을 통해 단일 부품의 형태로 제조된다.
본 발명에 따른 공기 정화기의 바람직한 실시예를 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 2는 본 발명에 따른 공기 정화기를 나타낸 사시도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 공기 정화기 본체(202)의 전면에는 커버(204)가 마련되며, 이 커버(204)에는 본체(202) 내부로 공기가 흡입될 수 있도록 다수의 공기 흡입구(204a)가 형성된다. 이 공기 흡입구(204a)를 통해 오염 물질을 포함하는 공기가 흡입되면 본체(202) 내부에서 먼지 입자 등의 오염 물질이 제거되어 정화되고, 정화된 공기는 본체(202) 후면의 공기 배출구(미도시)를 통해 배출된다.
도 3은 본 발명에 따른 공기 정화기의 구조를 나타낸 분해 사시도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 공기 정화기 내부에는 공기 정화를 위한 프리 필터(302)와 전리부(304), 포집부(306), 헤파 필터(High Efficiency Particulate Air filter, 308)가 본체(202)의 전면에서 후면 방향으로 순서대로 설치된다. 또 본체(202) 내부의 가장 뒤쪽에는 본체(202)의 전면에서 후면 방향으로 공기를 강제 순환시키기 위한 팬(316)이 설치된다. 팬(316)이 회전하면 본체(202)의 전면에서 후면 방향으로 강제 기류가 형성되어 실내 공기가 순환된다.
도 3에 나타낸 각각의 필터와 집진 장치들의 기능은 다음과 같다. 프리 필터(302)는 비교적 큰 먼지 입자를 일차적으로 걸러내기 위한 것이다. 전리부(304)와 포집부(306)는 전기 집진 장치이며, 전리부(304)에서 (+)극성으로 대전되는 먼지 입자가 포집부(306)에서 전기적 흡인력에 의해 흡착 포집된다. 포집부(306)에서 걸러지지 않은 미세 먼지 입자는 헤파 필터(308)에서 걸러진다. 헤파 필터(308)는 DOP(Di-Octyl-ph+rate)가 매우 작은(예를 들면 0.3㎛ 가량의) 미세 먼지나 세균 등의 미세 입자까지 걸러내기 위한 것이다.
도 4A와 도 4B는 본 발명에 따른 공기 정화기의 전리부를 나타낸 도면으로서, 먼저 도 4A는 전리부의 사시도이다. 도 4A에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 공기 정화기의 전리부(304)는 프레임(354a, 354b)의 내측에 고정 설치되는 접지 전극(402a)을 구비한다. 이 접지 전극(402a)에는 원호(圓弧) 형상의 단면을 갖는 다수개의 전극부(408)들이 나란히 형성된다. 전극부(408)는 하나 이상 구비되도록 하고, 대전 효율을 높이기 위해서는 접지 전극(402a, 402b)의 면적을 크게 하고 보다 많은 수의 전극부(408)를 형성시킨다. 또, 접지 전극(402a)에는 다수의 통기구들(404)이 천공되는데, 팬(316)에 의해 순환되는 기류가 이 통기구들(404)을 통해 원활하게 순환된다. 통기구(404)들의 모양은 원형이나 타원형, 다각형 등 공기와 먼지 입자들이 원활하게 통과할 수 있는 것이면 어떤 모양이라도 좋다. 프레임(354b)의 윗면과 옆면에는 전원 공급 단자(414a, 414b)가 마련된다. 도 4A에 나타낸 본 발명에 따른 전리부(304)가 본체(202)에 설치되면, 이 전원 공급 단자(414a, 414b)가 본체(202) 내에 마련된 전원 공급 장치(미도시)의 (+) 단자와 (-) 단자에 각각 접촉되어 전리부(304)에 전원이 공급된다.
도 4B는 도 4A에 나타낸 전리부의 분해 사시도이다. 도 4B에 나타낸 바와 같이, 전리부(304)에는 두 개의 접지 전극(402a, 402b)이 마련되는데, 이 두 접지 전극(402a, 402b)은 서로 대향하도록 볼트(406a)에 의해 체결된다. 도 4B의 접지 전극(402a, 402b)에 형성된 전극부(408)들은 원호 형상이므로, 이 두 개의 접지 전극(402a, 402b)이 서로 대향하여 체결됨으로서 각각의 접지 전극(402a, 402b)의 대향하는 전극부(408)들의 결합에 의해 단면적이 원통 형상인 공간이 만들어진다.
전리부(304)는 프레임(354b)의 안쪽 양 측면에 다수의 구멍이 형성된 와이어 체결 부재(412a, 412b)가 볼트(406b)를 통해 고정 설치된다. 텅스텐 와이어인 방전극들(410)의 양단은 각각 스프링(410a)을 통해 양쪽 와이어 체결 부재(412a, 412b)의 구멍에 체결됨으로써 일정 크기 이상의 장력을 갖게 된다. 방전극(410)들의 설치 간격은 접지 전극(402a, 402b)의 전극부(408)의 간격에 관계되는데, 방전극(410)들은 대향하는 두 개의 전극부(408)들의 결합에 의해 만들어지는 원통 형상의 공간 내에 위치하도록 고정 설치된다. 방전극(410)의 가장 바람직한 설치위치는 원통 형상의 중심선 상에 있도록 하는 것이다. 전극부(408)의 결합에 의해 만들어진 원통의 중심선상에 방전극(410)이 위치하면 전극부(408)의 내측 표면 전체가 방전극(410)에 대해 수직이 되므로 방전극(410)과 접지 전극(402a, 402b) 사이의 방전 영역이 크게 증가하여 대전 효율이 극대화된다. 도 4B에서, 전원 공급 단자(414a, 414b)는 각각 방전극(410)과 접지 전극(402a, 402b)에 전기적으로 연결되어 방전극(410)에 (+)극성의 전원이 공급되고 접지 전극(402a, 402b)에 (-)극성의 전원이 공급될 수 있도록 한다.
도 4C는 도 4A의 전리부(304)에서 접지 전극(402a, 402b)과 방전극(410)의 구성을 나타낸 부분 단면도로서, 프레임(304a, 304b)과 접지 전극(402a, 402b)만을 절단한 도면이다. 도 4C에 나타낸 바와 같이, 두 개의 접지 전극(402a, 402b)이 대향하여 결합됨으로써 형성되는 원통 형상의 내측 공간에 방전극(410)이 설치됨으로써 접지 전극(402a, 402b)과 방전극(410) 사이의 대전 영역이 크게 확대된다. 이와 같은 확대된 대전 영역을 도 5에 나타내었다.
도 5는 도 3에 나타낸 본 발명에 따른 공기 정화기의 전리부의 측단면도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 다수의 전극부(408)들을 가진 두 개의 접지 전극(402a, 402b)이 서로 대향하도록 체결될 때 전극부(408)의 결합에 의해 형성되는 원통의 중심 선상에 방전극(410)이 고정 설치됨으로써, 원통 내부의 거의 모든 영역에 대해 방전이 일어나는 것을 알 수 있다. 접지 전극(402a, 402b)에 천공되어 있는 다수의 통기구들을 통해 먼지 입자들이 통과하면서 극대화된 대전 영역에서 (+)극성으로 대전된다. 이처럼 본 발명에 따른 공기 정화기의 전리부(304)의 대전 영역이극대화됨으로써 전리부(304)를 통과하는 먼지 입자들에 대한 대전 효율이 크게 개선된다. 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접지 전극을 나타낸 도면으로서, 전극부(608)들이 일정 거리를 두고 이격되어 형성되도록 하고, 통기구(604)를 사각형으로 한 것이다.
본 발명에 따른 전리부의 접지 전극을 제조할 때 다수의 전극부를 하나의 판재 상에 형성시키면 제조 및 조립 공정이 단순해진다. 즉, 프레스 기술을 이용하여 단일 판재에 통기구를 천공한 다음 구부려서 곡면의 전극부를 형성시키면 각각의 원통형 전극부를 개별적으로 제조하여 조립하는 것보다 공정이 용이하고 단순해진다. 또는 주물 기술을 이용하여 통기구와 곡면의 전극부를 형성시켜 단일 부품으로 제조하면 각각의 원통형 전극부를 개별적으로 제조하여 조립 것보다 공정이 훨씬 단순해진다.
본 발명에 따른 공기 정화기의 전리부의 개선된 대전 효율은 전기 집진 장치의 뒤쪽에 설치되는 필터들의 수명을 연장시킬 수 있는 추가적인 효과를 제공한다. 즉, 전리부(304)의 대전 효율이 크게 개선됨으로써 포집부(306)에서의 포집 성능도 함께 향상되며, 이로써 포집부(306)의 뒤쪽에 설치되는 필터(예를 들면 헤파 필터)의 부담이 크게 감소된다. 전기 집진 장치의 뒤쪽에는 대개 미세 먼지 입자나 곰팡이 등을 포집하기 위한 헤파 필터가 사용되는데, 이 헤파 필터는 극미세 입자까지도 걸러낼 수 있도록 미세 구조를 가져야 하기 때문에 제조가 까다로워 다른 필터에 비해 상대적으로 고가이다. 따라서 전리부(304)의 대전 효율이 개선되어 포집부(306)에서 보다 많은 먼지 입자를 포집할 수 있게 되면 헤파 필터의 교체 주기가 길어지고 결국 유지 보수에 따른 사용자의 부담이 크게 줄어든다.
본 발명에 따른 전리부(304)의 접지 전극(402a, 402b)의 결합에 의해 형성되는 원통형 구조는 방전극(410)이 끊어지거나 방전극(410)과 와이어 체결 부재(412a, 412b) 사이의 체결 상태가 해제되더라도 방전극(410)끼리 접촉되지 않도록 하기 때문에 방전극(410)의 상호 접촉에 따른 전기적 사고를 사전에 막을 수 있다.
다음의 표는 본 발명에 따른 공기 정화기의 집진 성능에 대한 실험 결과이다. 실험은 미국공조협회(ASHRAE)의 필터 테스트 기준을 따른 것으로서, 0.3㎛의 먼지 입자에 대한 포집 효율을 포함하는 전체적인 포집 효율이 크게 개선된 것을 알 수 있다.
실 험 유 속 (m/s) 본 발명 종래 기술
0.3㎛효율 (%) 전체효율 (%) 압손 (mmH 2 O) 0.3㎛효율 (%) 전체효율 (%) 압손 (mmH 2 O)
1 0.5 98.545 98.989 0.43 47.061 52.598 0.19
1.0 71.894 79.748 1.20 24.599 27.498 0.48
1.5 50.456 57.383 2.34 10.273 11.028 0.83
2 0.5 96.490 97.795 0.51 46.723 52.585 0.18
1.0 67.806 75.657 1.31 28.620 30.274 0.46
1.5 49.851 56.324 2.43 8.539 8.939 0.82
이처럼, 본 발명에 따른 전리부의 접지 전극을 제조할 때 프레스 기술이나 주물 기술을 이용하여 곡면의 전극부를 형성시키면 제조 공정이 매우 용이하고 단순해진다. 또, 본 발명에 따른 공기 정화기의 전리부의 대전 효율이 크게 개선됨으로써 포집부의 뒤쪽에 설치되는 필터들의 부담이 크게 감소된다. 또, 본 발명에 따른전리부의 접지 전극의 결합에 의해 형성되는 원통형 구조는 방전극의 상호 접촉에 따른 전기적 사고를 사전에 막을 수 있다.

Claims (11)

  1. 공기 정화기에 있어서,
    원호 형상의 단면을 갖는 전극부가 형성된 두 개의 접지 전극이 서로 대향하여 체결되고, 상기 두 개의 접지 전극의 체결에 의해 형성되는 전극부 사이의 공간에 방전극이 설치되어 상기 전극부 사이를 통과하는 먼지 입자를 대전시키는 전리부와;
    상기 대전된 먼지 입자의 반대 극성으로 대전되어 상기 대전된 먼지 입자를 포집하는 포집부를 포함하는 공기 정화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극부의 내측 곡면이 서로 마주보는 방향으로 상기 접지 전극들이 대향하여 체결되는 공기 정화기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극부의 내측 표면과 상기 방전극 사이의 거리가 일정한 공기 정화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    공기의 유동이 가능하도록 상기 접지 전극에 다수의 통기구가 형성되는 공기 정화기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 접지 전극이 단일 판재의 프레스 가공을 통해 단일 부품의 형태로 제조되는 공기 정화기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 접지 전극이 주물 가공을 통해 단일 부품의 형태로 제조되는 공기 정화기.
  7. 전기 집진 장치의 전리부에 있어서,
    공기의 유동이 가능하도록 하기 위한 다수의 통기구와 원호 형상의 단면을 갖는 전극부가 형성되며, 상기 전극부의 내측 곡면이 서로 마주보는 방향으로 서로 대향하여 체결되는 두 개의 접지 전극과;
    상기 두 개의 접지 전극이 체결됨으로써 형성되는 상기 전극부 사이의 원통 형상의 공간에 설치되어 상기 접지 전극을 향해 방전을 일으키는 방전극을 포함하고;
    상기 접지 전극이 단일 부품의 형태로 제조되는 전기 집진 장치의 전리부.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 접지 전극이 단일 판재의 프레스 가공을 통해 단일 부품의 형태로 제조되는 공기 정화기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 접지 전극이 주물 가공을 통해 단일 부품의 형태로 제조되는 공기 정화기.
  10. 먼지 입자를 대전시키기 위한 전기 집진 장치의 접지 전극에 있어서,
    공기의 유동이 가능하도록 하기 위한 다수의 통기구와 원호 형상의 단면을 갖는 복수개의 전극부가 형성되도록 단일 판재의 프레스 가공을 통해 단일 부품의 형태로 제조되는 전리부의 접지 전극.
  11. 먼지 입자를 대전시키기 위한 전기 집진 장치의 접지 전극에 있어서,
    공기의 유동이 가능하도록 하기 위한 다수의 통기구와 원호 형상의 단면을 갖는 복수개의 전극부가 형성되도록 주물 가공을 통해 단일 부품의 형태로 제조되는 전기 집진 장치의 접지 전극.
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