KR101457444B1 - 플라즈마 공기 청정장치 - Google Patents

플라즈마 공기 청정장치 Download PDF

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KR101457444B1
KR101457444B1 KR1020130066995A KR20130066995A KR101457444B1 KR 101457444 B1 KR101457444 B1 KR 101457444B1 KR 1020130066995 A KR1020130066995 A KR 1020130066995A KR 20130066995 A KR20130066995 A KR 20130066995A KR 101457444 B1 KR101457444 B1 KR 101457444B1
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air duct
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이길우
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(주) 두연테크
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Abstract

본 발명은 일자형 에어덕트의 구조를 이용하여 공기 유동을 최적화함은 물론, 필터의 유지 관리가 용이한 플라즈마 공기 청정장치를 개시한다. 이를 위해 본 발명은 상 측에 에어 홀이 마련되는 하우징, 하우징 내에 설치되며, 하 측 외주연에는 흡입구가 형성되고, 상 측 종단은 에어 홀을 향하는 일자형 에어 덕트, 이온 클러스터를 생성하며, 상기 에어 덕트의 종단과 상기 에어 홀 사이에 마련되는 플라즈마 유닛, 에어 덕트 내주면에 마련되며, 흡입구를 통해 유입되는 공기를 상기 에어 홀 방향으로 유동시키는 배기팬 및 흡입구에 끼움 결합되는 필터를 포함하며, 흡입구로 유입된 공기는 일자형 에어 덕트를 따라 직진하여 에어 홀을 향한다.

Description

플라즈마 공기 청정장치{Plasma air cleaner}
본 발명은 공기 청정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마 유닛의 착탈이 용이하며, 필터에 의해 풍량 및 풍압의 감소가 적으며, 필터의 유지 보수가 용이한 플라즈마 공기 청정장치에 관한 것이다.
산업화의 발달과 인구 밀집 및 차량의 증가에 따라 현재, 도심지는 스모그, 배기 가스, 벤젠, 톨루엔과 같은 휘발성 유기 화합물, 담배연기, 미세먼지 및 각종 화학물질에 의한 공기 오염이 증대되는 추세에 있으며, 각종 호흡기 질환 또한 증가하는 추세에 있다.
이러한 공기 오염에 대해 공기를 정화하기 위한 공기 청정기가 시판되고 있다. 공기 청정기는 공기를 흡입 및 배기하기 위한 팬(FAN)과 공기가 흡입되는 전단에 설치되는 필터를 기본 구조로 한다. 필터는 입자가 큰 먼지를 집진하기 위한 프리필터, 공기 중의 개스 및 냄새를 흡착하기 위한 활성탄 필터 및 세균을 걸러내기 위한 헤파 필터를 채용하는 것이 통상적이나, 이 외에도 음이온을 방출하여 공기 중에 포함되는 냄새를 제거하는 음이온 방식도 제안되고 있다.
이러한 유형의 공기 청정장치로서 순환팬의 전단에 필터를 장착하는 공개특허 10-2009-0058446가 제안된 바 있다.
공개특허 10-2009-0058446은 순환팬의 전단에는 필터유닛을 장착하고, 순환팬의 후단에는 가습청정유로를 지나도록 함으로써 공기에 습도를 조절할 수 있도록 하고 있다.
그러나, 공개특허 10-2009-0058446에서 제안된 공기청정 및 가습장치는 필터 유닛 - 순환팬 - 가습청정유로를 지나는 경로를 가지므로, 원활한 공기 유동을 위해서는 순환팬의 출력을 증가시켜야 하고, 이는 순환팬에 의해 유발되는 소음이 증가하도록 할 수 있다.
순환팬의 전단과 후단에 장착되는 필터와 가습청정유로는 순환팬의 의해 발생하는 공기의 유동을 제한할 수 있다.
다른 한편, 순환팬의 전단에 마련되는 필터 유닛은 순환팬과 밀접하게 배치되므로 공기청정 및 가습장치에서 필터 유닛과 가습청정유로를 유지 관리하는데 불편함이 따를 수 있다.
본 발명의 목적은 유지 보수가 간편하며, 공기 유동을 용이하게 하여 순환팬의 출력 및 소음을 최소화하는 플라즈마 공기청정장치를 제공함에 있다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 상 측에 에어 홀이 형성되는 하우징과, 상기 하우징 내에 설치되며, 하 측 외주연에는 흡입구가 형성되고, 상 측 종단에는 에어 토출구가 형성되는 일자형 에어 덕트와, 이온 클러스터를 생성하며, 상기 에어 덕트의 종단과 상기 에어 홀 사이에 마련되는 플라즈마 유닛과, 상기 에어 덕트의 내주면에 마련되며, 상기 흡입구를 통해 유입되는 공기를 상기 에어 홀 방향으로 유동시키는 배기팬 및 상기 흡입구에 끼움 결합되는 필터를 포함하며, 상기 흡입구로 유입된 공기는 상기 일자형 에어 덕트를 따라 직진하여 상기 에어 홀을 향하도록 형성되고, 상기 흡입구의 일 측에 마련되며, 상기 흡입구를 통해 상기 에어 덕트 내부로 향하는 공기의 온도를 측정하는 온도 센서 및 상기 온도 센서에 의해 측정된 온도의 변화량이 미리 설정된 기준 변화량을 벗어나지 않는 경우, 상기 하우징이 위치하는 공간을 밀폐상태로 판단하고, 상기 배기팬의 회전속도를 증가시키는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공기 청정장치에 의해 달성된다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 상 측에 에어 홀이 형성되는 하우징과, 상기 하우징 내에 설치되며, 하 측 외주연에는 흡입구가 형성되고, 상 측은 개방되어 에어 토출구를 형성하는 사각 기둥 형상의 일자형 에어 덕트와, 상기 에어 덕트의 종단과 상기 에어 홀 사이에 마련되어, 양이온 및 음이온을 생성하는 플라즈마 유닛;
상기 흡입구에 마련되는 필터 및 상기 플라즈마 유닛과 상기 에어 토출구 사이에 마련되며 상기 흡입구를 통해 유입된 공기를 상기 에어 홀로 배기하는 배기팬을 포함하되, 상기 에어 토출구의 배기 방향이 상기 에어 홀을 향하도록 상기 에어 토출구에서 연장되며, 상기 에어 토출구와 동일 형상이되, 그 면적이 증가하는 형태의 배기 덕트를 더 포함하여 형성되고, 상기 배기 덕트의 일 측면에는 카트리지 삽입구가 형성되어 상기 플라즈마 유닛이 장착 및 탈착되고, 상기 카트리지 삽입구에 장착 및 탈착되는 상기 플라즈마 유닛을 지지하기 위해 상기 배기 덕트에는 지지 브라켓이 마련되며, 상기 배기 덕트의 내부에는 상기 배기팬을 장착하기 위한 배기팬 장착대가 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공기 청정장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 플라즈마 공기 청정장치는 일자형 에어덕트의 구조를 이용하여 공기 유동을 최적화함은 물론, 필터의 유지 관리가 용이하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공기 청정장치의 외형도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 공기 청정장치에 내장되는 에어 덕트의 일 예에 따른 사시도를 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 에어 덕트에 대한 상세 사시도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어 덕트의 사시도를 도시한다.
도 5는 도 4에 도시된 에어 덕트의 개구부 방향에서 바라본 참조 사시도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 공기 청정장치의 외형도를 도시한다.
도 7은 도 6에 도시된 플라즈마 공기 청정장치에 내장되는 에어덕트의 상부 사시도를 도시한다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에 대한 사시도를 도시한다.
도 11은 플라즈마 공기 청정장치가 배치되는 실내의 온도분포에 대한 일 예를 도시한다.
도 12는 도 1에 도시된 에어 덕트의 다른 실시예에 따른 사시도를 도시한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 공기 청정장치의 외형도를 도시하고, 도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 공기 청정장치에 내장되는 에어 덕트의 일 예에 따른 사시도를 도시하며, 도 3은 도 2에 도시된 에어 덕트에 대한 상세 사시도를 도시한다.
도 1 내지 도 3을 함께 참조하여 제1실시예를 설명하면, 플라즈마 공기 청정장치(100)는 하우징(105), 에어 덕트(110), 배기팬(120), 플라즈마 유닛(130), 컨트롤러(140) 및 센서(150)를 포함하여 구성될 수 있으며, 에어 덕트(110)는 하 측 종단 외주연에 흡입구(101)가 형성되고, 상 측 종단에는 에어 토출구(102)가 형성될 수 있다.
하우징(105)은 금속, 플라스틱 및 합금 재질로 형성될 수 있다. 하우징(105) 내에는 하우징(105)의 길이 방향을 따라 일자형 에어 덕트(110)가 마련될 수 있다. 일자형 에어 덕트(110)는 사각의 기둥 형상을 가지며, 외부에서 유입되는 공기가 굴곡면을 따라 유동되지 않고 일자형 에어 덕트(110)를 통해 외부로 배출되도록 함으로써 공기가 쉽게 유동할 수 있도록 한다. 에어 덕트(110)의 하단 외주연에는 흡입구(101)가 형성될 수 있는데, 흡입구(101)는 에어 덕트(110)로 외부 공기를 유입하며, 필터를 장착하는데 이용될 수 있다. 이는 추후 상세히 설명하도록 한다.
에어 덕트(110)의 상단에는 에어 토출구(102)가 마련된다.
에어 토출구(102)는 일자형 에어 덕트(110)로 유입된 외부 공기가 최소한의 유동 저항만을 받도록 에어 홀(103) 방향으로 개구가 형성될 수 있다.
에어 덕트(110)의 종단에는 플라즈마 유닛(130)이 마련되고, 플라즈마 유닛(130)은 유리관을 중심으로 접지전극과 고압전극이 마주하며, 고압전극에 고압이 유기될 때, 유기된 고압이 접지전극으로 방전하면서 이온 클러스터(cluster)를 생성하고, 생성된 이온 클러스터가 오염물질을 제거하도록 한다.
이온 클러스터는 음이온을 생성 후, 생성된 음이온을 이용하여 수산기(OH-)를 추가로 생성함으로써 세균에 대한 살균 효과를 기대할 수 있다. 이온 클러스터, 및 이온 클러스터를 생성하는 플라즈마 유닛에 대한 상세한 사항은 한국 공개특허 10-2005-0017985를 참조하도록 한다. 에어 토출구(102)에서 발생하는 이온 클러스터는 배기팬(120)에서 생성하는 공기 유동을 따라 에어 홀(103)로 향하며, 하우징(105)의 외부로 토출될 수 있다. 바람직하게는 플라즈마 유닛(130)은 배기팬(120)과 이웃하게 배치되어야 하며, 배기팬(120)의 에어 토출 방향에 하나, 둘 또는 셋 이상이 배치될 수 있다. 이러한 배치에 의해 생성된 이온 클러스터가 배기팬(120)에서 생성된 공기 유동을 따라 하우징(105)의 외부로 토출될 수 있는 것이다.
흡입구(101)에는 필터가 장착될 수 있다. 흡입구(101)는 외부 공기를 에어 덕트(110)로 유도하는 곳으로, 흡입구(101)에는 극세사나 부직포로 형성되는 프리필터 또는 냄새와 개스(Gas) 제거를 위한 활성탄 필터가 장착될 수 있다. 흡입구(101)에 마련되는 프리 필터에 의해 공기 중의 먼지 및 오염물질이 집진된 후, 먼지 및 오염물질이 집진된 공기는 배기팬(120)에 의해 에어 덕트(110)의 상단으로 이동하고, 여기서, 플라즈마 유닛(130)이 생성하는 이온 클러스터를 포함한 상태로 A 방향으로 토출될 수 있다.
흡입구(101)의 일 측에는 센서(150)가 마련될 수 있다. 센서(150)는 온도를 측정하는 온도 센서로서, 흡입구(101)로 유입되는 외부 공기의 온도를 측정하고, 측정된 값을 컨트롤러(140)로 제공할 수 있다. 컨트롤러(140)는 센서(150)에서 측정된 외부 온도를 참조하여 오염을 예측할 수 있다. 예컨대 컨트롤러(140)는 센서(150)에 의해 측정된 온도가 기준주기(예컨대 수 십분 내지 수 시간) 동안 일정하게 유지되는 경우, 실내가 밀폐 환경이라고 판단할 수 있다. 이러한 온도 특성은 밀폐된 환경에서 히터를 가동하거나 에어컨을 가동하는 경우에 발생할 수 있으며, 컨트롤러(140)는 밀폐 환경에서 실내 오염을 감소시키기 위해 배기팬(120)의 회전 속도를 증가시키거나 플라즈마 유닛(130)에 고압을 가하여 이온 클러스터의 생성량을 증가시킬 수 있다. 도면에서 컨트롤러(140)와 센서(150)를 제외한 나머지에 대해서는 배선이 생략되어 있다. 그러나, 컨트롤러(140)는 배기팬(120) 및 플라즈마 유닛(130)과 배선될 수 있다.
다른 한편, 컨트롤러(140)는 센서(150)에 의해 측정된 온도의 변화량을 참조하여 오염을 판단할 수 있다. 예컨대, 센서(150)가 온도 센서이고, 온도 센서에 의해 측정된 온도의 변화량이 미리 설정된 기준 변화량(예컨대 1℃ 내지 5℃)을 벗어나지 않는 경우, 실내를 밀폐상태로 판단하고, 상기 배기팬의 회전속도를 증가시키는 컨트롤러를 더 포함하게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어 덕트의 사시도를 도시하며, 도 5는 도 4에 도시된 에어 덕트의 개구부 방향에서 바라본 참조 사시도를 도시한다.
도 4와 도 5를 함께 참조하면, 실시예에 따른 에어 덕트(210)는 하측 외주연에는 흡입구(201)가 마련되고, 상측은 개구부(202)를 형성하며, 개구부(202)에는 배기 덕트(205)가 형성될 수 있다. 배기 덕트(205)의 일 측면에는 카트리지 삽입구(203)가 마련되며, 카트리지 삽입구(203)에는 플라즈마 유닛이 B 방향으로 장착 되거나, 또는 반대 방향으로 탈착될 수 있다.
배기 덕트(205)가 에어 덕트(211) 보다 더 크게 형성됨에 따라 흡입구(201)를 통해 유입된 공기가 보다 쉽게 배기 덕트(205)의 외측으로 배출될 수 있다. 도 4에서, 배기 덕트(205)의 가로세로 길이는 에어 덕트(211)의 가로세로 길이보다 더 크게 형성되고, 배기 덕트(205)와 에어 덕트(201) 사이에는 배기팬(120)이 배치된다. 흡입구(201)에 비해 배기구인 배기 덕트(205)의 면적이 더 클 경우, 배기팬(120)의 공기 배출능력이 증가할 수 있으며, 이를 이용하여, 배기팬(120)의 공기 배출능력을 향상시킬 수 있는 것이다.
카트리지 삽입구(203)에 장착 및 탈착되는 플라즈마 유닛(예컨대, 도 1의 참조부호 130)을 지지하기 위해, 배기 덕트(205)에는 지지 브라켓(204)이 마련될 수 있다. 지지 브라켓(204)은 배기 덕트(205)와 일체로 형성되거나, 또는 용접되어 형성될 수 있다. 지지 브라켓(204)에 의해 플라즈마 유닛은 지지 브라켓(204)에 안착된 상태로 몸체(211) 내부로 장착될 수 있다. 여기서, 지지 브라켓(204)에 안착되는 플라즈마 유닛은 도 1과 도 3에 도시된 플라즈마 유닛(130)과 동일한 것으로 중복되는 도시와 설명은 생략하도록 하며, 플라즈마 유닛에 대한 설명은 도 1 내지 도 3에서 설명된 것을 준용하도록 한다.
실시예에 따른 배기 덕트(205)와 몸체(211)는 개구부(202)에서 바라볼 때, 사각형을 가진다. 배기 덕트(205)는 사각의 형상이 갖는 면적이 몸체(211) 대비 증가된 형태를 가질 수 있다. 즉, 배기 덕트(205)는 개구부(202)에서 바라보는 몸체(211)의 단면적 보다 증가하는 형태를 가지며, 하우징에 수납되는 경우 하우징의 에어 홀(예컨대 도 1의 참조부호 103)을 향하는 것이 바람직하다.
배기 덕트(205)의 내부에는 배기팬을 장착하기 위한 배기팬 장착대(206)가 마련될 수 있다. 배기팬 장착대(206)는 개구부(202)를 통해 배기팬을 삽입 및 거치할 수 있도록 한다. 배기팬 장착대(206)에 배기팬이 장착된 후, 카트리지 삽입구(203)에 플라즈마 유닛(예컨대 도 1의 참조부호 130)을 장착할 수 있다. 흡입구(201)는 몸체(211)로 외부 공기가 유입되도록 하며, 필터가 장착되도록 함으로써 몸체(211) 내부로 유입되는 먼지를 집진할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 공기 청정장치에 대한 사시도를 도시하고, 도 7은 도 6에 도시된 플라즈마 공기 청정장치에 내장되는 에어 덕트의 상부 구조에 대한 참조도면을 도시한다. 도 6과 도 7을 함께 참조하여 제2실시예를 설명하면,
플라즈마 공기 청정장치(300)는 하우징(305), 에어 덕트(310), 배기팬(320), 플라즈마 유닛(330), 컨트롤러(340) 및 센서(350)를 포함하여 구성될 수 있으며, 에어 덕트(310)는 하 측 종단 외주연에 흡입구(301)가 형성되고, 상 측 종단은 개방되며, 에어 토출구(302)가 형성된다.
하우징(305)은 금속, 플라스틱 및 합금 재질 중 하나로 형성될 수 있다. 하우징(305) 내에는 하우징(305)의 길이 방향을 따라 일자형 에어 덕트(310)가 마련될 수 있다. 일자형 에어 덕트(310)는 사각의 기둥 형상을 가지며, 외부에서 유입되는 공기가 쉽게 유동할 수 있도록 한다. 에어 덕트(310)의 하단 외주연에는 흡입구(301)가 형성될 수 있다. 흡입구(301)는 에어 덕트(310)로 외부 공기의 유입을 위해 마련되며, 필터를 장착하는데 이용될 수 있다. 필터를 흡입구(301)에 장착 시, 억지 끼움될 수 있는데, 이는 필터가 흡입구(301)에 견고히 장착되도록 하기 위한 것이다. 이 경우, 흡입구(301)의 크기와 흡입구(301)에 장착되는 필터의 크기는 동일하거나 또는 필터의 크기가 약간 작게 형성될 수 있다. 필터에 대한 구조는 추후 상세히 설명하도록 한다. 에어 덕트(310)의 상측은 개방되어 에어 토출구(302)를 형성하고, 에어 홀(303)을 향하며, 에어 덕트(310)의 하단에는 흡입구(301)가 마련된다.
이에 따라, 바닥면과 이웃하는 흡입구(301)는 바닥면에 위치하는 오염물질들을 흡입하고, 흡입된 오염물질과 공기는 배기팬(320)에 의해 유발되는 공기 유동에 의해 에어 덕트(310)의 상단을 향하게 되며, 상단에 위치하는 플라즈마 유닛(330)에 의해 정화되어 하우징(305)에 형성되는 에어 홀(303)로 배출될 수 있다. 통상 먼지, 중금속 및 기타 오염물질은 공기에 비해 무거우므로 바닥면에서 흡입되는 공기에 포함되는 오염 물질들이 흡입구(301)를 통해 유입된 후, 정화되도록 하면, 공기 및 오염 물질에 대한 정화력의 향상을 기대할 수 있다. 한편, 더욱 향상된 공기 정화를 위해, 에어 덕트 내측면에는 자외선 램프(361, 362)가 마련될 수 있다. 자외선 램프는 UV-C 타입인 것이 바람직하며, LED 타입일 수 있다. 자외선은 직진성이 우수한 반면 플라스틱, 유리 및 금속에 대한 투과성이 거의 없으므로 에어 덕트(310) 내에 조사된 자외선이 에어 덕트(310) 외측으로 누출되지 않는다. 에어 덕트(310)를 통해 유입된 공기는 자외선에 의해 살균된 이후, 플라즈마 유닛(330)에 의해 2차 정화되므로 공기에 대한 정화력을 더욱 향상시킬 수 있다.
이에 더하여, 에어 덕트(310) 내주면에는 이산화 티타늄이 도포될 수 있다. 이산화 티타늄은 자외선에 반응하여 광촉매 반응을 유발하여 오염물질을 분해할 수 있는 바, 에어 덕트(310) 내주면에 이산화 티타늄을 도포하고, 자외선 램프(361, 362)로 자외선을 조사하면, 에어 덕트(310) 내에서 광촉매 반응을 유발할 수 있다. 에어 홀(303)은 하우징(305)에 형성되며, 에어 토출구(302)는 일자형 에어 덕트(310)의 종단 방향에 마련될 수 있다. 상기 플라즈마 유닛(330)과 상기 에어 토출구(302) 사이에 배기팬(320)이 장착되어 흡입구(301)를 통해 유입된 외부 공기가 배출될 수 있도록 한다.
에어 덕트(310)의 종단과 상기 에어 홀(303) 사이에는 플라즈마 유닛(330)이 마련되어 에어 홀(303)을 향해 이온 클러스터를 방출할 수 있다. 플라즈마 유닛(330)은 유리관을 중심으로 접지전극과 고압전극이 마주하며, 고압전극에 고압이 유기될 때, 유기된 고압이 접지전극으로 방전하면서 이온 클러스터(cluster)를 생성하고, 생성된 이온 클러스터가 오염물질을 제거하도록 하는데 이용될 수 있다. 이온 클러스터는 음이온을 생성 후, 생성된 음이온을 이용하여 수산기(OH-)를 추가로 생성할 수 있는데, 이 경우, 세균에 대한 살균 효과를 기대할 수 있다. 이온 클러스터, 및 이온 클러스터를 생성하는 플라즈마 유닛에 대한 추가적인 사항은 한국 공개특허 10-2005-0017985를 참조하도록 한다.
플라즈마 유닛(330)에서 발생하는 이온 클러스터는 배기팬(320)에 의해 유발되는 공기 유동을 따라 에어 홀(303)로 향하며, 하우징(305)의 외부로 배출될 수 있다. 바람직하게는 플라즈마 유닛(330)은 배기팬(320)과 이웃하게 배치될 수 있으며, 에어 토출구(302) 주변에 하나, 둘 또는 셋 이상이 배치될 수 있다. 플라즈마 유닛(330)에 의해 생성된 이온 클러스터가 배기팬(320)에서 생성된 공기 유동을 따라 하우징(305)의 외부로 토출될 수 있는 것이다.
흡입구(301)에는 필터가 장착될 수 있다. 흡입구(301)는 외부 공기를 에어 덕트(310)로 유도하는 곳으로, 흡입구(301)에는 극세사나 부직포로 형성되는 프리필터 또는 냄새와 개스(Gas) 제거를 위한 활성탄 필터가 장착될 수 있다. 흡입구(301)에 마련되는 프리 필터에 의해 공기 중의 먼지 및 오염물질이 집진된 후, 먼지 및 오염물질이 집진된 공기는 배기팬(320)에 의해 에어 덕트(310)의 상단으로 이동하고, 여기서, 플라즈마 유닛(330)이 생성하는 이온 클러스터를 포함한 상태로 B 방향으로 토출될 수 있다.
흡입구(301)의 일 측에는 센서(350)가 마련될 수 있다. 센서(350)는 온도를 측정하는 온도 센서로서, 흡입구(301)로 유입되는 외부 공기의 온도를 측정하고, 측정된 값을 컨트롤러(340)로 제공할 수 있다. 컨트롤러(340)는 센서(350)에서 측정된 외부 온도를 참조하여 오염을 예측할 수 있다. 예컨대 컨트롤러(340)는 센서(350)에 의해 측정된 온도가 기준주기(예컨대 수 십분 내지 수 시간)일정하게 유지되는 경우, 실내가 밀폐 환경이라고 판단할 수 있다. 이러한 온도 특성은 밀폐된 환경에서 히터를 가동하거나 에어컨을 가동하는 경우에 발생할 수 있으며, 컨트롤러(340)는 밀폐 환경에서 실내 오염을 감소시키기 위해 배기팬(320)의 회전 속도를 증가시키거나 플라즈마 유닛(330)에 고압을 가하여 이온 클러스터의 생성량을 증가시킬 수 있다. 도면에서 컨트롤러(340)와 배기팬(320) 및 플라즈마 유닛(330)에 대한 배선은 도시되어 있으나, 센서(350)에 대한 배선은 생략되어 있다.
한편, 도 7에는 3개의 유닛(331, 332, 333)으로 구성되는 플라즈마 유닛(330)이 도시되어 있는데, 도시된 플라즈마 유닛(330)은 배기팬(320) 상측에 마련되므로, 배기팬(320)에 의해 유동되는 공기가 직접 지나가도록 구성되지는 않는다. 다만, 3개의 유닛(331, 332, 333)이 생성하는 이온 클러스터는 배기팬(320)에 의해 유동되는 공기 흐름을 따라 B 방향으로 배출될 수 있다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에 대한 사시도를 도시한다.
도 8 내지 도 10에 대한 설명은 필터와 에어 덕트의 결합관계를 설명하기 위해, 도 1 내지 도 3을 함께 참조하여 설명하도록 한다.
먼저, 도 8을 참조하면, 필터는 필터 브라켓(107) 및 필터 미디움(107a)을 포함하여 구성될 수 있다.
필터 브라켓(107)의 면적은 흡입구(101, 201 및 301 중 어느 하나) 보다 더 크게 형성되도록 함으로써 흡입구(101, 201 및 301 중 어느 하나)로 필터 미디움(107a) 만이 삽입되도록 한다. 필터 브라켓(107)의 면적은 흡입구(101, 201 및 301 중 어느 하나)보다 더 크게 형성됨에 따라 필터 브라켓(107)은 흡입구(101, 201 및 301 중 어느 하나)의 외주연을 덮어 흡입구(101, 201 및 301 중 어느 하나)가 외부에서 보이지 않도록 커버링할 수 있다. 이때, 필터 브라켓(107)이 흡입구(102, 201 및 301 중 어느 하나)와 마주하는 면에는 양면 접착테이프가 마련되어 필터 브라켓(107)이 흡입구(101, 201 및 301 중 어느 하나)에 부착되도록 할 수 있다. 또는, 필터 브라켓(107)이 흡입구(101, 201 및 301)와 마주하는 면에 자성체를 구비하고, 자성체를 이용하여 흡입구(101, 201 및 301 중 어느 하나)에 부착될 수도 있다. 이때, 에어 덕트(110 또는 310)는 철, 함석, 스테인레스 및 기타 자성체에 반응하는 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 다른 한편, 브라켓(107) 자체가 자성체로 구현될 수도 있다.
필터 브라켓(107)이 자성체를 포함하는 구조는 도 8 내지 도 10에 도시된 후술할 타 필터 미디움의 브라켓(108, 109)에도 동일하게 해당하는 것으로, 동일하게 적용되며, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
필터 미디움(107a)은 부직포, 극세사로 형성되며, 먼지, 머리카락 및 미세분진과 같은 형태의 오염물질을 집진하는데 이용될 수 있다. 필터 미디움(107a)은 에어 덕트(310)로 유동하는 공기에서 대형 오염물질을 1차 필터링하는 프리필터로서 기능할 수 있으며, 에어 덕트(110)의 종단에 위치하는 플라즈마 유닛(130)의 오염을 최소화하여 본 발명에 따른 플라즈마 공기 청정장치의 유지 관리를 용이하게 할 수 있다. 필터 미디움(107a)은 집진 면적을 증가시키기 위해 흡입구(101, 201 및 301 중 어느 하나)를 밑변으로 하는 삼각 뿔 형상을 가질 수 있다.
삼각 뿔 형상으로 필터 미디움(107a)을 형성함으로써 에어 덕트(110) 내로 유입되는 공기의 량을 증가시킬 수 있다. 이 외에도 필터 미디움(107a)의 형태는 다양할 수 있는데, 사각형, 육각형(벌집 구조), 및 기타 다각형으로 구현될 수 있다. 사각형으로 구현되는 일 예는 도 9를 참조하여 설명하도록 한다.
도 9를 참조하면, 필터는 필터 브라켓(108), 및 필터 미디움(108a)으로 구성될 수 있으며, 필터 브라켓(108)은 앞서 도 8을 통해 설명된 바와 같이, 흡입구(101, 201 및 301 중 어느 하나)보다 더 큰 면적으로 형성되도록 함으로써, 흡입구(101, 201 및 301 중 어느 하나)가 외부로 노출되지 않도록 커버링할 수 있다.
필터는 필터 브라켓(108)과 연결되며, 금속 또는 플라스틱 재질의 필터 골격(101a 내지 101g)을 포함할 수 있다. 필터 브라켓(108)은 필터 브라켓(108)과 일체로 형성될 수 있다. 필터 브라켓(108)이 필터 골격(101a 내지 101g)을 지지하므로 필터 골격(108a 내지 108g)에 형성되는 필터 미디움(108a)은 에어 덕트(예컨대, 도 1의 참조부호 110, 이하 생략함) 내부에서 육면체의 형태를 유지할 수 있다. 이에 따라, 필터 미디움(108a)은 에어 덕트 내에서 육면체의 표면적을 가질 수 있으며, 육면체의 표면적 만큼 필터 미디움(108a)은 장시간 에어 덕트(110) 내에서 그 기능을 수행할 수 있다.
만일, 필터 미디움(108a)이 필터 브라켓(108)의 개구부를 커버하는 형태인 경우, 필터 미디움(108a)의 단면적은 필터 브라켓(108)의 중심부에 형성되는 개구부의 면적만큼이며, 자주 필터 미디움을 교체해야 하나, 도 9에 도시된 바와 같이, 에어 덕트(110) 내부로 삽입 형성되는 육면체의 형상을 가지는 경우, 표면적이 5배 이상 증가하므로, 그만큼 필터 미디움(108a)의 교체 주기는 길어질 수 있다.
도 10은 이중필터의 일 예에 대한 참조도면을 도시한다.
도 10을 참조하면, 필터는 필터 브라켓(109), 제1필터(109a) 및 제2필터(109b)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1필터(109a)는 필터 브라켓(109)에서 최대 d1만큼 이격되고, 제2필터(109b)는 필터 브라켓(109)에서 최대 d2 만큼 이격된다. 이러한 배치에 의해 흡입구(101, 201 및 301 중 어느 하나)에 하나의 필터를 장착하고도 둘 이상의 필터를 장착한 것과 동일한 효과를 기대할 수 있다.
이때, 제1필터(109a)는 먼지, 머리카락 및 분진과 같이 그 크기가 큰 오염물질을 제거하는 프리필터인 것이 바람직하고, 제2필터(109b)는 냄새 제거를 위한 활성탄 필터 또는 세균까지 제거 가능한 헤파 필터(High Efficiency Particulate Air filter)일 수 있다. d1 < d2를 만족하는 한도 내에서 제1필터(109a)와 제2필터(109b)의 형태는 도 10에 도시된 형태에 한정되지 않으며, 삼각뿔, 육면체, 및 기타 다양한 형태일 수 있다. 다만 한정하지는 않는다.
도 11은 플라즈마 공기 청정장치가 배치되는 실내의 온도분포에 대한 일 예를 도시한다.
도 1 내지 도 6을 통해 설명된 플라즈마 공기 청정장치가 실내에 위치하는 경우, 플라즈마 공기 청정장치의 주변 온도는 동트기 전, 최저 온도(17도)를 가리키다가, 정오를 전후하여 최대치로 증가하며, 이후, 오후로 갈수록 온도가 서서히 저하될 수 있다.
이와 같은 온도분포는 본 발명에 따른 플라즈마 공기 청정장치가 개방된 실내에서 가동될 때 보이는 온도 분포를 나타낸다. 그러나, 겨울철, 또는 여름철에 장시간 밀폐된 환경에 플라즈마 공기 청정장치가 배치되는 경우 플라즈마 공기 청정장치에 마련되는 센서(예컨대 도 2의 참조부호 150)에서 측정되는 온도는 일정한 값을 가질 수 있다. 예컨대, 겨울철 난방 온도를 25도로 맞추어 놓는 경우, 도 11에 도시된 온도 그래프는 시간 축과 상관없이 일정한 상태를 유지할 수 있다.
이 경우, 실내의 공기는 상당한 오염 상태로 추정될 수 있다. 컨트롤러(예컨대 도 2의 참조부호 140)는 기준 주기(예컨대 수분 내지 수 시간) 마다 온도 변화를 판단하고, 판단된 온도 변화가 기준 주기 내에서 일정한 경우(예컨대 24도 내지 25도로 일정한 경우), 플라즈마 공기 청정장치가 밀폐된 실내에서 장시간 가동중인 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 컨트롤러(예컨대 도 2의 참조부호 140)는 배기팬(예컨대 도 3의 참조부호 120)의 회전 속도를 증가시키거나, 플라즈마 유닛(예컨대 도 3의 참조부호 130)에 고전압을 가하여 플라즈마 유닛(130)에서 방출되는 이온 클러스터의 량을 증가시켜 실내 오염을 최소화할 수 있다.
301 : 흡입구 305 : 하우징
310 : 에어 덕트 320 : 배기팬
330 : 플라즈마 유닛 340 : 컨트롤러
350 : 센서 361, 362 : 자외선 램프

Claims (11)

  1. 상 측에 에어 홀이 형성되는 하우징;
    상기 하우징 내에 설치되며, 하 측 외주연에는 흡입구가 형성되고, 상 측 종단에는 에어 토출구가 형성되는 일자형 에어 덕트;
    이온 클러스터를 생성하며, 상기 에어 덕트의 종단과 상기 에어 홀 사이에 마련되는 플라즈마 유닛;
    상기 에어 덕트의 내주면에 마련되며, 상기 흡입구를 통해 유입되는 공기를 상기 에어 홀 방향으로 유동시키는 배기팬; 및
    상기 흡입구에 끼움 결합되는 필터;를 포함하며,
    상기 흡입구로 유입된 공기는 상기 일자형 에어 덕트를 따라 직진하여 상기 에어 홀을 향하도록 형성되고,
    상기 흡입구의 일 측에 마련되며,
    상기 흡입구를 통해 상기 에어 덕트 내부로 향하는 공기의 온도를 측정하는 온도 센서; 및
    상기 온도 센서에 의해 측정된 온도의 변화량이 미리 설정된 기준 변화량을 벗어나지 않는 경우, 상기 하우징이 위치하는 공간을 밀폐상태로 판단하고, 상기 배기팬의 회전속도를 증가시키는 컨트롤러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공기 청정장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준 변화량은,
    1℃ 내지 5℃인 것을 특징으로 하는 플라즈마 공기 청정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 필터는,
    상기 흡입구의 외주연을 커버링하며 상기 흡입구에 끼움 결합하는 필터 브라켓; 및
    상기 필터 브라켓에 부착되는 주머니 형태의 필터 미디움(Filter Medium)을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공기 청정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 필터 미디움은,
    상기 브라켓에 부착되는 제1필터; 및
    상기 브라켓에 부착되는 제2필터;를 포함하며,
    상기 제1필터는 상기 제2필터의 내측으로 수납되는 2중 필터인 것을 특징으로 하는 플라즈마 공기 청정장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 필터는,
    활성탄 필터, 헤파 필터(High Efficiency Particulate Air filter) 및 부직포 필터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 공기 청정장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 에어 덕트는,
    내주면에 이산화 티타늄이 도포되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공기 청정장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 에어덕트는,
    내주면 일 측에 자외선 LED가 마련되며,
    상기 자외선 LED에서 조사되는 자외선이 상기 이산화 티타늄에 광촉매 반응을 유발하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공기 청정장치.
  10. 상 측에 에어 홀이 형성되는 하우징;
    상기 하우징 내에 설치되며, 하 측 외주연에는 흡입구가 형성되고, 상 측은 개방되어 에어 토출구를 형성하는 사각 기둥 형상의 일자형 에어 덕트;
    상기 에어 덕트의 종단과 상기 에어 홀 사이에 마련되어, 양이온 및 음이온을 생성하는 플라즈마 유닛;
    상기 흡입구에 마련되는 필터; 및
    상기 플라즈마 유닛과 상기 에어 토출구 사이에 마련되며 상기 흡입구를 통해 유입된 공기를 상기 에어 홀로 배기하는 배기팬;을 포함하되,
    상기 에어 토출구의 배기 방향이 상기 에어 홀을 향하도록 상기 에어 토출구에서 연장되며, 상기 에어 토출구와 동일 형상이되, 그 면적이 증가하는 형태의 배기 덕트;를 더 포함하여 형성되고,
    상기 배기 덕트의 일 측면에는 카트리지 삽입구가 형성되어 상기 플라즈마 유닛이 장착 및 탈착되고,
    상기 카트리지 삽입구에 장착 및 탈착되는 상기 플라즈마 유닛을 지지하기 위해 상기 배기 덕트에는 지지 브라켓이 마련되며,
    상기 배기 덕트의 내부에는 상기 배기팬을 장착하기 위한 배기팬 장착대가 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공기 청정장치.
  11. 삭제
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