KR100510833B1 - 공기정화용 플라즈마 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전원인가에 의해 플라즈마를 발생시켜 공기를 살균 또는 정화하는 공기정화용 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서, 반대극성의 전극와이어들이 교차하여 우수한 공기흐름 및 균일한 플라즈마 발생을 보장하는 스크린 구조로 이루어지되, 전극와이어들의 교차점에 마련된 유전체관을 내구성 및 내열성이 뛰어난 소재로 형성하여 그 수명이 크게 향상된 공기정화용 플라즈마 발생장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 공기정화용 플라즈마 발생장치는, 반대 극성을 갖되, 서로 교차되어 복수의 교차점 및 이에 상응하는 복수의 공기통로를 갖는 스크린을 형성하는 제 1 및 제 2 전극와이어와, 내측 중공을 통해 제 1 전극와이어 상에 끼워져 유지되며 외측 표면에서 제 2 전극와이어에 인접해 있는 세라믹 소재의 유전체관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기정화용 플라즈마 발생장치{PLASMA GENERATING DEVICE FOR AIR PURIFICATION}

본 발명은 전원인가에 의해 플라즈마를 발생시켜 공기를 살균 또는 정화하는 공기정화용 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 반대극성의 전극와이어들이 교차하여 스크린 구조를 갖는 공기정화용 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.

공기정화용 플라즈마 발생장치는 공기정화기, 가습기, 탈취기, 공기청정기 등에 설치되어 자체 발생된 플라즈마를 이용해 실내 공기 중의 유해균을 살균하고 각종 유해가스 또는 냄새성분을 분해하여 실내 공기를 정화시키는 작용을 한다.

위와 같은 플라즈마 발생장치는 통상 볼륨 방전(volume discharge), 표면 방전(surface discharge), 공면 방전(coplanar discharge)으로 분류되는 유전체 장벽 방전(DBD; Dielectric Barrier Discharge) 방식을 이용하여 대기압 플라즈마를 발생시킨다. 그러나, 기존 방식을 이용한 플라즈마 발생장치는 일정 공간 내에서 균일하고 폭 넓게 플라즈마를 발생시키는데 한계가 있었으며, 특히, 공기정화기, 가습기, 탈취기 또는 공기청정기 등의 기기에 적용될 때 공기의 흐름을 방해하여 공기의 정화 효율을 떨어뜨리는 문제점을 가지고 있었다.

이에 대해, 공기의 흐름을 크게 방해하지 않고 균일하게 플라즈마를 발생시킬 수 있는 공기정화용 플라즈마 발생장치가 종래에 제안된 바 있으며, 이러한 종래의 기술은"공기 살균 및 유해가스 분해용 플라즈마 필터"라는 명칭으로 국내공개특허 제 2005-4638호에 개시된 바 있다.

종래의 플라즈마 발생장치는 도전체로만 된 주전극과 수지 소재의 유전체로 피복된 대향전극을 포함하되, 상기 주전극과 대향전극이 교차하여 복수의 공기통로 및 복수의 교차점을 갖는 스크린 구조를 형성하도록 되어 있다.

그러나, 위와 같은 종래의 플라즈마 발생장치는, 유전체가 수지 소재로 되어 있으므로, 연속적인 플라즈마 발생에 의해 유전체가 쉽게 파괴되는 문제점이 있었으며, 도전체만으로 된 주전극에 고전압이 인가될 때 사용자가 감전 사고를 당할 위험성이 크다는 문제점이 있었다.

게다가, 종래의 플라즈마 발생장치는 교차점에서 대향전극과 주전극의 위치가 가변되어 일정한 플라즈마 발생이 어렵고 플라즈마의 발생 효율이 떨어지는 문제점을 갖고 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 반대극성의 전극와이어들이 교차하여 우수한 공기흐름 및 균일한 플라즈마 발생을 보장하는 스크린 구조로 이루어지되, 전극와이어들의 교차점에 마련된 유전체관을 내구성 및 내열성이 뛰어난 소재로 형성하여 그 수명이 크게 향상된 공기정화용 플라즈마 발생장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 반대극성의 전극와이어들이 전체적으로 절연성 소재로 피복되어 있어 감전사고의 위험성이 제거된 공기정화용 플라즈마 발생장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 전극와이어간의 교차점들 수에 대응되는 복수의 유전체관을 가져 유전체 재료 구입에 따른 비용을 줄여주고 또한 강성의 유전체 사용에도 불구하고 전극와이어들의 자유로운 변형을 보장하여 그 범용성이 크게 확대된 공기정화용 플라즈마 발생장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 반대극성의 전극와이어들을 각각 유지해주는 중공 및 전극유지홈을 구비하여 교차점에서의 전극와이어의 위치 가변 및 이에 따른 플라즈마 발생 효율의 저하를 막는 공기정화용 플라즈마 발생장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 유전체관의 표면에 전극유지홈과 이에 교차되는 플라즈마 발생홈이 마련되어, 상기 플라즈마 발생홈에 의해 전극와이어와 공기의 접촉면적이 확장되고, 이에 따라 플라즈마 발생효율이 크게 향상된 공기정화용 플라즈마 발생장치를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 전원인가에 의해 플라즈마를 발생시켜 공기를 살균 또는 정화하는 공기정화용 플라즈마 발생장치를 제공하되, 이 공기정화용 플라즈마 발생장치는, 반대 극성을 갖고 서로 교차되어 복수의 교차점 및 이에 상응하는 복수의 공기통로를 갖는 스크린을 형성하는 제 1 및 제 2 전극와이어와, 내측 중공을 통해 제 1 전극와이어 상에 끼워져 유지되며 외측 표면에서 제 2 전극와이어에 인접해 있는 세라믹 소재의 유전체관을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 제 1 및 제 2 전극와이어는 절연재로써 피복되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 유전체관은 복수의 교차점 각각에 마련되어 교차점들 사이에서 제 1 전극와이어의 노출을 허용하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제 1 및 제 2 전극와이어 중 적어도 하나의 표면에는 공기정화기능을 높이기 위해서 나노은, 나노금, TiO₂와 같은 기능성 물질을 코팅 할 수도 있다.

본 발명에 일 실시예에 따른 공기정화용 플라즈마 발생장치는, 제 1 및 제 2 전극와이어의 교차로 형성된 스크린이 액자형의 프레임에 지지된 채 외부의 판형 가습필터에 인접하게 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 공기정화용 플라즈마 발생장치는, 제 1 및 제 2 전극와이어의 교차로 형성된 스크린이 원통형의 가습필터를 둘러싼 채 그 가습필터 상에서 지지되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 유전체관의 외측표면에는 상기 제 2 전극와이어가 끼워 유지되는 전극유지홈이 형성되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는, 상기 유전체관의 외측표면에는 상기 전극유지홈과 교차되는 플라즈마 발생홈이 형성된다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화용 플라즈마 발생장치(이하, 플라즈마 발생장치로 칭함)를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 발생장치를 개략적으로 도시한 구성도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 주요부를 확대 도시한 확대사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 플라즈마 발생장치(10)는 반대극성을 갖는 제 1 및 제 2 전극와이어(12a, 12b)와, 제 1 전극와이어(12a)와 제 2 전극와이어(12b) 사이의 전장(電場) 안에 놓이는 복수의 유전체관(14)을 포함한다.

제 1 및 제 2 전극와이어(12a, 12b)는 도 2의 확대도에 도시된 바와 같이 도전성의 전극심(122)과 그 위에 피복된 절연재(124)로 구성된다. 전극심(122)은 유연성을 가져 제 1 및 제 2 전극와이어(12a, 12b)의 자유로운 변형을 허용하고 절연재(124)는 전극심(122) 상에 전체적으로 피복되어 있어 제 1 및 제 2 전극와이어(12a, 12b)에 고전압이 인가되었을 때 사용자가 감전되는 것을 막아준다. 이 때, 절연재(124)의 소재 및 피복두께는 다양하게 변형 및 변경될 수 있지만, 본 실시예에서는, 전극심(122) 상에 에나멜 소재의 절연재(124)를 1~100㎛의 두께로 피복하여 사용한다. 이에 더하여, 제 1 및 제 2 전극와이어(12a, 12b)의 표면에는 나노은, 나노금 또는 TiO₂ 등의 물질이 코팅되는 것이 바람직하며, 이러한 코팅은 플라즈마 발생장치(10)의 공기정화 또는 유해가스 분해 작용을 촉진시키는 작용 효과가 있다.

상기 제 1 및 제 2 전극와이어(12a, 12b)는 각각 외측의 고압 전원(V)에 연결되어 서로 반대 극성의 전류를 인가받되, 복수의 교차점에서 서로 90도 각도로 교차하여 복수의 공기통로(16)를 갖는 하나의 스크린(12)을 형성한다. 그리고, 상기한 스크린(12)은 액자형의 프레임(11) 내에 견고하게 지지되는데, 이 프레임(11)의 측면에는 외측의 교류전원과 전극와이어와(12a, 12b)의 접속을 위한 전원접속부(111)가 마련된다.

유전체관(14)은 교차점들의 개수에 상응하는 복수개로 마련되어 그 교차점들 각각에서 플라즈마 발생을 위한 장벽을 형성하되, 플라즈마의 연속 발생에 대해 파괴되지 않도록 내구성 및 내열성이 큰 세라믹 소재로 형성된다. 이 때, 용어 "세라믹"은 비금속의 무기질 재료를 통틀어 이르는 용어로서 좁은 의미의 세라믹은 물론이고 유리, 석영 등의 무기질 재료를 포함하는 의미로 사용된 것이다.

도 3에 잘 도시된 바와 같이, 유전체관(14)들 각각의 단면 중심에는 제 1 전극와이어(12a)가 삽입되는 중공(142)이 형성되며 그 외측 표면에는 제 2 전극 와이어(12b)가 끼워져 유지되는 전극유지홈(144)과 그 전극유지홈(144)에 교차하는 플라즈마 발생홈(146)이 형성된다.

전술한 바와 같이, 유전체관(14)은 복수개로 마련된 채 제 1 전극와이어(12a)의 부분적인 노출을 허용하는 구조를 이룸으로써, 강성의 세라믹 유전체관(14)의 설치에도 불구하고 제 1 전극와이어(12a)가 충분한 유연성을 갖도록 해준다.

그리고, 유전체관(14)은 중공(142) 및 전극유지홈(144)에서 제 1 전극와이어(12a)와 제 2 전극와이어(12b)를 일정한 위치로 유지시켜 플라즈마를 발생을 일정하게 제어해준다. 특히, 유전체관(14)의 표면에서 전극유지홈(144)에 십자형으로 교차되는 플라즈마 발생홈(146)은 외부 공기와 제 2 전극와이어(12b)의 접촉면적을 확장시켜 전술한 전극유지홈(144)의 형성에도 불구하고 플라즈마 발생 효율이 저하되는 것을 막는다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 유전체관(14)은 외측 표면에 전극유지홈(144) 및 플라즈마 발생홈(146)을 갖지만, 외측표면에 전극유지홈 또는 플라즈마 발생홈의 형성 없이 제 1 전극와이어의 삽입을 위한 중공만을 구비한 세라믹 소재의 유전체관 또한 본 발명의 범위 내에 있음은 물론이다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예들을 도시한 도면들로서, 각각 판형 및 원통형을 갖는 가습필터와 함께 설치되는 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치를 예시한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 플라즈마 발생장치(10)는 제 1 및 제 2 전극와이어(12a, 12b)의 교차에 의해 형성된 스크린(14)이 액자형 프레임(11)에 지지되어 있되, 상기한 스크린(12)이 가습필터(100)에 인접하여 그 가습필터(100)로부터 과산화수소 및/또는 물을 공급받도록 되어 있다. 이 때, 가습필터(100)는 과산화수소 및/또는 물 공급통(104)을 구비하여, 과산화수소 및/또는 물을 수증기의 형태로 스크린 상의 유전체관(14) 부근에 공급한다. 이 때, 과산화수소 및/또는 물의 공급은 미도시된 송풍팬에 의해 이루어지되, 플라즈마 발생장치(10)는 제 1 및 제 2 전극와이어의 교차점(12a, 12b)에서 이온과 전자가 거의 같은 양으로 혼재하여 전기적으로 중성을 갖는 플라즈마 가스를 발생시키며, 이 플라즈마는 6의 원리도와 같이 과산화수소 또는 물로부터 분해된 다량의 OH 라디칼을 함유하여 각종 유해가스 또는 유해균을 분해 제거할 수 있다.

도 5를 참조로 하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생장치(10)는 원통형의 가습필터(200)와 함께 이용될 수 있으며, 이 때, 스크린(12)은 중공 원통형을 갖도록 변형된 채 원통형의 가습필터(200)를 둘러싼 후 그 가습필터(200) 상에서 지지된다. 이 때, 스크린(12)의 변형은 제 1 및 제 2 전극와이어(12a, 12b)가 유연성을 갖고 제 1 전극와이어(12a)에 끼워지는 유전체관(14)이 제 1 전극와이어(12a)와 제 2 전극와이어(12b)의 교차점에만 마련됨으로써 가능하다.

위와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치(10)는 제 1 및 제 2 전극와이어(12a, 12b)의 유연성에 의해 판형, 원통형 또는 다른 기하학적 형상으로 제조될 수 있으며, 이는 상기 플라즈마 발생장치(10)가 다양한 형상의 필터 구조물을 갖는 공기정화기, 공기청정기, 가습기 또는 탈취기 등에 다양한 형상으로 설치될 수 있도록 해준다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 따른 공기정화용 플라즈마 발생장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 7에 도시된 플라즈마 발생장치(20)는 중공을 구비한 채 기다랗게 형성된 세라믹 소재의 유전체관(24)을 포함한다. 이 유전체관(24)은 제 1 전극와이어(22a)에 끼워져서 일열로 나열된 제 1 및 제 2 전극와이어(22a, 22b)의 교차점들을 가로지르도록 배치된다. 이러한 플라즈마 발생장치(20)는 유전체관(24)의 외측 표면이 제 2 전극와이어(22b)에 밀착되도록 배치된다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예들을 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 발생장치는 전극와이어들이 스크린 형태를 이루어 공기의 흐름을 방해하지 않고 균일하고 폭 넓게 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 특히, 전극와이어의 교차점에 마련된 유전체관이 내열성 및 내구성이 뛰어난 세라믹 소재로 형성되어 장기간의 연속적인 플라즈마 발생에도 불구하고 오랜 수명을 갖는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 플라즈마 발생장치는 전극와이어 전체가 절연재, 특히 에나멜로 피복된 구조를 이루어 전극와이어에 고압의 전원이 인가될 때 사용자가 감전되는 것을 막아주는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 플라즈마 발생장치는 전극와이어간의 교차점들 수에 대응되게 마련된 복수의 유전체관을 가져 유전체 재료 구입에 따른 비용을 줄여줄 수 있으며, 또한 강성을 갖는 세라믹 유전체관의 사용에도 불구하고 전극와이어들의 자유로운 변형을 보장하여 원통형 또는 다른 기하학적 형상의 구조물에 쉽게 설치할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 플라즈마 발생장치는 자체의 유전체관이 제 1 전극와이어의 삽입을 허용하는 중공과 제 2 전극와이어를 유지하는 전극유지홈을 구비하여 교차점에서의 전극와이어의 위치 가변 및 이에 따른 플라즈마 발생 효율의 저하를 막아주는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 플라즈마 발생장치는 유전체 상에 플라즈마 발생홈을 구비하고 그 발생홈에 공기가 채워져 있어 플라즈마 발생 효율을 보다 더 향상시켜주는 효과를 추가로 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화용 플라즈마 발생장치를 개략적으로 도시한 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 발생장치를 도시한 개략적인 구성도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 주요부분으로 확대하여 도시한 확대사시도.

도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기정화용 플라즈마 발생장치를 개략적으로 도시한 도면들.

도 6은 본 발명의 공기정화용 플라즈마 발생장치가 가습필터로부터 과산화수소/물을 공급받아 라디칼 플라즈마를 발생시키는 원리를 설명하는 원리도.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기정화용 플라즈마 발생장치를 개략적으로 도시한 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10, 20: 플라즈마 발생장치 12a, 12b, 22a, 22b: 전극와이어

14, 24: 유전체관 12; 스크린

142: 중공 144: 전극유지홈

146; 플라즈마 발생홈

Claims (8)

1. 전원인가에 의해 플라즈마를 발생시켜 공기를 살균 또는 정화하는 공기정화용 플라즈마 발생장치에 있어서,

   반대 극성을 갖되, 서로 교차되어 복수의 교차점 및 이에 상응하는 복수의 공기통로를 갖는 스크린을 형성하는 제 1 및 제 2 전극와이어와;

   내측 중공을 통해 제 1 전극와이어 상에 끼워져 유지되며 외측 표면에서 제 2 전극와이어에 인접해 있는 세라믹 소재의 유전체관을;

   포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화용 플라즈마 발생장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전극와이어는 절연재로써 피복된 것을 특징으로 하는 공기정화용 플라즈마 발생장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 유전체관은 복수의 교차점 각각에 마련되어 교차점들 사이에서 제 1 전극와이어의 노출을 허용하는 것을 특징으로 하는 공기정화용 플라즈마 발생장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전극와이어 중 적어도 하나의 표면에는 나노은, 나노금 및 TiO₂로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질이 코팅된 것을 특징으로 하는 공기정화용 플라즈마 발생장치.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 스크린이 액자형의 프레임에 지지된 채 외부의 판형 가습필터에 인접하게 설치된 것을 특징으로 하는 공기정화용 플라즈마 발생장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 스크린이 원통형의 가습필터를 둘러싼 채 그 가습필터 상에서 지지되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 플라즈마 발생장치.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유전체관의 외측표면에는 상기 제 2 전극와이어가 끼워 유지되는 전극유지홈이 형성된 것을 특징으로 하는 공기정화용 플라즈마 발생장치.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 유전체관의 외측표면에는 상기 전극유지홈과 교차되는 플라즈마 발생홈이 형성된 것을 특징으로 하는 공기정화용 플라즈마 발생장치.