KR102218721B1 - 플라즈마 살균 모듈 및 이를 구비하는 공기청정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기가 유동하는 유로상에 설치되고 상기 공기가 유입되는 제1 면 및 제1 면에 대향되고 들어온 공기가 토출되는 제2 면이 개구된 하우징과, 하우징내에 설치되는 방전 전극 및 하우징내에 설치되고 방전 전극에 이격되게 배치되는 접지 전극을 포함하고, 방전 전극은 고전압이 인가되어 제1 면과 제2 면의 사아에서 접지 전극을 향하여 플라즈마 방전을 발생시키고, 방전 전극과 접지 전극은 제1 면으로 유입된 공기가 상기 플라즈마 방전이 발생하는 영역을 직접 통과하여 제2 면으로 토출되게 배치되어, 공기중의 미생물을 살균처리하는 플라즈마 살균 모듈에 관한 것이다.

Description

플라즈마 살균 모듈 및 이를 구비하는 공기청정기 {Plasma sterilizing module and air purifier including for the same}

본 발명은 플라즈마 살균 모듈 및 이를 구비하는 공기청정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마 방전을 이용하여 오염된 공기를 살균하는 플라즈마 살균 모듈 및 이를 구비하는 공기청정기에 관한 것이다.

공기청정기는 오염된 공기를 정화하여 신선한 공기로 바꾸는 장치를 일컫는 것으로, 오염된 공기를 팬으로 흠입하여 필터에 의해 미세한 먼지나 세균류를 집진(集塵)하고, 체취나 담배 냄새 등의 악취를 탈취한다.

이러한 공기청정기는 공기 내 오염물질을 효과적으로 제거하는 것이 요구된다. 또한, 실내에 배치시 공간을 적게 차지하면서도 공기 청정 용량을 키우는 것이 요구된다.

이를 위해, 플라즈마 방전을 이용하여 살균 처리를 수행하는 방안들이 제안되고 있다.

예를 들어, 종래기술 1(한국 공개특허공보 제10-2007-0094026호)은, 공기 통로에 방전유닛과 열교환기를 배치한 공기조화장치에 관한 것으로, 방전유닛은, 플라즈마 방전의 일종인 스트리머 방전으로 피처리 성분의 분해 효율을 향상하고 있다.

또한, 종래기술 2(한국 공개특허공보 제10-2006-0085647호)도, 스트리머 방전을 이용하는 공기정화장치를 제안하고 있다.

그러나, 상기의 종래기술들은 스트리머 방전이 일어나는 영역에 공기를 통과시켜 살균 처리를 수행하기 보다는, 스트리머 방전으로 래디컬을 발생시키고, 상기 래디컬 등의 확산 현상에 의해 살균 처리를 수행하여, 살균 성능 향상이 어려운 문제점이 있다.

또한, 살균 처리 성능을 향상시키기 위하여 방전 강도를 높이거나, 방전유닛의 개수를 늘려야 하고, 이 경우 공기 청정 규격에 따른 30ppb(십억분율)이상 농도의 오존이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 래디컬에 의한 살균 처리 성능을 향상시키기 위하여 촉매수단을 필요로 하고 이러한 촉매수단은 토출구측에 공기 유로와 수직한 방향으로 배치된다. 이에 따라, 공기 유동의 방해가 되어 차압을 증가시키고, 종래기술들에 개시된 방전유닛의 구조는 공기 유동을 방해하여 차압이 증가되는 문제점이 있다.

또한, 방전유닛의 형상에 제약이 따르고, 이에 따라 다양한 형상의 공기청정기에 적용하기 어려운 문제점이 있다.

선행문헌 1 : 한국 공개특허공보 제10-2007-0094026호 선행문헌 2 : 한국 공개특허공보 제10-2006-0085647호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공기가 유동하는 유로에 플라즈마 방전영역을 형성하고, 공기중의 미생물을 전하에 의해 살균하여 살균 처리 성능을 향상시킨 플라즈마 살균 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 전하에 의해 미생물을 살균하여 살균 처리 성능을 향상시킴으로써, 플라즈마 방전에 의해 발생되는 오존의 농도를 감소시키고, 이로써 오존에 대한 공기청정규격에 부합하는 플라즈마 살균 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 전하에 의해 미생물을 살균하여 차압증가의 원인이 되는 별도의 촉매수단을 요하지 않는 플라즈마 살균 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 공기가 유동하는 유로상에 설치되면서도, 유로저항을 최소화하는 형상으로 설치되어, 상류와 하류의 차압을 감소시킨 플라즈마 살균 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 형상의 자유도를 높여 다양한 형상의 공기청정기 및 공기조화기에 적용이 가능하고, 복수의 모듈을 공기청정기 및 공기조화기에 적용이 가능한 플라즈마 살균 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈은, 공기가 유동하는 유로상에 설치되고 상기 공기가 유입되는 제1 면 및 상기 제1 면에 대향되고 들어온 공기가 토출되는 제2 면이 개구된 하우징과, 상기 하우징내에 설치되는 방전 전극 및 상기 하우징내에 설치되고 상기 방전 전극에 이격되게 배치되는 접지 전극을 포함한다.

상기 방전 전극은 고전압이 인가되어 상기 제1 면과 상기 제2 면의 사이에서 상기 접지 전극을 향하여 플라즈마 방전을 발생시키고, 상기 방전 전극과 접지 전극은 상기 제1 면으로 유입된 공기가 상기 플라즈마 방전이 발생하는 영역을 통과하여 상기 제2 면으로 토출되게 배치된다.

상기 방전 전극과 상기 접지 전극은, 상기 플라즈마 방전이 발생하는 영역이 상기 공기의 유로와 교차하게 배치될 수 있다.

상기 방전 전극과 상기 접지 전극은, 상기 플라즈마 방전이 발생하는 영역과 상기 공기가 유동하는 방향이 직교하게 배치될 수 있다.

상기 하우징은 개구된 상기 제1 면 및 제2 면을 형성하는 둘레면이 공기가 유동하는 유로와 평행하게 형성될 수 있다.

상기 방전 전극 및 상기 접지 전극은 상기 하우징의 둘레면과 평행하게 배치될 수 있다.

상기 방전 전극은, 서로 이격되게 배치되는 복수의 방전 전극판과, 상기 복수의 방전 전극판 각각에 복수개가 구비되고 상기 플라즈마 방전이 발생되는 복수의 방전침을 포함할 수 있고, 상기 접지 전극은, 상기 복수의 방전 전극판의 이격된 사이에 배치되는 적어도 하나 이상의 대향 전극판을 포함할 수 있다.

상기 방전 전극판 및 상기 대향 전극판은, 상기 제1 면 및 상기 제2 면을 형성하는 상기 하우징의 둘레면과 평행하게 배치될 수 있다.

상기 방전침은 서로 대칭인 두 개의 첨단부를 구비할 수 있다.

상기 접지 전극은 복수의 대향 전극판을 포함할 수 있다.

상기 방전 전극은, 상기 복수의 방전 전극판을 연결하고 상기 하우징에 지지되게 설치되는 방전 전극 지지부를 포함할 수 있고, 상기 접지 전극은, 상기 대향 전극판을 연결하고 하우징에 지지되게 설치되는 접지 전극 지지부를 포함할 수 있다.

상기 복수의 방전 전극판과 상기 복수의 대향 전극판은, 서로 인접한 상기 방전 전극판과 상기 대향 전극판 사이에 이격된 간격이 동일하게 배치될 수 있다.

상기 복수의 대향 전극판 사이에 위치하는 상기 복수개의 방전침들은, 대향 전극판을 향하여 돌출되되, 교번적으로 상기 복수개의 방전침들이 구비된 상기 방전 전극판의 내측 및 외측에 배치된 대향 전극판을 향하여 각각 돌출될 수 있다.

상기 복수의 방전 전극판 중 가장 외측에 배치된 방전 전극판은 상기 복수의 대향 전극판 중 가장 외측에 배치된 대향 전극판보다 외측에 배치될 수 있고, 상기 가장 외측에 배치된 방전 전극판에 구비된 상기 복수개의 방전침들은, 상기 가장 외측에 배치된 대향 전극판을 향하여 돌출될 수 있다.

상기 하우징은 상기 제1 면 및 제2 면이 개구된 원통형으로 형성될 수 있고, 상기 방전 전극은 하우징의 중심축을 중심으로 동심원을 이루는 링형의 복수의 방전 전극판을 구비할 수 있고, 상기 접지 전극은 하우징의 중심축을 중심으로 동심원을 이루는 링형의 복수의 대향 전극판을 구비할 수 있다.

상기 하우징은, 내주면으로부터 내측으로 돌출되고, 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 한 면에 위치하는 테두리면과, 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 상기 어느 한 면의 중앙에 위치하는 허브링과, 상기 테두리면과 상기 허브링을 이어주는 방사상의 스포크;를 포함할 수 있다.

상기 방전 전극은 고전압이 인가되고 상기 허브링에 안착되는 전압인가부를 포함할 수 있고, 상기 복수의 방전 전극판 중 가장 외측에 위치하는 방전 전극판은 상기 테두리면에 안착될 수 있고, 상기 방전 전극 지지부는 상기 전압인가부와 상기 복수의 방전 전극판을 이어주고, 상기 스포크에 안착될 수 있다.

상기 하우징은 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 다른 한 면에 내주면으로부터 외측으로 들어간 가이드홈이 형성될 수 있고, 상기 접지 전극 지지부는 상기 복수의 대향 전극판을 이어주고 외측단이 상기 가이드홈에 안착될 수 있다.

상기 하우징의 둘레면은 단면이 직사각형일 수 있고, 상기 방전 전극판 및 상기 대향 전극판은 상기 하우징의 둘레면 중 마주보는 한 쌍의 면과 평행하게 배치될 수 있다.

상기 방전 전극은, 스테인레스강으로 형성되고, 적어도 일부의 외면이 니켈-코발트 합금(nickel-cobalt alloy)으로 도금될 수 있다.

상기 방전 전극은 양의 고전압이 인가되어 상기 접지 전극을 향하여 스트리머 방전을 발생시킬 수 있다.

상기 플라즈마 살균 모듈은 각각 상기 하우징, 상기 방전 전극 및 상기 접지 전극을 포함하는 복수의 방전 모듈을 포함할 수 있고, 상기 복수의 방전 모듈은 상기 공기가 유동하는 유로상에 서로 평행하게 배치되되, 상류측에 배치된 방전 모듈의 제2 면과 하류측에 배치된 방전 모듈의 제1 면이 서로 대향되게 배치될 수 있다.

다르게는, 본 발명의 실시예에 따른 상기 플라즈마 살균 모듈은, 공기청정기에 구비될 수 있다.

상기 공기청정기는, 공기 유동을 발생시키는 메인 팬과, 상기 메인 팬을 통과한 공기를 토출하며 하방으로 오목한 형상의 토출 그릴을 가지는 토출가이드 장치와, 상기 토출 그릴에서 배출된 공기의 유동방향을 조절하며 움직임 가능하게 구비되는 유동 전환장치를 포함할 수 있고, 상기 플라즈마 살균 모듈은 상기 유동 전환장치내에 설치될 수 있다.

다르게는, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈은 공기조화기에 구비될 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 플라즈마 살균 모듈에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째,　방전 전극과 접지 전극은 공기가 플라즈마 방전이 발생하는 영역을 통과하도록 배치되어 공기중의 미생물이 플라즈마 방전영역을 통과하면서 세포벽에 전하가 쌓이고, 전하에 의한 쿨롱힘에 의해 미생물이 세포벽이 붕괴되며 살균되어 살균 처리 성능이 향상되는 장점이 있다.

둘째,　종래 래디컬의 확산에 의한 방전유닛보다 제균성능이 향상되어 플라즈마 방전에 의해 발생되는 오존의 농도를 감소시킬 수 있는 장점도 있다.

셋째,　전하에 의해 미생물을 살균하여 별도의 촉매수단을 요하지 않고, 공기가 유입되는 제1 면 및 제1 면에 대향되고 공기가 토출되는 제2 면이 개구된 하우징이 공기가 유동하는 유로상에 설치되고, 방전 전극과 접지 전극은 공기가 플라즈마 방전이 발생하는 영역을 통과하도록 배치되어 공기유로의 상류와 하류의 차압을 감소시켜 살균 처리 성능 및 송풍성능이 향상된 장점도 있다.

넷째, 방전 전극은 플라즈마 방전이 발생하는 방전침과, 방전침이 배치되는 복수의 방전 전극판과 방전 전극판을 연결하는 방전 전극 지지부를 포함하고, 접지 전극은 방전 전극판의 이격된 사이에 배치되는 복수의 대향 전극판과 대향를 연결하는 접지 전극 지지부를 포함하여, 형상이 반복되는 구조로 제작할 수 있고, 이에 따라 형상의 자유도를 높여 다양한 형상의 공기청정기 및 공기조화기에 적용이 가능하고, 복수의 모듈을 공기청정기 및 공기조화기에 적용이 가능한 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈을 구비한 공기청정기의 정면을 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 공기청정기의 측면을 도시한 개념도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 플라즈마 살균 모듈의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 방전 전극의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈의 저면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈의 일부에서 발생하는 플라즈마 방전 영역을 통과하는 공기를 나타낸 개념도이다.
도 10은 플라즈마 방전의 종류를 나타내는 개념도로서, (a)는 방전 전극에 양의 전압이 인가된 경우이고, (b)는 방전 전극에 음의 전압이 인가된 경우의 개념도이다.
도 11은 플라즈마 방전 영역을 통과하는 공기의 살균 원리를 나타내는 개념도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈이 도시된 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈이 도시된 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈의 평면도이다.
도 15는 도 14에 표시된 A영역의 확대도이다.
도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈의 하우징 내부가 보이게 도시된 개념도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈과 유동 전환장치를 구비한 공기청정기가 도시된 사시도와 유동 전환장치의 단면도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈을 구비한 공기조화기가 도시된 개념도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)을 구비한 공기청정기의 정면을 도시한 개념도이다. 도 2는 도 1에 도시된 공기청정기의 측면을 도시한 개념도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예가 적용되는 공기청정기(10)는, 원통 형상의 본체와, 본체의 하부에 구비되어 공기가 흡입되는 흡입구(12)와, 본체의 상부에 구비되어 흡입구(12)로 흡입된 공기가 토출되는 토출구(13)와, 본체 내부에 구비되어 흡입구(12)측에서 토출구(13)측으로 공기를 유동시키는 송풍팬(11)과, 흡입된 공기를 플라즈마 방전을 이용하여 살균 처리하는 플라즈마 살균 모듈(100)을 구비할 수 있다.

공기청정기(10)는 공기가 흡입되는 흡입구(12)가 플라즈마 살균 모듈(100)의 하측에 구비되고, 공기가 외부로 토출되는 토출구(13)가 플라즈마 살균 모듈(100)의 상측에 구비될 수 있다.

또한, 플라즈마 살균 모듈(100)의 상측으로 공기를 유동시키는 송풍팬(11)이 배치될 수 있다. 이 경우에, 토출구(13)는 송풍팬(11)의 상측에 형성될 수 있다. 즉, 송풍팬(11)은 플라즈마 살균 모듈(100)과 토출구(13)의 사이에 배치될 수 있다.

도 1과 도 2에서 도시된 공기청정기(10)의 형상은 예시적인 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

한편, 공기청정기(10)의 본체 내부에는 송풍팬(11)을 구동시키는 모터(미도시), 각종 회로 부품, 필터 등이 수용될 수 있다. 송풍팬(11)은, 외부의 오염된 공기를 흡입하여, 정화된 공기를 외부로 다시 배출시키는 기능을 수행할 수 있다.

송풍팬(11)은, 상기 플라즈마 살균 모듈(100)의 하측에서 상기 플라즈마 살균 모듈(100)의 상측으로 공기가 유동하도록, 상기 플라즈마 살균 모듈(100)의 상측에 구비될 수 있다. 이에 따라, 공기는 흡입구(12), 플라즈마 살균 모듈(100), 토출구(13) 순서로 흐를 수 있다. 또한, 흡입구(12)와 송풍팬(11) 사이에는 각종 필터(filter)가 배치될 수도 있다.

플라즈마 살균 모듈(100)은 본체의 내부에 배치되어 흡입구(12)로 흡입된 공기를 살균 처리하여 정화할 수 있다. 플라즈마 살균 모듈(100)은 둘레가 본체의 내부 둘레와 같은 형상으로 형성될 수 있다.

이하에서는 도면들을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)을 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)은 공기가 유동하는 유로상에 설치되고, 상기 공기가 유입되는 제1 면(151) 및 상기 제1 면(151)에 대향되고 들어온 공기가 토출되는 제2 면(152)이 개구된 하우징(150)과, 하우징(150)내에 설치되는 방전 전극(110)과, 하우징(150)내에 설치되고, 방전 전극(110)에 이격되게 배치되는 접지 전극(130)을 포함한다.

하우징(150)은 개구된 제1 면(151) 및 제2 면을 형성하는 둘레면(153)이 공기가 유동하는 유로와 평행하게 형성될 수 있다. 하우징(150)은 플라즈마 살균 모듈(100)이 적용되는 공기청정기(10), 공기조화기 등에 설치될 수 있고, 상기 공기청정기(10) 또는 공기조화기의 본체 내부의 공기유로를 형성하는 면에 접하게 설치될 수 있다. 따라서, 흡입구(12)로 들어온 공기는 빠짐없이 플라즈마 살균 모듈(100)을 통과하여 토출구(13)로 유동할 수 있다.

방전 전극(110)은 고전압이 인가되어 제1 면(151)과 제2 면(152)의 사이에서 접지 전극(130)을 향하여 플라즈마 방전을 발생시킨다. 방전 전극(110)은 고전압이 인가되어 플라즈마 방전을 발생시키고, 접지 전극(130)은 플라즈마 살균 모듈(100)에 접지를 제공하고, 방전 전극(110)에서 발생하는 플라즈마 방전이 접지 전극(130)을 향하여 발생하도록 한다.

방전 전극(110)은 복수의 방전 전극판(111)과, 복수의 방전 전극판(111) 각각에 복수개가 구비되고 상기 플라즈마 방전이 발생되는 복수의 방전침(113)과, 복수의 방전 전극판(111)을 연결하는 방전 전극 지지부(116)를 포함할 수 있다. 방전 전극판(111)과 방전침(113)은 일체로 형성될 수 있다.

복수의 방전 전극판(111)과, 복수의 방전침(113)과 방전 전극 지지부(116)는 전도성 재질로 이루어질 수 있다. 방전침(113)은 방전 전극판(111)에 구비되고, 복수의 방전 전극판(111)은 방전 전극 지지부(116)로 연결되어, 방전 전극(110)의 어느 부분에 전압이 인가되더라도 복수의 방전침(113)들은 같은 전압이 인가될 수 있다.

방전 전극(110)은 고전압이 인가되고, 복수의 방전 전극판(111)과 연결되는 전압인가부(118)를 포함할 수 있다. 전압인가부(118)와 복수의 방전 전극판(111)은 방전 전극 지지부(116)에 의해 연결될 수 있다.

복수의 방전 전극판(111)은 서로 이격되게 배치되고, 서로 인접한 방전 전극판(111)사이에 이격된 거리가 일정하게 배치될 수 있다. 접지 전극(130)은 복수의 방전 전극판(111)의 서로 이격된 사이에 배치될 수 있다.

접지 전극(130)은 복수의 방전 전극판(111)의 서로 이격된 사이에 배치되는 대향 전극판(131)과, 대향 전극판(131)에 연결되고, 하우징(150)에 지지되게 설치되는 접지 전극 지지부(136)를 포함할 수 있다. 접지 전극(130)은 복수의 대향 전극판(131)을 포함할 수 있다.

대향 전극판(131)은 방전 전극판(111)에 대향되게 배치될 수 있다. 대향 전극판(131)은 복수의 방전 전극판(111)의 서로 이격된 사이의 중앙에 배치될 수 있다. 복수의 방전 전극판(111)과 복수의 대향 전극판(131)은 서로 인접한 방전 전극판(111)과 대향 전극판(131) 사이에 이격된 간격이 동일하게 배치될 수 있다.

복수의 대향 전극판(131)은 접지 전극 지지부(136)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 복수의 대향 전극판(131)과 접지 전극 지지부(136)는 전도성 재질로 형성될 수 있고, 서로 연결되어 같은 전위를 가질 수 있다. 따라서, 접지 전극(130)의 어느 부위에 전압이 인가되더라도 동일한 전위를 가지며, 접지 전극(130)의 어느 부위에 접지가 제공되더라도, 접지 전극(130) 전체에서 플라즈마 살균 모듈(100)에 접지를 제공할 수 있다.

한편, 방전 전극(110)과 접지 전극(130)은 제1 면(151)으로 유입된 공기가 플라즈마 방전이 발생하는 영역을 통과하여 제2 면(152)으로 토출되게 배치된다. 상기 플라즈마 방전은 제1 면(151)으로 유입되어 제2 면(152)으로 토출되는 공기를 가로질러 발생할 수 있다.

방전 전극(110) 및 접지 전극(130)은 하우징(150)의 둘레면(153)과 평행하게 배치될 수 있다. 복수의 방전 전극판(111) 및 복수의 대향 전극판(131)은 하우징(150)의 둘레면(153)과 평행하게 배치될 수 있다.

방전 전극(110)과 접지 전극(130)은 상기 플라즈마 방전이 발생하는 영역이 상기 공기가 유동하는 방향과 교차하게 배치될 수 있다. 방전 전극(110)과 접지 전극(130)은 상기 플라즈마 방전이 발생하는 영역과 상기 공기가 유동하는 방향이 직교하게 배치될 수 있다. 상기 플라즈마 방전이 발생하는 영역은 상기 공기가 유동하는 방향과 직교할 수 있다.

방전 전극판(111)과 대향 전극판(131)의 폭은 공기 유동방향과 수직한 방향으로 정의할 수 있고, 높이는 공기 유동방향과 수평한 방향으로 정의할 수 있다. 이 경우, 방전 전극판(111)과 대향 전극판(131)은 폭이 높이보다 좁게 형성될 수 있다. 따라서, 방전 전극(110)과 접지 전극(130)은 하우징(150)의 제1 면(151)으로 유입되어 제2 면(152)으로 토출되는 공기 유동을 방해하지 않아 공기 유로의 상류와 하류 사이의 차압을 종래기술들에 비해 감소시킬 수 있다.

한편, 방전침(113)은 대향 전극판(131)을 향하여 돌출될 수 있고, 복수개의 방전침(113)들은 그 방전 전극판(111)으로부터 돌출된 거리가 동일할 수 있다. 복수개의 방전침(113)들은 그 크기와 형상이 동일할 수 있다.

복수개의 방전침(113)들 중 복수의 대향 전극판(131) 사이에 배치된 방전 전극판(111)에 구비된 복수개의 방전침(113)들은 대향 전극판(131)을 향하여 돌출되되, 교번적으로 상기 방전 전극판(111)의 내측에 배치된 대향 전극판(131)과 상기 방전 전극판(111)의 외측에 배치된 대향 전극판(131)을 향하여 돌출될 수 있다.

즉, 어느 하나의 방전침(113)이 내측의 대향 전극판(131)을 향하여 돌출되고, 그와 인접한 두 개의 방전침(113)은 외측의 대향 전극판(131)을 향하여 돌출되고, 외측으로 돌출된 방전침(113)과 인접한 방전침(113)은 내측으로 돌출될 수 있다. 달리 표현하자면, 내측으로 돌출된 복수개의 방전침(113)들 각각의 사이에 외측으로 돌출된 복수개의 방전침(113)들이 배치될 수 있고, 외측으로 돌출된 복수개의 방전침(113)들 사이에 내측으로 돌출된 복수개의 방전침(113)들이 배치될 수 있다.

방전 전극판(111)과 대향 전극판(131)은 교번적으로 배치되기 때문에, 하우징(150) 내측의 최외곽, 즉 하우징(150)의 둘레면(153)과 가장 인접한 위치에 방전 전극판(111)이 배치되거나, 대향 전극판(131)이 배치될 수 있다. 방전 전극판(111)이 하우징(150) 내측의 최외곽에 배치된 경우, 상기 최외곽에 배치된 방전 전극판(111)에 구비된 방전침(113)은 내측의 대향 전극판(131)을 향하여 돌출될 수 있다.

방전 전극판(111) 및 대향 전극판(131)의 형상에 따라서는 가장 내측에 존재하는 방전 전극판(111) 또는 대향 전극판(131)이 존재할 수 있다. 예를 들어 설명하면, 플라즈마 살균 모듈(100)이 동심원을 이루는 방전 전극판(111)과 대향 전극판(131)을 구비한 경우, 가장 내측에 방전 전극판(111) 또는 대향 전극판(131)이 배치될 수 있다. 원형인 경우뿐만 아니라, 다각형의 형상인 경우에도 같다. 도 3 내지 도 8에서는 가장 내측에 대향 전극판(131)이 배치되어 있으나, 이와달리 가장 내측에 방전 전극판(111)이 배치될 수도 있다.

가장 내측, 즉 하우징(150)의 중심과 가장 인접한 위치에 방전 전극판(111)이 배치된 경우, 상기 방전 전극판(111)에 구비된 방전침(113)들은 외측의 접지 전극(130)을 향하여 돌출될 수 있다.

방전침(113)은 대향 전극판(131)을 향하는 끝단이 뾰족하게 형성된 첨단부(114)를 구비할 수 있다. 방전 전극(110)에 고전압이 인가되면, 첨단부(114)로부터 대향 전극판(131)을 향하여 플라즈마 방전이 발생한다.

방전침(113)은 서로 대칭인 두 개의 첨단부(114)를 구비할 수 있다. 방전침(113)이 두개의 첨단부(114)를 구비할 경우, 복수개의 방전침(113)을 구비하는 방전 전극(110)을 제작하는데 용이하고, 불필요한 재료의 낭비를 줄일 수 있다.

방전 전극판(111)과 방전침(113)은 하나의 평판으로부터 제작할 수 있다. 방전 전극판(111)의 높이의 두배보다 방전침(113)의 높이만큼 더 큰 폭을 갖는 평판의 중앙부를 역사다리꼴 형상이 맞물리도록 절단하면, 복수개의 방전침(113)이 설치된 방전 전극판(111) 한 쌍을 제작할 수 있고, 상기 역사다리꼴 형상을 접지 전극(130)을 향하여 절곡시켜 방전침(113)을 제작할 수 있다. 이 경우 제작과정을 단순화하고, 재료의 낭비를 줄여 경제적일 수 있다.

방전침(113)은 두 개의 첨단부(114)를 구비할 수 있고, 두 개의 첨단부(114)는 접지 전극(130)을 향하여 같은 방향으로 돌출될 수 있다. 이 경우 어느 하나의 방전침(113)에 구비된 두 개의 첨단부(114)는 내측의 접지 전극(130)을 향하여 돌출되고, 상기 어느 하나의 방전침(113)에 인접한 방전침(113)에 구비된 두 개의 첨단부(114)는 외측의 접지 전극(130)을 향하여 돌출될 수 있다.

또는, 어느 하나의 방전침(113)에 구비된 두 개의 첨단부(114) 중 어느 하나는 내측의 접지 전극(130)을 향하여 돌출되고, 다른 하나는 외측의 접지 전극(130)을 향하여 돌출될 수 있다. 이 경우 복수개의 첨단부(114)는 교번적으로 내측의 접지 전극(130)과 외측의 접지 전극(130)을 향하여 돌출될 수 있다.

복수개의 방전침(113)들은 크기와 형상이 동일하게 형성될 수 있다. 방전 전극판(111)과 대향 전극판(131) 사이에 이격된 거리가 일정하고, 방전침(113)들의 크기와 형상이 동일하기 때문에, 방전 전극(110)과 접지 전극(130)은 서로 이격된 거리가 일정하게 배치될 수 있다. 즉, 복수개의 방전침(113)의 첨단부(114)와 이에 대향하는 대향 전극판(131)사이에 이격거리가 일정할 수 있다. 플라즈마 방전은 방전침(113)의 첨단부(114)와 이에 대향하는 대향 전극판(131) 사이에서 발생할 수 있다.

한편, 플라즈마 방전의 강도는 방전 전극(110)과 접지 전극(130)의 이격거리와, 첨단부(114)의 직경, 인가된 전압의 크기에 따라 세기가 결정된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)은 방전 전극(110)과 접지 전극(130)의 이격거리, 첨단부(114)의 직경, 인가된 전압의 크기가 플라즈마 방전이 발생하는 영역 모두에서 동일하기 때문에 균일한 강도의 플라즈마 방전이 발생할 수 있다.

방전 전극(110)과 접지 전극(130)은 전도성이 우수한 재질로 형성될 수 있다. 방전 전극(110)은 스테인레스강으로 형성될 수 있다.

플라즈마 살균 모듈(100)의 사용에 따라, 전극 마모가 발생할 수 있고, 특히 방전침(113)의 첨단부(114)에 마모가 발생할 수 있다. 첨단부(114)의 마모는 끝부분의 직경이 두꺼워지게 하고, 방전 전극과 접지 전극의 이격된 거리가 달라져 플라즈마 방전 강도에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 플라즈마 살균 모듈(100)의 사용에 따라, 플라즈마 방전의 강도가 불균일해질 수 있다.

전극에 니켈-코발트 합금(nickel-cobalt alloy)을 도금할 경우 전극 마모를 방지할 수 있는 것으로 알려져 있다. 전극 마모를 방지하기 위하여 방전 전극(110)과 접지 전극(130)은 외면에 니켈-코발트 합금으로 도금될 수 있다. 특히, 첨단부(114)를 구비하는 방전 전극(110)은 니켈-코발트 합금으로 도금될 수 있다. 방전 전극(110)은 적어도 플라즈마 방전이 발생하는 일부의 외면이 니켈-코발트 합금으로 도금될 수 있다. 즉, 방전침(113)은 니켈-코발트 합금으로 도금될 수 있다. 방전침(113)의 첨단부(114)는 니켈-코발트 합금으로 도금될 수 있다.

도 3 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)은, 공기가 유동하는 유로상에 설치되고, 상기 공기가 유입되는 제1 면(151) 및 상기 제1 면(151)에 대향되고 들어온 공기가 토출되는 제2 면(152)이 개구된 하우징(150)과, 하우징(150)내에 설치되는 방전 전극(110)과, 하우징(150)내에 설치되고, 방전 전극(110)에 이격되게 배치되는 접지 전극(130)을 포함한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)의 하우징(150)은 제1 면(151) 및 제2 면(152)이 개구된 원통형으로 형성될 수 있다. 하우징(150)은 내측 둘레면(153i, 이하, 내주면이라고도 함)으로부터 내측으로 돌출되고, 제1 면(151) 및 제2 면(152) 중 어느 한 면에 위치하는 테두리면(155)과, 제1 면(151) 및 제2 면(152) 중 상기 어느 한 면의 중앙에 위치하는 허브링(157)과, 테두리면(155)과 허브링(157)을 이어주는 방사상의 스포크(158)를 포함할 수 있다. 이하, 테두리면(155)과 허브링(157)이 제2 면(152)에 위치하는 경우를 예로들어 설명한다.

하우징(150)은 제1 면(151) 및 제2 면(152) 중 테두리면(155)이 위치하는 면과 다른 면에 내주면(153i)으로부터 외측으로 들어간 가이드홈(154)이 형성될 수 있다. 테두리면(155)이 제2 면(152)에 위치하는 경우, 가이드홈(154)은 하우징(150)의 내주면(153i)의 제1 면(151) 방향의 끝단으로부터 외측으로 들어가게 형성될 수 있다.

하우징(150)은 개구된 제1 면(151) 및 제2 면(152)을 형성하는 둘레면(153)이 공기가 유동하는 유로와 평행하게 형성될 수 있다. 하우징(150)의 외측 둘레면(153o, 이하 외주면이라고도 함)은, 플라즈마 살균 모듈(100)이 적용되는 공기청정기(10) 또는 공기조화기의 본체 내부의 공기유로를 형성하는 면에 접하게 설치될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)이 적용되는 공기청정기(10) 또는 공기조화기에 흡입구(12)가 본체의 하부에 설치되고, 토출구(13)가 본체의 상부에 설치되는 경우, 하우징(150)은 제1 면(151)이 하부를 향하고, 제2 면(152)이 상부를 향하게 설치될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)의 방전 전극(110)은 하우징(150)의 중심축을 중심으로 동심원을 이루는 링형의 복수의 방전 전극판(111)을 포함할 수 있다. 방전 전극판(111)의 개수는 하우징(150)의 크기에 따라 달라질 수 있다.

방전 전극(110)은 고전압이 인가되는 전압인가부(118)를 포함할 수 있고, 전압인가부(118)는 하우징(150)의 허브링(157)에 안착될 수 있다. 허브링(157)의 중앙에 형성된 구멍을 통하여 전압인가부(118)에 고전압을 인가할 수 있다. 또한, 전압인가부(118)는 허브링(157)의 중앙에 형성된 구멍과 연통되는 구멍이 형성될 수 있다.

허브링(157)의 중앙에 형성된 구멍과 전압인가부(118)의 중앙에 형성된 구멍에 볼트를 체결하여 방전 전극(110)을 하우징(150)에 고정시킬 수 있다. 볼트에 고전압을 인가하는 전원과 연결된 전선을 연결하여 방전 전극(110)에 고전압을 인가할 수 있다. 방전 전극(110)에 고전압을 인가하는 수단은 이에 한정되지 않으며, 다양한 공지된 수단을 이용할 수 있다.

하우징(150)의 둘레면(153)과 가장 인접한 위치에 방전 전극(110)이 위치할 수 있고, 또는 접지 전극(130)이 위치할 수도 있다. 도 3 내지 도 9에서와 같이, 하우징(150)의 둘레면(153)과 가장 인접한 위치에 방전 전극(110)이 배치된 경우, 방전 전극판(111) 중 가장 외측에 위치하는 방전 전극판(111)은 하우징(150)의 테두리면(155)에 안착되게 배치될 수 있다. 테두리면(155)의 내측 끝단은 단차지게 형성되어 방전 전극판의 배치위치를 안내하는 안착홈(156)을 구비하고, 가장 외측에 위치하는 방전 전극판(111)은 안착홈(156)에 접촉되게 지지될 수 있다. 상기 가장 외측에 위치하는 방전 전극판(111)으로부터 돌출된 방전침(113)들은 내측의 접지 전극(130)을 향하여 돌출될 수 있다.

방전 전극(110)은 복수의 방전 전극판(111)을 연결하는 방전 전극 지지부(116)를 포함할 수 있다. 방전 전극 지지부(116)는 스포크(158)에 안착될 수 있다. 방전 전극 지지부(116)는 전압인가부(118)와 복수의 방전 전극판(111)에 접촉되게 설치되어, 전압인가부(118)에 인가된 고전압이 방전 전극판(111)에 인가될 수 있게 이어준다. 전압인가부(118)와 방전 전극 지지부(116)는 각각 허브링(157)과 스포크(158)에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다.

도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 방전침(113)은 서로 대칭인 두 개의 첨단부(114)를 구비할 수 있고, 하나의 방전침(113)에 구비된 두 개의 첨단부(114)는 접지 전극(130)을 향하여 같은 방향으로 돌출될 수 있다. 복수의 대향 전극판(131) 사이에 배치된 방전 전극판(111)에 형성된 방전침(113)들 중 어느 하나의 방전침(113)의 두 개의 첨단부(114)는 내측의 접지 전극(130)을 향하여 돌출되고, 상기 어느 하나의 방전침(113)에 인접한 방전침(113)에 구비된 두 개의 첨단부(114)는 외측의 접지 전극(130)을 향하여 돌출될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)의 접지 전극(130)은 복수의 방전 전극판(111)의 서로 이격된 사이에 배치되는 대향 전극판(131)과, 복수의 대향 전극판(131)을 연결하는 접지 전극 지지부(136)를 포함할 수 있다. 대향 전극판(131)은 하우징(150)의 중심축을 중심으로 방전 전극판(111)과 함께 동심원을 이룰수 있다. 대향 전극판(131)의 개수는 방전 전극판(111)의 개수에 따라 달라질 수 있다. 본 발명의 제1 실시예를 나타내는 도면에는 방전 전극판(111)과 대향 전극판(131)이 각각 3개씩 구비되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

대향 전극판(131)은 복수의 방전 전극판(111)의 서로 이격된 사이의 중앙에 배치될 수 있다. 복수개의 방전침(113)과 대향 전극판(131) 사이에 이격된 거리는 균등할 수 있다.

접지 전극 지지부(136)는, 가장 내측에 위치하는 대향 전극판(131)으로부터 외측으로 향하는 방사상으로 형성되고, 복수의 대향 전극판(131)을 연결하고, 가장 외측에 위치하는 대향 전극판(131)의 외측으로 돌출되어 접지 전극(130)이 하우징(150)에 지지될 수 있게 설치된다. 접지 전극(130)은 복수의 접지 전극 지지부(136)를 포함할 수 있다. 접지 전극 지지부(136)의 외측단은 가이드홈(154)에 안착될 수 있다. 접지 전극 지지부(136)는 스포크(158)와 방전 전극 지지부(116)와 대응하는 형상으로 형성될 수 있다.

스포크(158)와 방전 전극 지지부(116)와 접지 전극 지지부(136)는 각각 세 개 이상으로 구비되어, 방전 전극(110) 및 접지 전극(130)이 하우징(150)에 안정적으로 안착될 수 있다. 본 발명의 제1 실시예를 나타내는 도면에는 각각 6개의 스포크(158)와 방전 전극 지지부(116)와 접지 전극 지지부(136)를 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

복수개의 접지 전극 지지부(136) 중 적어도 어느 하나의 외측단에는 접지 연결부(138)가 형성될 수 있다. 접지 연결부(138)는 접지 전극 지지부(136)의 외측단으로부터 수직한 방향으로 돌출형성될 수 있고, 중앙에 구멍이 형성될 수 있다. 접지 연결부(138)는 상용전원의 접지전극과 연결되거나, 플라즈마 살균 모듈(100)이 적용되는 공기청정기(10) 또는 공기조화기의 제어회로기판과 연결되어 접지 전극(130)에 접지를 제공할 수 있다.

방전 전극(110)은 하우징(150) 내측의 테두리면(155)에 지지되어 제2 면(152)측에 배치되고, 접지 전극(130)은 가이드홈(154)에 지지되어 제1 면(151)측에 배치되고, 방전 전극(110)과 접지 전극(130)은 하우징(150)의 높이보다 낮은 높이를 구비하여 하우징(150)내에 수용될 수 있다. 방전 전극(110)과 접지 전극(130)은, 서로 하우징(150)의 반대면에 배치되고, 하우징(150)의 높이보다 낮은 높이를 구비하나, 적어도 일부가 마주보게 배치된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 방전 전극(110)과 접지 전극(130)은, 방전침(113)과 대향 전극판(131)이 마주보게 배치될 수 있다. 대향 전극판(131)의 하측면은 방전침(113)보다 낮은 위치에 배치되고, 대향 전극판(131)의 상측면은 방전침(113)보다 높은 위치에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)은 제1 면(151)과 제2 면(152)이 공기가 유동하는 방향과 직교하게 배치될 수 있다. 방전 전극(110)과 접지 전극(130)은, 플라즈마 방전이 발생하는 영역과 상기 공기가 유동하는 방향이 직교하게 배치될 수 있다.

따라서, 공기 유로의 상류와 하류사이의 차압이 작고, 플라즈마 살균 모듈(100)을 통과하는 공기를 효과적으로 살균 처리할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)의 플라즈마 방전을 이용한 살균 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 10 (a)는 방전 전극에 양의 전압이 인가된 경우, 도 10(b)는 방전 전극에 음의 전압이 인가된 경우 플라즈마 방전의 종류를 나타내는 개념도이고, 도 11은 플라즈마 방전 영역을 통과하는 공기의 살균 원리를 나타내는 개념도이다.

플라즈마 방전(또는, 코로나 방전)의 형태는 방전 전극(110)과 대향 전극(또는, 접지 전극) 사이에 걸리는 전위차에 의해 변화한다. 방전 전극(110)에 전원의 양극을 연결하고, 인가된 전압의 크기를 증가시키면, 점차 도 10(a)의 a2, a3, a4, a5의 형태로 변화한다. 도 10(a)의 a2는 글로우 방전, a3는 브러쉬 방전, a4는 스트리머 방전, a5는 아크 방전을 나타낸다.

방전 전극(110)에 전원의 음극을 연결하고, 인가된 접압의 크기를 증가시키면, 점차 도 10(b)의 b2, b3의 형태로 변화하고, b2는 글로우 방전, b3는 아크 방전을 나타낸다. 방전 전극에 전원의 음극을 연결한 경우, 전원의 양극을 연결한 경우와 달리, 스트리머 방전은 발생하지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)의 방전 전극(110)에 전원의 양극을 연결하여 양의 전압을 인가할 수 있다. 방전 전극(110)은 양의 고전압이 인가되어 접지 전극(130)을 향하여 스트리머 방전을 발생시킬 수 있다. 스트리머 방전은, 글로우 방전에서 전기 에너지를 더 가하게 될 경우 전자 사태가 일어나며, 글로우 방전보다 넓은 방전역역을 형성하고, 살균 처리에 유리하다.

플라즈마 살균 모듈(100)을 통과하는 공기중의 부유 미생물(m)은 방전 전극(110)과 접지 전극(130) 사이의 방전 영역을 통과하며 세포벽에 전하가 축적된다. 미생물(m)은, 전하의 쿨롱 힘에 의해 세포벽의 장력이 붕괴되고, 세포벽이 찢어지면서 대사가 불가능하게된다. 이로써 상기 공기는 살균처리된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)의 살균 성능은 측정하기 위하여, 플라즈마 살균 모듈(100)에 1m/s의 유속으로 공기를 유동시키고, 플라즈마 살균 모듈(100)을 통과하기 전 상류 영역의 미생물(m) 농도와 플라즈마 살균 모듈(100)을 통과한 후 하류 영역의 미생물(m) 농도를 비교하였다. 이와 같이 측정된 원패스(one pass) 살균 성능은 60%이상의 성능이 실험적으로 관찰되었다. 이는 살균처리를 위하여 흔히 쓰이는 UVC LED의 원패스 살균 성능과 유사한 수치이다. 자외선은 파장에 따라 UVA(315~400nm), UVB(280~315nm) 및 UVC(100~280nm)로 나누어지며, UVC LED는 UVC를 이용한 유기발광다이오드를 말한다.

살균 성능은, 공기가 플라즈마 방전 영역을 통과하는데 소요되는 시간과도 연관이 있다. 플라즈마 방전이 발생하는 영역의 유로폭이 다른 유로에 비해 좁아지는 경우, 공기의 유동이 빨라져 미생물에 충분한 전하가 축적되기 어렵다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)의 방전 전극(110)과 접지 전극(130)은 하우징의 둘레면(153)과 평행하게 배치되어 공기 유로의 폭의 변화를 최소화하여, 공기 중의 부유 미생물에 전하가 충분히 축적되어 살균 성능이 향상될 수 있다.

또한, 종래기술의 살균 모듈의 구조와 같은 경우에는, 방전 영역의 구조물이 공기의 유동을 방해하여 살균 모듈을 통과하는 공기의 많은 부분이 플라즈마 방전 영역을 통과하지 않고, 공기중의 미량의 비율만이 방전 영역을 통과하게 되고, 전하의 축적에 의한 살균 효과는 미미하다. 따라서, 종래기술들은 래디컬 등의 확산 현상에 의해 살균 처리를 수행하게 되며, 이는 살균 성능이 향상되기 어려운 문제가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)은 하우징(150)의 제1 면(151) 및 제2 면(152)이 개구되고, 방전 전극(110)과 접지 전극(130)이 하우징의 둘레면(153)과 평행하게 배치되어, 플라즈마 방전 영역을 공기가 직접 통과하여 살균처리 되기 때문에, 종래기술들보다 낮은 전압을 인가하여 살균처리를 수행할 수 있고, 전술한 성능을 유지하면서 발생하는 오존의 농도를 낮출 수 있다.

일반적으로 오존에 대한 공기청정기의 규격은 30ppb농도 이하를 요구하고 있고, 종래기술에 의한 공기청정기의 사용시 상기 규격 농도 이상의 오존이 발생할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)을 적용하면, 규격 농도의 1/6이하 수준으로 오존이 발생할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)은 종래기술들과 달리 피처리 공기가 플라즈마 방전 영역을 직접 통과하여 공기중의 부유 미생물을 전하의 쿨롱힘에 의해 살균하여 별도의 촉매수단이나 집진 필터를 필요로 하지 않는다. 상기 촉매수단이나 집진 필터는 공기 유로의 상, 하류의 압력차이를 증가시키는 요인이 되고, 송풍성능을 감소시킨다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)은 종래기술에 비해 차압을 감소시켜 송풍성능을 향상시키고, 이는 종래기술에 비해 살균처리되는 공기의 양이 증가시키는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)은 공기청정기(10) 또는 열교환기를 구비한 공기조화기(30)에 적용할 수 있다. 공기청정기(10)에 적용되는 경우, 송풍팬(11)은 공기가 흡입구(12)를 통해 공기청정기(10)의 본체내로 유입되게 하고, 유입된 공기는 플라즈마 살균 모듈(100)을 통과하여 살균처리된 후, 토출구(13)를 통해 외부로 토출된다. 열교환기를 구비한 공기조화기(30)에 적용되는 경우, 공기청정기(10)에서와 같이 플라즈마 살균 모듈(100)을 통과하여 살균처리된 공기는 열교환기와 열교환을 한 후, 외부로 토출된다. 이하, 공기청정기(10)에 적용된 경우를 예로 들어 설명한다.

플라즈마 살균 모듈(100)은 공기청정기(10) 본체 내부의 공기가 유동하는 유로상에 설치되고, 방전 전극(110)은 전원의 양극과 연결되어 접지 전극(130)을 향하여 플라즈마 방전을 발생시킨다. 방전 전극(110)에 약 3.5kV의 고전압을 인가하여 플라즈마 방전을 발생시킬 수 있고, 플라즈마 살균 모듈(100)은 공기가 유동하는 유로의 상류측인 제1 면(151)과 하류측인 제2 면(152)이 개구되어 공기가 플라즈마 방전 영역을 직접 통과하며 살균처리된다.

하우징(150)의 제1 면(151)과 제2 면(152)이 개구되고, 방전 전극판(111)과 대향 전극판(131)은 하우징의 둘레면(153)과 평행하게 배치되고, 방전 전극판(111)과 대향 전극판(131)은 폭이 높이보다 좁게 형성되어, 공기 유동을 방해하지 않아 차압 감소를 최소화할 수 있다. 본 발명의 플라즈마 살균 모듈(100)을 적용한 경우, 공기청정기(10)에 일반적으로 적용되는 헤파필터에 비해 1/6정도 수준의 차압감소가 발생한다.

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈이 도시된 사시도이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)은 복수의 방전 모듈(200, 300)을 포함하고, 복수의 방전 모듈(200, 300)은 각각 하우징(250, 350), 방전 전극(210, 310) 및 접지 전극(230, 330)을 포함한다.

복수의 방전 모듈(200, 300)은 공기가 유동하는 유로상에 서로 평행하게 배치되되, 상류측에 배치된 방전 모듈(200)의 제2 면(252)과 하류측에 배치된 방전 모듈(300)의 제1 면(351)이 서로 대향되게 배치될 수 있다. 복수의 방전 모듈(200, 300)은 공기 유동 방향으로 서로 이격되어 설치될 수 있다.

복수의 방전 모듈(200, 300)은 글로우 방전 모듈(200)과 스트리머 방전 모듈(300)을 포함할 수 있고, 둘 이상의 스트리머 방전 모듈(300)을 포함할 수도 있다.

스트리머 방전 모듈(300)은 방전 전극(310)에 양의 전압이 인가되어 스트리머 방전을 발생시킨다. 접지 전극(330)은 상용전원의 접지전극과 연결되거나 공기청정기(10)등의 제어회로기판과 연결되어 플라즈마 살균 모듈(100)에 접지를 제공하고, 방전 전극(310)에서 발생하는 스트리머 방전이 접지 전극(330)을 향하여 발생하도록 한다.

글로우 방전 모듈(200)은 방전 전극(210)에 음의 전압이 인가되어 글로우 방전을 발생시킨다. 접지 전극(230)은 플라즈마 살균 모듈에 접지를 제공하고, 방전 전극(210)에서 발생하는 글로우 방전이 접지 전극(230)을 향하여 발생하도록 한다.

복수의 방전 모듈이 둘 이상의 스트리머 방전 모듈(300)을 포함하는 경우, 공기가 상류측에 배치된 스트리머 방전 모듈(300)을 통과하며 공기 중의 부유 미생물(m)이 살균 처리되고, 살아남은 미생물은 하류측에 배치된 스트리머 방전 모듈을 통과하며 살균 처리되어, 하나의 스트리머 방전 모듈(300)을 구비한 경우보다 높은 살균 성능을 제공할 수 있다.

복수의 방전 모듈이 글로우 방전 모듈(200)과 스트리머 방전 모듈(300)을 포함하는 경우, 도 12에 도시된 바와 같이 글로우 방전 모듈(200)은 상류측에 배치되고, 스트리머 방전 모듈(300)은 하류측에 배치될 수 있다. 글로우 방전 모듈(200)과 스트리머 방전 모듈(300)은 공기 유동 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.

공기 중의 부유 미생물(m)은 글로우 방전 모듈(200)을 통과하며 세포벽에 음의 전하가 축적되고, 세포벽에 음의 전하가 축적된 미생물(m)은 스트리머 방전 모듈(300)을 통과하며 전위차가 극대화되어 쿨롱 힘에 의해 살균처리된다. 따라서, 복수의 방전 모듈이 글로우 방전 모듈(200)과 스트리머 방전 모듈(300)을 포함하는 경우, 둘 이상의 스트리머 방전 모듈(300)만을 구비한 경우보다 향상된 살균 성능을 제공할 수 있다.

이외의 기타 구성 및 작용은 본 발명 제1 실시예와 동일하거나 유사하므로 동일부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 13 내지 도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈을 나타낸 도이다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(400)은 둘레면(453)의 단면이 다각형인 하우징(450)과, 둘레면(453) 중 어느 한 면과 평행하게 배치되는 방전 전극판(411)을 구비한 방전 전극(410) 및 방전 전극판(411)과 평행하게 배치되는 대향 전극판(431)을 구비한 접지 전극(430)을 포함할 수 있다.

도 14에 도시된 바와 같이, 하우징(450)은 둘레면(453)의 단면이 직사각형일 수 있고, 방전 전극판(411) 및 대향 전극판(431)은 하우징(450)의 둘레면(453) 중 마주보는 한 쌍의 면과 평행하게 배치될 수 있다.

도 15에 도시된 바와 같이, 방전 전극(410)은 서로 대칭인 두 개의 첨단부(414)를 구비하는 복수의 방전침(413)을 포함할 수 있고, 방전침(413)은 평행사다리꼴의 형상으로 제작되어, 첨단부(414)가 접지 전극(430)을 향하여 돌출되도록 절곡하여 형성될 수 있다. 두 개의 첨단부(414) 중 어느 하나는 내측의 접지 전극(430)을 향하여 절곡될 수 있고, 다른 하나는 외측의 접지 전극(430)을 향하여 절곡될 수 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(400)은 공기조화기(30)등에 복수개가 배치되되, 공기 유로와 수직한 방향으로 복수개가 구비될 수 있고, 둘레면(453)이 서로 접촉하게 배치되어 공기조화기(30)등에 유입된 공기가 빠짐없이 플라즈마 살균 모듈(400)을 통과하도록 배치될 수 있다.

도 16에 도시된 바와 같이, 방전 전극(410, 420) 및 접지 전극(430, 440)은 하우징내에 공기 유동 방향으로 복수의 층을 이루도록 배치될 수 있고, 어느 한 층에 배치된 방전 전극(410) 및 접지 전극(430)은 다른 층에 배치된 방전 전극(420) 및 접지 전극(440)과 이격되어 배치될 수 있다. 상류층에 배치된 방전 전극(410)에 음의 전압이 인가되어 글로우 방전이 발생할 수 있고, 하류층에 배치된 방전 전극(420)에 양의 전압이 인가되어 스트리머 방전이 발생할 수 있다. 또는 상, 하류층에 배치된 방전 전극(410, 420)에 모두 양의 전압이 인가되어 스트리머 방전이 발생할 수도 있다.

이외의 기타 구성 및 작용은 본 발명 제1, 2 실시예와 동일하거나 유사하므로 동일부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 공기청정기(10)에 적용될 수 있다.

공기청정기(20)는, 도 17에 도시된 바와 같이 공기 유동을 발생시키는 메인 팬(21)과, 메인 팬(21)을 통과한 공기를 토출하며 하방으로 오목한 형상의 토출그릴을 가지는 토출가이드 장치(23)와, 토출 그릴에서 배출된 공기의 유동방향을 조절하며 움직임 가능하게 구비되는 유동 전환장치(25)를 포함할 수 있다. 유동 전환장치(25)는 유동 전환 팬(27)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(100)이 유동 전환장치(25)를 구비한 공기청정기(20)에 적용되는 경우, 플라즈마 살균 모듈(100)은 본체 내부에 구비될 수 있고, 또는 유동 전환장치(25)내에 설치될 수도 있다.

플라즈마 살균 모듈(100)이 유동 전환장치(25)내에 구비되는 경우, 글로우 방전 모듈(200)이 유동 전환 팬(27)의 상류에 배치되고, 스트리머 방전 모듈(300)이 유동 전환 팬(27)의 하류에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 살균 모듈(400)은 도 18에 도시된 바와 같이 열교환기를 구비한 공기조화기(30)에 적용될 수 있다.

플라즈마 살균 모듈(400)이 공기조화기의 유입구 측에 배치되고, 열교환기는 플라즈마 살균 모듈(400)보다 하류측에 배치되고, 송풍팬이 토출구 측에 배치될 수 있다. 플라즈마 살균 모듈이 열교환기보다 상류측에 배치되어 살균 처리된 공기가 열교환기를 통과하기 때문에, 열교환기의 세균증식을 방지할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

10: 공기청정기 11: 송풍팬
12: 흡입구 13: 토출구
100: 플라즈마 살균 모듈 110: 방전 전극
130: 접지 전극 150: 하우징
151: 제1 면 152: 제2 면

Claims (20)

1. 공기가 유동하는 유로상에 설치되고, 상기 공기가 유입되는 제1 면 및 상기 제1 면에 대향되고 유입된 공기가 토출되는 제2 면이 개구된 하우징;
   상기 하우징 내에 설치되는 방전 전극판을 포함하는 방전 전극; 및
   상기 하우징 내에 설치되고, 상기 방전 전극판과 이격되게 배치되는 대향 전극판을 포함하는 접지 전극;을 포함하고,
   상기 방전 전극판 및 상기 대향 전극판은 폭이 높이보다 좁게 형성되며,
   상기 하우징은,
   상기 제1 면과 상기 제2 면을 형성하는 둘레면을 포함하고, 상기 둘레면은 둘레를 따라 높이가 일정하며, 상기 제1 면과 상기 제2 면은 동일한 형상이고,
   상기 둘레면의 내주면으로부터 내측으로 돌출되고 상기 제2 면에 위치하는 테두리면과, 상기 제2 면의 중앙으로부터 상기 테두리면까지 연장된 방사상의 스포크를 더 포함하고,
   상기 접지 전극은 상기 제1 면에 위치하고 상기 대향 전극판과 연결되는 방사상의 접지 전극 지지부를 더 포함하며,
   상기 방전 전극은 상기 스포크과 상기 접지 전극 지지부 사이에 배치되어 지지되고, 고전압이 인가되어 상기 제1 면과 상기 제2 면의 사이에서 상기 접지 전극을 향하여 플라즈마 방전을 발생시키며,
   상기 방전 전극과 상기 접지 전극은, 상기 제1 면으로 유입된 공기가 상기 플라즈마 방전이 발생하는 영역을 통과하여 상기 제2 면으로 토출되게 배치되는 플라즈마 살균 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 방전 전극과 상기 접지 전극은, 상기 플라즈마 방전이 발생하는 영역이 상기 공기의 유로와 교차하게 배치되는 플라즈마 살균 모듈.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 방전 전극과 상기 접지 전극은, 상기 플라즈마 방전이 발생하는 영역과 상기 공기가 유동하는 방향이 직교하게 배치되는 플라즈마 살균 모듈.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 하우징은 개구된 상기 제1 면 및 상기 제2 면을 형성하는 둘레면이 공기가 유동하는 유로와 평행하게 형성된 플라즈마 살균 모듈.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 방전 전극 및 상기 접지 전극은 상기 하우징의 둘레면과 평행하게 배치되는 플라즈마 살균 모듈.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 방전 전극은,
   서로 이격되게 배치되는 복수의 방전 전극판; 및
   상기 복수의 방전 전극판 각각에 복수개가 구비되고, 상기 플라즈마 방전이 발생되는 복수의 방전침;을 포함하고,
   상기 접지 전극은, 상기 복수의 방전 전극판의 서로 이격된 사이에 배치되는 대향 전극판을 포함하는 플라즈마 살균 모듈.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 방전 전극판 및 상기 대향 전극판은, 상기 제1 면 및 상기 제2 면을 형성하는 상기 하우징의 둘레면과 평행하게 배치되는 플라즈마 살균 모듈.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 방전침은 서로 대칭인 두 개의 첨단부를 구비하는 플라즈마 살균 모듈.
9. 제 6 항에 있어서
   상기 접지 전극은 복수의 대향 전극판을 포함하는 플라즈마 살균 모듈.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 방전 전극은, 상기 복수의 방전 전극판을 연결하고 상기 하우징에 지지되게 설치되는 방전 전극 지지부를 포함하고,
    상기 접지 전극은, 상기 대향 전극판에 연결되고 하우징에 지지되게 설치되는 접지 전극 지지부를 포함하는 플라즈마 살균 모듈.
11. 제 9 항에 있어서
    상기 복수의 방전 전극판과 상기 복수의 대향 전극판은, 서로 인접한 상기 방전 전극판과 상기 대향 전극판 사이에 이격된 간격이 동일하게 배치되는 플라즈마 살균 모듈.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 대향 전극판 사이에 위치하는 상기 복수개의 방전침들은, 대향 전극판을 향하여 돌출되되, 교번적으로 상기 복수개의 방전침들이 구비된 상기 방전 전극판의 내측 및 외측에 배치된 대향 전극판을 향하여 각각 돌출된 플라즈마 살균 모듈.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 방전 전극판 중 가장 외측에 배치된 방전 전극판은 상기 복수의 대향 전극판 중 가장 외측에 배치된 대향 전극판보다 외측에 배치되고,
    상기 가장 외측에 배치된 방전 전극판에 구비된 상기 복수개의 방전침들은, 상기 가장 외측에 배치된 대향 전극판을 향하여 돌출된 플라즈마 살균 모듈.
14. 제 6 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 제1 면 및 제2 면이 개구된 원통형으로 형성되고,
    상기 방전 전극은 하우징의 중심축을 중심으로 동심원을 이루는 링형의 복수의 방전 전극판을 구비하고,
    상기 접지 전극은 하우징의 중심축을 중심으로 동심원을 이루는 링형의 복수의 대향 전극판을 구비하는 플라즈마 살균 모듈.
15. 제 6 항에 있어서,
    상기 하우징은 개구된 상기 제1 면 및 상기 제2 면을 형성하는 둘레면을 구비하고,
    상기 하우징의 둘레면은 단면이 직사각형이고,
    상기 방전 전극판 및 상기 대향 전극판은 상기 하우징의 둘레면 중 마주보는 한 쌍의 면과 평행하게 배치되는 플라즈마 살균 모듈.
16. 제 1 항에 있어서,
    상기 방전 전극은, 스테인레스강으로 형성되고, 적어도 일부의 외면이 니켈-코발트 합금(nickel-cobalt alloy)으로 도금된 플라즈마 살균 모듈.
17. 제 1 항에 있어서,
    상기 방전 전극은 양의 고전압이 인가되어 상기 접지 전극을 향하여 스트리머 방전을 발생시키는 플라즈마 살균 모듈.
18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 하나의 항에 따른 플라즈마 살균 모듈을 구비한 공기청정기.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 공기청정기는,
    공기 유동을 발생시키는 메인 팬;
    상기 메인 팬을 통과한 공기를 토출하며, 하방으로 오목한 형상의 토출 그릴을 가지는 토출가이드 장치; 및
    상기 토출 그릴에서 배출된 공기의 유동방향을 조절하며, 움직임 가능하게 구비되는 유동 전환장치;를 포함하고,
    상기 플라즈마 살균 모듈은 상기 유동 전환장치내에 설치되는 공기청정기.
20. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 하나의 항에 따른 플라즈마 살균 모듈을 구비한 공기조화기.
    

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