KR20110125207A - 공기 처리 시스템용 이온화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교류 전압을 발생시키는 고압 전원에 연결될 수 있는 두 개의 전극을 구비하고, 상기 전극들 사이에서 플라스마 생성을 위해 절연 억제된 방전이 야기될 수 있는 공기 처리 시스템용 이온화 장치에 관한 것으로, 각각의 전극은 절연체(7)로 둘러싸인 전기 도체를 가진 변형 가능한 구성물(2, 3)을 구비하고, 상기 두 전극의 변형 가능한 구성물(2, 3)은 절연 억제된 방전을 야기하기 위해 적어도 몇몇 장소에서 접촉하거나 또는 서로 충분히 적은 간격을 유지하도록 고정된다.

Description

공기 처리 시스템용 이온화 장치{IONIZING DEVICE FOR AIR TREATMENT SYSTEMS}

본 발명은 교류 전압을 발생시키는 고압 전원에 연결될 수 있는 두 개의 전극을 구비하고, 상기 전극들 사이에서 플라스마 생성을 위해 절연 억제된 방전이 야기될 수 있는 공기 처리 시스템용 이온화 장치에 관한 것이다.

공기의 정화, 여과 또는 열 처리를 위해 전기로 작동될 수 있는 많은 장치가 존재한다. 이러한 장치는, 예를 들어 유입 공기를 적절히 처리, 제습 또는 냉난방하기 위해, 또는 오염된 공기를 정화, 여과하거나, 바깥으로 배출하기 전에 공기중 입자 또는 악취를 제거하기 위해 다양한 방법으로 사용된다.

종래의 다수의 전기 필터 장치는 정전기 필터이며, 바람직하게는 먼지와 다른 입자를 분리하기 위해 사용된다. 두 개의 전극 사이에서 전위차(potential difference), 즉 정전기 장(static electrical field)이 발생한다. 기류에 포함된 공기중 입자의 경우, 전기장에서 이온화되고, 전기 충전되며, 이어서 활성화되거나 반대 전위를 갖는 집진극(collecting electrode)에 의해 포획된다. 이때, 관류하는 동안 필터 장치를 통해 공기중 입자에 정전기를 띠게 하고, 포획하기 위해 충분한 전위차가 제공되어야 한다. 이러한 전기 필터(electric filter)는 종종 먼지 수집기로 사용된다.

예를 들어, 공기 필터 시스템 및 이와 유사한 것을 위한 이온화 장치 또한 공지되어 있으며, 일반적으로 이러한 이온화 장치는 두 개의 전극이 간격을 두고 있고, 두 개의 전극 사이에서 플라스마가 생성될 수 있다. 보통 평판형 축전기(flat capacitor)로 형성된 전극은 고압 전원과 연결되므로, 전극 사이에서 높은 kV의 전위차가 생성될 수 있다. 적합한 교류 전압의 제공을 통해 두 전극 사이에 있는 미립자와 커다란 분자가 적어도 부분적으로 활성화되거나, 또는 이온화될 수 있다. 적절한 플라스마의 적용에 의해, 심한 악취의 분자 화합물이 무취의 개별 성분으로 분해될 수 있다.

플라스마 생성을 위해 적합한 전극이 예를 들어 DE 20 2006 014 800.0 에 공지되어 있다. 전극의 개별 치수는 필요한 필터 또는 정화 효율에 따라, 한편으로는 예를 들어 1 kV - 10 kV 범위의 경제적으로 실용적인 낮은 교류 전압으로 작동될 수 있고, 다른 한편으로는 플라스마를 관류하는 공기에 함유된 미립자의 충분한 이온화를 보장하도록 충분히 커야 한다. 따라서, 공지된 전극은 종종 규모와 부피가 크기 때문에 예를 들어 흡입 후드(extractor hood) 또는 산업용 필터 시스템에 사용될 수 있지만, 제한된 공간의 차량의 공기 필터 시스템에는 적합하지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은 가능한 적은 공간에서 절연 억제된 방전 및 플라스마의 비교적 효과적인 생성을 가능하게 하는 전술한 유형의 전극을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기한 목적은 각각의 전극은 절연체로 둘러싸인 전기 도체를 가진 변형 가능한 구성물을 구비하고, 두 전극의 변형 가능한 구성물은 절연 억제된 방전을 야기하기 위해 적어도 몇몇 장소에서 접촉하거나 또는 서로 충분히 적은 간격을 유지하도록 고정되는 본 발명에 의해 달성된다. 본 출원인의 연구에 의하면, 지금까지 사용되어 오던 플라스마 생성을 위해 필요한 전제 조건으로서 간주 되었던 플레이트형(plate shaped) 또는 격자형(lattice-shaped)의 고정된 도체가 필수적인 것은 아니며, 공기 처리에 적합한 플라스마를 생성하기 위해 전극 사이에서 절연 억제된 방전이 야기될 수 있는 전극이 변형 가능한 구성물로 생성될 수 있다는 것이 밝혀졌다.

기본적으로 고압 전원과 도전성 연결될 수 있는 변형 가능한 구성물로 구성되는 이러한 전극은 단순한 방법으로 변형될 수 있고, 이로 인해 상이한 형태에 맞게 조절될 수 있다. 이러한 방식으로, 상호 고정된 변형 가능한 두 개의 전극은 또한 굽히거나 감거나 또는 불규칙한 간격의 임의의 방식으로 압축되거나, 또는 예를 들어 처리될 공기가 관류하는 제공된 공간 용적을 충분히 사용하기 위해 임의로 변형될 수 있다.

바람직하게는, 두 개의 상기 변형 가능한 구성물은 각각 밴드형 또는 섬유형일 수 있다. 이러한 형태는 단순하고 적은 비용으로 제조될 수 있고, 변형 가능한 구성물의 손상 또는 전극의 기능 저하 없이 적합한 재료 선택과 구체적인 경우 선택된 치수에 따라 거의 임의의 변형을 가능하게 한다.

본 발명의 특히 바람직한 실시 형태에 따르면, 각 전극은 유연하게 변형될 수 있는 케이싱된 전도체를 가진다. 적절한 절연체로 둘러싸인 이러한 전도체는 시중에서 저렴하게 구할 수 있다. 유연한 특성에 의하여 케이싱된 전도체는 서로 연결되거나, 또는 예를 들어 상호 교차 또는 감싸여 고정될 수 있고, 주어진 작동 조건과 상기한 형태에서 원하는 또는 필요한 플라스마 생성을 지속적으로 보장하기 위해 많은 비용과 추가 구성없이 충분한 형태 안정성(form stability)을 달성할 수 있다.

특히 단순하고 저렴한 본 발명의 실시 형태에 따르면, 두 개의 상기 변형 가능한 구성물은 서로 엮여있을 수 있다. 바람직하게는, 섬유형 변형 가능한 구성물은 공지된 위빙 기법(weaving technique)으로 서로 엮여 질 수 있고, 봉합 방식의 방직 기술 특성으로 편물(knit) 또는 망(mesh)으로 형성될 수 있다. 서로 엮인 전극은 서로 간격을 두고 배열된 다수의 교차점을 가지며, 이러한 교차점에서 변형 가능한 두 개의 구성물이 접촉할 수 있다. 적합한 교류 전압의 제공으로 인해, 두 개의 전극 사이에서 전위차가 발생하며, 따라서 상기 교차점과 그 바로 근처에서 플라스마가 생성되어, 이 영역을 관류하는 기류의 미립자를 이온화하고, 큰 분자, 입자 또는 액체 방울을 개별 성분 또는 무취의 성분으로 분해한다.

바람직하게는, 서로 엮여 있는 상기 전극은 편물 및 직물을 형성하며, 필요한 경우 다층으로 복잡하게 만곡되거나, 각지거나, 모서리에서 이동되거나, 거의 어떤 공간 형태로든 적용될 수 있다.

상기 변형 가능한 구성물과 전극의 유연성 및 변형성을 지지하기 위해, 상기 변형 가능한 구성물은 2mm 미만의 지름을 가진다. 사용된 재료에 따라 1 mm 미만 또는 2 mm 초과의 치수를 사용하는 것은, 교차점 또는 변형 가능한 구성물 사이의 상당한 접근 범위에서 특정 공기 처리를 위한 충분한 플라스마 생성을 보장한다.

바람직하게는, 상기 변형 가능한 두 개의 구성물의 인접한 교차점들은 5mm 초과, 특히 바람직하게는 10mm 초과의 간격을 갖는다. 이러한 그물코 사이즈(mesh size)의 규정을 통해 전극을 관류하는 기류가 전극 망(electrode mesh)의 다층 배열에서도 전극 배치(electrode arrangement)를 관류할 수 있도록 할 수 있으며, 이때 상기 전극 배치로 인해 과도한 유동 저항이 발생하지 않고, 제공 및 계획된 유동 가이드(flow guide)가 부적절하게 손상되지 않는다.

특히, 생성되는 플라스마로 인한 요구 사항에도 불구 하고 전극의 긴 수명과 관련하여 절연체는 저탄소 재료가 바람직하다는 것이 밝혀졌다. 많은 탄소 원자를 갖는 절연체의 경우, 복합 재료로부터 개별 탄소 원자가 분해되므로, 절연체가 손상되고, 시간이 지남에 따라 완전히 파괴된다. 이러한 위험은 예를 들어 미네랄-세라믹 재료를 사용할 때, 또는 실리콘 수지를 사용할 때 다르게 나타난다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다:
도 1은, 각각 교류 전압을 발생시키는 고압 전원에 연결된, 두 개의 변형가능한 섬유형 구성물의, 절연 억제된 방전 또는 플라스마 생성을 위한 전극 배치의 개략적 평면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 전극 배치의 라인 II-II에 따른 횡단면도를 도시하고 있다.

도면에 도시된 공기 처리 시스템용 이온화 장치(1)는, 예를 들어 몇 헤르츠 내지 수 킬로 헤르츠 또는 그 이상 범위의 주파수를 갖는 1 내지 10 kV 범위의 출력 전압을 갖는 교류 전압을 발생시킬 수 있는 고압 전원의 아웃풋(4, 5)에 각각 연결된 두 개의 변형 가능한 섬유형 구성물(2, 3)을 포함한다.

상기 두 개의 변형 가능한 구성물(2, 3)은 각각 저탄소 절연체(7)로 둘러싸여 있고 완전하게 절연된 상태의 도전성 금속 필라멘트(6)로 구성된다. 금속 필라멘트(6)의 지름은 1-2mm 이다. 절연체(7) 외피의 두께는 1mm 미만이다.

각각 전극을 형성하는 상기 두 개의 변형 가능한 섬유형 구성물(2, 3)은 서로 엮여 있고, 직물 유사 특성을 갖는 편물 및 직물을 형성한다. 특히, 겹쳐진 상태로 직접적으로 접촉하는 변형 가능한 구성물(2, 3)의 교차점에서 적합한 교류 전압이 제공될 때 플라스마가 생성되며, 이 플라스마는 기류에 포함된 공기중 입자, 액체 방울 또는 큰 분자를 개별 성분들로 분해할 수 있고, 이 성분들은 악취가 중화되어 문제없이 주변으로 배출될 수 있다. 본 발명의 연구 결과는 이러한 전극 배치가 바람직한 방법으로 휘발성 유기 화합물(VOC)을 환경에 무해한 개별 성분으로 분해하는 데 적합하다는 사실을 보여 주었다.

도면에 예시적으로 도시된 편물이 화살표(9) 방향으로 가이드 된 기류에 의해 관류 된다면, 서로 간격을 두고 있는 교차점(8)과 상기 교차점(8)을 직접적으로 감싸고 있는 영역에서 최대 이온화 작용이 달성된다. 개별 교차점(8)이 서로 간격을 두고 있고, 이와 함께 기류에 가능한 적은 부작용을 고려하여 개별 교차점(8) 사이에서 플라스마가 생성되지 않는 충분히 큰 영역이 남아 있도록 편물의 그물코 사이즈가 선택된다면, 상기 이온화 장치는 바람직하게는 유동 방향으로 다층 배열된 편물을 구비하게 되므로, 서로 간격을 두고 배열된 편물 층으로 인한 기류의 여러 통로(passage)를 통해 전반적으로 충분한 여과 작용 및 정화 작용이 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 전극 배열의 바람직한 이점은 작동 중 전극을 안전하게 유지할 수 있는 것 또는 액체와 접촉할 수 있는 가능성이다.

Claims (7)

1. 교류 전압을 발생시키는 고압 전원에 연결될 수 있는 두 개의 전극을 구비하고, 상기 전극들 사이에서 플라스마 생성을 위해 절연 억제된 방전이 야기될 수 있는 공기 처리 시스템용 이온화 장치에 있어서,
   각각의 전극은 절연체(7)로 둘러싸인 전기 도체를 가진 변형 가능한 구성물(2, 3)을 구비하고, 상기 두 전극의 변형 가능한 구성물(2, 3)은 절연 억제된 방전을 야기하기 위해 적어도 몇몇 장소에서 접촉하거나 또는 서로 충분히 적은 간격을 유지하도록 고정되는 것을 특징으로 하는 이온화 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 변형 가능한 구성물(2, 3)은 각각 밴드형 또는 섬유형인 것을 특징으로 하는 이온화 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   각 전극은 유연하게 변형될 수 있는 케이싱된 금속 필라멘트(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온화 장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   두 개의 상기 변형 가능한 구성물(2, 3)은 서로 엮여 있는 것을 특징으로 하는 이온화 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 변형 가능한 구성물(2, 3)은 2mm 미만의 지름을 갖는 것을 특징으로 하는 이온화 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   두 개의 상기 변형 가능한 구성물(2, 3)의 인접한 교차점들(8)은 5mm 초과, 바람직하게는 10mm 초과의 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 이온화 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 절연체(7)는 저탄소 재료인 것을 특징으로 하는 이온화 장치.
   

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