KR102245545B1 - 공기 정화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 정화 장치에 관한 것으로서, 외부 공기를 물리적으로 필터링하는 프리 필터(130); 및 상기 프리 필터(130)를 통해 1차적으로 필터링된 공기를 정전기적으로 필터링하는 반도체 정전 필터(200)를 포함하되, 상기 반도체 정전 필터(200)는 복수 개의 전기장 발생 유닛(141) 및 상기 복수 개의 전기장 발생 유닛(141)에 의하여 구획되어 형성되되, 공기가 흐르는 유로(148)를 포함하며, 상기 전기장 발생 유닛(141)은 부도체 기판(144), 상기 부도체 기판(144)의 일면에 형성된 n형 반도체층(142), 상기 부도체 기판(144)의 이면에 형성된 p형 반도체층(143)을 포함하되, 상기 n형 반도체층(142)에는 직류 전원의 음극이, 상기 p형 반도체층(143)에는 직류 전원의 양극이 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

공기 정화 장치 {Air Cleaning Apparatus}
본 발명은 공기 정화 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 n형과 p형으로 도핑된 반도체를 이용하여 미세 먼지 제거 효율을 극대화하고, 내구성을 강화한 공기 정화 장치에 관한 것이다.
가정, 사무실 또는 작업장 등에서는 청정한 공기를 공급하기 위한 목적으로 천직물 또는 종이를 기초로 한 섬유매트 또는 일렉트릿 필터 매트로 이루어진 기계식 필터가 주로 이용되고 있다.
그렇지만 기계식 필터를 이용하는 공기 정화 장치는 10 ㎛ 미만의 미세 먼지 또는 초미세 먼지를 필터링하는데 한계가 있다. 미세 먼지를 제거하기 위해서는 집진 장치를 이용할 수 있는데, 이는 부유하는 미세먼지를 대전시키고, 대전된 미세먼지를 전극 부재에 걸린 직류 전압에 의해 발생된 전기장에 의하여 포집하는 정전기식 집진 장치가 일반적으로 알려져 있다.
이러한 정전기식 집진 장치는 규모가 크고 제조 비용이 높을 뿐만 아니라, 전력 소모량이 높아 주로 산업 플랜트에서 널리 이용되어오고 있고 있으며, 소규모 공기 정화 장치에 잘 이용되고 있지 못하다. 더 나아가, 집진 장치를 이용한다고 하더라도 1.0 ㎛ 미만의 초미세 먼지를 제거하는데는 한계가 있을 뿐만 아니라, 장기간 이용시 전극의 부식 뿐만 아니라 필터의 짧은 수명에 의한 필터의 짧은 교체 주기 등으로 인하여 장치의 관리에 많은 비용이 소요되었다.
본 발명의 발명자는 전술한 기술적 문제점을 극복하기 위하여 n형 반도체 물질과 p형 반도체 물질을 이용한 공기 정화 장치를 개발하고, 이를 특허출원(출원번호: 제10-2018-0041840호(2018.04.10.)) 한 바 있다. 그렇지만 전술한 발명은 하나의 부도체 기판 양면에 n형 반도체와 p형 반도체를 각각 따로 증착해서 제조되기 때문에, 제조 단가가 높아 실용화에 어려움이 있었다.
등록특허공보 제10-0259675호 (등록공고일: 2000.06.15.) 공개특허공보 제10-2016-0076452호 (공개일: 2016.06.30.) 등록특허공보 제10-1646723호 (등록공고일: 2016.08.08.)
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 장기간 사용하더라도 전극 부식의 문제가 없어 관리가 용이할 뿐만 아니라, 1.0 ㎛ 미만의 초미세 먼지까지도 제거, 악취제거, 살균, 바이러스 제거 등이 가능하면서도, 제조 단가를 낮출수 있는 반도체형 공기 정화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
더 나아가 정전 방식을 사용하는 종래의 대형 정전식 집진 장치와는 다르게, 본 공기 정화 장치는 사용처에 따라 두께와 폭, 길이를 자유롭게 조절함으로써 실내외 어디든 적용될 수 있는 구조를 가지는 공기 정화 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
그리고 가정, 병원, 어린이집, 공공기관, 일반 사무실 뿐만 아니라 터널, 버스 정류소(승강장), 지하철, 축사, 강당, 실내 체육관 등의 소형 구조물 내에서도 쉽게 설치할 수 있도록 그 구조 및 사이즈가 컴팩트한 공기 정화 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 공기 정화 장치에 관한 것으로서, 공기를 정전기적으로 필터링하는 반도체 정전 필터(200)를 포함하되, 상기 반도체 정전 필터(200)는, 복수 개의 n형 반도체 패널(210); 복수 개의 p형 반도체 패널(220); 및 상기 복수 개의 n형 반도체 패널(210) 및 상기 복수 개의 p형 반도체 패널(220)이 교대로 평행하게 배치되되, 복수 개의 n형 반도체 패널(210)들의 일측은 상기 반도체 정전 필터(200)의 외부 구조물(프레임 또는 커버패널)의 일측에 고정되고, 복수 개의 p형 반도체 패널(220)들의 일측은 상기 상기 반도체 정전 필터(200)의 외부 구조물의 타측에 고정됨으로써 공기가 흐를 수 있도록 형성된 유로(148)를 포함하고, 상기 n형 반도체 패널(210)에는 직류 전원의 음극이, 상기 p형 반도체 패널(220)에는 직류 전원의 양극이 연결되는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 n형 반도체 패널(210)은 부도체 기판(211) 및 상기 부도체 기판(211)의 양면에 각각 형성된 n형 반도체층(216)을 포함하되, 상기 p형 반도체 패널(220)은 부도체 기판(221) 및 상기 부도체 기판(221)의 양면에 각각 형성된 p형 반도체층(226)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 n형 반도체 패널(210) 및 p형 반도체 패널은 도핑된 반도체 웨이퍼로 형성될 수도 있다.
또한 상기 n형 반도체 패널(210) 및 상기 p형 반도체 패널(220)은 상기 유로(148)에 열을 공급하기 위한 열선(149)을 더 포함할 수 있다.
그리고 프리필터, 상기 반도체 정전 필터(200)에 유입될 공기를 미리 이온화시키기기 위한 플라즈마 발생기(600), 또는 상기 반도체 정전 필터(200)를 통과한 공기에서 악취를 추가적으로 제거하기 위한 TiO2 광촉매 필터(400)를 더 포함할 수 있다.
도 1은 종래에 따른 공기 정화 장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기 정화 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기 정화 장치 내에서의 공기 흐름 상태를 도시한 것이다.
도 4는 부도체 기판상에 증착에 의해 반도체층이 형성된 n형 및 p형 반도체 패널의 사시도이다.
도 5는 부도체 기판에 도핑된 반도체층이 형성되어 만들어진 n형 반도체 패널의 사시도이다.
도 6은 도핑된 웨이퍼로 만들어진 n형 반도체 패널의 사시도이다.
도 7은 도 3에서 A 영역을 확대한 것이다.
도 8은 반도체 정전 필터에 전원이 연결된 상태를 도시한 것이다.
도 9는 제1 실시예에 따른 공기 정화 장치의 점검/청소 방법을 도시한 것이다.
도 10 및 도 11은 각각 본 발명의 제2 실시예 및 제3 실시예를 도시한 것이다.
도 12는 TiO2 광촉매 필터가 부가된 실시예를 도시한 사시도이다.
도 13은 TiO2 광촉매 필터 및 플라즈마 발생기가 부가된 실시예를 도시한 사시도이다.
도 14는 본 발명에 따른 공기 정화 장치의 사용 상태도이다.
도 15는 본 발명에 따른 공기 정화 장치에서 반도체 정전 필터의 배치를 변형시킨 실시예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 정화 장치의 기본 구조를 도시한 것이다. 양 측면에 형성된 프레임(110)과 전/후 면의 커버 패널(120)에 의하여 공기 정화 장치(100)의 기본적인 외부 구조물이 형성된다.
내부에는 통상적으로 "프리 필터(Pre-filter;130)"로 불리는 기계식 필터와 정전기에 의하여 미세 먼지를 포집하는 반도체 정전 필터(200)가 설치된다.
도 3에는 공기 정화 장치로 유입된 공기의 흐름이 화살표로 표현되어 있다. 공기 정화 장치(100)로 유입된 외부 공기는 먼저 프리 필터(130)를 거치면서 비교적 큰 먼지 입자(10 ㎛ 이상)가 우선 제거된다. 이후 프리 필터(130)를 통과한 공기는 반도체 정전 필터(200)를 통과하게 되는데, 반도체 정전 필터(200)는 복수 개의 n형 반도체 패널(210)과 p형 반도체 패널(220)을 포함한다. n형 반도체 패널(210)과 p형 반도체 패널(220)은 도핑된 반도체 소자에 의하여 만들어진 일종의 격벽 구조물이다. 복수 개의 n형 반도체 패널(210)은 일정 간격으로 평행하게 좌측 프레임(110)에 부착되고, 복수 개의 p형 반도체 패널(220)은 일전 간격으로 평행하게 우측 프레임(110)에 부착된다. 그리고 다수 개의 n형 반도체 패널(210)과 p형 반도체 패널(220)은 교대로 배치되어 지그재그 형태의 긴 유로(148)를 형성하게 된다.
즉, 위 유로(148)를 형성하는 측벽은 서로 인접하게 배치된 n형 반도체 패널(210), p형 반도체 패널(220), 그리고 커버 패널(120)에 의하여 형성될 수 있다. 프리 필터(130)를 통과한 공기는 위 유로(148)를 흐르는 과정에서 반도체 정전 필터(200)에서 발생한 전기장에 의하여 프리 필터(130)에서 걸러지지 못한 미세 먼지까지도 걸러지게 된다. 서로 인접하는 전기장 발생 유닛(141)들 사이의 거리(D)는 3~7 mm 정도로 형성되는 것이 바람직하며, 공기 정화 장치의 폭(W)은 200~600 mm 정도인 것이 바람직하나, 그 구체적인 사이즈는 필요에 따라 선택 가능하다.
n형 반도체 패널(210)과 p형 반도체 패널(220)의 구체적 구조를 도 4를 참조하여 살펴보도록 한다. n형 반도체 패널(210)은 n형 반도체 물질로 이루어진 판상형의 구조물로서, 실리콘(Si) 또는 게르마늄(Ge)과 같은 진성 반도체에 15족 원소인 인(P) 등을 도핑하여 형성되는 불순물 반도체이다. p형 반도체 패널(220)은 진성 반도체에 13족 원소인 붕소(B) 등을 도핑하여 형성되는 불순물 반도체이다. 반도체 패널들은 부도체 기판(211,221)상에 HDTF(High Density Thin Film) 기술로 형성되는 것이 바람직하나, 통상적인 증착 기술로도 형성될 수 있으며, 기판 상에 불순물 반도체를 형성할 수 있는 기술이면 무엇이든 사용할 수 있으며 특별히 그 제조 방법 자체는 제한되지 아니한다. 더 나아가, 이미 도핑이 완료된 웨이퍼 형태의 반도체 물질을 사용하여 만들어질 수도 있다.
그리고 n형 반도체 패널(210)의 일측에 전극(215)이 형성됨과 아울러, p형 반도체 패널(220)의 일측에도 전극(225)이 형성되는데, 이들 전극은 도 4에 도시된 것과 같이 직류 전원(DC)에 연결된다. 구체적으로는, n형 반도체 패널(210)의 전극(215)은 직류 전원의 음극에, p형 반도체 패널(220)의 전극(225)은 직류 전원의 양극에 연결되는데, 이와 같은 상태에서는 전압이 인가되더라도 전류의 흐름은 발생하지 아니하나, n형 반도체 패널(210)의 외주변에는 음의 전기장이, p형 반도체패널(220)의 외주변에는 양의 전기장이 형성될 수 있다.
반도체 정전 필터(200)의 n형 반도체 패널(210)과 p형 반도체 패널(220)의 배치 구조는 도 15와 같이 하는 것도 가능하다. 유로를 형성하는데 있어서, 도 2 또는 도 3의 실시예서는 n형 반도체 패널(210)과 p형 반도체 패널(220)의 폭이 좁은 측면 부분에 프레임과의 간격을 만들고 유로가 형성되었다면, 도 15의 실시에에서는 n형 반도체 패널(210)과 p형 반도체 패널(220)의 폭이 넓은 측면 부분과 커버 패널의 사이에 간격을 만들고 유로가 형성된다. 동일한 사이즈의 n형 반도체 패널(210)과 p형 반도체 패널(220)이 적용될 경우, 도 15의 실시예를 따를 경우 훨씬 폭이 넓은 유로가 형성될 수 있을 것이다.
도 5는 도 4에 도시된 n형 반도체 패널(210)의 분해도로서, 부도체 기판(211)과, 상기 부도체 기판(211)의 양면에 n형 반도체층(216)이 각각 형성된다. 부도체 기판(211)과 n형 반도체층(216)의 사이에 열선(149)이 형성되는데, 위 열선(149)은 부도체 기판(211)의 면에 걸쳐서 지그재그 형태로 배치되고, 그 양단은 부도체 기판(211)과 n형 반도체층(216)의 외부로 돌출되게 형성된다. 열선(149)의 돌출된 부분은 온도 조절장치에 연결된다. 위 열선(149)은 유로(148) 내의 온도를 높이기 위하여 열을 공급하는 수단으로서, 열선으로 만들어낼 수 있는 온도 범위는 40 ~ 60 ℃이나, 통상적으로 25~40 ℃로 가열되면서 유로 내의 분위기 온도를 18~25 ℃로 유지하게 되는데, 위 온도 범위 내에서 유로(148)를 따라 흐르는 공기 내의 미세 먼지의 운동이 활발해짐으로써, 집진 효율이 높아지게 된다. 그리고 열선(149)을 n형 반도체층(216)과 부도체 기판(211)의 사이에 형성함으로써 화재 발생 가능성을 최소화할 수 있게 된다.
p형 반도체 패널(220) 역시 n형 반도체 패널(210)과 마찮가지로 부도체 기판(221) 및 상기 부도체 기판(221)의 양단에 각각 형성된 p형 반도체층(226)으로 구성된다. 기본적으로 p형 반도체 패널(220)과 n형 반도체 패널(210)은 반도체층의 도핑 물질만 다를 뿐 패널의 구조 자체는 차이가 없으므로, p형 반도체 패널(220)의 구체적인 구조에 대한 설명은 생략하도록 한다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 n형 반도체 패널(210)의 구조를 도시하고 있다. 도 5에 도시된 실시예에서는 부도체 기판(211)의 양단에 n형 반도체층(216)이 형성되어 있는데 반하여, 도 6에 따른 실시예에서는 별도의 부도체 기판 없이 n형 반도체층(216)으로만이루어진다. 통상적으로 도 5와 같은 실시예에서는 부도체 기판(211) 상에 증착 등을 통하여 반도체층을 형성함으로써 반도체 패널이 얻어질 수 있고, 도 6과 같은 실시예에서는 도핑된 반도체 웨이퍼 자체를 사용하여 반도체 패널이 얻어질 수 있는 것이다. p형 반도체 패널(220) 역시 반도체층에 도핑된 물질만 다를 뿐 n형 반도체 패널(210)과 동일한 구조를 가지게 되므로, 그 구체적인 구조에 대한 설명은 생략하도록 한다.
도 5 또는 도 6 에 도시된 것과 같은 형태의 n형 반도체 패널(210)과 p형 반도체 패널(220)은 복수 개가 공기 정화 장치 내에 설치되는데, 전극(215,225)이 형성된 부분이 프레임(110)쪽에 위치되도록 배치된다. 프레임(110) 내에는 위 전극(215,225)들과 통전될 수 있는 소켓이 형성되어 있고, 위 소켓은 다시 직류 전원과 연결된다. 복수 개의 n형 반도체 패널(210)의 일단은 일측 프레임(110)에, 복수 개의 p형 반도체 패널(220)의 일단은 타측의 프레임(110)에 고정되는데, 유로(148)를 형성하기 위해서는 n형 반도체 패널(210)과 p형 반도체 패널(220)이 서로 번갈아가면서 배치되는 것이 바람직하다. 참고로, 서로 인접한 n형 반도체 패널(210)과 p형 반도체 패널(220) 사이의 거리(D), 즉 유로(148)의 폭은 미세먼지의 흡착성과 반영구성을 감안할 때 3~5 mm 정도인 것이 바람직하다.
도 7은 도 3에서 A 부분을 확대한 것으로서, 서로 인접하여 배치되는 n형 반도체 패널(210)과 p형 반도체 패널(220)의 배치 상태를 확인하기 위한 것이다.유로(148)를 기준으로 반도체층의 배치 상태를 살펴보면, 유로(148)의 일측에는 n형 반도체 패널(210)이, 유로(148)의 타측에는 p형 반도체 패널(220)이 배치되어 있다. 도 7은 A 부분만을 확대하여 도시한 것이지만, 유로(148)의 모든 부분에서 유로(148)의 일측은 n형 반도체 패널(210)이, 유로(148)의 타측은 p형 반도체 패널(220)이 배치될 것임을 알 수 있을 것이다.
전극(215,225)을 통하여 반도체 패널들(210,220)에 공급되는 직류 전기에 의하여, n형 반도체 패널(210) 주변에는 음의 전기장이, p형 반도체 패널(220) 주변에는 양의 전기장이 형성된다. 전극(215,225)에 가해지는 전압의 크기는 상기 반도체 패널들(210,220)을 구성하는 반도체 소자의 스레스홀드 전압 이상이면 반도체 정전 필터(200)의 필터링 작동을 시킬 수 있으며, 전압의 크기가 클수록 강한 전기장이 형성될 것임을 통상의 기술자라면 당연히 이해할 수 있을 것이다.
미세먼지는 일반적으로 대전되어 정전기를 띄게 되는데, 통상적으로 대부분이 양의 전기를 띄게 되고, 소수가 음의 전기를 띄게 된다. 도 7에서는 공기의 흐름을 화살표로 나타내었고, 양의 전기를 띄게되는 미세먼지는
Figure 112020066488211-pat00018
로, 음의 전기를 띄게되는 미세먼지는
Figure 112020066488211-pat00002
로 표시하였다.
전극(215,225)을 통하여 직류 전원이 인가되면, n형 반도체 패널(210) 주변에는 양의 전기를 띈 미세먼지가 모여서 포집되고, p형 반도체 패널(220) 주변에는 음의 전기를 띈 미세먼지가 모여서 포집되므로, 미세먼지가 가지고 있는 정전기적 특성이 양이든 음이든 상관없이 모두 포집될 수 있다. 더 나아가, n형 반도체 패널(210) 주변에 형성된 전기장은 양의 전기를 띈 미세먼지를 끌어들임과 동시에 음의 전기를 띈 미세먼지는 p형 반도체 패널(220) 방향으로 밀어냄으로써 p형 반도체패널(220)이 미세먼지를 포집하는데 도움을 주게 된다. 반대로 p형 반도체 패널(220) 주변에 형성된 전기장은 음의 전기를 띈 미세먼지를 끌어들임과 동시에 양의 전기를 띈 미세먼지는 n형 반도체 패널(210) 방향으로 밀어냄으로써, n형 반도체 패널(210)이 미세먼지를 포집하는데 도움을 주게 된다. 이와 같이 n형 반도체 패널(210)과 p형 반도체 패널(220)이 상호 작용함으로써, 종래의 정전식 집진 장치로는 포집이 힘들었던 1.0 ㎛ 미만의 초미세 먼지까지도 포집하는 것이 가능하게 되었다. 더 나아가 종래의 집진 장치의 전기장 발생 전극과는 다르게, 본 발명에서 사용되고 있는 반도체 정전 필터(200)은 외부로 노출된 금속 부분이 없으므로 부식 등의 문제가 발생하지 아니하므로, 필터 및 전극 교체 등의 비용이 들지 않고 반영구적으로 사용하는 것이 가능하게 된다.
도 8은 n형 반도체 패널(210) 및 p형 반도체 패널(220)과 전원의 연결 상태를 도시하고 있다. 복수 개의 n형 반도체 패널(210)은 일측 프레임(110) 내에서 소켓에 끼워진 상태로 전원과 연결되고, 복수 개의 p형 반도체 패널(220)은 타측 프레임(110)내에서 소켓에 끼워진 상태로 전원과 연결된다. DC 전원의 양극부는 p형 반도체 패널(220)에 각각 전기적으로 연결되며(점선 표시), DC 전원의 음극부는 n형 반도체 패널(210)에 각각 전기적으로 연결된다(실선 표시). 필요에 따라 각각의 반도체 패널들(210,220)로 공급되는 전력의 크기를 개별적으로 조절할 수 있다. 통상 유로(148)의 초반부, 즉 프리 필터(130)와 가까운 쪽의 반도체 패널(210,220)에는 유로(148)의 후반부에 설치된 반도체 패널(210,220)과 비교하여 더 많은 양의 미세 먼지가 포집될 것이다. 그러므로 일정 시간 사용 후에는 유로(148) 초반부의 반도체 패널(210,220)의 포집 능력이 저하될 수 있다. 이 경우에는 정기적인 점검/청소를 하기 전까지는 유로(148)의 후반부의 반도체 패널(210,220)에 걸리는 전압을 더 크게 조절함으로써, 반도체 정전 필터(220)의 포집 능력이 저하되는 정도를 어느 정도 감소시킬 수 있다.
청소/점검과 관련해서는, 도 9(a)에 도시된 것과 같이 커버 패널(120)이 프레임(110)에 분리 가능하게 결합되므로, 커버 패널(120)을 프레임(110)으로부터 분리시킨 상태에서 프리 필터(130)의 교환 및 반도체 정전 필터(200)의 청소를 하는 것이 가능하다. 더 나아가 커버 패널(120)의 일부, 바람직하게는 유로(148)에 대응하는 위치의 커버 패널(120)의 부분에 청소홀(171)이 형성될 수 있다. 커버 패널(120)을 분리해서 하는 대대적인 청소/점검을 하지 않더라도, 반도체 정전 필터(200)에 전원이 꺼져 있을 때에 청소홀(172)을 막고 있는 캡(172)을 분리하고, 청소홀(172) 내로 흡입 장치(201)의 흡입부를 집어 넣어서 포집된 먼지를 손쉽게 유로(148)로부터 빼 낼 수 있다. 상기 흡입 장치(201)로는 통상의 진공 청소기를 이용할 수도 있다.
도 10은 제2 실시예에 따른 공기 정화 장치를 도시한 것으로서, 프리 필터(130) 및 반도체 정전 필터(200)의 배치 및 구조 자체는 제1 실시예와 다르지 아니하다. 다만 외부 공기 흡입구가 연결된 중앙 유로(300)가 판넬 형태의 공기 정화 장치의 중앙부를 가로지르며 길게 형성되어있고, 제1 실시예에 따른 공기 정화 장치의 구조가 중앙부를 기준으로 대칭적인 형태로 배치된다. 제2 실시예에서는 흡입된 외부 공기는 중앙 유로(300)를 통하여 프리 필터(130) 및 반도체 정전 필터(200)를 거치게 되고, 판넬 형태의 공기 정화 장치의 측면으로 정화된 공기가 배출될 수 있다.
도 11은 제3 실시예에 따른 공기 정화 장치를 도시한 것으로서, 외부 공기는 판넬 형태의 공기 정화 장치의 측면으로 유입되어 프리 필터(130) 및 반도체 정전 필터(200)를 거쳐 정화된 공기가 판넬 형태의 공기 정화 장치의 중앙 유로(300)를통하여 공급되는 형태이다. 이와 같이, 외부 공기를 유입하는 위치와, 정화된 공기를 배출하는 위치는 본 발명에 따른 공기 정화 장치를 설치하고자 하는 환경에 맞추어 결정될 수 있다.
더 나아가, 반도체 정전 필터(200)는 다른 다양한 형태의 필터와 같이 사용될 수 있다. 예를 들면 플라즈마 발생기(600)를 반도체 정전 필터(200) 이전의 유로에 설치하여, 공기에 포함된 가스, 미세먼지, 그리고 초미세먼지를 이온화함으로써, 반도체 정전 필터(200)를 통한 미세먼지 제거 효과를 높일 수도 있다.
더 나아가 반도체 정전 필터(200)와 함께 TiO2 광촉매 필터(400)를 추가적으로 더 포함할 수 있다. TiO2 광촉매 물질에 320~400 nm 파장을 가지는 빛을 조사하여 NH3, NOx, SOx, 포름알데히드, 유기성 화합물 등을 포함한 다양한 원인의 악취를 제거할 수 있다. 도 12에 도시된 것과 같이 복수 개의 n형 반도체 패널(210)과 p형 반도체 패널(220)이 교대로 배치되어 지그재그 형태로 유로(148)를 형성하는 것과 마찮가지로, 복수 개의 TiO2 패널(410)을 지그재그 형태로 배치하여 유로(148)를 추가적으로 형성하여 만들어진 TiO2 광촉매 필터(400)를 부가할 수 있다. TiO2 패널(410)은 부도체 기판에 TiO2를 코팅(스퍼터링)하거나, 혹은 TiO2 자체를 판넬 형태로 가공하여 만들어질 수 있는데, TiO2 패널(410)에 정전압을 걸어줌으로써 그 효과를 더 증진시킬 수 있으리라 판단된다.
도 13은 반도체 정전 필터(200)에 다양한 형태의 필터가 부가된 실시예를 도시하고 있는데, 프리 필터(130)를 통과한 외부 공기는, 플라즈마 발생기(600), 반도체 정전 필터(200), TiO2 광촉매 필터(400)를 통과한 후 팬(500)을 통하여 중앙의 유로를 통하여 배출되는 형태를 도시하고 있다. 도 13의 실시예는 도 11의 실시예와 마찮가지로 측면에서 공기가 유입되어 중앙으로 공기가 배출되는 형태를 가지고 있지만, 도 10의 실시예와 같이 중앙으로 공기가 유입되어 측면으로 공기가 배출되는 형태를 가질 수 있을 것임은 통상의 기술자라면 어렵지 않게 이해할 수 있을 것이다.
도 14는 본 발명에 따른 공기 정화 장치가 실제로 시설물에 장착된 사례를 도시하고 있다. 본 발명에 따른 공기 정화 장치는 판넬 형태로 만들어질 수 있으므로, 시설물 내에서 많은 공간을 차지하지 않고 벽 구조물 부분에 붙여서 설치될 수 있으므로, 공간 활용도가 매우 높다.
이상 본 발명의 기술적 사상을 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그렇지만 위 설명은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정한 것은 아니며, 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 결정될 것이다.
110: 프레임 120: 커버 패널
130: 프리 필터
200: 반도체 정전 필터 210: n형 반도체 패널
220: p형 반도체 패널 211,221: 부도체 기판
215,225: 전극 216: n형 반도체층
226; p형 반도체층
148: 유로 149; 열선
161: 양전하로 대전된 미세먼지 162: 음전하로 대전된 미세먼지
171: 청소용 홀 172: 캡
301: 흡입 장치
400: TiO2 광촉매 필터 410: TiO2 패널
500: 팬 600: 플라즈마 발생기

Claims (7)

  1. 공기 정화 장치에 관한 것으로서, 공기를 정전기적으로 필터링하는 반도체 정전 필터(200)를 포함하되,
    상기 반도체 정전 필터(200)는,
    복수 개의 n형 반도체 패널(210);
    복수 개의 p형 반도체 패널(220); 및
    상기 복수 개의 n형 반도체 패널(210) 및 상기 복수 개의 p형 반도체 패널(220)이 교대로 평행하게 배치되되, 복수 개의 n형 반도체 패널(210)들의 일측은 상기 반도체 정전 필터(200)의 외부 구조물의 일측에 고정되고, 복수 개의 p형 반도체 패널(220)들의 일측은 상기 상기 반도체 정전 필터(200)의 외부 구조물의 타측에 고정됨으로써 공기가 흐를 수 있도록 형성된 유로(148)를 포함하되,
    상기 n형 반도체 패널(210)에는 직류 전원의 음극이, 상기 p형 반도체 패널(220)에는 직류 전원의 양극이 연결되고,
    상기 유로(148)의 일측에는 n형 반도체 패널(210)이, 상기 유로(148)의 타측에는 p형 반도체 패널(220)이 배치되어, 상기 유로(148)의 대향하는 양측벽이 각각 n형 반도체 패널(210) 및 p형 반도체 패널(220)에 의하여 형성되고,
    상기 n형 반도체 패널(210) 및 상기 p형 반도체 패널(220)에, 상기 n형 반도체 패널(210) 및 상기 p형 반도체 패널(220)을 구성하는 반도체 소자의 스레스홀드 전압 이상의 직류 전원을 공급하면, n형 반도체 패널(210)의 주변에는 양의 전기를 띈 미세먼지가 모여서 포집되고, 상기 p형 반도체 패널(220)의 주변에는 음의 전기를 띈 미세먼지가 포집되는 것을 특징으로 하는 공기 정화 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 n형 반도체 패널(210)은 부도체 기판(211) 및 상기 부도체 기판(211)의 양면에 각각 형성된 n형 반도체층(216)을 포함하되,
    상기 p형 반도체 패널(220)은 부도체 기판(221) 및 상기 부도체 기판(221)의 양면에 각각 형성된 p형 반도체층(226)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 공기 정화 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 n형 반도체 패널(210) 및 p형 반도체 패널은 도핑된 반도체 웨이퍼로 형성된 것을 특징으로 하는, 공기 정화 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 n형 반도체 패널(210) 및 상기 p형 반도체 패널(220)은 상기 유로(148)에 열을 공급하기 위한 열선(149)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 공기 정화 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 외부 공기를 물리적으로 필터링하는 프리 필터(130)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 공기 정화 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 공기가 상기 반도체 정전 필터(200)에 유입되기 전에, 공기를 미리 이온화시키기기 위한 플라즈마 발생기(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 공기 정화 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정전 필터(200)를 통과한 공기에서 악취를 추가적으로 제거하기 위한 TiO2 광촉매 필터(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 공기 정화 장치.














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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102334741B1 (ko) * 2020-11-17 2021-12-02 한경대학교 산학협력단 사용자 편의와 공기 정화 효율이 향상된 버스 정류장 쉘터

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200340795Y1 (ko) * 2003-11-06 2004-02-05 씨앤비 주식회사 탁상형 공기 청정기
JP2006015282A (ja) * 2004-07-02 2006-01-19 Daikin Ind Ltd 空気浄化装置
JP5369210B2 (ja) * 2000-03-03 2013-12-18 パナソニックエコシステムズ株式会社 集塵装置および空調装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE9200515L (sv) 1992-02-20 1993-07-12 Tl Vent Ab Tvaastegs elektrofilter
KR101646723B1 (ko) 2014-06-26 2016-08-08 김석진 열교환이 가능한 필터가 적용된 여과집진장치
KR102478243B1 (ko) 2014-12-22 2022-12-19 삼성전자주식회사 전기 집진기

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5369210B2 (ja) * 2000-03-03 2013-12-18 パナソニックエコシステムズ株式会社 集塵装置および空調装置
KR200340795Y1 (ko) * 2003-11-06 2004-02-05 씨앤비 주식회사 탁상형 공기 청정기
JP2006015282A (ja) * 2004-07-02 2006-01-19 Daikin Ind Ltd 空気浄化装置

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