KR20110046490A

KR20110046490A - 공기 정화 효율을 향상시키기 위한 장치, 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20110046490A
Application number: KR1020117004253A
Authority: KR
Inventors: 앤드류 알 폭스; 마빈 이 존스; 래리 제이 카슨
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2008-08-01
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2011-05-04
Also published as: EP2318144A2; US7806952B2; WO2010014423A2; EP2318144A4; TW201013128A; WO2010014423A3; CN102164677B; US20100024652A1; KR101669295B1; TWI470173B; CN102164677A; EP2318144B1

Abstract

개구를 통과하는 기체 매질에 관한 공기 정화 효율을 향상시키기 위한 장치, 시스템 및 방법이 개시된다. 개구를 가로지르는 유효 전압장을 생성하는 고전압원; 및 개구를 가로지르는 유효 전압장을 유지하도록 구성 및 배열된 적어도 하나의 전하 누출 요소가 포함된다.

Description

공기 정화 효율을 향상시키기 위한 장치, 시스템 및 방법{APPARATUS, SYSTEM, AND METHOD FOR ENHANCING AIR PURIFICATION EFFICIENCY}

본 발명은 정화 및 여과 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 공기와 같은 기체 매질 내의 부유 오염물의 제거에 있어서 향상된 효율을 갖는 정화 및 여과 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.

냄새, 기체, 연기, 꽃가루, 먼지 등과 같은 공기 오염물을 정화 및 여과하기 위한 몇몇 공기 및 기체 입자 정화 및 여과 시스템 및 방법이 공지되어 있다. 실내 공기 정화기는 정전기 대전된 섬유를 포함할 수 있는 필터 요소를 활용하는데, 이는 정전기 대전된 섬유가 필터를 통과하는 공기로부터 대전된 입자들을 포착하는 데 비교적 높은 효율을 갖기 때문이다.

상업적으로 유용한 일 유형은 실내 공기 정화기이다. 일부 실내 공기 정화기는 휴대용이며, 여과 시스템, 팬 및 공기 분자와 입자들을 대전시키기 위한 장치를 포함한다. 여과 시스템은 전형적으로 흡입 및 배출 통로 중간에 또는 사이에 위치되는 필터 요소(들)를 포함한다. 팬 유닛은 전형적으로 주위 공기를 공기 정화기 내로 끌어당겨 이를 배출구에서 내보내기 전에 필터 요소를 통과시킨다. 다른 실시예에서, 팬은 흡입구 내로 공기를 끌어당겨진 다음 공기를 배출구 통과하기 전에 필터로 강제로 통과시킨다. 종종, 이러한 종류의 실내 공기 정화기에서, 이온화기(ionizer)는 공기 중의 분자를 대전시키기 위해 유동하는 공기 흐름 중에 이온들을 발생시킨다. 생성된 이온은 양의 극성, 음의 극성, 또는 음과 양의 극성 둘 모두의 조합으로 될 수 있다. 이러한 접근 방식에는 와이어(들), 포인트(들) 또는 브러시(들) 등과 같은 형태의 고전압 전극이 포함된다. 예를 들어, 고전압은 1 GΩ 입력 임피던스를 갖는 고전압 측정기로 측정될 때 약 +/- 4-20 ㎸ 정도이고 10 GΩ 입력 임피던스를 갖는 고전압 측정기로 측정될 때 약 +/- 4-30 ㎸ 정도일 수 있다. 공기 정화기 내에 있는 그리고 그로부터 나오는 이온화된 공기 분자들은 그들의 전하를 입자, 냄새, 기체 등을 포함한 공중 오염물로 신속하게 전달하는 것으로 이해된다. 이온화된 공기 분자들에 의해 대전된 공기 및 기체 오염물의 일부는 응집을 통해 너무 무거워져서 공기 중에 머무르지 않고, 이에 따라서 지면으로 내려앉거나 침전된다. 다른 대전된 오염물은 공기 정화기를 둘러싼 실내 표면(예를 들어, 벽 등)으로 유인되고, 또 다른 것들은 실내 공기 정화기 내의 필터 요소에 의해 포획되도록 팬의 흡입에 의해 공기 정화기 내로 다시 끌어당겨진다. 일부 실내 공기 정화기에서, 필터 요소는 정전기적으로 대전된 오염물들의 유인을 특히 수용하도록 정전기적으로 대전될 수 있으며, 그에 의해서 이는 제거 효율을 높인다. 이러한 후자 유형의 공기 정화기의 예는 상표명 FAP04-RC 울트라-슬림 에어 퓨리파이어(Ultra-Slim Air Purifier)로 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 코포레이션(3M Corporation)으로부터 구매가능하다.

공지된 공기 정화기의 입자 제거 효율은 일정 기간에 걸쳐서 변화하는 것으로 판단되어 왔다. 이와 같은 변화는 적어도, 실내 공기 정화기를 통과하는 공기의 이온화의 변화의 함수인 것으로 여겨진다. 이온화된 종은 공기 정화기의 주위 표면 상에 축적 또는 누적되는 경향이 있다. 이와 같이, 이들 전압장(voltage field)은 붕괴되는 경향이 있어서 전체 성능의 효율을 낮추려고 하는데, 이는 전자 및 이온 전류의 유동이 감소되기 때문이다.

공지된 접근법은 유동하는 공기의 보다 지속적인 이온화를 제공하려고 시도되어 왔다. 일부는 이온화기 방전부 근처의 하우징 내부에 기준 접지 와이어, 즉 어스 접지(earth ground)에 부착되지 않고 오히려 고압 회로가 승압되는 것에 대항하는 이온화기 변압기로부터 낮은 전압 기준을 제공하는 와이어와 결합된 이온을 생성하기 위한 브러시를 사용하였다. 접지 와이어는 절연된 포인트 접지를 생성한다. 상기 포인트 접지 배열은, 예를 들어 담배 연기 및 연소 부산물과 같은 1 마이크로미터 이하의 작은 입자들에 대한 청정 공기 이송율(Clean Air Delivery Rate; CADR)의 일반적으로 예견되는 측정의 불일치성에 의해 측정되는 바와 같이, 일관성 없는 이온화 결과를 산출하는 것으로 판단되어 왔다.

다른 접근법은 공기 정화기의 출구 내의서 PC 보드 상에 그리고 그 둘레에 몇몇 전도성 테이프 스트립을 추가하고 이들을 이온화기 전원 장치로부터의 기준 접지에 연결시키는 것을 포함하였다. 이러한 배열은 CADR에 눈에 보이는 이점을 제공하는 데 성공한 것으로 보이지 않았다.

또 다른 접근법은 이온화기 방전부의 상류에 하우징의 내부에 연결된 몇 센티미터(인치) 길이(예를 들어, 19 ㎝(7.5 인치))의 노출된 전도성 스트립을 사용하는 것을 포함하였다. 노출된 접지 스트립은 정상적이지 않은 결과를 산출하였으며, 필터가 설치되었을 때, 이온화기 방전부는 접지원(ground source)까지 시야 선을 갖지 않았다. 이러한 접근법은 또한 방전부를 가로질러 이온화의 일관성을 개선시키는 결과를 가져오지 못하였다.

공기 정화기의 다른 접지 구성은 배출 출구의 상류에 있는 고압 방전 전극과, 기류에 대하여 방전부에 수직으로 위치되는 캐핑된(capped) 금속 핀을 포함한다. 플라스틱 외피는 방전부와 접지 핀 사이의 시야 직선을 차단한다. 이러한 종류의 공기 정화기는 서브미크론 오염물을 제거하는 데 덜 효과적인 경향이 있으며 추가적으로 이와 같은 오염물의 일부는 외피 상에 축적되고 이와 같은 축적은 고압 전극과 접지 사이에 전도성 경로를 제공할 수 있어서, 그에 의해 장기간에 걸친 성능 저하뿐만 아니라 부분적인 단락을 잠재적으로 제공할 수 있다.

따라서, 지금까지 알려진 공기 정화기의 어느 것도 일시적인 유효성으로 인해 달리 요구될 수 있는만큼 장기간에 걸쳐서는 효율적이지 않다. 따라서, 달리 요구될 수 있는만큼 효율적으로 만들 수 있도록 기체 또는 공기 정화 시스템의 유효성을 지속시키는 데 특히 유용한 공기 정화기 및 그와 연계된 방법을 제공할 필요가 있다.

본 발명은 기체 매질이 통과하는 개구를 가로질러 일정 기간에 걸쳐서 유효 전압장을 유지하는 방법에 관한 것으로, 개구를 둘러싸는 구조물 상에 정전하가 누적된다. 본 방법은 개구를 가로질러 유효 전압장을 생성하도록 개구 내에 그리고/또는 그에 인접하게 적어도 하나의 고전압원을 제공하는 단계; 및 개구를 가로질러 유효 전압장을 대체로 유지하는 방식으로 개구로부터 전하를 누출시킴으로써 전압장에 영향을 미치는 개구를 둘러싼 구조물 상의 전하의 축적을 제어하는 단계를 포함한다.

본 발명은 공기가 통과하도록 된 개구가 형성된 하우징 조립체; 하우징 조립체와 연계되고 공기를 개구를 통해 개구의 하류로 보내도록 작동가능한 모터 구동식 팬; 공기 중의 분자를 이온화시키고 그에 전하를 전달하고 개구를 가로질러 유효 전압장을 생성하도록 개구 내의 그리고/또는 그에 인접한 적어도 하나의 고전압원; 개구에 인접하고 하우징 조립체와 연계되고 고전압원보다 낮은 전압 전위에 있는 적어도 하나의 전하 누출 요소; 및 개구를 가로질러 일정 기간에 걸쳐 유효 전압장을 대체로 유지하도록 하우징 조립체 상에 축적되는 전하의 누출 요소로의 이동을 제어하기 위해 고전압원과 누출 요소 사이의 절연 재료를 포함하는 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 공기로부터 오염물을 제거하기 위한 공기 정화 장치에 관한 것이다. 본 장치는 공기가 통과하도록 된 개구가 형성된 하우징 조립체; 하우징 조립체와 연계되고 공기를 개구를 통해 개구의 하류로 보내도록 작동가능한 모터 구동식 팬; 공기 중의 분자를 이온화시키고 그에 전하를 전달하고 개구를 가로질러 유효 전압장을 생성하도록 개구 내의 그리고/또는 그에 인접한 적어도 하나의 고전압원; 개구에 인접하고 하우징 조립체와 연계되고 고전압원보다 낮은 전압 전위에 있는 적어도 하나의 전하 누출 요소 - 개구를 가로질러 일정 기간에 걸쳐서 유효 전압장을 대체로 유지하도록 하우징 조립체 상에 축적되는 전하의 누출 요소로의 이동을 제어하기 위해 절연 재료가 고전압원과 전하 누출 요소 사이에 있음 -; 및 하우징 조립체 내에 있으며 공기로부터 오염된 입자를 제거하기 위해 개구의 상류에 위치되는 필터 기구를 포함한다.

본 발명의 일 태양은 실내 공기와 같은 기체 매질의 보다 지속적인 이온화를 제공하기 위한 방법, 시스템 및 장치를 포함한다.

본 발명의 다른 태양은 기체 매질이 통과하는 개구를 가로질러 일정 기간에 걸쳐 소정의 유효 전압장을 유지하도록 정전기 방전을 효과적으로 제어하기 위한 전술한 바와 같은 방법, 시스템 및 장치를 포함한다.

본 발명의 다른 태양은 적어도 하나의 포인트 이온화기와 적어도 포인트 이온화기의 약간 상류로부터 포인트 이온화기의 하류로 포인트 이온화기에 바로 인접한 절연 누출 전극을 포함하는 고전압원에 의해 개구를 가로질러 일정 기간에 걸쳐 전압장을 생성하기 위한 전술한 바와 같은 방법, 시스템 및 장치를 포함한다.

본 발명의 다른 태양은 개구를 가로질러 일정 기간에 걸쳐 유효 전압장을 연장 또는 유지시키기 위해 절연 재료를 통한 누출 전극으로의 전하의 이동을 제어하기 위한 전술한 바와 같은 방법, 시스템 및 장치를 포함한다.

본 발명의 다른 태양은 과도한 양의 정전하가 팬 모터 상에 누적 또는 축적되는 경향을 최소화하는 방식으로 상기를 달성하는 것이다.

본 발명의 다른 태양은 제조, 조립 및 사용에 비용 효과적인 방식으로 상기를 달성한다.

본 명세서에 기술된 태양은 본 발명을 사용함으로써 달성될 수 있는 몇 가지 중 적은 부분일 뿐이다. 그의 전술한 설명은 본 발명이 전술한 태양을 달성하는 특정 방식으로 이용되어야만 하는 것을 암시하지 않는다.

<도 1>
도 1은 본 발명에 따라 제조된 공기 정화 장치의 사시도.
<도 2>
도 2는 도 1에 도시된 공기 정화 장치의 측면도.
<도 3>
도 3은 도 1과 유사하지만 본 발명의 공기 정화기의 구성요소들의 일부를 도시하기 위해 전방 하우징 패널이 제거된 도면.
<도 4>
도 4는 본 발명에 따른 팬 시스템과 이온화 시스템의 확대된 부분도.

전술한 결점 및 단점을 극복 및 최소화하는, 실내와 같은 공간 내의 공기를 여과 및 정화하기 위한 휴대용 공기 정화 장치(10) 및 방법에 관한 본 발명의 예시적인 일 실시예를 설명하기 위한 도 1 내지 도 4를 참조한다. 본 명세서는 실내 공간에서 사용하기 위한 휴대용 공기 정화 장치(10)와 관계되지만, 본 발명의 원리 및 범주가 그의 용도를 다른 정화 및 여과 장치 및 시스템에서 기대하는 것은 이해될 것이다. 예를 들어, 공기를 여과 및 정화하기 위한 장치 및 방법은 노(furnace), 공기 조화 유닛 등에서 사용될 수 있다.

공기 정화 장치(10) 내에는 휴대용인 하우징 조립체(12)가 포함된다. 또한, 공기 정화 장치(10)는 벽에 장착될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 하우징 조립체(12)는 정합하는 한 쌍의 하우징부(14a, 14b)와 제거가능 패널(16)을 갖는 수직 하우징 본체(14)를 포함한다. 하우징 본체(14)는 직립 상태로 공기 정화 장치(10)를 지지하기 위한 바닥 플랫폼(18)을 갖는다. 하우징 본체(14)는 공기의 통과를 허용할 뿐만 아니라 팬 시스템(22)과 같은 적어도 하나의 공기 이동 시스템(22)의 수용을 위해 직립 공동(20)(도3)을 한정하는 대체로 관형인 구조를 포함한다. 공기 이동 또는 팬 시스템(22)은 본 발명의 원리에 따라 제조되는 카울링(cowling) 또는 하우징(23), 여과 기구(24) 및 이온화 시스템(26)을 포함한다. 매우 다양한 구성 형상 및 크기가 하우징 조립체(12)를 위해 마련될 수 있으며 본 발명이 본 명세서에 설명 및 도시된 구성 및 상대적인 크기로 한정되지 않는 것은 이해될 것이다. 하우징 조립체(12)는 임의의 적합한 재료(들) 또는 이의 조합으로 제조될 수 있으며, 열가소성 물질, 예를 들어 ABS, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카르보네이트(PC), 폴리스티렌(PS) 등과 같은 전기 절연재를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

제거가능 패널(16)은 일반적으로 길고 적어도 부분적으로 원주 방향으로 연장되는 구성을 갖는다. 제거가능 패널(16)은 하우징 본체부(14a)의 벽부(30) 내의 긴 개구(28)를 덮도록 크기와 형상을 가질 수 있다. 제거가능 패널(16)은, 하우징부(14a) 상의 장착 구조물(29)에 형성된 개구(도시되지 않음)와 정합하는 제거가능 패널(16)의 저부에 위치된 부착 기구(도시되지 않음) 또는 다른 유사한 유형의 고정 기구에 의해서와 같이 하우징 본체(14)에 제거가능하게 부착된다. 부착 기구는 제거가능 패널을 하우징 본체에 고정식으로 부착시키기 위해 하우징 본체의 일부와 해제가능하게 맞물리도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 제거가능 패널(16)은, 예를 들어 정기적으로 여과 기구(24)를 교체할 수 있도록 하우징 조립체(12)의 내부 공동(20)에 접근하는 것을 허용한다. 또한, 제거가능 패널(16), 개구(28) 및 하우징 본체(12)의 조합 및 배열은 제거가능 패널 둘레와 공동(20) 내로 연장되는 입구 개구(32)의 형성을 허용한다. 본 실시예에서, 입구 개구(32)는 제거가능 패널(16)의 외주의 일부 둘레에 형성된다. 다른 입구 개구(도시되지 않음)가 의도된 공기 처리를 위한 충분한 공기 흡입을 허용하기 위해 제거가능 패널(16)의 플레어형 저부에 인접하게 형성된다. 본 발명은 복수개의 입구 개구들이 구비될 수 있는 다른 실시예를 고려한다. 예를 들어, 흡입 개구들이 패널 및/또는 하우징 본체에 구비될 수 있다.

하우징 조립체(12)가 하우징 본체(14)의 노출된 상단부에 형성된, 공동(20)의 하류인 출구 개구(34) 또는 출구(34)를 포함하는 것을 설명하기 위해 도 3과 도 4를 참조한다. 팬 시스템(22)은 출구(34)에 바로 인접하게 위치된 카울링(23)에 고정된 팬 모터(36)를 포함하며 카울링을 통한 공기 개구 또는 통로(39)를 형성한다. 팬 시스템(22)은 공기 통로 내에 로터(rotor)로부터 방사상으로 연장되는 복수개의 블레이드(40)를 회전 구동시키도록 작동가능하다. 블레이드(40)는 구동되었을 때 그의 상류측 공기를 입구 개구(32)를 통해 끌어당기고, 절연 재료로 제조될 수 있는 그릴(41)을 포함하는 출구 개구(34)를 통해 블레이드의 하류로 공기를 방출한다. 팬 모터(36)는, 휴대용 공기 정화 시스템 내에 사용되고 AC 전원과 같은 임의의 적합한 전원으로부터 전력 공급되는 임의의 적합한 유형일 수 있다. 팬 모터(36)는 수동 조작되는 전원 스위치를 포함하는 대체로 도면 부호 42로 표시되는 제어 유닛의 제어 하에 있다. 팬 모터와 제어 유닛은 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 코포레이션으로부터 구매가능한 실내 공기 정화를 위한 FAP04-RC 울트라-슬림 에어 퓨리파이어에 사용되는 것과 유사할 수 있다. 제어 유닛은 스위치의 정상적인 작동에 응답하여 팬과 이온화기를 작동시키도록 전원의 "온" 및 "오프"를 제어할 수 있다. 이온화기에는 팬 모터가 작동되는 동안에 이온화를 위해 전원이 공급될 수 있다. 본 발명을 이해하는 데 필요한 팬 모터 및 제어 유닛의 이러한 부분들만이 제공되는 것이 이해될 것이다.

임의의 공지되고 적합한 접근법에 의한 것과 같이 하우징 조립체(12)의 장착 조립체 상에 제거가능하게 장착되는 공지된 유형의 여과 기구(24)의 하나의 예시적인 실시예를 설명하기 위해 이제 도 2를 참조한다. 여과 기구(24)는 긴 개구(28)를 통해 교체가능한 유형일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 본 발명이 여과 기구(24)를 위한 매우 다양한 필터의 사용을 고려하는 것이 이해될 것이다. 예시적인 실시예에서, 여과 기구(24)는 기계적 및 정전기적 여과 둘 모두를 수행하는 직사각형 프레임에 적어도 하나의 필터 매질 요소(25)를 포함할 수 있다. 이와 같은 여과 기구는 연기 입자와 같은 다양한 크기의 오염물을 공동(20) 내에 유동하는 공기로부터 정화 및 제거한다. 이와 같은 필터 매질은 접지에 대해 영구적으로 일렉트릿 대전된 수집 표면을 제공하여 이온화된 분자의 전기 전하가 필터로 유인될 것이다. 필터 매질의 대전된 섬유는 부유하는 대전된 먼지 입자를 유인한다.

본 발명은 웨브를 일렉트릿, 즉 반영구적 전기 전하를 나타내는 유전 물질로 변환시킴으로써 부직 중합체 섬유질 웨브가 개선될 수 있음을 고려한다. 일렉트릿은 에어로졸 필터에서 입자 포착을 향상시키는 데 효과적이다. 일렉트릿은 예를 들어 공기 필터를 포함한 다양한 장치에 유용하다. 전기적으로 대전된 멜트블로운 섬유가 오직 양의, 오직 음의, 또는 양과 음 둘 모두의 전하를 얻은 재료로 형성될 수 있다. 일렉트릿은 합성 중합체, 예를 들어 플루오로중합체, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 제조될 수 있다. 상기 재료들이 예시되었지만, 다른 것들도 사용될 수 있다. 적합한 구매가능한 전기적으로 대전된 섬유들의 대표적인 예는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 코포레이션으로부터 구매가능한 "필트리트(FILTRETE)" 섬유를 포함한다. "필트리트" 섬유는 일렉트릿 섬유, 즉 영구적인 전하 상태가 설정된 섬유이다. 필터 매질은 또한 전술한 바와 같이 앞서 언급된 실내용 FAP04-RC 울트라-슬림 에어 퓨리파이어에 사용된 유형일 수 있다. 이와 같이, 공기 정화 시스템은 AHAM 실내 공기 청정기 보증 프로그램(Room Air Cleaner Certification Program)의 실내 크기 정의 및 계산 과정에 의해 정의되는 바와 같이 유사한 실내 크기에 대한 HEPA 공기 정화기와 유사한 청정률을 제공할 수 있다.

도시되지는 않았지만, 여과 기구(24)에는 필터가 교체될 필요가 있을 때를 표시하기 위한 타이머와 같은 필터 모니터(도시되지 않음)가 구비될 수 있다. 필터 저항이 커지면 공기를 끌어당기기 위해 팬이 보다 강력해져야 함을 이해할 것이다.

전술한 바와 같이, 공기 정화기 내의 공지의 생성된 정전기 전압장은 정전하의 누적 또는 축적으로 인해 이와 같은 장이 붕괴되려고 하기 때문에 시간에 따라 전이되는 경향이 있다. 특히, 축적은 전극과 주위 환경 사이의 전압 전위를 낮추는 경향이 있다. 따라서, 이온 전류와, 그에 따른 공기 분자의 이온화가 효과적으로 감소되어, 이로써 공기 정화 및 여과 장치의 효율을 유효하게 감소시킨다. 본 발명은 충분한 양의 이온이 통과하는 공기와 상호작용할 수 있기 때문에 입자 제거 공정의 효율을 증가시키기 위해 소정 기간에 걸친 공기 정화기 등의 공기 출구에 대한 전압장의 일관성을 대체로 유지하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 소정 기간에 걸친 공기 정화기 등의 공기 출구에 대한 전압장의 일관성을 대체로 유지하는 것에 관한 것이다. 이는 충분한 양의 이온이 통과하는 공기와 상호작용할 수 있기 때문에 입자 제거 공정의 효율을 증가시킨다.

전압장은 출구(34) 내의 적어도 포인트 고전압원(point high voltage source)(44)으로부터 생성된다. 개구 또는 통로(39)를 둘러싸는 절연 하우징 구조물(38) 상에 침착되는 전자의 축적 또는 누적에 대한 언급된 제어는 이와 같은 축적을 현저하게 낮은 전위 또는 접지 전위 표면으로 누출시킴으로써 일어난다. 이상적으로는, 누출 전극(46)에 의한 전하 축적 또는 누적의 제어는 포인트 고전압원의 하류에서 일어난다. 그러나, 어떤 경우에, 제어는 포인트 고전압원의 약간 상류에서 일어날 수도 있다. 포인트 고전압원의 상대 위치와 누출 전극의 제어는 CADR을 원하는 범위 내에 유지하는 것에 대응하는 소정 기간에 걸쳐 대체로 일관된 전압장을 용이하게 유지함으로써 판단될 수 있다. 본 발명에 따르면, 이와 같은 전압장의 일관성은 공지의 공기 정화 시스템에 관하여 대체로 연장된다.

예시적인 실시예에서, 포인트 고전압원(44)은 제어 유닛의 제어 하에서 적어도 하나의 고압 전극(44)에 의해 한정될 수 있다. 전극(44)의 말단부(49)는 블레이드의 약간 하류에서 팬 하우징부(38)로부터 돌출되어 있고 이온화를 위한 그 작동은 전술한 바와 같이 제어 유닛의 제어 하에 있다. 제어 유닛은 알려진 바와 같이 말단부(49) 내로 그리고 그로부터 전자가 유동하도록 작동될 수 있다. 전극(44)은 기체 매질과 상호작용하고 개구를 가로질러 유효 전압장을 생성하도록 전자의 유동을 생성한다. 설명을 위해, 고전압은 1 GΩ 입력 임피던스를 갖는 고전압 측정기로 측정될 때 약 +/- 4-20 ㎸ 정도이고 10 GΩ 입력 임피던스를 갖는 고전압 측정기로 측정될 때 약 +/- 4-30 ㎸ 정도일 수 있다. 이들 값은 설명을 목적으로 하며 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 도시된 예시적인 실시예에서, 전극(44)은 얇고 평탄한 니이들(needle) 형상의 요소의 형상을 갖는다. 니이들 요소는 전자의 방출이 발생하는 그의 말단부(49)에서 비교적 날카로운 포인트를 가질 수 있다. 다른 전극 형상 및 크기가 고려된다. 예를 들어, 이들 전압 방전 전극 또는 요소는 와이어(들), 또는 어떤 종류의 포인트가 되는 다른 전도성 요소를 포함할 수 있다. 단일 전극이 설명되어 있지만, 복수개의 전극, 예를 들어 브러시 또는 복수개의 단일 전극 또는 와이어가 사용될 수 있다. 어떠한 형태가 사용되더라도, 전극 또는 전극 구성 및 위치는 의도된 바와 같이 공기를 이온화하기 위해 출구 내에 충분한 전압장을 제공하여야 한다. 또한, 전자들이 전극으로부터 유동하고 있는 동안, 본 발명은 전자들이 니이들 요소 내로 유동하는 것을 고려한다.

도시된 예시적인 실시예에서, 누적 또는 축적은 절연 재료를 통해 누출 전극(46)에 의해 방전된다. 따라서, 누출 전극(46)에 의해 발현된 인력과 개구(39)를 둘러싸는 정화기의 절연 구조물(38)의 전도성은 포인트 고전압원으로부터 누출 전극으로의 전자의 이동을 제어한다. 따라서, 유효 전압장을 유지하는 데에 유해할 수 있는 임의의 과도한 축적은 방전 및 제어될 수 있게 된다. 다르게 말하면, 이와 같이 구성 및 배열된 누출 전극은 개구를 가로질러 유효 전압장을 대체로 유지하는 방식으로 개구로부터 전하를 누출시킴으로써 전압장에 영향을 미치는 개구를 둘러싼 구조물 상의 전하의 축적을 제어한다. 도시된 예시적인 실시예에서, 누출 전극(46)은 과도한 전하를 방출하기 위해서 현저한 소정 표면적을 갖는 도전성 테이프(46)의 스트립일 수 있다. 전도성 테이프(46)는 금속이거나 어떤 다른 전도성 재료일 수 있다. 전도성 스트립 등으로 제조되는 다른 유형의 전도성 요소들이 마련될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 전도성 코팅이 절연 하우징 재료에 적용될 수 있다. 접지는 전도성 포인트 또는 작은 영역의 결과로서 일어날 수 있다. 더욱이, 하우징 카울링 조립체(38)는 하나의 층이 절연 재료로 제조되고 교호 층이 전도성 재료로 제조되는 다층일 수 있다. 누출 전극에 의한 전하들의 접지 또는 방전은 어스 접지일 필요는 없지만, 포인트 고전압원보다는 현저하게 낮은 전압에 있는 것으로 또한 이해될 것이다. 본 발명에서, 팬 모터는 또한 리드(37)에 의해 전도성 스트립 또는 전극(46)에 전기적으로 결합될 수 있다. 또한, 접지는 전압장 내로 연장되거나 그에 바로 인접해 있는 절연된 와이어 등에 의해 달성될 수 있다.

또한, 절연 카울링 하우징 조립체(38)의 전도성은 전극으로부터 축적되는 전자의 이동을 제어하는 정도일 수 있다. 하우징 조립체(38)는 이와 같은 이동을 제어하는 전도성을 갖는 플라스틱 절연 재료로 제조될 수 있다. 명료하게, 전도성은 이를 완전한 절연 재료로 만들 정도는 아니어야 하는데, 이는 이동을 방지하고 그에 의해 축적 또는 누적의 방전을 방지하기 때문이다. 이와는 반대로, 절연 재료는 원하는 전압장을 파괴하거나 과도하게 전하를 누출시키기 역할을 하는 전도성이 아니어야 한다. 본 발명은 절연 재료가 열가소성 물질, 예를 들어 ABS, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카르보네이트(PC), 폴리스티렌(PS) 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않을 수 있다.

본 발명은 그 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변경을 취할 수도 있다. 따라서, 본 발명은 전술된 예시적인 실시예로 한정되지 않고, 하기의 특허청구범위에 기재된 한정 및 그의 임의의 등가물에 의해 제한될 것이다. 또한, 본 발명은 본 명세서에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소 없이 적합하게 실시될 수 있다.

Claims

기체 매질이 통과하는 개구 - 상기 개구를 둘러싸는 구조물 상에 정전하가 누적됨 - 를 가로질러 유효 전압장을 유지하는 방법으로서,
개구를 가로질러 유효 전압장을 생성하도록 개구 내에 그리고/또는 그에 인접하게 적어도 하나의 고전압원을 제공하는 단계; 및
개구를 가로질러 유효 전압장을 대체로 유지하는 방식으로 개구로부터 전하를 누출시킴으로써 전압장에 영향을 미치는 개구를 둘러싼 구조물 상의 전하의 축적을 제어하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 제공하는 단계는 적어도 하나의 포인트 고전압원에 의해 수행되는 방법.
제2항에 있어서, 축적을 제어하는 단계는 고전압원보다 낮은 전압 전위의 요소를 제공하는 단계를 포함하고, 절연 재료가 낮은 전위의 요소와 고전압원 사이에 대체로 개재되는 방법.
제3항에 있어서, 낮은 전압 전위의 요소를 제공하는 단계는 소정 면적을 갖는 전도성 요소를 제공하는 단계를 포함하는 방법.
제4항에 있어서, 제어하는 단계는 소정 특성을 갖는 절연 재료를 선택함으로써 절연 재료를 통한 전자의 이동을 제어하는 단계를 포함하는 방법.
제5항에 있어서, 소정 면적의 제공은 이를 개구와 바로 인접하게 또는 고전압원의 약간 상류에 배치하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 누출은 접지하는 것인 방법.
제2항에 있어서, 전자는 적어도 하나의 포인트 고전압원으로 유동하는 방법.
제2항에 있어서, 전자는 적어도 하나의 포인트 고전압원으로부터 유동하는 방법.
제7항에 있어서, 개구를 통해 기체 매질을 누출이 발생하는 접지로 이동시키도록 작동가능한 모터를 접지시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
공기가 통과하도록 된 개구가 형성된 하우징 조립체;
하우징 조립체와 연계되고 공기를 개구를 통해 개구의 하류로 보내도록 작동가능한 모터 구동식 팬;
공기 중의 분자를 이온화시키고 그에 전하를 전달하고 개구를 가로질러 유효 전압장을 생성하도록 개구 내의 그리고/또는 그에 인접한 적어도 하나의 고전압원;
개구에 인접하고 하우징 조립체와 연계되고 고전압원보다 낮은 전압 전위에 있는 적어도 하나의 전하 누출 요소; 및
개구를 가로질러 일정 기간에 걸쳐 유효 전압장을 대체로 유지하도록 하우징 조립체 상에 축적되는 전하의 누출 요소로의 이동을 제어하기 위한 고전압원과 누출 요소 사이의 절연 재료를 포함하는 시스템.
제11항에 있어서, 대전된 섬유를 포함하는 필터 기구를 추가로 포함하는 시스템.
제11항에 있어서, 복수개의 포인트 고전압원을 추가로 포함하는 시스템.
제13항에 있어서, 복수개의 포인트 고전압원은 전극, 니이들, 와이어, 브러시, 및 이들의 조합으로 이루어진 일군의 포인트 고전압원 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
제11항에 있어서, 고전압원은 전극, 니이들, 와이어, 브러시 및 이들의 조합으로 이루어진 일군의 포인트 고전압원 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
제11항에 있어서, 절연 재료는 열가소성 물질, ABS, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카르보네이트(PC), 폴리스티렌(PS) 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
제11항에 있어서, 누출 요소는 누출 요소로의 전하의 이동을 제어하는 소정 면적을 갖는 시스템.
제11항에 있어서, 누출 요소는 접지인 시스템.
제11항에 있어서, 하우징 조립체와 연계되고 기체 매질을 개구를 통해 개구의 하류로 보내도록 작동가능한 모터 구동식 팬을 추가로 포함하며, 모터는 전하 누출 요소에 접지된 시스템.
공기가 통과하도록 된 개구가 형성된 하우징 조립체;
하우징 조립체와 연계되고 공기를 개구를 통해 개구의 하류로 보내도록 작동가능한 모터 구동식 팬;
공기를 이온화시키고 개구를 가로질러 유효 전압장을 생성하도록 개구 내의 그리고/또는 그에 인접한 적어도 하나의 고전압원;
개구에 인접하고 하우징 조립체와 연계되고 고전압원보다 낮은 전압 전위에 있는 적어도 하나의 전하 누출 요소 - 전하 누출 요소는 개구를 가로질러 유효 전압장을 대체로 유지하도록 하우징 조립체 상에 축적되는 전하의 누출 요소로의 이동을 제어하기 위해 절연 재료에 의해 차폐됨 -; 및
공기로부터 오염물을 제거하기 위해 개구의 상류에 위치된 하우징 조립체 내의 필터 기구를 포함하는, 공기로부터 오염물을 제거하기 위한 공기 정화 장치.