KR20100085092A - 공기처리장치 - Google Patents

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KR20100085092A
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순지 하루나
간지 모테기
류지 아키야마
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

피처리공기 중의 먼지를 대전시키는 하전부(20)와, 대전된 먼지를 포집하는 집진부(30)가 공기통로(13)에 배치된 공기처리장치에 있어서, 하전부(20)를, 방전전극(25)과 대향전극(26)을 가지며 확산하전을 행하는 구성으로 하고, 이 하전부(20)와 집진부(30) 사이에 확산공간(13a)을 형성한다.
[색인어]
공기처리장치, 방전전극, 대향전극, 확산하전, 확산공간

Description

공기처리장치{AIR PROCESSING DEVICE}
본 발명은, 피처리공기 중의 먼지를 대전시켜 포집하는 공기처리장치에 관한 것으로, 특히 먼지의 포집 효율을 높이기 위한 기술에 관한 것이다.
종래의 공기처리장치로서, 특허문헌 1에는 전기집진부를 갖는 본체와 하전부를 갖는 하전유닛이 탈착 자유롭게 구성된 공기정화장치가 개시되어 있다. 이 공기정화장치에서는, 하전유닛에서 생성된 이온을 실내로 방출시키고, 공기 중에 부유하는 먼지와 접촉시킴으로써 먼지를 대전시키며, 이 먼지를 공기정화장치 본체에, 팬에 의해 흡입시키고 전기집진부에서 포집하도록 구성된다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
특허문헌 1:일본 특허공개 2006-116492호 공보
그러나 상기 특허문헌 1의 장치에서는, 실내공간에서 먼지를 이온화시키도록 하므로, 장치의 전기집진부로 도입시키기 전에 실내의 벽면 등에 먼지가 부착되어, 벽이 더러워질 우려가 있다. 이는 먼지의 포집 효율이 낮은 것이 원인이다.
또 이 특허문헌 1과 같이, 이온을 실내에서 확산시켜 먼지를 대전시키는 방식에서는, 대전된 먼지를 전부 케이싱 내로 도입시킬 수 없으며, 이것 또한 먼지의 포집 효율이 낮아져 충분한 집진 성능을 얻지 못할 우려가 있다.
본 발명은 이러한 점에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 하전부에서 발생시킨 이온을 확산시키는 방식을 채용한 공기처리장치에 있어서, 먼지의 포집 효율을 높임으로써, 실내가 더러워지는 것을 방지함과 더불어, 충분한 집진 성능을 얻을 수 있도록 하는 데 있다.
제 1 발명은, 피처리공기 중의 먼지를 대전시키는 하전부(20)와, 대전된 먼지를 포집하는 집진부(30)가 공기통로(13)에 배치된 공기처리장치를 전제로 한다.
그리고 이 공기처리장치는, 상기 하전부(20)가 방전전극(25)과 대향전극(26)을 가지며 확산하전을 행하는 하전부(20)로 구성되며, 상기 하전부(20)와 집진부(30) 사이에 확산공간(13a)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
이 제 1 발명에서는, 하전부(20)의 방전전극(25)과 대향전극(26) 사이에 발생한 이온이 확산공간(13a)에서 확산되면서 피처리공기 중의 먼지에 결합되어 그 먼지를 대전시킨다. 확산공간(13a)을 형성함으로써, 먼지와 이온이 이 확산공간(13a)에서 혼합되게 되므로, 효율적으로 먼지가 대전된다.
제 2 발명은, 제 1 발명에 있어서 상기 확산공간(13a)에, 이온을 공기 중으로 확산시키기 위한 확산부재(13b)가 배치되는 것을 특징으로 한다.
이 제 2 발명에서는, 확산공간(13a)에서 공기가 확산부재(13b)를 통과할 때에 이온과 먼지가 함께 흐르므로, 그때 이온과 먼지가 혼합되어 효율 좋게 먼지가 대전된다.
제 3 발명은, 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 하전부(20)를 통과한 기류가 집진부(30)에 이르기까지 사이에 굴곡 통로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
이 제 3 발명에서는, 하전부(20)를 통과한 후의 기류가 집진부(30)에 이르기까지 사이에 굴곡 통로를 통과한다. 이 굴곡 통로를 공기가 통과할 때, 이온과 먼지가 교반되는 형태로 혼합되어, 먼지가 효율적으로 대전된다.
제 4 발명은, 제 1 발명에 있어서 상기 하전부(20)에서의 피처리공기의 통풍속도가 상기 공기통로(13)의 주요부에서의 통풍속도보다 커지도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 제 4 발명에서는, 하전부(20)에서의 피처리공기의 통풍속도가 커지도록 하므로, 이온의 확산량이 많아진다. 한편, 집진부(30)에서는 통과 퐁속이 빠를수록 집진 효율이 저하되나, 집진부(30)는 상기 주류부에 배치되어 있어 흐르는 속도가 느리므로, 효율적으로 먼지를 포집할 수 있다.
제 5 발명은, 제 4 발명에 있어서 상기 하전부(20)에서의 피처리공기의 통풍속도를 상기 공기통로(13)의 주요부에서의 통풍속도보다 크게 하는 유로 제어부재(35)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 제 5 발명에서는, 하전부(20)에서의 피처리공기의 통풍속도가 커지는데다가, 그때, 난류도 발생하므로, 이온의 확산량이 많아진다. 한편, 집진부(30)에서는 통과 풍속이 빠를수록 집진 효율이 저하되나, 집진부(30)는 상기 주류부에 배치되어 있어 흐르는 속도가 느리므로, 효율적으로 먼지를 포집할 수 있다.
제 6 발명은, 제 4 발명에 있어서 상기 공기통로(13)의 공기흡입구(12a)의 개구 면적이 상기 공기통로(13) 주요부의 개구 면적보다 작게 설정되며, 상기 하전부(20)가 상기 공기흡입구(12a)에 배치되는 것을 특징으로 한다.
이 제 6 발명에서는, 하전부(20)에서의 피처리공기의 통풍속도가 커지는데다가, 확산공간(13a)을 가장 길게 형성하도록 하므로, 이온의 확산량이 많아진다. 한편, 집진부(30)에서는 통과 풍속이 빠를수록 집진 효율이 저하되나, 집진부(30)는 상기 주류부에 배치되어 있어 흐르는 속도가 느리므로, 효율적으로 먼지를 포집할 수 있다.
제 7 발명은, 제 1에서 제 6 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 공기통로(13)의 공기흡입구(12a)가 이 공기통로(13)의 측면에 배치되는 것을 특징으로 한다.
이 제 7 발명에서는 공기통로(13)의 측면에 공기흡입구(12a)가 배치되므로, 공기흡입구(12a)로부터 공기통로(13)로 도입된 공기의 흐름이 굴곡된다. 따라서 공기흡입구(12a) 근방에 하전부(20)를 배치해 둠으로써, 공기의 흐름이 굴곡될 때에 이온이 확산되어, 높은 확산효과를 얻을 수 있다. 이로써, 이온과 먼지가 결합되기 쉬워져, 집진 효과가 높아진다.
제 8 발명은, 제 1에서 제 7 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 집진부(30)가 전기적 집진부재로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 제 8 발명에서는, 하전부(20)를 통과한 후 확산공간(13a)에서 이온과 결합되어 대전된 먼지가 전기적 집진부(30)에 의해 쿨롬 힘(Coulomb force)으로 포착된다. 이로써 집진 효율을 높일 수 있다.
제 9 발명은, 제 1에서 제 8 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 방전전극(25)을 흐르는 전류를 I1로 하고, 대향전극(26)을 흐르는 전류를 I2로 하면, 양 전극(25, 26)에는 확산하전전류(I1-I2)가 흐르도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 제 9 발명에서는, 방전전극(25)을 흐르는 전류보다 대향전극(26)을 흐르는 전류 쪽이 작으면, 그것이 하전부(20)에서의 확산하전전류(I1-I2)가 된다. 즉, 이 확산하전 전류가 존재하면, 확산하전이 일어나고 있다는 것이다.
제 10 발명은, 제 1에서 제 9 발명 중 어느 하나에 있어서 상기 방전전극(25)이 바늘형 전극으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 제 10 발명에서는, 확산하전방식인 하전부(20)의 방전전극(25)으로서 바늘형 전극을 이용하므로, 방전전극(25) 선단에 전계가 집중되어 이온이 방출되기 쉬워진다.
제 11 발명은, 제 1에서 제 9 발명 중 어느 하나에 있어서 상기 방전전극(25)이 톱니형 전극으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 제 11 발명에서는, 확산하전방식인 하전부(20)의 방전전극(25)으로서 톱니형 전극을 이용하며, 톱니형 전극의 선단을 뾰족하게 하여 바늘형 전극에 가까운 형상으로 함으로써, 방전전극(25) 선단에 전계가 집중되어 이온이 방출되기 쉬워진다.
제 12 발명은, 제 10 또는 제 11 발명에 있어서 상기 대향전극(26)이, 상기 방전전극(25)의 방전방향에서 편의(偏倚)된 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.
이 제 12 발명에서는, 하전부(20)의 방전전극(25)으로부터 이온이 방출되는 방향에 대해 어긋난 위치에 대향전극(26)을 배치하도록 하므로, 이온이 대향전극(26)에 도달하기 어려워진다. 따라서 이온이 공기 중으로 확산되기 쉬워진다.
제 13 발명은, 제 1에서 제 12 발명 중 어느 하나에 있어서 피처리공기의 흐름방향에 대해 상류측에 충돌하전방식의 제 1 하전부(20a)가 배치되며, 하류측에 확산하전방식의 제 2 하전부(20b)가 배치되는 것을 특징으로 한다.
이 제 13 발명에서, 피처리공기는 먼저 제 1 하전부(20a)를 통과하고, 다음에 제 2 하전부(20b)를 통과한다. 여기서 충돌하전방식인 제 1 하전부(20a)와 확산하전부(20)의 제 2 하전부(20b)를 비교하면, 하전량은, 하전시간이 짧은 경우는 충돌하전이 유리한데 반해, 하전시간이 길어지면 확산하전이 유리하게 된다. 따라서 상류측을 충돌하전방식으로 하고 하류측을 확산하전방식으로 하면 충분한 하전량을 얻기 쉬워진다.
제 14 발명에서는, 제 13 발명에 있어서 상기 제 1 하전부(20a)의 방전전극(25)과 상기 제 2 하전부(20b)의 방전전극(25)이 일체형 방전전극(25)으로 구성되며, 상기 방전전극(25)에 대해, 기류 상류측에 상기 제 1 하전부(20a)의 대향전극(26)이 배치되고, 기류 하류측에 상기 제 2 하전부(20b)의 대향전극(26)이 배치되는 것을 특징으로 한다.
이 제 14 발명에서는, 제 1 하전부(20a)의 방전전극(25)과 제 2 하전부(20b)의 방전전극(25)을 일체형으로 하여, 제 1 하전부(20a)를 제 2 하전부(20b)보다 상류측에 배치하므로, 방전전극(25)의 구성을 간단하게 하면서 충분한 하전량을 얻을 수 있다.
제 15 발명은, 제 14 발명에 있어서 상기 일체형 방전전극(25)이 상기 제 1 하전부(20a)의 방전전극(25)을 구성하는 제 1 방전부(25a)와 상기 제 2 하전부(20b)의 방전전극(25)을 구성하는 제 2 방전부(25b)를 구비하며, 상기 제 1 하전부(20a)의 대향전극(26)과 상기 제 2 하전부(20b)의 대향전극(26)이 일체형 대향전극(26)으로 구성되고, 이 일체형 대향전극(26)이 제 2 방전부(25b)보다 제 1 방전부(25a) 근방에 배치되는 것을 특징으로 한다.
이 제 15 발명에서는, 대향전극(26)을 일체화하여, 피처리공기의 흐름방향 하류측에 위치하는 제 2 방전부(25b)보다 상류측에 위치하는 제 1 방전부(25a) 근방에 이 대향전극(26)을 배치하므로, 구성을 간단하게 하는 것이 가능하면서, 제 1 방전부(25a)와 대향전극(26) 사이에서 충돌하전이 일어나기 쉬우며, 제 2 방전부(25b)와 대향전극(26) 사이에서 확산하전이 일어나기 쉬워진다.
제 16 발명은, 제 1에서 제 15 발명 중 어느 하나에 있어서 확산하전을 행하는 하전부(20)의 대향전극(26)이, 정점(vertex) 각도가 둔각이 된 단면 다각형의 막대형 전극으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
제 17 발명은, 제 1에서 제 15 발명 중 어느 하나에 있어서 확산하전을 행하는 하전부(20)의 대향전극(26)이, 단면 원형의 막대형 전극으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 제 16, 제 17 발명에서는 대향전극(26)에서 전계가 에지에 집중되지 않으므로, 이온이 확산되기 쉬워진다.
제 18 발명은, 제 16 또는 제 17 발명에 있어서 확산하전을 행하는 하전부(20)의 대향전극(26)은, 대각 치수 또는 지름 치수가, 방전전극(25)과 대향전극(26)간 치수의 1/5 이하이며 제로(㎜)보다 큰 것을 특징으로 한다.
이 제 18 발명에서는, 방전전극(25)과 대향전극(26) 사이의 치수에 대해, 대향전극(26)의 지름 치수 내지 대각 치수를 충분히 작은 치수로 설정하므로, 대향전극(26)의 표면적이 작아지며, 이온의 흡수가 억제된다.
제 19 발명은, 제 16에서 제 18 발명 중 어느 하나에 있어서 확산하전을 행하는 하전부(20)의 대향전극(26)에 대해 방전전극(25)의 반대쪽에 공간(S1)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
이 제 19 발명에서는, 방전전극(25)과 대향전극(26) 사이에, 대향전극(26)의 뒤쪽(방전전극(25)과 반대의 공간(S1) 쪽)으로 만곡되는 전기력선이 형성된다. 이온은 방전전극(25)과 대향전극(26) 사이의 직선적인 전기력선을 따라 흐르면 대향전극(26)에 흡수되기 쉬우나, 대향전극(26)의 뒤쪽으로 만곡되는 전기력선을 따라 흐르면 대향전극(26)에 흡수되기 어려워진다. 이로써, 이 공간(S1)에서 이온의 확산성분이 발생하여, 확산하전이 이루어진다.
제 20 발명은, 제 16에서 제 18 발명 중 어느 하나에 있어서, 확산하전을 행하는 하전부(20)에 있어서 대향전극(26)의 바깥둘레 전체영역에 공간(S1)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
이 제 20 발명에서는, 제 19 발명과 마찬가지로, 대향전극(26)의 뒤쪽으로 만곡되는 전기력선도 형성되므로, 그 공간(S1)에서 이온의 확산성분이 발생하여, 확산하전이 이루어진다.
제 21 발명은, 제 19 또는 제 20 발명에 있어서 확산하전을 행하는 하전부(20)의 대향전극(26)이 피처리공기가 흐르는 공기유로 내에 배치되는 것을 특징으로 한다.
이 제 21 발명에서는 제 2 하전부(20b)의 대향전극(26)이 피처리공기가 흐르는 공기유로 내에 배치되므로, 제 2 하전부(20b)의 방전전극(25)으로부터 방출되어 대향전극(26)으로 입사되어야 할 이온이 기류의 영향을 받아, 대향전극(26)에 도달하지 않고 공기 중으로 확산되기 쉬워진다.
본 발명에 따르면, 하전부(20)가 방전전극(25)과 대향전극(26)을 가지며 확산하전을 행하는 하전부(20)로 구성되며, 상기 하전부(20)와 집진부(30) 사이에 확산공간(13a)이 형성되므로, 하전부(20)의 방전전극(25)과 대향전극(26) 사이에 발생한 이온이 확산공간(13a)에서 확산되면서 피처리공기 중의 먼지에 결합되어, 그 먼지가 대전된다. 확산공간(13a)을 형성함으로써, 먼지와 이온이 이 확산공간(13a)에서 혼합되게 되어 효율적으로 먼지가 대전되므로, 충분한 집진 성능을 얻을 수 있다. 또 장치 내에서 먼지를 대전시켜 포집하므로, 실내의 벽면이 더러워지는 것을 방지할 수 있다.
상기 제 2 발명에 따르면, 확산공간(13a)에 공기의 흐름방향을 규제하는 확산부재(13b)를 배치함으로써, 확산공간(13a)에서 공기가 확산부재(13b)를 통과할 시에 이온이 공기 중에서 확산되며, 그때 이온과 먼지가 혼합되어 효율적으로 먼지가 대전되므로, 장치의 집진 성능을 높일 수 있다. 또 이 구성에서도 이온을 장치 밖으로 방출하지 않으므로 실내가 더러워지는 것도 방지할 수 있다.
상기 제 3 발명에 따르면, 하전부(20)를 통과한 후의 기류가 집진부(30)에 이르기까지 사이에 굴곡 통로를 통과한다. 이 굴곡 통로를 공기가 통과할 때, 이온과 먼지가 교반되는 형태로 혼합되며, 먼지가 효율적으로 대전되므로, 장치의 집진 성능을 높일 수 있음과 더불어, 이온을 장치 밖으로 방출하지 않으므로, 실내가 더러워지는 것도 방지할 수 있다.
상기 제 4 발명에 따르면, 하전부(20)에서의 피처리공기의 통풍속도가 커지도록 하므로, 이온의 확산량이 많아진다. 한편, 집진부(30)에서는 통과 풍속이 빠를수록 집진 효율이 저하되나, 집진부(30)는 상기 주류부에 배치되므로 흐르는 속도가 느리다. 양쪽의 풍속을 최적화함으로써, 소형 구성으로 효율적으로 먼지를 포집할 수 있다.
상기 제 5 발명에 따르면, 하전부(20)에서의 피처리공기의 통풍속도가 커지고, 그때 난류도 발생하므로, 이온의 확산량이 많아진다. 한편, 집진부(30)에서는 통과 풍속이 빠를수록 집진 효율이 저하되나, 집진부(30)는 상기 주류부에 배치되어 있어, 흐르는 속도가 느리다. 양쪽의 풍속을 최적화함으로써, 소형 구성으로 효율적으로 먼지를 포집할 수 있다.
상기 제 6 발명에 따르면, 하전부(20)에서의 피처리공기의 통풍속도가 커지는데다가, 확산공간(13a)을 가장 길게 할 수 있도록 하므로, 이온의 확산량이 많아진다. 한편, 집진부(30)에서는 통과 풍속이 빠를수록 집진 효율이 저하되나, 집진부(30)는 상기 주류부에 배치되어 있어, 흐르는 속도가 느리다. 양쪽의 풍속을 최적화함으로써, 소형 구성으로 효율적으로 먼지를 포집할 수 있다.
상기 제 7 발명에 따르면, 공기통로(13)의 측면에 공기흡입구(12a)가 배치되므로, 공기흡입구(12a)로부터 공기통로(13)로 도입된 공기의 흐름이 굴곡된다. 따라서 공기흡입구(12a) 근방에 하전부(20)를 배치함으로써, 공기의 흐름이 굴곡될 때에 이온이 확산되어, 높은 확산효과를 얻을 수 있다. 이로써, 이온과 먼지가 결합되기 쉬워져, 집진 효과가 높아진다.
상기 제 8 발명에 따르면, 하전부(20)를 통과한 후 확산공간(13a)에서 이온과 결합되어 대전된 먼지가 전기적 집진부(30)에 의해 쿨롬 힘으로 포착된다. 이로써 집진 효율을 높일 수 있다.
상기 제 9 발명에 따르면, 방전전극(25)을 흐르는 전류보다 대향전극(26)을 흐르는 전류 쪽이 작으면, 그것이 하전부(20)에서의 확산하전 전류(I1-I2)가 된다. 즉, 이 확산하전 전류가 존재하면, 확산하전이 확실하게 일어나고 있다는 것이다.
상기 제 10 발명에 따르면, 확산하전방식인 하전부(20)의 방전전극(25)으로서 바늘형 전극을 이용하므로, 방전전극(25)의 선단에 전계가 집중되어 이온이 방출되기 쉬워진다. 따라서 확산하전부(20)의 방전 효율을 높일 수 있다. 그 결과, 장치를 소형화할 수 있다.
상기 제 11 발명에 따르면, 확산하전방식인 하전부(20)의 방전전극(25)으로서 톱니형 전극을 이용하므로, 톱니형 전극의 선단을 뽀족하게 하여 바늘형 전극에 가까운 형상으로 함으로써, 방전전극(25)의 선단에 전계가 집중되어 이온이 방출되기 쉬워진다. 따라서 확산하전부(20)의 방전 효율을 높일 수 있다. 그 결과 장치를 소형화할 수 있다.
상기 제 12 발명에 따르면, 하전부(20)의 방전전극(25)으로부터 이온이 방출되는 방향에 대해 어긋난 위치에 대향전극(26)을 배치하도록 하므로, 이온이 대향전극(26)에 도달하기 어려워진다. 따라서 이온이 공기 중으로 확산되기 쉬워진다. 즉, 대향전극(26)에서의 이온 흡수를 억제하여, 방전된 전 이온 중의 확산성분을 늘릴 수 있다.
상기 제 13 발명에 따르면, 피처리공기의 흐름방향에 대해 상류측에 상기 제 1 하전부(20a)를 배치하며 하류측에 상기 제 2 하전부(20b)를 배치하므로, 피처리공기는 먼저 제 1 하전부(20a)를 통과하고 다음에 제 2 하전부(20b)를 통과한다. 여기서 충돌하전방식의 제 1 하전부(20a)와 확산하전부(20)의 제 2 하전부(20b)를 비교하면, 하전량은 하전시간이 짧은 경우는 충돌하전이 유리한데 반해 하전시간이 길어지면 확산하전이 유리하게 된다. 이로써, 상류측을 충돌하전방식으로 하고 하류측을 확산하전방식으로 하면 충분한 하전량을 얻기 쉬워져, 하전부(20) 전체적으로 효율이 향상된다.
상기 제 14 발명에 따르면, 제 1 하전부(20a)의 방전전극(25)과 제 2 하전부(20b)의 방전전극(25)을 일체형으로 하여, 제 1 하전부(20a)를 제 2 하전부(20b)보다 상류측에 배치하므로, 방전전극(25)의 구성을 간단하게 할 수 있음과 더불어, 충분한 하전량을 얻음으로써 하전부(20) 전체의 효율을 높일 수 있다.
상기 제 15 발명에 따르면, 대향전극(26)을 일체화하여, 피처리공기의 흐름방향 하류측에 위치하는 제 2 방전부(25b)보다 상류측에 위치하는 제 1 방전부(25a) 근방에 이 대향전극(26)을 배치하므로 구성을 간단하게 하는 것이 가능하며, 더욱이 상류측의 제 1 방전부(25a)와 대향전극(26) 사이에서 충돌하전이 일어나기 쉬우며, 하류측의 제 2 방전부(25b)와 대향전극(26) 사이에서 확산하전이 일어나기 쉬워지므로, 하전부(20) 전체적으로 효율도 높일 수 있다.
상기 제 16, 제 17 발명에 따르면, 제 2 하전부(20b)의 대향전극(26)을, 정점(vertex) 각도가 둔각이 된 단면 다각형의 막대형 전극이나, 단면 원형의 막대형 전극으로 구성하므로, 대향전극(26)에서 전계가 에지에 집중되지 않으므로, 이온이 확산되기 쉬워진다. 따라서 확산하전 효율이 향상된다.
상기 제 18 발명에 따르면, 방전전극(25)과 대향전극(26) 사이의 치수에 대해, 대향전극(26)의 지름 치수 내지 대각 치수를 충분히 작은 치수로 설정하므로, 대향전극(26)의 표면적이 작아져, 이온의 흡수가 억제된다. 따라서 제 2 하전부(20b)에서 발생하는 이온 전체 중의 확산성분을 늘릴 수 있으므로, 서브미크론 오더(1㎛ 미만)의 입자를 효율적으로 대전시키는 것이 가능해진다.
상기 제 19 발명에 따르면, 방전전극(25)과 대향전극(26) 사이에서 대향전극(26)의 뒤쪽(방전전극(25)과 반대 공간(S1) 측)으로 만곡되는 전기력선이 형성된다. 이온은 방전전극(25)과 대향전극(26) 사이의 직선적인 전기력선을 따라 흐르면 대향전극(26)에 흡수되기 쉬우나, 대향전극(26)의 뒤쪽으로 만곡되는 전기력선을 따라 흐르면 대향전극(26)에 흡수되기 어려워진다. 이로써, 이 공간(S1)에서 이온의 확산성분이 발생되어, 확산하전이 이루어진다. 따라서 확산하전 효율을 높일 수 있다.
상기 제 20 발명에 따르면, 제 19 발명과 마찬가지로 대향전극(26)의 뒤쪽으로 만곡되는 전기력선도 형성되므로, 그 공간(S1)에서 이온의 확산성분이 발생되어 확산하전이 이루어진다. 따라서 확산하전 효율을 높일 수 있다.
상기 제 21 발명에 따르면, 제 2 하전부(20b)의 대향전극(26)이 피처리공기가 흐르는 공기유로 내에 배치되므로, 제 2 하전부(20b)의 방전전극(25)에서 방출되어 대향전극(26)으로 입사돼야 할 이온이 기류의 영향을 받아, 대향전극(26)에 도달하지 않고 공기 중으로 확산되기 쉬워진다. 따라서 이온의 확산성분이 늘어나게 되어, 확산하전 효율이 향상된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 공기정화장치의 개략 내부구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 제 1 실시형태의 하전부의 구체적 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 제 1 실시형태의 하전부의 구체적 구성을 나타내는 측면도이다.
도 4는 제 1 실시형태의 변형예 1에 관한 공기정화장치의 개략 내부구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는 제 1 실시형태의 변형예 2의 하전부를 나타내는 도이다.
도 6은 도 5의 하전부에 전원을 접속한 상태의 전기회로도이다.
도 7은 제 1 실시형태의 변형예 3의 하전부를 나타내는 도이다.
도 8은 제 1 실시형태의 변형예 4의 하전부를 나타내는 도이다.
도 9는 제 1 실시형태의 변형예 5의 하전부를 나타내는 도이다.
도 10은 제 2 실시형태에 관한 공기정화장치의 개략 내부구조를 나타내는 단면도이다.
도 11은 제 2 실시형태의 변형예에 관한 공기정화장치의 단면도이다.
도 12는 제 3 실시형태에 관한 공기정화장치의 개략 내부구조를 나타내는 단면도이다.
도 13은 대향전극의 변형예를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
[제 1 실시형태]
본 발명의 제 1 실시형태에 대해 설명한다.
이 제 1 실시형태는 본 발명에 관한 공기처리장치로서의 공기정화장치(10)에 관한 것이다. 도 1은 공기정화장치(10)의 개략 내부구조를 나타내는 단면도이다.
이 공기정화장치(10)는 직방체이며 속이 빈 케이싱(11)을 구비하며, 이 케이싱(11) 내에 복수의 기능부품이 수납된다. 케이싱(11)의 한 벽면에는 공기흡입구(12a)가 형성되며, 이 공기흡입구(12a)와 대향하는 벽면에는 공기토출구(12b)가 형성된다. 공기흡입구(12a)에는 피처리공기 중에 포함되는 먼지(부유입자) 중, 비교적 입경이 큰 것을 포착하는 프레필터(14)가 배치된다.
케이싱(11) 내에는 공기흡입구(12a)로부터 공기토출구(12b)를 향해 공기가 흐르는 공기통로(13)가 형성된다. 이 공기통로(13)에는 공기의 흐름방향 상류측에서 하류측으로 차례로 하전부(20), 집진부(30), 흡착부재(15), 그리고 프로펠러팬(16)이 배치된다. 하전부(20)와 집진부(30) 사이에는, 하전부(20)에서 발생한 이온을 확산시키기 위한 확산공간(13a)이 형성된다.
하전부(20)는, 마찬가지로 구성된 2조가 상하로 배치된다. 각 하전부(20)는, 구체적인 구성을 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 방전전극(25)과 대향전극(26)으로 구성된다.
방전전극(25)은 공기의 흐름방향과 평행하게 배치된 띠형의 판상 전극이며, 양 테두리부에는, 거의 등간격 위치에, 선단이 예각이 된 삼각형의 돌기(25a, 25b)(선단에 작은 곡선을 형성해도 된다)가 형성된다. 이 돌기(25a, 25b)에 의해 방전부가 형성된다. 이와 같이, 하전부(20)에 형성되는 방전전극(25)은 톱니형 전극으로 구성된다. 방전부에는 공기의 흐름방향 상류측의 상류측 방전부(25a)(후술하는 제 1 하전부(20a)의 방전전극)와, 공기의 흐름방향 하류측의 하류측 방전부(25b)(후술하는 제 2 하전부(20b)의 방전전극(25))가 포함된다.
대향전극(26)은 막대형 전극(또는 기둥형 전극)이며, 방전전극(25)을 사이에 두고 상하 양쪽에 2개씩 배치되며, 각각 공기의 흐름방향 상류측 대향전극(상류측 대향전극)(26a)과, 공기의 흐름방향 하류측 대향전극(하류측 대향전극)(26b)이 포함된다. 상류측 대향전극(26a)은, 상류측 방전부(25a)의 선단 내지 거의 선단을 지나는 가상 수직면 상에 방전전극(25)과 평행하게 배치된다. 또 하류측 대향전극(26b)은, 대향전극(26)의 중심선 내지 중심선을 통과하는 가상 수직면 상에 이 방전전극(25)과 평행하게 배치된다.
방전전극(25)에는 방전용 직류 고압전원(27)의 음극이 접속되며, 대향전극(26)에는 이 전원(27)의 양극이 접속된다. 이 고압전원(27)은 양극측이 접지된다.
이 실시형태에서는 하전부(20)에 확산하전방식만이 아니라 충돌하전방식도 채용한다. 그리고 상류측 방전부(25a)와 상류측 대향전극(26a)은 충돌하전방식의 제 1 하전부(20a)를 구성한다. 또 하류측 방전부(25b)와 하류측 대향전극(26b)은 확산하전방식의 제 2 하전부(20b)를 구성한다. 즉, 피처리공기의 흐름방향으로 나타내면, 기류 상류측에 상기 제 1 하전부(20a)가 배치되며, 기류 하류측에 상기 제 2 하전부(20b)가 배치된다. 이로써, 상기 방전전극(25)에 대해서, 기류 상류측에 상기 제 1 하전부(20a)의 대향전극(26)이 배치되며, 기류 하류측에 상기 제 2 하전부(20b)의 대향전극(26)이 배치되게 된다.
이 구성에서 상기 하전부(20)는, 제 1 하전부(20a)의 대향전극(26)(상류측 대향전극(26a))과 제 2 하전부(20b)의 대향전극(26)(하류측 대향전극(26b))을 포함한 전체가, 피처리공기가 흐르는 공기통로(13) 내에 배치된다. 여기서, 적어도 상기 제 2 하전부(20b)의 대향전극(26)을 피처리공기가 흐르는 공기통로(13) 내에 배치해 두는 것이 바람직하다.
상기 제 1 하전부(20a)는, 상류측 방전부(25a)와 상류측 대향전극(26a)이 거의 동일면 상에 배치되므로, 도 3에 나타내는 바와 같이 상류측 방전부(25a)와 상류측 대향전극(26a) 사이에 형성되는 전기력선의 만곡 정도가 작다. 이에 비해, 상기 제 2 하전부(20b)는, 하류측 방전부(25b)로부터 이온이 방출되는 방향에서 치우친 위치에 하류측 대향전극(26b)이 배치되므로, 하류측 방전부(25b)와 하류측 대향전극(26b) 사이에 형성되는 전기력선의 만곡 정도가 크다.
상기 확산공간(13a)은 하전부(20)의 하류측 방전부(25b)와 하류측 대향전극(26b) 사이의 방전에 의해 공기 중으로 방출되는 이온을 확산시키기 위한 공간이다. 이 확산공간(13a)에서 이온이 공기 중의 먼지와 결합된다.
집진부(30)는, 집진용 직류 고압전원(28)의 음극이 접속된 제 1 전극(31)과, 이 전원(28)의 양극이 접속된 제 2 전극(32)을 갖는다. 전원(28)의 양극측은 접지된다. 제 1 전극(31)과 제 2 전극(32)은 플레이트 전극을 등간격으로 교대로 배치한 것이라도 되며, 제 2 전극(32)을 격자형으로 하여 각 격자 내의 작은 공간에 막대형 내지 바늘형의 제 1 전극(31)을 배치한 것이라도 된다.
흡착부재(15)는, 공기의 흐름방향을 따라 다수의 미세한 공기유통공을 갖는 벌집(honeycomb)상 베이스재료 표면에, 냄새성분을 흡착하는 제올라이트 등 흡착제의 미세 분말이 흡착되고 유지되는 것이다. 이 흡착부재(15)에는 흡착제와 함께 탈취촉매의 미세 분말도 흡착되고 유지된다. 이 흡착부재(15)는 공기 중의 냄새물질 일부가 집진부(30)에서 포착되지 않고 통과했을 경우에, 그 냄새물질을 흡착제로 포착하고 그 표면 상에서 탈취촉매의 작용에 의해 분해시킨다. 이 탈취촉매는 하전부(20)의 방전에 의해 발생하는 열이나 빛, 오존 등, 활성물질 등에 의해 활성화되어 냄새성분의 분해반응을 촉진시키는 열 촉매나 광 촉매를 이용할 수 있다.
-운전동작-
이 실시형태에 관한 공기정화장치(10)를 기동시키면, 프로펠라팬(16)이 회전을 시작하며, 피처리공기인 실내공기가 공기흡입구(12a)로부터 케이싱(11) 내로 흡입된다. 하전부(20)에서는 방전전극(25)과 대향전극(26) 사이에 전위차가 부여되며, 방전전극(25)으로부터 이온이 방출된다. 방전전극(25)의 상류측 방전부(25a)로부터 방출된 이온은 대부분이 상류측 대향전극(26a)에 도달하나, 하류측 방전부(25b)로부터 방출된 이온은 대부분이 하류측 대향전극(26b)에 도달하지 않고 공기 중으로 확산된다.
충돌하전방식은 미크론 오더(1㎛ 이상)의 비교적 큰 먼지(부유입자)를 대전시키기 쉬우며, 확산하전방식은 서브미크론 오더(1㎛ 미만)의 비교적 작은 먼지를 대전시키기 쉬운 특성을 갖는다. 그리고 제 1 하전부(20a)는 충돌하전방식이며, 상류측 방전부(25a)로부터 방출된 이온은 대부분이 대향전극(26)에 도달한다. 이온은 상류측 방전부(25a)와 상류측 대향전극(26a) 사이에 밀집되며, 이 사이를 피처리공기가 흐를 때에 미크론 오더의 비교적 큰 먼지가 대전된다. 한편, 제 2 하전부(20b)는 확산하전방식이며, 하류측 방전부(25b)로부터 방출된 이온은 대부분이 확산공간(13a)의 공기 중으로 방출된다. 따라서 이온은 대부분이 공기 중에 분산되며, 이 확산공간(13a)을 피처리공기가 흐를 때에 서브미크론 오더의 비교적 작은 먼지가 대전된다.
피처리공기는 소입경의 먼지에서 대입경의 먼지까지 대전된 상태에서 집진부(30)로 유입한다. 집진부(30)는 음 전하를 띤 제 1 전극(31)과 양 전하를 띤 제 2 전극(32)을 가지므로, 이온화된 먼지를 쿨롬 힘으로 포착할 수 있다.
집진부(30)를 통과함으로써 피처리공기 중의 먼지는 대부분 제거되지만, 집진부(30)에 포착되지 않고 공기토출구(12b)를 향하는 먼지도 존재한다. 이와 같이 집진부(30)를 통과해 버린 먼지는 흡착부재(15)에 의해 포착된다. 또 흡찹부재(15)는 탈취촉매도 유지하므로, 그곳에서 냄새성분도 분해된다.
그리고 먼지가 제거되고 냄새성분도 분해된 피처리공기가 공기토출구(12b)로부터 실내공간으로 토출된다.
-제 1 실시형태의 효과-
이 제 1 실시형태에 따르면, 하전부(20)에 확산하전방식을 채용하며, 이 하전부(20)와 집진부(30) 사이에 확산공간(13a)을 형성하므로, 하전부(20)의 방전전극(25)과 대향전극(26) 사이에서 발생한 이온이 확산공간(13a)에서 확산되면서 피처리공기 중의 먼지에 결합되어 그 먼지가 대전된다. 확산공간(13a)을 형성함으로써, 먼지와 이온이 이 확산공간(13a)에서 혼합되어 효율적으로 먼지가 대전되므로, 충분한 집진 성능을 얻을 수 있다. 또 장치 내에서 먼지를 대전시켜 포집하므로, 실내의 벽면이 더러워지는 것을 방지할 수 있다.
또 확산하전방식만이 아니라 충돌하전방식도 채용함으로써, 공기 중의 먼지를 서브미크론 오더의 것에서 미크론 오더의 것까지 대전시켜 제거할 수 있다. 따라서 제거할 수 있는 먼지의 입경이 불균일해지는 것을 방지할 수 있다.
-제 1 실시형태의 변형예-
(변형예 1)
제 1 실시형태의 공기정화장치(10)에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이 상기 확산공간(13a)에, 이온을 공기 중으로 확산시키기 위한 확산부재(13b)를 배치해도 된다.
이 확산부재(13b)는 다수의 미세 구멍을 갖는 필터부재(13b)로 구성된다. 이 필터부재(13b)는 이온을 공기 중으로 확산시키는 기능을 갖는다. 따라서 확산공간(13a)에 확산부재(13b)를 배치함으로써, 이 공기정화장치(10)의 이온 확산효과가 높아진다.
(변형예 2)
제 2 실시형태의 변형예 2는, 도 5에 나타내는 바와 같이 방전전극(25)에, 제 1 하전부(20a)를 구성하는 상류측 방전부(25a)(제 1 방전부(25a))와, 제 2 하전부(20b)를 구성하는 하류측 방전부(25b)(제 2 방전부(25b))를 구비한 톱니형 전극(일체형 방전전극(25))을 이용한 구성에서, 제 1 하전부(20a)의 대향전극(26a)과 제 2 하전부(20b)의 대향전극(26b)도 일체형으로 한 예이다. 구체적으로 이 대향전극(26)은 톱니형 전극의 상하에 1개씩 배치된 합계 2개의 막대형 전극으로 구성된다. 이 대향전극(26)은 상류측 방전부(25a)의 선단 내지 거의 선단을 지나는 가상 수직면 상에 방전전극(25)과 평행하게 배치된다. 이 구성에서, 상기 대향전극(26)은 제 2 방전부(25b)보다 제 1 방전부(25a)에 가까운 위치에 배치된다.
이 구성에서도, 제 1 하전부(20a)에서의 방전전극(25)과 대향전극(26)간 전기력선의 만곡 정도에 비해, 제 2 하전부(20b)에서의 방전전극(25)과 대향전극(26)간 전기력선의 만곡 정도가 커진다. 따라서 제 1 하전부(20a)에서는 충돌하전이 발생하는데 반해, 제 2 하전부(20b)에서는 확산하전이 발생한다.
이로써, 이 변형예의 구성을 채용해도 상기 각 실시형태와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.
이 변형예 2에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이 방전전극(25)에 전원(27)의 음극이 접속되며, 대향전극(26)에 이 전원(27)의 양극이 접속된다. 또 전원(27)의 양극 쪽은 접지된다.
여기서, 상기 방전전극(25)을 흐르는 전류를 I1로 하고, 대향전극(26)을 흐르는 전류를 I2로 하면, 양 전극에 충돌하전 전류(I2)와, 확산하전 전류(I1-I2)의 양쪽이 흐르도록 구성된다. 그리고 상기 충돌하전 전류와 확산하전 전류의 성분 비율은, 1≤(I2)/(I1－I2)≤20으로 정해진다.
충돌하전 전류와 확산하전 전류의 양쪽이 흐른다는 것은, 바꾸어 말하면 충돌하전과 확산하전의 양쪽이 일어난다는 것이며, 충돌하전 전류와 확산하전 전류의 성분 비율을 상기 범위 내에 정함으로써, 공기 중의 먼지를 효율적으로 대전시키는 것이 가능해진다.
(변형예 3)
변형예 3은, 도 7에 나타내는 바와 같이 2개의 막대형 대향전극(26)을 서로 평행이 되도록 상하에 1개씩 배치함과 더불어, 그 사이에 방전전극(25)(톱니형 전극)을 배치한 예이며, 톱니형 전극의 돌기(25a, 25b) 선단이 대향전극(26)을 향하는 구성으로 한다. 이 예에서는, 상측에 위치하는 방전부(25a)와 대향전극(26) 사이에, 이 방전부(25a)와 대향전극(26)만으로 충돌하전방식의 제 1 하전부(20a)와 확산하전방식의 제 2 하전부(20b)가 구성된다. 또 하측에 위치하는 방전부(25b)와 대향전극(26) 사이에도, 이 방전부(25b)와 대향전극(26)만으로 충돌하전방식의 제 1 하전부(20a)와 확산하전방식의 제 2 하전부(20b)가 구성된다. 이와 같이 방전부(25a, 25b)에 대해 1개의 대향전극(26)만으로 제 1 하전부(20a)와 제 2 하전부(20b)를 구성하기 위해, 이 실시형태에서는 대향전극(26)에 대해 방전전극(25)의 반대쪽에 공간(S1)을 형성하는 구성을 채용한다.
이와 같이 하면, 방전부(방전전극(25))와 대향전극(26)에 의해 형성되는 전기력선이, 방전전극(25)과 대향전극(26) 사이의 공간에 형성되는 만곡 정도가 작은 전기력선과, 방전전극(25)과 대향전극(26) 사이 공간의 바깥쪽을 지나 대향전극(26)의 뒤쪽으로 만곡되는 만곡 정도가 큰 전기력선을 포함하게 된다.
따라서 양 전극 사이에서는, 만곡 정도가 작은 전기력선을 따라 이온이 대향전극(26)으로 입사하는 현상에 의해 성립되는 충돌하전방식의 방전과, 만곡 정도가 큰 전기력선에서 벗어나 이온이 공기 중으로 방출하는 현상에 의해 성립되는 확산하전방식의 방전이 발생한다. 특히 방전전극(25)으로부터 방출된 이온은 전기력선을 따라 대향전극(26)으로 향하려고 하는 성질이 있으나, 표적이 될 대향전극(26)이 작은데다가 기류가 이온의 움직임에 영향을 끼치므로, 이온이 전계를 벗어나 그대로 상기 공간(S1)으로 방출됨으로써 확산하전이 발생한다. 또 방전전극(25)에서 보아 대향전극(26)의 뒤쪽은 전계 강도도 약하며, 이온이 상기 공간(S1)으로 방출되기 쉬운 영역이 된다.
이와 같이 충돌하전과 확산하전이 발생하므로, 이 변형예의 구성을 채용해도 상기 각 실시형태와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다. 또 대향전극(26)의 수를 도 2, 도 3의 예보다 줄일 수 있으므로, 구성을 보다 간단하게 할 수 있다.
(변형예 4)
변형예 4는 도 8에 나타내는 바와 같이 2개의 막대형 대향전극(26)을 서로 평행이 되도록 상하에 1개씩 배치함과 더불어, 그 사이에 방전전극(25)(톱니형 전극)을 배치한 예이며, 톱니형 전극을 2개의 대향전극을 지나는 가상평면에 대해 직교되도록 배치한다. 이 예에서는, 좌우 방전부(25a, 25b)와 그 상측에 위치하는 대향전극(26)과의 사이에, 이 방전부(25a, 25b)와 대향전극(26)만으로 충돌하전방식의 제 1 하전부(20a)와 확산하전방식의 제 2 하전부(20b)가 구성된다. 또 좌우 방전부(25a, 25b)와 그 하측에 위치하는 대향전극(26)과의 사이에도, 이 방전부(25a, 25b)와 대향전극(26)만으로 충돌하전방식의 제 1 하전부(20a)와 확산하전방식의 제 2 하전부(20b)가 구성된다. 이와 같이 방전부(25a, 25b)에 대해 1개의 대향전극(26)만으로 제 1 하전부(20a)와 제 2 하전부(20b)를 구성하므로, 이 실시형태에서는 대향전극(26)의 바깥둘레 전체에 공간(S1)을 형성하는 구성을 채용한다.
이와 같이 하면, 방전부(25a, 25b)(방전전극(25))와 대향전극(26)과의 사이에 형성되는 전기력선이, 방전전극(25)과 대향전극(26) 사이의 공간에 형성되는 만곡 정도가 작은 전기력선과, 방전전극(25)과 대향전극(26) 사이 공간의 바깥쪽을 지나 대향전극(26)의 뒤쪽으로 만곡되는 만곡 정도가 큰 전기력선을 포함하게 된다.
따라서 양 전극 사이에서는, 만곡 정도가 작은 전기력선을 따라 이온이 대향전극(26)으로 입사하는 현상에 의해 성립되는 충돌하전방식의 방전과, 만곡 정도가 큰 전기력선에서 벗어나 이온이 공기 중으로 방출되는 현상에 의해 성립되는 확산하전방식의 방전이 발생한다.
이와 같이 충돌하전과 확산하전이 발생하므로, 이 변형예의 구성을 채용해도 상기 각 실시형태와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다. 또 대향전극(26)의 수를 도 2, 도 3의 예보다 줄일 수 있으므로, 구성을 보다 간단하게 할 수 있다.
(변형예 5)
변형예 5는 방전전극(25)의 구성을 도 2, 도 3의 예와는 다르게 한 예이다.
구체적으로는, 도 9에 나타내는 바와 같이 이 방전전극(25)은 도전성의 막대형 베이스부(25c)와, 그 막대형 베이스부(25c)에 고정된 선단이 뾰족한 복수의 바늘형 방전부(25a, 25b)를 갖는다. 각 방전부(25a, 25b)는 막대형 베이스부(25c)에 직각으로 고정된다. 또 방전부(25a, 25b)는 2개를 1조로 하여 각 조의 2개가 일직선상에 위치됨과 동시에, 모든 방전부(25a, 25b)가 하나의 가상평면을 따르도록 배치된다. 이 예에서도 도면 오른쪽의 방전부를 상류측 방전부(25a)로 하며, 도면 왼쪽의 방전부를 하류측 방전부(25b)로 한다.
이 방전전극(25)에 대해, 대향전극(26)은 상하로 배치된다. 대향전극(26)은 상류측 방전부(25a)의 선단을 지나는 수직면을 따라 배치된다. 각 대향전극(26)은 방전부(25a, 25b)로부터 등간격으로 서로 평행하게 배치된다. 또 이 대향전극(26)으로서, 가상선으로 나타내는 하류측 대향전극(26b)을 방전전극(25)의 막대형 베이스부(25c) 상하에 이 막대형 베이스부(25c)와 평행하게 배치해도 된다. 이 하류측 대향전극(26b)도 상하 각각이 방전전극(25)의 막대형 베이스부(25c)로부터 등간격 위치에 배치된다.
이와 같이 구성해도, 방전부(25a, 25b)(방전전극(25))와 대향전극(26) 사이에는, 상류측 방전부(25a)와 대향전극(26)에 의해, 만곡 정도가 작은 전기력선이 형성되며, 하류측 방전부(25b)와 대향전극(26)에 의해, 만곡 정도가 큰 전기력선이 형성된다.
따라서 양 전극 사이에는, 만곡 정도가 작은 전기력선을 따라 이온이 대향전극(26)으로 입사하는 현상에 의해 성립되는 충돌하전방식의 방전과, 만곡 정도가 큰 전기력선에서 벗어나 이온이 공기 중으로 방출하는 현상에 의해 성립되는 확산하전방식의 방전이 발생한다. 이로써, 이 변형예의 구성을 채용해도 상기 각 실시형태와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.
[제 2 실시형태]
본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다.
이 제 2 실시형태는, 제 1 실시형태와 마찬가지로 본 발명에 관한 공기처리장치를 공기정화장치(10)에 적용한 예이나, 장치의 구체적 구성이 제 1 실시형태와는 다르다. 도 10은 이 공기정화장치(10)의 개략 내부구조를 나타내는 단면도이다.
이 공기정화장치(10)는 중공 케이싱(11)을 구비하며, 이 케이싱(11)에 복수의 기능부품이 수납된다. 이 케이싱(11)에는 도면 상하(또는 좌우)의 벽면에 있어서 도면의 우측 단부에 공기흡입구(12a)가 형성되며, 상하(또는 좌우)의 한쪽 벽면에 있어서 도면의 좌측 단부에 공기토출구(12b)가 형성된다. 공기흡입구(12a)에는 피처리공기 중에 포함되는 먼지(부유입자) 중, 비교적 입경이 큰 것을 포착하는 프레필터(14)가 배치된다.
케이싱(11) 내에는 공기흡입구(12a)로부터 공기토출구(12b)를 향해 공기가 흐르는 공기통로(13)가 형성된다. 이 공기통로(13)에는 공기의 흐름방향의 상류측으로부터 하류측으로 차례로 하전부(20), 집진부(30), 흡착부재(15), 그리고 원심팬(시로코팬)(17)이 배치된다.
상기 공기통로(13)는, 케이싱(11)에 대해 상하(또는 좌우)로부터 공기흡입구(12a)로 유입된 후에 공기토출구(12b) 방향을 향해 굴곡되며, 시로코팬(17)으로부터 공기토출구(12b) 방향으로 굴곡되도록 구성된다. 그리고 하전부(20)와 집진부(30) 사이에서 기류가 굴곡되는 부분에 공간이 형성되며, 이 공간이, 이온이 확산되는 확산공간(13a)으로서 구성된다. 공기통로(13)는, 도면의 오른쪽에서 왼쪽으로 향하는 흐름을 주(主) 유로로 하면, 상기 공기흡입구(12a)는 공기통로(13) 주 유로의 측면 쪽에 형성된다.
하전부(20)는, 마찬가지로 구성된 2조가 공기흡입구(12a)에 접한 상태로 상하(또는 좌우)에 배치된다. 각 하전부(20)는, 도 1∼도 3의 제 1 실시형태에서 설명한 바와 마찬가지로, 방전전극(25)과 대향전극(26)으로 구성된다. 방전전극(25)은 공기 흐름방향과 평행하게 배치된 띠형의 판상 전극이며, 양 테두리부에는 거의 등간격 위치에 선단이 예각이 된 삼각형상 돌기(25a, 25b)(선단에 작은 곡선을 붙여도 된다)가 형성된다. 이 돌기(25a, 25b)에 의해 방전부가 형성된다. 방전부(25a, 25b)에는 공기의 흐름방향 상류측의 상류측 방전부(25a)와, 공기의 흐름방향 하류측의 하류측 방전부(25b)가 포함된다.
대향전극(26)은 막대형 전극이며, 방전전극(25)을 사이에 두고 양쪽에 2개씩 배치되며, 각각 공기의 흐름방향 상류측의 대향전극(상류측 대향전극)(26a)과, 공기의 흐름방향 하류측의 대향전극(하류측 대향전극)(26b)이 포함된다. 상류측 대향전극(26a)은, 상류측 방전부(25a)의 선단 내지 거의 선단을 지나는 가상 수직면 상에 방전전극(25)과 평행하게 배치된다. 또 하류측 대향전극(26b)은 방전전극(26)의 중심선 내지 거의 중심선을 지나는 가상 수직면 상에 이 방전전극(25)과 평행하게 배치된다.
피처리공기가 이 하전부(20)를 통과한 후의 위치(확산공간(13a))에서 공기통로(13)가 굴곡된다. 공기통로(13)에는 집진부(30)의 상류측에 필터부재(확산부재(13b))가 배치된다. 집진부(30)는 제 1 실시형태와 마찬가지로 구성된다. 또 공기통로(13)에는 집진부(30)의 하류측에, 흡착제와 탈취촉매가 부착되고 유지되는 흡착부재(15)가 배치된다.
흡착부재(15)의 하류측에는 시로코팬(17)으로의 공기 유입가이드 부재로서 벨마우스(19)가 배치된다. 이 벨마우스(19)에 의해 시로코팬(17)으로 도입된 공기가 이 시로코팬(17)에 의해 흐름 방향을 바꾸어 공기토출구(12b)를 향하며, 다시 공기토출구(12b)로부터 케이싱(11) 밖으로 토출되도록 구성된다.
여기서, 이 실시형태에서 하전부(20)와 집진부(30)의 전원에 대해서는 도시를 생략하나, 각 전극에 대해 제 1 실시형태와 마찬가지로 접속된다. 또 전원의 양극측이 접속된 전극이 접지되는 점도 제 1 실시형태와 마찬가지이다.
-운전동작-
이 실시형태에 관한 공기정화장치(10)를 기동시키면, 시로코팬(17)이 회전을 시작하며, 피처리공기인 실내공기가 공기흡입구(12a)로부터 케이싱(11) 내로 흡입된다. 하전부(20)에서는 방전전극(25)과 대향전극(26) 사이에 전위차가 부여되며, 방전전극(25)으로부터 이온이 방출된다. 방전전극(25)의 상류측 방전부(25a)로부터 방출된 이온은 대부분이 상류측 대향전극(26a)에 도달하지만, 하류측 방전부(25b)로부터 방출된 이온은 대부분이 하류측 대향전극(26b)에 도달하지 않고 공기 중으로 확산된다. 이때, 공기통로(13)가 굴곡되어 있으므로 확산효과가 높아진다.
상류측 방전부(25a)로부터 방출된 이온은 대부분이 대향전극(26)에 도달하며, 상류측 방전부(25a)와 상류측 대향전극(26a) 사이에 밀집된다. 그리고 이 사이를 피처리공기가 흐를 때에 미크론 오더의 비교적 큰 먼지가 대전된다. 한편, 하류측 방전부(25b)로부터 방출된 이온은 대부분이 확산공간(13a)의 공기 중으로 방출되므로 이 공간 내에서 분산되며, 이 확산공간(13a)을 피처리공기가 흐를 때에 서브미크론 오더의 비교적 작은 먼지가 대전된다.
피처리공기는 소입경의 먼지에서 대입경의 먼지까지 대전된 상태에서 집진부(30)로 유입한다. 집진부(30)는 양 전하를 띤 전극판과 음 전하를 띤 전극판을 가지므로, 이온화된 먼지를 쿨롬 힘으로 포착한다.
집진부(30)를 통과함으로써 피처리공기 중 먼지의 대부분은 제거되지만, 집진부(30)에서 포착되지 않고 공기토출구(12b)를 향해 통과하는 먼지도 존재한다. 이와 같이 집진부(30)를 통과해 버린 먼지는 흡착부재(15)에 의해 포착된다. 또 흡착부재(15)는 탈취촉매도 유지하므로, 냄새성분도 분해된다.
그리고 먼지가 제거되고 냄새성분도 분해된 피처리공기가 공기토출구(12b)로부터 실내공간으로 토출된다.
-제 2 실시형태의 효과-
이 제 2 실시형태에서도 하전부(20)에 확산하전방식을 채용하여, 이 하전부(20)와 집진부(30) 사이에 공기통로(13)가 굴곡되는 확산공간(13a)을 형성하므로, 하전부(20)의 방전전극(25)과 대향전극(26) 사이에 발생한 이온이 확산공간(13a)에서 확산되면서 피처리공기 중의 먼지에 결합되어, 그 먼지가 대전된다. 확산공간(13a)을 형성함으로써, 먼지와 이온이 이 확산공간(13a)에서 혼합되게 되어, 효율적으로 먼지가 대전되므로, 충분한 집진 성능을 얻을 수 있다. 또 장치 내에서 먼지를 대전시켜 포집하므로, 실내의 벽면이 더러워지는 것을 방지할 수 있다.
또 확산하전방식만이 아니라 충돌하전방식도 채용함으로써, 공기 중의 먼지를 서브미크론 오더의 것에서 미크론 오더의 것까지 대전시켜 제거할 수 있다. 따라서 제거할 수 있는 먼지의 입경이 불균일해지는 것을 방지할 수 있다.
-제 2 실시형태의 변형예-
도 10에 나타낸 제 2 실시형태의 공기정화장치(10)에서는, 정화된 공기를 도면 상방으로 토출하는 시로코팬(17)을 이용하나, 이 시로코팬(17) 대신 도 11에 나타내는 바와 같이 프로펠라팬(16)을 이용해도 된다. 이 예에서는 케이싱(11)에 상하 또는 좌우로부터 흡입된 실내공기를 전기집진과 탈취촉매에 의해 정화한 후, 케이싱(11)의 배면으로부터 실내로 토출시키기 위해, 도면의 왼쪽면 측에 공기토출구(12b)가 형성된다.
그 밖의 구성은 도 10의 예와 마찬가지이며, 이와 같이 해도 도 10의 제 2 실시형태와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.
[제 3 실시형태]
본 발명의 제 3 실시형태에 대하여 설명한다.
본 발명의 제 3 실시형태는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시형태의 변형예에 있어서 공기흡입구(12a)에 유로 제어부재(35)를 설치한 예이다. 이 유로 제어부재(35)는, 하전부(20)를 통과하는 공기의 유로 단면적을 작게 함으로써, 하전부(20)에서의 피처리공기 통풍속도를 공기통로(13) 주요부에서의 통풍속도보다 빠르게 한다.
유로 제어부재(35)는, 구체적으로, 공기통로(13)의 공기흡입구(12a) 개구 면적을 이 공기통로(13) 주요부의 개구 면적보다 작게 설정하도록 형성된 것이다. 이 유로 제어부재(35)는 공기흡입구(12a)로부터 하전부(20)를 향해 공기통로(13)의 단면적이 작아지도록 경사가 형성된 안내판(35a)을 갖는다. 또 유로 제어부재(35)는 안내판(35a)의 후단부에서 역방향으로 경사가 형성되며 유로 단면적을 하류측을 향해 넓히는 경사판(35b)을 갖는다.
하전부(20)의 하류측에는 확산부재(13b)로서의 필터부재가 배치된 확산공간(13a)이 형성된다. 또 확산공간(13a)의 하류측에는, 도 1의 예와 마찬가지로 집진부(30), 흡착부재(15) 및 프로펠라팬(16)이 배치된다. 그리고 케이싱(11)에 있어서 도면 왼쪽 끝의 단면에는 공기토출구(12b)가 형성된다.
-운전동작-
이 제 3 실시형태에서, 공기정화장치(10)를 기동시키면, 하전부(20)와 집진부(30)의 전극에 전압이 인가됨과 동시에 프로펠라팬(16)이 회전되기 시작한다. 프로펠라팬(16)이 회전되면, 이 공기정화장치(10)가 설치된 실내의 공기가 케이싱(11) 내로 흡입된다. 케이싱(11)으로 흡입된 공기는, 공기흡입구(12a)로부터 하전부(20)를 향해 유로 단면적이 작게 되어 있으므로, 풍속이 빨라진 상태로 하전부(20)를 통과한다. 이때, 풍속이 빨라진 상태이므로, 하전부(20)에서 발생한 이온의 확산효과가 제 1 실시형태나 제 2 실시형태에 비해 향상된다.
한편, 안내판(35a)을 통과하면 유로 단면적이 크게 되므로, 풍속은 느려진다. 풍속이 빠르면 집진부(30)에서의 집진 성능이 저하되지만, 이 실시형태에서는 풍속이 느린 공기가 집진부(30)를 통과하므로 집진 성능은 저하되지 않으며, 높은 집진 성능을 얻을 수 있다.
집진부(30)를 통과한 공기는 집진부(30)의 하류측에 배치된 흡착부재(15)가 갖는 흡착제에 의해 냄새성분이 흡착됨과 동시에, 탈취촉매에 의해 분해된다. 그리고 이상과 같이 하여 먼지가 제거됨과 동시에 냄새성분도 제거된 청정한 공기가 공기토출구(12b)로부터 실내로 토출된다.
-제 3 실시형태의 효과-
이 제 3 실시형태에서도 하전부(20)에 확산하전방식을 채용하여, 이 하전부(20)와 집진부(30) 사이에 확산공간(13a)을 형성하므로, 하전부(20)의 방전전극(25)과 대향전극(26) 사이에 발생한 이온이 확산공간(13a)에서 확산되면서 피처리공기 중의 먼지에 결합되고, 그 먼지가 대전된다. 확산공간(13a)을 형성함으로써, 먼지와 이온이 이 확산공간(13a)에서 혼합되게 되어, 효율적으로 먼지가 대전되므로, 충분한 집진 성능을 얻을 수 있다. 또 장치 내에서 먼지를 대전시켜 포집하므로, 실내의 벽면이 더러워지는 것을 방지할 수 있다.
또 하전부(20)를 통과하는 공기의 풍속을 유로 제어부재(35)에 의해 빠르게 하는 구성을 채용하므로, 확산효과가 높아진다. 그리고 유로 제어부재(35)는 하전부(20)를 통과한 후의 공기 흐름속도가 느려지도록 형성되므로, 집진부(30)에서의 집진 효율이 저하되는 것도 방지할 수 있다.
또한 확산하전방식만이 아니라 충돌하전방식도 채용함으로써, 공기 중의 먼지를 서브미크론 오더의 것에서 미크론 오더의 것까지 대전시켜 제거할 수 있다. 따라서 제거할 수 있는 먼지의 입경이 불균일해지는 것을 방지할 수 있다.
[그 밖의 실시형태]
상기 실시형태에 대해서는 다음과 같은 구성으로 해도 된다.
예를 들어, 상기 각 실시형태에서는 하전부(20)에 확산하전방식만이 아니라 충돌하전방식도 채용하나, 충돌하전방식은 채용하지 않고 확산하전방식만을 채용한 하전부(20)를 이용해도 된다.
또 상기 실시형태에서는 제 2 하전부(20b)의 대향전극에 막대형 내지 막대형이며 단면 원형인 것을 이용하나, 이 대향전극에는 도 13에 나타내는 바와 같이, 정점각도가 둔각이 된 단면 다각형의 것을 이용해도 된다. 이 경우, 제 2 하전부의 대향전극은 대각 치수 또는 지름 치수가 방전전극과 대향전극간 치수(D)의 1/5 이하이며 제로(㎜)보다 크게 하면 된다.
또한 집진부(30)는 전극판 등을 이용한 방식에 한정되지 않으며, 정전필터를 이용하여 구성해도 된다. 또 하전부(20)나 집진부(30)의 전극 극성은 상기 각 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 예를 들어 역으로 해도 된다.
그리고 이상의 실시형태는 본질적으로 바람직한 예시이며, 본 발명, 그 적용물, 또는 그 용도범위의 제한을 의도하는 것은 아니다.
[산업상 이용 가능성]
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 하전부에서 발생시킨 이온을 공기 중으로 확산시키는 확산하전방식을 채용한 공기처리장치에 대해 유용하다.
10 : 공기정화장치(공기처리장치) 12a : 공기흡입구
13 : 공기통로 13a : 확산공간
13b : 확산부재 20 : 하전부
20a : 제 1 하전부 20b : 제 2 하전부
25 : 방전전극
25a : 상류측 방전부(제 1 방전부)
25b : 하류측 방전부(제 2 방전부)
26 : 대향전극 30 : 집진부
35 : 유로 제어부재 S1 : 공간

Claims (21)

  1. 피처리공기 중의 먼지를 대전시키는 하전부(20)와, 대전된 먼지를 포집하는 집진부(30)가 공기통로(13)에 배치된 공기처리장치에 있어서,
    상기 하전부(20)가 방전전극(25)과 대향전극(26)을 가지며 확산하전을 행하도록 구성되고,
    상기 하전부(20)와 집진부(30) 사이에 확산공간(13a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 확산공간(13a)에, 이온을 공기 중으로 확산시키기 위한 확산부재(13b)가 배치되는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 하전부(20)를 통과한 기류가 집진부(30)에 이르기까지 사이에 굴곡 통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 하전부(20)에서의 피처리공기의 통풍속도가 상기 공기통로(13)의 주요부에서의 통풍속도보다 커지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 하전부(20)에서의 피처리공기의 통풍속도를 상기 공기통로(13)의 주요부에서의 통풍속도보다 크게 하는 유로 제어부재(35)를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 공기통로(13)의 공기흡입구(12a)의 개구 면적이 상기 공기통로(13) 주요부의 개구 면적보다 작게 설정되며,
    상기 하전부(20)가 상기 공기흡입구(12a)에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기통로(13)의 공기흡입구(12a)가, 이 공기통로(13)의 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 집진부(30)가 전기적 집진부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 방전전극(25)을 흐르는 전류를 I1로 하고, 대향전극(26)을 흐르는 전류를 I2로 하면,
    양 전극에는, 확산하전전류(I1-I2)가 흐르도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 방전전극(25)이 바늘형 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 방전전극(25)이 톱니형 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  12. 청구항 10 또는 11에 있어서,
    상기 대향전극(26)이, 상기 방전전극(25)의 방전방향에서 편의(偏倚)된 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    피처리공기의 흐름방향에 대해 상류측에 충돌하전방식의 제 1 하전부(20a)가 배치되며, 하류측에 확산하전방식의 제2 하전부(20b)가 배치되는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 하전부(20a)의 방전전극(25)과 상기 제2 하전부(20b)의 방전전극(25)이 일체형 방전전극(25)으로 구성되며,
    상기 방전전극(25)에 대해 기류 상류측에 상기 제 1 하전부(20a)의 대향전극(26)이 배치되고, 기류 하류측에 상기 제2 하전부(20b)의 대향전극(26)이 배치되는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 일체형 방전전극(25)이 상기 제 1 하전부(20a)의 방전전극(25)을 구성하는 제 1 방전부(25a)와 상기 제 2 하전부(20b)의 방전전극(25)을 구성하는 제 2 방전부(25b)를 구비하며,
    상기 제 1 하전부(20a)의 대향전극(26)과 상기 제 2 하전부(20b)의 대향전극(26)이 일체형 대향전극(26)으로 구성되고, 이 일체형 대향전극(26)이 제 2 방전부(25b)보다 제 1 방전부(25a) 근방에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  16. 청구항 1에 있어서,
    확산하전을 행하는 하전부(20)의 대향전극(26)이, 정점(vertex) 각도가 둔각이 된 단면 다각형의 막대형 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  17. 청구항 1에 있어서,
    확산하전을 행하는 하전부(20)의 대향전극(26)이, 단면 원형의 막대형 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  18. 청구항 16 또는 17에 있어서,
    확산하전을 행하는 하전부(20)의 대향전극(26)은, 대각 치수 또는 지름 치수가, 방전전극(25)과 대향전극(26)간 치수의 1/5 이하이며 제로(㎜)보다 큰 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  19. 청구항 16에 있어서,
    확산하전을 행하는 하전부(20)의 대향전극(26)에 대해 방전전극(25)의 반대쪽에 공간(S1)이 형성되는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  20. 청구항 16에 있어서,
    확산하전을 행하는 하전부(20)의 대향전극(26)의 바깥둘레 전체영역에 공간(S2)이 형성되는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  21. 청구항 19 또는 20에 있어서,
    확산하전을 행하는 하전부(20)의 대향전극(26)이, 피처리공기가 흐르는 공기유로 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
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