KR102138300B1

KR102138300B1 - 플라즈마와 자외선을 이용한 공기 살균장치 및 공기 살균방법

Info

Publication number: KR102138300B1
Application number: KR1020200036136A
Authority: KR
Inventors: 민경미
Original assignee: 주식회사 아우르다
Priority date: 2020-03-25
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2020-07-27

Abstract

본 발명은 플라즈마와 자외선을 이용한 공기 살균장치 및 공기 살균방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마 방전에 의해 발생시킨 오존과 자외선 램프로부터 발생된 자외선 중 어느 하나를 통해 실내의 공기를 살균시킴과 동시에 실내의 오존 농도에 따라 플라즈마의 가동을 제어하여 인체에 안전한 공기 살균장치 및 공기 살균방법을 제공할 수 있다.

Description

플라즈마와 자외선을 이용한 공기 살균장치 및 공기 살균방법{air sterilization device and method}

본 발명은 플라즈마와 자외선을 이용한 공기 살균장치 및 공기 살균방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마 방전에 의해 발생시킨 오존과 자외선 램프로부터 발생된 자외선 중 어느 하나를 통해 실내의 공기를 살균시킴과 동시에 실내의 오존 농도에 따라 플라즈마의 가동을 제어하여 인체에 안전한 공기 살균장치 및 공기 살균방법에 관한 것이다.

최근 각국간 인적 물적 교류의 활성화 및 환경 오염 등으로 인하여 각종 유해 바이러스 및 세균에 의해 다양한 질병이 새롭게 발생하고 있다.

특히, 최근에 발병하여 유행하고 있는 질환인 코로나바이러스감염증-19(COVID-19), 2003년 유행했던 사스(SARS, 중증급성호흡기증후군) 및 2012년 유행했던 메르스(MERS, 중동호흡기증후군), 조류뿐만 아니라 인체에 대한 감염성을 갖는 조류 인플루엔자 등은 바이러스에 의해 발병되고 전염된다.

호흡기 질환을 야기하는 바이러스는 매우 높은 전염력을 가지고 있을 뿐만 아니라, 무증상 감염부터 중증감염 또한 사망에 이를 수 있는 다양한 임상양상을 나타낸다. 각각의 바이러스에 의한 임상증상은 일반적인 감기증상부터 폐렴에 이르기까지 다양하며 보통 수일 내에 회복이 되나, 기침, 피로감 등은 2주 이상 지속될 수 있으며, 복통, 구토, 경련 등이 드물게 발생한다. 합병증으로서는 가장 흔한 것이 폐렴이며, 노년층이나 만성질환자 등에서 기저질환 악화와 합병증으로 인한 사망이 있다.

최근의 급성 호흡기 질환을 유발시키는 바이러서의 전염방식은 침이나 콧물 등의 체액으로 전파되는 비말감염으로 알려졌다. 따라서 공기 중에 떠다니며 전파되는 공기감염보다는 전파력이 떨어지지만, 일반적으로 감염자의 2~3m 이내에 있으면 감염의 위험이 있는 것으로 알려져 있다. 세계보건기구(WHO)는 2015년 6월 1일 메르스에 대해 ‘공기 매개에 대한 주의·예방(Airborne Precautions)’이 필요하다고 권고한 바 있다.

또한, 바이러스 외에도 세균에 의한 다양한 질환이 발생하고 전염되고 있다.

이러한 각종 유해 바이러스 및 세균에 의한 감염을 차단하기 위해 공간살균이라는 개념이 등장하였다.

공간살균을 위해 다양한 공기청정기가 사용되고 있다. 대한민국 등록특허 제10-1039069호에는 공기청정 및 살균용 플라즈마 처리기가 개시되어 있다. 플라즈마 방전시 발생되는 오존은 공기 중의 세균이나 바이러스를 효과적으로 제거할 수 있는 장점을 갖는다. 하지만, 실내에서 사용시 오존의 농도가 일정 값을 초과할 경우 인체에 대한 유해성이 문제점으로 발생한다.

대한민국 등록특허 제10-1039069호: 공기청정 및 살균용 플라즈마 처리기

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 플라즈마 방전에 의해 발생시킨 오존과 자외선 램프로부터 발생된 자외선 중 어느 하나를 통해 실내의 공기를 살균시키면서 실내의 오존 농도에 따라 플라즈마의 가동을 제어하여 인체에 안전한 공기 살균장치 및 공기 살균방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마와 자외선을 이용한 공기 살균장치는 공기유입구와 공기배출구가 형성된 하우징과; 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 공기유입구를 통해 실내의 공기를 흡입하여 상기 공기배출구를 통해 실내로 배출시키는 팬유닛과; 상기 하우징의 내부에 설치되며 상기 공기유입구를 통해 상기 하우징의 내부로 유입되는 공기 중에 플라즈마를 형성하여 오존을 발생시키는 플라즈마발생기와; 상기 하우징의 내부에 설치되며 상기 공기유입구를 통해 상기 하우징의 내부로 유입되는 공기에 자외선을 조사하여 공기 중의 세균 및 바이러스를 제거하기 위한 자외선램프와; 상기 하우징의 내부에 설치되며 상기 공기배출구를 통해 배출되는 공기를 가열하여 공기 중에 함유된 오존의 분해를 촉진시키는 오존분해유닛과; 상기 하우징에 설치되어 실내 공기 중의 오존 농도를 측정하기 위한 오존센서와; 상기 오존센서에 의해 측정된 오존농도에 의해 상기 플라즈마발생기 및 상기 오존분해유닛 중 어느 하나를 선택적으로 작동시키기 위한 제어부;를 구비한다.

상기 오존분해유닛은 내부가 비어있는 방열파이프와, 상기 방열파이프의 내부에 설치되는 히터와, 상기 방열파이프의 외주면에 나선형으로 감기도록 설치되어 공기와 열교환이 이루어지는 방열핀과, 상기 방열파이프의 양 단부를 지지하기 위한 지지플레이트를 구비한다.

상기 플라즈마발생기는 상기 하우징의 상부에 지지되는 상부지지바와, 상기 하우징의 하부에 지지되는 하부지지바와, 상기 상부지지바와 상기 하부지지바 사이에 상하로 길게 설치되며 일정간격으로 배치되는 다수의 방전전극들과, 상기 상부지지바와 상기 하부지지바 사이에 상하로 길게 설치되며 상기 방전전극과 인접하게 설치되는 접지전극들을 구비한다.

상기 오존분해유닛은 원통형의 챔버와, 상기 챔버의 내부에 설치되며 내부가 비어있는 원통형의 열차단튜브와, 상기 열차단튜브의 내부에 삽입되며 물유리로 형성된 단열봉과, 반호형의 판상으로 형성되어 상기 열차단튜브를 사이에 두고 마주보도록 설치되는 한쌍의 히터와, 상기 히터가 내부에 수용되며 상기 히터로부터 열을 전달받아 바깥 방향으로 방출하는 방열파이프와, 상기 방열파이프의 바깥을 나선형으로 감싸도록 형성된 열교환파이프와, 상기 챔버의 하부에 설치되어 상기 열교환파이프의 일단부와 연결되며 상기 팬유닛을 통과한 공기를 상기 열교환파이프로 유입시키기 위한 공기유입관과, 상기 챔버의 상부에 설치되어 상기 열교환파이프의 타단부와 연결되며 상기 열교환파이프를 경유한 공기를 상기 공기배출구로 안내하는 공기토출관과, 상기 챔버의 내주면에 설치되어 상기 열교환파이프를 감싸는 단열층을 구비한다.

그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마와 자외선을 이용한 공기 살균방법은 공기유입구와 공기배출구가 형성된 하우징의 내부에 설치된 팬유닛을 작동시켜 상기 공기유입구를 통해 실내의 공기를 흡입하여 상기 공기배출구를 통해 실내로 배출시키는 공기순환단계와; 상기 하우징 내부로 유입되는 공기 중에 오존을 발생시키는 오존발생모드 또는 상기 하우징 내부로 유입되는 공기 중에 자외선을 조사하는 자외선조사모드를 선택적으로 수행하여 실내 공기를 살균시키는 살균단계;를 포함하고, 상기 오존발생모드시 상기 살균단계는 a)상기 하우징의 내부에서 플라즈마를 형성하여 오존을 발생시키는 방전단계와, b)실내 공기 중의 오존 농도가 설정된 기준값을 초과할 경우 오존 발생을 중단시키고 상기 하우징의 내부로 유입되는 공기를 가열하여 공기 중에 함유된 오존의 분해를 촉진시키는 오존분해단계로 이루어진다.

상술한 바와 같이 본 발명은 플라즈마 방전에 의해 발생시킨 오존과 자외선 램프로부터 발생된 자외선 중 어느 하나를 통해 실내의 공기를 살균시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 실내의 오존 농도를 실시간으로 측정하고, 측정된 오존 농도값에 의해 오존발생시키거나 오존을 분해함으로써 인체에 안전하면서도 실내 공기를 지속적으로 살균시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 공기 살균장치의 사시도이고,
도 2는 도 1의 내부 구성을 개략적으로 나타내기 위한 구성도이고,
도 3은 도 1에 적용된 일 요부를 발췌하여 나타낸 사시도이고,
도 4는 도 1에 적용된 다른 요부를 발췌하여 나타낸 사시도이고,
도 5는 도 1의 구성을 나타낸 블록도이고,
도 6은 본 발명의 다른 예에 따른 공기 살균장치의 요부를 발췌한 일부 절개 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 플라즈마와 자외선을 이용한 공기 살균장치 및 공기 살균방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 공기살균장치는 하우징(10)과, 하우징(10)의 내부에 설치되어 공기유입구(15)를 통해 실내의 공기를 흡입하여 공기배출구(17)를 통해 실내로 배출시키는 팬유닛(20)과, 하우징(10)의 내부에 설치되며 공기유입구(15)를 통해 하우징(10)의 내부로 유입되는 공기 중에 플라즈마를 형성하여 오존을 발생시키는 플라즈마발생기(30)와, 하우징(10)의 내부에 설치되며 공기유입구(15)를 통해 하우징(10)의 내부로 유입되는 공기에 자외선을 조사하여 공기 중의 세균 및 바이러스를 제거하기 위한 자외선램프(40)와, 하우징(10)의 내부에 설치되며 공기배출구(17)를 통해 배출되는 공기를 가열하여 공기 중에 함유된 오존의 분해를 촉진시키는 오존분해유닛(50)과, 하우징(10)에 설치되어 실내 공기 중의 오존 농도를 측정하기 위한 오존센서(101)와, 오존센서(101)에 의해 측정된 오존농도에 의해 플라즈마발생기(30) 및 오존분해유닛(50) 중 어느 하나를 선택적으로 작동시키기 위한 제어부(100)를 구비한다.

하우징(10)은 사각의 통 구조로 이루어진다. 내부의 개폐가 가능하도록 하우징(10)은 하판과, 하판의 상부에 결합되며 하부가 개방된 커버로 구비될 수 있다. 이 경우 커버는 하판에 탈부착이 가능하도록 나사에 의해 결합된다.

하우징(10)의 상부에는 공기유입구(15)와 공기배출구(17)가 형성된다. 공기유입구(15)와 공기배출구(15)는 일정 거리 이격된다. 공기유입구(15)와 공기배출구(17)는 다양한 형태와 크기로 변형될 수 있다.

팬유닛(20)은 하우징(10)의 내부에 설치된다. 팬유닛(20)은 팬(21)과, 팬(21)을 회전시키기 위한 모터(미도시)로 이루어진다. 팬(21)으로 시로코팬을 이용할 수 있다. 팬(21)은 케이스(25)에 내장될 수 있다. 케이스(25)의 일측에는 흡입구가 마련되고, 타측에는 토출구가 마련된다.

모터에 전원이 인가되면 팬(21)이 회전하고, 팬(21)의 회전시 발생하는 흡입력에 의해 공기유입구(15)를 통해 공기가 하우징(10)의 내부로 유입된다. 하우징(10)의 내부로 유입된 공기는 케이스(25)의 내측을 경유하여 공기배출구(17)를 통해 다시 실내로 배출된다.

플라즈마발생기(30)는 하우징(10)의 내부에 설치된다. 플라즈마발생기(30)는 공기유입구(15)를 통해 하우징(10)의 내부로 유입되는 공기 중에 플라즈마를 형성하여 오존을 발생시키는 역할을 한다. 플라즈마발생기에서 발생된 고에너지의 플라즈마는 공기와 반응하여 오존, OH 라디칼, 음이온 등을 발생시킨다. 오존은 강력한 산화작용에 의해 공기 중에 포함된 각종 세균이나 바이러스를 제거한다. 또한, 오존은 공기 중의 악취물질을 분해함으로써 탈취효과를 갖는다.

플라즈마발생기(30)는 하우징(10)의 상부에 지지되는 상부지지바(31)와, 하우징(10)의 하부에 지지되는 하부지지바(32)와, 상부지지바(31)와 하부지지바(32) 사이에 상하로 길게 설치되며 일정간격으로 배치되는 다수의 방전전극들(33)과, 상부지지바(31)와 하부지지바(32) 사이에 상하로 길게 설치되는 접지전극들(34)을 구비한다.

상부지지바(31)와 하부지지바(32)는 스페이서(35)에 의해 고정된다. 도시된 예에서는 3개의 스페이서(35)가 일정 간격으로 설치된다. 방전전극들(33)과 접지전극들(34)은 스페이서(35) 사이에 설치된다. 접지전극(34)은 방전전극(33)과 인접하도록 설치된다. 접지전극(34)의 표면은 절연물질로 코팅된다.

상부지지바(31)에는 접지전극(34)과 전기적으로 연결되는 상부연결단자(36)가 설치된다. 상부연결단자(36)는 상부지지바(31)에 형성된 장착홈에 장착된다. 그리고 하부지지바(32)에는 방전전극(33) 전기적으로 연결되는 하부연결단자(37)가 설치된다. 하부연결단자(37)는 하부지지바(32)에 형성된 장착홈에 장착된다.

상부 및 하부연결단자(36)(37)는 전원부(107)와 케이블(38)(39)로 연결된다. 전원부(107)는 방전전극(33) 및 접지전극(34)과 전기적으로 연결되어 플라즈마를 발생시키기 위한 전원을 공급한다. 전원부는 파워서플라이, AC 필터, AC/DC 정류기, 공진 구동부 등 각종 공지의 구성으로 이루어진다.

방전전극(33)과 접지전극(34)에 전원이 공급되면 방전전극(33)과 접지전극(34) 사이에서 절연 파괴가 일어나게 되고, 이에 따라 접지전극(34)의 절연층 표면에 방전 현상이 발생되어 강력한 플라즈마 영역이 형성된다. 플라즈마 방전시에는 절연층 표면에 스트리머라 불리는 전도성 패스(path)가 형성되고, 이 스트리머를 통하여 많은 양의 고 에너지의 전자가 발생하게 된다. 고 에너지의 전자는 전자 충돌에 의해 주변의 기체와 반응하여 많은 양의 오존 및 다량의 OH 라디칼과 음이온을 발생시킨다.

자외선램프(40)는 하우징(10)의 내부에 설치된다. 도시된 예에서 자외선램프(40)는 상하로 이격되어 2개가 나란하게 설치된다. 자외선램프(40)는 공기유입구(15)를 통해 하우징(10)의 내부로 유입된 공기에 자외선을 조사한다. 자외선 역시 세균과 바이러스를 처리하는 데 효과적이다.

오존분해유닛(50)은 하우징(10)의 내부에 설치된다. 오존분해유닛(50)은 공기배출구(17)를 향해 이동하는 공기를 가열하여 공기 중에 함유된 오존의 분해를 촉진시키는 역할을 한다.

오존분해유닛(50)은 내부가 비어있는 방열파이프(51)와, 방열파이프(51)의 내부에 설치되는 히터(53)와, 방열파이프(51)의 외주면에 나선형으로 감기도록 설치되어 공기와 열교환이 이루어지는 방열핀(55)과, 방열파이프(51)의 양 단부를 지지하기 위한 지지플레이트(54)를 구비한다.

방열파이프(51)는 U자 형태로 굽어지게 형성된다. 방열파이프(51)의 양단부는 지지플레이트(54)를 관통한다. 방열파이프(51)의 내부에는 봉 형태의 히터(53)가 설치된다. 히터(53)는 방열파이프(51)의 양 단부에 결합되는 케이블(58)(59)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급받는다.

방열핀(55)은 방열파이프(51)의 외주면에 나선형으로 감겨 형성된다. 방열핀(55)은 열전도율이 높은 얇은 판상의 금속으로 이루어진다. 공기와 열접촉 면적을 향상시키기 위해 방열핀(55)에는 굴곡된 패턴이 형성되어 있다.

공기는 오존분해유닛(50)을 통과하여 공기배출구(17)를 통해 실내로 배출된다. 이때 오존분해유닛(50)은 공기를 가열하여 공기 중의 오존의 분해를 촉진시킨다. 오존은 가열될 경우 분해속도가 빨라진다. 오존은 산소로 분해된다.

플라즈마발생기(30)에서 지속적으로 플라즈마가 발생되면 실내 공기 중의 오존 농도가 높아진다. 오존의 농도가 높아지면 인체에 유해하므로 본 발명은 실내 공기 중의 오존 농도를 실시간으로 감시하여 측정된 오존 농도가 일정 값을 초과하면 플라즈마발생기(30)의 작동을 중단시키고, 오존분해유닛(50)을 작동시킨다. 오존분해유닛(50)에 의해 공기 중의 오존 분해를 촉진시킴으로써 오존의 농도를 빠른 시간 내에 낮출 수 있다.

실내 공기 중의 오존 농도를 측정하기 위한 오존센서(101)가 하우징에 설치된다. 오존센서(101)는 하우징(10)의 외부에 설치되어 실내 공기 중의 오존 농도를 실시간으로 측정하여 제어부(100)로 측정값을 출력한다.

제어부(100)는 오존센서(101)에 의해 측정된 오존농도에 의해 플라즈마발생기(30) 및 오존분해유닛(50) 중 어느 하나를 선택적으로 작동시킨다.

제어부(100)로 통상적인 마이컴을 이용할 수 있다. 제어부(100)는 히터(53)와 팬유닛(20), 자외선램프(40), 플라즈마발생기(30)에 전원을 공급하여 작동을 제어한다. 가령, 실내 공기 중의 오존 농도가 설정된 기준값 미만일 경우 플라즈마발생기(30) 또는 자외선램프(40)를 작동시키고, 오존분해유닛(50)은 중단시킨다. 그리고 실내 공기 중의 오존 농도가 높을 경우 플라즈마발생기(30)와 자외선램프(40)를 중단시키고, 히터(53)에 전원을 공급하여 오존분해유닛(50)을 작동시킨다.

본 발명은 전원의 온오프 및 각 구성을 수동으로 조작하기 위한 조작부(103)와, 각종 정보와 작동상태를 출력하기 위한 디스플레이부(105)가 더 구비될 수 있다.

또한, 도시되지 않았지만 본 발명은 데이터를 저장하기 위한 메모리부, 오존 농도가 기준 값을 초과하면 주위에 경고음을 발생시키는 알람부, 통신네트워크를 통해 관리자 단말기로 데이터를 송출하기 위한 통신부 등이 더 구비될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 예에 따른 오존분해유닛을 도 6에 도시하고 있다.

도 6을 참조하면, 오존분해유닛(60)은 원통형의 챔버(61)와, 챔버(61)의 내부에 설치되며 내부가 비어있는 원통형의 열차단튜브(64)와, 열차단튜브(64)의 내부에 삽입되며 물유리로 형성된 단열봉(63)과, 반호형의 판상으로 형성되어 열차단튜브(64)를 사이에 두고 마주보도록 설치되는 한쌍의 히터(62)와, 히터(62)가 내부에 수용되며 히터(62)로부터 열을 전달받아 바깥 방향으로 방출하는 방열파이프(65)와, 방열파이프(65)의 바깥을 나선형으로 감싸도록 형성된 열교환파이프(67)와, 챔버(61)의 하부에 설치되어 열교환파이프(67)의 일단부와 연결되며 팬유닛을 통과한 공기를 열교환파이프(67)로 유입시키기 위한 공기유입관(71)과, 챔버(61)의 상부에 설치되어 열교환파이프(67)의 타단부와 연결되며 열교환파이프(67)를 경유한 공기를 공기배출구로 안내하는 공기토출관(73)과, 챔버(61)의 내주면에 설치되어 열교환파이프(67)를 감싸는 단열층(69)을 구비한다.

챔버(61)는 내부가 비어있는 원통형 구조로 이루어진다.

열차단튜브(64)는 챔버(61)의 내부에 설치된다. 열차단튜브(64)의 외경은 챔버(61)의 내경보다 작게 형성되어 열차단튜브(64)의 외주면과 챔버(61)의 내주면은 이격된다. 열차단튜브(64)는 열전도율이 낮은 소재로 형성된다. 열차단튜브(64)의 외주면에는 열차단층이 형성된다. 열차단층은 통상적인 열차단 물질로 코팅되어 형성될 수 있다. 열차단층은 복사열을 차단하는 역할을 한다.

열차단튜브(64)의 내부에는 단열봉(63)이 설치된다. 단열봉(63)은 전도열을 차단하는 역할을 한다. 단열봉(63)은 물유리 소재로 형성될 수 있다.

열차단튜브(64)의 바깥은 한쌍의 히터(62)가 감싼다. 히터(62)는 반호형의 판상으로 형성된다. 2개의 히터(62)는 열차단튜브의 좌우측에 배치되어 열차단튜브(64)를 사이에 두고 마주보도록 설치된다.

방열파이프(65)는 히터(62)를 내부에 수용한다. 방열파이프(65)는 열전도율이 높은 금속 소재로 형성되어 히터(62)로부터 열을 전달받아 바깥 방향으로 방출하는 역할을 한다.

열교환파이프(67)는 방열파이프(65)의 바깥을 나선형으로 감싸도록 형성된다. 열교환파이프(67)의 일단부는 공기유입관(71)과 연결되고, 타단부는 공기토출관(73)과 연결된다.

단열층(69)은 챔버(61)의 내주면에 설치되어 열교환파이프(67)를 감싼다. 단열층(69)에 의해 열교환파이프(67)의 열이 챔버(61)으로 전달되는 것이 차단된다. 단열층은 통상적인 단열재 물질로 형성된다.

도시되지 않았지만 공기유입관(71)은 팬유닛의 케이스 토출구에 연결되고, 공기토출관은 하우징의 공기배출구와 연결된다.

상술한 구조의 오존분해유닛(60)은 히터(62)의 내측에 위치하는 열차단튜브(64)와 단열봉(63)에 의해 히터(62)로부터 발생된 열이 히터(62)의 바깥 방향으로만 전달될 수 있도록 유도한다. 열차단튜브(64) 및 단열봉(63)은 전도열과 복사열을 차단하므로 히터(62)로부터 발생된 열의 대부분이 방열파이프(65)를 가열하는 사용되도록 하므로 열효율을 높일 수 있다.

이하, 상술한 본 발명의 공기살균장치를 이용한 공기 살균방법에 대하여 도 1 내지 도 5를 참조하면서 설명한다.

본 발명의 공기 살균방법은 하우징(10)의 내부에 설치된 팬유닛(20)을 작동시켜 공기유입구(15)를 통해 실내의 공기를 흡입하여 공기배출구(17)를 통해 실내로 배출시키는 공기순환단계와, 하우징(10) 내부로 유입되는 공기 중에 오존을 발생시키는 오존발생모드 또는 하우징(10) 내부로 유입되는 공기 중에 자외선을 조사하는 자외선조사모드를 선택적으로 수행하여 실내 공기를 살균시키는 살균단계를 포함한다.

먼저, 공기순환단계를 통해 살균하고자 하는 실내의 공기를 하우징(10) 내부를 경유하도록 순환시킨다. 팬유닛(20)이 작동되면 실내의 공기는 공기유입구(15)를 통해 하우징(10)의 내부로 유입된다. 하우징(10)의 내부로 유입된 공기는 플라즈마발생기(30), 자외선램프(40), 팬유닛(20), 오존분해유닛(50)을 순차로 경유하여 공기배출구(17)를 통해 다시 실내로 배출된다.

다음으로, 살균단계를 수행한다. 살균단계는 오존발생모드 또는 자외선조사모드를 선택적으로 수행한다.

오존발생모드와 자외선조사모드는 실내에 사람이 있는지 여부에 따라 결정될 수 있다. 가령, 실내에 사람이 없을 경우 오존발생모드로 살균단계가 수행되고, 실내에 사람이 있을 경우 자외선조사모두로 살균단계가 수행될 수 있다.

사람의 유무를 센서에 의해 체크하고, 센서에 의해 체크된 결과에 따라 제어부가 오존발생모드 또는 자외선조사모드 중 어느 하나의 모드로 자동 제어할 수 있다. 또한, 관리자가 조작부를 직접 조작하여 오존발생모드 또는 자외선조사모드 중 어느 하나의 모드를 선택할 수 있음은 물론이다.

오존발생모드시 살균단계는 a)하우징(10)의 내부에서 플라즈마를 형성하여 오존을 발생시키는 방전단계와, b)실내 공기 중의 오존 농도가 설정된 기준값을 초과할 경우 오존 발생을 중단시키고 하우징(10)의 내부로 유입되는 공기를 가열하여 공기 중에 함유된 오존의 분해를 촉진시키는 오존분해단계로 이루어진다.

방전단계에서 플라즈마 방전을 통해 발생된 오존에 의해 공기가 살균된다. 방전단계에서는 오존분해유닛(50)은 작동하지 않는다. 그리고 방전단계가 계속 유지되면 실내 공기 중의 오존 농도가 높아진다. 오존의 농도가 기준값을 초과하면 제어부(100)는 플라즈마발생기(30)를 중단시켜 방전단계를 중지시키고, 오존분해유닛(50)을 동작시킨다.

히터(53)의 가동에 의해 오존분해유닛(50)이 작동되면서 오존분해유닛(50)을 통과하는 공기가 가열되면서 공기 중의 오존 분해가 촉진된다. 오존분해단계가 계속 수행되면 실내 공기 중의 오존 농도가 낮아진다. 오존 농도가 기준값 미만으로 떨어지면 제어부(100)는 히터(53)의 가동을 중단시키고 플라즈마발생기(30)를 다시 작동시켜 방전단계로 전환한다.

자외선조사모드시 살균단계는 하우징(10)의 내부로 유입되는 공기 중에 자외선을 조사하는 살균을 수행한다. 플라즈마발생기(30)가 중단된 상태에서 자외선램프(40)를 작동시켜 하우징(10)의 내부로 유입된 공기를 자외선으로 살균시킨다.

상술한 바와 같이 본 발명은 플라즈마 방전에 의해 발생시킨 오존과 자외선 램프로부터 발생된 자외선 중 어느 하나를 통해 실내의 공기를 살균시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 실내의 오존 농도를 실시간으로 측정하고, 측정된 오존 농도값에 의해 오존발생시키거나 오존을 분해함으로써 인체에 안전하면서도 실내 공기를 지속적으로 살균시킬 수 있다.

이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 하우징 15: 공기유입구
17: 공기배출구 20: 팬유닛
30: 플라즈마발생기 40: 자외선램프
50: 오존분해유닛

Claims

공기유입구와 공기배출구가 상부에 형성된 사각통 구조의 하우징과;
팬과, 상기 팬을 회전시키기 위한 모터와, 상기 팬이 내장되며 일측에 흡입구가 마련되고 타측에 토출구가 마련된 케이스로 이루어지며, 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 공기유입구를 통해 실내의 공기를 흡입하여 상기 공기배출구를 통해 실내로 배출시키는 팬유닛과;
상기 하우징의 내부에 설치되며 상기 공기유입구를 통해 상기 하우징의 내부로 유입되는 공기 중에 플라즈마를 형성하여 오존을 발생시키는 플라즈마발생기와;
상기 하우징의 내부에 설치되며 상기 공기유입구를 통해 상기 하우징의 내부로 유입되는 공기에 자외선을 조사하여 공기 중의 세균 및 바이러스를 제거하기 위한 자외선램프와;
상기 하우징의 내부에 설치되며 상기 공기배출구를 통해 배출되는 공기를 가열하여 공기 중에 함유된 오존의 분해를 촉진시키는 오존분해유닛과;
상기 하우징에 설치되어 실내 공기 중의 오존 농도를 측정하기 위한 오존센서와;
상기 오존센서에 의해 측정된 오존농도에 의해 상기 플라즈마발생기 및 상기 오존분해유닛 중 어느 하나를 선택적으로 작동시키기 위한 제어부와;
전원의 온오프 및 수동 조작을 위한 조작부와;
정보 및 작동상태를 출력하기 위한 디스플레이부;를 구비하고,
상기 오존분해유닛은 원통형의 챔버와, 상기 챔버의 내부에 설치되어 상기 챔버의 내주면과 이격되며 내부가 비어있는 원통형의 열차단튜브와, 상기 열차단튜브의 외주면에 형성되어 복사열을 차단하는 열차단층과, 상기 열차단튜브의 내부에 삽입되며 물유리로 형성되어 전도열을 차단하는 단열봉과, 반호형의 판상으로 형성되어 상기 열차단튜브를 사이에 두고 마주보도록 설치되는 한쌍의 히터와, 상기 히터가 내부에 수용되며 상기 히터로부터 열을 전달받아 바깥 방향으로 방출하는 방열파이프와, 상기 방열파이프의 바깥을 나선형으로 감싸도록 형성된 열교환파이프와, 상기 챔버의 하부에 설치되어 상기 열교환파이프의 일단부와 연결되며 상기 팬유닛을 통과한 공기를 상기 열교환파이프로 유입시키기 위해 상기 케이스의 토출구에 연결되는 공기유입관과, 상기 챔버의 상부에 설치되어 상기 열교환파이프의 타단부와 연결되며 상기 열교환파이프를 경유한 공기를 상기 공기배출구로 안내하는 공기토출관과, 상기 챔버의 내주면에 설치되어 상기 열교환파이프를 감싸는 단열층을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마와 자외선을 이용한 공기 살균장치.
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제 1항에 있어서, 상기 플라즈마발생기는 상기 하우징의 상부에 지지되는 상부지지바와, 상기 하우징의 하부에 지지되는 하부지지바와, 상기 상부지지바와 상기 하부지지바 사이에 상하로 길게 설치되며 일정간격으로 배치되는 다수의 방전전극들과, 상기 상부지지바와 상기 하부지지바 사이에 상하로 길게 설치되며 상기 방전전극과 인접하게 설치되는 접지전극들을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마와 자외선을 이용한 공기 살균장치.
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