KR20190140580A - 방충망과 일체화된 집진망을 갖는 집진 방충망 - Google Patents

Abstract

코로나 방전을 이용하여 공기 중의 먼지에 전하를 띠게 한 후 대전입자를 포집하는 집진 방충망을 개시한다. 본 발명에 따른 집진 방충망은, 창틀에 대해 직교 방향의 공기 흐름을 형성할 수 있게 방충이 가능한 조밀한 간극을 두고 다수의 직사각 판형 전극이 배치되어 판상 협폭 채널을 형성하는 판형(板形) 전극 어레이와, 상기 판형 전극 어레이의 각 판형 전극들 사이에서, 외기가 유입되는 실외측 가장자리에 치우쳐 삽입된 다수의 선형(線形) 전극으로 이루어진 선형 전극 어레이와, 상기 판형 전극 어레이에 양극 직류 전압을 가하고, 상기 선형 전극 어레이에 음극 전압을 가할 수 있게 전기적으로 연결된 직류 전원장치를 포함한다.

Description

판상 협폭 채널을 갖는 집진 방충망{WINDOW SCREEN WITH NARROW PLAIN CHANNELS FOR DUST COLLECTION}

본 발명은 집진 방충망에 관한 것으로, 더 상세하게는 코로나 방전을 이용하여 공기 중의 먼지에 전하를 띠게 한 후 대전입자를 포집하는 집진 방충망에 관한 것이다.

종래, 방전에 의한 대전 또는 정전기를 이용한 집진 방충망이 다수 알려져 있다. 그 예가, 한국공개특허공보 제10-2016-0127265호, 한국공개특허공보 공개번호 제10-2014-0055555호 등에 개시되어 있다.

한국공개특허공보 제10-2016-0127265호는 고전압이 인가되는 망형태의 방전부와, 상기 방전부와 이격되며 전기적으로 접지되어 상기 방전부와의 사이에서 전기장을 형성하는 망(網) 형태의 접지부를 포함하는 방충망부와, 상기 방충망부를 고정시키는 프레임부로 구성되는 방충망 조립체를 개시하고 있다. 이러한 방충망 조립체에서 집진이 이루어지기 위해서는, 방전부에서 코로나 방전이 일어나 먼지를 대전시켜야 하고, 집진부는 대전먼지와 반대의 극성으로 대전 되어야 한다. 코로나 방전은 양 전극 사이에 불평등 전계(電界)가 생겼을 때 전계가 강한 부분에만 생기는 국부 방전 현상이다. 전극 주위의 불평등 전계에 의하여 주변의 공기가 이온화되면 전극과 주변 이온화된 공기 사이에 수 mA 이내의 미세 전류가 흐르면서 푸른 빛을 방출하기도 하는 데, 이를 코로나 방전이라고 하는 것이다.

한편, 한국공개특허공보 제10-2016-0127265호 발명과 같이, 2개의 전극이 마주보는 망 구조일 경우에는 불평등 전계 형성이 어려워 1,000V/DC 이내의 낮은 전압에서는 코로나 방전이 발생하기 매우 어렵다. 한국공개특허공보 제10-2016-0127265호 발명에서와 같은 대향하는 2개의 망체(網體) 전극 구조에서 코로나 방전을 얻기 위해서는 적어도 1,000V/DC - 3,000V/DC의 전압을 가해야 한다. 망 구조의 전극을 사용할 경우 공기는 망체(網體)의 구멍을 통과하여 실내외로 이동한다. 반면, 코로나 방전은 방전부 도체와 접지부 도체간의 가장 가까운 간극 사이에서만 발생하므로, 한국공개특허공보 제10-2016-0127265호 발명에서와 같이 공기가 진행하는 방향의 전후에 방전부 망체(網體)와 접지부 망체(網體)를 배치하고 그 사이에서 코로나 방전을 유도할 경우, 방전은 망체의 도체들 사이에서만 코로나 방전이 일어나고 공기가 지나가는 통로인 망체의 구멍 내부에는 코로나 방전이 거의 발생하지 않는다. 따라서, 망 구조의 전극의 구멍을 지나가는 먼지는 대전되기 어렵다. 또한 집전부가 망 구조일 경우, 집전 면적이 매우 협소하고, 대전된 먼지의 집전부의 집전면 통과 시간이 매우 짧아 대전 먼지가 집전면(망체를 이루는 금속 표면)으로 이끌려 가기 전에 망체의 구멍을 통과하기 때문에, 대전 된 먼지 조차 집진하기 어렵다.

한국공개특허공보 제10-2014-0055555호 발명은 공기 중의 먼지를 전리시키는 전리부 및 상기 전리부의 후방에 설치되어, 전리된 먼지를 집진하는 집진부를 포함하는 방충창을 개시하고 있다. 한국공개특허공보 제10-2014-0055555호, 상기 전리부가 접지전극을 이루는 방전대응극 및 상기 방전대응극을 사이에 두고, 전압을 인가 받아 +극을 갖는 방전극을 포함하고, 집진부는 한쌍의 접지전극 및 상기 접지전극을 사이에 두고, 전압을 인가받아 +극을 갖는 집진 메쉬라고 설명하고 있다. 그러나, 먼지는 양전하에 의한 대전은 매우 미미하고, 전자에 의한 대전이 용이함에 반하여, 한국공개특허공보 제10-2014-0055555호에서처럼 +극을 갖는 방전극을 사용할 경우, 전자의 방출이 미미하여 먼지의 대전되는 먼지의 개수가 적다. 한국공개특허공보 제10-2014-0055555호의 도 3과 같은 회로구성(이를 positive corona discharge라고 함)에 의해서는 고압을 가하여도 방전극 주위에 전자 개수가 매우 적고 양전하의 개수가 많게 되는 데, 양전하는 먼지의 대전에 기여하지 못하므로, 집진이 용이하지 않은 것이다. 뿐만 아니라 한국공개특허공보 제10-2014-0055555호에서처럼, 집전부가 메쉬 형상일 경우, 집전 면적이 매우 협소하고, 대전된 먼지의 집전부의 집전면 통과 시간이 매우 짧아 대전 먼지가 집전면(메쉬를 이루는 금속 표면)으로 이끌려 가기 전에 메쉬의 구멍을 통과하기 때문에, 대전 된 소량의 먼지 조차 집진하기 어렵다.

한국공개특허공보 제10-2016-0127265호(공개일 : 2016.11.03) 한국공개특허공보 제10-2014-0055555호(공개일 : 2014.05.09)

본 발명은 상술한 종래 방전을 이용한 집진 방충망의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 제1과제는, 100V/DC - 200V/DC의 낮은 직류 전압으로 코로나 방전을 효과적으로 유도할 수 있는 집진 방충망을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제2과제는, 외부에서 유입되는 먼지의 대부분을 대전시킬 수 있는 집진 방충망을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제3과제는, 집진 면적을 넓혀 집진면 부근에서의 대전 먼지의 이동 경로 및 경유 시간을 연장하고, 집진량을 늘릴 수 있는 집진 방충망을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제4과제는, 실외에서 실내로 유입되는 공기 중에 포함된 먼지는 대전시켜 집진(集塵)하고, 실내에서 실외로 배출되는 공기 중에 포함된 먼지는 집진(集塵) 없이 그대로 배출할 수 있는 집진 방충망을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제5과제는, 별도의 메쉬나 망체 없이 집진 기능과 방충기능을 동시에 수행할 수 있는 집진 방충망을 제공하는 데 있다.

상술한 본 발명의 과제들은, 창틀에 대해 직교 방향의 공기 흐름을 형성할 수 있게 방충이 가능한 조밀한 간극을 두고 다수의 직사각 판형 전극이 배치되어 판상 협폭(狹幅) 채널을 형성하는 판형(板形) 전극 어레이와, 상기 판형 전극 어레이의 각 판형 전극들 사이에서, 외기가 유입되는 실외측 가장자리에 치우쳐 삽입된 다수의 선형(線形) 전극으로 이루어진 선형 전극 어레이와, 상기 판형 전극 어레이에 양극 직류 전압을 가하고, 상기 선형 전극 어레이에 음극 전압을 가할 수 있게 전기적으로 연결된 직류 전원장치를 포함하는 판상 협폭(狹幅) 채널을 갖는 집진 방충망에 의하여 해결할 수 있다.

상기 선형 전극의 외측면은 판형 전극의 외측면에 일치하게 중첩되어 배치된 것이 바람직하다.

상기 선형 전극의 단면은 원형, 타원형 또는 사각형이고, 단면의 대각선 길이가 가장 긴 방향이 판형 전극을 향하게 배치된 것이 바람직하다.

본 발명은, 직류 전압을 사용하며, 판형 전극을 양극 집진극으로 하고, 선형 전극을 음극 방전극으로 하여 불평등(non-uniform) 전계를 형성하고, 이 전계에 발생하는 코로나 방전을 이용하여 공기 중의 먼지를 음극으로 대전시키고 이 대전된 먼지 입자를 쿨롱의 힘에 의하여 양극 집진극인 판형 전극에 분리 포집한다.

본 발명에서 처럼, 방충이 가능할 정도로 촘촘하게(간극이 3mm 이내) 배열되어 공기 유로를 형성하는 판형 전극들 사이에 불평등 전계를 형성할 수 있는 선형 전극을 외기가 유입되는 실외측 가장자리에 치우쳐 삽입하고, 판형 전극 어레이에 양극 직류 전압을 가하고, 상기 선형 전극 어레이에 음극 전압을 가하면, 100V/DC - 200V/DC의 낮은 직류 전압으로도 코로나 방전을 유도할 수 있고, 방충망을 통과하는 공기는 모두 판형 전극과 선형 전극 사이의 코로나 방전 영역을 통과하므로 공기와 함께 이동하는 먼지 대부분을 대전시킬 수 있다. 또한, 실외에서 실내로 유입되는 먼지는 채널의 초입에서 대전되고, 넓은 판형 전극면을 따라 이동하면서 판형 전극에 끌려가 집진되므로, 집진 면적이 망체나 메쉬 형상의 전극에 비하여 대폭 증가하고, 집진면 부근에서의 대전 먼지의 이동 경로 및 경유 시간이 길어져, 시간당 집진량 뿐만 아니라 방충망 청소전 전체 집진량을 대폭 늘릴 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 실외에서 실내로 유입되는 공기 중에 포함된 먼지는 채널 입구에서 대전되어 판형 전극을 지나는 과정에 판형 전극에 집진(集塵)되지만, 실내에서 실외로 배출되는 공기 중에 포함된 먼지는 집진(集塵) 없이 판형 전극 사이의 채널을 지나다가 말단에서 대전된 후 외부로 방출되므로, 집진판인 판형 전극에 쌓이지 않게 된다. 또한, 본 발명에 의하면, 모기 등이 방충망을 뚫고 진입할 수 있는 공간이 판형 전극과 선형 전극 사이의 좁은 공간임에 반하여, 이 공간은 방충망의 구멍 처럼 매우 조밀하게 형성되어 있고 코로나 방전이 발생하고 있으므로, 별도의 메쉬나 망체 없이 집진기능과 함께 방충기능을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 판상 협폭 채널을 갖는 집진 방충망의 판형 전극 에레이와 선형 전극 어레이를 분리하여 도시한 분해 사시도이다.
도 1은 본 발명에 따른 판상 협폭 채널을 갖는 집진 방충망의 판형 전극 에레이와 선형 전극 어레이를 결합하여 도시한 결합 사시도이다.
도 3은 도 2에 대한 평단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 판상 협폭 채널을 갖는 집진 방충망의 판형 전극 에레이와 선형 전극 어레이에 직류 전원장치를 결합한 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 판상 협폭 채널을 갖는 집진 방충망의 프레임에 판형 전극 어레이 및 선형 전극 어레이를 조립한 상태를 도시한 조립사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 판상 협폭 채널을 갖는 집진 방충망의 구체적인 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 특징은, 방충이 가능할 정도로 조밀한 간극을 두고 배치된 다수의 직사각 판형 전극(3)과, 각 판형 전극(3)들 사이의 공간마다 실외측 가장자리에 삽입된 다수의 선형 전극(7)을 이용하여 방충망과 일체화된 집진망을 형성한 데 있다. 후술하는 바와 같이, 직사각 판형 전극(3)들은 집전극 기능을 하고, 다수의 선형 전극(7)들은 방전극 기능을 한다.

다수의 직사각 판형 전극들(3)은, 창틀에 대해 직교 방향의 공기 흐름을 형성할 수 있게 배치된다. 다수의 직사각 판형 전극(3)들은 각 간극에 판상 협폭 채널(4)을 형성하고 이 채널(4)은 공기와 먼지가 통과하는 유로가 된다. 이렇게 채널(4)을 형성하는 다수의 직사각 판형 전극(3)들은 판형(板形) 전극 어레이(1)를 구성하고, 각각의 판형 전극(3)들은 후술하는 바와 같이 전기적으로 단락된다. 채널(4)에 삽입되는 선형 다수의 선형 전극(7)들은 선형 전극 어레이(5)를 구성하고, 각각의 선형 전극(7)들은 후술하는 바와 같이 전기적으로 단락된다.

본 발명의 집진 방충망에서, 판형 전극(3)들 사이의 공간인 상기 채널(4)에 삽입되는 선형 전극(7)들은, 실외에서 실내에 유입되는 공기 및 먼지가 판형 전극(3)들의 집진면에 접촉하기 전에 접촉할 수 있는 위치에 배치된다. 대전된 먼지가 채널(4)을 통과하면서 판형 전극(3)에서 집진되기 위해서는, 채널(4)에 유입되는 초기 지점에서, 선형 전극(7)과 판형 전극(3) 사이에 발생한 코로나 방전에 의하여 대전되어야 하기 때문이다. 이때, 선형 전극(7)과 판형 전극(3) 사이에 삽입된 상태에서 상기 선형 전극(7)의 외측면(실외측 경계선)이 판형 전극(3)의 외측면(실외측 면)에 일치하게 중첩되는 것이 효과적인 코로나 방전과 집진면적 극대화를 위하여 가장 유리하다.

도 3에서, 상기 선형 전극(7)의 단면으로 원형 전극인 경우를 예시하고 있지만, 원형 뿐만 아니라 판형(3) 전극 방향에 대하여 첨두를 형성할 수 있는 타원형 또는 사각형의 전극을 사용할 수 있다. 이때, 단면의 대각선 길이가 가장 긴 방향이 판형 전극을 향하게 배치된다. 타원형 또는 사각형 단면의 선형 전극은 불평등 전계(電界)를 더 용이하게 형성하기 때문에 코로나 방전도 쉽게 유도된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 판형 전극(3)들 사이의 간극(s)은 방충망 기능을 할 수 있도록 3mm이내로 하고, 이들 사이에 삽입되는 선형 전극의 지름(d) 또는 단면 대각선 길이는 1.5mm 이내로 한다. 또한, 판형 전극(3)의 두께(5)는 선형 전극의 지름(d)과 같게 하고, 공기 진행 방향 폭은 10mm 이내로 한다. 실험적으로는 도 3에 도시된 바와 같이, 선형 전극(7)의 중심으로부터 판형 전극(3)의 집진면까지의 거리가 1.2mm이고, 판형 전극의 공기 진행 방향 폭이 8mm인 것이 가장 바람직하였다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상용교류전원(15)의 전압을 직류로 변환하는 A/D변환기를 구비한 직류 전원장치(9)를 구비하여, 상기 판형 전극 어레이(1)의 판형 전극(3)들에 양극 직류 전압을 가하고, 상기 선형 전극 어레이(5)의 선형 전극(7)에 음극 전압을 가한다. 이를 위하여 직류 전원장치(9)와 각 판형 전극(3) 및 선형 전극(7)을 연결하는 배선(11a,11b)을 마련한다. 상기 직류 전원장치(9)의 음극측은 접지하여도 무방하다. 이렇게 함으로써, 직사각 판형 전극(3)들은 집전극 기능을 하고, 다수의 선형 전극(7)들은 방전극 기능을 하여 코로나 방전을 하게 된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 판형 전극 어레이(1)와 선형 전극 어레이(5)는 프레임(13a,13b) 내에 실장되어 창틀에 설치된다. 상기 직류 전원장치(9)는 창틀 내에 실장하거나 외장할 수 있다.

다시 도 3을 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 실외의 공기 및 먼지가 실내로 유입할 때에는 선형 전극(7)과 판형 전극(7) 사이에서 발생한 코로나 방전에 의하여 생성된 전하는 먼지를 음극으로 대전하면, 먼지는 채널(4)을 지나면서 쿨롱의 힘에 의하여 양극인 판형 전극(3)의 표면으로 이끌려가 집진 된다. 반면, 실내의 공기 및 먼지가 실외로 배출될 때는 먼지가 대전 없이 채널(4)을 지난 후 선형 전극(7)과 판형 전극(7) 사이에서 발생한 코로나 방전에 의하여 생성된 전하에 의하여 대전되지만, 즉시 외부로 배출되므로 판형 전극(7)에 쌓이지 않게 된다.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 방충이 가능할 정도로 촘촘하게(간극이 3mm 이내) 배열되어 공기 유로를 형성하는 판형 전극(3)들 사이에 불평등 전계를 형성할 수 있는 선형 전극(7)을 외기가 유입되는 실외측 가장자리에 치우쳐 삽입하고, 판형 전극 어레이(1)에 양극 직류 전압을 가하고, 상기 선형 전극 어레이(5)에 음극 전압을 가하면, 100V/DC - 200V/DC의 낮은 직류 전압으로도 코로나 방전을 유도할 수 있고, 방충망을 통과하는 공기는 모두 판형 전극(3)과 선형 전극(7)를 지날 수 밖에 없으므로, 공기와 함께 이동하는 먼지 대부분을 대전시킬 수 있다. 또한, 실외에서 실내로 유입되는 먼지는 채널(4)의 초입에서 대전되고, 넓은 판형 전극면을 따라 이동하면서 판형 전극(3)에 끌려가 집진되므로, 집진 면적이 망체나 메쉬 형상의 전극에 비하여 대폭 증가하고, 집진면 부근에서의 대전 먼지의 이동 경로 및 경유 시간이 길어져, 시간당 집진량 뿐만 아니라 방충망 청소전 전체 집진량을 대폭 늘릴 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 실외에서 실내로 유입되는 공기 중에 포함된 먼지는 채널 입구에서 대전되어 판형 전극(3)을 지나는 과정에 판형 전극(3)에 집진(集塵)되지만, 실내에서 실외로 배출되는 공기 중에 포함된 먼지는 집진(集塵) 없이 판형 전극 사이의 채널(4)을 지나다가 말단에서 대전된 후 외부로 방출되므로, 집진판인 판형 전극에 쌓이지 않게 되어 동일한 전력 사용으로 실내 공기 청정도를 크게 개선할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 모기 등이 방충망을 뚫고 진입할 수 있는 공간이 판형 전극과 선형 전극 사이의 좁은 공간임에 반하여, 이 공간은 방충망의 구멍 처럼 매우 조밀하게 형성되어 있고 코로나 방전이 발생하고 있으므로, 별도의 메쉬나 망체 없이 집진기능과 함께 방충기능을 수행할 수 있다.

1 : 판형 전극 어레이
3 : 판형 전극
4 : 채널
5 : 선형 전극 어레이
7 : 선형 전극
9 : 직류전원장치
11a,11b : 배선
13a,13b : 프레임
15 : 상용교류전원

Claims (3)

1. 창틀에 대해 직교 방향의 공기 흐름을 형성할 수 있게 방충이 가능한 조밀한 간극을 두고 다수의 직사각 판형 전극이 배치되어 판상 협폭 채널을 형성하는 판형(板形) 전극 어레이;
   상기 판형 전극 어레이의 각 판형 전극들 사이에서, 외기가 유입되는 실외측 가장자리에 치우쳐 삽입된 다수의 선형(線形) 전극으로 이루어진 선형 전극 어레이; 및
   상기 판형 전극 어레이에 양극 직류 전압을 가하고, 상기 선형 전극 어레이에 음극 전압을 가할 수 있게 전기적으로 연결된 직류 전원장치;를 포함하는 판상 협폭 채널을 갖는 집진 방충망.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 선형 전극의 외측면은 판형 전극의 외측면에 일치하게 중첩되어 배치된 것을 특징으로 하는 판상 협폭 채널을 갖는 집진 방충망.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 선형 전극의 단면은 원형, 타원형 또는 사각형이고, 단면의 대각선 길이가 가장 긴 방향이 판형 전극을 향하게 배치된 것을 특징으로 하는 판상 협폭 채널을 갖는 집진 방충망.
   
   
   
   

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