KR101189527B1 - 공기청정장치와 공기청정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음이온 발생수단(2)과 실내공기의 순환수단(4)을 구비하고 있는 공기청정장치(1)에서, 실내분위기의 오존농도의 평균값을 0.02 내지 0.05ppm으로 유지하는 능력을 갖는 오존발생수단(3)을 구비함과 동시에, 음이온 발생수단(2)의 기류 분출구 근방에서의 음이온 농도의 평균값을 20만 내지 100만개/cc로 유지하도록 하고, 이와 같은 구성에 의해 음이온에 의해 얻어지는 릴랙제이션 작용을 충분히 발휘시키면서 저농도의 오존을 공존시킴으로써 장치의 멸균작용 또는 제균작용을 높이고 양호한 실내 환경을 만들어 낼 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

공기청정장치와 공기청정방법{APPARATUS AND METHOD FOR CLARIFYING AIR}

본 발명은 음이온과 오존을 저농도로 공존시키도록 한 공기청정장치와 공기청정방법에 관한 것이다.

공기청정장치는 실내의 오염된 공기를 여과하면서 송풍팬으로 순환시킴으로써 양호한 실내 환경을 유지하는 것이지만, 최근 음이온이 갖는 작용, 즉 사람을 상쾌한 기분이 되게 함과 동시에 혈액의 정화, 정신안정, 피로 회복 등의 작용(이하, 이들을 총칭하여 릴랙제이션(relaxation) 작용이라고 기재함)이 주목받고 있고, 공기청정장치에 음이온 발생기능을 도입한 것이 확대되고 있다. 한편, 오존이 갖는 살균효과를 이용한 살균장치나 제균장치는 주지의 것이다. 그러나, 이 목적으로 사용되는 경우의 오존 농도는 예를 들어 1% 정도 또는 그 이상으로 선정되는 것이 보통이고, 상기 농도에서는 인체에 유해하다. 이 때문에, 오존의 살균효과를 활용하여 실내 공기를 멸균하고, 또는 균의 증식을 억제하는 제균을 목적으로 하여 공기청정장치에서 오존을 적극적으로 이용되지 않고 오히려 유해성분으로서 제거되고 있었다.

예를 들어 일본 공개특허공보 2001-259470호 공보는 고압방전에 의해 음이온과 함께 발생한 오존을 촉매로 분해 제거하는 공기청정기의 예가 기재되고, 일본 공개특허공보 2000-140688호 공보는 고압방전에 의해 음이온과 함께 부차적으로 발생한 오존을 장치 내에서의 살균에 유효하게 이용한 공기청정기 및 공기조화장치의 예가 기재되어 있다. 또한, 「일본 방균방미(防菌防黴)학회지」제 27 권 제 11 호 713~722페이지(이하, 논문 1)이나 「식품과 개발」 제 33 권 제 10 호 17~21페이지(이하, 논문 2)에는 오존과 음이온의 병용에 의해 살균효과가 향상되는 것을 다룬 보고가 기재되어 있지만, 인체 및 실내기기에 악영향을 주지 않는 저농도의 음이온과 오존을 공존시키는 것에 관해서는 전혀 다루고 있지 않다.

본 발명은 상기 논문의 보고에 힌트를 얻어 이루어진 것으로, 음이온에 의해 얻어지는 릴랙제이션 작용을 충분히 활용하면서 또한 오존을 공존시켜 그 살균력에 의해 장치의 멸균작용 또는 제균작용을 높이고, 양호한 실내 환경을 만들어 내는 것을 과제로 하여 이루어진 것이다.

상기 과제를 달성하기 위해 본 발명의 공기청정장치는 음이온 발생수단과 실내공기의 순환수단을 구비하고 있는 공기청정장치에서, 실내에 방출되어 확산된 상태의 오존의 실내분위기에서의 농도의 평균값을 0.02 내지 0.05ppm으로 유지하는 능력을 갖는 오존발생수단을 구비하고 있고, 음이온과 상기 농도의 오존을 실내 분위기 중에 병존시키도록 하고 있다. 또한, 본 발명의 공기청정방법은 상기의 공기청정장치를 사용하여, 실내공기를 순환?교반함으로써 음이온과 상기 농도의 오존을 분위기 중에 병존시켜 양호한 실내 환경을 만들어 내도록 하고 있다. 상기 범위의 오존농도이면, 냄새가 강하고 실내에 살고 있는 사람이 두통을 일으키는 등의 인체에 미치는 악영향 없이, 후술한 바와 같이 음이온과의 상승작용에 의해 오존 단독의 경우보다도 높은 멸균 또는 제균의 작용이 발휘된다.

또한, 음이온의 릴랙제이션 작용, 즉 사람을 상쾌한 기분이 들게 함과 동시에 혈액의 정화, 정신안정, 피로회복 등의 작용이 발휘되고, 양호한 실내화경을 만들어 낼 수 있다. 또한, 기류 분출구 근방에서의 음이온 농도의 평균값을 20만 내지 100만개/cc로 유지하는 능력을 갖는 음이온 발생수단을 사용함으로써, 실내기기의 고장의 원인이 되는 등의 악영향 없이, 사람이 살고 있는 환경에서의 사용에 적합한 공기청정장치를 얻는 것이 가능해진다.

음이온은 그 발생수단의 분출구로부터 멀어짐에 따라서 급속하게 소멸되어 그 농도는 저하되지만, 분출구에 비교적 가까운 장소에서의 잔존량은 발생수단에서의 발생량에 어느 정도 좌우된다. 그리고, 분출구 근방에서의 농도가 100만개/cc를 초과하면 실내에 있는 기기, 특히 전기 회로 부품이나 반도체 등에 먼지가 부착되기 쉬워져 고장의 원인이 되는 등의 불합리함이 발생한다. 또한, 분출구 근방에서의 농도가 20만개/cc를 하회한 경우에는 기류가 음이온 발생수단을 통과할 때 음이온에 접촉될 기회가 저하되고, 오존과의 상승작용에 의한 멸균 또는 제균의 작용을 거의 기대할 수 없게 되는 것으로 생각된다. 따라서, 본원 발명의 장치에서의 음이온 발생수단으로서는 그 기류 분출구 근방에서의 음이온 농도의 평균값을 20만개 내지 100만개/cc로 유지하는 능력을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직한 것으로 판단된다. 이에 의해, 인체 및 실내 기기에 악영향을 주지 않는 저농도로 음이온과 오존을 공존시키고, 소기의 효과를 발휘할 수 있는 것이다.

도 1 및 도 2는 상기의 판단을 뒷바침하여 설명하기 위한 그래프이고, 오존농도(횡축)와 살균율(종축)의 관계를 음이온 농도를 파라미터로서 나타낸 것이다. 이들의 그래프는 상기 논문 1에 개시되어 있는 데이터(주로, 도 4, 도 5 및 도 6)을 기초로 하여 작성하고 있다. 도 1은 황색 포도구균, 도 2는 대장균에 대한 것이고 실선 A, B는 통상의 공기(음이온 농도는 150~200개/cc로 간주됨)와 음이온의 농도가 300만개/cc인 경우, 파선은 그 중간의 3만개/cc, 20만개/cc, 25만개/cc, 50만개/cc 및 100만개/cc의 경우를 각각 나타내고 있다. 또한, 논문 1에는 실선 A, B 이외에 대해서는 오존 농도 0.03ppm의 데이터밖에 개시되어 있지 않으므로, 파선은 추정선이다.

이들 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 특히 음이온을 가하지 않은 통상의 공기에 오존만을 가한 경우의 실선 A에 대해서, 적극적으로 음이온을 가한 혼합기체의 경우의 각 파선과 실선 B의 살균율은 모두 높아져 있다. 즉, 음이온과 오존을 공존시킨 혼합 기체에서는 종래의 살균이나 제균만을 목적으로 하여 오존을 단독으로 사용한 경우보다 낮은 오존 농도에서도, 수배 내지 10배 이상의 살균효과가 얻어지는 것이 나타나 있는 것이다.

그래서, 본원 발명자는 살균장치용으로서는 상기 논문에서 대상으로부터 완전히 제외되어 있고, 또한 인체에 악영향이 없는 저농도의 영역에 착안했다. 우선, 음이온에 대해서는 논문의 데이터에서 0.03ppm에서 거의 50%에 가까운 살균율이 얻어지는 농도, 즉 20만개/cc를 하한으로 하고, 실내 기기에 악영향을 주지 않는 100만개/cc를 상한으로 하여 각각 선정했다. 또한, 오존에 대해서는 냄새가 느껴지지 않고 두통을 일으키는 사람이 나오지 않는 0.05ppm을 상한으로 하고, 100만개/cc의 음이온 농도에서 30% 이상의 살균율을 확보할 수 있는 0.02ppm을 하한으로 하여 각각 선정했다.

그러나, 살균율은 세균의 종류에 따라서도 다르고, 또한 상기 논문은 공시균의 샘플을 좁은 챔버 내에 두고, 소정 농도의 음이온과 오존의 분위기에 상시 노출시키면서 소정 시간 경과한 결과의 보고이다. 이에 대해, 본원 발명에서는 발생한 음이온은 실내 분위기 중에 확산되어 농도가 저하되므로, 비교적 고농도의 음이온에 접촉됨으로써 멸균 또는 제균작용이 촉진되는 것은 오존을 포함하는 기류가 음이온 발생수단을 통과하여 방출될 때까지의 짧은 시간에 지나지 않는 것으로 생각된다. 따라서, 분위기가 상시 소정의 농도로 유지되어 있는 논문과는 조건이 다르고, 논문의 데이터를 본원 발명에 그대로 적용할 수 없는 것은 물론이다.

도 3은 분출구로부터의 거리와 음이온 농도의 관계를 예시한 것이다. 실험은 바닥이 4m×15m, 천정까지의 높이 3m의 작업장의 중앙에 높이 85㎝의 목제의 대를 설치하고, 그 위에 풍량이 1.4㎥/분의 음이온 발생기를 두고 기류를 수평으로 분출하고, 동일한 높이에 둔 측정기(안데스 전기제조 ICT-201A)에서 음이온의 농도를 측정했다. 도면에 도시한 바와 같이, 분출구로부터 10㎝의 위치에서 100만개/cc의 농도였던 음이온은 거리와 함께 급속하게 소멸되어 저하되고 있는 상황이 도시되어 있다.

이와 같이, 실내 분위기 중의 음이온의 농도는 분출구로부터 떨어진 위치에서는 급속하게 저하된다. 또한, 음이온 발생수단의 능력, 즉 이온의 발생량은 분출구 근방에서의 농도뿐만 아니라 기류의 풍량이나 속도 등에 의해 변화하고, 실내 분위기 중의 농도는 공기청정장치가 설치되는 방의 크기 등에 따라서도 다르다. 그러나, 실내를 일순하여 공기청정장치로 돌아가고, 음이온 발생수단에 흡입될 때의 기류의 음이온 농도는 분출구 근방에서의 농도가 상기와 같이 20만 내지 100만개/cc의 범위이면 풍량이나 방의 크기 등에 관계없이 거의 700개/cc였다. 따라서, 발생수단으로부터 어느 정도 떨어진 실내에서의 음이온 농도는 700개/cc 정도로 안정된 상태가 되어 있는 것으로 생각된다. 상기 농도는 교외에서의 값의 약 3배, 산간지에서의 값과 거의 동등하고, 릴랙제이션 작용이 충분히 얻어지는 값이다.

상기 논문 1에 의하면, 음이온과 오존을 공존시키면 양자가 반응하여 제 3 물질이 생성되고 그 제 3 물질이 살균작용을 발휘하는 것으로 생각된다고 설명되어 있다. 본원 발명의 장치에서는 상술한 바와 같이 오존을 포함하는 기류가 음이온 발생수단을 통과할 때, 비교적 고농도의 음이온에 접촉됨으로써 멸균이나 제균작용이 촉진되지만, 그뿐만 아니라 분출구 근방에서의 농도의 차이에 거의 영향을 받지 않고 700개/cc 정도의 농도로 안정되어 있는 상태의 실내분위기 중에서는 상기의 제 3 물질에 의한 멸균 또는 제균작용이 지속되어 있고, 이에 의해 멸균이나 제균 작용이 종합적으로 발휘되는 것으로 추측된다.

이와 같이, 논문의 데이터를 그대로 적용하는 것은 불가능하고, 또한 논문에서의 대상으로부터 완전히 제외된 저농도의 영역, 즉 기류 분출구 근방에서의 음이온 농도가 20만 내지 100만개/cc, 오존 농도가 0.02 내지 0.05ppm의 영역에서도, 본원 발명의 장치와 방법에 의해 실내의 공기가 순환되어 교반되어 있으면, 충분한 멸균 또는 제균 작용이 얻어지는 것으로 생각된다.

도 1은 오존 농도와 살균율 및 음이온 농도의 관계를 도시한 그래프,

도 2는 오존 농도와 살균율 및 음이온 농도의 관계를 도시한 도 1 상당 그래프,

도 3은 분출구로부터의 거리와 음이온 농도의 관계를 도시한 그래프 및

도 4는 본 발명의 한 실시형태에서의 장치의 구성을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다.

도 4에서 "1"은 장치 본체이고, 음이온을 발생하는 음이온 발생기(2), 오존을 발생하는 오존 발생기(3), 팬(4), CPU를 구비한 제어부(5), 전원부(도시하지 않음) 등을 내장하고 흡입구(6)와 분출구(7)를 구비하고 있다. 또한, "8"은 리모트 컨트롤러이고 메인 스위치 외에, 음이온 발생기(2), 오존 발생기(3), 팬(4) 등의 온오프를 실시하기 위한 조작부나 타이머 설정부 등을 적절하게 구비하고 있다. 또한, 음이온과 오존의 발생량은 발생기에서의 풍량에 따라서도 변화되므로, 풍량 조정용 조작부도 설치된다. 또한, 흡입구(6)로부터 분출구(7)에 이르는 기류의 통로의 적소에 필터가 설치되지만 도시는 생략하고 있다.

장치 본체(1)의 구조와 형상은 공조기의 실내기에 준한 것이고, 발생한 음이온과 오존은 흡입구(6)로부터 흡입된 공기와 함께 팬(4)에 의해 분출구(7)로부터 실내를 향하여 방출된다. 팬(4)은 단순한 분출용이 아니라 공기교반수단도 겸하고 있지만, 이온이나 오존을 균일하게 분포시키는 능력이 부족하면 별도로 보조팬을 설치해도 좋다. 도면은 천정 부착 타입의 것을 예시하고 있고 C는 천정면을 도시 하고 있다.

음이온 발생기(2)와 오존 발생기(3)에는 주지의 구조의 것을 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 도 4에서는 음이온 발생기(2)와 오존 발생기(3)를 분리하여 도시하고 있지만, 예를 들어 코로나 방전에 의해 음이온과 오존을 동시에 발생하는 방식의 발생기이면 양자가 일체가 된 구조가 된다. 상기 실시형태에서는 음이온 발생기(2)로서 1.4㎥/분의 풍량에서 20만 내지 100만개/cc를 방출할 수 있는 것을, 오존 발생기(3)로서는 20 내지 30㎎/h를 발생할 수 있는 것을 각각 사용하고 있지만, 방이 큰 경우에는 장치 본체(1)를 복수대 설치하고 이를 일괄하여, 또는 개별적으로 제어할 수 있도록 하는 등, 상황에 맞추어 대응하면 좋다.

상기 장치의 운전시에는 음이온과 오존의 농도가 원하는 정상치(定常値)에 도달할 때까지 연속운전한 후, 장치가 설치되는 방의 크기 및 음이온 발생기(2)와 오존 발생기(3)의 능력이나 팬(4)에 의한 풍량, 이온과 오존의 소멸비율 등으로부터 필요한 운전시간을 산출하고, 그와 같은 운전시간이 되도록 음이온 발생기(2)와 오존 발생기(3)를 각각 간헐적으로, 또는 필요에 따라서 연속적으로 운전하도록 설정하는 것이다. 상기 설정 내용은 예를 들어 장치의 설치 환경에 따라서 미리 프로그램 해 두면 좋고, 이 경우에는 리모트 컨트롤러(8)를 이들의 사전 설정을 실시할 수 있는 사양의 것으로 해 둔다. 또한, 전술한 바와 같이 특히 음이온은 방출후 급속하게 소멸되어 거의 일정값으로 안정되므로, 음이온 발생기(2)는 연속 운전 상태에서도 실용상은 문제가 없는 것으로 생각된다.

또한, 음이온 농도와 오존 농도를 일정하게 유지할 필요가 있는 경우에는 상 기와 같은 계산에 따르지 않고 각각의 농도를 검출하는 센서를 설치하고, 그 검출결과를 피드백하여 음이온 발생기(2), 오존 발생기(3) 및 팬(4)의 운전상태를 제어하도록 해도 좋다.

본 발명의 공기청정장치는 상술한 바와 같은 구성으로, 상기 장치를 운전함으로써 음이온과 오존이 실내에 방출되어, 음이온의 릴랙제이션 작용이 발휘됨과 동시에, 오존을 단독으로 사용하는 경우 보다도 낮고 인체에 대한 영향이 없는 저농도이면서, 오존 그 자체에 의한 작용에 추가로 음이온과 오존의 상승작용으로 생성된 제 3 물질에 의한 멸균작용 또는 제균작용이 발휘되어, 팬(4)에 의해 실내 공기를 순환시키면서 교반함으로써, 양호한 실내 환경을 만들어 낼 수 있는 것이다. 즉, 논문 1 및 논문 2에 보고된 바와 같은 학술적인 정밀한 실험은 불가능했지만, 통상의 주택의 거실에 수종류의 식품을 두고 비교한 바, 본 발명의 장치를 가동시킨 경우가 부패할 때까지의 일수가 길어지고 본 발명의 효과를 확인할 수 있었다.

또한, 릴랙제이션 작용을 느끼는 것은 사람에 따라 상당히 편차가 크다. 또한, 음이온은 소멸되기 쉽고 음이온이나 오존을 균일하게 분포시키는 것은 실제로는 곤란한 경우가 있다. 또한, 음이온이나 오존의 농도의 측정에도 측정기기나 측정조건에 따라 편차가 발생하기 쉬우므로, 상술한 각 수치는 엄밀한 것은 아니고 대략적인 기준으로 생각해 두는 것이 좋겠다.

본 발명은 가정이나 사무소 또는 비교적 소규모의 작업장 등에서의 공기의 청정화에 특히 적합하다.

Claims (4)

1. 그 안에 형성된 분출구(7)와 흡입구(6)를 구비하는 본체(1);

   음이온을 발생시키기 위하여 상기 본체(1)에 장착된 음이온 발생기(2);

   오존을 발생시키기 위하여 상기 본체(1)에 장착된 오존 발생기(3);

   대기 공기를 상기 흡입구(6)를 통하여 상기 본체(1)로 흡입하고, 상기 음이온 발생기와 오존 발생기에서 발생된 음이온 및 오존을 상기 분출구(7)를 통하여 실내 분위기로 방출하기 위하여 상기 본체(1)에 장착된 팬(4); 및

   상기 음이온 발생기와 오존 발생기(2, 3) 및 상기 팬(4)을 제어하기 위한 리모트 컨트롤러(8)를 포함하는 공기청정장치에 있어서,

   상기 리모트 컨트롤러(8)가

   i) 상기 음이온 및 오존의 평균 농도가 정상치에 도달할 때까지 연속적으로 상기 음이온 발생기와 오존 발생기(2, 3) 및 상기 팬(4)을 운전하고,

   ii) 다음에, 상기 음이온 및 오존의 각각의 농도를 검출하는 센서가 설치되어 그 검출 결과가 상기 리모트 컨트롤러(8)에 피드백되어, 상기 분출구 근방에서의 음이온 농도의 평균값을 20만 내지 100만개/cc로 유지하고, 상기 실내 분위기에서의 오존의 농도 평균값을 0.02 내지 0.05ppm으로 유지하도록 상기 음이온 발생기와 오존 발생기(2, 3) 및 상기 팬(4)을 운전하는 것을 특징으로 하는 공기청정장치.
2. 삭제
3. 그 안에 형성된 분출구(7)와 흡입구(6)를 구비하는 본체(1);

   음이온을 발생시키기 위하여 상기 본체(1)에 장착된 음이온 발생기(2);

   오존을 발생시키기 위하여 상기 본체(1)에 장착된 오존 발생기(3);

   대기 공기를 상기 흡입구(6)를 통하여 상기 본체(1)로 흡입하고, 상기 음이온 발생기와 오존 발생기에서 발생된 음이온 및 오존을 상기 분출구(7)를 통하여 실내 분위기로 방출하기 위하여 상기 본체(1)에 장착된 팬(4); 및

   상기 음이온 발생기와 오존 발생기(2, 3) 및 상기 팬(4)을 제어하기 위한 리모트 컨트롤러(8)를 포함하는 장치를 사용하는 공기청정방법에 있어서,

   i) 상기 음이온 및 오존의 평균 농도가 정상치에 도달할 때까지 연속적으로 상기 음이온 발생기와 오존 발생기(2, 3) 및 상기 팬(4)을 운전하는 단계; 및

   ii) 다음에, 상기 음이온 및 오존의 각각의 농도를 검출하는 센서가 설치되어 그 검출 결과가 상기 리모트 컨트롤러(8)에 피드백되어, 상기 분출구 근방에서의 음이온 농도의 평균값을 20만 내지 100만개/cc로 유지하고, 상기 실내 분위기에서의 오존의 농도 평균값을 0.02 내지 0.05ppm으로 유지하도록 상기 음이온 발생기와 오존 발생기(2, 3) 및 상기 팬(4)을 운전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기청정방법.
4. 삭제

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