KR20140043643A - 전기장을 이용한 공기 정화 장치 - Google Patents

전기장을 이용한 공기 정화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기장을 이용한 공기 정화 장치에 관한 것이며, 본 발명의 전기장을 이용한 공기 정화 장치은 내부로 공기가 유출입되도록 통로가 형성되며, 내부에 세척수를 수용하는 챔버; 챔버의 내부에 회전가능하도록 마련되며, 일부가 세척수와 접촉하여 외면을 따라 수막을 형성하는 회전 부재; 챔버 내부의 마련되어 고전압을 인가받으며, 공기에 포함된 오염물이 수막에 집진되도록 수막을 향하여 전기장을 발생시키는 고전압 전극부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 전기장을 이용하여 에어로졸과 같은 미세 오염물을 용이하게 제거할 수 있는 전기장을 이용한 공기 정화 장치가 제공된다

Description

전기장을 이용한 공기 정화 장치{AIR PURIFIER USING ELECTRIC FIELD}
본 발명은 공기 정화 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기 중에 포함된 에어로졸 형태의 미세먼지까지 제거할 수 있는 전기장을 이용한 공기 정화 장치에 관한 것이다.
일반적으로 공기 정화 장치는 실내의 공기를 임펠러 등의 기계적인 장치를 이용하여 공기 정화 장치의 내부로 유도하여, 공기 중에 포함된 각종 오염물질을 제거하므로 실내에서의 쾌적한 생활을 할 수 있도록 하고 있다.
여기서, 실내 공기를 정화하기 위한 공기 정화 장치는 건식 공기 정화 장치와 습식 공기 정화 장치로 크게 구분할 수 있다.
먼저, 건식 공기 정화 장치는 필터를 이용하여 공기 중에 포함된 오염물질을 제거하는 방식으로 구성되나, 이러한 방식의 경우 오염물질의 포집량이 증가하면 할수록 오염물질 정화 효율이 감소하게 되고, 필터에 걸러진 오염물질들로 인하여 송풍기의 공기 압력이 상승하고 공기의 풍량이 감소하게 되는 문제점이 발생한다.
이러한 건식 공기 정화 장치의 문제점을 해소하고자 습식 공기 정화 장치가 제안되었으며, 일반적으로 세정액을 공기에 분사하여 공기에 포함된 오염물질을 분리 흡착하여 제거하게 된다.
그러나, 이러한 습식 공기 정화 장치에서 1 ㎛ 이하의 직경을 갖는 서브마이크론급의 작은 미세먼지, 예컨데 에어로졸과 같은 경우, 에어로졸이 무질서하게 움직이는 브라운운동을 함으로써, 세정액에 에어로졸이 흡착되지 않아 제거되지 않는 문제점이 발생한다.
즉, 단순한 습식 공기 정화 장치에서는 수 ㎛ 이상의 큰 오염물질이 흡착되어 제거되며, 서브마이크론급의 작은 오염물질은 제거되지 않는 문제점이 발생하게 되는 것이다.
결국, 습식 공기 정화 장치도 미세먼지 에어로졸을 제거하지 못함으로써, 실질적인 공기 정화 수단으로서의 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 물분자보다 더 작은 크기의 미세입자 오염물질까지 용이하게 제거할 수 있는 공기 정화 장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 내부로 공기가 유출입되도록 통로가 형성되며, 내부에 세척수를 수용하는 챔버; 챔버의 내부에 회전가능하도록 마련되며, 일부가 세척수와 접촉하여 외면을 따라 수막을 형성하는 회전 부재; 챔버 내부의 마련되어 고전압을 인가받으며, 공기에 포함된 오염물이 수막에 집진되도록 수막을 향하여 전기장을 발생시키는 고전압 전극부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장을 이용한 공기 정화 장치에 의해 달성된다.
여기서, 챔버 내부에 마련되며, 챔버로 유입된 오염물에 고전압을 인가하여 이온화시키는 방전부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 방전부는 금속섬유 또는 탄소섬유로 이루어진 것이 바람직하다.
여기서, 회전 부재는 원통형으로 마련된 것이 바람직하다.
또한, 회전 부재의 외주면은 친수성 코팅처리 또는 샌딩(Sanding) 처리된 것이 바람직하다.
여기서, 챔버의 일부는 접지된 것이 바람직하다.
또한, 통로의 입구 또는 출구에는 공기가 챔버 내부로 유입되거나 유출되도록 안내하는 임펠러부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 전기장을 이용하여 에어로졸과 같은 미세 오염물을 용이하게 제거할 수 있는 전기장을 이용한 공기 정화 장치가 제공된다.
또한, 오염물이 전기장에 민감하게 반응하도록 오염물을 이온화시켜 오염물 제거 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 회전 부재는 원통형으로 마련되어 연속적인 수막이 형성될 수 있다.
또한, 회전 부재의 외주면이 친수성 코팅 또는 샌딩 처리됨으로써 수막이 용이하게 형성될 수 있다.
또한, 챔버 통로의 입구 또는 출구에 임펠러부를 더 포함하여, 공기의 유동을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기장을 이용한 공기 정화 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 2는 도 1에 따른 전기장을 이용한 공기 정화 장치에서 입구로부터 유입된 공기의 오염물이 이온화되어 일부가 수막에 의해 집진되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 3은 도 1에 따른 전기장을 이용한 공기 정화 장치에서 챔버 내부에 부유하는 오염물이 전기장에 의해 수막으로 집진되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 4는 도 1에 따른 전기장을 이용한 공기 정화 장치에서 회전 부재의 외면의 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 전기장을 이용한 공기 정화 장치(100)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기장을 이용한 공기 정화 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1에 따른 전기장을 이용한 공기 정화 장치에서 입구로부터 유입된 공기의 오염물이 이온화되어 일부가 수막에 의해 집진되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1에 따른 전기장을 이용한 공기 정화 장치에서 챔버 내부에 부유하는 오염물이 전기장에 의해 수막으로 집진되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 4는 도 1에 따른 전기장을 이용한 공기 정화 장치에서 회전 부재의 외면의 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전기장을 이용한 공기 정화 장치(100)는 챔버(110)와 회전 부재(120)와 고전압 전극부(130)와 방전부(140)와 임펠러부(150)를 포함한다.
상기 챔버(110)는 오염물질을 포함한 상태로 유입된 공기가 오염물질이 제거된 상태로 외부로 배출되도록 정화 과정을 거치는 공간으로 공기가 유출입하는 통로(111)와 세척수(114)와 접지부(115)를 포함한다. 본 발명의 일실시예에 따르면 챔버(110)는 육면체의 형상으로 마련되어 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 사용자에 따라 별도의 특유한 디자인으로 마련될 수 있다.
상기 통로(111)는 공기가 유입되고 유출되는 공간으로서 입구(112)와 출구(113)로 구별된다. 여기서 입구 및 출구의 정확한 위치는 본 발명에서 중요한 요소가 아니며, 입구(112)로 오염물을 포함하는 공기가 유입되고, 출구(113)는 대부분의 오염물이 제거된 상태의 공기가 배출되도록 마련되면 된다. 본 발명의 일실시예(100)에 따르면 입구 및 출구는 챔버(110)에서 서로 마주보는 면에, 형성되나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 세척수(114)는 챔버(110) 하부에 수용되며, 후술할 회전 부재(120)에 의해 수막(121)을 형성하고 오염물을 집진한다. 본 발명의 일실시예(100)에 따르면 세척수(114)로 물을 사용하나 이에 제한되는 것은 아니며 극성을 갖는 유체라면 세척수(114)로 사용될 수 있다.
한편, 챔버(110)는 오염물이 집진된 세척수(114)를 배수하기 위하여 배수구를 더 포함할 수 있다.
상기 접지부(115)는 챔버(110) 내의 세척수(114) 일부와 접촉하여 세척수(114)의 전위를 0으로 유지하는 것이다. 이는 공지의 기술이므로 여기서 자세한 설명은 생략하나, 후술할 고전압 전극부(130)에 고전압이 인가되고, 챔버(110) 내부에 수용되는 세척수(114)의 전위가 0으로 유지되면, 고전압 전극부(130)와 세척수(114)에 의해 형성되는 수막(121)과의 전위차가 일정하게 유지됨으로써 고전압 전극부(130)와 수막(121) 사이에 일정한 세기의 전기장이 발생한다.
상기 회전 부재(120)는 원통형의 형상으로 마련되며, 챔버(110) 내부에 하부가 세척수(114)와 접촉하도록 마련된다. 회전 부재(120)와 접촉한 세척수(114)에 의해 회전 부재(120)의 외주면에 수막(121)이 형성되어 공기 중의 오염물을 집진한다.
한편, 회전 부재(120)는 입구(112)에 근접한 부분의 수막(121)이 하측으로 유동하도록 회전한다. 즉, 회전 부재(120)의 출구(113)에 근접한 부분에서 세척수(114)가 회전 부재(120)의 외주면을 타고 상승하며 수막(121)을 형성되어, 입구(112)에 근접한 회전 부재(120)에서는 수막(121)이 하강하면서 다시 세척수(114)와 혼합된다. 본 발명의 일실시예(100)에 따르면, 입구(112)가 챔버(110)의 우축에 형성되므로 회전 부재(120)는 시계방향으로 회전하며, 수막(121)도 회전 부재(120)의 최하점을 시작으로 시계방향으로 따라 형성된다.
또한, 회전 부재(120)는 세척수(114)가 회전 부재(120)의 외주면을 타고 올라 수막(121)을 용이하게 형성하도록 친수성 코팅 처리 또는 샌딩 처리되는 것이 바람직하다.
여기서, 친수성 코팅 처리는 친수성 물질을 외주면 상에 코팅하는 것으로, 세척수(114)는 친수성 코팅면에 접착되어 얇은 두께의 수막(121)을 형성한다. 친수성 코팅 물질로는 이산화 티타늄(TiO2)을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 도 4를 참조하면 샌딩(sanding) 처리는 회전 부재(120)의 외주면에 흠집을 형성하는 것으로, 회전 부재(120)의 외주면에 형성된 흠집은 세척수(114)의 표면 장력을 감소시켜 세척수(114)가 회전 부재(120)의 외주면 상에 수막(121)을 형성하도록 유도한다.
한편, 회전 부재(120)는 입구(112)를 통해 유입되는 공기와 수막(121)과의 접촉면적을 향상시키기 위하여 공기의 유동경로 상에 위치하는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 고전압 전극부(130)는 챔버(110) 내부에 마련되며, 고전압 공급부(135)로부터 전압을 인가받아 전기장(131)을 발생시킨다. 본 발명의 일실시예에 따르면 고전압 전극부(130)는 회전 부재(120)로부터 상측으로 연장되는 챔버(110)의 내벽 천장에 설치되나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 전기장(131)은 고전압 전극부(130)와 수막(121) 사이에 형성되어, 오염물이 수막(121)에 집진되도록 오염물의 이동경로를 안내한다. 즉, 고전압 전극부(130)는 고전위부, 수막(121)이 저전위부로 작동하여 고전압 전극부(130)에서 수막(121)으로 전기장이 발생한다. 또한, 접지부(115)에 의해 세척수(114)의 전위가 0으로 유지되므로 고전압 전극부(130)에 인가되는 전압을 조절함으로써 전기장의 세기를 조절할 수 있다.
상기 방전부(140)는 챔버(110) 내부, 바람직하게는 입구(112) 측에서 유입되는 공기와 직접 접촉하여, 유입되는 오염물을 이온화시키는 장치이다. 오염물이 이온화된 상태로 챔버(110) 내부를 부유하게 되면, 방전부(140)와 수막(121) 사이에 형성된 전기장(131)에 의해 수막(121)에 용이하게 접착되거나 챔버(110) 내부를 유동하다 전기장(131)의 영향을 받아 수막(121)에 포집 됨으로써 오염물의 집진 효율을 향상시킨다.
여기서 방전부(140)의 단부에는 다발의 섬유가 구비되며 여기서 다발의 섬유는 수㎛ 에서 수십㎛의 직경을 가지는 미세 금속섬유 또는 탄소섬유로 구성될 수 있다.
한편 방전부(140)는 고전압 전극부(130)에 전압을 인가하는 고전압 인가부(135)로부터 전압을 인가받을 수 있으며, 별도의 고전압 발생부를 추가로 설치하여 전압을 인가받을 수 있으나, 본 발명의 일실시예에 따르면 고전압 전극부(130) 및 방전부(140)는 고전압 인가부(135)로부터 전압을 인가받는다.
상기 임펠러부(150)는 챔버(110)의 입구(112) 또는 출구(113) 측에 마련되며, 공기의 유동을 강제적으로 향상시킨다. 즉, 챔버(110)의 입구(112)에 배치됨으로써 공기가 챔버(110) 내부로 유입되도록 안내하거나, 챔버(110)의 출구(113)에 배치됨으로써 정화 과정을 거친 공기가 외부로 배출되도록 안내한다.
지금부터는 상술한 전기장을 이용한 공기 정화 장치(100)의 일실시예의 작동에 대하여 공기의 유동을 기준으로 설명한다.
먼저 챔버(110) 외부에서 오염물을 포함한 공기가 입구(112)를 통하여 챔버(110) 내부로 유입된다. 이때, 임펠러부(150)에 의해 공기의 유동을 강제적으로 발생시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 유입된 공기는 입구(112)에 설치된 방전부(140)에 의해 이온화된다. 즉, 고전압 인가부(135)로부터 방전부(140)에 직류전압인 수kV 내지 수십kV의 고전압을 인가하면, 방전부(140)의 단부에 구비된 금속섬유 또는 탄소섬유가 이온화된 공기를 매개로 하여 오염물을 이온화시키거나, 금속섬유 또는 탄소섬유에서 발생한 에너지를 전달받은 오염물은 직접 이온화된다.
여기서, 이온화된 오염물의 일부는 공기의 유동경로 상에 배치된 회전 부재(120)에 의해 형성되는 수막(121)에 집진되어 제거되며, 나머지 일부는 챔버(110) 내부에 이온화된 상태로 부유한다.
도 3을 참조하면, 챔버(110) 내부에 부유하던 이온화된 오염물의 일부는 공기와 함께 회전 부재(120)와 고전압 전극부(130)의 사이에 마련된 통로를 따라 유동한다. 회전 부재(120)와 고전압 전극부(130) 사이로 이동하는 공기 및 이온화된 오염물은 고전압 전극부(130)와 수막(121) 사이에 형성되는 전기장의 영향을 받아 수막(121)측으로 유동하며, 결국 이온화된 오염물이 수막(121)에 집진되어 제거된다.
다시 설명하면, 이온화된 오염물은 고전압 인가부(135)의 극성에 따라 양이온 또는 음이온의 전하를 띄게 되므로 방전부(140)와 수막(121) 사이에 형성된 전기장에 의해 수막(121)에 용이하게 접착되므로, 1차적으로 오염물이 제거되며, 나머지 오염물은 챔버(110) 내부를 유동하다 전기장에 의해 수막(121)과 접촉하여 2차적으로 제거되는 2중 구조를 가짐으로써 집진 효율이 향상된다.
상술한 공기 정화 과정을 거친 공기는 출구(113)를 통해 다시 외부로 배출된다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100: 전기장을 이용한 공기 정화 장치 110: 챔버
120: 회전 부재 130: 고전압 전극부
140: 방전부 150: 임펠러부

Claims (7)

  1. 내부로 공기가 유출입되도록 통로가 형성되며, 내부에 세척수를 수용하는 챔버;
    상기 챔버의 내부에 회전가능하도록 마련되며, 일부가 상기 세척수와 접촉하여 외면을 따라 수막을 형성하는 회전 부재;
    상기 챔버 내부의 마련되어 고전압을 인가받으며, 상기 공기에 포함된 오염물이 상기 수막에 집진되도록 상기 수막을 향하여 전기장을 발생시키는 고전압 전극부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장을 이용한 공기 정화 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 챔버 내부에 마련되며, 상기 챔버로 유입된 오염물에 고전압을 인가하여 이온화시키는 방전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장을 이용한 공기 정화 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 방전부는 단부가 금속섬유 또는 탄소섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기장을 이용한 공기 정화 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 회전 부재는 원통형으로 마련된 것을 특징으로 하는 전기장을 이용한 공기 정화 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 회전 부재의 외주면은 친수성 코팅처리 또는 샌딩(Sanding) 처리된 것을 특징으로 하는 전기장을 이용한 공기 정화 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 챔버의 일부는 접지된 것을 특징으로 하는 전기장을 이용한 공기 정화 장치.
  7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통로의 입구 또는 출구에는 상기 공기가 상기 챔버 내부로 유입되거나 유출되도록 안내하는 임펠러부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장을 이용한 공기 정화 장치.
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