WO2012077887A1 - 무동력 사이클론 방식과 전기 집진 방식을 채택한 공기 정화 장치 - Google Patents

무동력 사이클론 방식과 전기 집진 방식을 채택한 공기 정화 장치 Download PDF

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WO2012077887A1
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passage
front block
cyclone
extension
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권순박
박덕신
조영민
정우성
김진호
강중구
신창헌
김태성
배성준
황선호
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한국철도기술연구원
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    • B04C2009/001—Combinations with other devices, e.g. fans, expansion chambers, diffusors, water locks with means for electrostatic separation

Definitions

  • the present invention relates to an air purifying apparatus capable of separating and removing (filtering) fine foreign matter contained in air.
  • the air purification device is arranged in an air handling unit including associated means such as a blower.
  • the air purifier adopting the cyclone method generates centrifugal force by using the flow rate of the inflowing air to filter dust or dust contained in the inflowed air (hereinafter referred to as 'foreign substance').
  • the air purifier using the non-powered cyclone method has the advantage of being able to easily collect a large particle size (1 micron or more) with a relatively simple mechanism, while the foreign matter having a fine particle size (1 micron or less) There is a problem that is difficult to capture.
  • the air purifying device employing the non-powered cyclone method has a problem that external air is not completely collected by the foreign matter is supplied to the room to worsen the air quality of the room, thereby increasing the human health of the occupants.
  • the present invention is to solve the above problems of the air purifier adopting the non-powered cyclone system, the foreign matter of the non-powered cyclone system that can separate and collect from the air to the fine foreign matter of less than 1 micron difficult to remove by the cyclone method It is an object of the present invention to provide an air purifying apparatus having a collecting function and a foreign matter collecting function of an electric dust collecting method.
  • the air purifying device adopting the non-powered cyclone method and the electric dust collecting method includes a housing having a through passage having an inlet port through which external air is introduced and an outlet port through which air is discharged; A cyclone flow forming unit installed in the through passage of the housing so that centrifugal force acts on the outside air flowing through the through passage to separate foreign matter having a large particle diameter contained in the outside air from the air; A discharge electrode mounted on the cyclone flow unit to charge fine foreign matter contained in the outside air; And a metal mesh plate disposed to correspond to the outlet of the through passage of the housing and to which a voltage having a polarity opposite to that of the voltage applied to the discharge electrode is applied.
  • the housing includes a front block having a through passage and a rear plate having an opening formed in a region corresponding to the passage, and a space having a predetermined width is formed between the front block and the rear block.
  • the rear plate includes an extension extending toward the front block in a state in which the periphery of the opening is bent, wherein the tip of the extension is located in the through passage of the front block, and the tip of the extension is centered from the inner circumferential surface of the through block of the front block.
  • a predetermined gap is formed between the surface of the extension and the tip of the outlet, so that foreign matter having a large particle diameter separated from air by centrifugal force is discharged through the gap between the surface of the extension and the tip of the outlet. Can be.
  • an extension member extending toward the front block can be fixed around the opening of the rear plate, and the leading end of the extension member is located in the through passage of the front block, and the leading end of the extension member is centered from the inner circumferential surface of the through block.
  • a predetermined gap is formed between the surface of the elongate member and the tip of the outlet, so that a foreign material having a large particle diameter separated from the air by centrifugal force is formed between the surface of the elongated member and the tip of the outlet. Can be discharged through.
  • the air purifying apparatus may further include an inclined sliding member disposed under the space formed between the front block and the rear plate to discharge the foreign matter to the outside.
  • a cyclone flow forming unit which is a component of the present invention, includes: a center member fixedly disposed in a through passage of a front block and coaxially disposed with the through passage; And a spiral member disposed on the surface of the center member in the form of a spiral and having a discharge electrode attached to the surface thereof.
  • centrifugal force acts on the outside air while the outside air introduced into the through passage flows in contact with the surface of the spiral member, so that foreign matters of large particles contained in the outside air move to the inside of the through passage. After that, it is separated from the outside air.
  • the discharge electrode attached to the surface of the spiral member of the cyclone flow forming unit has a thin plate shape, and a plurality of protrusions in which voltage is concentrated in a predetermined region may be formed.
  • the air purifying device in which the non-powered cyclone method and the electric dust collecting method according to the present invention are combined is separated and completely removed from the air to foreign substances of relatively large particles and fine particles of air introduced from the outside, and then purified. Only air can be supplied indoors.
  • FIG. 1 and 2 are a front perspective view and a rear perspective view of an air purifying apparatus employing a non-powered cyclone method and an electric dust collecting method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the air purification device seen from the right side of FIG.
  • FIG. 5 is a detailed view of the discharge electrode shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a detailed view of the discharge electrode shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 and 2 are a front perspective view and a rear perspective view of an air purifying apparatus employing a non-powered cyclone method and an electrostatic precipitating method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the air purifying device seen from the right side of FIG. 1. .
  • FIGS. 1 and 2 are partially cross-sectionalized to show the internal structure.
  • an air purifying apparatus (1; hereinafter referred to as “air purifying apparatus” for convenience) adopting a non-powered cyclone system and an electric dust collecting method according to an embodiment of the present invention includes a housing 200 and a housing 200. At least one cyclone flow forming unit 300 mounted therein, a discharge electrode 100 disposed in the cyclone flow forming unit 300 and a metal mesh plate 400 installed outside the housing 200.
  • the housing 200 includes a front block 210 having a predetermined thickness and a rear plate 220 connected to the front block 210 at a predetermined distance.
  • the front block 210 and the rear plate 220 are connected to each other, the upper end and both side ends except for the lower end. Due to this structure, a space 230 having a predetermined width is formed between the front block 210 and the rear block 220.
  • the through block 211 is formed in the front block 210.
  • the front end of the through hole 211 performs the function of the inlet 211-1 through which the outside air containing foreign matter is introduced, and the rear end of the outlet 211-2 through which the foreign matter is filtered and the purified air is discharged to the outside. Perform the function.
  • the air purification device 1 is arranged in an air handling unit including associated means such as a blower.
  • the air conditioner installed indoors has a limited space,
  • the centers of the inlet 211-1, the through passage 211, and the outlet 211-2 formed in the front block 210 are disposed coaxially (axial flow type). Way).
  • An opening 221 is formed in a predetermined region of the rear plate 220, that is, a region corresponding to the outlet 211-2 of the through hole 211 of the front block 210.
  • the peripheral region of this opening 221 extends toward the front block 210 in a bent state, in particular the tip 222-1 of the cylindrical extension 222, for example, is a passage through the front block 210. Located within 211.
  • the extension portion 222 has a structure in which the diameter thereof gradually decreases toward the front block 210, and the tip of the extension portion 222 has a through path 211 of the front block 210. ) It protrudes from the inner circumferential surface toward the center.
  • a predetermined gap is formed between the surface of the extension part 222 and the tip of the outlet 211-2.
  • the extension portion 222 has been described as an example of the structure extending around the opening of the rear plate 220, the extension member having the same structure and shape as the extension portion 222 shown in the figure It can be manufactured separately from the rear plate 220 can be mounted around the opening of the rear plate 220, of course.
  • the space 230 formed between the front block 210 and the rear plate 220 serves as a collection space for collecting foreign matter separated from the air, the foreign matter in the lower portion of the collection space 230 to the outside
  • An inclined sliding member 231 for discharging may be disposed.
  • FIGS. 4 is a detailed perspective view of the cyclone flow forming unit 300 shown in FIGS. 1 and 2, wherein the cyclone flow forming unit 300 is a center member 310 fixed inside the through passage 211 of the front block 210. ) And a spiral member 320 fixed to the central member 310.
  • the center member 310 of the cyclone flow forming unit 300 is disposed in a non-rotable state, that is, a fixed state, in the through passage 211 of the front block 210, and the center member 310 is disposed in the front block ( It is preferable to be disposed coaxially with the passage 211 of the 210.
  • the spiral member 320 fixed to the central member 310 is a single member made of a non-conductive material and is formed in a spiral shape on the surface of the central member 310.
  • the spiral member 320 is formed over the entire length of the central member 310.
  • At least one discharge electrode 100 is attached to a surface of the spiral member 320 of the cyclone flow forming unit 300.
  • the discharge electrode 100 may be divided into a plurality of unit electrodes and attached to the surface of the spiral member 320, and a single discharge electrode having a predetermined length may be attached to the surface of the spiral member 320.
  • the discharge electrode 100 is discharged when a DC voltage or a pulse voltage (AC voltage) is applied It has an electrical property that generates a large amount of ions.
  • the ions generated can be selectively generated as + ions or-ions by offsetting the waveform of the applied pulse voltage (by shifting the basic voltage axis to + or).
  • the discharge electrode 100 has a thin plate shape so as to correspond to the surface (plane) of the spiral member 320 of the cyclone flow forming unit 300, and is made of a conductive metal. This thin plate-shaped discharge electrode 100 does not act as a resistance element of the air flow.
  • a metal mesh plate 400 is disposed behind the housing 200, that is, behind the rear plate 200.
  • the metal mesh plate 400 may be spaced apart from the rear plate 200, and a voltage having a polarity opposite to that of the voltage applied to the discharge electrode 100 is applied.
  • the mesh spacing of the metal mesh plate 200 is installed differently according to the pressure reduction (differential pressure) of the air passing through, and is installed to be cleaned or exchanged after dust is collected by long-term use.
  • External air containing foreign matter (hereinafter referred to as "external air") flowing by a blowing means (not shown, but a constituent member of an air conditioner) provided in front of the air purifying apparatus according to the present invention is referred to as a housing ( It is introduced into the through passage 211 through the inlet 211-1 formed in the front block 210 of the 200.
  • the outside air having a predetermined flow rate flows in contact with the surface of the spiral member 320 fixed in a spiral form on the surface of the center member 310 of the cyclone flow forming unit 300, and thus, the outside air has a spiral member. Centrifugal force acts by the spiral shape of 320. As a result, the foreign matter having a large particle diameter contained in the outside air moves to the inner surface of the through passage 211 by centrifugal force.
  • the foreign matter having a large particle size moved to the inner surface of the through passage 211 by the flow of external air in the through passage 211 moves along the inner surface of the through passage 211, and then the front block 210. It comes into contact with the tip of the extension part 222 of the rear plate 220 protruded toward the center from the inner circumferential surface of the through passage 211.
  • the foreign matter having a large particle diameter in contact with the tip of the extension part 222 of the rear plate 220 is not the outlet 211-2 of the through passage 211, but the surface of the extension part 222 and the tip of the outlet 211-2. It flows into the collection space 230 formed between the front block 210 and the rear block 220 through the gap formed therebetween (in the direction of arrow A in FIG. 3).
  • the fine foreign matter contained in the outside air introduced into the through passage 211 of the front block 210 flows along the through passage 211, so that the spiral member 320 of the cyclone flow forming unit 300 In contact with the discharge electrode 100 attached to the surface. Therefore, a large amount generated by the discharge voltage applied to each discharge electrode 100 is charged with fine foreign matter due to unipolar ions (+ or ⁇ ions).
  • the discharge electrode 100 when a voltage having a polarity opposite to that of the voltage applied to the discharge electrode 100 attached to the surface of the spiral member 320 of the cyclone flow forming unit 300 is applied to the metal mesh plate 400, the discharge electrode 100 The fine foreign matter charged by the unipolar ions generated in) is generated by the voltage of the opposite polarity applied to the metal mesh plate 200.
  • the fine foreign matter charged by the discharge electrode 100 flows to the metal mesh plate 400 by the attraction force, and as a result, the fine foreign matter is filtered by the metal mesh plate 400 and is not leaked out of the housing 200.
  • the outside air from which the foreign matter is completely removed is introduced into the room through the metal mesh plate 400.
  • the fine foreign matter which is not moved to the collection space 230 by the centrifugal force is discharged through the outlet 211-1 of the through passage 211 together with the air (FIG. Arrow B direction 3) in contact with the metal mesh plate 400, so that the fine foreign matter is separated from the air. Thereafter, only the foreign matter having a large particle size as well as pure air in a state where the fine foreign matter is completely removed are supplied to the room through the metal mesh plate 400.
  • the air purifying device according to the present invention is excellent in energy efficiency because power is not required other than a power source applied to the discharge electrode and the metal mesh plate to separate / remove foreign substances from the outside air, and also requires no power. It is efficient in terms of maintenance.
  • the size of the cyclone flow forming unit 300 that is, the length of the center member 310 of the cyclone flow forming unit 300 and the spirals fixed to the surface of the center member 310 according to the size and the installation place of the air purifier.
  • the size of the centrifugal force can be adjusted by adjusting the pitch and height (surface area) of the member 320, and at the same time, the contact area and the contact time between the external air containing the foreign matter and the spiral member 320 can be adjusted.

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Abstract

본 발명은 무동력 사이클론 방식의 이물질 포집 기능과 전기 집진 방식의 이물질 포집 기능을 갖는 공기 정화 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 공기 정화 장치는 외부 공기가 유입되는 유입구 및 공기가 배출되는 배출구를 갖는 관통로가 형성된 하우징; 하우징의 관통로 내에 설치되어 관통로 내를 유동하는 외부 공기에 원심력이 작용하도록 하여 입경이 큰 이물질을 공기로부터 분리하는 사이클론 흐름 형성 유니트; 사이클론 흐름 유니트에 장착되어 외부 공기에 함유된 미세 이물질을 대전시키는 방전 전극; 및 하우징의 관통로의 배출구와 대응하도록 배치되며, 방전 전극에 인가되는 전압의 극성과 반대의 극성의 전압이 인가되는 금속 메쉬 플레이트를 포함한다.

Description

무동력 사이클론 방식과 전기 집진 방식을 채택한 공기 정화 장치
본 발명은 공기 중에 함유되어 있는 미세한 이물질도 공기로부터 분리, 제거(여과)할 수 있는 공기 정화 장치에 관한 것이다.
일반적으로 지하철 역사 등과 같은 건축물의 실내에는 환기를 위하여 외부로부터 신선한 공기를 계속 공급하여야 하며, 따라서 실내 공기의 최적화를 위하여 유입된 외부 공기에 함유되어 있는 먼지 등과 같은 이물질을 여과하는 다양한 종류의 공기 정화 장치가 설치된다.
한편, 공기 정화 장치는 송풍기와 같은 관련 수단을 포함한 공기 조화기(air handling unit) 내에 배치된다.
이러한 공기 정화 장치 중에서 사이클론 방식을 채택한 공기 정화 장치는 유입되는 공기의 유속을 이용하여 원심력을 발생시켜 유입된 공기 중에 포함된 먼지나 티끌 (이하, '이물질'이라 함) 등을 필터링한다.
그러나, 이와 같은 무동력 사이클론 방식을 이용한 공기 정화 장치는 비교적 간단한 메커니즘으로 입경이 큰 이물질(1 마이크론 이상)을 용이하게 포집할 수 있다는 장점이 있는 반면에, 미세 입경(1 마이크론 이하)을 갖는 이물질을 포집하기 어려운 문제가 있다.
따라서, 무동력 사이클론 방식을 채택한 공기 정화 장치는 이물질이 완전히 포집되지 않은 외부 공기가 실내로 공급되어 실내의 공기질을 악화시키고, 이로 인하여 체류자의 인체 유해성을 증가시킬 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 무동력 사이클론 방식을 채택한 공기 정화 장치가 갖고 있는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사이클론 방식으로 제거하기 어려운 1 마이크론 이하의 미세 이물질까지 공기로부터 분리, 포집할 수 있는, 무동력 사이클론 방식의 이물질 포집 기능과 전기 집진 방식의 이물질 포집 기능을 갖는 공기 정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 무동력 사이클론 방식과 전기 집진 방식을 채택한 공기 정화 장치는 외부 공기가 유입되는 유입구 및 공기가 배출되는 배출구를 갖는 관통로가 형성된 하우징; 하우징의 관통로 내에 설치되어 관통로 내를 유동하는 외부 공기에 원심력이 작용하도록 하여 외부 공기에 함유된, 입경이 큰 이물질을 공기로부터 분리하는 사이클론 흐름 형성 유니트; 사이클론 흐름 유니트에 장착되어 외부 공기에 함유된 미세 이물질을 대전시키는 방전 전극; 및 하우징의 관통로의 배출구와 대응하도록 배치되며, 방전 전극에 인가되는 전압의 극성과 반대의 극성의 전압이 인가되는 금속 메쉬 플레이트를 포함한다.
하우징은 관통로가 형성된 전방 블록 및 관통로와 대응하는 영역에 개구가 형성된 후방 플레이트를 포함하되, 전방 블록과 후방 블록 사이에는 소정 폭의 공간이 형성된다.
여기서, 후방 플레이트는 개구의 주변 영역이 절곡된 상태에서 전방 블록을 향하여 연장된 연장부를 포함하되, 연장부의 선단부는 전방 블록의 관통로 내에 위치하고, 연장부의 선단은 전방 블록의 관통로 내주면으로부터 중심을 향하여 돌출된 상태로 위치하되, 연장부의 표면과 배출구의 선단 사이에는 소정의 간격이 형성되어, 원심력에 의하여 공기로부터 분리된 입경이 큰 이물질이 연장부의 표면과 배출구의 선단 사이의 간격을 통하여 배출될 수 있다.
또한, 후방 플레이트의 개구의 주변에는 전방 블록을 향하여 연장된 연장 부재가 고정될 수 있으며, 이 연장 부재의 선단부는 전방 블록의 관통로 내에 위치하고, 연장 부재의 선단은 전방 블록의 관통로 내주면으로부터 중심을 향하여 돌출된 상태로 위치하며, 연장 부재의 표면과 배출구의 선단 사이에는 소정의 간격이 형성되어, 원심력에 의하여 공기로부터 분리된 입경이 큰 이물질이 연장 부재의 표면과 배출구의 선단 사이의 간격을 통하여 배출될 수 있다.
본 발명에 따른 공기 정화 장치는 전방 블록과 후방 플레이트 사이에 형성된 공간의 하부에 배치되어 이물질을 외부로 배출시키는 경사진 슬라이딩 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 구성 요소인 사이클론 흐름 형성 유니트는 전방 블록의 관통로 내에 고정적으로 배치되며, 관통로와 동축적으로 배치된 중심 부재; 및 중심 부재의 표면에 나선 형태로 배치되며, 표면에 방전 전극이 부착된 나선 부재를 포함한다. 이러한 사이클론 흐름 형성 유니트에서는, 관통로 내로 유입된 외부 공기가 나선 부재의 표면과 접촉하여 유동하는 과정에서 외부 공기에 원심력이 작용하며, 따라서 외부 공기에 함유된 큰 입자의 이물질은 관통로 내주면으로 이동한 후, 외부 공기에서 분리된다.
한편, 사이클론 흐름 형성 유니트의 나선 부재 표면에 부착된 방전 전극은 얇은 두께의 플레이트 형상을 가지며, 소정 영역에 전압이 집중되는 다수의 돌기가 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 무동력 사이클론 방식과 전기 집진 방식이 결합된 공기 정화 장치는 외부에서 유입된 공기 중의 상대적으로 큰 입자의 이물질과 미세 입자의 이물질까지 공기에서 분리, 완전히 제거한 후, 정화된 공기만을 실내로 공급할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무동력 사이클론 방식과 전기 집진 방식을 채택한 공기 정화 장치의 전면 사시도 및 후면 사시도.
도 3은 도 1의 우측부에서 본 공기 정화 장치의 단면도.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 사이클론 흐름 형성 유니트의 상세 사시도.
도 5는 도 1에 도시된 방전 전극의 상세도.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 무동력 사이클론 방식과 전기 집진 방식을 채택한 공기 정화 장치에 대해 상세하게 살펴본다.
한편, 이하의 설명 및 청구범위 내에서 사용된 용어 "전방"과 후방"은 이물질을 함유한 공기의 흐름을 기준으로 정의하며, 각 도면에 도시된 화살표는 외부 공기의 흐름 방향 및 정화된 공기의 흐름을 도시한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무동력 사이클론 방식과 전기 집진 방식을 채택한 공기 정화 장치의 전면 사시도 및 후면 사시도, 그리고 도 3은 도 1의 우측부에서 본 공기 정화 장치의 단면도이다.
여기서, 도 1 및 도 2는 내부 구조를 도시하기 위하여 일부를 단면 처리하였다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 무동력 사이클론 방식과 전기 집진 방식을 채택한 공기 정화 장치(1; 이하, 편의상 "공기 정화 장치"라 칭함)는 하우징(200), 하우징(200) 내에 장착된 적어도 하나의 사이클론 흐름 형성 유니트(300), 사이클론 흐름 형성 유니트(300)에 배치된 방전 전극(100) 및 하우징(200)의 외부에 설치된 금속 메쉬 플레이트(400)를 포함한다.
하우징(200)은 소정 두께를 갖는 전방 블록(210) 및 소정의 간격을 갖고 전방 블록(210)과 연결된 후방 플레이트(220)를 포함한다. 바람직하게는, 전방 블록(210)과 후방 플레이트(220)는 하단을 제외한 상단 및 양 측단이 서로 연결된다. 이러한 구조로 인하여, 전방 블록(210)과 후방 블록(220) 사이에는 소정 폭의 공간(230)이 형성된다.
전방 블록(210)에는 관통로(211)가 형성된다. 관통공(211)의 선단부는 이물질을 함유한 외부 공기가 유입되는 유입구(211-1)의 기능을 수행하며, 후단부은 이물질이 여과된, 정화 공기가 외부로 배출되는 배출구(211-2)의 기능을 수행한다.
한편, 위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 공기 정화 장치(1)는 송풍기와 같은 관련 수단을 포함한 공기 조화기(air handling unit) 내에 배치된다. 실내에 설치되는 공기 조화기는 제한된 공간을 갖고 있으며,
따라서 이러한 공기 조화기 내의 좁은 공간 내에 공기 정화 장치 및 다른 주변 기기를 배치하기 위해서는 공기 정화 장치의 체적을 최소화하여야 한다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 공기 정화 장치(1)에서는 전방 블록(210)에 형성된 유입구(211-1), 관통로(211) 및 배출구(211-2)의 중심이 동축 상에 배치(축류형 방식)되는 것이 바람직하다.
후방 플레이트(220)의 소정 영역, 즉 전방 블록(210)의 관통공(211)의 배출구(211-2)와 대응하는 영역에는 개구(221)가 형성되어 있다. 이 개구(221)의 주변 영역은 절곡된 상태에서 전방 블록(210)을 향하여 연장되며, 특히 예를 들어 원통형의 연장부(222)의 선단부(222-1)는 전방 블록(210)의 관통로(211) 내에 위치한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 연장부(222)는 그 직경이 전방 블록(210)을 향하여 점차적으로 감소되는 구조를 가지며, 연장부(222)의 선단은 전방 블록(210)의 관통로(211) 내주면으로부터 중심을 향하여 돌출된 상태로 위치한다. 여기서, 연장부(222)의 표면과 배출구(211-2)의 선단 사이에는 소정의 간격이 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 본 실시예에서는 연장부(222)가 후방 플레이트(220)의 개방부 주변에서 연장된 구조를 예를 들어 설명하였지만, 도면에 도시된 연장부(222)와 동일한 구조 및 형상을 갖는 연장 부재를 후방 플레이트(220)와 별도로 제조하여 후방 플레이트(220)의 개방부 주변에 장착할 수 있음은 물론이다.
한편, 전방 블록(210)과 후방 플레이트(220) 사이에 형성된 공간(230)은 공기에서 분리된 이물질이 수집되는 수집 공간의 기능을 수행하며, 이 수집 공간(230)의 하부에는 이물질을 외부로 배출시키기 위한 경사진 슬라이딩 부재(231)가 배치될 수 있다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 사이클론 흐름 형성 유니트(300)의 상세 사시도로서, 사이클론 흐름 형성 유니트(300)는 전방 블록(210)의 관통로(211) 내부에 고정된 중심 부재(310) 및 중심 부재(310)에 고정된 나선 부재(320)를 포함한다.
사이클론 흐름 형성 유니트(300)의 중심 부재(310)는 전방 블록(210)의 관통로(211)에 회전할 수 없는 상태, 즉 고정된 상태로 배치되며, 이 중심 부재(310)는 전방 블록(210)의 관통로(211)와 동축적으로 배치되는 것이 바람직하다.
중심 부재(310)에 고정된 나선 부재(320)는 비전도성 재료로 이루어진 단일의 부재로서, 중심 부재(310)의 표면 상에 나선 형태로 형성된다. 바람직하게는, 나선 부재(320)는 중심 부재(310)의 전 길이에 걸쳐 형성된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 사이클론 흐름 형성 유니트(300)의 나선 부재(320)의 표면에는 적어도 하나의 방전 전극(100)이 부착된다. 방전 전극(100)은 다수의 단위 전극으로 구분되어 나선 부재(320) 표면에 부착될 수 있으며, 또한 소정 길이를 갖는 단일의 방전 전극이 나선 부재(320)의 표면에 부착될 수 있다.
도 5는 사이클론 흐름 형성 유니트(300)의 나선 부재(320) 표면에 부착된 방전 전극(100)의 상세도로서, 방전 전극(100)은 DC 전압 또는 펄스 전압(AC전압)이 인가되면 방전되면서 다량의 이온을 발생시키는 전기적 특성을 갖는다. 인가되는 펄스 전압의 파형을 오프셋 (기본 전압축을 + 혹은 로 이동시켜) 함으로써 발생되는 이온을 + 이온 또는 - 이온으로 선택적으로 발생시킬 수 있다.
한편, 전압이 집중되어 낮은 전압에서도 방전을 촉진시키고 오존 발생을 감소시키기 위하여 방전 전극(100)의 소정 부위에 다수의 돌기(110)가 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 방전 전극(100)은 사이클론 흐름 형성 유니트(300)의 나선 부재(320)의 표면(평면)에 대응되도록 얇은 플레이트 형상을 가지며, 도전성을 갖는 금속으로 이루어진다. 이러한 얇은 플레이트 형상의 방전 전극(100)은 공기 흐름의 저항 요소로 작용하지 않는다.
하우징(200)의 후방, 즉 후방 플레이트(200)의 후방에는 금속 메쉬 플레이트(400)가 배치된다. 금속 메쉬 플레이트(400)는 후방 플레이트 (200)로부터 이격될 수 있으며, 방전 전극(100)에 인가되는 전압의 극성과 반대의 극성을 갖는 전압이 인가된다. 금속 메쉬 플레이트(200)의 메쉬 간격은 통과하는 공기의 압력 감소(차압)에 따라 달리 설치하며, 장기간 사용으로 먼지가 포집된 후에는 세척 혹은 교환이 가능하도록 설치한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 공기 정화 장치(1)의 작용 및 기능을 각 도면을 통하여 설명한다.
본 발명에 따른 공기 정화 장치의 전방에 설치된 송풍 수단(도시되지 않으나, 공기 조화기의 구성 부재임)에 의하여 유동하는, 이물질이 함유된 외부 공기(이하, "외부 공기"라 함)가 하우징(200)의 전방 블록(210)에 형성된 유입구(211-1)를 통하여 관통로(211) 내로 유입된다.
소정의 유속을 갖는 외부 공기는 사이클론 흐름 형성 유니트(300)의 중심 부재(310)의 표면에 나선 형태로 고정된 나선 부재(320)의 표면과 접촉하는 상태로 유동하며, 따라서 외부 공기에는 나선 부재(320)의 나선 형상에 의하여 원심력이 작용한다. 그 결과, 외부 공기에 함유되어 있는 입경이 큰 이물질은 원심력에 의해 관통로(211)의 내부면으로 이동하게 된다.
관통로(211) 내에서의 외부 공기의 흐름에 의하여 관통로(211)의 내부 표면으로 이동한, 입경이 큰 이물질은 관통로(211)의 내부면을 따라 이동하며, 이후, 전방 블록(210)의 관통로(211) 내주면으로부터 중심을 향하여 돌출된 상태로 위치한 후방 플레이트(220)의 연장부(222) 선단과 접촉하게 된다.
후방 플레이트(220)의 연장부(222) 선단과 접촉한 입경이 큰 이물질은 관통로(211)의 배출구(211-2)가 아닌 연장부(222)의 표면과 배출구(211-2)의 선단 사이에 형성된 간극을 통하여 전방 블록(210)과 후방 블록(220) 사이에 형성된 수집 공간(230)으로 유동(도 3의 화살표 A 방향)한다.
최종적으로 수집 공간(230)으로 유입된, 입경이 큰 이물질은 중력에 의해 낙하하여 수집 공간(230)의 하부에 배치된 경사진 슬라이딩 부재(231)를 통하여 외부로 자연적으로 배출된다.
한편, 전방 블록(210)의 관통로(211)로 유입된 외부 공기에 함유되어 있는 미세 이물질은 관통로(211)를 따라 유동하며, 따라서 사이클론 흐름 형성 유니트(300)의 나선 부재(320)의 표면에 부착된 방전 전극(100)과 접촉하게 된다. 따라서 각 방전 전극(100)에 인가된 방전 전압에 의해 발생된 다량은 단극성 이온 (+ 또는 - 이온)으로 인해 미세 이물질은 대전된다.
여기서, 사이클론 흐름 형성 유니트(300)의 나선 부재(320) 표면에 부착된 방전 전극(100)에 인가되는 전압의 극성과 반대 극성의 전압이 금속 메쉬 플레이트(400)에 인가되면, 방전 전극(100)에서 발생된 단극성 이온으로 대전된 미세 이물질은 금속 메쉬 플레이트(200)에 인가되는 반대 극성의 전압에 의하여 인력이 발생하게된다.
따라서 방전 전극(100)에 의하여 대전된 미세 이물질은 인력에 의하여 금속 메쉬 플레이트(400)로 유동하며, 그 결과 미세 이물질은 금속 메쉬 플레이트(400)에 의하여 여과되어 하우징(200)의 외부로 유출되지 않으며, 이물질이 완전히 제거된 외부 공기는 금속 메쉬 플레이트(400)를 통하여 실내로 유입된다.
여기서 방전 전극(100)에 인가되는 전압과 금속 메쉬 플레이트(400)에 인가되는 전압 간의 전위차가 클수록 미세 이물질의 여과/제거 기능은 향상된다.
위와 같은 작동을 실현하는 본 발명에 따른 공기 정화 장치에서는, 원심력에 의하여 수집 공간(230)으로 이동되지 못한 미세 이물질은 공기와 함께 관통로(211)의 배출구(211-1)를 통하여 배출(도 3의 화살표 B 방향)되어 금속 메쉬 플레이트(400)와 접촉하며, 따라서 미세 이물질은 공기로부터 분리된다. 이후, 최종적으로 입경이 큰 이물질은 물론 미세 이물질이 완전히 제거된 상태의 순수 공기만이 금속 메쉬 플레이트(400)를 통과하여 실내로 공급된다.
특히, 본 발명에 따른 공기 정화 장치는 외부 공기로부터 이물질을 분리/제거하기 위하여 방전 전극 및 금속 메쉬 플레이트로 인가되는 전원 이외의 동력이 요구되지 않아 에너지 효율이 우수하며, 또한 동력이 요구되지 않은 구조로 인하여 유지 보수 측면에서 효율적이다.
또한, 공기 정화 장치의 크기 및 설치 장소에 따라 사이클론 흐름 형성 유니트(300)의 크기, 즉 사이클론 흐름 형성 유니트(300)의 중심 부재(310)의 길이 그리고 중심 부재(310)의 표면에 고정된 나선 부재(320)의 피치와 높이(표면적)를 조절하여 원심력의 크기를 조절할 수 있으며 동시에 이물질이 함유된 외부 공기와 나선 부재(320) 간의 접촉 면적 및 접촉 시간을 조절할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

Claims (8)

  1. 외부 공기가 유입되는 유입구 및 공기가 배출되는 배출구를 갖는 관통로가 형성된 하우징;
    하우징의 관통로 내에 설치되어 관통로 내를 유동하는 외부 공기에 원심력이 작용하도록 하여 입경이 큰 이물질을 공기로부터 분리하는 사이클론 흐름 형성 유니트;
    사이클론 흐름 유니트에 장착되어 외부 공기에 함유된 미세 이물질을 대전시키는 방전 전극; 및
    하우징의 관통로의 배출구와 대응하도록 배치되며, 방전 전극에 인가되는 전압의 극성과 반대의 극성의 전압이 인가되는 금속 메쉬 플레이트를 포함하는, 무동력 사이클론 방식과 전기 집진 방식을 이용한 공기 정화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 하우징의 유입구, 관통로 및 배출구는 동축 상에 배치된 것을 특징으로 하는. 무동력 사이클론 방식과 전기 집진 방식을 이용한 공기 정화 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 하우징은 관통로가 형성된 전방 블록 및 관통로와 대응하는 영역에 개구가 형성된 후방 플레이트를 포함하되, 전방 블록과 후방 블록 사이에는 소정 폭의 공간이 형성된 것을 특징으로 하는, 무동력 사이클론 방식과 전기 집진 방식을 이용한 공기 정화 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    후방 플레이트는 개구의 주변 영역이 절곡된 상태에서 전방 블록을 향하여 연장된 연장부를 포함하되,
    연장부의 선단부는 전방 블록의 관통로 내에 위치하고, 연장부의 선단은 전방 블록의 관통로 내주면으로부터 중심을 향하여 돌출된 상태로 위치하되, 연장부의 표면과 배출구의 선단 사이에는 소정의 간격이 형성되어, 원심력에 의하여 공기로부터 분리된 입경이 큰 이물질이 연장부의 표면과 배출구의 선단 사이의 간격을 통하여 배출되는 것을 특징으로 하는, 무동력 사이클론 방식과 전기 집진 방식을 이용한 공기 정화 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    후방 플레이트의 개구의 주변에는 전방 블록을 향하여 연장된 연장 부재가 고정되되,
    연장 부재의 선단부는 전방 블록의 관통로 내에 위치하고, 연장 부재의 선단은 전방 블록의 관통로 내주면으로부터 중심을 향하여 돌출된 상태로 위치하며, 연장 부재의 표면과 배출구의 선단 사이에는 소정의 간격이 형성되어, 원심력에 의하여 공기로부터 분리된 입경이 큰 이물질이 연장 부재의 표면과 배출구의 선단 사이의 간격을 통하여 배출되는 것을 특징으로 하는, 무동력 사이클론 방식과 전기 집진 방식을 이용한 공기 정화 장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 전방 블록과 후방 플레이트 사이에 형성된 공간의 하부에 배치되어 이물질을 외부로 배출시키는 경사진 슬라이딩 부재를 더 포함하는, 무동력 사이클론 방식과 전기 집진 방식을 이용한 공기 정화 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 사이클론 흐름 형성 유니트는,
    전방 블록의 관통로 내에 고정적으로 배치되며, 관통로와 동축적으로 배치된 중심 부재; 및
    중심 부재의 표면에 나선 형태로 배치되며, 표면에 방전 전극이 부착된 나선 부재를 포함하여,
    관통로 내로 유입된 외부 공기가 나선 부재의 표면과 접촉하여 유동하는 과정에서 외부 공기에 원심력이 작용하는 것을 특징으로 하는, 무동력 사이클론 방식과 전기 집진 방식을 이용한 공기 정화 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 방전 전극은 얇은 두께의 플레이트 형상을 가지며, 전압이 집중되는 다수의 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는, 무동력 사이클론 방식과 전기 집진 방식을 이용한 공기 정화 장치.
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