KR100997165B1 - 공기 청정 및 살균용 플라즈마 발생장치에 사용되는 변압기 - Google Patents

공기 청정 및 살균용 플라즈마 발생장치에 사용되는 변압기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기 청정 및 살균용 플라즈마 발생장치에 사용되는 변압기에 관한 것으로, 일단이 개방된 원통형상의 유리관과, 상기 유리관 내부에 삽입된 원통형상의 제1전극과, 상기 유리관의 개방단을 밀폐하는 엔드캡과, 상기 엔드캡에 고정되고 상기 유리관 내부로 연장되며 +전원이 공급되는 접속로드와, 상기 접속로드의 단부에 고정되고 상기 제1전극의 내주면과 접촉배치되는 접속단자와, 상기 유리관의 외주면에 고정되며 -전원이 공급되는 제2전극을 포함하는 공기청정용 플라즈마 발생장치에 있어서; 상기 제1,2전극에 인가되는 전압은 변압기를 통해 승압된 펄스형 직류 고전압이고; 상기 변압기는 절연된 상태로 제1,2층을 이루도록 보빈에 권선되고, 교류를 입력받는 1차측 제1,2층 코일과; 상기 1차측 제2층 코일 위에 절연된 상태로 제3,4층을 이루되 제3층의 끝단과 제4층의 시작단이 공통단자로 인출되고, 제3층의 시작단은 제1전극에 접속되는 양극으로 사용되며, 제4층의 끝단은 제2전극에 접속되는 음극으로 사용되는 2차측 제3,4층 코일로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 청정 및 살균용 플라즈마 발생장치에 사용되는 변압기를 제공한다.
본 발명에 따르면, 직류 고전압을 균일하고 안정적으로 인가하여 산소분자를 이온화할 때 음이온은 물론 양이온까지 생성되게 함으로써 유해가스 분해율 및 악취 제거율이 극대화되고, 화학약품을 전혀 사용하지 않으면서 단지 공기중에 존재하는 산소를 고도의 해리에너지를 갖도록 이온화시켜 플라즈마 형태로 처리함으로써 유해한 2차 생성물을 만들지 않고도 공기 정화기능이 탁월한 효과를 얻을 수 있다.

Description

공기 청정 및 살균용 플라즈마 발생장치에 사용되는 변압기{TRANSFORMER USING PLASMA GENERATING APPARATUS FOR AIR CLEANING AND STERILIZING}
본 발명은 공기 청정 및 살균용 플라즈마 발생장치에 사용되는 변압기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유전체와 망상 전극을 사용하여 균일하고 고효율적인 플라즈마를 발생시키고, 오존 생성을 억제하면서 양이온을 생성시켜 유해가스를 효과있게 정화 제거할 수 있도록 개선된 공기 청정 및 살균용 플라즈마 발생장치에 사용되는 변압기에 사용되는 변압기에 관한 것이다.
일반적으로, 플라즈마는 전기가 통하는 국부적 전리상태의 가스로 이온, 전자, 중성입자 및 라디칼로 이루어져 있으며, 기체, 액체 및 고체와는 다른 성질을 갖는 제4의 물질상태를 말한다.
이러한 플라즈마는 높은 온도 또는 전기장을 가하여 얻을 수 있으며, 화학적, 또는 물리적으로 반응성이 대단히 강하다.
이와 같은 플라즈마의 특성 때문에 주로 금속, 폴리머, 나일론 등 각종 재료의 표면에너지를 변화시켜 접합강도를 높이기 위한 세정, 표면개질 등의 분야에서 유용하게 활용되어 왔다.
최근에는 공개특허 제2005-0050300호 '공기청정용 프라즈마 모듈'를 비롯한 다수의 특허들을 통해 공기정화 분야, 예컨대 가정용, 업소용을 비롯한 산업용 대단위 설비에 이르기까지 플라즈마를 활용한 기술들이 다양한 형태로 발전되고 있다.
특히, 반도체를 비롯한 LCD, OLED 등의 제조공정중 발생되는 유해가스들은 그 처리를 위해 많은 비용이 소모되나 투자된 비용 대비 처리 효율이 높지 않음은 물론 처리되지 못하는 가스도 있어 이에 대한 기술 개발이 시급한 실정이다.
예컨대, 반도체 제조공정 중 식각공정 또는 증착공정을 수행할 때에 사용되는 과불화 화합물(PFC) 계열의 공정가스로부터 파생되는 환경오염, 특히 지구온난화를 초래하며, 다른 예로 황화수소에 의한 많은 폐단들은 이미 공연히 알려져 있는 상황이다. 뿐만 아니라, VOC를 포함한 다양한 유해가스로 인한 폐단들도 주지된 사실이다.
이를 방지하기 위해, 반도체를 비롯한 LCD, OLED 등의 제조설비에는 제조공정중 발생하는 각종 독성가스, 산성가스, 가연성가스 및 배출되는 공정가스를 정제하기 위한 세정 또는 약액설비(Gas or Wet Scrubber)를 구비하고 있으며, 보통 연소분해법, 촉매분해법, 플라즈마분해법을 통해 처리하고 있다.
이 경우, 연소분해법은 공정진행중 발생된 유해가스를 연소시켜 무해화시키는 방법으로 안전성, 처리효율면에서 우수하지만 연소과정에서 NOx, SOx, 폐수 등과 같은 2차 생성물이 유발되므로 이를 처리하기 위한 별도의 설비가 필요하다는 단점이 있고; 촉매분해법은 과불화 화합물 가스를 물에 통과시킨 후 이를 300~800℃로 가열시킨 촉매로 충진된 관내로 유입시켜 공기와 물의 환경에서 촉매에 의해 분해시키는 방법으로서 효율성면에서는 우수하나 PFC를 포함한 유해가스나 폐수의 완전처리가 어려우며, 또 각 유해가스 특성에 맞는 촉매제의 개발이 선행되어야 하고 미지의 혼합가스에 대한 처리가 불가능하다는 점, 주기적으로 촉매제를 교환해야 하는 등의 단점이 있고; 플라즈마분해법은 고온 및 저온 플라즈마를 이용하여 유해가스를 쉽게 처리할 수 있는 물질로 변화시킴으로써 과불화 화합물 가스를 처리하게 되는데 대단위 설비가 필요하고, 가스의 처리용량에 따라 플라즈마 반응기의 크기가 증가될수록 플라즈마 밀도와 에너지가 현저하게 감소되어 처리효율이 현격히 떨어지는 단점이 있다.
특히, 플라즈마처리의 경우 필수적으로 발생되는 오존은 강한 살균력을 제공하지만 일정량을 넘게 되면 실내 공기 정화의 경우 인체에 치명적인 해를 끼치므로 상당한 주의가 요망되며 환경법에 의해 규제되고 있어 제어가 용이치 않다는 단점도 있다.
뿐만 아니라, 선행기술인 공개특허 제2005-0050300호에서 밝히고 있듯이 단속적인 고전압 인가에 한계가 있어 코로나 방전을 통한 플라즈마로 유해가스를 정화하는데는 한계가 있었다.
즉, 통상 고전압 펄스 발생회로는 각종 시험장비와 저온 및 고온 플라즈마 발생장치 레이저 전원 등 고전압 펄스 전계를 필요로 하는 특수한 용도에 널리 사용되고 있는데, 기존의 고전압 펄스 발생장치는 전기 기기의 임펄스 시험에 널리 쓰이는 스파크 갭을 이용한 막스 제너레이터(Marx generator)방식과 고압 직류전원을 이용하여 충전소자에 에너지를 저장한 뒤에 이를 고압 스위치로 스위칭하여 펄스를 성형하는 방식 또는 펄스 변압기를 이용하여 저압 펄스를 고압으로 승압하는 방식등이 있는데 이러한 스파크 갭을 이용하거나 진공관식 고전압 스위치를 이용하는 기존의 방식은 장치의 수명이 짧으며 또한, 고압 전원회로가 필요하므로 회로가 복잡하다는 단점이 있고, 또 펄스 변압기를 직접 이용하는 방식은 승압비가 클수록 상승시간을 얻는데에 많은 어려움이 있다.
예컨대, 도 1은 스파크 갭을 이용한 종래의 펄스전압 발생회로를 도시한 것이고, 도 2는 사이라트론(thyratron) 또는 사이리스터(thyristor)를 이용한 종래 펄스전압 발생회로를 도시한 것인데, 간단한 구조로 손쉽게 고전압 대전력 펄스를 만들 수 있는 장점이 있음에도 불구하고 도 1의 구조는 기본적으로 스파크갭의 동작을 위하여 입력단에 직류 고전압이 필요하며, 펄스전압의 발생시점을 맞추기 위한 특수한 트리거 회로가 요구된다. 도 2의 회로는 투입스위치를 이용한 방식으로 수십 kV, 수 kA급의 펄스 발생에 주로 이용되는데 이러한 회로는 소용량의 펄스 발생회로에는 적합하지가 않고, 특히 장치의 수명이 매우 짧으며 구형파 펄스를 얻으려면 펄스 성형회로가 부가되어야 하며, 펄스 폭 제어가 아주 어렵다는 단점이 있어 본 발명과 같은 공기 청정 및 살균용 플라즈마 발생장치에 사용하기는 곤란하였다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 가스정화용 DBD(Dielectric Barrier Discharge) 방전 방식을 사용하되 고압으로 승압된 직류 전원을 1초에 수천회 이상 펄스시켜 단속적으로 인가함으로써 안정적인 스트리머 플라즈마 발생을 유도하고, 이를 통해 음이온 이외 양이온을 생성하게 하여 상대적으로 오존 발생을 억제하고, 과산화라디칼인 무기성 과산화산소(O2 -2) 또는 O- 2를 만들어 인체에 무해하면서 20여 종에 이르는 유해가스를 쉽고 안전하게 이온화시켜 정화하고 악취를 제거할 수 있도록 한 공기 청정 및 살균용 플라즈마 발생장치에 사용되는 변압기를 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 일단이 개방된 원통형상의 유리관과, 상기 유리관 내부에 삽입된 원통형상의 제1전극과, 상기 유리관의 개방단을 밀폐하는 엔드캡과, 상기 엔드캡에 고정되고 상기 유리관 내부로 연장되며 +전원이 공급되는 접속로드와, 상기 접속로드의 단부에 고정되고 상기 제1전극의 내주면과 접촉배치되는 접속단자와, 상기 유리관의 외주면에 고정되며 -전원이 공급되는 제2전극을 포함하는 공기청정용 플라즈마 발생장치에 있어서; 상기 제1,2전극에 인가되는 전압은 변압기를 통해 승압된 펄스형 직류 고전압이고; 상기 변압기는 절연된 상태로 제1,2층을 이루도록 보빈에 권선되고, 교류를 입력받는 1차측 제1,2층 코일과; 상기 1차측 제2층 코일 위에 절연된 상태로 제3,4층을 이루되 제3층의 끝단과 제4층의 시작단이 공통단자로 인출되고, 제3층의 시작단은 제1전극에 접속되는 양극으로 사용되며, 제4층의 끝단은 제2전극에 접속되는 음극으로 사용되는 2차측 제3,4층 코일로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 청정 및 살균용 플라즈마 발생장치에 사용되는 변압기를 제공한다.
이때, 상기 변압기의 양극을 통해 출력되는 전압중 피크 투 피크 전압은 최소 600V 이며; 상기 변압기의 음극을 통해 출력되는 전압중 피크 투 피크 전압은 최소 3000V인 것에도 그 특징이 있다.
또한, 상기 변압기를 통해 인가되는 펄스는 최소 1초에 1000회 이상인 것에도 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 직류 고전압을 균일하고 안정적으로 인가하여 산소분자를 이온화할 때 음이온은 물론 양이온까지 생성되게 함으로써 유해가스 분해율 및 악취 제거율이 극대화되고, 화학약품을 전혀 사용하지 않으면서 단지 공기중에 존재하는 산소를 고도의 해리에너지를 갖도록 이온화시켜 플라즈마 형태로 처리함으로써 유해한 2차 생성물을 만들지 않고도 공기 정화기능이 탁월한 효과를 얻을 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 펄스 발생회로를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치의 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치에 사용되는 변압기의 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치에 사용되는 변압기의 회로도이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치는 유전체로 작용하여 전기용량을 증대시키는 유리관(100)을 포함한다.
여기에서, 유전체(Dielectric Substance)는 전기장을 가할 때 전기분극(편극:polarization)에 의해 전기장이 줄어들면서 상대적으로 전기용량을 증대시키는 절연물질 중 하나를 말한다.
본 발명에서는 이러한 유리관(100)을 유전체로 사용하여 전기용량을 높이면서 전류의 흐름을 최상으로 유지하고 워크팩터(work-factor)를 증가시켜 유리관(100) 방벽을 뚫고 나가는 전자사태(avalanch effect)를 극대화시킬 수 있다.
특히, 상기 유리관(100)을 포함한 내장되는 부품들은 모두 기름기가 완전히 제거되어야 하는데, 이를 위해 세제로 충분히 세척된 상태로 사용되어야 한다. 이는 유리관(100)에 기름기가 남아 있을 경우 방전시 산화작용에 의해 변색되는 문제와, 그로 인한 수명단축 및 효율 저하를 초래하기 때문에 이를 방지하기 위함이다.
또한, 상기 유리관(100)은 일단이 밀폐되고, 타단은 개방된 원통형상으로 형성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 유리관(100)의 내부에는 원형시트 형태의 제1전극(200)이 내장되고, 제1전극(200)에는 다수의 구멍(210)이 형성된다.
이때, 상기 구멍(210)과 함께 스트리머 플라즈마 발생을 촉진하기 위해 상기 제1전극(200)은 도전체로서, 그 중에서도 알루미늄 재질로 형성함이 더욱 바람직하다.
특히, 알루미늄을 선택한 이유는 원통형상으로 가공하기 쉽고 가격이 저렴하기 때문이다.
이 경우, 상기 구멍(210)은 코로나 방전을 극대화시켜 스트리머 플라즈마 발생을 촉진하는 기능을 담당한다.
즉, 대전면적은 높이면서 전하(charge)를 부분 집중시켜 전자발생 효율을 높임으로써 코로나 방전 발생은 높이되 아크 방전은 억제하면서 스트리머 플라즈마를 원활히 유도할 수 있도록 하여 준다.
덧붙여, 상기 구멍(210)과 함께 스트리머 플라즈마 발생을 촉진하기 위해 상기 제1전극(200)은 알루미늄 재질로 형성함이 더욱 바람직하다.
아울러, 상기 제1전극(200)의 내주면에는 접속단자(220)가 접속된다.
상기 접속단자(220)는 대략 원뿔대 형상을 갖고 상기 제1전극(200)의 내주면과 안정적으로 탄성 접촉되어 원활한 전기 공급이 가능하도록 배치된다.
그리고, 상기 접속단자(220)는 접속로드(230)에 고정볼트(240)로 고정된다.
이때, 상기 접속로드(230)는 봉형상의 도전체로서, 알루미늄 소재로 이루어진다.
뿐만 아니라, 상기 유리관(100)의 개방단은 엔드캡(end cap)(300)에 의해 밀폐되며, 상기 접속로드(230)의 단부는 상기 엔드캡(300)의 중앙에서 접속볼트(미도시)로 볼트고정되고, 상기 접속볼트에는 +전원이 인가된다.
아울러, 상기 엔드캡(300)은 산성(acid)이 없는 실리콘 소재로 형성됨이 바람직하며, 불연성/난연성을 갖도록 하여 코로나 방전시 안전성을 확보하도록 함이 더욱 바람직하다.
아울러, 상기 엔드캡(300)에 의해 유리관(100)이 밀폐될 때 내부에 불활성 가스, 바람직하기로는 아르곤(Ar) 가스가 충전되면 안정적인 스트리머 플라즈마를 더욱 고효율적으로 발생시킬 수 있다.
이 경우, 반드시 불활성 가스를 채워야 하는 것은 아니고, 에어를 채워도 되지만 안정성 측면에서 불활성 가스, 특히 아르곤 가스가 바람직하다.
그리고, 앞서 설명한 고정볼트(240) 및 접속볼트(250)는 모두 스테인레스 스틸로 제조되도록 하여 전원 공급시 불량이 발생되지 않도록 녹 발생을 방지함이 특히 바람직하다.
또한, 상기 유리관(100)의 외주면에는 제2전극(400)이 구비된다.
상기 제2전극(400)는 그물(Mesh) 형태를 갖는 망상 전극으로서, 스테인레스 스틸로 형성됨이 바람직하다.
이 경우, 상기 제2전극(400)은 원통형상을 이루기 위해 용접선(410)을 따라 용접되게 되는데, 특히 상기 용접선(410)에 전원을 인가하게 되면 전자 활성이 집중되면서 전자발생을 높이게 되어 처리 효율이 향상되는 특징을 가진다.
여기에서, 전자사태 발생효율을 높이기 위해 상기 제1전극(200)의 조인트부와 상기 제2전극(400)의 용접선(410)이 서로 180°로 배치되게 배열함이 특히 바람직하다.
아울러, 상기 제1,2전극(200,400)으로 안정적인 전원을 공급하기 위해 직류인가형 변압기(500)가 구비된다.
상기 직류인가형 변압기(500)는 유전체를 통한 전자사태 방식의 플라즈마 발생장치에 정확한 에너지를 전달하기 위해 구비되는 것으로, 청정상태의 공기가 유지하는 음이온과 양이온의 비율인 1:1.2를 제공하기 위한 것이다.
특히, 정확한 에너지를 갖고 있는 전자는 산소분자에 쉽게 붙어 초과산화산소분자 혹은 과산화산소분자로 바뀌게 되는데, 이러한 초과산화산소분자(SOM)와 무기성 과산화산소분자(iPOM)는 바이러스와 오염물질을 제거하는데 탁월한 효능이 있는 것으로 알려져 있다.
문제는 그러한 산소분자를 어떻게 만들 것인가에 있는데, 본 발명에서는 상기 변압기(500)를 통해 3000V 이상의 고전압 펄스(1초에 수천번 이상 진동)를 인가하여 안정적인 전원공급과 함께 코로나 방전을 촉진하도록 구성된다.
또한, 산소분자는 공유결합하고 있기 때문에 이를 분해하여 이온화시키기 위해서는 12.07eV의 이온화에너지가 필요하다.
상기 이온화에너지에 의해 산소가 이온화되면 음이온 또는 양이온, 산소분자는 전자를 떼어 내거나 얻기 전까지 불안정한 상태가 된다. 이 경우, 종래에는 직류전기를 이용할 경우에도 양이온을 최대한 배제하고 음이온만 생성할 수 있도록 제한 했는데 이는 양이온 생성시 오존 생성을 억제할 수 없기 때문이며, 이온으로 유지되는 시간도 길어야 10초 정도이고 이를 넘지 못하기 때문에 바이러스나 오염분자를 분해하는 효율이 극히 낮았다.
하지만, 본 발명에서는 각 이온들이 정확한 전자전압을 띄도록 펄싱하기 때문에 적어도 3분까지 불안정한 상태, 즉 이온상태를 유지할 수 있게 되어 바이러스나 오염분자를 분해하는 분해효율이 현저히 뛰어나고, 양이온과 음이온을 동시에 생성하더라고 오존 생성은 억제할 수 있게 된다.
즉, 본 발명에 따른 직류인가형 변압기(500)는 1초에 1000번 이상 펄스를 만들기 때문에 정확한 비율로 음극과 양극에 전압을 전달할 수 있고, 이를 통해 이온상태로 해리된 음이온과 양이온 각각에 정확한 양의 에너지, 예컨대 전자전압을 띄도록 유도할 수 있어 이들이 대기중에서 잘못된 에너지를 띄고 있는 전자에 의해 분리되면서 오존으로 변화되는 것을 억제하게 된다.
이때, 펄스는 펄스폭제어기(PWM:Pulse Width Modulation)에 의해 제어된다.
이러한 본 발명에 따른 직류인가형 변압기(500)는 이를 테면, 100V 이상의 교류전류(50 또는 60Hz)를 12V의 직류 전류로 변환하고, 변환된 직류전류에 의한 출력전압은 음극(고전압)과 양극(바이어스전압 혹은 음전압)을 통해 출력되는데, 이때 사전에 설정된 비율로 승압되게 조절되어 출력되며, 예를 들자면 직류전압이 1mV 상승할 때마다 음극은 100V(1:10,000), 양극은 25V(1:2,500)의 비율로 상승하도록 조절할 수 있다.
이와 같은 것을 통해 양이온과 음이온을 동시 생성하되 오존 생성은 억제하도록 제1,2전극(200,400)에 정확한 전압값을 인가할 수 있고, 이를 통해 코로나 방전을 통한 유전체 장벽 기술을 이용하여 플라즈마를 생성하며, 주변 산소를 해리시켜 초과산화산소분자 또는 과산화산소분자를 만들어 유해가스를 정화처리할 수 있게 된다.
여기에서, 음극(고전압)을 통해 출력되는 고전압은 최소 3,000V 바람직하기로는 3,000-5,000V의 피크 투 피크(peak-to-peak) 전압을 출력함이 바람직하고, 20,000Hz 이상의 주파수로 동작되도록 함이 바람직한데, 이는 20,000Hz 이하일 경우 가청주파수 대역이기 때문에 사람의 귀를 매우 거슬리게 하므로 이를 방지하기 위함이다.
그리고, 양극(바이어스 전압 혹은 음전압)은 최소 -400V에서 최고 -1200V의 음전압을 만들어 내며, 피크 투 피크 전압은 1000V 이상이다.
이와 같은 원리를 갖는 본 발명에 따른 직류인가형 변압기(500)는 도 4에 도시된 바와 같이, 보빈(510)에 1차측 제1층 코일을 감고 시작단(Gs)과 끝단(Gf)을 각각 1번핀과 2번핀에 접속한다.
그 위에 절연테이프로 절연하고, 1차측 제2층 코일을 감고 시작단(Rs)과 끝단(Rf)을 각각 3번핀과 4번핀에 접속한다.
이때, 상기 1차측 제1,2층 코일은 보빈(510)의 중심을 권선기축(520)에 연결하여 회전시키면서 와인딩한다.
그리고, 상기 1차측 제2층 코일도 절연테이프로 절연하며, 그 위에 2차측 제1층 코일을 감고 시작단(Ns1)을 보빈(510)의 8번핀에 접속한다.
또한, 상기 2차측 제1층 코일을 절연한 다음 2차측 제2층 코일을 감는데, 이때 2차측 제2층 코일의 끝단(Nf1)과 2차측 제2층 코일의 시작단(Ns2)를 공통단자(GND)로 하여 7번핀에 접속하며, 끝단(Nf2)은 5번핀에 접속하고, 절연테이프로 절연한다.
이 상태에서, E형 코어(530)를 조립하여 본 발명 직류인가형 변압기(500)를 완성한다.
그러면, 도 5와 같이, 2차측 제1층 코일의 시작단(Ns1)은 양극(바이어스 전압 혹은 음전압)을 유지하고, 2차측 제2층 코일의 끝단(Nf2)은 음극(고전압)을 유지하게 된다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같은 작동관계를 갖는다.
즉, 제1전극(200)에는 + 전원(양극)이 접속되고, 제2전극(400)에는 -전원(음극)이 접속되어 전원인가시 직류인가형 변압기(500)를 통해 고전압 펄스형 직류 전류가 인가된다.
이때, 1차측 제1,2층 코일에 입력되는 전압은 교류전압으로서 기본적으로 100V 또는 220V이며, 이에 의해 유도된 2차측 제1,2층 코일을 통해 출력되는 펄스는 1초에 1000회 이상을 유지하게 되며, 피크 투 피크 전압이 최소 1000V 이상이므로 유전체 장벽인 유리관(100)을 사이에 두고 대전된 제1전극(200)과 제2전극(400)에서는 코로나 방전이 일어나면서 전자사태가 이루어진다.
이러한 전자사태는 플라즈마 현상에 의해 주변에 있는 산소분자를 끌어 당기기 위해 방전되며, 이때 생성된 전자는 산소분자가 쉽게 흡수할 수 있는 에너지를 띄게 된다.
따라서, 산소분자는 생성된 2개의 전자를 얻어 과산화라디칼인 불안정한 무기성 과산화산소(O-2 2) 또는 O- 2로 변형된다.
이러한 무기성 과산화산소는 유리관(100)을 중심으로 방사상으로 형성되므로 대단위 면적에 걸쳐 많은 양이 순간적으로 생성되게 된다.
뿐만 아니라, 고전압 고주파형 펄스에 의해 전극 주변에서 고도로 해리된 이온들, 즉 음이온과 양이온은 사전에 조정된 전압비율로 인해 각 이온들이 가져야할 정확한 전자전압을 띄게 되고, 이로 인해 그 상태를 적어도 3분 정도 유지하면서 주변에 존재하는 바이러스, 병원균, 유해가스, 오염분자, 악취 등을 분해시키게 된다.
이때, 음이온과 양이온은 정확한 전자전압을 띄게 되므로 산소분자와 결합하지 못하여 오존 발생은 극도로 억제된다.
결국, 본 발명에 따른 직류인가형 변압기를 적용한 플라즈마 발생장치는 실내,외 공기질 정화, 개선에 탁월한 효과를 제공하게 된다.
뿐만 아니라, 본 발명은 화학약품을 전혀 사용하지 않고 공기중에 존재하는 산소를 이온화시키는 것만을 통해 악취, 유해물질들을 분해 제거하고, 세균, 병원균, 박테리아 등을 사멸하게 되므로 매우 친환경적이다.
100 : 유리관 200 : 제1전극
210 : 구멍 220 : 접속단자
230 : 접속로드 240 : 고정볼트
300 : 엔드캡 400 : 제2전극
500 : 직류인가형 변압기 510 : 보빈
530 : E형 코어

Claims (3)

  1. 일단이 개방된 원통형상의 유리관(100)과, 상기 유리관(100) 내부에 삽입된 원통형상의 제1전극(200)과, 상기 유리관(100)의 개방단을 밀폐하는 엔드캡(300)과, 상기 엔드캡(300)에 고정되고 상기 유리관(100) 내부로 연장되며 +전원이 공급되는 접속로드(230)와, 상기 접속로드(230)의 단부에 고정되고 상기 제1전극(200)의 내주면과 접촉배치되는 접속단자(220)와, 상기 유리관(100)의 외주면에 고정되며 -전원이 공급되는 제2전극(400)을 포함하는 공기청정용 플라즈마 발생장치에 있어서;
    상기 제1,2전극(200,400)에 인가되는 전압은 변압기(500)를 통해 승압된 펄스형 직류 고전압이고;
    상기 변압기(500)는 절연된 상태로 제1,2층을 이루도록 보빈(510)에 권선되고, 교류를 입력받는 1차측 제1,2층 코일과;
    상기 1차측 제2층 코일 위에 절연된 상태로 제3,4층을 이루되 제3층의 끝단(Nf1)과 제4층의 시작단(Ns2)이 공통단자(GND)로 인출되고, 제3층의 시작단(Ns1)은 제1전극(200)에 접속되는 양극으로 사용되며, 제4층의 끝단(Nf2)은 제2전극(400)에 접속되는 음극으로 사용되는 2차측 제3,4층 코일로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 청정 및 살균용 플라즈마 발생장치에 사용되는 변압기.
  2. 청구항 1에 있어서;
    상기 변압기(500)의 양극을 통해 출력되는 전압중 피크 투 피크 전압은 최소 600V 이며; 상기 변압기(500)의 음극을 통해 출력되는 전압중 피크 투 피크 전압은 최소 3000V인 것을 특징으로 하는 공기 청정 및 살균용 플라즈마 발생장치에 사용되는 변압기.
  3. 청구항 1에 있어서;
    상기 변압기(500)를 통해 인가되는 펄스는 최소 1초에 1000회 이상인 것을 특징으로 하는 공기 청정 및 살균용 플라즈마 발생장치에 사용되는 변압기.
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CN112103773A (zh) * 2020-09-09 2020-12-18 深圳市淘驰科技有限公司 一种双螺纹正负离子管

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