KR102630045B1 - 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속 공급형 공기살균장치 - Google Patents
알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속 공급형 공기살균장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 알에프 플라즈마를 이용한 플라즈마 공기 살균장치를 개시한다.
본 발명에 따른 알에프 플라즈마를 이용한 플라즈마 공기 살균장치는, 외체를 형성하는 것으로 외부로부터 공기를 흡입하여 처리후 배출하기 위한 메인관로를 형성한 본체; 상기 메인관로의 내부로 화학반응물질을 공급하기 위한 배출홀이 관통된 반응챔버 및 이 반응챔버의 일측에 설치되어 그 내부로 수증기나 습증기 형태의 클러스터 단위의 수분을 공급하는 수분공급기 및 상기 반응챔버의 내부로 알에프 전자기파 에너지를 공급하여 수분에 대한 유전가열을 통해 단위 물분자인 초미세 물방울을 생성하고, 이 초미세 물방울과 공기 중의 산소에 대한 알에프 전자기파 에너지에 의한 플라즈마 방전 작용을 통해 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼 등의 이온·라디칼 물질로 이루어진 화학반응물질을 생성시키는 알에프공급기로 이루어진 복수의 플라즈마 생성모듈; 상기 메인관로 내의 공기 오염도를 측정하는 오염도 측정기 및 상기 반응챔버의 내부에 설치되어 알에프의 출력량 또는 반사량을 신호를 측정하는 알에프 측정기 및 상기 반응챔버의 내부 또는 외부 일측에 구비되어 초미세 물방울의 농도를 측정하기 위한 유전율 측정기 및 상기 오염도 측정기와 알에프 측정기 그리고 유전율 측정기로부터 각각 측정신호를 인가받아 오염농도에 따라 상기 복수의 플라즈마 생성모듈에 선택적으로 제어신호를 인가하여 화학반응물질의 생성량을 조절하는 제어모듈로 구성된다.
이와 같은 구성의 본 발명은 단분자 형태의 수 옹스트롬 크기의 단분자 형태의 물방울과 이온·라디칼 물질로 이루어진 초미세 물방울을 연속적으로 생성시킴으로써 공기 중에 포함된 여러 세균이나 바이러스 및 곰팡이 등의 병원균을 비롯한 유해물질과의 반응효율을 높일수 있으며, 반응 후의 잔여물이 물로 변함에 따라 환경오염물질의 발생 억제와 함께 처리효율의 극대화를 꾀할 수 있는 유용한 효과가 기대된다.
본 발명에 따른 알에프 플라즈마를 이용한 플라즈마 공기 살균장치는, 외체를 형성하는 것으로 외부로부터 공기를 흡입하여 처리후 배출하기 위한 메인관로를 형성한 본체; 상기 메인관로의 내부로 화학반응물질을 공급하기 위한 배출홀이 관통된 반응챔버 및 이 반응챔버의 일측에 설치되어 그 내부로 수증기나 습증기 형태의 클러스터 단위의 수분을 공급하는 수분공급기 및 상기 반응챔버의 내부로 알에프 전자기파 에너지를 공급하여 수분에 대한 유전가열을 통해 단위 물분자인 초미세 물방울을 생성하고, 이 초미세 물방울과 공기 중의 산소에 대한 알에프 전자기파 에너지에 의한 플라즈마 방전 작용을 통해 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼 등의 이온·라디칼 물질로 이루어진 화학반응물질을 생성시키는 알에프공급기로 이루어진 복수의 플라즈마 생성모듈; 상기 메인관로 내의 공기 오염도를 측정하는 오염도 측정기 및 상기 반응챔버의 내부에 설치되어 알에프의 출력량 또는 반사량을 신호를 측정하는 알에프 측정기 및 상기 반응챔버의 내부 또는 외부 일측에 구비되어 초미세 물방울의 농도를 측정하기 위한 유전율 측정기 및 상기 오염도 측정기와 알에프 측정기 그리고 유전율 측정기로부터 각각 측정신호를 인가받아 오염농도에 따라 상기 복수의 플라즈마 생성모듈에 선택적으로 제어신호를 인가하여 화학반응물질의 생성량을 조절하는 제어모듈로 구성된다.
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Description
본 발명은 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속공급형 공기살균장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수증기나 습증기로 된 클라스터 형태의 수분에 대하여 알에프 전자기파 에너지를 조사하여 유전가열과 플라즈마 방전 작용을 통해 클러스터 형태의 수분을 단위 물분자로 변환시킴과 아울러 이 과정에서 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 이루어진 이온·라디칼 물질을 생성시켜 공기 중의 바이러스나 병원균 등에 대한 살균작용을 통해 실내의 공기질 향상을 도모할 수 있도록 한 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속공급형 공기살균장치에 관한 것이다.
최근 들어 실내에서의 거주 시간이 늘어나고 실내 공간에서의 활동시간이 증가함에 따라 실내 공기질에 대한 관심이 높아지고 있으며, 실내 공기를 오염시키는 원인을 살펴보면 크게 외부에서 실내로 유입되거나 또는 거주자의 실내 활동에 따라 자체적으로 발생되는 경우로 볼 수 있으며, 외기에서 실내로 유입되는 오염물질을 살펴보면 미세먼지를 비롯하여 차량 운행과 산업현장에서 발생하는 여러 대기 오염물질을 비롯한 각종 공해물질 등이 있고, 실내 공기 자체에서 발생되는 오염물질을 살펴보면 건축자재, 주방 난방연료, 거주자의 생활 활동 및 각종 생활용품에서 발생하는 라돈(radon) 및 석면(asbestos) 그리고 각종 생활용품 등에서 발생하는 포름알데히드(formaldehyde),분진,휘발성 유기화합물(VOC)을 비롯하여 이산화질소, 일산화탄소, 담배연기, 미생물성 물질(microorganism) 등이 있이 있다.
이들 오염물질은 호흡기 질환을 비롯하여 다양한 질병의 원인이 되는 0것으로 알려져 있어 오염물질을 효율적으로 제거하여 쾌적한 실내 환경 조성을 할 수 있도록 실내 공기질 개선을 위한 여러 기술이 제안된 바 있으며, 대표적으로 건식방식과 습식방식의 공기청정기가 있다.
상기 건식 방식의 공기청정기는 오염된 공기를 팬으로 흡입한 뒤, 필터를 강제 통과시켜 이 과정에서 먼지나 세균류가 걸러지도록 한 것으로 여과 밀도가 서로 다른 필터를 순차 배치하여 입자가 큰 먼지에서 미세 먼지를 걸러내도록 구성되어 있으며, 사용기간이 오래되는 경우 필터의 오염으로 인한 오염 배출원이 될 수도 있으므로 주기적으로 교체룰 해야한다.
또한, 습식 방식의 공기청정기는 흡입한 공기를 물을 분사시켜 생성되는 액적액막기포 등에 공기 중의 부유하고 있는 먼지 입자들이 접촉함으로써 관성충돌직접흡수확산이 이루어져 먼지 입자들을 제거하는 방식으로서, 이러한 방식은 건식방식에 비하여 별도의 필터를 사용하지 않으므로 그에 따른 교체 필요성이 없는 장점이 있으나 물을 자주 갈아주지 않는 경우 세균번식에 의한 오염발생 및 비교적 큰 입자의 오염물질 처리만 가능하여 미세 먼지에 대한 집진효율이 낮은 폐단으로 인해 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다.
특히, 여러 오염물질 중 인간의 건강에 직접적이고 치명적인 위협을 가하는 세균과 바이러스는 인간 사이에서 전염을 일으킬 수 있으며, 세균은 단세포로 이루어져 양분섭취와 유기물을 생성하고, 바이러스는 DNA와 RNA와 같은 핵산과 단백질로 이루어져 전파력이 높고 변이가 쉽게 일어나며 치료약 개발에 많은 시간이 소요된다.
한편 공기 중에 포함된 바이러스를 비롯한 여러 오염물질은 호흡기 질환을 비롯하여 다양한 질병의 원인이 되는 것으로 알려져 있어 오염물질을 효율적으로 제거하여 쾌적한 실내 환경 조성을 할 수 있도록 실내 공기질 개선을 위한 여러 기술이 제안된바 있으며, 대표적으로 건식방식과 습식방식의 공기청정기가 있다.
건식 방식의 공기청정기는 오염된 공기를 팬으로 흡입한 뒤, 필터를 강제 통과시켜 이 과정에서 먼지나 세균류가 걸러지도록 한 것으로 여과 밀도가 서로 다른 필터를 순차 배치하여 입자가 큰 먼지에서 미세 먼지를 걸러내도록 구성되어 있다. 여기서, 상기 필터는 0.3의 입자에 대해 집진효율이 80%에서 99.97%에 이르는 고밀도의 필터로서 작은 입자의 집진에 효율적이지만, 사용 기간이 오래되어 필터의 여재에 침착된 먼지입자가 늘어나게 되면 압력손실이 커지게 되면서 풍량이 감소하여 정화용량이 저하되므로 주기적인 여과필터의 교환과 폐기로 인한 경제적인 부담이 클 뿐만 아니라 여과방식만으로는 바이러스나 세균 등과 같은 오염원에 대한 처리가 곤란한 폐단이 있었다.
습식 방식의 공기청정기는 흡입한 공기를 물을 분사시켜 생성되는 액적액막기포 등에 공기 중의 부유하고 있는 먼지 입자들이 접촉함으로써 관성충돌직접흡수확산이 이루어져 먼지 입자들을 제거하는 방식으로서, 이러한 방식은 건식방식에 비하여 별도의 필터를 사용하지 않으므로 그에 따른 교체 필요성이 없는 장점이 있으나 물을 자주 갈아주지 않는 경우 세균번식에 의한 오염발생 및 비교적 큰 입자의 오염물질 처리만 가능하여 미세 먼지에 대한 집진효율이 낮은 폐단으로 인해 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다.
한편, 최근 들어서는 상기 건식방식의 공기청정기에 양전하를 띠고 있는 오염된 먼지나 양이온을 중화시킬 수 있도록 음이온 발생장치를 부가 구성하고 있으나, 상기 음이온 발생장치의 경우 음이온 발생시 오존 발생에 따른 폐해가 있는 단점이 있다.
이외에도 자외선(UV)램프를 부가 설치하여 자외선을 이용한 살균을 도모하는 장치가 제안되었으나 자외선 광원으로부터 일정거리(예컨대, 대략 20cm 이내)에서 일정한 접촉시간을 거쳐야 오염원에 대한 살균, 탈취와 같은 작용이 이루어지므로 장치내로 공기가 충분히 유입되어야 적절한 효과를 얻을 수 있으며 광원으로 사용되는 램프의 오염정도나 수명한계에 따라 그 효과는 제한적이다. 또한 공기 중에 부유하는 오염원이 아닌 시설내부에 부착된 오염원은 제거할 수 없는 단점이 있다.
이외에도 오존발생장치를 부가 설치한 공기청정기가 있으나, 오존살균은 공기 또는 산소를 이온화하여 만들어진 오존을 사용하여 공기 중 오염원의 제거와 함께 부착된 오염원의 제거에 효과적이며 잔여물이 남지 않아 최근의 소비형태의 제품을 다루는 시설에 적합하지만, 오존 사용시 실내 거주 안전성의 문제 외에 생활환경에서 수시로 발생하는 오염원의 효과적 제거를 위한 보완장치가 미흡한 실정이다. 이는 일반적인 공기살균기의 경우 기준은 0.05ppm이하로 규정하고 있는데 식품과학 분야에서 일반적으로 알려진 바에 따르면, 오존농도가 최소 0.5ppm이상일 때 수초에서 수분의 시간에 사멸율은 99.9%이상을 나타내기 때문에 그 이하 농도의 오존 또는 활성종이 가지는 살균력은 제한적일 수 밖에 없다.
이와 같이 종래 기술에 따른 플라즈마 발생기나 오존 발생기 및 자외선램프를 이용한 공기청정기의 경우 공기 중 부유하는 미생물의 부착 및 증식속도를 고려하거나 잦은 오염원이 유입되는 시설의 경우 살균력을 안정되게 유지시킬 수 있어야 하나 현실적으로 오존이나 플라즈마의 경우 반응시간이 수초 이하이어서 생성과 동시에 소멸됨에 따라 실내 공기 내 부유균과 같은 미생물 제거효율을 높이는데 한계가 있을 뿐만 아니라 오염원의 잦은 유입 및 유입된 미생물이 시설, 장치, 보관품 등의 표면에 고착하여 부착균이 되는 경우 이러한 오염원 제거가 불가능한 단점이 있었다.
즉, 종래 기술에 따른 공기청정기는 단순히 실내 공기를 흡입하여 헤파 필터 등의 고밀도 여과재를 통과시켜 오염물질을 걸러내는 방식을 통해 먼지나 이물질을 제거하여 실내 오염정도를 낮출 수는 있는 것에 불과하고, 플라즈마 발생기, 이온발생기, 자외선 램프 및 오존발생기를 부착한 공기청정기의 경우에도 대장균이나 살모넬라균 등과 같은 병원성 균을 비롯하여 실내벽이나 물품등에 고착한 곰팡이 및 각종 악취의 원인물질 등에 대한 지속적이고 효과적인 살균소독이 어려운 문제점이 있었다.
또 다른 종래기술로는 대한민국 공개특허공보 제20-2019-0042081호를 통해 ' 나노 버블 발생기 및 나노 버블 발생장치'가 제안된 바 있으며, 그 청구항 1에는 '하우징; 적어도 하나의 블레이드; 적어도 하나의 제2 자석; 및 적어도 하나의 제2 자석을 포함하는 나노 버블발생기로서, 상기 하우징은, 매크로 버블이 함유된 액체를 수용하기 위한 입구; 상기 입구의 하류에 작동 가능하게 배치된 제2 챔버; 상기 제2 챔버의 하류에 작동 가능하게 배치된 제2 챔버; 및 상기 제2 챔버의 하류에 작동 가능하게 배치된 출구를 형성하고 상기 적어도 하나의 블레이드는, 상기 제2 챔버 내에 위치되며, 사용시, 이러한 매크로 버블을 마이크로 버블로 변환하기 위하여 액체에 함유된 마이크로 버블을 절단하며; 상기 적어도 하나의 제2 자석은 상기 제2 챔버 내에 위치되며; 상기 적어도 하나의 제2 자석은 상기 제2 챔버와 관련되고, (ⅰ) 적어도 하나의 제2 자석 및 적어도 하나의 제2 자석은, 적어도 하나의 제2 자석의 극성이 적어도 하나의 제2 자석의 극성에 반대가 되도록 배치되며, (ⅱ) 적어도 하나의 제2 자석은 적어도 하나의 제2 자석에 대해 이동 가능한 나노 버블 발생기.'가 제안된 바 있다.
그러나 상기 종래기술에 따른 나노 버블 발생기는 마이크로 버블을 블레이드를 사용하여 물리적으로 절단하는 기술로서 다수의 물분자가 군집을 이룬 단위 표면적인 큰 상태의 물방울을 쪼개는데 한계가 있으며, 특히 단분자 형태로 가공하기에는 불가능한 단점이 있었다.
또 다른 종래기술로는 대한민국 공개특허공보제20-2006-0085647호를 통해 스트리머 방전을 이용하는 공기정화장치가 제안된 바 있으나, 스트리머 방전으로 래디컬 발생시키고, 상기 래디컬 등의 확산 현상에 의해 살균 처리를 수행하여 살균 성능 향상이 어려운 문제점이 있으며, 또한, 살균 처리 성능을 향상시키기 위하여 방전 강도를 높여야 하므로 다량의 오존이 규정치 이상으로 발생하는 문제점이 있다.
또한 래디컬에 의한 살균 처리 성능을 향상시키기 위하여 촉매수단을 필요로 하고 이러한 촉매수단은 토출구측에 공기 유로와 수직한 방향으로 배치됨에 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.
따라서, 공기 중의 여러 오염물질을 비롯한 세균이나 곰팡이 등의 병원균을 안전하고 신속하게 제거 및 살균시킬 수 있는 기술개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 수증기나 습증기로 이루어진 클러스터 형태의 수분이 공급되는 공간을 구획 연결하고, 이들 구획된 공간내 각각 알에프 전자기파 에너지를 조사하여 유전가열에 의한 단분자 형태의 물분자를 생성시킴과 아울러 알에프 전자기파 에너지 조사에 의한 플라즈마 방전 작용을 통해 이 과정에서 단분자 형태의 물분자가 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 된 이온·라디칼 물질을 연속적으로 생성하여 이를 이용한 공기 중의 오염물질에 대한 효과적인 제거가 가능한 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속공급형 공기살균장치를 제공하는데 있다.
즉, 본 발명은 알에프 가열 작용을 통해 수증기나 습증기 형태로 공급되는 물방울을 단분자 형태의 물분자로 변환시키고, 이때의 단분자 형태의 물분자는 수증기나 습증기 형태의 물방울과 달리 단위 표면적이 매우 커서 물분자가 지니고 있는 유전 쌍극자가 노출되어 있어 화학적 반응성이 매우 뛰어나면서 유해성이 없는 특징을 가지며, 또한 알에프 전자기파 에너지가 지속 공급되는 것에 의해 플라즈마 방전을 일으킴으로써 단분자 형태의 물분자가 방전 과정을 통하여 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼을 생성하는 특징을 갖는다.
본 발명의 다른 목적은 알에프 공급기를 이용한 수증기나 습증기 형태의 수분에 대한 유전가열과 플라즈마 방전 작용을 통한 단분자 형태의 물방울을 원활하게 생성하면서 아울러 플라즈마 방전을 용이하게 형성시킬 수 있도록 컴팩트한 사이즈를 갖는 복수개의 살균모듈을 구성한 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속공급형 공기살균장치를 제공하는데 있다.
즉, 알에프를 이용한 플라즈마 방전을 유도하기 위해서는 방전공간이 대면적인 경우 고가의 고출력 알에프 공급기를 여러 개 설치해야 할 뿐만 아니라 전기 에너지의 소모가 크고 유지관리의 어려움이 큰 단점이 있으므로, 본 발명에서는 소형의 방전공간을 제공하는 복수의 살균모듈을 직렬로 연결하는 구성을 제안하였다.
상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 알에프 플라즈마를 이용한 플라즈마 공기 살균장치는, 외체를 형성하는 것으로 외부로부터 공기를 흡입하여 처리 후 배출하기 위한 메인관로를 형성한 본체;
상기 메인관로의 내부로 화학반응물질을 공급하기 위한 배출홀이 관통된 반응챔버 및 이 반응챔버의 일측에 설치되어 그 내부로 수증기나 습증기 형태의 클러스터 단위의 수분을 공급하는 수분공급기 및 상기 반응챔버의 내부로 알에프 전자기파 에너지를 공급하여 수분에 대한 유전가열을 통해 단위 물분자인 초미세 물방울을 생성하고, 이 초미세 물방울과 공기 중의 산소에 대한 알에프 전자기파 에너지에 의한 플라즈마 방전 작용을 통해 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼 등의 이온·라디칼 물질로 이루어진 화학반응물질을 생성시키는 알에프공급기로 이루어진 복수의 플라즈마 생성모듈;
상기 메인관로 내의 공기 오염도를 측정하는 오염도 측정기 및 상기 반응챔버의 내부에 설치되어 알에프의 출력량 또는 반사량을 신호를 측정하는 알에프 측정기 및 상기 반응챔버의 내부 또는 외부 일측에 구비되어 초미세 물방울의 농도를 측정하기 위한 유전율 측정기 및 상기 오염도 측정기와 알에프 측정기 그리고 유전율 측정기로부터 각각 측정신호를 인가받아 오염농도에 따라 상기 복수의 플라즈마 생성모듈에 선택적으로 제어신호를 인가하여 화학반응물질의 생성량을 조절하는 제어모듈로 구성된 것을 그 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 제어모듈은, 상기 복수의 플라즈마 생성모듈을 구성하는 각각의 수분공급기와 알에프공급기에 선택적으로 제어신호를 인가하여 수분과 알에프 전자기파 에너지의 공급량을 조절하는 소스공급 제어부; 상기 복수의 플라즈마 생성모듈을 순차적으로 선택 구동시키기 위한 선택제어부;를 포함하여 구성되는 것에 있다.
본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 본체는 외부로부터 공기를 흡입하기 위한 흡입구 및 유입된 공기를 배출하기 위한 배출구가 각각 마련된 케이스와, 상기 흡입구의 일측에 교체 가능하게 설치되어 흡입되는 공기 중의 부유물질을 여과시키는 여과필터와. 상기 케이스의 내부에 설치되어 상기 흡입구를 통해 공기를 강제 흡입하여 배출구를 통해 배출되게 송풍작용을 하는 송풍팬으로 구성되고;,
상기 반응챔버는 배출홀을 선택적으로 개폐시키는 것에 의해 상기 반응챔버의 내부 공간을 선택적으로 차폐시키는 차폐도어 및 이 차폐도어에 연결 설치되어 개폐동작을 수행하도록 구동력을 제공하는 개폐구동원으로 구성되고;,
상기 제어모듈은 상기 각 반응챔버 내의 알에프 반사량이나 출력량 그리고 유전율을 측정하여 설정값의 충족유무를 판별하여, 설정값에 도달할 때까지 상기 개폐구동원에 제어신호를 인가하여 반응챔버의 내부공간을 폐쇄상태로 유지하고, 설정값에 도달하면 개폐구동원에 제어신호를 인가하여 차폐도어를 개방시켜 배출홀을 통해 화학반응물질이 배출되게 제어하는 공급제어부를 포함하여 구성되는 것에 있다.
본 발명에 따른 알에프 플라즈마를 이용한 플라즈마 공기 살균장치는, 수증기나 습증기로 된 클러스터 형태의 수분이 공급된 반응챔버내에 알에프 전자기파 에너지를 조사하여 플라즈마 발생과 함께 수분에 대한 유전가열을 통해 단분자 형태의 물분자인 수 옹스트롬 크기의 초미세 물방울로 변환시킴으로써 이들 초미세 물방인 단분자 형태의 물분자와 이온 라디칼 물질을 이용하여 공기 중의 바이러스나 곰팡이 및 세균 등의 병원균을 비롯한 다양한 유해물질과 반응을 함으로써 제거가 가능하고, 반응 후의 잔여물이 물로 변함에 따라 환경오염물질의 발생을 최소화할 수 있는 유용한 효과가 기대된다.
즉, 알에프 전자기파 에너지에 의해 습증기나 수증기 형태로 공급되어지는 수분은 유전가열 작용에 의해 수 옹스트롬 크기의 단분자 형태의 초미세 물방울로 변환되고, 이렇게 변환되는 과정에서 알에프 전자기파 에너지에 의한 플라즈마 방전을 더하여 단위 물분자와 공기 중의 산소에서 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 된 이온·라디칼 물질이 생성됨에 따라 이들 단분자 형태의 초미세 물방울이 갖는 성질과, 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼에 의한 유해물질의 효과적인 제거가 가능한 이점이 기대된다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명에 따른 물분자들끼리 수소결합으로 군집을 이루고 있는 수분(클러스터형태의 물분자)의 알에프 유전가열에 의한 단분자 형태의 물분자로의 변환과정에 대한 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 수분(클러스터 형태의 물분자)의 알에프 유전가열에 의한 단분자 형태의 물분자로의 변환에 대한 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 수분(클러스터 형태의 물분자)의 알에프 유전가열에 의한 단분자 형태의 물분자로의 변환에 대한 화학반응식 모식도.
도 4는 본 발명에 따른 실시사례로서 초미세물방울의 화학반응식 예시 모식도.
도 5는 본 발명에 따른 알에프 플라즈마를 이용한 플라즈마 공기 살균장치에서 알에프 가열에 의한 수분의 물분자로서의 변환 및 이온·라디칼 물질로의 개질 변화를 설명하기 위한 개념도,
도 6은 본 발명에 따른 초미세물방울의 농도를 측정 개념도.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속공급형 공기살균장치의 일 실시례의 구성을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면,
도 10은 본 발명에 따른 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속공급형 공기살균장치의 요부 구성을 설명하기 위한 도면.
도 11은 본 발명에 따른 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속공급형 공기살균장치에서 체류유도판의 배치 구성을 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 발명에 따른 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속공급형 공기살균장치를 설명하기 위한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 수분(클러스터 형태의 물분자)의 알에프 유전가열에 의한 단분자 형태의 물분자로의 변환에 대한 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 수분(클러스터 형태의 물분자)의 알에프 유전가열에 의한 단분자 형태의 물분자로의 변환에 대한 화학반응식 모식도.
도 4는 본 발명에 따른 실시사례로서 초미세물방울의 화학반응식 예시 모식도.
도 5는 본 발명에 따른 알에프 플라즈마를 이용한 플라즈마 공기 살균장치에서 알에프 가열에 의한 수분의 물분자로서의 변환 및 이온·라디칼 물질로의 개질 변화를 설명하기 위한 개념도,
도 6은 본 발명에 따른 초미세물방울의 농도를 측정 개념도.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속공급형 공기살균장치의 일 실시례의 구성을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면,
도 10은 본 발명에 따른 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속공급형 공기살균장치의 요부 구성을 설명하기 위한 도면.
도 11은 본 발명에 따른 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속공급형 공기살균장치에서 체류유도판의 배치 구성을 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 발명에 따른 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속공급형 공기살균장치를 설명하기 위한 블록도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 물분자들끼리 수소결합으로 군집을 이루고 있는 수분(클러스터 형태의 물분자)의 알에프 유전가열에 의한 단분자 형태의 물분자로의 변환과정에 대한 개념도이다.
도면에는 수분을 구성하고 있는 클러스터형태의 물분자들(10)이 알에프 유전가열에 의해 단분자 형태의 물분자(20)로 변환되는 과정을 설명하기 위한 개념도이다. 물분자를 구성하고 있는 산소(Oxygen)는 상대적으로 강한 전자친화력에 의해 일정부분 전기음성도를 가지므로 약한 음전하(δ-)를 지니고, 물분자를 구성하고 있는 수소(hydrogen)는 상대적으로 약한 전자친화력에 의해 약한 전기음성도를 가지므로 약한 양전하(δ+)를 띠게 된다.
이와 같이 약한 음전하(δ-)를 지닌 산소와 약한 양전하(δ+)를 띤 수소간의 결합은 수소결합(hydrogen bonds)를 형성하여 클러스터 형태를 지니게 된다. 직접가열 혹은 대류가열 방식에 의한 액체의 물을 가열하는 경우, 물분자사이의 수소결합을 끊기가 어려워 물분자들은 클러스터(10) 형태로 증발하게 된다. 그러나 알에프(혹은 전자기파)에 의한 유전가열의 경우, 물분자가 지니고 있는 수소의 양전하(δ+)와 산소의 음전하(δ-)를 전기장에너지를 사용하여 흔들어 놓는 방식의 유전가열을 통하여 물분자 클러스터(10)로부터 단분자 형태의 물분자(20)들로 떼어놓을 수 있게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 수분(클러스터 형태의 물분자)의 알에프 유전가열에 의한 단분자 형태의 물분자로의 변환에 대한 개념도이다. 물분자 클러스터(10)가 알에프 유전가열에 의해 단분자 형태의 물분자(20)들로 변환한 후, 더욱 더 알에프 전자기파 에너지를 조사하게 되면 플라즈마 방전현상이 발생하며, 이 과정에서 단분자 형태의 물분자(20)는 초미세 물방울로서 화학적 반응성이 매우 뛰어나므로 화학반응이 신속하게 이루어지는 효과가 있으며, 부산물로서 물을 형성하므로 환경오염의 피해를 줄일 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 수증기나 습증기 상태의 수분(클러스터 형태의 물분자)의 알에프 유전가열에 의한 단분자 형태의 물분자로의 변환에 대한 화학반응식 모식도이다. n개의 물분자들로 이루어진 단위 클러스터가 알에프 유전가열에 의해 n개의 단분자 형태의 물분자로 변환된 사례를 보여주고 있다.
도 4는 본 발명에 따른 실시사례로서 초미세물방울의 화학반응식 예시 모식도이다. 환경유해물질 중 하나인 톨루엔 혹은 클로로포름에 대한 화학적 분해의 일 실시예로서 화학적 반응성이 매우 뛰어난 단분자 형태의 물분자를 만나 분해되는 과정을 보여주고 있다.
도 5는 본 발명에 따른 알에프 플라즈마를 이용한 플라즈마 공기 살균장치에서 알에프 가열에 의한 수분의 물분자로서의 변환 및 이온·라디칼 물질로의 개질화 변화를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명에 따른 초미세물방울의 농도를 측정 개념도이다. 단분자 형태의 물분자(1)은 수소의 양전하(δ+)와 산소의 음전하(2δ-)로 인하여 양의 전하와 음의 전하가 분극되어진 단위 유전체분자(2)로 인식되어 질 수 있다. 이러한 유전체분자는 두 개의 전극판에 인가되는 전압을 측정하게 되는 경우, 군집을 이루는 클러스터(10)형태의 물분자와 단분자(1) 형태의 물분자일 때 측정되는 전압의 차이가 발생되어 단분자 형태의 물분자 농도를 측정할 수 있게 된다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속공급형 공기살균장치의 일 실시례의 구성을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면으로서, 도 7은 본 발명의 외관을 나타낸 사시도이고, 도 8 및 도 9는 도 7의 내부 구조를 보인 측단면도 및 정단면도이다.
도면에는 스탠드형으로 실내에 설치 가능하게 제공되는 것으로 외체를 형성하는 케이스(210)와, 이 케이스(210)의 전면일부에 외부로부터 공기를 흡입하기 위한 흡입구(211)와, 상기 흡입구(211)를 통해 흡입된 공기를 처리 후 배출하기 위한 것으로 상기 케이스(210)의 상부측에 제공되는 배출구(213)와, 상기 흡입구(211)의 내측에 교환 가능하게 구비되는 여과필터(215)와, 상기 케이스(210)의 내부 일측에 설치되어 상기 흡입구(211)를 통해 외부의 공기를 강제 흡입하여 배출구(213)를 통해 배출시키기 위한 송풍작용을 하는 송풍팬(217)으로 이루어진 본체(200)를 구비하며, 이 본체(200)의 내부 일측에는 알에프 전자기파 에너지에 의한 플라즈마를 생성하고 이 과정에서 단분자 형태의 물분자와 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 이루어진 화학반응물질을 생성하는 플라즈마 생성모듈(30)이 설치되는 구성이며, 상기 흡입구(211)와 배출구(213) 사이에는 흡입한 공기가 유동되는 통로인 메인관로(100)가 형성된 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속공급형 공기살균장치이 도시되어 있다.
도 10은 본 발명에 따른 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속공급형 공기살균장치의 요부 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도면에는 외부 공기를 흡입하는 메인관로(100)의 내부 또는 외부에 설치되어, 상기 배기관로(100)의 내부로 공기중에 포함된 다양한 오염원과 화학적 반응을 통해 제거시키기 위한 화학반응물질을 생성하여 공급하기 위한 복수의 플라즈마 생성모듈(30)과. 이들 플라즈마 생성모듈(30)을 제어하는 제어모듈(50)로 이루어진 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속공급형 공기살균장치가 도시되어 있다.
도 11은 본 발명에 따른 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속 공급형 공기살균장치에서 체류유도판의 배치 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도면에는 실내의 오염공기를 흡입하여 배출하기 위한 통로를 제공하는 메인관로(100)와, 이 메인관로(100)의 일단부에 방사상으로 배치되어 화학반응물질(c)를 생성 공급하기 위한 복수의 플라즈마 생성모듈(30) 그리고 이 복수의 플라즈마 생성모듈(30)의 전,후측에 간격을 두고 메인관로(100)의 내측으로 돌출 형성되어 가스의 유속을 저감시켜 상기 복수의 플라즈마 생성모듈(30)이 설치된 구간에서 일시 체류될 수 있도록 하기 위한 체류유도판의 구성이 도시되어 있다.
도 12는 본 발명에 따른 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속 공급형 공기살균장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도면에는 복수의 플라즈마 생성모듈을 구성하는 여러 수분공급기(35)와 알에프공급기(37)의 작동을 제어하여 반응챔버(33)내의 클러스터 단위의 물방울인 수분과 알에프의 출력량/반사량/방사량을 조절하는 구성이 도시되어 있다.
이상의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속 공급형 공기살균장치의 구성을 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속 공급형 공기살균장치는, 크게 외체를 형성하는 것으로 내부에 외부 공기를 흡입하여 배출하기 위한 통로를 제공하는 메인관로(100)가 구비된 본체(200)와, 플라즈마 생성모듈(30) 그리고 제어모듈(50)로 구성된다.
본체(200)는 전체적인 외체를 형성하는 것으로 외부로부터 공기를 흡입하기 위한 흡입구(211)와, 흡입한 공기를 화학반응물질과 혼합 처리한 후 다시 배출하기 위한 배출구(213) 그리고 상기 흡입구(211)와 배출구(213)를 연결하는 통로인 메인관로(100)를 구비한 케이스(210)로 구성된다.
상기 흡입구(211)는 상기 본체(200)의 전면 하부측에 제공되어 외부로부터 공기를 흡입할 수 있도록 형성되며, 그 형상은 메쉬 또는 그릴 형태로 제공될 수 있다. 이러한 흡입구(211)는 사용자가 분리시킬 수 있도록 제공되며, 그 내측으로는 흡입되는 공기중의 부유물질이나 오염물질을 걸러내기 위한 여과필터(215)가 교환가능하게 구비되는 구성이며, 이는 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 배출구(213)는 상기 케이스(210)의 전면 상부측에 제공되어 메인관로(100)를 경유하면서 후술할 플라즈마 생성모듈(30)에서 생성된 화학반응물질과 혼합처리된 처리공기를 배출하기 위한 요소이다. 이러한 배출구(213)는 배출되는 풍량을 조절하거나 또는 풍향을 조절하기 위한 가이드핀이 구성될 수 있으며, 이는 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 메인관로(100)는 상기 흡입구(211)와 배출구(213)를 연결하는 통로로서, 그 내부에는 후술할 플라즈마 생성모듈(30)이 구성된다. 이러한 메인관로(100)는 외부에서 흡입한 공기와 함께 상기 플라즈마 생성모듈(30)에서 생성된 화학처리물질이 혼합되어 공기 중에 포함된 오염원이 제거될 수 있는 공간을 제공하는 요소이다.
한편, 상기 케이스(210)의 내부 일측에는 상기 메인관로(100)와 연결되면서 상기 흡입구(211)를 통해 공기를 강제 흡입하여 플라즈마 생성모듈(30)을 경유하여 배출구(213)를 통해 토출되게 송풍작용을 하는 송풍팬(217)이 구성된다.
플라즈마 생성모듈(30)은 상기 메인관로(100)에 간격을 두고 복수 설치되어 연속적으로 알에프 전자기파 에너지 여기에 의한 단분자 형태의 물분자와, 이온·라디칼 물질로 이루어진 화학반응물질을 생성하는 장치이며, 상기 메인관로(100)의 내부 공간에 화학반응물질을 연속 공급할 수 있도록 후술할 제어모듈(50)로부터 제어신호를 받아 동작되도록 회로 연결되는 것으로 외체를 형성하는 반응챔버(33)와, 이 반응챔버(33)에 하나 또는 복수 설치되는 알에프공급기(37)와 수증기나 습증기 형태의 클러스터 단위의 물방울인 수분을 공급하기 위한 수분공급기(35)로 구성된다.
상기 반응챔버(33)는 후술할 알에프공급기(37)와 수분공급기(35)에 의해 생성된 화학반응물질을 상기 메인관로(100)의 내부 공간으로 공급될 수 있도록 하기 위한 것으로, 내부는 비어 있고, 외부 일측에는 내부에서 생성된 화학반응물질을 배출하기 위환 복수의 배출홀(미부호)이 관통 형성된 구성이다.
즉, 본 발명에서의 상기 반응챔버(33)는 상기 메인관로(100)의 내부로 화학반응물질(c)을 공급하도록 배치 구성되며, 상대적으로 감소된 지름을 갖는 속이 빈 관 형상의 부재로 제공되고, 양단은 차폐되고 일측 외면으로는 등 간격을 두고 복수의 배출홀(미부호)이 관통 형성된다. 이러한 반응챔버(33)는 일측에 후술할 수분공급기(35)와 알에프공급기(37)로부터 각각 클러스터 형태의 습증기/수증기로 된 수분과 알에프 전자기파 에너지를 공급받는 구성이다. 또한, 본 발명에서의 반응챔버(33)는 내부에 조사되는 알에프 전자기파 에너지가 누설되지 않도록 금속재 또는 공지의 전자파 차폐 쉴드 구조물 등이 적용될 수 있으며, 이외에도 상기 반응챔버(33)는 내부에 공급된 수분의 온도를 높이도록 전원을 공급받아 발열작용을 하는 발열히터가 내측 또는 외측에 부가 구비될 수 있고 이때의 발열히터는 가열과정 중 후술할 알에프공급기(37)에 의한 유전가열이 아닌 히터가열을 통하여 일정 온도까지 상승시키기 위한 역할을 수행한다.
한편, 상기 반응챔버(33)는 배출홀(33a)을 통해 배출되는 단분자 형태의 물분자와 이온·라디칼 물질로 이루어진 초미세 물방울이 메인관로(100)의 내부로 배출되어질 때 와류를 형성하도록 함으로써 외부공기와 용이하게 혼합될 수 있도록 외면에 나선형의 와류핀(미도시)을 형성하거나 또는 복수의 배출홀을 나사선 방향으로 배치 형성하는 것도 가능할 것이다.
또한, 본 발명에서의 반응챔버(33)는 배출홀을 선택적으로 개폐시키는 것에 의해 상기 반응챔버(33)의 내부 공간을 선택적으로 차폐시키는 차폐도어 및 이 차폐도어에 연결 설치되어 개폐동작을 수행하도록 구동력을 제공하는 개폐구동원을 포함하는 구성이 바람직하며, 일 실시례로, 상기 반응챔버(33)를 감싸는 형태로 제공되면서 상기 배출홀에 대응하는 관통구멍을 형성한 상태에서 개폐구동원에 의해 일측으로 슬라이드 이동하여 상기 복수의 배출홀을 개방하거나 또는 타측으로 슬라이드 이동하여 복수의 배출홀을 폐쇄하는 형태로 제공될 수 있을 것이며, 이러한 배출홀의 차폐구조는 공지의 기술에 의해 다양하게 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다. 다만, 본 발명에서 배출홀을 개폐하는 구성을 제안한 이유는 반응챔버(33)의 내부공간을 폐쇄시킨 상태에서 수증기나 습증기 형태의 수분과 함께 알에프 전자기파 에너지를 공급하여 유전가열과 플라즈마 방전 작용이 용이하게 이뤄질 수 있도록 하기 위함이며, 상기 수분과 알에프 전자기파 에너지에 의해 화학반응물질이 생성되면 상기 배출홀을 개방시켜 상기 메인관로(100)의 내부로 화학반응물질이 배출되도록 하기 위함이다.
상기 수분공급기(35)는 상기 반응챔버(33)의 일측에 설치되어 그 내부로 수증기나 습증기 형태의 클러스터 단위의 수분을 공급하는 요소이다.
즉, 본 발명에서의 수분공급기(35)는 상기 반응챔버(33)의 외부 일측에 설치되어 상기 반응챔버(33)의 내부로 클러스터 형태의 수분 수분을 수증기 또는 습증기 형태로 공급하기 위한 요소이다.
이러한 수분공급기(35)는 크게 물탱크와,이 물탱크에서 용수를 공급받아 수증기 형태로 변화시키는 초음파 발진기나 가열증발기가 사용될 수 있으며, 이들 초음파 발진기와 스팀공급기나 가열증발기는 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다. 이외에도 상기 수분공급기(35)는 고압의 용수를 노즐을 통해 분무하기 위한 노즐 분무기가 사용되거나 또는 자연기화식 증발기 등이 사용될 수 있으며, 이외에도 수분의 입자를 작게 하여 공급할 수 있는 기술적 특징을 갖는다면 공지의 다양한 기술이 적용되는 것도 가능할 것이다.
부연설명을 하면, 본 발명에서의 수분공급기(35)는 대량의 수증기를 발생시킬 수 있는 초음파 발진기, 가열증발기, 스팀고급기, 노즐 분무기 중 어느 하나 또는 복합적으로 사용되는 것을 제안하며, 이때의 수증기의 온도는 상온보다 높은 온도인 50~150℃를 갖는 것이며, 이는 고온의 수분 클러스터가 공급되는 경우 후술할 알에프공급기(37)에 의한 유전가열에 의한 단위 물분자로의 변환 작용이 용이해지기 때문이다.
이와 같이 구성되는 수분공급기(35)는 상기 반응챔버(33)의 내부로 수증기나 습증기 형태의 클러스터 물방울을 공급하도록 구성되며, 이렇게 공급되어진 클러스터 형태의 수분은 후술할 알에프공급기(37)에서 공급하는 알에프 전자기파 에너지에 의해 유전가열되어 단위 물분자로 변환됨과 아울러 알에프 전자기파 에너지에 의한 플라즈마 방전 현상에 의해 이온·라디칼 물질을 생성하게 된다.
상기 알에프공급기(37)는 상기 반응챔버(33)의 내부로 알에프 전자기파 에너지를 공급하여 상기 수분공급기(35)에 의해 공급되어진 클러스터 단위의 수증기나 습증기 형태의 물방울인 수분에 대한 유전가열을 통해 단위 물분자인 초미세 물방울이 생성되도록 하고, 이 초미세 물방울과 공기 중의 산소에 대한 알에프 전자기파 에너지에 의한 플라즈마 방전 작용을 통해 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼 등의 이온·라디칼 물질을 생성하여, 결과적으로 단위 물분자와 이온·라디칼 물질로 이루어진 화학반응물질을 생성시키는 요소이다.
즉, 본 발명에 따른 알에프공급기(37)는 상기 반응챔버(33)의 일측에 하나 이상 복수 설치되어 0.1kw~1MW의 출력을 가진 알에프 전자기파 에너지를 상기 반응챔버(33)의 내부로 공급(출력)함으로써 상기 수분공급기(35)를 통해 공급되어진 수증기나 습증기 형태의 클러스터 물방울에 대한 유전 가열 작용을 통해 미세 물방울인 단위 물분자로 변환시키고, 아울러 알에프 전자기파 에너지에 의한 플라즈마 방전으로 인해 단위 물분자와 공기 중에서 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 이루어진 이온-라디칼 물질을 생성한다. 이러한 알에프공급기(37)는 하나 이상 복수 설치되는 경우 순차 동작되도록 구성되는 것이 바람직하며, 이는 알에프공급기(37)를 지속적으로 작동시키는 경우 내구성이 급격하게 떨어지기 때문이다.
이러한 구성의 플라즈마 생성모듈(30)은 단위 물분자인 초미세 물방울과 함께 이온 라디칼 물질로 이루어진 화학반응물질(c)을 연속적으로 생성하여 각각의 플라즈마 생성모듈(30)을 구성하는 반응챔버(33)의 배출홀(33a)을 통해 상기 메인관로(100)의 내부로 공급하게 되며, 이렇게 공급된 초미세 물방울과 라디칼 물질로 이루어진 화학반응물질(c)은 상기 메인관로(100)의 내부를 통과하는 다양한 오물과 화학적 결합작용을 통해 제거하게 된다.
제어모듈(50)은 상기 메인관로(100)의 내부를 통과하는 공기 중의 오염도를 측정하는 오염도 측정기(57)와, 상기 반응챔버(33)의 내부에 설치되어 알에프의 출력량 또는 반사량을 신호를 측정하는 알에프 측정기(51) 그리고 상기 반응챔버(33)의 내부 또는 외부 일측에 구비되어 단분자형 물분자인 초미세 물방울의 농도를 측정하기 위한 유전율 측정기(53) 및 상기 오염도 측정기(57)와 알에프 측정기(51) 그리고 유전율 측정기(53)로부터 각각 측정신호를 인가받아 오염농도에 따라 상기 복수의 플라즈마 생성모듈(30)을 구성하는 수분공급기(35)와 알에프공급기(37)에 선택적으로 제어신호를 인가하여 화학반응물질의 생성량을 조절하는 컨트롤러(55)로 구성된다.
또한, 본 발명에서의 제어모듈(50)은 상기 각 반응챔버(33) 내의 알에프 반사량이나 출력량 그리고 유전율을 측정하여 설정값의 충족유무를 판별하여, 설정값에 도달할 때까지 상기 개폐구동원에 제어신호를 인가하여 상기 반응챔버(33)의 내부공간을 폐쇄상태로 유지하고, 설정값에 도달하면 상기 개폐구동원에 제어신호를 인가하여 차폐도어를 이동시켜 배출홀을 개방시킴으로써 이를 통해 화학반응물질이 메인관로(100)의 내부공간으로 배출되게 제어하는 공급제어부로 구성되며, 이때의 공급제어부는 별도의 제어회로로 구성되거나 또는 상기 컨트롤러(55)에 일체로 회로 구성되어도 무방하다.
이러한 제어모듈(50)의 구성에 대한 부연설명을 하면, 먼저 상기 알에프 측정기(51)는 상기 플라즈마 생성모듈(30)의 내부에 각각 설치되어 각각의 알에프 공급기에서 방사되는 알에프 전자기파 에너지의 출력량 또는 반사량 신호를 측정하여 후술할 알에프 제어기(55)로 인가하는 감지요소이다.
상기 유전율 측정기(53)는 상기 반응챔버의 내부 또는 외부 일측에 구비되어 단분자 형태의 물분자의 농도를 측정하기 위한 감지요소로서, 부연 설명을 화면 반응챔버의 내부 또는 외부 일측에 설치되어 단분자 형태의 물분자의 농도를 측정하도록 구성거나 또는 상기 메인관로(100) 내부로 공급되어진 화학반응물질 중에 포함된 단분자 형태의 물분자의 농도를 측정하여 후술할 알에프제어기(55)로 인가한다. 즉, 유전율 측정기(53)는 초미세 물방울(b)의 농도를 측정하기 위한 것으로, 상기 배출구를 통과한 기체 중에 포함된 단분자 형태의 물분자 농도를 측정하거나 또는 상기 배출구의 내부 일측에 상기 메인관로(100)의 내부로 배출되기전 상태의 기체에 포함된 단분자 형태의 물분자 농도를 측정하여 이를 후술할 알에프 제어기(55)에 인가하도록 회로 연결된다.
상기 컨트롤러(55)는 오염도측정기(57)로부터 메인관로(100) 내부의 오염정도를 측정하고, 이 측정된 값을 기 설정된 값과 비교하여 수분과 알에프의 공급량을 조걸하는 제어요소이다. 즉, 본 발명에서의 컨트롤러는 상기 알에프 측정기(51) 유전율 측정기(53) 중 어느 하나 또는 둘 모두로부터 측정 신호를 인가받아 회로 연결된 상기 수분공급기와 알에프 공급기에 각각 제어신호를 인가하여 알에프 출력량 또는 단위 물분자 발생을 조절하는 제어요소이다.
즉, 상기 컨트롤러(55)는 상기 메인관로(100)를 통과하는 공기의 오염 정도에 따라 복수의 수분공급기와 알에프공급기의 동작과 정지를 위한 제어신호를 인가하고, 이외에도 기기의 수명을 연장시킬 수 있도록 수분공급기와 알에프공급기를 일정시간 순차로 동작되도록 구성시키는 등의 제어를 수행하게 된다.
이러한 구성의 제어모듈(50)은 복수의 플라즈마 생성모듈(30)을 제어하여 연속적으로 화학반응물질을 생성하여 상기 메인관로(100)의 내부로 공급되도록 하며, 상기 각 플라즈마 생성모듈(30)은 수증기나 습증기 형태의 클러스터 물방울에 대한 유전가열 작용을 통해 단위 물분자 형태인 초미세 물방울로 변환시키고, 아울러 알에프 전자기파 에너지에 의한 플라즈마 방전을 통해 단위 물분자에서 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼로 이온·라디칼 물질을 생성시킨다. 이렇게 생성된 단위 물분자는 유전 쌍극자가 노출되어 있어 화학적 반응성이 매우 우수하여 오염물질에 대한 흡착과 제거가 가능하며, 아울러 개질화 된 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼은 널리 알려진 바와 같이 공기 중의 휘발성 유기화합물을 비롯한 여러 오염물질의 제거가 가능하다.
일례로 본 발명에 따른 초미세 물방울과 라디칼 물질에 의한 독성 유해물질 중 하나인 VOC 및 에틸렌과 화학반응을 통해 제거할 수 있다. 부연설명하면, 에틸렌을 분해하는 것은 화학적으로 에틸렌(C2H4)은 수소가 O2-와 반응해서 H2O로(물)로 그리고 C(탄소)는 O2-와 만나 CO2로 변화해 버리며, 더 이상 유해한 기스가 아닌게 되어 버린다. 마찬가지로 VOC도 동일하게 반응하며 유기물은 C와 H로 구성된 것을 말하므로 결국 다양한 독성 유해물질로 이루어진 오염원에 대한 분해를 통한 제거가 가능하다
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속 공급형 공기살균장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 복수의 플라즈마 생성모듈(30)을 구성하는 각각의 반응챔버(33)의 내부로 수증기나 습증기 형태의 클러스터 상태의 물방울을 공급하면, 각 알에프공급기(37)는 상기 클러스터 상태의 물방울에 대하여 전자기파 에너지인 알에프를 조사하여 물분자가 지니고 있는 전기 쌍극자를 자극하여 인접한 물분자와의 수소결합을 끊어내도록 하므로, 결과적으로 단분자 형태의 물분자인 초미세 물방울을 생성시킴과 아울러 알에프 전자기파 에너지에 의한 플라즈마 방전 현상으로 단분자 형태의 물방울(물분자, 초미세 물방울)로부터 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼을 생성하게 된다.
즉, 본 발명은 상기 복수의 플라즈마 생성모듈(30)을 구성하는 각 반응챔버(33)의 내부에 수증기나 습증기 형태의 수분 클러스터가 공급됨과 동시에 알에프 전자기파 에너지가 공급되면, 상기 수증기 클러스터는 유전가열에 의해 단위 물분자들로 분리되고, 플라즈마 방전에 의한 공기중의 산소와 초미세 물방울이 이온화 또는 라디칼화를 위한 반응이 일어나게 된다.
플라즈마 방전에 의해 생성된 단위 물분자로 된 초미세 물방울과, 이온·라디칼 물질로 이루어진 화학반응물질(c)은 플라즈마 생성모듈(30)에서 일차 생성된 뒤 메인관로(100)의 내부를 유동하는 공기 중에 포함된 다양한 오염원(바이러스, 휘발성 유기화합물, 병원성 세균 등)과 화학반응을 하게 된다.
즉, 알에프 전자기파 에너지는 반응챔버(33)의 공간 전체에 대해 조사됨에 따라 대면적 플라즈마 방전이 가능하고, 이러한 플라즈마 방전과정에서 공기 중의 산소와 물분자들이 깨지면서 중성을 띤 가스 이온체 상태인 플라즈마 상태가 되고, 이 이온 중에는 강력한 화학반응을 갖는 수소이온, 수산기이온을 비롯하여 수소라디칼, 수산기라디칼 등의 이온 라디칼 물질이 생성되며, 수산기 라디칼의 경우 산소 음이온계 물질중 하나로 산화력이 매우 뛰어나고 염소의 2배, 과산화수소의 1.57배 살균력이 강하고, 오존의 2,000배, 자외선의 180배 빠른 살균력이 있으며, 인체에 유익한 천연 물질이며, 또한 OH 라디칼은 공기중의 대부분의 유해물질들을 인체에 무해한 '이산화탄소' 나 '물' 분자로 바꿔버리며, 이중 발생한 이산화탄소는 ppm 단위로 매우 적어 공기의 농도에 영향을 줄 정도는 아니므로, 환경친화적이면서 경제적인 보급이 가능하다.
한편, 본 발명은 기재된 실시례에 한정되는 것은 아니고, 적용 부위를 변경하여 사용하는 것이 가능하고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
1 : 단분자 형태의 물분자구조
2 : 단분자 형태의 물분자구조의 분극쌍극자
10 : 클러스터형태로 군집을 이룬 물분자
20 : 단분자 형태의 물분자
200 : 본체 210 : 케이스
211 : 흡입구 213 : 배출구
215 : 여과필터 217 : 송풍팬
30 : 플라즈마 생성모듈 33 : 반응챔버ㄷ
35 : 수분공급기 37 : 알에프공급기
50 : 제어모듈 51 : 알에프 측정기
53 : 유전율 측정기 55 : 알에프 제어기
57 : 오염도 측정기 100 : 메인관로
a : 초미세 물방울(단위 물분자)
2 : 단분자 형태의 물분자구조의 분극쌍극자
10 : 클러스터형태로 군집을 이룬 물분자
20 : 단분자 형태의 물분자
200 : 본체 210 : 케이스
211 : 흡입구 213 : 배출구
215 : 여과필터 217 : 송풍팬
30 : 플라즈마 생성모듈 33 : 반응챔버ㄷ
35 : 수분공급기 37 : 알에프공급기
50 : 제어모듈 51 : 알에프 측정기
53 : 유전율 측정기 55 : 알에프 제어기
57 : 오염도 측정기 100 : 메인관로
a : 초미세 물방울(단위 물분자)
Claims (3)
- 외체를 형성하는 것으로 외부로부터 공기를 흡입하여 처리 후 배출하기 위한 메인관로를 형성한 본체;
상기 메인관로의 내부로 화학반응물질을 공급하기 위한 배출홀이 관통된 반응챔버 및 이 반응챔버의 일측에 설치되어 그 내부로 수증기나 습증기 형태의 클러스터 단위의 수분을 공급하는 수분공급기 및 상기 반응챔버의 내부로 알에프 전자기파 에너지를 공급하여 수분에 대한 유전가열을 통해 단위 물분자인 초미세 물방울을 생성하고, 이 초미세 물방울과 공기 중의 산소에 대한 알에프 전자기파 에너지에 의한 플라즈마 방전 작용을 통해 수소이온, 수산기이온, 수소라디칼, 수산기라디칼 등의 이온·라디칼 물질로 이루어진 화학반응물질을 생성시키는 알에프공급기로 이루어진 복수의 플라즈마 생성모듈;
상기 메인관로 내의 공기 오염도를 측정하는 오염도 측정기 및 상기 반응챔버의 내부에 설치되어 알에프의 출력량 또는 반사량을 신호를 측정하는 알에프 측정기 및 상기 반응챔버의 내부 또는 외부 일측에 구비되어 초미세 물방울의 농도를 측정하기 위한 유전율 측정기 및 상기 오염도 측정기와 알에프 측정기 그리고 유전율 측정기로부터 각각 측정신호를 인가받아 오염농도에 따라 상기 복수의 플라즈마 생성모듈에 선택적으로 제어신호를 인가하여 화학반응물질의 생성량을 조절하는 제어모듈로 구성되되;,
상기 제어모듈은 상기 복수의 플라즈마 생성모듈을 구성하는 각각의 수분공급기와 알에프공급기에 선택적으로 제어신호를 인가하여 수분과 알에프 전자기파 에너지의 공급량을 조절하는 소스공급 제어부 및 상기 복수의 플라즈마 생성모듈을 순차적으로 선택 구동시키기 위한 선택제어부를 더 포함하고;,
상기 본체는 외부로부터 공기를 흡입하기 위한 흡입구 및 유입된 공기를 배출하기 위한 배출구가 각각 마련된 케이스와, 상기 흡입구의 일측에 교체 가능하게 설치되어 흡입되는 공기 중의 부유물질을 여과시키는 여과필터와. 상기 케이스의 내부에 설치되어 상기 흡입구를 통해 공기를 강제 흡입하여 배출구를 통해 배출되게 송풍작용을 하는 송풍팬으로 구성되고;,
상기 반응챔버는 배출홀을 선택적으로 개폐시키는 것에 의해 상기 반응챔버의 내부 공간을 선택적으로 차폐시키는 차폐도어 및 이 차폐도어에 연결 설치되어 개폐동작을 수행하도록 구동력을 제공하는 개폐구동원으로 구성되고;,
상기 제어모듈은 상기 반응챔버 내의 알에프 반사량이나 출력량 그리고 유전율을 측정하여 설정값의 충족유무를 판별하여, 설정값에 도달할 때까지 상기 개폐구동원에 제어신호를 인가하여 반응챔버의 내부공간을 폐쇄상태로 유지하고, 설정값에 도달하면 개폐구동원에 제어신호를 인가하여 차폐도어를 개방시켜 배출홀을 통해 화학반응물질이 배출되게 제어하는 공급제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 알에프 전자기파 에너지를 이용한 플라즈마 연속공급형 공기살균장치. - 삭제
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