KR102038921B1 - 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템 - Google Patents

고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고전압 방전과 물 분사를 이용하여 공기 중 입자상 물질을 저감하고, 화학 약품의 사용없이 공기 중 악취를 친환경적으로 정화시키는 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템에 관한 것으로, 공기를 흡입하고 고전압 방전을 일으켜 대전시킨 공기를 배출하는 고전압 방전 모듈; 및 상기 고전압 방전 모듈이 하나 이상 설치되고, 내부에 상기 고전압 방전 모듈로부터 배출된 공기의 이동통로를 구비하며, 상기 공기의 이동통로에 공기 정화 부재가 배치된 공기 정화부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템을 제공한다.

Description

고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템{System for removing Particle and Odor using High Voltage Pulse Discharge}
본 발명은 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고전압 방전과 물 분사를 이용하여 공기 중 입자상 물질을 저감하고, 화학 약품의 사용없이 공기 중 악취를 친환경적으로 정화시키는 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템에 관한 것이다.
생활 소득 수준의 향상과 건강에 대한 관심으로 공기의 질에 대한 요구가 높아지고 있다.
이러한 요구들과 맞물려 겨울철에 발생하는 미세먼지 및 초미세먼지, 봄에 발생하는 황사는 오랫동안 문제가 되어 왔으나 뚜렷한 대책을 세우지 못하고 있다.
또한, 축산단지, 음식물 처리장, 하수, 폐수 및 분뇨처리장, 산업단지 등의 악취 및 유해가스 발생원에서 배출되는 오염물질을 처리하기 위하여 다양한 기술이 쓰이고 있으나, 설비 추가 및 운영에 따른 상당한 비용이 소요되는 문제점이 있다.
이에 미세먼지, 초미세먼지 및 황사 등과 같이 공기 중 입자상 물질을 저감하고, 암모니아, 황화수소, 알데히드 계열, 휘발성 유기화합물(VOCs : Volatile Organic Compounds) 등이 복합적으로 혼합된 악취를 효과적으로 처리할 수 있는 방안이 요구된다.
대한민국 등록 특허 제 10-1005636호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 고전압 방전과 물 분사를 이용하여 공기 중 입자상 물질을 저감하는 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 화학 약품의 사용없이 공기 중 악취를 친환경적으로 정화시키는 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 고전압 방전을 일으켜 공기 중 입자상 물질 및/또는 악취를 정화 처리하는 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템에 있어서, 공기를 흡입하고 고전압 방전을 일으켜 대전시킨 공기를 배출하는 고전압 방전 모듈; 및 상기 고전압 방전 모듈이 하나 이상 설치되고, 내부에 상기 고전압 방전 모듈로부터 배출된 공기의 이동통로를 구비하며, 상기 공기의 이동통로에 공기 정화 부재가 배치된 공기 정화부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 고전압 방전 모듈은, 상기 공기를 흡입하는 흡기부; 및 고전압 방전을 일으켜 플라즈마를 발생시키는 고전압 방전부를 포함하고, 상기 고전압 방전부는, 내부에 공기 통로를 구비하여 상기 흡기부에 연결된 통기관; 상기 통기관의 일단이 결합된 지지대; 상기 통기관을 둘러싸는 금속망; 상기 통기관의 외부에 배치되고 상기 금속망에 전원을 인가하는 제1 전극; 및 상기 통기관의 내부에 배치되고 상기 통기관을 사이에 두고 상기 금속망 및 상기 제1 전극 중 적어도 하나와 대전되는 제2 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 고전압 방전부는, 상기 금속망 및 상기 통기관 중 적어도 하나를 냉각시키는 냉각부를 더 포함하되, 상기 냉각부는 내부에 냉각부재를 수납하고, 상기 통기관 및 상기 금속망 중 적어도 하나를 둘러쌀 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 흡기부는, 일측에 흡기구가 형성되고 상기 고전압 방전부와 연결되는 흡기 하우징; 및 상기 흡기구에 연결되고 공기를 흡입하여 상기 흡기 하우징으로 공급하는 흡기팬을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 공기 정화부는, 공기를 정화하는 액상의 공기 정화 부재를 내부에 수납하고 일측에 상기 고전압 방전 모듈이 설치되는 정화 하우징; 상기 정화 하우징의 내부를 복수의 공간으로 구획하며 공기의 이동통로를 마련하는 적어도 하나의 격벽; 및 상기 격벽에 설치되어 상기 공기 정화 부재를 분사하는 적어도 하나의 노즐을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 정화 하우징은, 일측에 설치되어 상기 정화 하우징의 내부로 상기 공기 정화 부재를 투입하는 투입구; 및 타측에 설치되어 외부로 상기 입자상 물질 및 상기 공기 정화 부재 중 적어도 하나를 배출하는 배출구를 포함하며, 상기 공기 정화 부재가 상기 투입구에서 상기 배출구로 순환될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 격벽은, 상기 정화 하우징 내에 미리 설정된 간격으로 복수개가 설치되며, 상기 정화 하우징의 하부에서 상부를 향해 돌출된 제1 격벽, 및 상기 정화 하우징의 상부에서 하부를 향해 돌출된 제2 격벽으로 구분되며, 상기 제1 격벽은 상기 투입구에서 상기 배출구로 상기 공기 정화 부재가 순환하도록 상기 공기 정화 부재가 경유하는 통공이 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템은, 상기 공기 정화부와 연결되어 상기 공기를 배출시키는 배기부를 더 포함하고, 상기 배기부는, 상기 공기 정화부에 연결된 배기관; 상기 배기관에 설치되어 외부로 상기 공기를 배출시키는 배기팬; 및 상기 배기관에 설치되어 상기 고전압 방전 모듈에서 발생한 오존을 제거하는 오존 처리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 오존 처리부는, 오존 처리를 위하여 활성탄을 포함하며, 상기 활성탄은 상기 고전압 방전 모듈의 수량과 유입 공기량에 따라 제원이 설정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고전압 방전과 물 분사를 이용하여 공기 중 입자상 물질을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 화학 약품의 사용없이 공기 중 악취를 친환경적으로 정화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 실내외 공기질 정화 또는 개선은 물론 그에 따른 공조 설계시 시설투자 비용을 줄일 수 있으며, 유지비도 낮출 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템의 측면을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 방전 모듈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고전압 방전 모듈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고전압 방전 모듈의 구조를 나타내는 도면이다
도 6은 도 5에 도시된 고전압 방전 모듈의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템의 측면을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발명의 일 실시예에 따른 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템(10)는 고전압 방전을 일으켜 공기 중 입자상 물질(예컨대, 미세먼지, 초미세먼지, 황사) 및/또는 악취를 정화 처리하기 위하여, 공기를 흡입하고 고전압 방전을 일으켜 대전시킨 공기를 배출하는 고전압 방전 모듈(100), 및 고전압 방전 모듈(100)이 하나 이상 설치되고, 내부에 고전압 방전 모듈(100)로부터 배출된 공기의 이동통로를 구비하며, 공기의 이동통로에 공기 정화 부재(300)가 배치된 공기 정화부(200)를 포함할 수 있다.
고전압 방전 모듈(100)은 공기를 흡입하는 흡기부(110) 및 고전압 방전을 일으키는 고전압 방전부(120)를 포함할 수 있다.
여기서, 흡기부(110)는 일측에 흡기구(112)가 형성되고 고전압 방전부(120)와 연결되는 흡기 하우징(114) 및 흡기구(112)에 연결되고 공기를 흡입하여 흡기 하우징(114)으로 공급하는 흡기팬(116)을 포함할 수 있다.
고전압 방전부(120)는 내부에 공기 통로를 구비하여 흡기부(110)에 연결되는 통기관(122), 통기관(122)의 일단이 결합된 지지대(123), 통기관(122)을 둘러싸는 금속망(124), 금속망(124)에 전원을 인가하는 제1 전극(126), 통기관(122)의 내부에 배치되고 통기관(122)을 사이에 두고 금속망(124) 및 제1 전극(126) 중 적어도 하나와 대전되는 제2 전극(128), 및 내부에 냉각부재를 수납하여 금속망(124) 및 통기관(122)을 냉각시키는 냉각부(129)를 포함할 수 있다.
통기관(122)은 양단이 개방되고, 내부에 제2 전극(128)이 배치되며, 공기 통로가 마련된 관 형태로 형성될 수 있다. 다만, 통기관(122)은 형태가 특별히 제한되지 않는다. 여기서, 통기관(122)은 일단이 개방되어 흡기 하우징(114)에 결합되고, 타단이 플라즈마에 의해 정화된 공기가 배출되도록 개방될 수 있다.
또한, 통기관(122)은 절연물질로 이루어지며, 내외부에 배치된 금속망(124) 및 제2 전극(128)의 대전에 의해 플라즈마를 발생시킬 수 있도록 유전체로 작용할 수 있다. 예를 들면, 통기관(122)은 석영으로 이루어진 석영관일 수 있다. 여기서, 유전체는 전기장을 가할 때 전기 분극(편극:polarization)에 의해 전기장이 줄어들면서 상대적으로 전기용량을 증대시키는 절연물질 중 하나이므로, 본 발명의 일 실시예에서는 이러한 유전체를 통기관(122)으로 사용하여 전류의 흐름을 최상으로 유지하면서 전자사태(avalanche effect)를 극대화시킬 수 있다.
지지대(123)는 고전압 방전부(120)의 각 구성요소를 지지하고, 고전압 방전부(120)를 공기 정화부(200)에 결합시킬 수 있다. 또한, 지지대(123)는 고전압 방전 모듈(100)에서 통기관(122)이 위치하여 플라즈마가 발생되는 영역과, 이를 위하여 외부로부터 전류와 공기를 유입시키는 영역으로 구분하는 역할을 할 수 있다. 이러한 지지대(123)는 비전도성 물질로 이루어질 수 있지만, 재질이나 형상이 특별히 제한되는 것은 아니다.
금속망(124)은 통기관(122)의 외면을 둘러쌀 수 있다. 이때, 금속망(124)은 통기관(122)의 가운데를 중심으로 통기관(122)의 상부 및 하부 전체 또는 일부에 걸쳐서 형성될 수 있다.
또한, 금속망(124)은 제1 전극(126)과 연결되어 그물(mesh) 형태를 갖는 망상 전극으로 작용할 수 있다. 여기서, 금속망(124)은 고전압 방전의 밀도가 균일하게 발생하도록 유도할 수 있다. 또한, 금속망(124)의 구멍은 코로나 방전을 극대화시켜 스트리머 플라즈마 발생을 촉진시킬 수 있다. 즉, 대전면적을 높이면서 전하(charge)를 부분 집중시켜 전자발생 효율을 높이고, 코로나 방전 발생은 높이되 아크 방전은 억제하면서 스트리머 플라즈마를 원활히 유도할 수 있다. 아울러, 금속망(124)은 재질이나 형상이 특별히 제한되지 않지만, 스트리머 플라즈마 발생을 촉진하며 오존에 의한 부식을 방지하기 위하여 스테인레스 스틸을 포함하는 도전체로 형성될 수 있다.
제1 전극(126)은 외부의 전원 공급 장치(50)로부터 전원을 공급받고, 통기관(122)의 외부에 배치되어 금속망(124)에 전원을 인가할 수 있다. 이를 위하여, 제1 전극(126)은 지지대(123)를 관통하여 금속망(124)과 연결될 수 있다. 여기서, 제1 전극(126)은 오존에 의한 부식을 방지하기 위하여 스테인레스 스틸을 포함하는 도전체로 형성될 수 있다. 다만, 제1 전극(126)의 재질이나 형상 및 관통 방법은 특별히 제한되지 않는다.
제2 전극(128)은 외부의 전원 공급 장치(50)로부터 전원을 공급받고, 제1 전극(126)에 대향하는 내부 전극으로서, 통기관(122)을 사이에 두고 대전되어 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이를 위하여, 제2 전극(128)은 지지대(123)를 관통하여 통기관(122)의 내부에 배치될 수 있다. 다만, 제2 전극(128)의 재질이나 형상 및 관통 방법은 특별히 제한되지 않는다.
아울러, 전원 공급 장치(50)는 약 220V, 약 60Hz의 사용전원을 입력받아 전압, 전류, 주파수 중 적어도 하나를 변환하여 제1 전극(126)과 제2 전극(128)에 전원으로 공급할 수 있다.
냉각부(129)는 내부에 냉각수를 수납하여 통기관(122)과 금속망(124) 중 적어도 하나를 냉각시킬 수 있다. 이를 위하여, 냉각부(129)는 통기관(122) 및 금속망(124) 중 적어도 하나를 둘러싸고, 내부에 냉각수가 수납된 관 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 냉각부(129)는 통기관(122)과 금속망(124)의 일부를 감싸며 밀폐된 관으로 형성될 수 있다. 이때, 냉각부(129)는 일반적인 물을 보충하면서 냉각수로 사용하되, 별도의 급수 모듈을 포함할 수 있다. 이러한 냉각부(129)는 고전압 방전으로 발생하는 내부 온도의 상승을 제어할 수 있다.
이와 같은, 고전압 방전부(120)는 고전압 방전을 이용하여 공기 중 입자상 물질과 악취를 제거한 후 내부 전극인 제2 전극(128)과 석영관인 통기관(122) 사이에서 공기를 외부로 배출할 수 있다. 이러한 고전압 방전부(120)는 실시 형태에 따라 공기의 흡입 및 배출 경로 사이에 플라즈마를 형성하여 공기 중 입자상 물질과 악취를 제거한 후 고전압 방전부(120)의 외부로 배출할 수 있다.
공기 정화부(200)는 공기를 정화하는 액상의 공기 정화 부재(300)(이하, 순환수)를 내부에 수납하고 고전압 방전 모듈(100)이 설치되는 정화 하우징(210), 정화 하우징(210)의 내부를 복수의 공간으로 구획하며 정화 하우징(210)의 내벽으로부터 설정된 간격으로 이격되어 공기의 이동통로를 마련하는 적어도 하나의 격벽(220), 및 격벽(220)에 설치되어 순환수(300)를 분사하는 적어도 하나의 노즐(230)을 포함할 수 있다.
정화 하우징(210)은 순환수(300)를 담는 수조일 수 있다. 또한, 정화 하우징(210)은 일측에 고전압 방전 모듈(100)이 하나 이상 설치될 수 있다. 이러한 정화 하우징(210)은 순환수(300)를 순환시키기 위하여, 일측에 설치되어 정화 하우징(210)의 내부로 순환수(300)를 투입하는 투입구(212) 및 타측에 설치되어 외부로 순환수(300) 및 입자상 물질 중 적어도 하나를 배출하는 배출구(214)를 포함할 수 있다.
격벽(220)은 오존에 의한 부식을 방지하고 일정 강도를 유지하도록 스테인레스 스틸을 포함하는 금속으로 형성될 수 있다. 또한, 격벽(220)은 정화 하우징(210) 내에 미리 설정된 간격으로 복수개가 설치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 복수의 격벽(220)이 정화 하우징(210)의 하부에서 상부를 향해 돌출된 제1 격벽(222), 및 정화 하우징(210)의 상부에서 하부를 향해 돌출된 제2 격벽(224)으로 구분될 수 있다.
여기서, 제1 격벽(222)은 정화 하우징(210)의 상면으로부터 미리 설정된 간격만큼 이격되어 공기의 이동통로를 마련하고, 제2 격벽(224)은 정화 하우징(210)에 수납된 순환수(300)의 표면으로부터 미리 설정된 간격만큼 이격되어 공기의 이동통로를 마련할 수 있다. 이때, 제1 격벽(222)과 제2 격벽(224)의 간격과 높이는 유입되는 공기량에 따라 설정될 수 있다. 이러한, 제1 격벽(222)과 제2 격벽(224)은 정화 하우징(210)의 상부 및 하부에 공기의 이동통로를 마련하여 공기의 이동경로를 연장시킴으로써 정화 하우징(210) 내의 정화공간을 확장시키고 정화효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 격벽(222)은 투입구(212)부터 배출구(214)까지 순환수(300)가 순환하도록 순환수(300)가 경유하는 통공(226)이 형성될 수 있다. 이때, 통공(226)은 순환수(300) 속에 잠긴 제1 격벽(222)의 일부분에 하나 이상이 형성될 수 있다. 이러한 통공(226)은 제1 격벽(222) 사이에 갇힌 순환수(300)의 오염을 방지하도록 순환수(300)의 흐름 또는 순환을 발생시킬 수 있다.
노즐(230)은 펌프(미도시)로부터 공급받은 순환수(300)를 분사할 수 있다. 여기서, 노즐(230)로부터 분사된 순환수(300)는 입자상 물질과 악취를 포집 또는 반응하여 정화 하우징(210)의 하부로 떨어지게 함과 동시에 고전압 방전 모듈(100)에서 나오는 오존(O3), OH-라디칼을 순환수(300) 속으로 용존시킬 수 있다. 순환수(300)에 용존된 오존(O3), OH-라디칼은 순환수(300) 속의 유기물과 악취를 지속적으로 분해하고 순환수(300)의 오염을 방지할 수 있다. 이러한 일련의 과정은 지속적이고 반복적으로 발생하여 유입 공기의 정화와 내부 오염을 방지할 수 있다.
한편, 고전압 방전 모듈(100)은 효과적인 공기 순환을 위하여 미리 설정된 각도로 정화 하우징(210)의 내부에 공기를 배출할 수 있다. 이를 위하여, 고전압 방전 모듈(100)은 정화 하우징(210)의 일측 상단에 설치되며, 통기관(122)이 정화 하우징(210)의 하면에 미리 설정된 설치 각도로 경사를 이루도록 배치될 수 있다. 아울러, 정화 하우징(210)은 고전압 방전 모듈(100)의 설치 각도를 맞추기 위하여 고전압 방전 모듈(100)의 설치되는 일측 상면이 고전압 방전 모듈(100)의 설치 각도에 대응하는 각도로 경사를 이룰 수 있다. 예를 들면, 고전압 방전 모듈(100)은 정화 하우징(210)의 하면에 A (약25 ~ 65ㅀ)의 각도로 경사를 이루도록 배치될 수 있으며, 정화 하우징(210)은 (90ㅀ - A)의 각도로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템(10)는 공기 정화부(200)와 연결되어 공기를 배출시키는 배기부(400)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 배기부(400)는 공기 정화부(200)에 연결된 배기관(410), 배기관(410)에 설치되어 외부로 공기를 배출시키는 배기팬(420), 및 배기관(410)에 설치되어 고전압 방전 모듈(100)에서 발생한 오존을 제거하는 오존 처리부(430)를 포함할 수 있다.
여기서, 오존 처리부(430)는 오존 처리를 위하여 활성탄을 포함할 수 있다. 이때, 활성탄은 고전압 방전 모듈(100)의 수량과 유입 공기량에 따라 제원이 설정될 수 있다.
여기서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템의 작동 관계를 살펴본다.
입자상 물질 및/또는 악취를 포함하는 공기는 고전압 방전 모듈(100)의 흡기부(110)로 유입된 후 고전압 방전부(120)에서 분산되고, 고전압 방전부(120)에서는 오존(O3), OH-라디칼, 전기에너지가 발생되며, 이로 인해 공기 중 입자상 물질, 유기물, 악취가 처리된다. 보다 구체적인 처리과정은 아래와 같다.
먼저, 입자상 물질은 고전압 방전 모듈(100)을 통과하면서 전기에너지에 의해 입자들의 전기적 성질이 더욱 활성화되고 공기 정화부(200)의 노즐(230)에서 나오는 미세 물 입자와 더욱 효과적으로 결합하여 아래의 순환수(300)로 떨어진다. 순환수(300) 속으로 들어간 입자상 물질은 아래로 침전되고, 침전된 입자상 물질은 정화 하우징(210)의 배출구(214)를 통해 배출된다. 또한, 유입된 공기 중 유기물과 악취는 고전압 방전부(120)의 오존(O3), OH-라디칼, 전기에너지에 의해 분해와 유기반응에 의해 처리된다.
이 과정에서 일부 처리되지 못한 입자상 물질과 악취는 여러 단계의 노즐(230)에서 분사되는 미세 물 입자에 의해 포집 또는 반응하여 아래의 순환수(300)로 떨어지며, 정화될 수 있다. 이러한 과정을 통해, 유입된 공기는 최종적으로 활성탄을 통과하여 정화된 공기로 배출될 수 있다.
정리하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템은 공기 중 입자상 물질에 고전압 방전을 일으킨 후 물을 분사하여 공기 중 입자상 물질을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템은 화학 약품의 사용없이 공기 중 악취를 친환경적으로 정화시킬 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템은 실내외 공기질 정화 또는 개선은 물론 그에 따른 공조 설계시 시설투자 비용을 줄일 수 있으며, 유지비도 낮출 수 있다.
여기서는 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 방전 모듈을 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 방전 모듈의 구조를 나타내는 도면이다. 여기서는, 도 1 및 도 2에 도시된 고전압 방전 모듈과 차이가 있는 구성요소에 대해서만 설명한다.
도 3을 참조하면, 고전압 방전 모듈(100)은 지지대(123)를 관통하여 지지대(123)와 결합한 통기관(122)이 상단 일측에 공기 유입구(510)를 구비하는 고전압 방전부(120)를 포함할 수 있다.
여기서, 통기관(122)은 공기 유입구(510)로 유입된 공기를 제2 전극(128)이 배치된 내부를 통해 이동시키고, 하부에 구비된 공기 배출구(520)를 통해 공기를 배출시킬 수 있다. 공기 유입구(510) 및 공기 배출구(520) 각각은 실시 형태에 따라 통기관(122)에 하나 이상 구비될 수 있다.
이러한, 고전압 방전부(120)에서는 통기관(122)과, 그 내부에 배치된 제2 전극(128) 사이에 공기가 이동하게 되고, 통기관(122)의 내부에서 플라즈마가 발생하여 공기 중 입자상 물질 및/또는 악취 발생 물질을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
또한, 상기와 같은 구조의 고전압 방전 모듈(100)은 통기관(122)의 간단한 구조로 공기를 이동시킬 수 있으며, 이에 따라 제조 과정을 단순화시킬 수 있다.
여기서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고전압 방전 모듈을 설명한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고전압 방전 모듈의 구조를 나타내는 도면이다. 여기서는, 도 1 및 도 2에 도시된 고전압 방전 모듈과 차이가 있는 구성요소에 대해서만 설명한다.
도 4를 참조하면, 고전압 방전 모듈(100)은 통기관(122)이 결합된 지지대(123)의 내부에 공기의 이동통로가 마련된 고전압 방전부(120)를 포함할 수 있다.
여기서, 지지대(123)는 일측에 공기가 유입되는 공기 유입구(510)를 구비할 수 있다.
또한, 통기관(122)은 지지대(123)에 결합된 일부분으로 공기를 흡입하고, 제2 전극(128)이 배치된 내부를 통해 공기를 이동시켜 하부에 구비된 공기 배출구(520)를 통해 공기를 배출시킬 수 있다.
이러한, 고전압 방전부(120)에서는 통기관(122)과, 그 내부에 배치된 제2 전극(128) 사이에 공기가 이동하게 되고, 통기관(122)의 내부에서 플라즈마가 발생하여 공기 중 입자상 물질 및/또는 악취 발생 물질을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
여기서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고전압 방전 모듈을 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고전압 방전 모듈의 구조를 나타내는 도면이다. 도 6은 도 5에 도시된 고전압 방전 모듈의 단면 구조를 나타내는 도면이다. 여기서는, 도 1 및 도 2에 도시된 고전압 방전 모듈과 차이가 있는 구성요소에 대해서만 설명한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 고전압 방전 모듈(100)은 통기관(122)의 내부에 배치되는 제2 전극(128)이 관 형태로 형성되고, 제2 전극(128)의 내부에 공기의 이동 통로가 마련된 고전압 방전부(120)를 포함할 수 있다.
여기서, 제2 전극(128)은 제1 전극(126)과 대전되는 내부 전극과 공기를 전달하는 기능을 동시에 수행할 수 있다. 이를 위하여, 제2 전극(128)은 도전성 물질로 이루어지며, 내부가 빈 관형, 다각형 및 원통형 중 어느 하나의 형상으로 형성되어 그 내부로 공기를 전달할 수 있다. 또한, 제2 전극(128)은 지지대(123)를 관통하여 통기관(122)의 내부에 위치하고, 일측에 공기 유입구(510)를 구비하며 통기관(122) 내에 위치하는 타측에 공기 배출구(520)를 구비할 수 있다.
여기서, 공기 유입구(510)는 제2 전극(128)의 일측에 하나 이상 형성되거나, 별도의 공기 공급관이 결합될 수도 있다. 또한, 공기 배출구(520)는 통기관(122) 내부에 공기를 공급하는 것으로써, 이렇게 공급된 공기에 의해 통기관(122) 내부에서는 플라즈마가 발생되고, 공기 중 악취 발생 물질이 저감될 수 있다. 이러한 공기 배출구(520)는 제2 전극(128)의 어디에나 형성될 수 있으며, 복수로 형성될 수도 있다. 예컨대, 제2 전극(128)이 복수의 공기 배출구(520)로 이루어진 망상 형태로 형성될 수도 있다.
이와 같은 구조의 고전압 방전 모듈(100)은 제2 전극(128)을 통해 간단한 구조로 공기를 이동시킬 수 있으며, 이에 따라 제조 과정을 단순화시킬 수 있다.
[실시예]
먼저, 전원 공급 장치(50)로부터 공급받는 전원이 직류(DC)일 경우, 흡기부(110)를 관통하여 흡기부(110)의 상단으로 돌출된 제2 전극(128)에 + 전원을 연결하여 승압된 전압을 단속적으로 인가하고, 금속망(124)과 연결된 제1 전극(126)에는 - 전원을 연결한다.
그러면, 유전체인 통기관(122)을 사이에 두고 제1 전극(126)과 제2 전극(128)이 서로 대전된다. 이 상태에서, 고전압에 의해 주입된 에너지가 반도체 현상과 같이 방벽인 통기관(122) 내부에서 전자사태를 형성하고, 생성된 전자는 전자가 띄고 있는 열에너지로 인해 통기관(122) 방벽을 뚫고 통기관(122)의 외부에 있는 제1 전극(126) 쪽으로 방사된다. 이때, 스트리머 플라즈마가 형성될 수 있다. 다시 말해, 생성된 전자사태의 전자들이 주변에 있는 산소 분자를 끌어당기기 위해 방전되며, 이때 생성된 전자는 산소분자가 쉽게 흡수할 수 있는 에너지를 띄게 된다. 보통, 이온 수명은 에너지에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 산소분자는 생성된 2개의 전자를 얻어 과산화라디칼인 불안정한 무기성 과산화산소(O-2 2), 또는 O- 2 로 변형될 수 있다. 이러한 무기성 과산화산소는 통기관(122)을 중심으로 방사상으로 형성되므로 대단위 면적에 걸쳐 많은 양이 순간적으로 생성될 수 있다. 이들은 라디칼 작용을 통해 병원균, 바이러스 등의 세포막에 침투하여 중화 및 파괴시키고, 휘발성 유기화합물(VOCs)을 분해하며, 메탄과 같은 물질은 물과 이산화탄소로 변화시키고, 황화수소의 경우에는 물과 극미량의 황산으로 분해할 수 있다. 특히, 악취 제거에 탁월한 효과를 발휘하는데, 알려진 20여종 이상의 악취를 포집하는 것이 아니라 분해시켜 소멸함으로써 완전히 제거할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템
50: 전원 공급 장치
100: 고전압 방전 모듈
110: 흡기부
112: 흡기구
114: 흡기 하우징
116: 흡기팬
120: 고전압 방전부
122: 통기관
123: 지지대
124: 금속망
126: 제1 전극
128: 제2 전극
129: 냉각부
200: 공기 정화부
210: 정화 하우징
212: 투입구
214: 배출구
220: 격벽
230: 노즐
226: 통공
300: 공기 정화 부재
400: 배기부
410: 배기관
420: 배기팬
430: 오존 처리부

Claims (9)

  1. 고전압 방전을 일으켜 공기 중 입자상 물질 및/또는 악취를 정화 처리하는 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템에 있어서,
    공기를 흡입하고 고전압 방전을 일으켜 대전시킨 공기를 배출하는 고전압 방전 모듈; 및
    상기 고전압 방전 모듈이 하나 이상 설치되고, 내부에 상기 고전압 방전 모듈로부터 배출된 공기의 이동통로를 구비하며, 상기 공기의 이동통로에 공기 정화 부재가 배치된 공기 정화부;를 포함하되,
    상기 고전압 방전 모듈은,
    상기 공기를 흡입하는 흡기부 및 고전압 방전을 일으켜 플라즈마를 발생시키는 고전압 방전부를 포함하고,
    상기 고전압 방전부는,
    내부에 공기 통로를 구비하여 상기 흡기부에 연결된 통기관;
    상기 통기관의 일단이 결합된 지지대;
    고전압 방전의 밀도가 균일하게 발생하도록 그물 형태를 갖는 망상 전극으로 이루어져 상기 통기관을 둘러싸는 금속망;
    상기 통기관의 외부에 배치되고 상기 금속망에 전원을 인가하는 제1 전극; 및
    상기 통기관의 내부에 배치되고 상기 통기관을 사이에 두고 상기 금속망 및 상기 제1 전극 중 적어도 하나와 대전되는 제2 전극;을 포함하며,
    상기 고전압 방전부는,
    내부에 냉각부재를 수납하고 상기 통기관 및 상기 금속망을 둘러싸며 밀폐된 관으로 형성되어 상기 통기관 및 상기 금속망을 전체적으로 냉각시키고, 상기 통기관 및 상기 금속망 내부의 온도 상승을 제어하여 상기 통기관으로 대전된 공기를 원활하게 배출할 수 있도록 만드는 냉각부를 포함하되,
    상기 공기 정화부는,
    공기를 정화하는 액상의 공기 정화 부재를 내부에 수납하고 일측 상부에 상기 고전압 방전 모듈이 상기 액상의 공기 정화 부재의 표면에 대전시킨 공기가 배출되도록 설치되는 정화 하우징;
    상기 정화 하우징의 내부를 복수의 공간으로 구획하며 공기의 이동통로를 좁혀 공기의 흐름과 속도를 조절하여 대전된 공기가 이동통로를 따라 이동하도록 만드는 적어도 하나의 격벽; 및
    상기 격벽의 단부 또는 그 주변에 설치되어 좁혀진 통로로 이동하는 공기에 미세 물 입자를 포함하는 상기 공기 정화 부재를 분사하여 공기 중 입자상 물질 또는 악취와 미세 물 입자의 효과적인 접촉을 유도하여 공기 중 입자상 물질의 포집이나 악취의 용존 성능을 향상시키는 적어도 하나의 노즐;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 흡기부는,
    일측에 흡기구가 형성되고 상기 고전압 방전부와 연결되는 흡기 하우징; 및
    상기 흡기구에 연결되고 공기를 흡입하여 상기 흡기 하우징으로 공급하는 흡기팬을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 정화 하우징은,
    일측에 설치되어 상기 정화 하우징의 내부로 상기 공기 정화 부재를 투입하는 투입구; 및
    타측에 설치되어 외부로 상기 입자상 물질 및 상기 공기 정화 부재 중 적어도 하나를 배출하는 배출구를 포함하며,
    상기 공기 정화 부재가 상기 투입구에서 상기 배출구로 순환되는 것을 특징으로 하는, 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 격벽은,
    상기 정화 하우징 내에 미리 설정된 간격으로 복수개가 설치되며, 상기 정화 하우징의 하부에서 상부를 향해 돌출된 제1 격벽, 및 상기 정화 하우징의 상부에서 하부를 향해 돌출된 제2 격벽으로 구분되며,
    상기 제1 격벽은 상기 투입구에서 상기 배출구로 상기 공기 정화 부재가 순환하도록 상기 공기 정화 부재가 경유하는 통공이 설치된 것을 특징으로 하는, 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템은,
    상기 공기 정화부와 연결되어 상기 공기를 배출시키는 배기부를 더 포함하고,
    상기 배기부는,
    상기 공기 정화부에 연결된 배기관;
    상기 배기관에 설치되어 외부로 상기 공기를 배출시키는 배기팬; 및
    상기 배기관에 설치되어 상기 고전압 방전 모듈에서 발생한 오존을 제거하는 오존 처리부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 오존 처리부는, 오존 처리를 위하여 활성탄을 포함하며,
    상기 활성탄은 상기 고전압 방전 모듈의 수량과 유입 공기량에 따라 제원이 설정되는 것을 특징으로 하는, 고전압 방전을 이용한 공기 중 입자상 물질과 악취 제거시스템.
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