KR101198883B1 - 음이온 에어로졸을 이용한 공기청정 및 청량촉진 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음이온 에어로졸을 이용한 공기청정 및 청량촉진 장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 에어로졸 발생장치를 통해 발생한 미세 클러스터 액적이 고압의 스파크를 통과하면서 이온화가 일어나거나, 다양한 기체분자가 액적과 분자수준으로 상호작용하여 발생한 클러스터 이온을 정전극에 통과시킴으로써 음이온화 에어로졸만을 선택적으로 발생하도록 유도하는 음이온 에어로졸을 이용한 공기청정 및 청량촉진 장치에 관한 것이다.
본 발명은 이온발생방식 공기청정 및 청량촉진 장치에 있어서, 외부의 공기가 유입되는 흡입부와, 물분자를 에어로졸 상태로 만들어 상기 흡입부로부터 유입된 공기에 에어로졸을 제공하는 에어로졸발생부와, 상기 에어로졸이 포함된 공기를 클러스터이온화 하기 위해 클러스터 에어로졸을 발생하는 이온화부와, 상기 이온화부에서 유입된 다양한 크기의 전하밀도를 가지는 클러스터이온들 중 음전하를 가진 클러스터이온 만을 선택적으로 통과시키는 양이온필터부와, 상기 양이온필터부의 음전하를 가진 클러스터이온을 포함한 공기가 배출되는 방출부와, 상기 각 장치들에 전력을 제공하는 전원부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

음이온 에어로졸을 이용한 공기청정 및 청량촉진 장치{Air cleaning system using negative ion aerosol}

본 발명은 음이온 에어로졸을 이용한 공기청정 및 청량촉진 장치에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 에어로졸 발생장치를 통해 발생한 미세 클러스터 액적이 고압의 스파크를 통과하면서 이온화가 일어나거나, 다양한 기체분자가 액적과 분자수준으로 상호작용하여 발생한 클러스터 이온을 정전극에 통과시킴으로써 음이온화 에어로졸만을 선택적으로 발생하도록 유도하는 음이온 에어로졸을 이용한 공기청정 및 청량촉진 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

최근 공기를 통한 감염의혹이 제기되고 있는 VRSA 및 각종 인플루엔자에 의한 감염질환에 대한 대응이 요구되어왔던 바 공기중에 존재하는 각종 감염성 입자 및 중금속 등을 제거하기 위한 노력으로 실내 공기청정장치를 개발하고자 하는 움직임이 지속적으로 이루어지고 있었다.

현재 많이 사용되고 있는 공기정화방식으로는 미세필터로 공기를 통과시켜 각종 먼지 및 감염성 물질을 걸러내는 필터링공기정화방식과, 음이온 등을 발생하여 먼지 및 감염성 물질과 흡착하여 공기 중 이동성이나 감염성을 저해하는 이온화공기정화방식이 있다.

현재 시중에 판매되는 음이온공기청정기는 상술한 두 가지 방식을 병용하여 사용하는 경우가 많다.

이러한 이온화공기정화방식에 사용되는 장치는 고전압의 전원에 연결된 이온화 전극부 말단의 방전침을 통해서 대기 중 이온화를 일으키고, 이온화장치에 의해 발생된 이온성입자들은 각종 전하를 띄고 있는 물질의 표면에 작용하여 체내에 작용 후 긴장을 통한 스트레스성 질환을 유발한다고 보고된 각종 양이온성 물질과 전기적으로 결합하거나 혹은 담배연기와 같이 악취를 제공하는 분자들과 해당 입자들을 둘러싸 활성을 떨어뜨리며 바이러스나 세균 등의 생물학적 감염원의 감염을 통한 체내침투나 생존에 필요한 다양한 수용기에 결합하여 구조의 작용을 억제한다. 또한 발생된 이온들은 정전기를 유발하는 전하를 가진 불안정한 물질들을 둘러쌈으로써 정전기 예방의 효과도 있다.

특히 이온발생장치에서 발생한 음이온의 영향으로는 스트레스성 정신질환의 완화, 혈관수축 완화(Albert P. Krueger and Richard F. Smith(1958) , "THE EFFECTS OF AIR IONS ON THE LIVING MAMMALIAN TRACHEA" , The Journal of General Physiology, vol. 42 no. 1 69-82), 불면증 완화(A.P. Krueger* and S. Kotaka(1969)"The Effects of Air Ions on Brain Levels of Serotonin in Mice"

International Journal of Biometeorology. 1969, vol. 13, number 1, pp. 25-38), 식물성장촉진(Albert P. Krueger, Sadao Kotaka, Paul C. Andriese, and with the chnical assistance of Eddie J. Reed (1962) , "Studies on the Effects of Gaseous Ions on Plant Growth I. The influence of positive and negative air ions on the growth of Avena sativa"The Journal of General Physiology, 1962, vol. 45 no. 5 879-895), 운동능력향상(L. H. Hawkins; T. Barker(1978)"Air ions and human performance", Ergonomics, volume 21, Issue 4 April 1978, pages 273 - 278), 박테리아감소(SULMAN, F.G., PFEIFER, Y., SHALITA, B. and TAL, E. (1974)“Air Sterilisation: influence of negative ionization on bacterial counts on agar plates exposed to air. “Int . Res . Comm . Syst., 2:1452) 등의 효과가 실험을 통해 보고되었다.

그러나 필터만을 사용하는 경우에는 입자의 크기에 기초하여 제거하기 때문에 선택성이 낮아 대기 중 입자 제거의 효율이 매우 떨어지게 되므로 이온화공기청정시스템의 병용은 매우 중요한 항목이다.

따라서 효율이 높아 이온화공기청정시스템에 도입된 방식은 코로나방전식 플라즈마이온발생 방식과 전자방사식 클러스터이온화의 두 가지로 나뉘는데, 코로나방전의 경우 설치가 간편하고 경제적이지만 체내에 해로운 오존 등의 산소 라디컬을 대량 방출하며 이온이 매우 불안정하여 방출부로부터 거리가 멀어질 경우 이온이 급격히 감소하여 높은 효과를 얻기 힘들다.

반면 클러스터 이온화 방식의 경우 비교적 안정적인 이온을 생산하여 효과는 뛰어나나 코로나 방식에 비해 설치와 유지에 대하여 까다로운 조건을 만족시켜야 하기 때문에 보다 개선될 필요가 있다.

게다가 대기 중 감염원에 대해 단순한 클러스터이온만 작용하는 경우에는 상당한 고농도의 이온이 존재하지 않는 한 완전히 감염성을 제거할 수가 없기 때문에 보다 작용효율을 높이기 위한 장치의 개발이 필요하게 되었다.

본 발명은 다양한 기체분자가 액적과 분자수준으로 상호작용하여 발생한 클러스터 이온을 정전극에 통과시킴으로써 음이온화 에어로졸만을 선택적으로 발생하도록 유도하여 이온성 입자들을 발생시켜 감염원의 억제 및 제거, 해로운 양이온 및 양이온성 클러스터입자의 제거, 정전기를 예방할 수 있는 음이온 에어로졸을 이용한 공기청정 및 청량촉진 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 공기 청정 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 공기 청량 촉진 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 이온발생방식 공기청정 및 청량촉진 장치에 있어서, 외부의 공기가 유입되는 흡입부와, 물분자를 에어로졸 상태로 만들어 상기 흡입부로부터 유입된 공기에 에어로졸을 제공하는 에어로졸발생부와, 상기 에어로졸이 포함된 공기를 클러스터이온화 하기 위해 클러스터 에어로졸을 발생하는 이온화부와, 상기 이온화부에서 유입된 다양한 크기의 전하밀도를 가지는 클러스터이온들 중 음전하를 가진 클러스터이온 만을 선택적으로 통과시키는 양이온필터부와, 상기 양이온필터부의 음전하를 가진 클러스터이온을 포함한 공기가 배출되는 방출부와, 상기 각 장치들에 전력을 제공하는 전원부로 구성된다.

상기 이온화부는 상기 에어로졸이 포함된 공기를 클러스터이온화 하기 위한 방전전극 간의 고압방전으로 클러스터 에어로졸을 발생시킨다.

상기 양이온필터부는 상기 이온화부으로부터 발생된 클러스터 에어로졸들 중에서 음이온을 선택적으로 포집하기 위해 전기장을 유도하는 정전극을 포함한다.

상기 양이온필터부는 상기 이온화부에서 유입된 다양한 크기의 전하밀도를 가지는 클러스터이온들 중 전기적 인력을 이용하여 양전하를 가진 클러스터이온을 선택적으로 포집하는 캐소드에 흡착시켜, 음전하를 가진 클러스터이온 만을 선택적으로 통과시킨다.

상기 방출부와 연결되어 대기의 오염상태 및 방출한 클러스터음이온의 특성을 측정하는 검출부와, 상기 검출부에서 정보를 전달받아, 이온발생에 사용되는 스파크 발생빈도, 에어로졸 농도 및 장치 내 공기의 흐름을 조절하기 위한 제어부로 구성된다.

상기 제어부는 대기상태 계측장치인 대기 중 이온농도측정기와 대기중 먼지측정기로부터 발생한 신호에 따라 일정치 이하/이상인 경우 이에 대응하여 흡입부와 연결된 공기공급전원을 통하여 공기의 유입속도를 조절한다.

상기 제어부는 대기상태 계측장치인 대기 중 이온농도측정기와 대기중 먼지측정기로부터 발생한 신호에 따라 일정치 이하/이상인 경우 이에 대응하여 에어로졸발생부의 진동판에 연결된 진동판전원을 통하여 에어로졸의 생성속도를 조절한다.

상기 제어부는 대기상태 계측장치인 대기 중 이온농도측정기와 대기중 먼지측정기로부터 발생한 신호에 따라 일정치 이하/이상인 경우 이에 대응하여 이온화부의 방전전극에 연결된 승압전원을 통하여 에어로졸의 이온화 속도를 조절하고, 클러스터음이온의 생성량을 증가/감소시키도록 조절한다.

상기 제어부는 수동제어장치와 자동제어장치를 이용하여 자동 또는 수동으로 조절이 가능하다.

상기 공기청정 및 청량촉진 장치는 외부의 습도를 측정하여 표시하는 습도센서 및 음이온 농도를 측정하여 표시하는 음이온센서를 장착한다.

본 발명에 의한 음이온에어로졸을 이용한 공기청정기는 이온성입자들을 발생시켜 감염원의 억제 및 제거, 해로운 양이온 및 양이온성 클러스터입자의 제거, 정전기 예방을 효과적으로 수행하기 위한 장치로써 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 코로나방전식 플라즈마 이온생성반응에 비해 에어로졸을 이온발생 매커니즘에 이용하여 오존을 비롯한 산소 라디컬의 발생량을 최소화한다.

둘째, 코로나 방전식 플라즈마 이온생성 반응에 비해 안정한 다량의 이온을 제공하여 보다 효과적으로 감염원의 억제 및 제거, 악취를 내는 분자나 해로운 양이온성 입자와의 결합 및 제거, 정전기 예방에 있어 보다 높은 효율을 제공한다.

셋째, 이온성 에어로졸의 경우 극성물질인 다수의 물의 입자와 결합되어 있기 때문에 단순 이온에 비해 표면적이 증가하여 다른 이온 및 극성물질에 대해 효율적으로 접근할 수 있다.

넷째, 전자방사식 클러스터 이온생성반응에 비해 보다 간단한 구조로 설치 및 유지보수가 간편하며 경제적이다.

도 1은 본 발명에 따른 음이온 에어로졸을 이용한 공기청정 및 청량촉진 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 음이온 에어로졸을 이용한 공기청정 및 청량촉진 장치의 외부 구성을 보여주는 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 음이온 에어로졸을 이용한 공기청정 및 청량촉진 장치의 외부 구성을 보여주는 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 음이온 에어로졸을 이용한 공기청정 및 청량촉진 장치의 내부 구성을 보여주는 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 음이온 에어로졸을 이용한 공기청정 및 청량촉진 장치의 내부 구성을 보여주는 정면도.

이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도 1,2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 음이온 에어로졸을 이용한 공기청정 및 청량촉진 장치는 흡입부(10)와 공기펌프(12)와 에어로졸발생부(20)와 이온화부(30)와 양이온필터부(40)와 방출부(45)와 검출부(50)와 제어부(70)로 크게 구성되며, 에어로졸을 이온발생 매커니즘에 이용해 오존을 비롯한 산소라디컬의 발생량을 최소화하는 장치이다.

또한 본 발명에 따른 음이온 에어로졸을 이용한 공기청정 및 청량촉진 장치는 외부의 습도를 측정하여 표시하는 습도센서 및 음이온 농도를 측정하여 표시하는 음이온센서를 장착할 수도 있다.

흡입부(10)는 필터(11)를 사용하여 이용하여 1차적으로 정화된 공기에 압력차를 형성하여, 장치 내로 수송하는 공기펌프(12)와 연결되거나 공기펌프(12)가 장착된 장치로서, 외부로부터 본 발명에 따른 음이온 에어로졸을 이용한 공기청정 및 청량촉진 장치에 공기를 유입시킨다.

에어로졸발생부(20)는 자외선살균장치(22)로 살균한 물에 진동판(21)을 이용해 운동에너지를 전달하여, 물분자를 에어로졸 상태로 만들어 상기 흡입부(10)로부터 유입된 공기에 에어로졸을 제공하는 장치이다.

이온화부(30)는 방전전극(31)간의 고압방전으로 클러스터이온을 발생하는 장치로서, 이를 위해 상기 방전전극(31)은 상기 에어로졸이 포함된 공기를 클러스터이온화하기 위한 장치이다.

양이온필터부(40)는 정전극(41)을 설치하여 상기 이온화부(30)에서 유입된 다양한 크기의 전하밀도를 가지는 클러스터 에어로졸들 중 음의 전하를 가진 클러스터이온 만을 선택적으로 통과시키는 장치이다.

이를 위해 상기 양이온필터부(40)는 전기적 인력을 이용하여 양의 전하를 가진 클러스터이온을 선택적으로 포집하는 캐소드(41a)에 흡착시켜 음의 전하를 가진 클러스터이온 만을 선택적으로 통과시키는 장치이다.

여기에서 상기 정전극(41)은 상기 방전전극(31)으로부터 발생된 클러스터 에어로졸들 중에서 음이온을 선택적으로 포집하기 위해 전기장을 유도하는 장치이다.

따라서, 본 발명에 따른 음이온 에어로졸을 이용한 공기청정 및 청량촉진 장치는 이온성입자들을 발생시켜 감염원의 억제 및 제거, 해로운 양이온 및 양이온성 클러스터입자의 제거, 정전기 예방을 효과적으로 수행할 수 있다.

또한 방출부(45)는 발생한 클러스터 음이온을 대기 중으로 방출하는 장치이다.

전원부(60)는 상기 각 장치 전력계통부분에 전력을 공급하기 위한 장치로서, 제어부(70)의 신호에 의해 출력이 조절되며, 흡입부(10)의 공기펌프 출력을 조절하는 공기공급전원(61), 에어로졸에 필요한 에너지를 상기 진동판(21)에 전달하기 위한 진동판전원(62), 코로나식 플라즈마이온생성반응에 필요한 전기적포텐셜을 방전전극(31)에 공급하기 위한 승압전원(63)을 포함한다.

제어부(70)는 대기 중 이온농도측정기(71), 대기중 먼지측정기(72) 등의 대기상태 계측장치(71,72)로부터 발생한 신호가 일정치 이하/이상인 경우 이에 대응하여 흡입부(10)와 연결된 공기공급전원(61)에 작용하여 공기의 유입속도를 조절하며, 에어로졸발생부(20)의 진동판에 연결된 진동판전원(62)에 작용하여 에어로졸의 생성속도를 조절하며, 이온화부(30)의 방전전극(31)에 연결된 승압전원(63) 작용하여 에어로졸의 이온화 속도를 조절하는 수동제어장치(73a) 및 자동제어장치(73b)를 포함한다.

예를들어 상기 제어부(70)는 이온농도측정기(71), 대기중먼지측정기(72)를 이용하여 대기 중 음이온농도가 저하되어있거나 먼지 및 양이온이 증가하였을 경우, 클러스터음이온의 생성량을 증가시키며, 자동제어장치(73b)를 이용하여 자동화가 가능하고 또한 사용자의 편의에 따라 수동제어장치(73a)를 이용하여 임의로 조절하는 것도 가능하다.

즉 클러스터 음이온의 농도를 증가시키기 위해서는 상기 제어부(70)를 통해 상기 에어로졸발생부(20)에 작용하여 에어로졸 생성속도를 증가시키거나 이온화부(30)에 작용하여 이온화되는 에어로졸 입자의 수를 증가시키는 방법이 있다.

따라서 본 발명에 따르면 기존의 코로나방전식 플라즈마이온생성반응에 비해 에어로졸을 이온발생 매커니즘에 이용하여 오존을 비롯한 산소라디컬의 발생량을 최소화할 수 있다.

또한 상술한 구성을 가진 음이온 에어로졸을 이용한 공기청정 및 청량촉진 장치는 기존의 전자방사식 클러스터이온생성반응에 비해 보다 간단한 구조로 설치 및 유지보수가 간편하며 경제적이다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.

10 : 흡입부 12 : 공기펌프
20 : 에어로졸발생부 30 : 이온화부
31 : 방전전극 40 : 양이온필터부
41 : 정전극 45 : 방출부
50 : 검출부 60 : 전원부
61 : 공기공급전원 62 : 진동판전원 63 : 승압전원 70 : 제어부
71 : 이온농도측정기 72 : 대기중 먼지측정기

Claims (12)

1. 이온발생방식 공기청정 및 청량촉진 장치에 있어서,
   외부의 공기가 유입되는 흡입부와;
   물분자를 에어로졸 상태로 만들어 상기 흡입부로부터 유입된 공기에 에어로졸을 제공하는 에어로졸발생부와;
   상기 에어로졸이 포함된 공기를 클러스터이온화 하기 위해 클러스터 에어로졸을 발생하는 이온화부와;
   상기 이온화부에서 유입된 다양한 크기의 전하밀도를 가지는 클러스터이온들 중 음전하를 가진 클러스터이온 만을 선택적으로 통과시키는 양이온필터부와;
   상기 양이온필터부의 음전하를 가진 클러스터이온을 포함한 공기가 배출되는 방출부와;
   상기 각 장치들에 전력을 제공하는 전원부;
   로 구성되되,
   상기 이온화부는, 상기 에어로졸이 포함된 공기를 클러스터이온화 하기 위한 방전전극 간의 고압방전으로 클러스터 에어로졸을 발생시키고,
   상기 양이온필터부는 상기 이온화부으로부터 발생된 클러스터 에어로졸들 중에서 음이온을 선택적으로 포집하기 위해 전기장을 유도하는 정전극을 포함하며,
   상기 양이온필터부는,
   상기 이온화부에서 유입된 다양한 크기의 전하밀도를 가지는 클러스터이온들 중 전기적 인력을 이용하여 양전하를 가진 클러스터이온을 선택적으로 포집하는 캐소드에 흡착시켜, 음전하를 가진 클러스터이온 만을 선택적으로 통과시키고,
   상기 방출부와 연결되어 대기의 오염상태 및 방출한 클러스터음이온의 특성을 측정하는 검출부와; 상기 검출부에서 정보를 전달받아, 이온발생에 사용되는 스파크 발생빈도, 에어로졸 농도 및 장치 내 공기의 흐름을 조절하기 위한 제어부;로 구성되며,
   상기 제어부는 대기상태 계측장치인 대기 중 이온농도측정기와 대기중 먼지측정기로부터 발생한 신호에 따라 일정치 이하/이상인 경우 이에 대응하여 흡입부와 연결된 공기공급전원을 통하여 공기의 유입속도를 조절하고,
   상기 제어부는 대기상태 계측장치인 대기 중 이온농도측정기와 대기중 먼지측정기로부터 발생한 신호에 따라 일정치 이하/이상인 경우 이에 대응하여 에어로졸발생부의 진동판에 연결된 진동판전원을 통하여 에어로졸의 생성속도를 조절하며,
   상기 제어부는 대기상태 계측장치인 대기 중 이온농도측정기와 대기중 먼지측정기로부터 발생한 신호에 따라 일정치 이하/이상인 경우 이에 대응하여 이온화부의 방전전극에 연결된 승압전원을 통하여 에어로졸의 이온화 속도를 조절하고, 클러스터음이온의 생성량을 증가/감소시키도록 조절하고,
   상기 제어부는 수동제어장치와 자동제어장치를 이용하여 자동 또는 수동으로 조절이 가능하며,
   상기 공기청정 및 청량촉진 장치는, 외부의 습도를 측정하여 표시하는 습도센서 및 음이온 농도를 측정하여 표시하는 음이온센서를 장착한 것을 특징으로 하는 음이온 에어로졸을 이용한 공기청정 및 청량촉진 장치.
   
   
   
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