KR102198329B1 - 복합 살균 공기정화기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부의 공기를 흡기구를 통해 강제 흡입하여 공기를 살균하고, 정화된 공기를 배기구를 통해 배출시키는 복합 살균 공기정화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 흡기구를 통해 흡입되는 공기 중에 포함된 먼지와, 공기 중에 포함된 세균 및 바이러스가 서로 분리되는 입자 분리부와, 입자 분리부를 통과한 공기 중에 포함된 먼지와, 세균 및 바이러스가 포집되는 정전 집진부와, 정전 집진부에 UVC를 조사하여 정전 집진부에 포집된 세균 및 바이러스를 살균하는 자외선 살균부와, 자외선 살균부를 통과한 공기가 살균되는 광촉매 필터와, 광촉매 필터를 통과한 공기에 포함된 세균 및 바이러스의 밀도를 증가시켜 세균 및 바이러스를 집중 살균하는 플라즈마 살균부 및 플라즈마 살균부를 통과한 공기에 포함된 유해 가스, 오존 및 잔류 활성종을 흡수하는 활성종 필터를 포함하는 복합 살균 공기정화기에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 공기에 포함된 나노 크기의 미생물 입자를 전기적으로 포집하기 위해 플러스 전극과 마이너스 전극이 복수로 상호 교차된 전기 집진판을 통해 전하를 띤 미생물이나 대전된 미생물의 어떠한 종류도 집진함으로써 매우 효율적인 미생물 집진 효과를 얻을 수 있고, 전극판에 포집된 미생물은 자외선 광을 통해 1차 살균하고, 플라즈마 영역에 유도된 미생물은 2차로 살균되어 사멸시킬 수 있다.

Description

복합 살균 공기정화기{Combined sterilization air purifier}
본 발명은 공기정화기에 관한 것으로, 특히 공기에 포함된 초미세 먼지를 제거함과 동시에 나노입자의 세균 및 바이러스를 효과적으로 사멸하여 공기를 깨끗이 정화할 수 있는 복합 살균 공기정화기에 관한 것이다.
공기 중의 바이러스는 비말 및 재비산을 통해 감염이 확산되고, 고농도 미세먼지의 발생이 바이러스 확산과 연관되어 있다는 발표 등으로 인해 공기 중의 바이오 에어로졸의 제거와 나노 입자 크기의 미생물인 바이러스를 제거하는 기술이 중요해지고 있다.
이러한 공기 중의 바이러스와 같은 유해 미생물을 효과적으로 포집하기 위한 헤파필터와 정전집진이 대표적인 기술이라 할 수 있다.
여기서, 위험한 미생물을 사멸하기 위해 필터에 항균기능을 코팅한 항균필터기술이 적용된 공기정화기의 경우는, 이온 클러스터를 필터 전단에 발생시켜 필터에 부착된 미생물과 이온을 반응시켜 사멸하는 항균기술과 플라즈마에 미생물을 통과시켜 사멸하는 살균기술 등을 포함한다.
그러나, 상술한 종래의 기술에서 항균필터의 경우, 오염상 큰입자 물질이 쉽게 쌓이기 때문에 실용적으로 나노 입자 크기의 유해한 미생물을 사멸시킬 수 없는 문제가 있다.
부연하면, 헤파필터를 사용하여 미세먼지를 제거하는 공기정화기는, 헤파필터에 의한 높은 유체의 압력 손실의 발생으로 인해 공기정화율(Clean Air Ddelivery Rrate : CADR)이 낮아지기 때문에 공기정화기가 바이러스에 의해 오염된 공기를 효과적이면서 순간적으로 살균할 수 없는 문제가 있다.
그리고, 플라즈마는 공기 중의 세균과 바이러스를 사멸하는데 유효한 효과가 있다고 알려져 있으나, 세균과 바이러스를 사멸하는 액티브(active) 접촉의 플라즈마 영역이 좁고, 팬(fan)에 의해 라디칼이 멀리 퍼지지 못하기 때문에 유효한 반응을 일으키지 못하는 문제가 있다.
또한, 고밀도 플라즈마 영역으로 기류를 효과적으로 보낼 수 없어 플라즈마 라디칼을 많이 발생시키기 위해 가동 전압을 고압으로 상승시키면 불쾌한 오존 냄새가 발생하는 문제가 있다.
즉, 헤파필터와 플라즈마 장치가 폐 유로 구조로 구성된 경우에는 모두가 상술한 문제를 내포하고 있는 실정이다.
한편, 최근들어 새로운 기술이 적용된 다양한 공기살균청정기의 개발이 진행되고 있다. 그 중에서 공개특허공보 제10-2020-0079911호(2020.07.06.)의 공기의 살균을 위한 기술인 "고효율 플라즈마, UV 및 촉매를 이용한 공기 살균 탈취기"가 개시된 바 있다.
그러나, 상기의 종래기술은, 공기 중의 먼지를 포집하고 살균한 다음 이를 배출하는 기술이 개시되어 있으나, 여러 효과적인 바이러스 살균을 위한 구성이 미비하고, 습기의 주입에 의해 광촉매 기능이 떨어지는 등의 문제를 해소하기 위한 방안이 구체화 되어 있지 않고 있다.
한국 공개특허공보 제10-2020-0079911호(2020년 07월 06일 공개)
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 과제는, 입자상의 미생물을 정화함에 있어서, 허니컴 구조의 대면적이면서 공기 흐름에 방해가 없는 구조의 정전 집진 방식의 필터 구조로 유해 미생물을 포함한 나노입자의 포집 효율을 극대화하고, 정전 집진부에 포집된 유해 미생물을 자외선 광으로 직접 및 연속 조사하여 집단으로 1차 살균하며, 타액 비말과 같은 큰 입자에 뭍혀서 정전 집진부를 통과하는 미생물은 광촉매 필터의 다공성 탈습층을 통해 비말 수분이 포집되고 미생물은 광촉매 반응 효과로 2차 살균되며, 탈습층을 통과한 나노입자의 미생물은 복수의 플라즈마 발생기로 분산되고 다시 고밀도 플라즈마 영역으로 공기 흐름이 집중화 되는 벤츄리 구조를 통해 3차로 직접 살균될 수 있는 복합 살균 공기정화기를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 과제는, 입자 분리부에 의해 분리된 세균 및 바이러스의 살균 효율을 높이기 위해 플라즈마 살균부에서 세균 및 바이러스를 좁은 유로의 플라즈마 영역으로 유입시켜 세균 및 바이러스의 밀도를 높임으로써 플라즈마 영역을 통과하는 세균 및 바이러스를 집중 살균할 수 있는 복합 살균 공기정화기를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 외부의 공기를 흡기구를 통해 강제 흡입하여 공기를 살균하고, 정화된 공기를 배기구를 통해 배출시키는 복합 살균 공기정화기로서, 상기 흡기구를 통해 흡입되는 공기 중에 포함된 먼지와, 공기 중에 포함된 세균 및 바이러스가 서로 분리되는 입자 분리부, 상기 입자 분리부를 통과한 공기 중에 포함된 먼지와, 세균 및 바이러스가 포집되는 정전 집진부, 상기 정전 집진부에 UVC를 조사하여 정전 집진부에 포집된 세균 및 바이러스를 살균하는 자외선 살균부, 상기 자외선 살균부를 통과한 공기가 살균되는 광촉매 필터, 상기 광촉매 필터를 통과한 공기에 포함된 세균 및 바이러스의 밀도를 증가시켜 세균 및 바이러스를 집중 살균하는 플라즈마 살균부 및 상기 플라즈마 살균부를 통과한 공기에 포함된 유해 가스, 오존 및 잔류 활성종을 흡수하는 활성종 필터를 포함한다.
상기 입자 분리부는, 상기 먼지 보다 입자 크기가 더 작은 상기 세균 및 바이러스와 먼지가 서로 입자 크기 별로 분리되는 것을 특징으로 한다.
상기 정전 집진부는, 헤파필터와 전기집진필터가 수평으로 병렬 배치되고, 상기 헤파필터와 전기집진필터는 정전 집진부에 착탈가능하게 수직으로 슬롯 장착되는 것을 특징으로 한다.
상기 입자 분리부를 통과한 먼지가 포함된 공기는 상기 헤파필터로 유입되고, 입자 분리부를 통과한 세균 및 바이러스가 포함된 공기는 상기 전기집진필터로 유입되는 것을 특징으로 한다.
상기 전기집진필터는, 집진 전극이 상호 교차된 구조로 이루어진 집진 전극부와, 상기 집진 전극의 극성을 선택하는 스위칭부를 포함한다.
상기 자외선 살균부는, 상기 광촉매 필터에 UVC를 조사하여 광촉매 필터에 흡착된 세균 및 바이러스를 살균하는 것을 특징으로 한다.
상기 정전 집진부와 상기 자외선 살균부 사이에 마련되며, 상기 전기집진필터를 통과한 공기에 포함된 세균 및 바이러스를 살균하는 플라즈마 살균부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 플라즈마 살균부는, 공기가 유입되는 공기 유입구와, 상기 공기 유입구를 통해 유입되는 공기가 배출되는 공기 배출구가 형성되고, 공기 유입구와 공기 배출구 사이에는 상호 이격하여 대응하는 플라즈마 전극 사이를 공기가 통과하는 플라즈마 영역이 형성되며, 상기 플라즈마 영역은, 단면상에서 상호 일정 곡률 반경을 갖는 벤츄리 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 플라즈마 전극의 끝단부가 상기 공기 유입구 측을 향하도록 플라즈마 전극은 공기 유입구를 향해 일정 각도로 경사지게 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 흡기구 측에 마련되어 흡기구로 흡입되는 공기 중에 포함된 먼지, 유해가스, 세균 및 바이러스중 적어도 하나 이상을 감지하는 입구 공기질 센서가 구비되며, 상기 입구 공기질 센서에 의해 감지되는 감지 신호에 따라 상기 정전 집진부, 상기 자외선 살균부 및 상기 플라즈마 살균부를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 배기구 측에 마련되는 흡입팬과 상기 흡입팬에 회전력을 제공하는 팬모터를 포함하며, 상기 입구 공기질 센서에 의해 감지되는 공기 오염도에 따라 상기 흡기구를 통해 흡입되는 공기의 흡입량이 조절되도록 상기 제어부에 의해 상기 팬모터가 제어되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 공기에 포함된 나노 크기의 미생물 입자를 전기적으로 포집하기 위해 플러스(+) 전극과 마이너스(-) 전극이 복수로 상호 교차된 전기 집진판을 통해 전하를 띤 미생물이나 대전된 미생물의 어떠한 종류도 집진함으로써 매우 효율적인 미생물 집진 효과를 얻을 수 있고, 전극판에 포집된 미생물은 자외선 광을 통해 1차 살균하고, 플라즈마 영역에 유도된 미생물은 2차로 살균되어 사멸시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 입자 분리부에 의해 분리된 세균 및 바이러스의 살균 효율을 높이기 위해 플라즈마 살균부에서 세균 및 바이러스를 좁은 유로의 플라즈마 영역으로 유입시켜 세균 및 바이러스의 밀도를 높임으로써 플라즈마 영역을 통과하는 세균 및 바이러스를 집중 살균할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합 살균 공기정화기를 개략적으로 나타낸 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합 살균 공기정화기를 나타낸 부분 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합 살균 공기정화기에서 전기집진필터를 개략적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 복합 살균 공기정화기를 나타낸 부분 단면도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 복합 살균 공기정화기에서 플라즈마 살균부를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 복합 살균 공기정화기의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합 살균 공기정화기를 개략적으로 나타낸 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합 살균 공기정화기를 나타낸 부분 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합 살균 공기정화기에서 전기집진필터를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 복합 살균 공기정화기를 나타낸 부분 단면도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 복합 살균 공기정화기에서 플라즈마 살균부를 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합 살균 공기정화기는, 입자 분리부(100), 정전 집진부(200), 자외선 살균부(300), 광촉매 필터(400), 플라즈마 살균부(500) 및 활성종 필터(600)를 포함하는 구성요소로 이루어지며, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 복합 살균 공기정화기는, 기능별 필터부와 살균부가 적층으로 조립 및 체결되는 다단형 구조이며, 복합 살균 공기정화기의 바닥 측에서 외부의 실내 공기를 흡기구(10)를 통해 내부로 강제 흡입하여 공기를 살균하고, 정화된 공기를 배기구(20)를 통해 외부로 배출시키는 복합 살균 공기정화기이다.
그리고, 본 발명의 복합 살균 공기정화기는, 흡기구(10) 측에 마련되어 흡기구(10)로 흡입되는 공기 중에 포함된 먼지, 유해가스, 세균 및 바이러스중 적어도 어느 하나 이상을 감지하는 입구 공기질 센서(11)가 구비된다.
또한, 입구 공기질 센서(11)에 의해 감지되는 감지 신호에 따라 정전 집진부(200), 자외선 살균부(300) 및 플라즈마 살균부(500)를 제어하는 제어부(800)를 포함하여 구성된다.
그리고, 본 발명의 복합 살균 공기정화기는, 배기구(20) 측에 마련되는 흡입팬(22)과, 흡입팬(22)에 회전력을 제공하는 팬모터(23)를 포함하며, 입구 공기질 센서(11)에 의해 감지되는 공기 오염도에 따라 흡기구(10)를 통해 흡입되는 공기의 흡입량이 조절되도록 제어부(800)에 의해 팬모터(23)가 제어된다.
여기서, 흡기구(10)의 유속은, 입구 공기질 센서(11)의 신호로 제어부(800)의 명령에 따라 공기의 흡입량을 팬모터(23)의 속도 제어를 통해 결정된다.
즉, 입구 공기질 센서(11)에서 감지된 실내 공기의 오염 정도에 따라 공기의 흡입량을 조절할 수 있다. 또는, 외부의 센서 신호나 관제 센터로 부터 유무선으로 수신된 신호에 따라 공기의 흡입량을 제어할 수도 있다.
한편, 본 발명의 복합 살균 공기정화기는, 흡기구(10)에서 배기구(20)로 각각의 살균부와 필터층을 통과하는 유로가 형성될 수 있다.
이러한 유로는 정전 집진부(200), 자외선 살균부(300), 광촉매 필터(400), 플라즈마 살균부(500), 활성종 필터(600) 및 흡입팬(22)이 순차적으로 또는 기능에 따라 교차적으로 연결되도록 적층 형성된다.
입자 분리부(100)는, 먼지(A) 입자와 세균 및 바이러스(B) 입자를 크기 별로 분리하여 각각의 유효한 포집 메카니즘을 갖는 구간으로 분리하여 보내는 분리기구장치이다.
부연하면, 입자 분리부(100)는, 흡기구(10)를 통해 흡입되는 공기 중에 포함된 먼지(S)와, 공기 중에 포함된 세균 및 바이러스(B)가 서로 분리되도록 하는 역할을 한다.
즉, 입자 분리부(100)를 통해 먼지(A) 보다 입자 크기가 더 작은 세균 및 바이러스(B)와 이보다 입자의 크기가 더 큰 먼지(A)가 서로 크기 별로 분리된다.
다시 말해, 입자 분리부(100)를 통해 약 1 내지 20㎛의 크기로 이루어진 먼지(A) 입자와, 약 0.1 내지 0.5㎛의 크기로 이루어진 세균 및 바이러스(B) 입자가 분리되는 것이다.
여기서, 입자 분리부(100)는, 세균 및 바이러스가 별도로 분리되도록 하여 분리된 세균 및 바이러스가 후술하는 플라즈마 살균부(500, 700)로 유입될 때, 좁은 유로의 플라즈마 영역(520, 720)으로 인해 세균 및 바이러스가 밀도가 증가되어 플라즈마 영역(520, 720)을 통과하는 세균 및 바이러스가 집중 살균됨으로써 살균 효율이 높아지는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 입자 분리부(100)는, 파티클 측정(계측) 분야에서 통상적으로 이용되는 등록특허공보 제10-1290558호, 제10-1338349호, 제10-0942364호, 제10-1149356호 및 제10-1622342로 등의 공지된 입자 분리 기술로서, 이하 상세한 설명은 생략하기로 한다.
정전 집진부(200)는, 입자 분리부(100)를 통과한 공기 중에 포함된 먼지와, 세균 및 바이러스를 포집하여 이를 제거하는 역할을 한다.
여기서, 정전 집진부(200)는, 극 초미세 먼지(PM1.0이하)가 집진되는 헤파필터(210)와 전기집진필터(220)가 수평으로 병렬 배치된다.
이때, 헤파필터(210)와 전기집진필터(220)는 정전 집진부(200)에 착탈가능하게 수직으로 슬롯 장착된다.
여기서, 입자 분리부(100)를 통과한 먼지가 포함된 공기는 헤파필터(210)로 유입되고, 입자 분리부(100)를 통과한 세균 및 바이러스가 포함된 공기는 전기집진필터(220)로 각각 유입된다.
한편, 전기집진필터(220)는, 집진 전극(221a, 221b)이 상호 교차된 구조로 이루어진 집진 전극부(221)와, 이러한 집진 전극(221a, 221b)의 극성을 선택하는 스위칭부(222)를 포함하여 구성된다.
부연하면, 전기집진필터(220)의 집진 전극(221a, 221b)은 순서적인 상호 교차 구조를 가지고 전기장 필드를 형성한다.
그리고, 공기의 흐름 방향으로 집진 전극(221a, 221b)이 길게 배열된 3차원 구조의 허니컴 구조로서 정전 집진부(200)에서 전기진진필터(220)를 쉽게 착탈할 수 있기 때문에 물 세척이 가능하고, 높은 유속에서도 세균 및 바이러스를 효율적으로 정전 집진할 수 있다.
전기집진필터(220)는, 고압의 대면적으로 이루어진 집진 전극부(221)에서 복수로 구성된 플러스(+) 집진 전극(221a)과, 복수로 구성된 마이너스(-) 집진 전극(221b)이 서로 교차 배열된다.
여기서, 통상적으로 플러스(+)로 대전된 공기 중의 오염 입자는 마이너스(-) 집진 전극(221b)으로 집진되고, 마이너스(-)로 대전된 나노입자는 플러스(+)의 집진 전극(221a)으로 집진된다.
그리고, 스위칭부(222)는, 제어부(800)의 신호를 받아 집진 전극(221a, 221b)의 극성을 변경하여 전하를 띤 입자를 교차적으로 집진시킬 수 있으며 대전할 수도 있다.
부연하면, 집진 전극부(221)는, 일렬로 배열된 플러스(+) 집진 전극(221a)들 사이에 절연체 지지대(221d)로 일정한 간격을 유지하면서 마이너스(-) 집진 전극(221b)들이 사이 사이로 교차 배열되어 있는 구조로 구성된다.
여기서, 집진 전극(221a, 221b)은 금속 리본 또는 와이어 메쉬 형태의 구조로서, 공기의 유속이 빨라지더라고 집진 전극(221a, 221b)의 길이가 충분하여 하전 입자가 효율적으로 집진될 수 있는 구조로 이루어진다.
그리고, 중성하전 입자의 경우는 스위칭부(222)에서 전원의 극성(+,-,G)을 선택적 스위칭을 하도록 조정할 수 있으며 부여된 전하를 띤 후에는 후방에 설치된 반대 극성의 집진 전극으로 효과적으로 집진되게 할 수 있다.
이러한 전기집진필터(220)의 집진 효율는 배기구(20) 측에 마련된 출구 공기질 센서(21)를 통해 측정되어 정전 집진부(200)의 집진 성능을 실시간으로 측정할 수 있고, 상술한 집진 전극(221a, 221b)의 극성을 선택적으로 제어함으로서 입자의 대전 형태에 따라 효율적으로 제어할 수 있다.
한편, 항시 플러스(+) 전압만 인가된 상태에서는 마이너스(-)로 대전된 입자를 집진할 수도 있고, 항시 마이너스(-) 전압만 인가된 상태에서는 플러스(+)로 대전된 입자를 집진할 수 있다.
또는, 중성입자에 전계를 가하여 극성을 부여하여 후방의 집진 전극에서 집진시킬 수 있다. 이는 감지된 입자의 유형에 따라 조정이 가능하다.
부연하면, 전기집진필터(220)는, 공기에 포함된 입자 상의 물질 중에서 세균 또는 바이러스와 같은 나노크기의 입자를 전기적인 방법을 이용하여 포집하는 교차 전극으로 3차원 구조로 이루어진다.
이때, 전기집진필터(220)는 입자상 물질이 통과하면서 입자의 대전 전하와 반대 극성을 갖은 집진 전극에 집진되고, 대전이 안된 입자상 물질은 통과 과정 중에 집진 전극에 의해 대전될 수 있어서 다음단의 반대 극성의 집진 전극에 집진될 수 있다.
여기서, 집진 전극(221a, 221b)은 절연체(유전체 피막)(221c)로 코팅된 금속 리본 구조 또는 와이어 메쉬 구조로 플러스(+) 전극과 마이너스(-) 전극이 복수로 상호 교차되고, 집진 전극(221a, 221b) 간의 사이는 일정 거리를 유지하기 위한 절연체 구조물 스페이서(221d)로 구성된 허니컴 구조로 이루어질 수 있다.
즉, 입자 상의 미생물을 정화함에 있어서, 허니컴 구조의 대면적이면서 공기 흐름에 방해가 없는 구조의 정전 집진 방식의 필터 구조로 인해 유해 미생물을 포함한 나노입자의 포집 효율을 극대화할 수 있다.
따라서, 공기에 포함된 나노 크기의 미생물 입자를 전기적으로 포집하기 위한 플러스(+) 전극과 마이너스(-) 전극이 복수로 상호 교차된 집진 전극판을 통해 전하를 띤 미생물이나 대전된 미생물의 어떠한 종류도 집진함으로써 매우 효율적인 미생물 집진 효과를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명의 복합 살균 공기정화기는, 정전 집진부(200)와 자외선 살균부(300) 사이에 마련되어 전기집진필터(220)를 통과한 공기에 포함된 세균 및 바이러스를 살균하는 플라즈마 살균부(700)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
자외선 살균부(300)는, 정전 집진부(200)에 UVC를 조사하여 정전 집진부(200)에 포집된 세균 및 바이러스를 살균하는 역할을 한다.
여기서, 다른 실시예로, 자외선 살균부(300)는, 광촉매 필터(400)에 UVC를 조사하여 광촉매 필터(400)에 흡착된 세균 및 바이러스를 살균하는 역할도 한다.
자외선 살균부(300)는, 정전 집진부(200)에 집진된 세균이나 바이러스를 살균하는 기능을 하며, 통상 UVC 파장의 LED(310) 또는 램프(310)를 사용할 수 있으며, 상측의 광촉매 필터(400)에 근접되게 배치되어 광촉매 필터(400)에 살균 기능을 부여할 수 있다.
한편, 자외선 살균부(300)는, 정전 집진부(200)의 전체 면적과 정전 집진부(200)의 집진 전극(221a, 221b) 내벽에 효과적으로 광을 조사하며, 상측의 광촉매 필터(400)에 자외선을 동시 조사하도록 구성되며, 제어부(800)에 의해 살균 주기가 제어될 수 있다.
즉, 정전 집진부(200)에 포집된 유해 미생물을 자외선과 같은 광선으로 정전 집진부(200)의 내부를 직접 연속 조사하여 집단 살균하는 것이다.
이때, 자외선 살균부(300)로 부터 조사된 광선이 정전 집진부(200) 내부를 완벽히 조사될 수 있도록 복수의 면광원 구조로 자외선 광원(310)이 구성되며, 자외선 광원(310)은 상측의 광촉매 필터(400)에 직접 혹은 간접적으로 재 조사될 수 있다.
광촉매 필터(400)는, 자외선 살균부(300)를 통과한 공기에 포함된 가스를 분해 및 공기를 살균한다. 이때, 광촉매 필터(400)는, 정전 집진부(200)에서 집진된 세균 및 바이러스 이외의 오염된 공기가 통과되는 통로에 설치된다.
여기서, 하측에 위치한 자외선 살균부(300)에 의한 광촉매 표면 반응을 통해 OH 라디칼을 발생시켜 살균 기능을 갖고, 상측에 설치된 플라즈마 살균부(500)에 의해 발생한 플라즈마 OH 라디칼은 광촉매 반응을 더욱 활성화시켜 살균 기능을 강화할 수 있다.
그리고, 미생물은 광촉매 필터(400)의 다공성 탈습층을 통해 비말 수분이 포집되고, 미생물은 광촉매 반응 효과로 살균되며, 탈습층을 통과한 나노입자의 미생물은 복수의 플라즈마 살균부(500)로 유입되어 살균된다.
이러한 광촉매 필터(400)는, 공기에 포함된 입자상의 물질 중, 침과 같은 액체성의 큰 비말 입자를 효과적으로 제거하기 위한 다공성 흡착 성능과 수분을 흡착시키고, 재 비산된 바이러스를 살균한다.
여기서, 다공성 흡착층은, 광촉매 소재와 분리된 섬유 혹은 세라믹 등의 유무기 소재 구조체일 수 있다. 이때, 다공성 흡착층과 광촉매 소재는 일체화 된 구조체일 수 있다.
플라즈마 살균부(500, 700)는, 정전 집진부(200) 및/또는 광촉매 필터(400)를 통과한 공기에 포함된 세균 및 바이러스를 살균한다.
플라즈마 살균부(500, 700)는, 공기가 유입되는 공기 유입구(510, 710)와, 공기 유입구(510, 710)를 통해 유입되는 공기가 배출되는 공기 배출구(530, 730)가 각각 형성된다.
그리고, 공기 유입구(510, 710)와 공기 배출구 사이(530, 730)에는 상호 이격하여 대응하는 플라즈마 전극(500a, 700a) 사이를 공기가 통과하는 플라즈마 영역(zone)(520, 720)이 형성된다.
여기서, 플라즈마 영역(520, 720)은, 단면상에서 상호 일정 곡률 반경을 갖는 벤츄리(venturi) 구조로 형성될 수 있다.
이때, 플라즈마 전극(500a, 700a)의 끝단부가 공기 유입구(510, 710) 측을 향하도록 플라즈마 전극(500a, 700a)은 공기 유입구(510, 710)를 향해 일정 각도로 경사지게 배치될 수 있다.
이는 플라즈마 살균부(500, 700)의 플라즈마 영역(520, 720)과 공기의 접촉 면적 및 시간을 높이기 위해 공기의 흐름 방향에 수평과 수직 또는 경사진 방향으로 입체적으로 배열돤 플라즈마 살균 구조 및 유로 구조이다.
부연하면, 플라즈마 살균부(500, 700)는, 플라즈마를 발생하는 플라즈마 전극(500a, 700a) 간에 고밀도의 플라즈마 영역(520, 720)이 형성되는데, 오염된 공기가 효율적으로 흐르게 하도록 단면상에서 상호 일정 곡률 반경을 갖는 벤츄리 구조의 전단에 배치된 전단 플라즈마 전극과 후단에 배치된 후단 플라즈마 전극으로 구성된다.
플라즈마 전극(500a, 700a)은, 전단과 후단으로 배치되고 전단의 플라즈마 전극은 광촉매를 활성화 하면서 바이러스를 살균시키는 기능을 갖으며, 전단 플라즈마 전극을 통과한 공기는 벤츄리 구조을 통해 후방의 고밀도 플라즈마 영역으로 들어가서 직접 살균 반응을 시키게 된다.
이때, 플라즈마 전극(500a, 700a)은, 전후로 복수 배열을 통해 공기 흐름의 저항을 최소화한 구조로 배열될 수 있다. 여기서, 플라즈마 영역(520, 720)은 약 3 내지 5cm의 고압의 플라즈마 전극(500a, 700a) 사이에서 형성될 수 있다.
다시 말해, 플라즈마 살균부(500, 700)는, 세균, 바이러스 및 곰팡이를 제거하는 OH 라디칼을 발생하는 전단 플라즈마 전극과, 오염된 공기를 고밀도 플라즈마 영역(520, 720)으로 흐르게 유도하는 벤츄리 구조외, 후단 플라즈마 전극으로 구성될 수 있다.
여기서, 고압의 플라즈마 전극(500a, 700a) 사이에서 방전으로 발생한 OH 라디칼은 공기 중의 수분의 분해를 통해서 발생한다. 공기 중의 수분은 센서부의 습도 센서에 의해 측정되어 플라즈마 전극(500a, 700a)이 효과적인 플라즈마를 발생시킬 수 있도록 제어부(800)에 의해 제어될 수 있다. OH 라디칼(H2O+e -> OH+H)은 고밀도 플라즈마 영역(520, 720)에서 오염된 공기 속의 바이러스나 세균과 직접 반응하여 효율적인 살균 효과를 갖으며, 독립된 복수의 플라즈마 전극(500a, 700a) 배치하여 공간 살균을 효과적으로 할 수도 있다.
전단 플라즈마 전극은, 발생하는 플라즈마 OH 라디칼 자체로도 살균 기능을 갖으며, 전단 플라즈마 전극의 하측에 배치한 광촉매 필터(400)의 광촉매 산화물(예: TiO₂)과 자외선과 OH 라디칼과 반응시에는 광촉매 효율이 상승할 수 있다.
이는 플라즈마 살균 기능과 광촉매 살균 강화 기능을 효율적이면서 복합적으로 사용하게 함으로서 살균 효율을 향상시키는 장점을 갖는다.
여기서, 플라즈마 OH 라디칼의 밀도는, 플라즈마를 발생시키는 두 전극 사이에서 가장 높기 때문에 바이러스나 세균을이 플라즈마 영역(zone)(520, 720) 통과시키는 것은 매우 효율적인 살균 기능을 부여한다.
이를 위해 공기의 흐름을 벤츄리 구조와 같이 구성하여 후단 플라즈마 전극의 고밀도 플라즈마 영역(520, 720)으로 공기의 흐름을 유도할 수 있다.
이때, 복수의 플라즈마 전극(500a, 700a)을 배치하여 공기의 흐름을 분산한 후, 재 집중시켜 공간이 좁아짐으로 인한 공기의 압력차의 발생을 적게할 수 있다.
활성종 필터(600)는, 플라즈마 살균부(500)를 통과한 공기에 포함된 세균, 바이러스, 분해된 유해 가스 분자, 오존 및 잔류 활성종을 최종적으로 흡수(흡착)하는 역할을 한다.
여기서, 활성종 필터(600)는, 공지된 것처럼 탈취 성능이 우수하고 오존과 반응하여 CO₂로 변환하는 활성탄 알갱이 또는 부직포 형태의 통기성이 우수한 활성탄 필터가 사용될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.
10: 흡기구 11: 입구 공기질 센서
20: 배기구 21: 출구 공기질 센서
22: 흡입팬 23: 팬모터
100: 입자 분리부 200: 정전 집진부
210: 헤파필터 220: 전기집진필터
221: 집진 전극부 221a, 221b: 집진 전극
222: 스위칭부 300: 자외선 살균부
310: UVC 광원 400: 광촉매 필터
500, 700: 플라즈마 살균부 500a, 700a: 플라즈마 전극
510, 710: 공기 유입구 520, 720: 플라즈마 영역
530, 730: 공기 배출구 600: 활성종 필터
800: 제어부

Claims (11)

  1. 외부의 공기를 흡기구를 통해 강제 흡입하여 공기를 살균하고, 정화된 공기를 배기구를 통해 배출시키는 복합 살균 공기정화기로서,
    상기 흡기구를 통해 흡입되는 공기 중에 포함된 먼지와, 공기 중에 포함된 세균 및 바이러스가 서로 분리되는 입자 분리부;
    상기 입자 분리부를 통과한 공기 중에 포함된 먼지가 포집되는 헤파필터와, 세균 및 바이러스가 포집되는 전기집진필터를 구비한 정전 집진부;
    상기 정전 집진부에 UVC를 조사하여 정전 집진부에 포집된 세균 및 바이러스를 살균하는 자외선 살균부;
    상기 자외선 살균부를 통과한 공기가 살균되는 광촉매 필터;
    상기 광촉매 필터를 통과한 공기에 포함된 세균 및 바이러스의 밀도를 증가시켜 세균 및 바이러스를 집중 살균하는 플라즈마 살균부; 및
    상기 플라즈마 살균부를 통과한 공기에 포함된 유해 가스, 오존 및 잔류 활성종을 흡수하는 활성종 필터; 를 포함하며,
    상기 입자 분리부를 통과한 먼지가 포함된 공기는 상기 헤파필터로 유입되고, 입자 분리부를 통과한 세균 및 바이러스가 포함된 공기는 상기 전기집진필터로 유입되는 것을 특징으로 하는 복합 살균 공기정화기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입자 분리부는,
    상기 먼지 보다 입자 크기가 더 작은 상기 세균 및 바이러스와 먼지가 서로 입자 크기 별로 분리되는 것을 특징으로 하는 복합 살균 공기정화기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정전 집진부는, 헤파필터와 전기집진필터가 수평으로 병렬 배치되고, 상기 헤파필터와 전기집진필터는 정전 집진부에 착탈가능하게 수직으로 슬롯 장착되는 것을 특징으로 하는 복합 살균 공기정화기.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전기집진필터는, 집진 전극이 상호 교차된 구조로 이루어진 집진 전극부와, 상기 집진 전극의 극성을 선택하는 스위칭부를 포함하는 복합 살균 공기정화기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 자외선 살균부는,
    상기 광촉매 필터에 UVC를 조사하여 광촉매 필터에 흡착된 세균 및 바이러스를 살균하는 것을 특징으로 하는 복합 살균 공기정화기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 정전 집진부와 상기 자외선 살균부 사이에 마련되며,
    상기 전기집진필터를 통과한 공기에 포함된 세균 및 바이러스를 살균하는 플라즈마 살균부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 살균 공기정화기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 플라즈마 살균부는, 공기가 유입되는 공기 유입구와, 상기 공기 유입구를 통해 유입되는 공기가 배출되는 공기 배출구가 형성되고, 공기 유입구와 공기 배출구 사이에는 상호 이격하여 대응하는 플라즈마 전극 사이를 공기가 통과하는 플라즈마 영역이 형성되며,
    상기 플라즈마 영역은, 단면상에서 상호 일정 곡률 반경을 갖는 벤츄리 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 살균 공기정화기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 플라즈마 전극의 끝단부가 상기 공기 유입구 측을 향하도록 플라즈마 전극은 공기 유입구를 향해 일정 각도로 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 복합 살균 공기정화기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 흡기구 측에 마련되어 흡기구로 흡입되는 공기 중에 포함된 먼지, 유해가스, 세균 및 바이러스중 적어도 하나 이상을 감지하는 입구 공기질 센서; 가 구비되며,
    상기 입구 공기질 센서에 의해 감지되는 감지 신호에 따라 상기 정전 집진부, 상기 자외선 살균부 및 상기 플라즈마 살균부를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 복합 살균 공기정화기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 배기구 측에 마련되는 흡입팬과 상기 흡입팬에 회전력을 제공하는 팬모터를 포함하며,
    상기 입구 공기질 센서에 의해 감지되는 공기 오염도에 따라 상기 흡기구를 통해 흡입되는 공기의 흡입량이 조절되도록 상기 제어부에 의해 상기 팬모터가 제어되는 것을 특징으로 하는 복합 살균 공기정화기.
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