KR100596511B1 - 공기청정기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 각종 유해가스가 포함된 공기를 분해하여 인체에 무해한 신선한 공기로 생성할 수 있도록 한 공기 청정기를 제공하는 것을 목적으로 하며,
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 공기 청정기는, 상하부가 개구되고, 상하로 소정 길이를 갖는 외통과; 상기 외통의 내부에 배치되고, 상하부가 개구된 내통과; 상기 내통의 하측 내부에 설치되어 외부로부터 공급된 전류에 의해 플라즈마 아크를 발생시키는 플라즈마 아크 발생수단과; 상기 플라즈마 아크 발생수단에서 발생되는 플라즈마 아크 발생영역을 둘러싸도록 상기 내통의 하측 외면에 설치되는 영구자석과; 상기 외통의 하측 개구부를 통해 공기를 유입시켜 상기 내통의 하측 개구부를 통해 상기 플라즈마 아크 발생수단을 통과하여 상기 내통의 상측 개구부를 지나 상기 외통의 상측 개구부로 토출되도록 상기 외통의 상하측의 개구부중 적어도 어느 한 개구부내에 설치되는 송풍팬을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
공기, 청정, 플라즈마, 아크,VOC, 광촉매, 와류발생, 오존, 이온, 라디칼
Description
도 1은 본 발명에 의한 공기청정기의 제1 실시예에 대한 구성을 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에서 플라즈마 아크 발생수단을 구성하는 전극부 및 돌기부의 외관의 일 실시예를 도시한 사시도.
도 3은 도 2에서 전극부에 설치된 돌기부의 다른 실시예를 나타낸 전극부의 평면도.
도 4는 도 2에서 전극부에 설치된 돌기부의 또 다른 실시예를 나타낸 전극부의 평면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에서 플라즈마 아크 발생수단을 구성하는 전극부의 다른 실시예를 나타낸 사시도.
도 6은 도 5에서 전극부에 설치된 돌기부의 다른 실시예를 나타낸 전극부의 평면도.
도 7은 도 5에서 전극부에 설치된 돌기부의 또 다른 실시예를 나타낸 전극부의 평면도.
도 8은 본 발명에 의한 공기 청정기의 제2 실시예에 대한 구성을 나타낸 단면도.
도 9는 본 발명에 의한 공기 청정기의 제3 실시예에 대한 구성을 나타낸 단면도.
도 10은 도 8 및 도 9에 도시된 전극부의 외관을 도시한 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 외통
102,101 : 상하측 개구부
200 : 내통
300 : 플라즈마 아크 발생수단
400 : 영구자석
500 : 송풍팬
305 : 지지체
310 : 전극부
311 : 결합부
301 : 공기 통과공
312 : 대응면
313 : 돌기부
330 : 전극부
331 : 결합부
600 : 제1 공기 여과부재
601 : 통공
700 : 바이패스수단
701 : 유입공
702 : 통로
703 : 바이패스공
704 : 안내판
800 : 제2 공기 여과부재
801 : 통공
900 : 감지센서
본 발명은 공기청정기에 관한 것으로, 각종 유해가스가 포함된 공기를 분해하여 인체에 무해한 신선한 공기가 생성할 수 있도록 한 공기청정기에 관한 것이다.
대기 오염은 중요한 환경적 관심사의 하나이다. 다양한 대기 오염 방지법안에도 불구하고, 광범위하고 지속적인 대기 오염에 의해 인간의 건강을 위협하고, 환경을 오염시킨다.
현재, 우리나라의 경우에도 공중의 건강을 해칠 수 있는 수준으로 오염된 대기하에서 생활하는 사람이 약5%~10% 정도에 이르는 수준이다.
더 나아가, 자외선을 흡수하는 오존층의 파괴는 과다한 자외선의 노출에 의 해 피부암등을 유발하여 인류의 건강을 해할 수도 있다. 이러한 대기 오염은 주로 유해가스의 방출에 의해 이루어진다.
벤젠, 톨루엔, 에탄, 에탄올 등과 같은 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compound;VOC)의 배출은 대기 오염에 의한 환경의 파괴 및 암등을 유발하는 원인이 되고 있다.
예를 들면, 벤젠, 톨루엔과 같은 경우 암유발 물질로 알려져 있으며, 황, 탄소 및 산소와 반응할 수 있는 다른 VOC들은 열과 태양빛의 존재하에 스모그를 형성할 수 있다.
한편, 탄화불소물질(CFC,PCFC)은 태양의 자외선으로부터 지구를 보호해주는 오존층을 파괴하는 물질로 알려져 유엔협정에 의해 점진적으로 사용을 금지시키고 있다.
따라서 상기한 문제를 야기하고 있는 유해가스를 처리하기 위해 다양한 방법이 개발되고 있는 추세에 있다.
본 발명은 상기와 같은 추세에 부응하여 각종 유해가스가 포함된 공기를 분해하여 인체에 무해한 신선한 공기가 생성할 수 있도록 한 공기청정기를 제공하는 것을 목적으로 하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 공기 청정기는, 상하부가 개구되고, 상하로 소정 길이를 갖는 외통과; 상기 외통의 내부에 배치되고, 상하부 가 개구된 내통과; 상기 내통의 하측 내부에 설치되어 외부로부터 공급된 전류에 의해 플라즈마 아크를 발생시키는 플라즈마 아크 발생수단과; 상기 플라즈마 아크 발생수단에서 발생되는 플라즈마 아크 발생영역을 둘러싸도록 상기 내통의 하측 외면에 설치되는 영구자석과; 상기 외통의 하측 개구부를 통해 공기를 유입시켜 상기 내통의 하측 개구부를 통해 상기 플라즈마 아크 발생수단을 통과하여 상기 내통의 상측 개구부를 지나 상기 외통의 상측 개구부로 토출되도록 상기 외통의 상하측의 개구부중 적어도 어느 한 개구부내에 설치되는 송풍팬을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 공기청정기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 공기청정기의 제1 실시예에 대한 구성을 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에서 플라즈마 아크 발생수단을 구성하는 전극부 및 돌기부의 외관의 일 실시예를 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2에서 전극부에 설치된 돌기부의 다른 실시예를 나타낸 전극부의 평면도이며, 도 4는 도 2에서 전극부에 설치된 돌기부의 또 다른 실시예를 나타낸 전극부의 평면도이며, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에서 플라즈마 아크 발생수단을 구성하는 전극부의 다른 실시예를 나타낸 사시도이며, 도 6은 도 5에서 전극부에 설치된 돌기부의 다른 실시예를 나타낸 전극부의 평면도이며, 도 7은 도 5에서 전극부에 설치된 돌기부의 또 다른 실시예를 나타낸 전극부의 평면도이며, 도 8은 본 발명에 의한 공기 청정기의 제2 실시예에 대한 구성을 나타낸 단면도이며, 도 9는 본 발명에 의한 공기 청정기 의 제3 실시예에 대한 구성을 나타낸 단면도이며, 도 10은 도 8 및 도 9에 도시된 전극부의 외관을 도시한 사시도이다.
본 발명에 의한 공기청정기는 도 1과 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 크게 외통(100)과, 내통(200)과, 플라즈마 아크 발생수단(300)과, 영구자석(400)과, 송풍팬(500)을 포함하여 이루어진다.
상기 외통(100)은 상하부가 개구되고, 상하로 소정 길이를 갖는다.
상기 내통(200)은, 상기 외통(100)의 내부에 배치되고, 상하부가 개구되게 구성된다.
상기 플라즈마 아크 발생수단(300)은 상기 내통(200)의 하측 내부에 설치되어 외부로부터 공급된 전류에 의해 플라즈마 아크를 발생시키는 역할을 한다.
상기 영구자석(400)은 상기 플라즈마 아크 발생수단(300)에서 발생되는 플라즈마 아크 발생영역을 둘러싸도록 상기 내통(200)의 하측 외면에 설치된다.
상기 송풍팬(500)은, 상기 외통(100)의 하측 개구부(101)를 통해 공기를 유입시켜 상기 내통(200)의 하측 개구부(201)를 통해 상기 플라즈마 아크 발생수단(300)을 통과하여 상기 내통(200)의 상측 개구부(202)를 지나 상기 외통(100)의 상측 개구부(102)로 토출되도록 상기 외통(100)의 상하측의 개구부(102)(101)중 적어도 어느 한 개구부내에 설치된다.
이제까지는 본 발명의 공기 청정기의 기본 구성을 설명하였다.
이하부터는 본 발명에 의한 공기 청정기의 구성을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 상기 플라즈마 아크 발생수단(300)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 내통(200)의 하측에 착탈 가능하게 결합됨과 아울러 상기 영구자석(400)의 하면을 지지하는 절연 재질의 지지체(305)와, 상기 내통(200)의 하측 내부에 일정 간격 이격된 상태로 배치되어 상기 지지체(305)에 착탈 가능하게 결합된 결합부(311)를 구비하며 도전성 재질로 이루어짐과 아울러 일례로 판상으로 형성된 적어도 두개 이상의 전극부(310)를 포함한다.
여기서, 상기 전극부(310)는 판상 이외에도 다른 형상으로 얼마든지 구현 가능함을 밝혀둔다.
그리고, 상기 전극부(310) 사이로 공기가 통과할 수 있도록 상기 지지체(305)에는 공기 통과공(301)이 형성되며, 상기 전극부(310)의 서로 마주 보는 대응면(312)은 소정 각도 경사지게 형성되며, 상기 전극부(310)의 결합부(311)를 통해 전원이 연결되며, 상기 내통(200)의 재질은 절연성인 것이 사용된다.
여기서, 상기 결합부(311)는 돌출된 봉형상으로, 상기 지지체(305)에 결합공(305a)을 형성하여 이에 삽입 결합되는 것이다.
그리고, 상기 전극부(310)의 대응면(312)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 전극부(310)의 상부측에서 하부측으로 갈수록 그 이격 거리가 점차적으로 축소되게 형성된다.
여기서, 상기 전극부(310)가 두개 인 경우에는 도 1, 도 2, 도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 마주보도록 대칭되게 배치된다.
상기 대응면(312)을 제외한 나머지 전극부(310)의 적어도 일측면에는 도 2, 도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 광촉매가 코팅된 도전성 재질의 돌기부(313)가 일체로 돌출 형성된다.
여기서, 상기 전극부(310)를 두개 사용하는 경우에는 한쌍의 전극부(310)에 선택적으로 양극(+)과 음극(-)의 전류가 흐르도록 한 후, 직류 또는 교류 전류가 흐르도록 한다.
한편, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전극부(310)가 세개인 경우에는 등각으로 배치되도록 한다.
여기서, 상기 대응면(312)을 제외한 나머지 전극부(310)의 적어도 일측면에는 광촉매가 코팅된 도전성 재질의 돌기부(313)가 일체로 돌출 형성된다.
그리고, 상기 돌기부(313)의 설치 각도는 다양하게 실시할 수 있음은 물론이다.
여기서, 상기 전극부(310)를 세개 사용하는 경우에는 3상 전류를 사용하기 위함이다.
이제까지 설명한 본 발명의 제1 실시예에 대한 공기 청정기의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 송풍팬(500)을 구동시키게 되면, 외통(100)의 외부 공기는 하측 개구부(101)를 통해 강제 유입된 후, 내통(200)의 하측 개구부(201)를 통해 상부로 유동된 다음, 내통(200)의 상측 개구부(202)를 지나 외통(100)의 상측 개구부(102)를 통해 외부로 배출된다.
상기와 같은 과정에서 전극부(310)에 각각 고전압 전력(직류/교류)을 공급하 게 되면, 상기 전극부(310)는 음극 또는 양극을 각각 띠게 되고, 두 전극부(310)간의 제일 짧은 구간에서 아크가 발생된다.
상기와 같은 아크는 상기 송풍팬(500)에 의해 흡입되는 유해가스가 포함된 공기의 유속에 의해 아크 접촉점이 전극부(310)의 하측에서 상측으로 이동하게 되면서 두 전극부(310)간의 아크 전압이 증가하게 된다.
상기 두 전극부(310) 사이에서 발생되는 아크의 전압은 최초 공급되는 고전력의 전압보다 크게 되면, 아크는 사라지게 되며, 이와 동시에 두 전극부(310) 사이의 가장 짧은 구간에서 아크가 재발생된다.
결국, 아크는 상기 두 전극부(310)중 하측에서 생성된 후, 최 상측에서 소멸되는 과정을 반복하게 된다.
그리고, 상기 아크는 상기 영구자석(400)의 자속 흐름에 의해 두 전극부(310)의 아크 접촉점에서 회전하게 되어 전극부(310)의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 송풍팬(500)에 의해 송풍되는 공기의 유속(또는 압력)에 의해 플라즈마 아크는 두 전극부(310) 사이를 하부측에서 상부측으로 슬라이딩 이동하게 되는데, 도 11에 도시된 바와 같이 아크가 슬라이딩 이동하는 공기 송풍 압력, 일정한 고전력을 공급하는 상태하에서 영구자석(400)의 자력선 세기를 Ⅰ보다 Ⅱ를 크게 하면 아크의 회전속도가 증가하게 됨을 알 수 있다.
즉, 아크는 상기 영구자석(400)의 자속 흐름에 의해 두 전극부(310)의 아크 접촉점에서 아크는 회전속도가 증가하게 되며, 결국에는 두 전극부(310)가 균일하 게 소모된다.
그리고, 본 발명은 도 12에 도시된 바와 같이, ㉠선과 ㉡선은 송풍팬(500)에 의한 공기 송풍량을 증가시키더라도 플라즈마 아크의 발생 전력이 무한정 증가하는 것이 아니고, 규정 공기 송풍량에서 플라즈마 아크의 발생 전력이 최대가 되는 것을 알 수 있다.
여기서, ㉠선과 ㉡선은 최초 두 전극부(310)에 공급된 전류로써, 서로 다른 전류가 공급되는 것을 나타낸다.
결국, 두 전극부(310)에 공급되는 전류가 서로 다르더라도 본 발명은 규정 공기 송풍량을 얼마로 하여야 계산할 수 있고, 이에 따라 플라즈마 아크의 발생 전력이 얼마까지 최대로 나오는 것을 계산할 수 있게 되는 것이다.
따라서, 플라즈마 아크 발생 전력의 최대치를 알게 되면 공기 정화 효율을 계산할 수 있게 되어, 송풍팬(500)을 효율적으로 제어하여 무리하게 과잉공기를 공급할 필요가 없게 된다.
아울러, 본 발명은 도 13에 도시된 바와 같이, 내통(200)의 직경이 다른 타입(㉢선,㉣선)에 따라 송풍팬(500)으로 공급되는 전류를 달리하게 되는데, 즉, 송풍팬(500)에 의한 공기 유량이 증가할수록 플라즈마 아크에서 발생되는 오존 발생량은 상대적으로 감소하게 된다.
그 이유는 주어진 아크 전력에서 발생되는 오존 발생량은 일정한 반면, 공기 유량의 증가는 오존 농도를 희석하기 때문이다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명은 도 11, 도 12, 도 13에 도시된 바와 같 이, 플라즈마 아크의 발생 전력, 아크 회전속도, 오존 발생량을 최적으로 구하기 위해 송풍팬(500)의 제어에 관계되는 것인바, 송풍팬(500)을 최대한 효율적으로 제어하면 된다.
여기서, 도 11 및 도 12 및 도 13의 설명은 후술하는 본 발명의 제2, 제3 실시예에 모두 적용됨을 밝혀두며, 후술하는 제2, 제3 실시예에서는 설명을 생략하기로 한다.
따라서, 상기 송풍팬(500)에 의해 이송되는 유해가스가 포함된 공기는 상기 아크에 의해 분해되어 인체에 무해한 공기로 변화되어 외통(100)의 상측 개구부(102)를 통해 외부로 배출된다.
한편, 상기 전극부(310)의 대응면(312)을 제외한 나머지 부분인 돌기부(313)에 코팅된 광촉매 두 전극부(310) 사이에서 발생된 플라즈마 아크에서 생성되는 저농도의 오존 및 자외선과 반응해서 다량의 강력한 산화물인 OH 라디칼(radical)을 발생시킨다.
상기와 같이 OH 라디칼(radical)이 발생됨으로 인해 유입되는 공기중의 이물질에 포함된 세균을 멸균시키며, 곰팡이등의 균류가 번식되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 플라즈마 아크에서 생성된 저농도의 오존은 공기중에 함유된 악취를 발생시키는 냄새 발생 물질과 화학적으로 결합하여 냄새를 내는 물질을 제거시킨다.
그리고, 공기중의 기타의 물질은 무해한 C02와 H2O로 산화된다.
이제까지는 본 발명의 제1 실시예에 대한 구성 및 작용을 설명하였다.
이하부터는 본 발명의 제2, 제3 실시예에 대한 설명을 하기로 한다.
한편, 본 발명에 의한 상기 플라즈마 아크 발생수단(300)의 제2, 제3 실시예로 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 내통(200)의 하측에 착탈 가능하게 결합됨과 아울러 상기 영구자석(400)의 하면을 지지하는 절연 재질의 지지체(305)와, 상기 내통(200)의 하측 내부에 배치되며, 상기 지지체(305)에 착탈 가능하게 결합된 결합부(331)를 하측에 구비하며 도전성 재질로 이루어짐과 아울러 원추 형상의 형성된 전극부(330)를 포함한다.
그리고, 상기 전극부(330)와 상기 내통(200) 사이로 공기가 통과할 수 있도록 상기 지지체(300)에는 공기 통과공(301)이 형성되며, 상기 전극부(330)와 상기 내통(200)에는 전원이 연결된다.
여기서, 상기 내통(200)의 재질은 도전성인 것을 사용한다.
상기 전극부(330)의 외면에는 도 10에 도시된 바와 같이, 일정한 간격을 두고 광촉매가 코팅된 코팅층(332)이 형성된다.
그리고, 상기 내통(200)의 내면과 상기 전극부(330)의 외주면의 간격은 전극부(330)의 상부측에서 하부측으로 갈수록 점차적으로 축소된다.
여기서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 내통(200)의 내주면은 수직 방향으로 일직선이 되게 형성된다.
그리고, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 내통(200)의 내주면중 상기 전극부(330)의 외주면과 대응하는 내주면 전체에는 경사면을 갖는 돌출 전극부(210)가 더 형성된다.
상기 돌출 전극부(210)에는 상하 방향으로 관통하는 소통공(211)이 형성되며, 상기 돌출 전극부(210)의 하측에는 상기 소통공(211)과 연결되도록 내부에 와류 형성공(221)을 갖는 와류발생기(220)가 구비된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제2 실시예(도 8참조)인 상기 플라즈마 아크 발생수단(300)이 적용된 공기 청정기의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 송풍팬(500)을 구동시키게 되면, 외통(100)의 외부 공기는 하측 개구부(101)를 통해 강제 유입된 후, 내통(200)의 하측 개구부(201)를 통해 상부로 유동된 다음, 내통(200)의 상측 개구부(202)를 지나 외통(100)의 상측 개구부(102)를 통해 외부로 배출된다.
상기와 같은 과정에서 내통(200)과 전극부(330)에 각각 고전압 전력(직류/교류)을 공급하게 되면, 상기 내통(200)과 전극부(330)는 음극 또는 양극을 각각 띠게 되고, 내통(200)과 전극부(330)간의 제일 짧은 구간에서 아크가 발생된다.
상기와 같은 아크는 상기 송풍팬(500)에 의해 흡입되는 유해가스가 포함된 공기의 유속에 의해 아크 접촉점이 내통(200)과 전극부(330)의 하측에서 상측으로 이동하게 되면서 내통(200)과 전극부(330)간의 아크 전압이 증가하게 된다.
상기 내통(200)과 전극부(330) 사이에서 발생되는 아크의 전압은 최초 공급되는 고전력의 전압보다 크게 되면, 아크는 사라지게 되며, 이와 동시에 내통(200) 과 전극부(330) 사이의 가장 짧은 구간에서 아크가 재발생된다.
따라서, 아크는 상기 내통(200)과 전극부(330)중 하측에서 생성된 후, 최 상측에서 소멸되는 과정을 반복하게 된다.
여기서, 상기 아크는 상기 영구자석(400)의 자속 흐름에 의해 내통(200)과 전극부(330)의 아크 접촉점은 회전하게 되어 내통(200)의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.
따라서, 상기 송풍팬(500)에 의해 이송되는 유해가스가 포함된 공기는 상기 아크에 의해 분해되어 인체에 무해한 공기로 변화되어 외통(100)의 상측 개구부(102)를 통해 외부로 배출된다.
한편, 상기 전극부(330)에 광촉매가 코팅된 코팅층(332)은 내통(200)과 전극부(330) 사이에서 발생된 플라즈마 아크에서 생성된 저농도의 오존 및 자외선과 반응해서 다량의 강력한 산화물인 OH 라디칼(radical)을 발생시킨다.
상기와 같이 OH 라디칼(radical)이 발생됨으로 인해 유입되는 공기중의 이물질에 포함된 세균을 멸균시키며, 곰팡이등의 균류가 번식되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 플라즈마 아크에서 생성된 저농도의 오존은 공기중에 함유된 악취를 발생시키는 냄새 발생 물질과 화학적으로 결합하여 냄새를 내는 물질을 제거시킨다.
그리고, 공기중의 기타의 물질은 무해한 C02와 H2O로 산화된다.
한편, 상기 코팅층(332)이 전극부(330)의 외면에 일정 간격, 예를 들어 세로 방향으로 코팅되어 있기 때문에, 상기 플라즈마 아크는 코팅층(332)에서는 발생되지 않고, 코팅층(332)이 없는 부분에서만 아크가 발생되기 때문에 결국에는 아크는 와류를 일으키면서 전극부(330)의 상부 방향으로 슬라이딩 이동하게 되는 것이다.
한편, 이제까지는 본 발명의 제2 실시예에 대한 작용을 설명하였다.
이하부터는 본 발명의 제3 실시예에 대한 작용을 설명하기로 한다.
먼저, 송풍팬(500)을 구동시키게 되면, 외통(100)의 외부 공기는 하측 개구부(101)를 통해 강제 유입된 후, 내통(200)의 하측 개구부(201)를 통해 상부로 유동된 다음, 내통(200)의 상측 개구부(202)를 지나 외통(100)의 상측 개구부(102)를 통해 외부로 배출된다.
상기와 같은 과정에서 돌출 전극부(210)와 전극부(330)에 각각 고전압 전력(직류/교류)을 공급하게 되면, 상기 돌출 전극부(210)와 전극부(330)는 음극 또는 양극을 각각 띠게 되고, 돌출 전극부(210)와 전극부(330)간의 제일 짧은 구간에서 아크가 발생된다.
상기와 같은 아크는 상기 송풍팬(500)에 의해 흡입되는 유해가스가 포함된 공기의 유속에 의해 아크 접촉점이 돌출 전극부(210)와 전극부(330)의 하측에서 상측으로 이동하게 되면서 돌출 전극부(210)와 전극부(330)간의 아크 전압이 증가하게 된다.
상기 돌출 전극부(210)와 전극부(330) 사이에서 발생되는 아크의 전압은 최초 공급되는 고전력의 전압보다 크게 되면, 아크는 사라지게 되며, 이와 동시에 돌 출 전극부(210)와 전극부(330) 사이의 가장 짧은 구간에서 아크가 재발생된다.
따라서, 아크는 상기 돌출 전극부(210)와 전극부(330)중 하측에서 생성된 후, 최 상측에서 소멸되는 과정을 반복하게 된다.
여기서, 상기 아크는 상기 영구자석(400)의 자속 흐름에 의해 돌출 전극부(210)와 전극부(330)의 아크 접촉점은 회전하게 되어 내통(200)의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.
따라서, 상기 송풍팬(500)에 의해 이송되는 유해가스가 포함된 공기는 상기 아크에 의해 분해되어 인체에 무해한 공기로 변화되어 외통(100)의 상측 개구부(102)를 통해 외부로 배출된다.
한편, 상기 전극부(330)에 광촉매가 코팅된 코팅층(332)은 돌출 전극부(210)와 전극부(330) 사이에서 발생된 플라즈마 아크에서 생성된 저농도의 오존 및 자외선과 반응하여서 다량의 강력한 산화물인 OH 라디칼(radical)을 발생시킨다.
상기와 같이 OH 라디칼(radical)이 발생됨으로 인해 유입되는 공기중의 이물질에 포함된 세균을 멸균시키며, 곰팡이등의 균류가 번식되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 플라즈마 아크에서 생성된 저농도의 오존은 공기중에 함유된 악취를 발생시키는 냄새 발생 물질과 화학적으로 결합하여 냄새를 내는 물질을 제거시킨다.
그리고, 공기중의 기타의 물질은 무해한 C02와 H2O로 산화된다.
한편, 상기 코팅층(332)이 전극부(330)의 외면에 일정 간격, 예를 들어 세로 방향으로 코팅되어 있기 때문에, 상기 플라즈마 아크는 코팅층(332)에서는 발생되지 않고, 코팅층(332)이 없는 부분에서만 아크가 발생되기 때문에 결국에는 아크는 와류를 일으키면서 전극부(330)의 상부 방향으로 슬라이딩 이동하게 되는 것이다.
한편, 이제까지 설명한 본 발명의 공기 청정기에 있어서, 상기 플라즈마 아크 발생수단(300)의 상측에 해당되는 상기 내통(200)의 내부에는 일정 크기의 통공(601)이 상하로 다수 관통 형성됨과 아울러 광촉매가 코팅된 제1 공기 여과부재(600)가 설치된다.
여기서, 상기 제1 공기 여과부재(600)는 바람직하게 벌집 형상으로 형성된다.
상기와 같이 제1 공기 여과부재(600)를 설치함으로써, 상기 플라즈마 아크 발생수단(300)을 지나 공기중 이온화되지 않은 공기가 일부 발생되는 데, 이 공기를 이온화된 공기와 혼합 처리할 수 있도록 한 것이다.
즉, 상기 제1 공기 여과부재(600)에는 광촉매가 코팅되어 있기 때문에, 이 광촉매는 상기 플라즈마 아크 발생수단(300)에서 발생되는 아크에서 생기는 자외선에 의해 촉매 반응하여 산소와 화학 반응하여 OH 라디칼(radical)을 생성토록 한다.
이로써, OH 라디칼(radical)의 발생량을 더욱더 증가시켜 공기중의 이물질을 살균, 정화시킬수 있게 되는 것이다.
한편, 본 발명은 상기와 같은 구성에서 공기를 상기 플라즈마 아크 발생수단(300)과 상기 제1 공기 여과부재(600) 사이의 내통(200)으로 공기를 바이패스시키는 바이패스수단(700)이 더 구비된다.
상기 바이패스수단(700)은, 상기 플라즈마 아크 발생수단(300)과 상기 제1 공기 여과부재(600) 사이의 내통(200)에 측부 방향으로 유입공(701)을 형성하고, 상기 외통(100)의 하측 개구부(101)를 통해 공기가 상기 내통(200)과 외통(100) 사이의 통로(702)를 통해 상기 유입공(701)으로 유입되도록 상기 지지체(300))에 바이패스공(703)을 형성하며, 상기 내통(200)과 외통(100) 사이의 통로(703)를 지나가는 공기가 상부측으로 유입되는 것을 차단함과 아울러 상기 유입공(701)으로 유입되도록 안내하는 안내판(704)을 상기 제1 공기 여과부재(600)에 인접하여 상기 내통(200)과 외통(100) 사이에 설치하여서 이루어진다.
상기와 같이, 바이패스수단(700)을 구비함으로써, 송풍팬(500)에 의해 송풍되는 공기가 플라즈마 아크 발생수단(300)을 통과하면서 정화되는 규정 정화량을 초과하여 공급될때, 상기 플라즈마 아크 발생수단(300)과 상기 제1 공기 여과부재(600) 사이의 내통(200)으로 공기를 바이패스시킴으로써, 상기 제1 여과수단(600)에 의해 보다 많이 이온화되도록 하여 OH 라디칼(radical) 발생량을 증가시킬 수 있도록 함에 있다.
한편, 본 발명은 상기와 같이 구성된 본 발명에서 상기 내통(200)의 상측 개구부(202)에는 수개의 통공(801)을 구비한 세라믹 재질의 제2 공기 여과부재(800)가 설치된다.
상기 제2 공기 여과부재(800)의 재질은 La2CuO4를 사용함이 바람직하다.
상기와 같이 세라믹 재질의 제2 공기 여과부재(800)를 더 구비함으로써, 공기중의 함유된 N0x 및 미세입자의 유해물질을 여과시켜줄수 있거나, 질소산화물과 탄화수소물 함유 가스를 여과하게 된다.
그리고, 본 발명은 상기와 같은 구성에서 상기 외통(100)의 상측 개구부(102)에는 공기의 오염 정도를 센싱하는 감지센서(900)가 더 구비하여 실제로 정화되어 배출되는 공기의 오염정도를 센싱하여 기기의 고장 유무 및 이상 정도와 성능을 사용자가 알 수 있도록 하였다.
이제까지 설명한 본 발명의 구성중에서 상기 전극부(310)의 재질은 구리, 철, 티탄늄, 구리합금, 철합금, 티탄늄 합금중의 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명은 상기 전극부(300)와 내통(200)의 재질은 구리, 철, 티탄늄, 구리합금, 티탄늄 합금, 철합금중의 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 영구자석(400)은 페라이트(ferrite) 자석, 알니코(alnico) 자석, 네오디뮴(neodymium) 자석 중의 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 영구자석(400)의 세기는 100 가우스에서 500가우스 사이가 되도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 광촉매는 TiO2,MnO2,NiO중의 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 상기와 같은 구성에서, 상기 외통(100)의 하측 개구부(101)측에 오존 발생량이 조절되는 오존발생기(510)를 더 구비함으로써, 별도로 오존을 조절하여 공급할수 있도록 구성할 수 있음은 물론이다.
이상 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 의한 공기 청정기에 따르면, 각종 유해가스가 포함된 공기를 분해하여 인체에 무해한 신선한 공기가 생성할 수 있고, OH 라디칼(radical)을 발생시키는 수단으로 별도의 자외선 발생 램프를 사용하지 않아도 된다.
Claims (26)
- 상하부가 개구되고, 상하로 소정 길이를 갖는 외통(100)과;상기 외통(100)의 내부에 배치되고, 상하부가 개구된 내통(200)과;상기 내통(200)의 하측 내부에 설치되어 외부로부터 공급된 전류에 의해 플라즈마 아크를 발생시키는 플라즈마 아크 발생수단(300)과;상기 플라즈마 아크 발생수단(300)에서 발생되는 플라즈마 아크 발생영역을 둘러싸도록 상기 내통(100)의 하측 외면에 설치되는 영구자석(400)과;상기 외통(100)의 하측 개구부(101)를 통해 공기를 유입시켜 상기 내통(200)의 하측 개구부(201)를 통해 상기 플라즈마 아크 발생수단(300)을 통과하여 상기 내통(200)의 상측 개구부(202)를 지나 상기 외통(100)의 상측 개구부(102)로 토출되도록 상기 외통(100)의 상하측의 개구부(102)(101)중 적어도 어느 한 개구부내에 설치되는 송풍팬(500)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 1 항에 있어서,상기 플라즈마 아크 발생수단(300)은,상기 내통(200)의 하측에 착탈 가능하게 결합됨과 아울러 상기 영구자석(400)의 하면을 지지하는 절연 재질의 지지체(305)와;상기 내통(200)의 하측 내부에 일정 간격 이격된 상태로 배치되어 상기 지지체(305)에 착탈 가능하게 결합된 결합부(311)를 구비하며, 도전성 재질로 이루어짐 과 아울러 적어도 두개 이상의 전극부(310)를 포함하며,상기 전극부(310) 사이로 공기가 통과할 수 있도록 상기 지지체(300)에는 공기 통과공(301)이 형성되며,상기 전극부(310)의 서로 마주 보는 대응면(312)은 소정 각도 경사지게 형성되며,상기 전극부(310)에는 전원이 연결되며,상기 내통(200)의 재질은 절연성인 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 2 항에 있어서, 상기 대응면(312)은 상기 전극부(310)의 상부측에서 하부측으로 갈수록 그 이격 거리가 점차적으로 축소되는 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 3 항에 있어서, 상기 전극부(310)가 두개 인 경우에는 서로 마주보도록 대칭되게 배치된 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 4 항에 있어서, 상기 대응면(312)을 제외한 나머지 전극부(310)의 적어도 일측면에는 광촉매가 코팅된 도전성 재질의 돌기부(313)가 일체로 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 3 항에 있어서, 상기 전극부(310)가 세개인 경우에는 등각으로 배치된 것 을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 6 항에 있어서, 상기 대응면(312)을 제외한 나머지 전극부(310)의 적어도 일측면에는 광촉매가 코팅된 도전성 재질의 돌기부(313)가 일체로 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 1 항에 있어서,상기 플라즈마 아크 발생수단(300)은,상기 내통(200)의 하측에 착탈 가능하게 결합됨과 아울러 상기 영구자석(400)의 하면을 지지하는 절연 재질의 지지체(305)와;상기 내통(200)의 하측 내부에 배치되며, 상기 지지체(305)에 착탈 가능하게 결합된 결합부(331)를 하측에 구비하며, 도전성 재질로 이루어짐과 아울러 원추 형상의 형성된 전극부(330)를 포함하며,상기 전극부(330)와 상기 내통(200) 사이로 공기가 통과할 수 있도록 상기 지지체(300)에는 공기 통과공(301)이 형성되며,상기 전극부(330)와 상기 내통(200)에는 전원이 연결되며,상기 내통(200)의 재질은 도전성인 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 8 항에 있어서, 상기 전극부(330)의 외면에 일정한 간격을 두고 광촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 9 항에 있어서, 상기 내통(200)의 내면과 상기 전극부(330)의 외주면의 간격은 전극부(330)의 상부측에서 하부측으로 갈수록 점차적으로 축소되는 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 10 항에 있어서, 상기 내통(200)의 내주면은 수직 방향으로 일직선이 되게 형성된 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 10 항에 있어서, 상기 내통(200)의 내주면중 상기 전극부(330)의 외주면와 대응하는 내주면 전체에는 경사면을 갖는 돌출 전극부(210)가 더 형성된 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 12 항에 있어서,상기 돌출 전극부(210)에는 상하 방향으로 관통하는 소통공(211)이 형성되며,상기 돌출 전극부(210)의 하측에는 상기 소통공(211)과 연결되도록 내부에 와류 형성공(221)을 갖는 와류발생기(220)가 구비된 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서,상기 플라즈마 아크 발생수단(300)의 상측에 해당되는 상기 내통(200)의 내부에는 일정 크기의 통공(601)이 상하로 다수 관통 형성됨과 아울러 광촉매가 코팅된 제1 공기 여과부재(600)가 설치된 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 14 항에 있어서, 상기 제1 공기 여과부재(600)는 벌집 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 2 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서,상기 플라즈마 아크 발생수단(300)과 상기 제1 공기 여과부재(600) 사이의 내통(200)으로 공기를 바이패스시키는 바이패스수단(700)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 16 항에 있어서,상기 바이패스수단(700)은,상기 플라즈마 아크 발생수단(300)과 상기 제1 공기 여과부재(600) 사이의 내통(200)에 측부 방향으로 유입공(701)을 형성하고,상기 외통(100)의 하측 개구부(101)를 통해 공기가 상기 내통(200)과 외통(100) 사이의 통로(702)를 통해 상기 유입공(701)으로 유입되도록 상기 지지체(300))에 바이패스공(703)을 형성하며,상기 내통(200)과 외통(100) 사이의 통로(703)를 지나가는 공기가 상부측으 로 유입되는 것을 차단함과 아울러 상기 유입공(701)으로 유입되도록 안내하는 안내판(704)을 상기 제1 공기 여과부재(600)에 인접하여 상기 내통(200)과 외통(100) 사이에 설치하여서 이루어진 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 17 항에 있어서, 상기 내통(200)의 상측 개구부(202)에는 수개의 통공(801)을 구비하여 진산화물과 탄화물 함유 가스를 여과하는 제2 공기 여과부재(800)가 설치된 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 18 항에 있어서, 상기 외통(100)의 상측 개구부(102)에는 공기의 오염 정도를 센싱하는 감지센서(900)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 2 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 전극부(310)의 재질은 구리, 철, 티탄늄, 구리합금, 철합금, 티탄늄 합금중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 8 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 전극부(300)와 내통(200)의 재질은 구리, 철, 티탄늄, 구리합금, 철합금, 티탄늄 합금중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 영구자석(400)은 페라이트(ferrite) 자석, 알니코(alnico) 자석, 네오디뮴(neodymium) 자석 중의 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 1 항 또는 제 22 항에 있어서, 상기 영구자석(400)의 세기는 100 가우스에서 500가우스 사이인 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 11 항에 있어서, 상기 광촉매는 TiO2, MnO2, NiO중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 18 항에 있어서, 상기 제2 공기 여과부재(800)의 재질은 La2CuO4인 것을 특징으로 하는 공기청정기.
- 제 18 항에 있어서,상기 외통(100)의 하측 개구부(101)측에 오존발생기(510)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공기청정기.
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