KR20070075047A - 정전 필름을 포함하는 공기 정화기 및 이를 포함하는 공기조화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오염물을 포함되는 공기를 이온화시키는 이온화부와, 상기 이온화부로부터 이동되는 전리물들을 정전기력에 의하여 흡착하는 집진부를 포함하는 공기 정화기를 제공한다. 상기 집진부는 소정 두께의 롤 형태로 감겨진 정전 필름으로 구성되며, 상기 정전 필름은 엠보싱처리된 다수의 돌기를 포함한다. 본 발명에 따른 공기 정화기는 집진을 위한 별도의 전원 공급 없이도 우수한 공기 정화 성능과 탈취 성능을 나타내며, 각종 공기 조화 장치에도 효과적으로 적용될 수 있다.

공기 정화기, 집진부, 정전 필름, 탈취

Description

정전 필름을 포함하는 공기 정화기 및 이를 포함하는 공기 조화 시스템{AIR CLEANER WITH ELECTROSTATIC FILM AND AIR CONDITIONING SYSTEM INCLUDING THE SAME}

도 1은 종래의 공기 정화기의 공기 정화 방식을 도시한 모식도.

도 2는 본 발명에 따른 공기 정화기의 구조를 모식적으로 나타낸 사시도.

도 3a는 본 발명에서 사용된 정전 필름을 보인 사시도.

도 3b는 본 발명에서 사용된 정전 필름 롤을 보인 사진.

도 3c는 본 발명에서 사용된 정전 필름을 보인 사진.

도 4는 본 발명에 따른 공기 정화기의 정화 성능을 보인 그래프.

도 5는 본 발명에 따른 공기 정화기의 탈취 성능을 보인 그래프.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10: 하전부 12: 방전 전극

14: 방전 와이어 20: 집진부

22: 정전 필름 롤 23: 정전 필름

24: 엠보싱 돌기

본 발명은 공기를 환기하거나 순환하면서 정화시키는 공기 정화기 또는 이러한 공기 정화기를 포함하는 공기 조화 시스템에 관한 것이다.

사회의 산업화가 진행되면서 화석 연료의 과도한 사용이 심화되고 있고 이에 따라 자동차 또는 산업설비 등에서 배출 가스가 다량 발생하며 도시 기반 시설의 확충 등으로 인하여 분진, 꽃가루, 타르, 미생물 등의 유기 고형물이 발생되고 있다. 이에 따라 대기 오염은 사회 문제로 대두 된지 오래이며, 사람들이 기거하는 실내 공간 특히 주택이나 사무실에서의 공기 오염도 그 심각성이 커지고 있다.

이러한 상황 하에서 실내 공기 정화의 중요성이 점점 더 커지고 있는데, 실내 공기의 정화 방법은 주로 국부적인 방식, 예를 들어 실내의 공간 한 쪽에 공기정화기를 설치하고 이 공기정화기로 실내 공기를 순환시키면서 공기를 정화하는 것이다.

공기정화기는 미세 먼지나, 미세 오염물질 등의 미립자를 제거하거나, 악취 등을 제거하는 작용을 하는 기기로서, 공기정화기는 미립자 제거 방식에 따라 전기식 여과방식, 전기 집진방식, 음이온 발생방식, 기계적 필터방식 등으로 나눌 수 있으며, 냄새 제거방식에 따라 오존 발생식과 카본 흡착식으로 구분된다.

공기정화기는 또한 단독으로 사용되기도 하지만, 에어컨 등의 공기 조화 장치에 부속되어 흡입 공기를 정화시키는 역할을 하기도 한다.

공기 정화 방식에 있어서 전기식 여과방식과 전기 집진방식은 초기 오염 물 질 제거 성능이 높고, 특히 CADR(clean air delivery rate: 이하, '공기정화율'이라 함) 수치가 높은 반면, 지속 사용시 초기 성능이 급격히 떨어지고, 성능 유지를 위해 자주 필터를 교체하여야 하며 세척이 필요한 단점이 있다. 음이온 발생방식의 경우에는 유지비가 저렴하지만, 필터 성능이 짧은 단점이 있다. 한편, 기계적 필터방식은 공기 정화율이 높고 필터 수명이 길며 유지비가 저렴하다는 장점이 있는 반면, 필터 크기가 크다는 단점이 있어 전체적인 시스템의 부피가 크고 다른 시스템과 접목하기 어려운 단점이 있다.

도 1은 기존의 전기집진방식에 따른 공기정화기의 일부분을 모식적으로 도시한 것이다. 고전압에 의하여 방전을 일으키는 전리부(1)는 전리부를 통과하는 공기 중의 먼지 등과 같은 이물질을 이온화시키며, 이온화된 이물질은 정전기력에 의하여 집진부(2)에서 포집된다. 집진부(2)는 한 쌍의 양극판(4a)과 음극으로 된 집진극판(4b)을 포함한다. 전리부(1)는 예를 들어 텅스텐 재질의 가는 와이어 형상으로 이루어져 양극을 형성하는 방전선(3a)과 이 방전선(3a)과 일정한 높이 차이를 두고 상하로 설치되어 음극을 형성하는 한 쌍의 방전대응극판(3b)을 포함한다. 고전압을 방전선(3a)에 인가하면, 방전선(3a)과 방전대응극판(3b) 사이에 형성된 높은 전위차에 의하여 전류가 흐르기 시작하면서 코로나 방전이 일어나 화살표 방향과 같이 흐르는 공기 중의 먼지를 전리시킨다. 보통, 이러한 방전선(3a)과 방전대응극판(3b)은 일정간격으로 나란히 복수 개가 설치된다.

이와 같은 집진 방식의 공기 정화기는 전리부의 구조 또는 집진부에 사용되는 집진 물질 등을 개선시켜 공기 정화율을 향상시켜 왔으나, 공기 정화 능력을 향 상시키는데 한계가 있다.

또한, 집진부에 전기장 형성을 위한 고전압 발생 장치가 필요하여 공기 정화기의 구조가 복잡해질 뿐만 아니라 소비 전력 증가의 원인이 되고 있다.

한편, 공기 정화기는 단순히 공기의 정화 뿐만 아니라 실내 공기 속에 포함되어 있는 악취 등을 제거할 수 있는 부가 기능들이 요구되고 있다.

이와 같은 배경하에서 정화 성능이 뛰어나면서도 다기능성 공기 정화기가 절실히 요청되고 있다.

본 발명의 목적은 집진부에 전기장 형성을 위한 부가 장치가 필요없는 단순화된 새로운 공기 정화기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 공기 정화 성능이 현저히 향상된 새로운 공기 정화기를 제공하는 것이다.

뿐만 아니라, 본 발명의 또 다른 목적은 공기 정화 기능 이외에도 탈취 기능을 갖는 새로운 공기 정화기를 제공하는 것이다.

기타, 본 발명의 다른 목적 및 특징은 후술하는 상세한 설명의 바람직한 실시예에서 더욱 구체적으로 제시될 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1측면에 따르면, 상호 이격되어 설치된 다수의 방전 전극이 있는 하전부와, 상기 하전부의 일면에 설치되며 정전 필름으로 구성되는 집진부를 포함하여 구성되는 공기 정화기를 제공한다.

상기 집진부는 소정 두께의 롤 형태로 감겨진 정전 필름으로 구성된다. 상기 정전 필름은 엠보싱처리된 다수의 돌기를 포함하며, 상기 정전 필름의 돌기는 0.5 ~ 1mm의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2측면에 따르면, 오염물을 포함되는 공기를 이온화시키는 이온화부와, 상기 이온화부로부터 이동되는 전리물들을 정전기력에 의하여 흡착하는 집진부를 포함하는 공기 정화기를 제공한다.

상기 집진부는 소정 전위차로 분극되어 있는 롤 형태의 고분자 필름이며, 상기 고분자 필름은 제1전압으로 분극된 제1필름과 제2전압으로 분극된 제2필름이 부착되어 형성되며, 상기 제1필름과 제2필름의 접착면에는 소정 간격으로 배열된 다수의 공기층을 포함한다.

본 발명에 따른 공기 정화기는 단독으로 사용될 수도 있으며, 실내용, 차량용 각종 에어컨이나, 건물용 공기 조화 시스템에 사용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기 정화기의 일부분을 보인 모식적 사시도이다.

공기 정화기는 팬(미도시) 등의 흡입 수단에 의하여 흡입되는 공기를 이온화시키는 하전부(10)와 흡입된 공기 내의 오염물질을 포집하는 집진부(20)로 구성된다.

상기 하전부(10)는 상호 이격되어 배치된 다수의 방전 전극(12)을 포함한다. 이 방전 전극(12)은 플레이트 형상으로 각각의 전극 사이에 소정 공간을 형성하여 공기가 유입될 수 있는 통로를 제공한다. 상기 방전 전극(12) 사이에는 전압을 인 가하는 방전 와이어(14)가 배치된다. 방전 와이어(14)는 전원공급부(미도시)로부터 고전압이 인가되어 상기 전극(12) 사이에 전기장을 발생시킨다.

하전부(10)에 형성되는 전기장은 유입되는 공기에 포함되어 있는 미세 먼지 등의 오염물질을 이온화시켜 전하를 띤 입자로 변환시킨다.

상기 집진부(20)는 하전부(10)의 일면에 부착된다. 집진부(20)와 하전부(10)는 소정의 간격을 두고 결합될 수도 있다. 집진부는 별도의 전원공급부를 포함하지 않는다. 그 대신 집진부에는 정전기력을 발생시키는 정전 필름(22)이 포함되어 있다. 따라서, 본 발명에 따른 공기 정화기는 집진부를 위한 전원공급부가 필요없어 전체적인 구조를 단순화할 수 있으며, 생산비를 절감할 수 있는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 후술하는 바와 같이 정전필름의 집진 성능이 우수하여 공기 정화 능력을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 3a는 본 발명에서 사용되는 정전 필름(23)의 예를 모식적으로 도시한 것이다. 정전 필름(23)은 분극된 두 고분자 필름을 부착시켜 양 시트 간에 소정의 전위차가 유지된다.

예를 들어 정전 필름의 일 면은 양의 전압으로 분극시킨 제1필름(23a)을 사용하고, 반대쪽의 다른 일 면은 음의 전압으로 분극시킨 제2필름(23b)을 사용하게 되면 정전 필름(23)의 양 면에서 일정한 값의 전위차가 형성된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 정전 필름의 일 면에 4kV, 다른 일 면은 (-)3kV로 하여 전체적으로는 7kV의 전위차가 유지되도록 하였다. 그러나, 정전 필름에 유지되는 전위차는 공기 정화 성능에 따라 달라질 수 있으며, 특별히 한정될 필요는 없다.

이렇게 전위차가 유지되는 정전 필름은 롤 형태로 감아 원통상 또는 타원상의 정전 필름 롤(22)을 형성한다. 이와 같이 형성된 정전 필름 롤(22)의 실제 모습을 도 3b에 나타내었다.

정전 필름 롤에서 정전 필름 면에 수직 방향으로 공기가 유입되면서 정전 필름에 유지되는 전위차에 의하여 정전기적 인력으로 공기에 포함된 먼지 등의 오염 물질을 흡착하게 된다. 이 경우, 전전 필름 롤의 인접하는 정전 필름 사이의 간격을 적정하게 유지하는 것이 중요하다. 정전 필름 사이의 간격이 너무 좁으면 공기가 유동하는데 방해를 받을 수 있어, 공기 유동에 고성능의 팬이 필요하게 된다. 반면, 정전 필름 사이의 간격이 너무 넓게 되면, 공기가 유입되더라도 오염 물질의 흡착이 원활히 이루어지지 않을 수 있다.

본 발명에서는 정전 필름에 엠보싱 처리하여 정전 필름 롤에서 인전하는 필름 사이에 일정한 간격을 유지하도록 하였다. 도 3a에서 식별번호 24로 표시한 엠보싱 돌기가 도 3c의 실제 사진에 보다 명확하게 나타나 있다. 이 엠보싱 돌기(24)의 바람직한 예로는 정전 필름(23)을 구성하는 제1필름(23a)과 제2필름(23b)을 접착시킬 때 두 필름 사이에 균일한 위치에 형성된 다수의 공기층이 될 수 있다.

엠보싱 돌기(24)에 의하여 유지되는 정전 필름 간의 간격은 너무 크지 않는 것이 바람직한데, 그 이유는 거리에 반비례하여 전기장이 커지기 때문이며, 정전 필름 간의 간격이 집진 성능에 영향을 미치기 때문이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 엠보싱 돌기의 두께를 0.5 ~ 1mm 로 하였다.

본 발명에 따른 공기 정화기의 동작을 설명하면, 팬 등의 공기 유동 수단(미 도시)에 의하여 공기 정화기의 전면으로 (즉 하전부로) 먼지 등의 오염 물질을 포함하는 공기가 유입되고 (도 2의 A), 유입된 공기에 포함된 오염 물질은 하전부(10)에서 코로나 방전에 의하여 하전 된다. 전하를 띤 먼지 입자들은 집진부의 정전 필름의 자체적인 전기장에 의하여 흡착되며, 공기 정화기를 빠져나가는 공기(도 2의 B)는 오염 물질을 포함하지 않는 깨끗한 상태가 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 공기 정화기는 하전된 입자의 집진을 위하여 별도의 전기장을 형성하지 않고도 매우 높은 집진 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 공기 정화기는 단독으로도 사용될 수 있지만, 공기 조화 장치에 부속하여 실내 공기를 정화시키는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 에어컨의 흡입구 내측에 설치되어 에어컨으로 유입되는 공기를 정화한 후, 냉각되어 에어컨 바깥으로 배출할 수 있다. 또한, 공장이나 건물 등의 대형 공기 조화 시스템의 내부에 포함되어 유입되는 공기를 정화시킨 후, 승온 또는 감온 되어 배출될 수 있다. 어느 경우에나 공기 정화시 오염 물질의 집진에 요구되는 전력을 절감할 수 있어 시스템의 유지 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따른 공기 정화기의 성능을 측정하기 위하여 다음과 같은 테스트를 실시하였다. 먼저 비교를 위하여 정전 필름을 사용하지 않고 기존의 공기 정화기에서와 같이 집진부에 전압을 별도로 인가하여 공기 정화 성능을 측정하고, 본 발명에 따른 정전 필름을 이용한 공기 정화기를 정전 필름이 건조 상태인 경우(실시예 1)와 정전 필름을 세척 후 건조한 경우(실시예 2)에 대하여 각각 공기 정화율 : clean air delivery rate - CADR)을 측정하였다.

도 4는 비교예 및 실시예에 대한 공기 정화율 측정 결과를 나타낸다. 본 발명에 따른 공기 정화기의 경우 기존의 공기 정화기 보다 공기 정화 성능이 우수함을 알 수 있으며, 특히 건조 상태의 정전 필름을 사용하였을 때 정화 성능이 더 우수함을 확인하였다.

한편, 본 발명에 따른 공기 정화기의 탈취 성능을 확인하기 위하여 아세트알데히드 및 암모니아에 대한 탈취 실험을 수행하였다. 비교를 위하여 정전 필름을 사용하지 않은 기존의 공기 정화기(비교예 1)와 정전 필름은 사용하지 않았으나 집진부에 탈취제로서 나노 탄소볼(nano carbon ball)을 사용한 공기 정화기(비교예 2) 및 본 발명에 따른 공기 정화기(실시예 1) 각각에 대하여 탈취 성능을 조사하고 그 결과를 도 5에 나타내었다.

아세트알데히드에 대해서는 각각의 예가 큰 차이가 없었으나, 암모니아의 경우 비록 탈취제를 사용한 비요예 2 보다는 낮았지만, 기존의 공기 정화기(비교예 1)에 비하여 본 발명에 따른 공기 정화기의 탈취 성능이 매우 높은 것을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 공기 정화기는 집진부에 전원공급이 필요없기 때문에 공기 정화기의 구조가 단순해지고, 생산 비용을 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 공기 정화 성능 및 탈취 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 공기 정화기는 단독으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 각종 공기 조화 장치에 포함되어 제품의 기능성을 더욱 확대시킬 수 있을 것이다.

Claims (9)

1. 상호 이격되어 설치된 다수의 방전 전극이 있는 하전부와,

   상기 하전부의 일면에 설치되며 정전 필름으로 구성되는 집진부를 포함하여 구성되는

   공기 정화기.
2. 제1항에 있어서, 상기 집진부는 소정 두께의 롤 형태로 감겨진 정전 필름으로 구성되는 공기 정화기.
3. 제2항에 있어서, 상기 정전 필름은 엠보싱처리된 다수의 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 정화기.
4. 제3항에 있어서, 상기 정전 필름의 돌기는 0.5 ~ 1mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 공기 정화기.
5. 제2항에 있어서, 상기 정전 필름은 한 면에 음의 전압으로 분극되고, 반대 면에 양의 전압으로 분극되어 있는 공기 정화기.
6. 오염물을 포함되는 공기를 이온화시키는 이온화부와,

   상기 이온화부로부터 이동되는 전리물들을 정전기력에 의하여 흡착하는 집진부를 포함하는 공기 정화기.
7. 제6항에 있어서, 상기 집진부는 소정 전위차로 분극되어 있는 롤 형태의 고분자 필름인 것을 특징으로 하는 공기 정화기.
8. 제6항에 있어서, 상기 고분자 필름은 제1전압으로 분극된 제1필름과 제2전압으로 분극된 제2필름이 부착되어 형성되며, 상기 제1필름과 제2필름의 접착면에는 소정 간격으로 배열된 다수의 공기층이 있는 것을 특징으로 하는 공기 정화기.
9. 제1항 또는 제6항의 공기 정화기를 포함하는 공기 조화 시스템.

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