KR102296602B1 - 플라즈마-증기 방출 가습기 - Google Patents

플라즈마-증기 방출 가습기 Download PDF

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KR102296602B1 KR1020190154580A KR20190154580A KR102296602B1 KR 102296602 B1 KR102296602 B1 KR 102296602B1 KR 1020190154580 A KR1020190154580 A KR 1020190154580A KR 20190154580 A KR20190154580 A KR 20190154580A KR 102296602 B1 KR102296602 B1 KR 102296602B1
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광섭 조
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Abstract

본 발명은, 플라즈마 가습기를 제공한다. 가습기에 유입되는 공기를 플라즈마 기체와 혼합하고, 플라즈마 혼합 공기를 가습 증기와 혼합하여 플라즈마가 용해된 혼합 증기를 방출하는 것을 특징으로 한다. 유입 공기와 수조의 물과 그리고 방출 증기가 플라즈마 기체에 의하여 병원균을 멸균하고, 수조의 미생물 번식을 방지하여, 살균 처리된 청정의 수증기를 방출하는 친환경 플라즈마 가습기를 제공한다.

Description

플라즈마-증기 방출 가습기 {Plasma-Vapor Emitting Humidifier}
본 발명은 플라즈마-증기를 방출하는 가습기로서, 가습기에 유입되는 외부 공기와 가습기 수조의 물을 플라즈마를 이용하여 소독 및 정화하고 플라즈마와 혼합 및 용해된 증기를 방출하는 가습기에 관한 것이다.
가습기에 플라즈마를 적용한 사례는 본 발명인의 출원특허(출원번호 10-2016-0022933호, 출원번호 10-2017-0133685호, 그리고 출원번호 10-2018-0003348호)가 있으며, 이는 가습 증기 토출관 내부에 플라즈마 발생기를 장착하여 증기와 플라즈마 기체가 혼합된 증기를 방출하는 방식을 제시하고 있다. 그러나 토출관 내부의 증기로 인하여 플라즈마 발생이 용이하지 않으며, 가습기에 유입되는 공기나 수조의 물이 멸균처리되지는 않는다.
플라즈마 가습기의 또 다른 방식으로 플라즈마-소자 모듈을 수조의 물속에 설치하는 방식으로서 본 발명인의 출원특허(출원번호 10-2018-0046479호)에 제시되어 있다. 이 방식에서는 물속에 설치된 모듈에서 발생하는 플라즈마가 방수막을 통과하기 어렵기 때문에 플라즈마의 용해가 용이하지 않다. 또한, 수조와 별도의 공간에 플라즈마 발생기를 설치하여 펌프를 이용하여 플라즈마 기체를 물속에 강제 주입하는 방식이 제시되고 있으나, 펌프 사용에 따른 소음 등의 문제가 있다.
종래 초음파 진동자(21) 방식의 가습기는 외부 공기를 팬(24)을 통하여 수조(10, 20)의 수위 상부에 바람 출구(25)를 통하여 흘러 나오는 공기의 흐름을 이용하여 초음파 진동자에 의한 증기를 증기 토출구(15)를 통하여 방출하는 방식이다.
상기 종래 초음파 진동자 가습기의 문제점은 외부 공기에 혼재된 세균(바이러스, 인플레인저, 박테리아 등)이 증기와 함께 토출되므로서 각종 호흡기 질환과 건강에 해가 된다. 또한 수조 내부에 미생물 번식으로 수조 벽면에 물때가 형성되고, 오염된 물에 의하여 비위생적인 증기가 방출된다.
본 발명의 목적은 초음파 가습기에 유입되는 공기를 멸균 및 정화처리하고, 수조의 물 및 수조 내부 공간을 멸균 및 정화처리하며, 그리고 플라즈마 기체와 혼합 및 용해된 청정의 플라즈마-증기를 방출하는 가습기의 제시이다.
상기의 목적 달성을 위한 해결과제는 플라즈마 기체와 외부 유입 기체의 용이한 혼합과 가습 증기와 플라즈마 혼합 공기의 용이한 혼합 및 용해를 위한 플라즈마-소스의 설치 및 최적의 가습기 구조의 제시이다. 또한, 플라즈마 발생에 따른 오존의 유해에 대한 안전성의 확보이다.
본 발명은 종래 초음파 진동자 가습기에서 소형의 플라즈마-소자(40)를 팬(24)의 전방 혹은 후방에 설치하여 팬에 의하여 유입되는 외부 공기와 플라즈마를 혼합하여 혼합 공기가 수조 상부에 위치한 바람 출구(25)로 흘러 가도록 한다. 플라즈마-소자는 소형으로 제작하여 종래 가습기의 팬과 연계된 공기 흐름관 내부에 설치하며, 플라즈마-소자를 설치하기 위한 별도의 공간이 불필요하도록 한다. 따라서, 종래의 가습기에 플라즈마-소자의 설치만으로도 소기의 효과(유입 공기, 수조의 물, 가습 증기의 멸균 및 정화)를 얻는다.
또한, 본 발명은 플라즈마와 유입 공기 및 증기와의 혼합도를 증대하기 위하여 혼합 증기의 확산도를 높이기 위한 용이한 가습기 구조를 제시한다.
플라즈마-소스에서 방출하는 오존량 제어를 통하여 오존 유해성을 제거한다. 이를 위하여 바람 출구(25)에서의 오존 방출 농도를 0.1 ppm 이하로 제어하고, 대부분의 오존이 증기에 용해되어 최종적으로 증기 토출구에서 방출되는 오존 농도는 0.03 ppm 이하(오존 냄새가 거의 인지되지 않는 수준)로 제어한다.
즉, 본 발명은,
초음파 가습기로서,
상부 수조;
상기 상부 수조 아래에 결합된 하부 수조; 및
상기 하부 수조 저면 아래에 배치된 저면부;를 포함하고,
상기 저면부는,
외부 공기 흡입구;
상기 외부 공기 흡입구 근처에 배치된 팬;
상기 팬의 전방 또는 후방에 배치된 플라즈마 소자; 및
상기 플라즈마 소자에 의해 생성된 플라즈마와 공기가 상기 하부 수조로 유입되도록 저면부에서 하부 수조로 형성된 바람 출구;를 포함하고,
상기 하부 수조는,
상기 하부 수조 저면에 배치되어 물로부터 증기를 생성하는 초음파 진동자;
상기 바람 출구를 포위하되, 하부 수조 저면에 닿지 않는 격벽; 및
상기 상부 수조를 관통하여 외부로 통하는 증기 토출관;을 포함하고,
상기 상부 수조는,
상기 증기 토출관 상단이 위치하는 토출구; 및
상기 하부 수조의 수위를 조절하도록 상부 수조와 하부 수조가 연결되는 곳에 설치된 수위 유지 밸브;를 포함하여,
상기 팬에 의하여 외부 공기 흡입구로부터 유입되는 외부 공기와 플라즈마 소자로부터 발생되는 플라즈마 기체가 혼합되어 혼합 공기가 되고,
상기 혼합 공기가 수위 상부의 상기 바람 출구로 흘러 나오고,
상기 초음파 진동자에 의하여 수위 상단에 증기가 생성되고,
상기 증기는 상기 바람 출구에서 흘러 나오는 혼합 공기와 접촉되어 혼합 증기가 되고,
상기 혼합 증기의 일부는 플라즈마 기체를 용해하여 용존수로 수조에 회귀하고,
싱가 혼합 증기의 또 다른 일부는 상기 증기 토출관을 통하여 가습 증기로서 상기 토출구를 통해 방출되는 플라즈마-증기 방출 가습기를 제공한다.
초음파 가습기로서,
수조;
상기 수조 저면 아래에 배치된 저면부;를 포함하고,
상기 저면부는,
외부 공기 흡입구;
상기 외부 공기 흡입구 근처에 배치된 팬;
상기 팬의 전방 또는 후방에 배치된 플라즈마 소자; 및
상기 플라즈마 소자에 의해 생성된 플라즈마와 공기가 상기 하부 수조로 유입되도록 저면부에서 상기 수조 상부로 형성된 바람 출구;를 포함하고,
상기 수조는,
저면에 배치되어 물로부터 증기를 생성하는 초음파 진동자;
수조 저면에 닿지 않되 물속에 잠기는 하단부로부터 상승하여 수조 상단에 형성된 토출구에 닿아 외부로 통하는 증기 토출관; 및
상기 증기 토출관 상단이 위치하는 토출구;를 포함하고,
상기 증기 토출관은,
상기 바람 출구 상단 높이에 해당하는 증기 토출관의 외벽에 개구부와 개구부로부터 증기 토출관 아래로 기류를 유도하도록 상기 개구부 상단으로부터 아래로 향하는 가이드 부재를 포함하여,
상기 팬에 의하여 외부 공기 흡입구로부터 유입되는 외부 공기와 플라즈마 소자로부터 발생되는 플라즈마 기체가 혼합되어 혼합 공기가 되고,
상기 혼합 공기가 수위 상부의 상기 바람 출구로 흘러 나오고,
상기 초음파 진동자에 의하여 수위 상단에 증기가 생성되고,
상기 바람 출구로부터 흘러나오는 혼합 공기는 상기 증기 토출관의 개구부로 유입되고 하강하여,
상기 증기는 상기 바람 출구에서 흘러 나오는 혼합 공기와 접촉되어 혼합 증기가 되고,
상기 혼합 증기의 일부는 플라즈마 기체를 용해하여 용존수로 수조에 회귀하고,
싱가 혼합 증기의 또 다른 일부는 상기 증기 토출관을 통하여 가습 증기로서 상기 토출구를 통해 방출되는 플라즈마-증기 방출 가습기를 제공한다.
초음파 가습기로서,
상부 수조;
상기 상부 수조 아래에 결합된 하부 수조; 및
상기 하부 수조 저면 아래에 배치된 저면부;를 포함하고,
상기 저면부는,
외부 공기 흡입구;
상기 외부 공기 흡입구 근처에 배치된 팬;
상기 팬의 전방 또는 후방에 배치된 플라즈마 소자; 및
상기 플라즈마 소자에 의해 생성된 플라즈마와 공기가 상기 하부 수조로 유입되도록 저면부에서 하부 수조로 형성된 바람 출구;를 포함하고,
상기 하부 수조는,
상기 하부 수조 저면에 배치되어 물로부터 증기를 생성하는 초음파 진동자; 및
상기 상부 수조를 관통하여 외부로 통하는 증기 토출관;을 포함하고,
상기 상부 수조는,
상기 증기 토출관 상단이 위치되는 토출구; 및
상기 하부 수조의 수위를 조절하도록 상부 수조와 하부 수조가 연결되는 곳에 설치된 수위 유지 밸브;를 포함하고,
상기 증기 토출관은,
증기를 포집하는 내관과 증기를 토출하는 외관을 포함하는 이중 관으로 구성되고,
상기 외관은 상기 내관을 틈새를 두고 포위하며,
상기 내관은,
상부가 막힌 관으로 구성되고,
하단에 수위 면 위에 확장적으로 배치되는 확산판;과
상기 확산판 위로 돌출된 바람 출구로부터 공기를 유입시킬 수 있는 개구부 또는 개구관;을 상기 바람 출구 높이에 구비하여,
상기 팬에 의하여 외부 공기 흡입구로부터 유입되는 외부 공기와 플라즈마 소자로부터 발생되는 플라즈마 기체가 혼합되어 혼합 공기가 되고,
상기 내관은 초음파 진동자에 의하여 발생된 증기를 포집하고,
상기 혼합 공기가 수위 상부의 상기 바람 출구로 흘러 나오고,
상기 내관에 포집된 증기와 바람 출구에서 흘러 나오는 혼합 기체가 혼합되어 혼합 증기가 생성되고,
상기 혼합 증기는 내관 하단의 확산판에 의해 하부 수조의 수면 위로 확산되어 외관으로의 혼합 증기 확산 경로를 길게하여 혼합 증기와 혼합 공기 접촉 시간이 길어져 혼합 증기와 혼합 공기가 혼합되고, 상기 혼합 증기의 일부는 플라즈마 기체를 용해하여 용존수로 수조에 회귀하고, 싱가 혼합 증기의 또 다른 일부는 상기 증기 토출관을 통하여 가습 증기로서 상기 토출구를 통해 방출되는 플라즈마-증기 방출 가습기를 제공한다.
초음파 가습기로서,
상부 수조;
상기 상부 수조 아래에 결합된 하부 수조; 및
상기 하부 수조 저면 아래에 배치된 저면부;를 포함하고,
상기 저면부는,
외부 공기 흡입구;
상기 외부 공기 흡입구 근처에 배치된 팬;
상기 팬의 전방 또는 후방에 배치된 플라즈마 소자; 및
상기 플라즈마 소자에 의해 생성된 플라즈마와 공기가 상기 하부 수조로 유입되도록 저면부에서 하부 수조로 형성된 바람 출구;를 포함하고,
상기 하부 수조는,
상기 하부 수조 저면에 배치되어 물로부터 증기를 생성하는 초음파 진동자; 및
상기 상부 수조를 관통하여 외부로 통하는 증기 토출관;을 포함하고,
상기 상부 수조는,
상기 증기 토출관 상단이 위치되는 토출구; 및
상기 하부 수조의 수위를 조절하도록 상부 수조와 하부 수조가 연결되는 곳에 설치된 수위 유지 밸브;를 포함하고,
상기 증기 토출관은,
증기를 포집하는 내관과 증기를 토출하는 외관을 포함하는 이중 관으로 구성되고,
상기 외관과 상기 내관은 서로 거리를 두고 배치되며,
상기 내관은,
상부가 막힌 관으로 구성되고,
하단에 수위 면 위에 확장적으로 배치되는 확산판;과
상기 확산판 위로 돌출된 바람 출구로부터 공기를 유입시킬 수 있는 개구부 또는 개구관;을 상기 바람 출구 높이에 구비하여,
상기 팬에 의하여 외부 공기 흡입구로부터 유입되는 외부 공기와 플라즈마 소자로부터 발생되는 플라즈마 기체가 혼합되어 혼합 공기가 되고,
상기 내관은 초음파 진동자에 의하여 발생된 증기를 포집하고,
상기 혼합 공기가 수위 상부의 상기 바람 출구로 흘러 나오고,
상기 내관에 포집된 증기와 바람 출구에서 흘러 나오는 혼합 기체가 혼합되어 혼합 증기가 생성되고,
상기 혼합 증기는 내관 하단의 확산판에 의해 하부 수조의 수면 위로 확산되어 외관으로의 혼합 증기 확산 경로를 길게하여 혼합 증기와 혼합 공기 접촉 시간이 길어져 혼합 증기와 혼합 공기가 혼합되고, 상기 혼합 증기의 일부는 플라즈마 기체를 용해하여 용존수로 수조에 회귀하고, 싱가 혼합 증기의 또 다른 일부는 상기 증기 토출관을 통하여 가습 증기로서 상기 토출구를 통해 방출되는 플라즈마-증기 방출 가습기를 제공한다.
수조; 및
상기 수조 하단에 배치된 저면부;를 포함하고,
상기 저면부는,
외부 공기 흡입구;
상기 외부 공기 흡입구 근처에 배치된 팬;
상기 팬의 전방 또는 후방에 배치된 플라즈마 소자; 및
상기 플라즈마 소자에 의해 생성된 플라즈마와 공기가 상기 수조의 수면 위로 유입되도록 저면부에서 수조 상부에 이르도록 형성된 바람 출구;를 포함하고,
상기 수조는,
상기 수조 저면에 배치되어 물로부터 증기를 생성하는 초음파 진동자; 및
상기 수조를 관통하여 외부로 통하는 증기 토출관;을 포함하고,
상기 증기 토출관은,
증기를 포집하는 내관과 증기를 토출하는 외관을 포함하는 이중 관으로 구성되고,
상기 내관은,
상부가 막힌 관으로 구성되고,
내관 옆면에 다수의 개구부를 포함하여 상기 수조 저면으로부터 돌출된 바람 출구로부터 공기를 유입시킬 수 있고,
상기 외관은,
상기 내관을 간격을 두고 포위하며,
상부는 막힌 면과 소정 면적의 개구부로 된 토출구;와
외관 옆면에 하나 이상의 개구부로 된 바람 주입구;를 포함하여,
상기 팬에 의하여 외부 공기 흡입구로부터 유입되는 외부 공기와 플라즈마 소자로부터 발생되는 플라즈마 기체가 혼합되어 혼합 공기가 되고,
상기 내관은 초음파 진동자에 의하여 발생된 증기를 포집하고,
상기 혼합 공기가 수위 상부의 상기 바람 출구로 흘러 나오고,
상기 바람 출구에서 흘러 나오는 혼합 기체가 상기 바람 주입구로 유입되어,
상기 내관에 포집된 증기와 바람 출구에서 흘러 나와 바람 주입구로 유입된 혼합 기체가 상기 내관 옆면에 다수의 개구부를 통해 혼합되어 혼합 증기가 생성되고,
상기 혼합 증기는 외관 옆면에 의해 가두어져 수조의 수면 위로 확산되되, 혼합 증기와 혼합 공기 접촉 시간이 길어져 혼합 증기와 혼합 공기가 혼합되고, 상기 혼합 증기의 일부는 플라즈마 기체를 용해하여 용존수로 수조 물에 회귀하고, 싱가 혼합 증기의 또 다른 일부는 가습 증기로서 상기 토출구를 통해 방출되는 플라즈마-증기 방출 가습기를 제공한다.
수조; 및
상기 수조 하단에 배치된 저면부;를 포함하고,
상기 저면부는,
외부 공기 흡입구;
상기 외부 공기 흡입구 근처에 배치된 팬;
상기 팬의 전방 또는 후방에 배치된 플라즈마 소자; 및
상기 플라즈마 소자에 의해 생성된 플라즈마와 공기가 상기 수조의 수면 위로 유입되도록 저면부에서 수조 상부에 이르도록 형성된 바람 출구;를 포함하고,
상기 수조는,
상기 수조 저면에 배치되어 물로부터 증기를 생성하는 초음파 진동자; 및
상기 수조를 관통하여 외부로 통하는 증기 토출관;을 포함하고,
상기 증기 토출관은,
확산통으로 이루어지고,
확산통 상부는 막힌 면과 소정 면적의 개구부로 된 토출구를 포함하여,
상기 팬에 의하여 외부 공기 흡입구로부터 유입되는 외부 공기와 플라즈마 소자로부터 발생되는 플라즈마 기체가 혼합되어 혼합 공기가 되고,
상기 초음파 진동자에 의하여 발생된 증기와 상기 혼합 공기는 상기 확산통 안으로 포집되고 혼합되어 혼합 증기가 생성되고,
상기 혼합 증기는 확산통에 의해 가두어져 수조의 수면 위로 확산되되, 혼합 증기와 혼합 공기 접촉 시간이 길어져 혼합 증기와 혼합 공기가 혼합되고, 상기 혼합 증기의 일부는 플라즈마 기체를 용해하여 용존수로 수조 물에 회귀하고, 싱가 혼합 증기의 또 다른 일부는 가습 증기로서 상기 토출구를 통해 방출되는 플라즈마-증기 방출 가습기를 제공한다.
상기에 있어서, 상기 내관과 외관은 비동축으로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마-증기 방출 가습기를 제공한다.
상기에 있어서, 상기 바람 출구는 상기 확산통 외부에 배치되고, 상기 확산통은 옆면에 개구부를 포함하여 상기 바람 출구로부터 혼합 공기가 유입될 수 있게 한 것을 특징으로 하는 플라즈마-증기 방출 가습기를 제공한다.
상기에 있어서, 상기 증기 토출관은 그 하단이 수저 저면에 닿지 않게 된 것을 특징으로 하는 플라즈마-증기 방출 가습기를 제공한다.
상기에 있어서, 확산통은 그 밑면의 형상에 있어서, 가로 또는 세로 중 어느 한쪽이 더 길게 형성되거나, 장축이 단축보다 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마-증기 방출 가습기를 제공한다.
상기에 있어서, 확산통은 내부에 가로 또는 세로로 배치된 하나 이상의 격벽을 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마-증기 방출 가습기를 제공한다.
상기에 있어서,
플라즈마 소자는 탄소-브러쉬형 음이온 발생 소자, 침상형 전극 플라즈마 클러스터-소자, 또는 유전장벽방전-소자들 중에 어느 하나를 포함하여 플라즈마 기체를 생성하는 플라즈마-증기 방출 가습기를 제공한다.
상기에서, 상기 저면부는 전원장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마-증기 방출 가습기를 제공한다.
본 발명에 따르면, 가습기로 유입되는 공기의 멸균 및 정화, 가습기 수조의 물의 살균처리. 그리고 살균된 가습 증기가 방출된다. 따라서 수조의 미생물과 병원균이 제거되고 증식이 방지되므로 가습기 용기의 청결상태가 유지된다. 본 발명의 가습기의 가동으로 실내의 바이러스, 인플레인저, 그리고 박테리아 등이 제거되어 실내 공기의 정화 효과도 동반되는 청정의 가습기가 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예로서, 종래 초음파 가습기에 플라즈마-소자를 장착한 플라즈마-증기 가습기이다:
도 1(a)는 종래 수조(물통) 분리형 가습기에 플라즈마-소자를 설치한 가습기의 단면도,
도 1(b)는 종래 수조 일체형 가습기에 플라즈마-소자를 설치한 가습기의 단면도이다.
도 2은 본 발명의 제2 실시예로서, 증기 확산 방식을 적용한 수조 분리형 플라즈마-증기 가습기:
도 2(a)는 수조 분리형 가습기에 증기 토출구를 이중관으로 설치한 단면도,
도 2(b)는 수조 분리형 가습기에 토출구 상부에 포집관과 이격되게 토출관 설치된 단면도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예로서, 증기 확산 방식을 적용한 수조 일체형 플라즈마-증기 가습기:
도 3(a)는 이중관 형태의 토출관을 설치한 수조 일체형 가습기의 단면도 및 이중관의 형태를 도시한 사시도(하부 그림),
도 3(b)는 증기 상승부와 토출구가 일정 거리로 이격된 구조의 증기 확산통을 설치한 수조 일체형 가습기의 단면도와 증기 확산통(46)을 도시한 사시도(하부 그림).
도 4는 플라즈마 모듈의 형태에서 플라즈마-소자의 예시이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명은 두 가지의 플라즈마-증기 방출 방식을 제시한다. 첫째는 종래의 초음파 가습기에 단순히 플라즈마-소자를 장착한 플라즈마-증기 방출 가습기(제1 실시예)이다. 둘째는 종래의 초음파 가습기에 증기 토출 구조를 변경하여 플라즈마-증기의 확산을 증대하는 방식(제2 및 제3 실시 예)의 플라즈마-증기 방출 가습기이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예로서, 종래의 초음파 가습기에 플라즈마-소자를 장착한 플라즈마-증기 방출 가습기이다.
초음파 가습기는 도 1(a)의 수조 분리형(100)과 도 1(b)의 수조 일체형(200)으로 구분한다.
도 1(a)의 수조 분리형은 상부 수조(10)와 하부 수조(20)로 분리된다. 상부 수조는 물통으로서 수시로 물을 보충한다. 상부 수조의 물의 수위 유지 밸브(11)에 의하여 하부 수조(20)의 수위(22)가 일정하게 유지된다. 하부 수조 저면 아래는 저면부가 있고, 여기에 공기 유입구와 팬, 그리고 본 발명의 플라즈마-소자가 배치되고 전원 장치도 배치된다.
도 1(b)의 수조 일체형(200) 가습기는 수조(10)가 물통의 기능을 갖는다. 수조에 물을 채우는 최대 수위(13)가 설정되고, 가습기의 가동으로 수위(12)가 낮아진다.
종래 가습기의 공기 및 증기 흐름은 다음과 같다: 팬(24) 가동으로 외부 공기 유입구(23)로부터 실내의 공기가 유입된다. 유입된 공기는 수위 상부에 설치된 바람 출구(25)를 통하여 공기가 나온다. 이 공기는 초음파 진동자(21)에 의하여 수면 위에 발생하는 증기를 증기 토출관(14)으로 공기 흐름을 통하여 증기를 방출한다. 상기 바람 출구(25)는 저면부의 팬으로부터 유입되는 공기가 하부 수조로 유입될 수 있도록 관상의 통로 형태로 형성된다.
본 발명은 상기 종래 가습기의 팬의 후방에 플라즈마-소자(40)를 설치한다.
도 1(a)의 플라즈마와 혼합된 혼합 공기 및 혼합 증기의 흐름은 다음과 같다.
팬(24)의 가동으로 외부 공기 유입구(23)로부터 유입된 외부 공기는 플라즈마-소자(40)에서 발생하는 플라즈마와 혼합된다. 플라즈마와 혼합된 공기는 수조의 수위 상부에 설치된 바람 출구(25)로 흘러 나온다. 바람 출구의 혼합 공기의 흐름(32)은 진동자 연직 상부의 수면 위에 발생되는 증기를 토출관(14)을 통하여 밀어 내어 토출구(15)로부터 증기(수증기와 미세 물방울로서 안개 형태임)가 방출된다. 이때 외부 공기와 플라즈마의 혼합으로 외부공기는 멸균 및 정화된다. 혼합 공기와 증기가 혼합되어 대부분의 플라즈마 기체가 녹는다. 일부 혼합 용해된 증기는 토출관의 벽에서 물로 변하여 수조로 회기하고, 나머지 일부의 용해된 증기로 토출된다. 수조로 회기된 플라즈마 용해수는 수조의 물을 멸균 및 정화하여 수조 내벽에 물때 방지 및 정화된 물로부터 멸균된 가습 증기가 방출된다.
도 1(a)의 종래 가습기에서 증기의 확산을 방지하기 위하여 세로 격벽(16)이 설치되는 것이 일반적이다. 그러나 본 발명에서는 플라즈마 혼합공기와 증기의 접촉 및 혼합을 증대할 목적으로 세로 격벽(16)의 간격을 넓히거나 세로 격벽(16)을 제거하여도 무방하다. 바람 출구(25)는 격벽(16)으로 가두어진 공간 안에 들어오도록 격벽이 설치되는 것이 바람직하다. 바람 출구(25)가 격벽 공간 외측에 놓이는 경우, 격벽에 적절한 개구부가 형성된다.
도 1(b)는 수조 일체형(200) 가습기이다: 가습 증기 방출로 수조 물의 수위(12)가 낮아진다. 수조 뚜껑에 토출관(14)과 토출구(15)를 설치한다. 외부 공기와 증기의 흐름은 도 1(a)와 동일하다. 팬(24)의 가동으로 외부 공기가 외부 공기 유입구(23)로부터 흘러들어 온다. 외부 공기는 플라즈마-소자(40)에서 발생되는 플라즈마와 혼합되어 혼합 공기가 수조(10)의 최고 수위(13) 상단에 설치된 바람 출구(25)를 통하여 수조(10) 상부 공간으로 퍼진다. 수조 상부 공간의 혼합 공기는 초음파 진동자(21)에 의하여 발생된 증기(30)가 토출관(14)으로 상승하고, 상승되는 증기(30)는 토출관(14) 상단의 바람 주입구(17)로 흘러 들어가는 플라즈마-공기와 혼합 및 용해되고, 일부 증기는 뭉처서 토출관(14)의 벽을 따라서 하부 수조 물로 회귀되고, 일부 혼합 증기는 토출구(15)를 통하여 가습 증기로 방출된다.
도 1(b)의 종래의 가습기는 토출관(14)의 상부에 설치되는 바람 주입구(17)를 단순히 원형의 구멍으로 설치되는 것이 일반적이다. 본 발명에서는 바람 주입구(17)에 주입되는 플라즈마 혼합 공기를 연직 하방으로 주입하여 상승하는 증기와 접촉하여 혼합도가 증대되는 것이 바람직하므로, 상기 바람 출구 상단 높이에 해당하는 증기 토출관의 외벽에 개구부와 개구부로부터 증기 토출관 아래로 기류를 유도하도록 상기 개구부 상단으로부터 아래로 향하는 가이드 부재를 설치하였다.
도 2 내지 도 3은 종래 가습기에서 증기의 토출 방식을 변경하여 플라즈마와 증기가 용이하게 혼합되고 플라즈마-증기의 확산도를 향상하기 위하여 토출구조의 변경을 제시한다.
도 2는 수조 분리형 가습기의 플라즈마-증기 확산 방식이다.
도 2(a)는 토출관의 구조를 이중관 형태로 설치한다: 내관은 증기 포집관(41)이고 외관은 증기 토출관(42)이다. 증기 포집관(41)의 상부는 막혀있다. 하부 수조(20)에 설치된 바람 출구(25)로부터 플라즈마 혼합 공기가 이중관 내부의 포집관(41)에 설치된 바람 주입구(43)로 주입되어 포집된 증기와 혼합되고, 혼합된 증기가 증기 포집관(41) 하단의 증기 확산판(44)을 통하여 하부 수조(20)의 수면 위로 확산되고, 그 과정에 증기와 혼합 공기 접촉 시간이 길어져서 용이하게 혼합되고, 일부는 수조 물로 회귀하고 일부 혼합 증기는 이중관 외관의 증기 토출관(42)을 통하여 플라즈마-증기가 방출된다. 상기에서 바람 출구(25)의 바람이 바람 주입구(43)로 잘 흘러 들어가도록 바람 출구(25)와 바람 주입구(43) 사이에 바람통로가 형성된다.
도 2(b)는 증기 포집관(41)과 증기 토출구(42)가 이격되게 설치된 구조이다. 증기 포집관(41)을 초음파 진동자(21)의 연직 상방에 설치하고, 증기 토출관(42)은 소정의 거리로 분리 설치한다. 바람 출구(25)의 혼합 공기가 포집관(41)의 바람 주입구(43)로 유입되어 포집된 증기를 하부 수조(20)의 수면 위에 설치된 증기 획산판(44)을 따라서 확산되어 토출관(42)을 통하여 증기가 토출된다. 혼합 증기의 확산과정에서 일부 플라즈마 기체가 용해된 혼합 증기는 하부 수조(20)로 회기하고, 일부 혼합 증기가 토출구(15)로 방출된다.
상기에서 바람 출구(25)의 바람이 바람 주입구(43)로 잘 흘러 들어가도록 바람 출구(25)와 바람 주입구(43) 사이에 바람통로가 형성된다.
도 3은 물통 일체형 가습기에 플라즈마-증기 확산 방식의 적용이다.
도 3(a)는 토출관을 이중관 형태로 설치한다: 이중관은 내관(포집관 41)과 외관(증기 토출관 42)으로 구성되며, 가습기 수조의 상부 뚜껑(미도시)에 부착하여 설치하는 것이 바람직하다. 초음파 진동자 연직 상방에 증기 포집관(41)을 내관으로 하고, 외관은 증기 확산용 증기 토출관(42)을 설치한다. 증기 토출관(42)은 수조(10) 내부 공간에 증기 확산을 위하여 증기 포집관(41)과 중심축을 다르게 하여 원형이나 타원형 등으로 설치한다. 포집관(41) 상부는 막혀 있고, 바람 주입구(43)를 통하여 바람 출구(미도시)에서 나오는 혼합 공기(32)가 포집관(41)으로 유입되어 포집 증기와 혼합되고, 혼합 증기가 증기 확산구(45)를 통하여 외관인 증기 토출관(42)으로 확산되어 토출구로 혼합 증기가 방출된다. 혼합 증기의 확산 과정에서 일부는 수조(10)의 물에 용해되어 수조의 멸균과 정화 작용을 한다.
상기에서 바람출구는 도시되지 않았지만, 외관 외측에 배치되며, 외관 외벽 상단에는 상기 바람출구의 단부 높이 근처에 하나 이상의 개구부로 된 바람 주입구(43)가 형성되어 바람 출구로부터 나오는 기류가 바람 주입구(43)로 유입될 수 있다. 바람 주입구(43)는 외관에 형성된 개구부 또는 개구관으로 형성될 수 있고, 개구관은 내관 벽면에 연결되며, 내관 벽면에는 다수의 개구부가 있어, 기류가 소통될 수 있다. 이를 통해 플라즈마 처리된 혼합 공기와 초음파 진동자에 의해 생성된 증기가 서로 혼합될 수 있다.
도 3(b)는 수조 일체형 가습기(200)의 수조(10) 상단의 투껑에 증기 확산통(46)이 설치된 도면이다: 확산통(46)은 초음파 진동자로부터 상승 증기를 포함하고 소정의 이격 거리에 증기 토출구(15)가 설치된다. 확산통(46)의 형태는 도 3(b)의 하부 그림과 같이 타원이나 양측이 반원형으로서 가로 방향으로 긴 구조로 설치된다. 확산통(46)의 일측에 설치된 바람 주입구(43)로부터 바람 출구(25)(미도시)에서 불어 나오는 혼합 공기(32)가 초음파 진동자(21)에서 발생되는 증기와 혼합되고, 이들 증기가 확산되어 반대측의 토출구(15)로 혼합 증가가 방출된다. 혼합 증기의 확산 과정에서 일부는 수조(10)의 물에 용해되어 수조의 멸균과 정화 작용을 한다. 상기에서 바람 출구는 도시되지 않았지만, 확산통 외측에 배치되며, 바람출구의 단부 높이 근처에 확산통에 하나 이상의 개구부로 된 바람 주입구(43)가 형성된다.
도 3(b)의 확산통(46)에서의 혼합 증기의 확산도를 증대하기 위하여 확산통(46)의 내부에 가로 혹은 세로 방향으로 격벽(partition)을 설치(미도시)하여 증기의 확산 경로(path)를 길게 할 수 있다. 또한, 확산통(46)의 바람 주입구(43)에 주입되는 바람의 경로를 하부의 수면쪽으로 유도(도 1(b)의 바람 주입구(17)의 가이드 부재 설치)하여 혼합 공기와 증기의 혼합을 증대할 수도 있다.
본 발명의 플라즈마 소자(40)는 본 발명인의 출원특허(출원번호 10-2018-0046479호)에 기재된 장치들 중에 어느 하나를 채용한다: 즉, 탄소 부러쉬형 전극을 이용한 음이온 발생 소자, 침상전극 방식의 플라즈마 클러스터-소자, 그리고 유전층 상하에 전극을 형성한 면방전 형태의 유전장벽방전-소자들 중에 어느 하나의 방식의 채용이 가능하다. 이들 중에 유전장벽방전-소자의 플라즈마 발생 영역은 수 mm로서 소자의 크기는 종래 가습기의 팬(24)에 의한 유입 공기 흐름관 내부에 장착되는 크기로 설치된다. 플라즈마-소자의 전원장치의 전력은 수 W로도 충분한 플라즈마가 발생한다.
도 4는 본 발명에서 채용 가능한 플라즈마 모듈(410)의 개략도이다: (a)는 플라즈마 방출 다이오드(PED: Plasma Emitting Diode) 소자의 모듈이고, (b)는 침상형 모듈, 그리고 (c)는 카본브러쉬형 모듈이다. 각 소자의 플라즈마 발생 방식과 고전압 발생장치가 장착된 모듈을 도시하였다. 플라즈마 모듈은 일반적으로 소정의 DC-전압을 입력한다. 입력 DC-전압을 스위칭 방식으로 트랜스를 사용하여 출력 AC-전압(root-mean-square value)은 1 내지 3 kV의 범위로 하며, 전류는 mA의 크기 이며, 따라서 소모전력은 수 W 이하가 된다.
도 4(a)의 PED는 본 발명자의 출원특허 10-2017-0177591호에 나타나있다. 유전층의 상단면과 하단면에 제1 전극과 제2전극을 형성하고, 고전압발생부의 출력단에 연결하여, 유전층 위의 전극 사이에 플라즈마가 발생한다. 본 발명에서 유전재는 Quartz-판이나 세라믹(Al2O3)-판을 사용하는 경우 유전층의 두께는 0.5 mm 이하로 제한하고, 실리콘이 도포된 폴리이미드 필름(번 발명자의 출원특허 10-2018-0004509호)을 사용하는 경우는 유전층의 두께를 300 um 이하로 하여 구동전압이 3 kV 이하가 되도록 한다. 도 4(a)의 플라즈마-소자는 유전층 하부를 절연층을 설치하여 유전층 상부면의 단면 방전을 나타내었으나, 유전층 하부의 절연층을 제거하여 양면 방전 방식을 채용할 수 있다.
도 4(b)의 침상형 전극에 고전압이 인가되어 코로나 방전 방식의 미소 플라즈마 발생 모듈이다. 침상형 전극에 발생되는 플라즈마량이 극히 작기 때문에 하나 이상의 다중 전극침을 채용할 수 있다. 다중 침상형 전극의 플라즈마 모듈은 상용화되어 시중에 판매되고 있다.
도 4(c)는 탄소브러쉬형 전극에 고전압을 인가하여 플라즈마를 발생하는 모듈이다. 탄소브러쉬 끝에 미소 방전에 의하여 플라즈마 발생량이 적은 경우를 감안하여, 하나 이상의 다중형태의 모듈을 채용할 수 있다. 탄소브러쉬형 전극 모듈도 시판되고 있다.
본 발명에서는 도 4의 플라즈마 모듈(410)에서 플라즈마-소자(40)만을 팬(24)과 연계된 공기 흐름관 내부에 설치하고, 플라즈마 모듈(410)의 전원장치는 수조 저면부에 설치한다.
본 발명에서 플라즈마-소자에서의 오존 발생량은 입력 전력의 조정으로 가능하며, 오존의 인체 안전성을 감안하여 결정한다. 예컨대 플라즈마-소자에서의 오존 발생 농도는 바람 출구(25)로부터 0.1 ppm이하로 방출량을 제어하고, 증기가 발생하지 않는 경우의 증기 토출구(15)에서의 오존 방출량은 0.03 ppm 이하로 제어하는 것이 바람직하다. 실제로 증기 토출구(15)에서의 혼합 증기에서의 오존 계측은 현존 오존 계측기로 측정이 불가능하다. 다만, 토출구에서의 방출 증기에서의 오존 냄새는 인체의 코로 거의 인지하지 못하는 정도로 오존 방출을 제어하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 실시 예와 실험 예들에서 제시한 구체적인 수치들은 예시적인 것으로 필요에 따라 변형 가능함은 물론이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 가습기(물통 분리형), 200: 가습기(물통 일체형)
10: 수조(물통), 11: 수위 유지 밸브, 12: 수조 수위, 13: 최고 수위,
14: 증기 토출관, 15: 증기 토출구, 16: 세로 격벽, 17: 바람 주입구,
20: 하부 수조, 21: 초음파 진동자, 22: 하부 수위, 23: 외부공기 유입구,
24: 팬, 25: 바람 출구, 26: 전원장치,
30: 증기, 31: 증기 흐름, 32: 바람 흐름,
40: 플라즈마-소자, 41: 증기 포집관, 42: 증기 토출관, 43: 바람 주입구,
44: 증기 확산판, 45: 증기 확산구, 46: 증기 확산통
410: 플라즈마 모듈

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 초음파 가습기로서,
    상부 수조;
    상기 상부 수조 아래에 결합된 하부 수조; 및
    상기 하부 수조 저면 아래에 배치된 저면부;를 포함하고,
    상기 저면부는,
    외부 공기 흡입구;
    상기 외부 공기 흡입구 근처에 배치된 팬;
    상기 팬의 전방 또는 후방에 배치된 플라즈마 소자; 및
    상기 플라즈마 소자에 의해 생성된 플라즈마와 공기가 상기 하부 수조로 유입되도록 저면부에서 하부 수조로 형성된 바람 출구;를 포함하고,
    상기 하부 수조는,
    상기 하부 수조 저면에 배치되어 물로부터 증기를 생성하는 초음파 진동자; 및
    상기 상부 수조를 관통하여 외부로 통하는 증기 토출관;을 포함하고,
    상기 상부 수조는,
    상기 증기 토출관 상단이 위치되는 토출구; 및
    상기 하부 수조의 수위를 조절하도록 상부 수조와 하부 수조가 연결되는 곳에 설치된 수위 유지 밸브;를 포함하고,
    상기 증기 토출관은,
    증기를 포집하는 내관; 및
    상기 내관을 틈새를 두고 포위하여 증기를 토출하는 외관;을 포함하는 이중 관으로 구성되고,
    상기 내관은,
    상부가 막힌 관으로 구성되고,
    하단에 수위 면 위에 확장적으로 배치되는 확산판;과
    상기 바람 출구 높이에 배열되고, 상기 확산판 위로 돌출된 바람 출구로부터 공기를 유입시킬 수 있는 개구부 또는 개구관;을 구비하여,
    상기 팬에 의하여 외부 공기 흡입구로부터 유입되는 외부 공기와 플라즈마 소자로부터 발생되는 플라즈마 기체가 혼합되어 혼합 공기가 되고,
    상기 내관은 초음파 진동자에 의하여 발생된 증기를 포집하고,
    상기 혼합 공기가 수위 상부의 상기 바람 출구로 흘러 나오고,
    상기 내관에 포집된 증기와 바람 출구에서 흘러 나오는 혼합 기체가 혼합되어 혼합 증기가 생성되고,
    상기 혼합 증기는 내관 하단의 확산판에 의해 하부 수조의 수면 위로 확산되어 외관으로의 혼합 증기 확산 경로를 길게하여 혼합 증기와 혼합 공기 접촉 시간이 길어져 혼합 증기와 혼합 공기가 혼합되고, 상기 혼합 증기의 일부는 플라즈마 기체를 용해하여 용존수로 수조에 회귀하고, 싱가 혼합 증기의 또 다른 일부는 상기 증기 토출관을 통하여 가습 증기로서 상기 토출구를 통해 방출되는 플라즈마-증기 방출 가습기.
  4. 초음파 가습기로서,
    상부 수조;
    상기 상부 수조 아래에 결합된 하부 수조; 및
    상기 하부 수조 저면 아래에 배치된 저면부;를 포함하고,
    상기 저면부는,
    외부 공기 흡입구;
    상기 외부 공기 흡입구 근처에 배치된 팬;
    상기 팬의 전방 또는 후방에 배치된 플라즈마 소자; 및
    상기 플라즈마 소자에 의해 생성된 플라즈마와 공기가 상기 하부 수조로 유입되도록 저면부에서 하부 수조로 형성된 바람 출구;를 포함하고,
    상기 하부 수조는,
    상기 하부 수조 저면에 배치되어 물로부터 증기를 생성하는 초음파 진동자; 및
    상기 상부 수조를 관통하여 외부로 통하는 증기 토출관;을 포함하고,
    상기 상부 수조는,
    상기 증기 토출관 상단이 위치되는 토출구; 및
    상기 하부 수조의 수위를 조절하도록 상부 수조와 하부 수조가 연결되는 곳에 설치된 수위 유지 밸브;를 포함하고,
    상기 증기 토출관은,
    증기를 포집하는 내관; 및
    상기 내관은 서로 거리를 두고 배치되고, 증기를 토출하는 외관;을 포함하는 이중 관으로 구성되고,
    상기 내관은,
    상부가 막힌 관으로 구성되고,
    하단에 수위 면 위에 확장적으로 배치되는 확산판;과
    상기 바람 출구 높이에 배열되고, 상기 확산판 위로 돌출된 바람 출구로부터 공기를 유입시킬 수 있는 개구부 또는 개구관;을 구비하여,
    상기 팬에 의하여 외부 공기 흡입구로부터 유입되는 외부 공기와 플라즈마 소자로부터 발생되는 플라즈마 기체가 혼합되어 혼합 공기가 되고,
    상기 내관은 초음파 진동자에 의하여 발생된 증기를 포집하고,
    상기 혼합 공기가 수위 상부의 상기 바람 출구로 흘러 나오고,
    상기 내관에 포집된 증기와 바람 출구에서 흘러 나오는 혼합 기체가 혼합되어 혼합 증기가 생성되고,
    상기 혼합 증기는 내관 하단의 확산판에 의해 하부 수조의 수면 위로 확산되어 외관으로의 혼합 증기 확산 경로를 길게하여 혼합 증기와 혼합 공기 접촉 시간이 길어져 혼합 증기와 혼합 공기가 혼합되고, 상기 혼합 증기의 일부는 플라즈마 기체를 용해하여 용존수로 수조에 회귀하고, 싱가 혼합 증기의 또 다른 일부는 상기 증기 토출관을 통하여 가습 증기로서 상기 토출구를 통해 방출되는 플라즈마-증기 방출 가습기.
  5. 수조; 및
    상기 수조 하단에 배치된 저면부;를 포함하고,
    상기 저면부는,
    외부 공기 흡입구;
    상기 외부 공기 흡입구 근처에 배치된 팬;
    상기 팬의 전방 또는 후방에 배치된 플라즈마 소자; 및
    상기 플라즈마 소자에 의해 생성된 플라즈마와 공기가 상기 수조의 수면 위로 유입되도록 저면부에서 수조 상부에 이르도록 형성된 바람 출구;를 포함하고,
    상기 수조는,
    상기 수조 저면에 배치되어 물로부터 증기를 생성하는 초음파 진동자; 및
    상기 수조를 관통하여 외부로 통하는 증기 토출관;을 포함하고,
    상기 증기 토출관은,
    증기를 포집하는 내관과 증기를 토출하는 외관을 포함하는 이중 관으로 구성되고,
    상기 내관은,
    상부가 막힌 관으로 구성되고,
    내관 옆면에 다수의 개구부를 포함하여 상기 수조 저면으로부터 돌출된 바람 출구로부터 공기를 유입시킬 수 있고,
    상기 외관은,
    상기 내관을 간격을 두고 포위하며,
    상부는 막힌 면과 소정 면적의 개구부로 된 토출구;와
    외관 옆면에 하나 이상의 개구부로 된 바람 주입구;를 포함하여,
    상기 팬에 의하여 외부 공기 흡입구로부터 유입되는 외부 공기와 플라즈마 소자로부터 발생되는 플라즈마 기체가 혼합되어 혼합 공기가 되고,
    상기 내관은 초음파 진동자에 의하여 발생된 증기를 포집하고,
    상기 혼합 공기가 수위 상부의 상기 바람 출구로 흘러 나오고,
    상기 바람 출구에서 흘러 나오는 혼합 기체가 상기 바람 주입구로 유입되어,
    상기 내관에 포집된 증기와 바람 출구에서 흘러 나와 바람 주입구로 유입된 혼합 기체가 상기 내관 옆면에 다수의 개구부를 통해 혼합되어 혼합 증기가 생성되고,
    상기 혼합 증기는 외관 옆면에 의해 가두어져 수조의 수면 위로 확산되되, 혼합 증기와 혼합 공기 접촉 시간이 길어져 혼합 증기와 혼합 공기가 혼합되고, 상기 혼합 증기의 일부는 플라즈마 기체를 용해하여 용존수로 수조 물에 회귀하고, 싱가 혼합 증기의 또 다른 일부는 가습 증기로서 상기 토출구를 통해 방출되는 플라즈마-증기 방출 가습기.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서, 상기 내관과 외관은 비동축으로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마-증기 방출 가습기.
  8. 삭제
  9. 제5항에 있어서, 상기 증기 토출관은 그 하단이 수조 저면에 닿지 않게 된 것을 특징으로 하는 플라즈마-증기 방출 가습기.

  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    플라즈마 소자는 탄소-브러쉬형 음이온 발생 소자, 침상형 전극 플라즈마 클러스터-소자, 또는 유전장벽방전-소자들 중에 어느 하나를 포함하여 플라즈마 기체를 생성하는 플라즈마-증기 방출 가습기.
  13. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저면부는 전원장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마-증기 방출 가습기.




















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