KR102439532B1 - 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실내공기를 흡입하고 아크(arc) 방전 및 플라즈마 방전에 의해 정화 및 살균처리하여 고압분사하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡기관에 형성되는 분진 제거용 전처리 필터, 상기 분진 제거용 전처리 필터에 인접하여 형성되는 흡기 팬, 상기 흡기 팬에 의해 흡입된 오염기체를 여기하는 아크 방전부, 상기 아크 방전부에서 이송된 기체에 플라즈마를 인가하는 플라즈마 방전부, 상기 플라즈마 방전부 외부 및 내부에 설치되며 펄스형 가변 전원공급기(410), 제1 커스프 코일(420), 제2 커스프 코일(430), 영구자석(440)으로 구성되어, 전원공급기(410)에서 생성된 가변 펄스 형태의 고전압을 제1 커스프 코일(420) 및 제2 커스프 코일(430)에 인가하여 펄스형태 전자기 및 펄스형태 전자기가 중첩되어 생성되는 맥동 양자에너지와 영구자석의 N극에서 방출되는 자력선을 아크 방전부(200) 및 플라즈마 방전부(300)에 조사하여 방전효율을 향상시키는 맥동 양자에너지 생성부; 상기 플라즈마 방전부에 연결되고 오존 제거용 카본필터, 미세분진 제거용 헤파필터 및 정전기 제거용 금속필터가 내장되는 필터 장착부, 상기 필터 장착부의 일 단부에 형성되는 노즐, 및 상기 노즐에 연결되는 에어 분사구가 포함되며, 실내공기를 아크 방전에 의하여 여기하고 플라즈마 방전에 의해 이온화하여 오염물질, 악취를 분해하고 살균처리하되, 상기 아크 방전 및 플라즈마 방전에 의하여 발생하는 오존, 미세분진, 정전기를 각각 오존 제거용 카본필터, 미세분진 제거용 헤파필터 및 정전기 제거용 금속필터에서 각각 제거하고 분사함으로써 실내공기의 정화 및 살균, 재실자 의복의 오염물질 제거에 매우 적합하게 구성되는 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치를 제공한다.

Description

공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치{Air shower apparatus having functions of air purification and sterilization}
본 발명은 실내공기를 흡입하고 아크 방전 및 플라즈마 방전에 의해 정화 및 살균처리하여 고압분사하는 장치에 관한 것으로, 상세하게는 흡입된 실내공기를 아크 방전에 의하여 여기하고 플라즈마 방전에 의해 이온화하고, 이온화 과정에 맥동 양자에너지를 조사하여 오염물질, 악취를 분해 및 살균율을 향상 및 산화질소를 생성하여 사용자의 건강을 증진시키고, 상기 아크 방전 및 플라즈마 방전에 의하여 발생하는 오존, 미세분진, 정전기를 각각 오존 제거용 카본필터, 미세분진 제거용 헤파필터 및 정전기 제거용 금속필터에서 각각 제거하여 분사함으로써 실내공기의 정화 및 살균, 재실자 의복의 의복에 부착된 오염물질 제거에 매우 적합하게 구성되는 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치에 관한 것이다.
실내환경의 문제는 인간활동에 의해 발생하는 각종 오염물질이 실내에 방출되어 실내환경을 오염시키는 현상, 즉 실내오염에 의한 문제라고 할 수 있다.
실내 공기 중에는 물리적, 화학적 및 생물학적으로 다양한 오염물질이 존재할 수 있다. 이러한 오염물질들은 외부공기의 유입, 담배연기, 난방기, 오븐, 취사도구, 시멘트, 세정제, 건축자재, 페인트 등과 같은 복합적인 배출원에 기인하므로 그 배출량 역시 오염물질에 따라 상당한 편차를 나타내는 것으로 알려져 있다.
예를 들면, 서울시내에 위치한 한 백화점의 실내공기의 질을 측정, 분석한 결과, 탄산가스(CO2) 779 PPM, 이산화질소(NO2) 40 PPM, 포름알데히드(HCHO) 0.16 PPB, 총부유분진(TSP) 0.023 ㎍/㎥이고, 미생물은 진균류 297 CFu/㎥, 총세균 1622 CFu/㎥의 높은 수치로 나타났다. 또한, 산업계 공장의 사무실에서는 공정가스가 유입되어 암모니아(NH3), 황화수소(H2S), 벤젠(C6H6) 등과 같은 각종 악취성 유해물질이 유입되어 건강장애의 원인이 되는 것으로 조사되었다.
상기와 같은 실내오염물질들이 재실자의 의복의 섬유상 기공에 흡착되어 불쾌감을 유발할 뿐만 아니라 세균의 영양소로 작용하게 되고, 이로 인하여 증식하는 세균이 재실자의 건강에 악영향을 미치게 된다.
뿐만 아니라, 2019년 12월 1일부터 코로나바이러스-19가 전세계 퍼져 세계 보건기구(WHO)는 2020년 1월 31일 국제적 공중보건 비상사태를 선포했고, 2월 28일부로 코로나바이러스 감염증-19가 범유행 전염병임을 선포했다.
그런데 대부분의 식당, 상가 등에서는 실내 오염물질을 제거하거나 또는 실내 오염물질이 재실자의 의복의 섬유상 기공에 흡착되는 것을 방지하는 시설 또는 장치가 구비되어 있지 않은 상태이다.
또한, 종래의 의약품 제조공정, 반도체 제조공정, 정밀수술실 등에서는 필터를 사용하는 에어샤워 장치가 구비되어 있으며, 근래에는 일반적인 필터 외에 카본 등이 담지된 탈취필터, 은나노 카본 등이 담지된 항균필터 등을 사용하여 탈취, 세균 살균을 할 수 있는 에어샤워 장치가 구비되어 탈취, 살균을 실시할 수 있으나, 에어샤워 장치의 구조적 특성으로 인하여 필터류에 카본, 및 은나노 카본을 충분하게 담지할 수 없어서 탈취 및 세균살균에 대한 효과가 미흡하고 이들 필터에 의한 바이러스의 세균 살균 효과는 전혀없다.
예를 들면,대한민국 특허등록공보제10-1956143호(발명의 명칭:에어샤워게이트)에서는 실내외 출입구에 설치되어 출입하는 사람에게 묻은 미세먼지나 유해물질 및 냄새를 제거하고, 실내외의 공기질을 모니터릴 하여 공기청정이나 환기를 통해 쾌적하고 청정한 실내환경을 유지 및 관리할 수 있도록 하는 것으로 외출 등으로 인해 옷에 묻은 먼지 등을 제거하고, 에어커튼으로 실내외를 차단하므로 실내로 먼지가 유입되는 것을 방지하고, 실내의 공기를 여과하여 청정기능을 수행하고, 센서정보에 따라 실외의 공기를 여과하여 실내로 유입시켜 환기하며, 센서 정보에 따라 사용자의 신체부분에 따라 적합한 방식으로 분사하여 머리카락이 날리지 않게 하고, 측면분사각도가 아래쪽으로 경사져서 치마 등의 의류가 아래위로 펄럭거리지 않으며, 스마트 폰등의 무선 단말기에서 사용자의 정보를 수신하여 개별 사용자가 선호하게 분사되는 에어샤워 게이트로서 이 기술은 미세분진의 제진기능, 부유공기중 세균 및 바이러스의 살균기능 및 양자에너지 빌생 및 조사기능이 없다.
대한민국 특허등록공보제10-1565952호(소독액 분무기능을 갖는 에워샤워장치)는 본체에 설치된 메인필터를 거쳐 이물질이 제거된 청정 에어가 에어 분사노즐을 통해 내부로 고속분사되어 인체나 물품에 부착된 이물질을 제거하는 에어샤워부스와 내부의 공기를 흡입하고 흡입된 공기를 다시 에어샤워부스내로 공급 및 순환시키는 송풍기와 에어샤워부스 내로 분무되는 소독액이 저장되는 소독액탱크와 소독액 저장탱크에 저장된 소독액을 펌프를 이용하여 배관과 분무 노즐을 이용하여 에어샤워 내부로 분사하여 내부 공간, 물품, 인체를 소독하는 과정에서 과량의 소독액이 분무되어 잔여물이 생기지 않도록 제어하는 기능의 이 기술은 소독액이 지속적으로 소모되어 유지관리비가 상승하며 양자에너지 발생 및 조사기능이 없다.
대한민국 특허등록공보제10-1565950호(2차오염방지를 위한 필터 교체 알람 기능이 포함된 에어샤워 장치)에서는 청정에어가 분사노즐을 통해 내부로 고속 분사되어 인체나 물품에 부착된 이물질을 제거하고 송풍기를 이용하여 에어샤워 부스 내부의 에어를 흡입과정 중에 탄성부재에 필터 일측에 MCU와 연결된 필터 오염도 측정센서가 부착된 메인필터가 송풍기의 흡인력에에 의해 기울어져 접지되어 필터 오염도를 MCU에 전송 및 기계적 결함에 의해 송풍기가 가동되지 않은 상태에서 필터 오염도 측정센서가 접지되면 경고음을 취명하거나 알람 등을 점멸시켜 필터의 2차 오염 방지를 위한 필터 교체 일람 기능이 포함된 에어샤워 장치로서 이 기술은 공기 중 세균 및 바이러스의 살균기능이 없고 양자에너지 발생 및 조사기능이 없다.
결론적으로 종래의 에어 샤워 장치는 분진을 제거하는 것을 위주로 하는 공기 정화 장치이기 때문에, 정작 유해한 실내오염물질을 제거하지 못할 뿐만 아니라 탈취 및 코로나바이러스-19 같은 살균 효과가 매우 미흡하다는 문제점이 있다.
대한민국 특허등록공보 제10-1956143호 대한민국 특허등록공보 제10-1565952호 대한민국 특허등록공보 제10-1565950호
본 발명의 목적은 흡입된 실내공기를 아크 방전에 의하여 여기하고 플라즈마 방전에 의해 이온화하는 과정에 맥동 양자에너지를 조사하여 오염물질, 악취를 분해 및 세균 및 부유바이러스를 살균하고 동시에 산화질소를 생성하여 사용자의 건강을 증진시키고, 상기 아크방전 및 플라즈마 방전에 의하여 발생하는 오존을 제거하고, 미세분진, 정전기를 각각 오존 제거용 카본필터, 미세분진 제거용 헤파필터 및 정전기 제거용 금속필터에서 각각 제거하여 이온화된 공기를 고압분사함으로써 실내공기의 정화 및 살균, 재실자 의복에 부착된 오염물질 제거에 매우 적합하게 구성되는 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에서는 흡기관에 연결 형성되는 분진 제거용 전처리 필터;
상기 분진 제거용 전처리 필터에 인접하여 흡입용 팬(FAN)이 설치되어 외부공기를 도입하는 외기 도입부;
상기 흡기 팬에 의해 흡입된 오염기체를 여기하도록 아크 방전기가 형성되고 상기 아크방전기를 수용하는 아크 방전 지지관의 내주면에 전자파 차폐층이 형성되고 외주면에 흡음재층이 형성되는 아크 방전부;
상기 아크 방전부에서 이송된 기체에 플라즈마를 인가하도록 접지전극과 방전극이 형성되고 상기 접지전극과 방전극을 수용하는 플라즈마 전극 지지관의 내주면에 전자파 차폐층이 형성되고 외주면에 흡음재층이 형성되는 플라즈마 방전부;
아크 방전부 및 플라즈마 방전부 외부 일측 원주면에 제1 커스프 코일 및 제2 커스프 코일을 간격을 두고 설치 및 제1 커스프 코일 및 제2 커스프 코일이 설치된 동일 위치의 내부에 원주방향으로 간격을 두고 N극이 마주보게 영구자석을 복수개 설치한 후 전원공급기에서 생성된 펄스형태의 전원을 제1 커스프 코일 및 제2 커스프 코일에 인가하여 서로 반대방향의 펄스형태의 자기장이 중첩되고 소멸된 상태에서 생성되는 맥동양자에너지를 아크 방전부 및 플라즈마 방전부에 조사 및 영구자석의 N극에서 방출되는 자력선을 조사하여 방전효율을 향상시키는 맥동 양자 에너지 발생부;
상기 플라즈마 방전부에 연결되고 오존 제거용 카본필터, 미세분진 제거용 헤파필터 및 동(銅) 또는 스테인레스 스틸 재질로 이루어져서 접지되는 정전기 제거용 금속필터가 내장되는 필터 장착부;
상기 필터 장착부의 일 단부에 형성되는 노즐; 및
상기 노즐에 연결 형성되는 적어도 하나의 에어 분사구;
를 포함하는 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치가 제공된다.
본 발명에 의한 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치는 흡입된 실내공기를 아크 방전에 의하여 여기하고 플라즈마 방전에 의해 이온화되고, 이온화된 공기로 오염물질, 악취를 분해하고 부유 세균 및 바이러스를 살균처리한 청정공기를 실내에 고압분사함으로써 공기정화 및 살균효율이 대폭 향상되는 효과를 지니고 있다.
또한, 본 발명의 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치는 아크 방전 및 플라즈마 방전 시 발생하는 오존, 미세분진, 정전기를 각각 오존 제거용 카본필터, 미세분진 제거용 헤파필터 및 정전기 제거용 금속필터에서 각각 제거함으로써 식당, 상가 등의 시설은 물론 의약품 제조공정, 반도체 제조공정, 정밀수술실 등의 각종 산업현장에서 실내공기의 정화 및 살균에 매우 적합하다는 특성을 지니고 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 에어샤워 장치의 전체구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 에어샤워 장치의 아크 방전부의 예시도이다,
도 3은 아크 방전부를의 전원 공급기를 나타낸 계통도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 에어샤워 장치의 플라즈마 방전부를 예시도이다.
도 5는 플라즈마 방전부를의 전원 공급기를 나타낸 계통도이다.
도 6은 맥동 양자에너지 발생기를 나타낸 단면도이다.
도 7은 필터 장착부를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 에어샤워 장치의 본체를 개략적으로 도시한 작용상태도이다.
본 발명은 동일한 출원인이 선행 출원한 한국특허출원 제2009-98693호를 응용한 개량발명으로서, 흡입된 실내공기에 맥동양자에너지를 조사하면서 아크 방전에 의하여 여기하고 플라즈마 방전에 의해 이온화하여 오염물질, 악취를 분해하고 살균처리하는 정화효율을 향상시키고, 상기 아크 방전 및 플라즈마 방전에 의하여 발생하는 오존, 미세분진, 정전기를 각각 오존 제거용 카본필터, 미세분진 제거용 헤파필터 및 정전기 제거용 금속필터에서 각각 제거하고 실내로 분사함으로써, 실내공기의 정화 및 살균에 매우 적합한 특성을 지닌 기술사상으로 하고 있다.
도면과 실시예를 참조하여 본 발명의 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 에어샤워 장치의 전체구조를 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 에어샤워 장치의 아크 방전부를 예시한 것이고, 도 3은 아크 방전부를의 전원 공급기를 나타낸 계통도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 에어샤워 장치의 플라즈마 방전부를 예시한 것이고, 도 5는 플라즈마 방전부를의 전원 공급기를 나타낸 계통도이고, 도6은 맥동 양자에너지 발생기를 나타낸 단면도이고, 도7은 필터 장착부를 나타낸 단면도이고, 도 8은 본 발명의 에어샤워 장치의 본체를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 우선 본 발명의 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치는 흡기관에 연결 형성되는 분진 제거용 전처리 필터가 포함된다.
실내 오염기체를 흡입하는 흡기관(110)이 형성되고, 상기 흡기관(110)으로 흡기된 오염기체가 아크 방전에 의해 여기되고 플라즈마 방전에 의해 이온화되며,맥동 양자에너지가 조사되어 오염물질, 악취유발 물질이 분해되고 공기 중 부유세균 및 바이러스가 살균처리되어 공기정화 효율을 향상시킨다.
실내공기 중에는 물리적, 화학적 및 생물학적으로 다양한 오염물질이 존재하며, 이러한 오염물질들 중에는 분진이 포함되어 있다. 분진이 함유된 오염기체가 흡기관(110)으로 흡입되면, 상기 오염기체의 분진이 아크 방전, 플라즈마 방전을 방해하여 오염기체가 충분히 정화 및 살균처리되지 않을 뿐만 아니라, 분진으로 인하여 아크 방전부(200)의 아크 방전기, 플라즈마 방전부의 접지전극과 방전극이 손상되는 현상이 발생하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 흡기관(110)의 입구 또는 내부에 오염기체를 여과하여 분진을 분리하는 분진 제거용 전처리 필터(120)가 형성된다. 흡기관(110)에 장착된 분진 제거용 전처리 필터(120)에 의해 오염기체가 여과되어 분진이 분리 제거되며, 상기와 같이 분진이 제거된 상태인 오염기체가 아크 방전부(200)로 이송되어 아크 방전기의 아크 방전에 의해 여기되므로, 분진으로 인한 전극 손상이나 방전효율 저하가 발생하지 않는다.
또한, 본 발명의 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치는 상기 분진 제거용 전처리 필터에 인접하여 형성되는 흡기 팬(130)이 포함된다.
흡기관(110) 내부에서 분진 제거용 전처리 필터(120)와 인접한 위치에 실내공기를 흡입하여 아크 방전부(200)로 이송하도록 흡기 팬, 에어펌프 등의 기체 이송 기기가 형성된다. 상기와 같이 흡기관(110)의 내부에 장착된 흡기 팬(130)은 에어샤워 장치 내부의 오염기체를 흡입하고, 상기 에어샤워 장치에서 정화 및 살균처리된 공기를 다시 실내로 고압 분사하는데 소요되는 압력을 제공하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치는 상기 흡기 팬에 의해 흡입된 오염기체를 여기하도록 아크 방전기가 형성되고 상기 아크 방전기를 수용하는 아크 방전 지지관의 내주면에 전자파 차폐층이 형성되고 외주면에 흡음재층이 형성되고 외부 일측면에 맥동 양자에너지 발생기가 설치되는 아크 방전부(200)가 포함된다.
흡기관(110)에 연결되어 흡기 팬(130)에 의해 이송된 오염기체에 고전압을 인가하여 고에너지 상태로 여기하여 상기 오염기체에 함유된 오염물질을 분해하고 세균을 살균처리하는 아크 방전부(200)가 형성된다.
이러한 아크 방전부(200)는 오염기체를 여기하도록 아크 방전하여 아크 방전대를 형성하는 아크 방전기(210)와 상기 아크 방전기(210)를 포용하는 금속 재질의 아크 방전지지관(220), 전원공급기(230)으로 이루어지고, 상기 아크 방전 지지관(220)의 내주면에는 기 공지된 전자파 차폐재로 이루어지는 전자파 차폐층(211)이 형성되고 아크 방전 지지관(220)의 외주면에는 기 공지된 흡음재로 이루어지는 흡음재층(222)이 형성되는 구조를 이루며 외부 일측면에 맥동 양자에너지발생장치(400)가 설치된다.
아크 방전부(200)의 아크 방전 지지관(220)에 내장된 아크 방전의 구성은 전원공급기(230), 촉발전극(210a)과 접지전극(210b)으로 이루어져서, 전원공급기(230)에서 생성된 고전압 인가된 촉발전극(210a)과 접지전극(210b) 사이에서 방전되면서 고에너지 전자가 생성되고, 상기 생성된 고에너지 전자가 집속되어 아크 방전기(210)의 촉발전극과 접지전극 사이에서 아크 방전대가 형성되며 외부 일측면에 설치된 맥동 양자에너지 발생기(400)의 제1, 제2 커스프 코일(420,430)에서 펄스(Pulsed electromagnetic field; PEMF)형태의 자기장이 생성 및 서로 반대방향의 자기장이 중첩되고 소멸된 상태에서 생성되는 맥동양자에너지가 조사되어 방전효율을 향상시킨다.
도 3은 도 2의 아크 방전부의 전원공급 계통을 나타낸 단면도로서, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면, 상기 전원 공급기(230)은 승압 변압기(231), 정류회로 (232), 입력모듈(233a), 연산모듈(233b), 및 PWM(펄스폭 변조: Pulse width modlation)제어방식과 펄스 주파수 변조(PFM: pulse frequence modlation) 및 펄스 주파수(밀도) 제어(PDM), 펄스 반복율 제어(PRR) 기능이 내장된 제어모듈(233c)로 구성된 제어부(233), 전류검출센서(234)로 구성되어, 단상 220V, 60Hz의 교류전원을 승압 변압기(231)에 공급하면 승압 변압기(231)에서 단상 220V, 60Hz의 교류전원을 10 내지 50KV 범위이고, 주파수는 10KHz 내지 30KHz로 승압 및 변조하여 펄스(Pulsed electromagnetic field; PEMF)형태의 가변 교류전원을 생성한다.
상기 제어부(233)의 입력모듈(233a)은 촉발전극(210a) 및 접지전극(210b)에 공급되는 교류전원의 단계별 전압값(V), 즉, 촉발전극(210a) 및 접지전극(210b)에 흐르는 가변전류의 최소(mA) 및 최대값(A), 가변자기장의 최소값(mT) 및 최대값(T), 단계별 전원 공급시간(초 내지 분, 또는 분 내지 시간)등의 공급되는 전류값, 전압값, 펄스폭, 펄스밀도펄스 주기, 주파수버스트 길이, 주 전원 공급시간 및 정지시간(타이머 기능), 스위칭 소자기능 등의 변수(Parameter)가 내부에 내장된 프로그램에 사용자가 상기 입력모듈(233a)의 모니터(미도시)에 상기 각각의 변수(Parameter)를 예를 들면, 1 내지 10단계로 구분된 단계 중 운전단계를 설정한 다음 선정된 단계의 데이터를 입력한다.
상기 연산모듈(233b)은 입력모듈(233a)에 사용자가 입력한 복수개의 변수(Parameter)를 연산 프로그램을 실행하여 가변 전압, 전류량을 연산하는데, 해당하는 데이터를 미리 생성하여 자기장 전압값과 전류값을 일대일 매칭시키는 형태로 전류값을 생성할 수 있다.
상기 전류제어모듈(233c)은 연산모듈(233b)로부터 전송된 전류값에 따라 촉발전극(210a) 및 접지전극(210b) 최적의 방전이 수행되도록 전압과 전류를 생성하여 전극(210a,210b)에 공급과정 중에 인입선 중 한 선에 또는 각각의 선에 설치된 전류 검출센서(234)가 촉발전극(210a) 및 접지전극(210b)의 인입선 중 한 선에 또는 각각의 선에 흐르는 전압과 전류치를 검출하여 연산 모듈(123b)에 실시간 전송하면 상기 입력모듈(123a)에 사용자가 입력된 변수(Parameter)별 설정값과 비교하여 설정값의 상한 및 하한값에 이탈시 연산 프로그램을 실행하여 설정값의 상한 및 하한값에 이탈을 본래 설정값에 복원될 수 있도록 수정된 변수(Parameter)별 설정값을 전압 및 전류제어모듈(233c)에 전송하여 전압 및 전류제어모듈(233c)에서 단계별 변수별 수정된 전압 및 전류에 적합한 펄스(Pulsed electromagnetic field; PEMF)형태의 가변 교류전원을 촉발전극(210a) 및 접지전극(210b)에 공급한다.
또한, 연산모듈(233b)은 상기 생성된 전류값과 상기 전류 검출센서(234)로부터 수신된 현재 촉발전극(210a) 및 접지전극(210b)에서 디지털화된 수신된 전압 및 전류값을 비교하여 그 차이에 따른 PID 제어를 통해 요구되는 전압 및 전류값을 상기 전압 및 전류제어모듈(233c)에 전송한다.
상기 에어팬(FAN)(130)에 의해 가압된 공기는 간격을 두고 아크방전부(200) 내부에 서로 마주보게 설치된 촉발전극(210a) 및 접지전극(210b) 사이를 통과하면서 전원공급기(230)에서 생성된 고전압을 인가받아 촉발전극(210a) 및 접지전극(210b) 사이에서 아크 방전이 개시되는데, 방전과정에서 요구되는 전원 공급기(230)의 출력측의 전계 전자에너지(IE,eV)는 공기 중 산소(O2) 분자의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);12.0857eV 이상, 오존(O3)을 해리할수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);12.53eV 이상, 질소(N2)분자의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);15.581eV 이상, 새집증후군 대표 물질인 포름 알데히드(HCHO)의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);10.86eV 이상, 휘발성 유기화합물질(VOCs)의 하나인 톨루엔(C7H8)의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);8.828eV 이상, 실내 환기 지표물질인 이산화탄소(CO2)의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);13.777eV 이상, 혈액의 응고 및 두통을 유발하는 불완전 연소 생성물인 일산화탄소(CO)의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);14.0414eV 이상, 악취물질 암모니아(NH3)의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);10.07eV 이상, 황화수소(H2S)의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);10.457eV 이상이 되도록 출력측 전압은 10 내지 50KV 범위이고, 주파수는 10KHz 내지 30KHz 범위로 촉발전극(210a) 및 접지전극(210b)에 인가 및 방전하여 유입된 실내 오염공기를 정화하는 전기 화학적 반응은, 전기전자 에너지를 e로, M을 Na, K, Ca, Mg라 표기할 때 다음과 같이 이루어진다.
먼저, 공기구성물질 중 산소분자 및 질소분자의 해리반응은 아래와 같은 단계로 이루어진다.
1) e + O2 → O + O + e
2) e + N2 → N + N + e
3) e + O2 → O- + O
또한, 이온화반응은 아래와 같은 단계로 이루어진다.
1) e + N2 → N + N+ + 2e
2) e + N2 → N2+ + 2e
3) e + O2 → O + O+ + 2e
4) e + O2 → O2+ + 2e
또한, 산화반응은 아래와 같은 단계로 이루어진다.
1) e + O2 → O + O
2) O + NO + M → NO2 + M
3) O + H2O → OH + OH
4) OH + NO2 → HNO3
또한, 환원반응은 아래와 같은 단계로 이루어진다.
1) e + N2 → e + N + N
2) N + NO → N2 + O
상기 산화반응에 의해 산소 원자(O),산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 히드록실이온(OH- Radical) 이온 등 활성기체가 생성된다.
또한, 아크방전과정에서 생성되는 고전계전자에너지를 외부 공기 도입부(100)의 흡기 팬(130)의 가압력으로 아크방전부(200) 내부로 유입되는 공기에 인가하여 해리, 여기, 이온화, 산화, 환원 반응 등의 전기 화학적 반응으로 생성되는 오존과 질소분자 공유결합을 해리하여 식 1, 식 2와 같이 산소(O2)와 산화질소(NO)를 생성한다.
e +2O3 + 3N2 →6NO-------------식1
e +O3 + N → O2 + NO ---------식2
* e는 아크방전과정에서 오존과 질소분자에 인가되는 고전계 전자에너지
또한, 전기화학적 반응과정에서 공기 중 세균 및 바이러스를 살균하는 OH Radical 활성종 생성반응은 공기 중 수증기의 물분자를 해리하여 생성하는 아래와 같은 단계로 이루어진다.
1) e + H2O → H+ + OH-
2) e + H2O → H + OH + e
3) O + H2O → 2OH-
상기와 같이 산소이온(O), 일중항 산소(1O2)등의 산소활성종(ROS) 및 물분자가 해리되어 발생되는 히드록실이온(OH- Radical)이 유입되는 청정공기 중의 코로나19 바이러스, 메르스 바이러스, 사스바이러스, 에볼라 바이러스, 박테리아등의 세균의 생물막을 천공하여 내부기관의 손상 및 세포밖으로 유출시켜 살균 또는 멸균한다.
또한 상기와 같이 아크방전과정중에 생성되는 고전계전자에너지를 인가하여 오염공기 중 포름 알데히드(HCHO)의 공유결합, 휘발성 유기화합물질(VOCs)의 하나인 톨루엔(C7H8)의 공유결합, 이산화탄소(CO2)의 공유결합, 일산화탄소(CO)의 공유결합, 암모니아(NH3)의 공유결합, 황화수소(H2S)의 공유결합이 해리되고, 해리된 이온들간의 이온결합, 또는 공기구성분자의 해리된 산소 이온(O), 산화질소(NO), 수소이온(H+), 히드록실이온(OH- Radical) 이온 등 활성기체와의 산화반응, 환원반응으로 악취물질이 정화된다.
또한, 아크 방전부(200)로 유입된 오염기체는, 펄스(Pulsed electromagnetic field; PEMF)형태의 가변 교류전원이 인가되는 아크 방전기(210)의 촉발전극(210a)과 접지전극(210b) 사이의 아크 방전대를 통과하면서 고에너지 전자에 의해 여기 상태로 전환되어 오염기체 중의 오염물질이 분해되고, 활성산소, OH라디칼 등에 의해 공기중 부유되는 세균 및 부유바이러스의 생물막이 천공되어 기관의 손상 및 유출로 세균이 강력하게 살균된다. 구체적으로 아크 방전기(210)의 아크 방전 전극에서 아크가 방전되어 생성되는 고에너지가 인가되어 해리, 여기, 이온화, 산화, 환원 반응등의 전기화학적 반응으로 공기구성분자 및 공기 중에 함유된 오염기체의 해리 과정에서 산화력이 매우 강력한 활성산소, 활성질소, 수소원자, CH3라디칼, OH라디칼 등의 아크 활성분자가 발생하게 되며, 상기 아크 활성분자가 오염기체의 오염물질과 직접 접촉하면서 상기 오염 물질의 부하에 비례하여 1차 산화시켜서 인체에 무해한 화합물로 용이하게(효율적으로) 변환시키는 것이다.
상기 아크 방전부(200)의 전원 공급기(230)에서 촉발전극(210a) 및 접지전극(210b)에 인가되는 전압이 산소(O2) 분자의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);12.0857eV 이상의 고전압을 인가하지 않을 때는 식 1과 같이 산소분자(O2)가 부분 해리되어 오존이 생성된다.
e + O + O2* → O3 -------------------- 식 1
반대로 전원공급기(230)에서 촉발전극(210a) 및 접지전극(210b)에 인가 전압이 오존(O3)을 해리할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);12.53eV 이상의 고전압을 인가할 때는 식 2과 같이 오존(O3)이 완전 해리되어 산소원자(O)와 산소분자(O2)로 해리된다.
e + O3 → O + O2 -------------------- 식 2
또한 촉발전극(210a) 및 접지전극(210b)에서 방전시 방전점의 표면온도는 6000℃ 내지 10000℃ 범위의 고온으로 유지되므로 이 고온 표면에 접촉되는 오존(O3)은 열분해에 의해 식 3과 같이 산소원자(O)와 산소분자(O2)로 해리된다.
O3 + 열(T) → O + O2 -------------------- 식 3
또한 촉발전극(210a) 및 접지전극(210b)에서 방전시 질소분자(N2)가 질소원자(N)로 해리되고, 오존(O3)이 해리된 질소원자(N)와 반응하여 식 4와 같이 산소분자(O2)와 산화질소(NO)를 생성하며 해리된다.
O3 + N → O2 + NO -------------------- 식 4
또한 아크 방전부 외부를 감싸는 맥동 양자에너지 발생기는 상기 펄스형 가변 전원공급기(410), 제1 커스프 코일(420), 제2 커스프 코일(430), 영구자석(440)으로 구성된다. 맥동 양자에너지 발생기(400)의 제1 커스프 코일(420) 및 제2 커스프 코일(430)에 펄스형 가변 전원공급기(410)에서 전원이 공급되어 생성되는 펄스형 전자기가 중첩되어 제로 자기장 상태에서 생성되는 맥동 양자에너지가 조사 및 영구자석(440)의 N극에서 방출되는 자력선에 의해 아크 방전효율(밀도)를 향상하고, 아크방전 과정에서 생성되는 전자와 활성종(산소이온, 질소이온 히드록실 라디칼)등의 수명을 연장하여 악취유발물질 제거율, 부유공기중 세균 및 바이러스의 살균율, 오존 분해율을 향상한다.
그런데, 상기와 같이 아크 방전기(210)의 아크 방전으로 발생되는 아크 활성분자가 오염기체의 오염물질과 직접 접촉하면서 상기 오염물질을 산화시켜서 인체에 무해한 화합물로 변환시키는 과정에서 인체에 유해한 전자파, 85~88 데시벨의 소음, 오존 및 정전기가 발생하게 되는 것이 필연적이다. 이러한 전자파, 소음, 오존 및 정전기를 대폭 저감 내지 제거하지 않으면 실내 용도의 에어샤워 장치로 사용하는 것이 매우 곤란하다.
아크 방전기(210)의 아크 방전으로 발생되는 전자파는 오염기체에 함유된 오염물질의 분해를 어느 정도 촉진하는 기능을 지니고 있으나, 인체에는 매우 유해하다는 문제가 있다. 따라서, 아크 방전기(210)의 아크 방전으로 발생되는 전자파를 차폐하도록 상기 아크 방전기(210)를 수용하는 아크 방전 지지관(220)의 내주면에 전자파 차폐재로 이루어지는 전자파 차폐층(211)이 형성된다. 전자기기에서 발생하는 전자파를 차폐하는 전자파 차폐재는, 전도성 재질로 이루어져서 전자파를 반사하는 기능을 지닌 반사형 전자파 차폐재 또는 반전도성 재질로 이루어져서 전자파를 흡수하는 기능을 지닌 흡수형 전자파 차폐재로 구분되는데, 본 발명에서는 전자파를 반사하는 기능을 지닌 반사형 전자파 차폐재가 사용되어 아크 방전 지지관(220)의 내주면에 전자파를 반사하는 전자파 차폐층(211)을 형성하는 것이, 아크 방전기(210)의 아크 방전으로 발생되는 전자파를 반사하여 아크 방전부(200) 외부로 유출되는 것을 차단하는 동시에 상기 반사된 전자파가 오염물질 분해를 촉진할 수 있다는 측면에서 바람직하다.
구체적으로, 아크 방전부(200)의 아크 방전 지지관(220)의 내주면에 전자파 반사 및 차폐 기능이 탁월하고 유연성을 지닌 전도성 카본, 소프트 페라이트, 및 카본섬유 부직포로 이루어지는 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 반사형 전자파 차폐재가 포용되어 일정한 두께의 전자파 차폐층(211)이 구성된다. 아크 방전 지지관(220)의 내주면에 형성된 전자파 차폐층(211)은 아크 방전기(210)의 아크 방전으로 발생되는 전자파를 반사하여 아크 방전부(200) 외부로 유출되는 것을 차단함으로써 인체에 악영향을 미치는 것을 방지하는 동시에, 상기 반사된 전자파가 아크 방전부(200) 내부에서 오염물질이 분해되는 것을 촉진함으로써 오염물질의 제거효율을 향상시키게 된다.
이 외에도, 아크 방전기(210)의 아크 방전으로 발생되는 85~88 데시벨의 소음을 저감하도록 아크 방전 지지관(220)의 외주면에 폴리우레탄 폼, 합성수지 함침 부직포, 미세다공성 세라믹 등과 같은 기 공지된 흡음재로 이루어지는 흡음재층(222)이 형성되어, 아크 방전기(210)의 아크 방전으로 발생하는 소음을 흡수하여 아크 방전부(200) 외부로 유출되는 것을 차단하게 된다.
도 4는 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치의 플라즈마 방전부를 나타낸 단면도로서, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 상기 플라즈마 방전부(300)는 상기 아크 방전부(200)에서 이송된 기체에 플라즈마를 인가하도록 전원공급기 및 접지전극(310,320)과 방전극이 형성되고 상기 접지전극과 방전극을 수용하는 플라즈마전극 지지관의 내주면에 전자파 차폐층이 형성되고 외주면에 흡음재층이 형성되고,외부 일측면에 전원공급기,제1,제2 커스프 코일로 구성되는 맥동 양자에너지 발생기 설치되는 플라즈마 방전부가 포함된다.
삭제
플라즈마 방전부(300)는 아크 방전부(200)에서 1차 정화 및 살균 처리되어 이송된 오염기체에 플라즈마를 인가하여 이온화시키고 오존을 해리(분해)함으로써 상기 오염기체에 함유된 오염물질을 2차 분해하고 세균을 살균처리한다.
삭제
이러한 플라즈마 방전부(300)의 구성은 오염기체에 플라즈마를 인가하여 펄스 코로나 방전대(pulsed corona discharge)를 형성하는 접지전극(310)과 방전극(320), 전원공급기(340) 및 상기 접지전극(310)과 방전극(320)을 포용하는 금속 재질의 플라즈마전극 지지관(330)으로 이루어지고, 상기 플라즈마전극 지지관(330)의 내주면에는 기 공지된 전자파 차폐재로 이루어지는 전자파 차폐층(331)이 형성되고 플라즈마전극지지관(330)의 외주면에는 기 공지된 흡음재로 이루어지는 흡음재층(332)이 형성되며 외부 일측면에는 맥동양자에너지 발생기(400)의 제1, 제2 커스프 코일(420,430) 및 전원 공급기(410)이 설치되는 구조를 이루게 된다.
또한, 맥동양자에너지 발생기(400)의 제1, 제2 커스프 코일(420,430)이 설치되는 동일한 지점의 본체 내부에는 네오디움 재질의 영구자석(440)이 설치된다.
플라즈마 방전부의 플라즈마 전극지지관(330)에 접지전극(310)과 방전극(320)이 내재되어, 전원공급기(340)에서 생성된 고전압이 인가된 접지전극(310)과 방전극(320) 사이에서 무수히 많은 반응점(reaction spot)이 생성되어 펄스 코로나 방전대가 형성된다.
도 5는 도 4의 플라즈마 방전부의 전원공급 계통을 나타낸 단면도로서, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면, 상기 전원 공급기(340)는 교류전원 공급기(341a), 직류전원 공급기(341b), 승압 변압기(342), 전원 자동전환 공급기(ATS:343), 고주파 생성출력부(344), 스위칭소자(345), 제어부(346)로 구성되어, 전원공급부(340)의 교류전원 공급기(341a)에서 단상 220V, 60Hz의 교류전원을 승압 변압기(341)에 공급하면 승압 변압기(341)에서 단상 220V, 60Hz의 교류전원을 전압은 10 내지 30KV 범위로, 주파수는 10KHz 내지 30KHz로 승압하여 자동전환 공급기(ATS:343)를 경유하여 발진기(344a), 주파수분배부(344b), 조절부(344c), 증폭부(344d)로 구성된 고주파 생성 및 출력부(344)에 공급하면 발진기(344a)에서 플라즈마 방전에 필요한 데이터를 사전에 프로그램하여 제어부(346)에 입력되고 접지전극(310)과 방전극(320)에 인가될 적합한 전자파를 생성하여 주파수 분배부(344b)에 인가하면, 주파수분배부(344b)에서 발진기(344a)에서 생성된 전자파를 접지전극(310)과 방전극(320)에서 충분한 방전반응이 수행될 수 있도록 고주파신호로 변환하여 조절부(344c)에 인가하면 조절부(344c)에서 제어부(346)의 제어에 따라 주파수분배부(344b)에서 생성된 고주파 신호의 펄스를 조절 및 고주파의 강도를 조절하여 증폭부(344d)에서 조절부(344c)를 통한 고주파 펄스신호를 증폭하여 스위칭 소자(345)를 거쳐 접지전극(310)과 방전극(320)에 인가한다.
삭제
상기 전원 공급기(340)의 출력측의 측의 전계 전자에너지(IE,eV)는 에어팬(FAN)(130)에 의해 가압된 플라즈마 방전부(300) 내부에 서로 마주보게 설치된 접지전극(310) 및 방전전극(320)사이를 통과하면서 전원공급기(340)에서 생성된 고전압을 인가받아 접지전극(310) 및 방전전극(320) 사이에서 플라즈마 방전이 개시되며, 외부 일측면에 설치된 맥동 양자에너지 발생기(400)의 제1, 제2 커스프 코일(420,430)에서 펄스(Pulsed electromagnetic field; PEMF)형태의 자기장이 생성 및 맥동양자에너지가 플라즈마 방전부에 조사되어 방전효율을 향상시킨다.
또한, 방전과정에서 생성되는 전계전자 에너지(IE,eV)는 공기 중 산소(O2) 분자의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);12.0857eV 이상, 오존(O3)을 해리할수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);12.53eV 이상, 질소(N2)분자의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);15.581eV 이상, 새집증후군 대표 물질인 포름 알데히드(HCHO)의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);10.86eV 이상, 휘발성 유기화합물질(VOCs)의 하나인 톨루엔(C7H8)의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자에너지(IE,eV);8.828eV 이상, 실내 환기 지표물질인 이산화탄소(CO2)의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);13.777eV 이상, 혈액의 응고 및 두통을 유발하는 불완전 연소 생성물인 일산화탄소(CO)의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);14.0414eV 이상, 악취물질 암모니아(NH3)의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);10.07eV 이상, 황화수소(H2S)의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);10.457eV 이상이 되도록 출력측 전압은 10 내지 50KV 범위이고, 주파수는 10KHz 내지 30KHz 범위로 접지전극(310) 및 방전전극(320)에 인가받아 방전하여 유입된 실내 오염공기에 대한 전기 화학적 반응은, 전기전자 에너지를 e로, M을 Na, K, Ca, Mg라 표기할 때 다음과 같이 이루어진다.
먼저, 해리반응은 아래와 같은 단계로 이루어진다.
1) e + O2 → O + O + e
2) e + N2 → N + N + e
3) e + O2 → O- + O
또한, 이온화반응은 아래와 같은 단계로 이루어진다.
1) e + N2 → N + N+ + 2e
2) e + N2 → N2+ + 2e
3) e + O2 → O + O+ + 2e
4) e + O2 → O2+ + 2e
또한, 산화반응은 아래와 같은 단계로 이루어진다.
1) e + O2 → O + O
2) O + NO + M → NO2 + M
3) O + H2O → OH + OH
4) OH + NO2 → HNO3
또한, 환원반응은 아래와 같은 단계로 이루어진다.
1) e + N2 → e + N + N
2) N + NO → N2 + O
상기 산화반응에 의해 산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 히드록실이온(OH- Radical) 이온 등 활성기체가 생성된다.
또한, 플라즈마 방전과정에서 생성되는 고전계전자에너지를 외부 공기 도입부(100)의 흡기 팬(130)의 가압력으로 플라즈마 방전부(300) 내부로 유입되는 공기에 인가하여 해리, 여기, 이온화, 산화, 환원 반응등의 전기 화학적 반응으로 생성되는 오존과 질소분자 공유결합을 해리하여 식1, 식2와 같이 산화질소(NO)또는 산소(O)와 산화질소(NO)가 생성된다.
e +2O3 + 3N2 →6NO-------------식1
e +O3 + N → O2 + NO ---------식2
* e는 아크방전과정 및 플라즈마 방전과정에서 오존과 질소분자에 인가되는 고전계전자 에너지
또한, 전기화학적 반응과정에서 공기 중 세균을 살균하는 OH Radical 활성종 생성반응은 공기 중 수증기의 물분자를 해리하여 생성하는 아래와 같은 단계로 이루어진다.
1) e + H2O → H+ + OH-
2) e + H2O → H + OH + e
3) O + H2O → 2OH-
상기와 같이 산소이온(O), 일중항 산소(1O2)등의 산소활성종(ROS) 및 물분자가 해리되어 발생되는 히드록실이온(OH- Radical)이 유입되는 청정공기중의 세균 및 코로나19 바이러스, 메르스 바이러스, 사스바이러스, 에볼라 바이러스, 박테리아등의 세균 및 부유 바이러스의 생물막을 천공하여 내부기관의 손상 및 세포밖으로 유출시켜 살균 또는 멸균한다.
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또한, 상기와 같이 플라즈마 방전과정중에 오염공기중 포름 알데히드(HCHO)의 공유결합, 휘발성 유기화합물질(VOCs)의 하나인 톨루엔(C7H8)의 공유결합, 이산화탄소(CO2)의 공유결합, 일산화탄소(CO)의 공유결합, 암모니아(NH3)의 공유결합, 황화수소(H2S)의 공유결합이 해리되고, 해리된 이온들간의 이온결합, 또는 공기구성분자의 해리된 산소 이온(O), 산화질소(NO), 히드록실이온(OH- Radical) 이온 등 활성기체와의 산화반응, 환원반응으로 악취물질이 정화된다.
플라즈마 방전부(300)로 유입된 오염기체는 접지전극(310)과 방전극(320) 사이의 펄스 코로나 방전대를 통과하면서 플라즈마에 의해 이온화되어 오염물질이 해리되며, 히드록실이온(OH- Radical)에 의해 세균 및 바이러스가 살균된다. 구체적으로 플라즈마 방전부의 접지전극(310)과 방전극(320) 사이의 플라즈마 방전에 의해 발생하는 펄스 코로나 방전대에서 오염기체의 오염물질이 이온화되면서 해리되어 인체에 무해한 물질로 변환되고, 산소 이온(O), 산화질소(NO), 수소이온(H+), 히드록실이온(OH- Radical) 이온이 코로나19 바이러스, 메르스 바이러스, 사스바이러스, 에볼라 바이러스, 박테리아 등의 세균의 생물막을 천공하여 내부기관의 손상 및 세포밖으로 유출시켜 살균 또는 멸균한다.
그런데, 상기와 같이 플라즈마 방전부에서 발생하는 펄스 코로나 방전대에서 오염기체의 오염물질이 이온화및 해리되어 인체에 무해한 물질로 변환되고, 산소분자가 이온화되어 오존이 생성되는 과정에서 인체에 유해한 전자파, 87~90 데시벨의 소음, 오존 및 정전기가 발생하게 되는 것이 필연적이다. 이러한 전자파, 소음, 오존 및 정전기를 대폭 저감 내지 제거하지 않으면 실내 용도의 에어샤워 장치로 사용하는 것이 매우 곤란하다.
상기 플라즈마 방전부(300)의 전원 공급기(340)에서 접지전극(310) 및 방전전극(320)에 인가 전압이 산소(O2) 분자의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);12.0857eV 이상의 고전압을 인가하지 않을 때는 식 1과 같이 산소분자(O2)가 부분 해리되어 오존이 생성된다.
e + O + O2* → O3 -------------------- 식 1
반대로 전원공급기(340)에서 접지전극(310) 및 방전전극(320)에 인가하는 전압이 오존(O3)을 해리할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);12.53eV 이상의 고전압을 인가할 때는 식 2과 같이 오존(O3)이 완전 해리되어 산소원자(O)와 산소분자(O2)로 해리된다.
e + O3 → O + O2 -------------------- 식 2
또한, 접지전극(310) 및 방전전극(320)에서 방전시 방전점의 표면온도는 6000℃ 내지 10000℃ 범위의 고온으로 유지되므로 이 고온 표면에 접촉되는 오존(O3)은 열분해에 의해 식 3과 같이 산소원자(O)와 산소분자(O2)로 해리된다.
O3 + 열(T) → O + O2 -------------------- 식 3
또한, 접지전극(310) 및 방전전극(320)에서 방전시 질소분자(N2)가 질소원자(N)로 해리되고, 오존(O3)이 해리된 질소원자(N)와 반응하여 식 4와 같이 산소분자(O2)와 산화질소(NO)를 생성하며 해리된다.
O3 + N → O2 + NO -------------------- 식 4
또한, 아크 방전부 외부를 감싸는 상기 펄스형 가변 전원공급기(410), 제1 커스프 코일(420), 제2 커스프 코일(430), 영구자석(440)으로 구성된 맥동 양자에너지 발생기(400)의 제1 커스프 코일(420) 및 제2 커스프 코일(430)에 펄스형 가변 전원공급기(410)에서 전원이 공급되어 생성되는 펄스형 전자기와 복수의 펄스형 전자기가 중첩되어 제로 자기장 상태에서 생성되는 양자에너지가 조사 및 영구자석(440)의 N극에서 방출되는 자력선에 의해 아크 방전효율(밀도)를 향상하고, 아크방전 과정에서 생성되는 전자와 활성종(산소이온, 질소이온 히드록실 라디칼)등의 수명을 연장하여 오존 분해율을 향상한다.
플라즈마 방전부의 접지전극(310)과 방전극(320) 사이의 플라즈마 방전으로 발생되는 전자파는 오염기체에 함유된 오염물질의 분해를 어느 정도 촉진하는 기능을 지니고 있으나, 인체에는 매우 유해하다는 문제가 있다. 따라서, 플라즈마 방전부의 플라즈마 방전으로 발생되는 전자파를 차폐하도록 접지전극(310)과 방전극(320)을 수용하는 플라즈마전극 지지관(330)의 내주면에 전자파 차폐재로 이루어지는 전자파 차폐층(331)이 형성된다. 전자기기에서 발생하는 전자파를 차폐하는 전자파 차폐재는, 전도성 재질로 이루어져서 전자파를 반사하는 기능을 지닌 반사형 전자파 차폐재 또는 반전도성 재질로 이루어져서 전자파를 흡수하는 기능을 지닌 흡수형 전자파 차폐재로 구분되는데, 본 발명에서는 전자파를 반사하는 기능을 지닌 반사형 전자파 차폐재가 사용되어 플라즈마전극 지지관(330)의 내주면에 전자파를 반사하는 전자파 차폐층(331)을 형성하는 것이, 접지전극(310)과 방전극(320)의 플라즈마 방전으로 발생되는 전자파를 반사하여 플라즈마 방전부(300) 외부로 유출되는 것을 차단하는 동시에 상기 반사된 전자파가 오염물질 분해를 촉진할 수 있다는 측면에서 바람직하다.
구체적으로, 플라즈마 방전부의 플라즈마전극 지지관(330)의 내주면에 전자파 반사 및 차폐 기능이 탁월하고 유연성을 지닌 전도성 카본, 소프트 페라이트, 및 카본섬유 부직포로 이루어지는 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 반사형 전자파 차폐재가 포용되어 일정한 두께의 전자파 차폐층(331)이 구성된다. 플라즈마전극 지지관(330)의 내주면에 형성된 전자파 차폐층(331)은 플라즈마 방전부의 플라즈마 방전으로 발생되는 전자파를 반사하여 플라즈마 방전부(300) 외부로 유출되는 것을 차단함으로써 인체에 악영향을 미치는 것을 방지하는 동시에, 상기 반사된 전자파가 플라즈마 방전부(300) 내부에서 오염물질이 분해되는 것을 촉진함으로써 오염물질의 제거효율을 향상시키게 된다.
이 외에도, 플라즈마 방전부(300)의 플라즈마 방전으로 발생되는 87~90 데시벨의 소음을 저감하도록 플라즈마전극 지지관(330)의 외주면에 폴리우레탄 폼, 합성수지 함침 부직포, 미세다공성 세라믹 등과 같은 기 공지된 흡음재로 이루어지는 흡음재층(332)이 형성되어, 플라즈마 방전으로 발생하는 소음을 흡수하여 플라즈마 방전부(300) 외부로 유출되는 것을 차단하게 된다.
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도 6은 도 2의 아크방전부 외주면에 설치되는 맥동 양자에너지 발생기(400)를 나타낸 단면도로서, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 상기 맥동 양자에너지 발생기(400)는 펄스형 가변 전원공급기(410), 제1 커스프 코일(420), 제2 커스프 코일(430), 영구자석(440)으로 구성된다.
펄스형 가변 전원공급기(410)는 아크 방전부(200)또는 플라즈마 방전부(300)의 외부 일측면에 설치되고, 제1 커스프 코일(420), 제2 커스프 코일(430)은 방전부(200)의 외부 일 측면 및 플라즈마 방전부(300)의 외부 일 측면에 서로 간격을 두고 원주면에 면접하여 일정권수 권선되는데, 상기 코일의 권선수는 제1 커스프 코일(420)보다 제2 커스프 코일(430)의 권선수가 10 내지 50% 범위내로 더 많이 권선한다.
또한 아크 방전부(200) 및 플라즈마 방전부(300) 내부에 제1 커스프 코일(420), 제2 커스프 코일(430)이 설치된 동일 위치의 내부에 원주면을 따라 제1 영구자석층(440a) 및 제2 영구자석층(440b)을 간격을 두고 N극이 서로 마주보게 설치한다.
상기 펄스형 가변 전원공급기(410)는 정류부(411), 컨버터부(412), 인버터부(413), 공진리액터(414), 펄스변압기(415), PWM(펄스폭 변조: Pulse width modlation) 제어방식과 펄스 주파수 변조(PFM: pulse frequence modlation) 및 펄스 주파수(밀도) 제어(PDM), 펄스 반복율 제어(PRR) 기능이 내장된 제어부(416), 게이트 구동부(417), 제1 컨덴사(418a), 및 제2 컨덴사(418b)로 구성된다.
상기 정류부(411)은 입력되는 단상 220V, 60Hz의 교류전원을 직류전압으로 변환한다.
상기 컨버터부(412)는 정류부(411)에서 교류전원이 직류전원으로 변환된 교전압을 스위칭 동작을 통해 고전압으로 승압한다.
상기 제어부(416)의 펄스폭의 변조, 펄스 주파수(밀도)펄스 반복율에 대한 제어신호에 의해 펄스의 형태, 펄스 주기, 주파수 반복율, 주파수 버스트 길이조절등의 제어 신호에 의해 인버터부(413)는 상기 컨버터부(412)부에서 승압된 교류전원을 펄스(Pulsed electromagnetic field; PEMF)형태의 가변 교류전원으로 변조한다.
상기 공진리액터(414)는 제1 및 제2 커스프 코일(420, 430)의 부하를 매칭한다.
상기 펄스변압부(415)는 상기 인버터부(413)의 출력전압을 승압시킨다. 상기 펄스변압부(415)의 출력전압을 인가받는 제1 및 제2 커스프 코일(420, 430)과 상기 인버터부(413)의 스위칭 출력의 펄스 진폭 변조(PAM)를 수행하기 위해 상기 컨버터부(412)의 출력전압을 제어하는 신호를 형성하고, 제1 및 제2 커스프 코일(420, 430)에서 발생하는 자기장의 세기를 조절하기 위해 펄스의 진폭과는 독립적으로 펄스 주파수(밀도) 제어(PDM)가 가능한 신호를 형성하는 제어부(416) 및 상기 제어부(416)로부터 인가된 제어신호의 전압을 증폭시켜 상기 컨버터(412) 및 인버터(413)로 인가하는 게이트 구동부(417)를 포함하여 이루어 진다.
여기서, 상기 정류부(411)을 통해 정류된 전압의 리플을 저감시킴으로써 제1 콘덴서(418a) 전압을 상기 컨버터부(412)로 입력하도록 하는 제1 콘덴서(418a) 및 상기 컨버터부(412)를 통해 승압된 직류 전압의 리플을 저감시킴으로써 제2 콘덴서(418b) 전압을 상기 인버터(413)부로 입력하도록 하는 제2 콘덴서(418b)를 포함한다.
공급되는 교류전원을 정류부(411)에서 직류전압으로 변환하고, 컨버터부(412)에서 직류전압을 스위칭 동작을 통해 승압한 후 인버터부(413)에서 승압된 직류전압을 교류 펄스(Pulsed electromagnetic field; PEMF) 전압으로 변조한 다음, 펄스변압부(415)에서 인버터부(413)의 출력전압을 승압시켜서 펄스(Pulsed electromagnetic field; PEMF)형태의 가변 교류전원을 제1 및 제2 커스프 코일(420, 430)에 인가한다.
또한, 제어부(416) 내부에는 입력부(미도시)가 별도 내장되어 있어 사용자가 제1 및 제2 커스프 코일(420, 430)에 공급되는 전류값, 전압값, 주파수값, 전원 공급시간 및 정지시간(타이머 기능), 스위칭 기능을 입력할 수 있다. 상기 타이머 기능에서 전원 공급시간의 입력 데이터를 예를 들어 설명하면 30초 내지 3분, 30초 내지 10분, 30초 내지 20분, 30초 내지 30분 범위내 구간으로 설정된 구간 중에서 어느 한구간을 선정하여 입력부에 입력할 수 있고, 정지시간의 입력 데이터를 예를 들어 설명하면 30초 내지 3분, 30초 내지 10분, 30초 내지 20분, 30초 내지 30분 범위내 구간으로 설정된 구간 중에서 어느 한구간을 선정하여 입력부에 입력할 수 있다.
상기 제1 및 제2 커스프 코일(420, 430)은 솔레노이드(Ssolenoide) 형태로서 원기둥 형상의 아크 방전부(200) 및 플라즈마 방전부(300)의 외표면에 면접하게 서로 간격을 두고 일정권수 권선되는데 제1 커스프 코일(420)의 권선 방향은 반시계 방향으로 권선하고, 제2 커스프 코일(430)의 권선 방향은 시계 방향으로 권선하여 상기 전원공급기(410)에서 생성된 펄스(Pulsed electromagnetic field; PEMF)형태의 가변 교류전원을 서로 반대방향으로 권선된 제1 및 제2커스프 코일(420, 430)에 인가하면 전류 흐름방향의 90도 각도로 제1 커스프 코일(420)에 우측방향으로 발생하고, 제2 커스프 코일(430)에 좌측방향으로 발생하여 제1 및 제2 커스프 코일(420, 430)의 중심방향에서 좌측에 편향되는 지점에서 서로 반대방향의 펄스형 전자기계(Pulsed electromagnetic field; PEMF)가 중첩되어 소멸되고 제로 자기장 상태에서 펄스형태(Pulsed electromagnetic field; PEMF)의 맥동 양자에너지가 생성되어 아크방전부 및 플라즈마방전부 내부로 에어FAN(130)의 가압력으로 유입되는 공기에 조사한다.
상기 전원공급기(410)에서 생성된 펄스(Pulsed electromagnetic field; PEMF)형태의 가변 교류전원을 서로 반대방향으로 권선된 제1 및 제2 커스프 코일(420, 430)에 인가하면 전류 흐름방향의 90도 각도로 서로 반대방향의 펄스(Pulsed electromagnetic field; PEMF)형태의 전자기장이 발생 및 중첩되어 소멸된 제로 자기장 상태에서 생성되는 맥동 양자에너지가 조사되는 아크 방전기(200)의 촉발전극(210a)과 접지전극(210b) 사이의 아크 방전과정 및 플라즈마 방전기(300)의 접지전극(210a)과 방전전극(210b) 사이의 플라즈마 방전과정에서 생성되는 산소이온(O), 질소이온(N), 히드록실이온(OH-)의 여기상태를 지속시켜 세균 살균 및 악취의 분해효율을 향상하고, 에어팬(FAN)(130)의 가압력으로 플라즈마 방전부(300)로 이동하려는 공기중의 산소이온(O), 질소이온(N), 히드록실이온(OH-) 등의 활성종의 체류시간을 연장하며, 또한, 제1 및 제2 커스프 코일(420, 430)의 간격의 중심에서 좌측방향으로 편향된 지점에서 서로 반대방향이며 펄스(Pulsed electromagnetic field; PEMF)형태의 가변 전자기장이 중첩되어 소멸되어 제로 자기장 상태에서 맥동 양자에너지가 생성되고, 또한 방전부(210)의 내부에 간격을 두고 원주면상에 서로 N극이 마주보게 설치된 영구자석에서 방출되는 자력선에 의해 에어팬(FAN)(130)의 가압력으로 플라즈마 방전부(300)로 이동하려는 공기중의 산소이온(O), 질소이온(N), 히드록실이온(OH-) 등의 활성종에 코일의 권수가 제1 자기장 코일보다 10 내지 50%범위로 많고 반시계방향으로 권선된 제2 자기장 발생코일(430) 및 제2 자기장 발생코일(430)이 설치된 장소 내부 동일 위치에 설치된 영구자석(440)의 N극에서 자력선의 방사에 의해 공기유동 방향의 반대방향으로 척력이 작용케하여 체류시간을 연장하는 등 복합적인 기능에 의해 공기중에 함유된 오염물질 및 부유중인 세균 및 바이러스를 높은 효율이 유지되게 제거 및 살균한다.
도 7은 도 1의 필터장착부를 나타낸 단면도로서, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면, 상기 필터장착부(500)는 하우징(501), 하우징 내부에 설치되는 오존 제거용 카본필터(510), 간격을 두고 미세분진 제거용 헤파필터(520), 간격을 두고 정전기 제거용 금속 필터(530)으로 구성된다.
상기 필터장착부(500)는 간격을 두고 플라즈마방전부 토출측에 연결되어, 방전 사각지대에서 해리되지 않은 오존이 유입시를 대비하여 오존 제거용 카본필터(510)와, 미세분진 제거용 헤파필터(520) 및 동 또는 스테인레스 스틸 재질로 이루어져서 접지되는 정전기 제거용 금속필터(530)가 하우징(501) 내부에 간격을 두고 설치되는 내장되는 필터장착부(500)가 본 발명의 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치에 포함된다.
이에 따라, 본 발명에서는 플라즈마 방전부(300)와 연결되어 정화 및 살균 처리된 공기를 배기하는 필터장착부(500)가 형성되며, 상기 필터 장착부(500)의 내부에 방전 사각지대에서 해리되지 않은 오존이 유입시를 대비하여 오존 제거용 카본필터(510)가 형성된다. 필터 장착부(500)의 내부에 형성되는 오존 제거용 카본필터(510)는 다음 화학식 1에 의거하여 오존을 분해하여 제거하도록 구성된다.
[화학식 1]
3C + 2O3 -> 3CO2 + 69 Kcal
상기와 같이 오존 제거용 카본필터(510)에 의하여 오존이 분해될 때 발열 반응이 발생하지만, 필터 장착부(500)의 내부를 흐르는 기류에 의해 오존 제거용 카본필터(510)가 냉각되므로 상기 오존 제거용 카본필터(510)의 온도가 거의 상승하지 않는다.
필터 장착부(500)에 내장되는 오존 제거용 카본필터(510)는 오존 분해 기능이 탁월한 MnO2, CuO, 제올라이트로 이루어지는 군으로부터 적어도 하나 이상의 오존 분해촉매가 담지되어 구성되는 것이 상기 오존 제거용 카본필터(510)의 오존 분해 기능을 향상시킬 수 있다는 측면에서 바람직하다.
상기와 같이 필터 장착부(500)에 내장된 오존 제거용 카본필터(510)가 아크 방전부(200)의 아크 방전기(210)의 아크 방전 및 플라즈마 방전부의 접지전극(310)과 방전극(320) 사이의 플라즈마 방전과정의 방전 사각지대에서 해리되지 않은 오존이 유입시를 대비하여 오존을 분해하여 제거함으로써, 오존이 함유되지 않는 에어샤워를 제공하도록 구성된다.
그런데, 분진 제거용 전처리 필터(120)에서 미처 여과되지 않고 투과한 미세분진, 및 플라즈마 방전부의 플라즈마 방전으로 인하여 오염기체의 오염물질이 이온화되면서 해리되어 변환된 미세분진은 비록 인체에는 무해하지만 에어샤워에 함유되는 경우에는 실내를 오염시킬 수 있으며, 특히 의약품 제조공정, 반도체 제조공정, 정밀수술실 등에는 치명적인 문제를 야기할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에서는 필터 장착부(500)의 내부에 섬유 재질로 이루어지는 미세분진 제거용 헤파필터(520)가 형성된다. 필터 장착부(500)의 내부에 형성되는 미세분진 제거용 헤파필터(520)는 분진 제거용 전처리 필터(120)에서 미처 여과되지 않고 투과한 미세분진 및 플라즈마 방전부의 플라즈마 방전으로 인하여 오염기체의 오염물질이 이온화되면서 해리되어 변환된 미세분진을 여과함으로써, 미세분진이 함유되지 않는 에어샤워를 제공하도록 구성된다.
그러나 일반 세균의 크기는 1 내지 5㎛범위여서 헤파필터의 분진제거 입경인 0.3 ㎛ 이상(제거율 99.97%)의 분진을 제거할 수 있어서 1 내지 5㎛범위의 세균은 여과될 수 있으나 코로나 19 등의 부유 바이러스 크기는 0.03 내지 0.09 ㎛ 범위여서 0.3 ㎛ 이상(제거율 99.97%)의 분진을 제거하는 헤파필터로는 코로나 19 등의 부유 바이러스는 헤파필터로 여과할 수 없고 분사노즐(610,620,630,640,650)에서 고속으로 공기가 분사되어 에어샤워 내부에 공기가 와류되어 세균 및 바이러스 감염위험이 크다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 에어샤워 내부의 공기흐름을 상부 및 양측면에 설치된 분사노즐의 방향을 천정에 설치된 분사노즐의 경우 90도 아랫방향으로 양측면의 분사노즐은 15도 내지 30도 범위내로 하향시키고 양측면 하부에 흡입구를 설치하여 에어샤워 내부의 공기 흐름을 층류 흐름이 되게 하고 세균 및 코로나 19등의 부유 바이러스의 살균 또는 멸균율 높은 신뢰도를 화보할 수 있도록 아크방전부(200)에서 1차 살균 또는 멸균 및 플라즈마 방전부(300)에서 2차 살균 또는 멸균을 하고 아크방전부(200)에서 1차 살균 또는 멸균 및 플라즈마 방전부(300)에서 2차 살균 또는 멸균 과정에 맥동양자 에너지 발생기(400)에서 생성되는 펄스형태의 자기장 및 맥동 양자에너지를 조사 및 영구자석에서 발생되는 자력선을 방출하여 아크방전부(200) 및 플라즈마 방전부(300)에서의 방전 효율을 더욱 향상시킨다.
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상기의 부유 바이러스의 살균을 공인 기관인 한국 산업 기술 시험원(KTL)에 자체 제작한 시작품으로 시험 의뢰하여 시험한 결과 아래와 같은 결과를 얻었다
시작품의 제원 1
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풍량:8.5m3/min
방전명 :아크방전
고전압 발생기:입력 단상 220V 60Hz/출력 00KV 00KHz
방전극 :00Set
한국 산업 기술 시험원(KTL)
시험 챔버:60m3
시험시간:30분
시험방법:KOUVA AS 01:2015
바이러스명:phi-X174(ATCC 13706-B1)
합격기준:60%이상 성적:88.3%
성적서 번호:15-041092-01-1
또한, 신체(손)에 부착된 세균 살균을 공인 기관인 비엔에프코리아에 자체 제작한 시작품으로 시험 의뢰하여 시험한 결과 아래와 같은 결과를 얻었다.
시작품의 제원 2
삭제
풍량:8.5m3/min
방전명 :아크방전
고전압 발생기:입력 단상 220V 60Hz/출력 00KV 00KHz
방전극 :00Set
비엔에프코리아
시험 챔버:-
시험시간:30초
시험방법:충돌법(Impactor)
측정장비(Bio Air Sampler):A.P Buck Inc사의 Bio-Culture Pump
한천배지(Trypic Soy Agar):(주) 한일코메트
배양기:MIR252 (Sanyo)
시험방법:
1.실험자의 양손에 인위적으로 균을 접종한 후 에어캡스(시작품명)의 바람을 맞도록 한다.
2.Snab Kit를 이용하여 양손에서 샘플 채취한뒤 희석하여 배양한다.
성적서 번호:제201205-02호
1)1차시험 살균율:70%/30초
대상
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초기균수
30초 후 균수
손
8100 CFU
2400 CFU
2) 2차시험 살균율:77%/30초
대상
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초기균수
30초 후 균수
손
6000 CFU
1400 CFU
또한, 필터 장착부(500)의 내부에 형성되는 미세분진 제거용 헤파필터(520)는 미세분진을 여과 제거할 뿐만 아니라, 아크 방전부(200)와 플라즈마 방전부(300)에서 발생하는 소음을 흡수하여 저감하는 효과도 제공한다.
이 외에도, 아크 방전부(200)의 아크 방전 및 플라즈마 방전부의 플라즈마 방전으로 인하여 발생하는 정전기가 재실자의 건강에 악영향을 미친다. 따라서, 아크 방전부(200)의 아크 방전 및 플라즈마 방전부의 플라즈마 방전으로 인하여 발생하는 정전기를 제거하지 않으면 에어샤워 장치로 사용하는 것이 매우 곤란하다.
이에 따라, 본 발명에서는 필터 장착부(500)의 내부에 정화 및 살균처리된 공기로부터 정전기를 수거하고 접지하여 제거하는 정전기 제거용 금속필터(530)가 형성된다.
구체적으로 필터 장착부(500)의 배기관의 내부에, 동 또는 스테인레스 스틸 재질로 이루어지고 접지되는 정전기 제거용 금속필터(530)가 형성되며, 상기 정전기 제거용 금속필터(530)가 정화 및 살균처리된 공기에 포함된 정전기를 수거하고 접지하여 제거한다.
공기를 투과하는 동시에 상기 공기에 포함된 정전기를 수거 접지하여 제거하도록, 동 와이어 또는 스테인레스 스틸 와이어가 2차원 구조의 그물망 형태로 구성되는 정전기 제거용 금속필터(530)를 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 동 와이어 또는 스테인레스 스틸 와이어가 3차원 구조로 배열되거나 또는 3차원 구조로 엉켜져서 구성되는 정전기 제거용 금속필터(530)를 사용하는 것이 상기 정전기 제거용 금속필터(430)와 정화 및 살균처리된 공기 사이의 접촉 면적 및 접촉 시간을 대폭 증가시켜서 정전기 제거 효과를 크게 향상시킬 수 있다는 측면에서 바람직하다.
에어 샤워기 본체 입구 일 측면에 사람 및 사물 인식 센서(미도시)가 부착되어 사람 또는 차량, 또는 대차가 접근시 출입문을 자동 개페하고 제어부(미도시) 타이머 기능이 내장되어 에어 샤워 공정이 일정시간 진행되면 사전에 프로그램되어 제어부에 입력된 제어 회로에 의해 출구측 출입문을 개폐한다.
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상기와 같이 정전기 제거용 금속필터(530)에 의해 정전기가 제거된 상태인 공기가 에어 샤워기 본체 출입문 입구 상부에 설치된 에어커텐 기능의 노즐(650) 및 내부 상부, 양측면에 설치된 노즐(640)에서 압력이 상승되어 실내로 고압분사된다.
도 8은 도 1의 에어샤워부를 나타낸 단면도로서, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면, 상기 에어샤워부(600)는 하우징(601), 입구 또는 입구용 도어(602), 출구 또는 출구용 도어(603), 순환덕트(604), 좌측면에 설치되는 분사노즐(610)(미도시), 우측면에 설치되는 분사노즐(620)(미도시), 천정면에 설치되는 분사노즐(630),양측면 하부 일측에 설치되는 흡입구(640)입구 및 출구 상부에 설치되는 라인 디퓨저형(에어커텐 형성용)(650), 제어반(660)(미도시)으로 구성된다.
상기 입구 또는 입구용 도어(602),출구 또는 출구용 도어(603)의 상부에는 근접센서(604)(미도시)가 설치되어 사람이나 차량, 대차 등이 입구 또는 출구의 3 내지 5m 범위내로 접근시 내부 일 측면에 설치된 제어반에 신호를 전송하여 사전에 프로그램되어 입력된 제어 회로에 의해 일정시간동안 에어팬(Fan)(130),아크 방전부(200), 플라즈마 방전부(300), 제1 맥동양자에너지 발생부(400)을 가동 후 정지한다,
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상기 에워샤워 장치 본체에 입구용 도어(602), 출구용 도어(603)가 설치지 입구측 도어 및 출구측도어 일측에 인터록 기능이 내장된 잠금장치(605)(미도시)가 설치되고, 입구측 도어 및 출구측도어 일측에 설치된 근접센서가 설치되어 입구용 및 출구용 도어의 개패 여부를 감지하여 제어부에서 사전에 프로그램되어 입력된 제어 회로에 의해 일정시간 동안 에어팬(Fan)(130), 아크 방전부(200), 플라즈마 방전부(300), 제1 맥동양자에너지 발생부(400)을 가동 후 정지 및 입구측 도어 및 출구측 도어 일측에 인터록 기능이 내장된 잠금장치를 해제한다.
상기 본체(601)의 형상은 직육면체 형상이며, 양측면에 상부에 일정면적을 갖는 일반 유리, 강화유리, 망입유리 중에서 어느 한가지 재질이 선정된 유리가 상부 일측에 입구도어(602) 및 출구도어(603)에 설치되거나(대인용) 또는 입구도어(602) 및 출구도어(603)에는 설치되지 않고 개방된 공간을 유지하며 입출구 상부면에 라인 디퓨저형(에어커텐 형성용) 분사구가 설치되는(차량,카트, 대차용)것으로 마감 처리될 수 있다. 외부면의 재질은 카본스틸(SS400), 스테인레스 스틸(STS304) 중에 어느 한가지 재질을 선정하여 사용하고 표면에 분체도장하여 마감처리한다.
내부에 설치되는 분사노즐(610,620,630,640,650) 및 내부 벽면은 버핑된(연마된) 스테인레스 스틸(STS 304) 재질을 사용한다,
에어팬(Fan)(130)을 이용하여 실내오염된 공기를 흡입하고 가압하여 에어 분사노즐(610,620,630,640,650)에 공급하여 정화 및 살균 처리된 공기를 실내로 고압분사하여 사람, 차량, 대차 등의 표면에 부착된 분진을 탈리 및 집진, 세균을 살균하고, 인체에 유용한 산화질소를 함유한 청정공기를 분사한다.
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이러한 에어 분사노즐(610,620,630,640,650)에서 고압분사되는 정화 및 살균 처리된 공기가 실내를 정화하며, 실내 오염물질이 재실자의 의복의 섬유상 기공에 흡착되는 것을 방지한다.
본 발명에 의한 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치는 흡입된 실내공기를 아크 방전에 의하여 여기하고 플라즈마 방전에 의해 이온화하여 오염물질, 악취를 분해하고 살균처리하고 실내에 고압분사함으로써 공기정화 및 살균효율이 대폭 향상된다.
또한, 본 발명의 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치는 아크 방전 및 플라즈마 방전 시 발생하는 오존, 미세분진, 정전기를 각각 오존 제거용 카본필터(510), 미세분진 제거용 헤파필터(520) 및 정전기 제거용 금속필터(530)에서 각각 제거함으로써 사람이 거주하는 식당, 상가 등은 물론 의약품 제조공정, 반도체 제조공정, 정밀수술실 의료차량, 화학물질 분석차량, 세균 검체차량, 환자용 대차등에서 공기의 정화 및 살균에 매우 적합하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예로서 설명하였으나 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허의 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지에 벗어남이 없이당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형이 가능할 것이다.
110 : 흡기관 120 : 분진 제거용 전처리 필터
130 : 흡기 팬 200 : 아크 방전부
210 : 아크 방전기 211 : 전자파 차폐층
220 : 아크 방전 지지관 222 : 흡음재층
300 : 플라즈마 방전부 310 : 접지전극
320 :방전극 330 : 플라즈마전극 지지관
331 : 전자파 차폐층 332 : 흡음재층
400 : 필터 장착부 410 : 오존 제거용 카본필터
420 : 미세분진 제거용 헤파필터
430 : 정전기 제거용 금속필터
500:필터장착부 501:필터하우징
510: 오존 제거용 카본필터(510) 520 : 미세분진 제거용 헤파필터
530:정전기 제거용 금속필터
600:에어샤워장치 601:본체
602:입구도어 603:출구도어
604:근접센서(미도시) 605 :잠금장치
606:순환덕트 610:좌측면에 설치된 분사노즐
620:우측면에 설치된 분사노즐 630:천정면에 설치된 분사노즐
640:양 측면 하부 흡입구
650:입구,출구 상부에 설치된 라인형 디퓨저(에어커텐)
660:제어반(미도시)

Claims (11)

  1. 흡기관에 연결 형성되는 분진 제거용 전처리 필터(120);
    상기 분진 제거용 전처리 필터에 인접하여 형성되는 흡기 팬(130)로 구성되는 외부 공기 도입부(100);
    상기 흡기 팬에 의해 흡입된 오염기체를 여기하도록 전원공급기(230), 촉발전극(210a), 접지전극(210b)로 구성되는 아크 방전기가 형성되고 상기 아크 방전기를 수용하는 아크 방전 지지관의 내주면에 전자파 차폐층이 형성되고 외주면에 흡음재층이 형성되는 아크 방전부(200);
    상기 아크 방전부에서 이송된 기체에 플라즈마를 인가하도록 접지전극(310)과 방전극(320), 전원공급기(340)로 구성되고, 상기 접지전극과 방전극을 수용하는 플라즈마전극 지지관의 내주면에 전자파 차폐층이 형성되고 외주면에 흡음재층이 형성되는 플라즈마 방전부(300);
    펄스형 가변 전원공급기(410), 제1 커스프 코일(420), 제2 커스프 코일(430), 영구자석(440)으로 구성되어, 전원공급기(410)에서 생성된 가변 펄스 형태의 고전압을 제1 커스프 코일(420) 및 제2 커스프 코일(430)에 인가하여 펄스형태 전자기가 중첩되어 생성되는 맥동 양자에너지와 영구자석의 N극에서 방출되는 자력선을 아크 방전부(200) 및 플라즈마 방전부(300)에 조사하여 방전효율을 향상시키는 맥동 양자에너지 발생기(400);
    상기 플라즈마 방전부에 연결되고 오존 제거용 카본필터, 미세분진 제거용 헤파필터 및 동(銅) 또는 스테인레스 스틸 재질로 이루어져서 접지되는 정전기 제거용 금속필터가 내장되는 필터 장착부(500);
    상기 필터 장착부의 일 단부에 형성되는 덕트(600); 및
    노즐에 연결 형성되는 적어도 하나의 에어 분사구(610,620,630,640,650);
    를 포함하는 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치.
  2. 제1항에 있어서.
    아크 방전부(200)는 전원공급기(230), 촉발전극(210a), 접지전극(210b)로 구성되고 상기 전원 공급기(230)는 승압 변압기(231), 정류회로 (232), 입력모듈(233a), 연산모듈(233b), 및 PWM(펄스폭 변조: Pulse width modlation) 제어방식과 펄스 주파수 변조(PFM: pulse frequence modlation) 및 펄스 주파수(밀도) 제어(PDM), 펄스 반복율 제어(PRR) 기능이 내장된 제어모듈(233c)로 구성된 제어부(233), 전류검출센서(234), 그리고 촉발전극(210a) 및 접지전극(210b)로 구성되어, 단상 220V,60Hz의 교류전원을 승압 변압기(231)에 공급하면 승압 변압기(231)에서 단상 220V, 60Hz의 교류전원을 10 내지 50KV 범위이고, 주파수는 10KHz 내지 30KHz로 승압 및 변조하여 펄스(Pulsed electromagnetic field; PEMF) 형태의 가변 교류전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    플라즈마 방전부(300)는 접지전극(310)과 방전극(320), 전원공급기(340)로 구성되고,상기전원 공급기(340)는 전원 공급기(340)는 교류전원 공급기(341a), 직류전원 공급기(341b), 승압 변압기(342), 전원 자동전환 공급기(ATS:343), 고주파 생성출력부(344), 스위칭소자(345), 제어부(346)로 구성되어, 교류전원 공급기(341a)에서 단상 220V, 60Hz의 교류전원을 승압 변압기(341)에 공급하면 승압 변압기(341)에서 단상 220V, 60Hz의 교류전원을 전압은 10 내지 30KV 범위로, 주파수는 10KHz 내지 30KHz로 승압하여 자동전환 공급기(ATS:343)를 경유하여 발진기(344a), 주파수분배부(344b), 조절부(344c), 증폭부(344d)로 구성된 고주파 생성 및 출력부(344)에 공급하여 접지전극(310)과 방전극(320)에 인가될 적합한 전자파를 생성하여 고주파신호로 변환하고 고주파 신호의 펄스를 조절 및 고주파의 강도를 조절하고 펄스신호를 증폭하여 스위칭 소자를 통해 가변 교류전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    맥동 양자에너지 발생기(400)는 펄스형 가변 전원공급기(410), 제1 커스프 코일(420), 제2 커스프 코일(430), 영구자석(440)으로 구성되고, 아크방전부(200) 및 플라즈마 방전부(300)의 외부 원주면에 일정 권수 권선되는 제1 커스프 코일(420) 및 제2 커스프 코일(430)의 권선 방향은 제1 커스프 코일(420)은 시계방향으로 권선되고, 제2 커스프 코일(430)은 반시계 방향으로 권선되고, 상기 제1 및 제2 커스프 코일(420, 430)의 권선수는 제1 커스프 코일(420) 보다 제2 커스프 코일의 권선수가 10 내지 50% 범위내로 더 많이 권선 및 제1 커스프 코일(420) 및 제2 커스프 코일(430)이 설치된 동일 위치의 아크방전부(200) 및 플라즈마 방전부(300)의 내부에 N극이 서로 마주보게 설치되는 영구자석층 및 N극에서 방출되는 자력선이 아크방전부(200) 및 플라즈마 방전부(300)에 자기장을 형성 및 전자기계를 형성하여 방전 효율을 향상하고, 양자에너지가 조사되어 다시 한번 방전 효율을 향상하고, 방전과정에서 생성되는 전하, 산소원자 질소원자, 히드록실이온의 수명을 연장 및 척력이 작용하여 체류시간을 연장하여 오염기체의 정화효율 향상 및 세균 및 바이러스의 살균효율을 향상하는 것을 특징으로 하는 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    맥동 양자에너지 발생기(400)는 펄스형 가변 전원공급기(410)에서 펄스(Pulsed electromagnetic field; PEMF)형태의 가변 교류전원을 제1 커스프 코일(420), 제2 커스프 코일(430)에 공급하여 제1 커스프 코일(420), 제2 커스프 코일(430)에서 서로 반대방향의 펄스(Pulsed electromagnetic field; PEMF)형태의 가변 자기장이 발생 및 펄스(Pulsed electromagnetic field; PEMF)형태의 가변 자기장이 중첩 소멸되어 제로 자기장 상태에서 생성되는 맥동(Pulsed electromagnetic field; PEMF) 양자에너지가 생성되고 N극이 서로 마주보게 설치되는 영구자석층의 N극에서 방출되는 자력선이 맥동(Pulsed electromagnetic field; PEMF) 양자에너지를 활성시키는 것을 특징으로 하는 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    아크 방전과정 및 플라즈마 방전과정에서 생성되는 고전계전자에너지를 외부 공기 도입부(100)의 흡기 팬(130)의 가압력으로 아크방전부(200) 및 플라즈마 방전부(300) 내부로 유입되는 공기에 인가하여 해리, 여기, 이온화, 산화, 환원 반응 중 적어도 하나 이상의 전기 화학적 반응으로 질소분자 및 산소분자의 공유결합을 해리하여 산화질소(NO)를 생성하는 것을 특징으로 하는 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    아크 방전과정 및 플라즈마 방전과정에서 생성되는 고전계전자 에너지를 외부 공기 도입부(100)의 흡기 팬(130)의 가압력으로 아크방전부(200) 및 플라즈마 방전부(300) 내부로 유입되는 공기에 인가하여 해리, 여기, 이온화, 산화, 환원 반응 중 적어도 하나 이상의 전기 화학적 반응으로 생성되는 오존(O3)과 질소분자(N2)의 공유결합을 해리하거나, 오존(O3)이 해리된 산소원자(O)와 질소 원자(N)가 결합하여 산화질소(NO)를 생성하는 것을 특징으로 하는 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치.
  8. 제1항에 있어서, 아크방전 및 플라즈마 방전과정에서 발생되는 오존(O3)의 제거는
    아크방전부의 전원공급기(210)에서 촉발전극(210a)과 접지전극(210b)에 고전압을 인가되는 전압이 또는 플라즈마 방전부(300)의 전원 공급기(340)에서 접지전극(310) 및 방전전극(320)에 인가되는 전압을 전압을 오존(O3)의 공유결합에너지인 12.53eV 이상이 되게 공급하여 산소분자(O2)와 산소 원자(O)로 해리하는 제1 방법, 또는 오존(O3)과 질소원자(N)와의 반응으로 오존(O3)이 해리되면서 산소분자(O2)와 산화질소(NO)를 생성하는 반응으로 제거되는 제2 방법과 아크방전부(200)에서 방전과정 중 6000℃ 내지 10000℃ 범위의 고온으로 가열되는 촉발전극(210a)과 접지전극(210b)에 접촉하거나 또는, 플라즈마방전부(300)에서 방전과정 중 6000℃ 내지 10000℃ 범위의 고온으로 가열되는 접지전극(310)과 방전전극(320)에 접촉하여 열분해 과정에서 산소분자와 산소원자로 해리되는 제3방법,
    상기 필터 장착부(500)의 오존 제거용 카본필터에 촉매물질이 담지된 오존 제거용 카본필터(510)에서 촉매반응으로 오존이 제거되는 제4 방법중 어느 한가지 이상의 방법이 채택되어 오존을 제거하는 것을 특징으로 하는 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치.
  9. 제1항에 있어서, 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치는 외부 공기 도입부(100), 아크 방전부(200), 플라즈마 방전부(300), 맥동 양자에너지 발생기(400), 필터 장착부(500), 덕트(600) 및 에어분사노즐(610,620,630,640,650)로 구성되어 분진의 제거, 세균 및 바이러스의 살균으로 오염공기를 정화하며, 양자에너지를 조사하는 대인용, 차량용, 대차용, 카트용의 다용도로 사용되는 것을 특징으로 하는 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치.
  10. 제1항에 있어서, 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치의 살균 방법은
    아크 방전부(200)의 전원공급기(230)에서 생성된 펄스형태의 고전압을 촉발전극(210a) 및 접지전극(210b)에 인가하여 이 전극(310,320)사이에서의 방전과정 및
    플라즈마 방전부(300)의 전원공급기(340)에서 생성된 펄스형태의 고전압을 접지전극(310)과 방전전극(320)에 인가하여 이 전극(310,320)사이에서의 방전과정에서 공기의 구성분자가 해리, 여기, 이온화, 산화, 환원반응의 전기화학적 반응으로 해리되어 생성되는 산소 이온(O), 산화질소(NO), 히드록실이온(OH- Radical) 이온이 코로나19 바이러스, 메르스 바이러스, 사스 바이러스, 에볼라 바이러스, 박테리아의 세균의 생물막을 천공하여 내부기관의 손상 및 세포밖으로 유출시켜 살균 또는 멸균되며, 여기에 맥동 양자에너지 발생기의 제1, 제2 커스프코일(420,430)에서 생성되는 펄스 형태의 자기장 및 맥동양자에너지를 조사 및 영구자석(440)에서 생성되는 자력선에 의해 세균 및 바이러스의 살균 및 멸균 효율을 향상시키는 것을 특징으로 하는 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치.
  11. 제1항에 있어서, 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치의 오염기체(유해물질 또는 악취유발물질)의 제거방법은
    아크 방전부(200)의 전원공급기(230)에서 생성된 펄스형태의 고전압을 촉발전극(210a) 및 접지전극(210b)에 인가하여 이 전극(310,320)사이에서의 방전과정 및
    플라즈마 방전부(300)의 전원공급기(340)에서 생성된 펄스형태의 고전압을 접지전극(310)과 방전전극(320)에 인가하여 이 전극(310,320)사이에서의 방전과정에서 생성되는 전계 전자에너지(IE,eV)가 공기 중 산소(O2) 분자의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);12.0857eV 이상, 오존(O3)을 해리할수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);12.53eV 이상, 질소(N2)분자의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);15.581eV 이상, 새집증후군 대표 물질인 포름 알데히드(HCHO)의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);10.86eV 이상, 휘발성 유기화합물질(VOCs)의 하나인 톨루엔(C7H8)의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자에너지(IE,eV);8.828eV 이상, 실내 환기 지표물질인 이산화탄소(CO2)의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);13.777eV 이상, 혈액의 응고 및 두통을 유발하는 불완전 연소 생성물인 일산화탄소(CO)의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);14.0414eV 이상, 악취물질 암모니아(NH3)의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);10.07eV 이상, 황화수소(H2S)의 공유결합을 분해할 수 있는 전계전자 에너지(IE,eV);10.457eV 이상이 되도록 아크방전부의 전원공급기(230) 출력측 전압은 10 내지 50KV 범위이고, 주파수는 10KHz 내지 30KHz 범위이고, 플라즈마 방전부의 전원공급기(340) 출력측 전압은 10 내지 30KV 범위이고, 주파수는 10KHz 내지 30KHz 범위인 것을 특징으로 하는 공기정화 및 살균 기능을 지닌 에어샤워 장치.

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