KR20060085647A - 공기정화장치 - Google Patents

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Abstract

스트리머 방전에 의해 플라즈마를 생성하는 스트리머 방전부(40)와, 플라즈마에 포함되는 활성종에 의한 공기의 처리를 촉진하는 촉매부(34)와, 공기 중의 먼지를 포집하는 집진부(33)를 구비하는 공기정화장치에 있어서, 촉매부(34) 전면을 효과적으로 기능시킴과 더불어, 집진부(33)에서의 제균이나 알레르겐 불활성화도 가능하게 하기 위해, 공기 흐름방향의 상류 쪽으로부터 차례로, 스트리머 방전부(40), 집진부(33), 및 촉매부(34)를 배치한다.

Description

공기정화장치{AIR CLEANER}
본 발명은, 공기정화장치에 관한 것이며, 특히 스트리머 방전에 의해 플라즈마를 생성하는 스트리머 방전부와, 플라즈마에 포함된 활성종에 의한 공기 처리를 촉진시키는 촉매부와, 공기 중의 먼지를 포집하는 집진부를 구비하는 공기정화장치에 관한 것이다.
종래, 스트리머 방전에 의해 플라즈마를 생성하는 스트리머 방전부와, 플라즈마에 의한 공기 중의 냄새물질이나 유해물질의 처리를 촉진하는 촉매부와, 공기 중의 먼지를 포집하는 집진부를 구비한 공기정화장치가 제안되었다(예를 들어 특허문헌 1(일특개 2002-336689호 공보) 참조).
이 특허문헌 1의 공기정화장치에 있어서, 스트리머 방전부는 방전전극과 대향전극으로 구성된다. 그리고 공기정화장치의 공기통로 중에 스트리머 방전부가 배치됨과 더불어, 촉매부는, 예를 들어 스트리머 방전부에 대한 공기 흐름방향의 하류 쪽에 배치된다. 또 상기 공기정화장치에서는, 집진필터(집진부)를 스트리머 방전부의 상류 쪽에 배치한다. 이와 같이 함으로써, 공기 중의 먼지나, 세균류, 알레르겐 등을 포집하도록 한다.
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
특허문헌 1의 공기정화장치에 있어서, 스트리머 방전영역에서는 활성종이 생성되나, 그 발생영역은 방전영역 근방의 국소 영역이며, 활성종이 공기 흐름을 타고 충분히 확산되지 않은 채 촉매부에 도달해버린다. 그 결과, 촉매부 전면이 효과적으로 기능하지 못하여, 충분한 성능이 발휘되지 못하는 문제가 있다.
또 특허문헌 1의 공기정화장치에서는, 스트리머 방전부의 상류 쪽에 집진필터를 배치하므로, 이 집진필터에 포착된 세균류가 증식될 우려가 있으며, 알레르겐이 그 활성을 유지할 우려도 있다. 때문에 필터 교환 등의 보수점검 시에, 세균류나 알레르겐이 공기 중으로 비산될 우려도 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점에 감안하여 창안된 것으로, 그 목적은 촉매부 전면을 효과적으로 기능시킴과 더불어, 집진부에서의 제균이나 알레르겐 불활성화도 가능하게 하는 데 있다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은, 스트리머 방전부(40)와 촉매부(34) 사이에 집진부(33)를 배치하고, 집진부(33)를 전기적 집진부재로 한 것이다.
구체적으로 제 1 발명은, 스트리머 방전에 의해 플라즈마를 생성하는 스트리머 방전부(40)와, 플라즈마에 포함되는 활성종에 의해 공기의 처리를 촉진하는 촉매부(34)와, 공기 중의 먼지를 포집하는 집진부(33)를 구비하는 공기정화장치를 전제로 한다. 여기서 본 발명에서 말하는 촉매부(34)에는, 상기 활성종의 활성을 높임으로써 공기의 처리를 촉진하는 물질 외에, 공기 중의 냄새물질이나 유해물질을 흡착함으로써 활성종의 반응장으로서 기능하며, 공기의 처리를 촉진하는 흡착제(예를 들어 제올라이트)도 포함되는 것이다.
그리고 이 공기정화장치는, 공기 흐름방향의 상류 쪽으로부터 차례로, 스트리머 방전부(40), 집진부(33), 및 촉매부(34)가 배치되며, 집진부(33)가 전기적 집진부재로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 제 1 발명에서, 공기정화장치에서 처리되는 공기는, 스트리머 방전부(40), 집진부(33), 및 촉매부(34)를 차례로 통과한다. 그리고 스트리머 방전부(40)에서 발생한 플라즈마에 포함되는 활성종은, 공기흐름을 타고 집진부(33)를 통과한 후, 촉매부(34)에 도달한다. 여기서 본 발명에서는, 스트리머 방전부(40)와 촉매부(34) 사이에 집진부(33)를 배치하므로, 이 집진부(33)를 공기가 통과할 때 활성종이 충분히 확산된다.
또 스트리머 방전부(40)를 공기가 통과할 때 공기 중의 먼지가 이온화되며, 이 이온화된 먼지가 집진부인 전기적 집진부재(33)에 포집된다.
제 2 발명은 제 1 발명의 공기정화장치에 있어서, 집진부(33)가 정전필터로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 제 2 발명에서는, 스트리머 방전부(40)를 공기가 통과할 때 공기 중의 먼지가 이온화되고 이 이온화된 먼지가 정전필터(33)에 포집된다.
발명의 효과
상기 제 1 발명에 의하면, 공기 흐름방향의 상류 쪽으로부터 차례로, 스트리머 방전부(40), 집진부(33), 및 촉매부(34)를 배치하므로, 스트리머 방전부(40)에서 발생한 플라즈마에 포함되는 활성종은, 공기흐름을 타고 집진부(33)를 통과할 때 충분히 확산된 후에 촉매부(34)에 도달한다. 따라서 촉매부(34) 전면이 효과적으로 기능하여 충분한 성능을 얻을 수 있다.
또 활성종이 집진부(33)를 통과할 때 제균이나 알레르겐 불활성화가 이루어지므로, 필터교환 등의 보수점검 시에 세균류나 알레르겐이 공기 중으로 비산되는 문제도 발생하지 않는다. 또한 촉매부(34) 바로 전에 공기 중의 먼지를 제거하므로, 촉매부(34)로의 먼지 부착에 기인하는 촉매기능 저하도 방지할 수 있다.
또 이 발명에서는, 집진부(33)로서 전기적 집진부재를 이용하므로, 스트리머 방전부(40)에 의한 먼지의 이온화 효과를 이용하여, 높은 집진효과를 얻을 수 있다. 그리고 스트리머 방전부(40)를 전기집진을 위한 방전부로서 이용하므로, 플라즈마에 의한 공기정화기능과 전기집진에 의한 공기정화기능을 겸비한 공기정화장치를 소형으로 구성할 수 있다.
상기 제 2 발명에 의하면, 집진부(33)로서 정전필터를 이용하므로, 제 1 발명과 마찬가지로 스트리머 방전부(40)에 의한 먼지의 이온화 효과를 이용하여, 높은 집진효과를 얻을 수 있다. 또 스트리머 방전부(40)를 전기집진을 위한 방전부로서 이용하므로, 플라즈마에 의한 공기정화기능과 전기집진에 의한 공기정화기능을 겸비한 공기정화장치를 소형으로 구성할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 공기정화장치의 분해사시도.
도 2는, 실시형태의 공기정화장치 내부를 위쪽에서 본 도.
도 3의 (A)는 방전장치의 전극구조를 나타내는 주요부 확대도이며, (B)는 방전장치의 수평단면도.
부호의 설명
10 : 공기정화장치 20 : 케이싱
30 : 기능부품 31 : 프리필터
32 : 이온화부 33 : 정전필터(집진부)
34 : 촉매필터(촉매부) 40 : 방전장치(스트리머 방전부)
41 : 방전전극 42 : 대향전극
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세히 설명한다.
도 1은, 실시형태에 관한 공기정화장치(10)의 분해사시도이며, 도 2는 공기정화장치(10)의 내부를 위에서 본 도이다. 이 공기정화장치(10)는, 일반가정이나 소규모 점포 등에서 이용되는 민생용 공기정화장치이다.
공기정화장치(10)는, 한끝이 개방된 상자형의 케이싱 본체(21)와, 이 케이싱 본체(21)의 개방단면에 장착되는 전면(前面)플레이트(22)로 구성되는 케이싱(20)을 구비한다. 케이싱 본체(21)의 양쪽 면 및 상면과, 전면플레이트(22)의 전면 중앙부에는, 피처리가스인 실내공기가 도입되는 공기흡입구(23)가 형성된다. 또 케이싱 본체(21) 천정판의 배면 쪽에는, 실내공기가 유출되는 공기토출구(24)가 형성된다.
케이싱 본체(21) 내에는, 공기흡입구(23)로부터 공기토출구(24)에까지 걸쳐 실내공기가 흐르는 공기통로(25)가 형성된다. 이 공기통로(25)에는, 실내공기 흐름의 상류 쪽(도 2에서 아래쪽)부터 차례로, 공기정화를 실행하는 각종 기능부품(30)과, 이 공기통로(25)에 실내공기를 유통시키기 위한 원심송풍기(26)가 배치된다.
상기 기능부품(30)은, 전면플레이트(22) 쪽부터 차례로, 프리필터(31), 이온화부(32), 방전장치(스트리머 방전부)(40), 전기적 집진부재로서의 정전필터(집진부)(33), 및 촉매필터(촉매부)(34)가 배치되어 구성된다. 또 공기정화장치(10)의 케이싱 본체(21) 후부 아래쪽에는, 방전장치(40)의 전원수단(45)이 배치된다.
프리필터(31)는, 실내공기 중에 포함되는 비교적 큰 먼지를 포집하는 필터이다. 또 이온화부(32)는, 프리필터(31)를 통과한 비교적 작은 먼지를 대전시켜, 이 먼지를 이온화부(32) 하류 쪽에 배치된 정전필터(집진필터)(33)로 포집하기 위한 것이다. 이 이온화부(32)는, 복수의 이온화선(35)과, 각 이온화선(35)에 대응하는 대향전극(36)으로 구성된다.
상기 복수의 이온화선(35)은, 물결형상 내지 복수의 역디귿자(?)가 이어진 수평단면형상을 갖는 파형부재(38)의 앞쪽에 배치된다. 여기서 본 실시형태에서는, 2개의 파형부재(38)가 좌우로 배열된다. 또 파형부재(38) 앞쪽으로는 복수의 앞쪽 개구부(38a)가 형성되며, 각 이온화선(35)은 각 앞쪽 개구부(38a) 내에서 파형부재(38)의 상단에서 하단에까지 팽팽하게 걸쳐진다. 한편 상기 이온화선(35)에 대응하는 대향전극(36)은, 파형부재(38)의 앞쪽 개구부(38a)를 형성하는 벽면에 형 성된다. 그리고 이 파형부재(38)의 뒤쪽 면에는, 정전필터(33)와 평행으로 배치되는 망사판(37)이 연결된다.
방전장치(40)는, 복수의 방전전극(41)과, 각 방전전극(41)에 대향하는 면 형상의 대향전극(42)을 구비한다.
상기 방전전극(41)은 선형 내지 막대형으로 형성되며, 상기 파형부재(38) 뒤쪽에 배치된다. 이 방전전극(41)은, 방전장치(40)의 확대사시도인 도 3의 (A)에 나타내는 바와 같이, 파형부재(38)의 뒤쪽 개구부(38b) 내에 배치됨과 동시에 상하방향으로 이어지는 전극유지부재(43)로 지지된다. 이 전극유지부재(43)는 수평단면이 역디귿자형으로 형성되며, 소정의 부위에는 전방을 향해 굴곡형성된 복수의 지지판(고정부재)(44)이 형성된다. 그리고 선형 내지 막대형의 방전전극(41)은, 이 방전전극(41)을 사이에 끼우도록 조여진 지지판(44)의 선단부에 의해 지지된다(도 3의 (B), 방전장치의 수평단면도 참조). 이상과 같이 하여 방전전극(41)의 양 단부는, 지지판(44)으로부터 상하방향으로 돌출된 상태로 된다. 그리고 본 실시형태에 있어서, 방전전극(41)은 텅스텐을 재료로 하여 구성된다.
한편 대향전극(42)은, 이와 같이 하여 방전전극(41)이 배치되는 파형부재(38)의 뒤쪽 개구부(38b) 내의 제 1 면(후면)(38c)에 형성된다. 그리고 이 제 1 면(38c)이 방전전극(41)에 대향하는 전극면으로서 기능한다. 이와 같이 하여 지지판(44)으로부터 돌출되는 방전전극(41)이, 대향전극(42)의 전극면과 거의 평행으로 배치된다. 그리고 대향전극(42)의 상단부 및 하단부에는, 각각 대향전극(42)과 상기 전극유지부재(43) 사이에 개설되는 스페이서(46)가 형성된다. 이 스페이서(46) 는, 본 실시형태에서 절연성 애자로 구성된다. 또 방전전극(41)의 선단부로부터 대향전극(42)까지의 사이거리(B)가 상기 스페이서(46)에 의해 일정간격으로 유지된다.
전술한 정전필터(33)는, 상기 방전장치(40)의 하류 쪽에 배치된다. 정전필터(33)는 상류 쪽 면에서, 전술한 이온화부(32)에 의해 대전된 비교적 작은 먼지를 포집하는 한편, 하류 쪽 면에는 광 촉매(광 반도체)가 담지된다. 이 광 촉매는, 방전장치(40)의 방전에 의해 생성되는 저온플라즈마 중의 반응성 높은 물질(전자, 이온, 오존, 래디컬 등의 활성종)을 더욱 활성화시켜, 실내공기 중의 유해물질이나 냄새물질 분해를 촉진한다. 그리고 이 광 촉매는, 예를 들어 이산화티탄이나 산화아연, 혹은 텅스텐산화물이나 황화카드뮴 등이 이용된다. 또 정전필터(33)는, 수평단면이 파형으로 굴곡되어 형성된, 이른바 주름필터로 구성된다.
상기 촉매필터(34)는, 정전필터(33)의 하류 쪽에 배치된다. 이 촉매필터(34)는, 벌집구조의 기재 표면에 플라즈마 촉매를 담지시킨 것이다. 이 플라즈마 촉매는, 상기 광 촉매와 마찬가지로 방전장치(40)의 방전에 의해 생성되는 저온플라즈마 중의 반응성 높은 물질(전자, 이온, 오존, 래디컬 등의 활성종)을 더욱 활성화시켜, 실내공기 중의 피처리 성분인 유해물질이나 냄새물질의 분해를 촉진한다. 이 플라즈마 촉매로는, 망간계 촉매나 귀금속계 촉매, 또는 이들 촉매에 활성탄 등의 흡착제를 첨가한 것이 이용된다.
-운전동작-
공기정화장치(10)의 운전 중은, 원심송풍기(26)가 기동하여, 피처리가스인 실내공기가 케이싱 본체(21) 내의 공기통로(25)를 유통한다. 또 이 상태에서, 이온화부(32) 및 방전장치(40)에는 전원수단(45)으로부터 고전압이 인가된다.
실내공기가 케이싱 본체(21) 내에 도입되면, 우선 프리필터(31)에서 비교적 큰 먼지가 제거된다. 프리필터(31)를 통과한 실내공기는, 이온화부(32)로 흐른다. 이온화부(32)에서는, 이온화선(35)과 대향전극(36) 사이에서의 방전에 의해 실내공기 중의 비교적 작은 먼지가 대전된다. 이 대전된 먼지를 포함하는 실내공기는, 정전필터(33)로 흐른다. 그리고 정전필터(33)에서 이들 대전된 먼지가 포집된다.
한편 방전장치(40)에서는, 방전전극(41)과 대향전극(42) 사이에서의 스트리머 방전에 의해 저온플라즈마가 발생한다. 이로써 방전장치(40)에 의해 발생한 저온플라즈마가 실내공기와 함께 하류 쪽으로 흐른다.
이 저온플라즈마에는, 반응성 높은 물질(활성종)이 포함된다. 그리고 이 반응성 높은 물질은, 실내공기와 접촉하여 실내공기 중의 유해물질이나 냄새물질을 분해한다. 또 상기 활성종이 정전필터(33)에 달하면, 정전필터(33)에 담지된 광 촉매에 의해 더욱 활성화되어, 실내공기 중의 유해물질이나 냄새물질이 더욱 분해된다. 그리고 이 활성종은, 정전필터(33)를 통과할 때 공기통로(25) 전체에 확산된 후, 촉매필터(34)에 달한다. 이 활성종이 촉매필터(34)에 달하면 활성종은 한층 활성화되어, 실내공기 중의 유해물질이나 냄새물질이 더한층 분해된다.
이상과 같이 하여 먼지가 제거됨과 동시에 유해물질이나 냄새물질도 제거된 청정한 실내공기는, 원심송풍기(26)로 도입되어 공기토출구(24)에서 실내로 토출된다.
-실시형태의 효과-
이 실시형태에 의하면, 공기 흐름방향의 상류 쪽부터 차례로, 방전장치(40), 정전필터(33), 및 촉매필터(34)를 배치하므로, 방전장치(40)에서 발생한 플라즈마에 포함되는 활성종이, 공기흐름을 타고 정전필터(33)를 통과할 때 공기 중에 충분히 확산된 후에 촉매필터(34)에 도달한다. 따라서 촉매필터(34) 전면이 효과적으로 기능하여 충분한 공기정화성능을 얻을 수 있다.
또 활성종이 정전필터(33)를 통과할 때 제균이나 알레르겐 불활성화가 이루어지므로, 정전필터(33) 교환 등의 보수점검 시 세균류나 알레르겐이 비산되는 문제도 발생하지 않는다. 또한 촉매필터(34) 바로 전에 공기 중의 먼지를 제거하므로, 촉매필터(34)로의 먼지 부착에 기인하는 촉매기능 저하도 확실하게 방지할 수 있다.
그 밖의 실시형태
본 발명은, 상기 실시형태에 대해 다음과 같은 구성으로 해도 된다.
예를 들어 상기 실시형태에서는 집진부로서 정전필터(33)를 이용하나, 집진판(전극판)과 같은 전기적 집진부재를 이용해도 되며, 그 밖의 집진용 필터를 이용해도 된다.
또 상기 실시형태에서는, 이온화부(32)를 형성하여 공기 중의 비교적 작은 먼지를 대전시키고, 이 먼지를 정전필터(33)로 포집하도록 했으나, 이온화부는 반드시 구비하지 않아도 된다. 이 경우에도 방전장치(40)에 의해 먼지의 이온화 효과는 얻어지므로, 이 방전장치(40)에 의한 먼지의 이온화 효과를 이용하여, 정전필 터(33)로 높은 포집효과를 얻을 수 있다. 또한 이와 같이 하면, 방전장치(40)를 전기집진을 위한 방전부로서 이용하게 되므로, 플라즈마에 의한 공기정화기능과 전기집진에 의한 공기정화기능을 겸비한 공기정화장치를 소형으로 구성할 수 있다.
또 상기 실시형태에서는, 방전장치(스트리머 방전부)(40)의 하류 쪽에, 예를 들어 망간계 촉매나 귀금속계 촉매 등의 플라즈마 촉매가 기재에 담지된 촉매필터(34)를 배치한다. 그러나 방전장치(40)의 하류 쪽에는, 이 촉매필터(34) 대신, 예를 들어 활성탄이나 제올라이트 등의 흡착제가 기재에 담지된 흡착처리부재를 구성시키도록 해도 된다. 이와 같은 흡착처리부재는, 공기 중의 냄새물질이나 유해물질을 흡착함으로써 활성종의 반응장으로서 기능하여 공기의 처리를 촉진하는 것이며, 본 발명에서 말하는 촉매부에 포함되는 것이다.
그리고 이상의 실시형태는 본질적으로 바람직한 예시이며, 본 발명, 그 적용물, 혹은 그 용도 범위의 제한을 의도하는 것은 아니다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 스트리머 방전에 의해 플라즈마를 생성하는 스트리머 방전부와, 플라즈마에 포함되는 활성종에 의한 공기의 처리를 촉진하는 촉매부와, 공기 중의 먼지를 포집하는 집진부를 구비한 공기정화장치에 대해 유용하다.

Claims (2)

  1. 스트리머 방전에 의해 플라즈마를 생성하는 스트리머 방전부(40)와, 플라즈마에 포함되는 활성종에 의해 공기의 처리를 촉진하는 촉매부(34)와, 공기 중의 먼지를 포집하는 집진부(33)를 구비하는 공기정화장치에 있어서,
    공기 흐름방향의 상류 쪽으로부터 차례로, 스트리머 방전부(40), 집진부(33), 및 촉매부(34)가 배치되며,
    집진부(33)가 전기적 집진부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 집진부(33)가 정전필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기정화장치.
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