KR102651073B1 - 신선 공기 공급기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 몸체와 상기 몸체의 하부에 삽입되는 물통을 포함하는 신선 공기 공급기에 관한 것으로, 상기 몸체의 상부 흡입구를 통해 흡입된 외부 공기를 송풍통으로 흡입시켜 물통의 물에 입사시키는 제1 흡입송풍기; 상기 송풍통을 통과하는 공기에 자외선을 조사하여 공기 중의 휘발성 유기화합물(VOC)을 분해하는 자외선 광원; 상기 송풍통을 통과한 공기 중에 포함된 VOC를 재차 분해하는 이산화티타늄망; 상기 이산화티타늄망을 통과한 공기 중 일부 공기를 통과시켜 대기압 플라즈마를 이용하여 오존을 발생시켜 물통의 물속으로 인입시켜 오존수를 만드는 제1 플라즈마반응기; 상기 물통의 물속에 잠긴 양극과 음극에 전원을 공급하여 전기분해를 일으켜 산소와 수소를 발생시키는 수전해장치; 상기 음극에서 발생한 수소를 수집하는 수소집기; 상기 수소집기와 연결된 제1 연결관을 통해 공급되는 수소를 대기압 플라즈마를 이용하여 수소 이온을 생성시키는 제2 플라즈마반응기; 상기 제2 플라즈마반응기와 연결된 제2 연결관을 통해 수소 이온을 흡입하여 물통의 물속으로 인입시키는 제2 흡입송풍기; 및 상기 신선 공기 공급기를 제어하며, 전원공급, 온도, 습도, 먼지량, 산소량을 표시하는 디스플레이;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

신선 공기 공급기{Flesh air supplier}
본 발명은 신선 공기 공급기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기 중 오염물질인 미세먼지, 휘발성 유기화합물, 박테리아, 바이러스, 꽃가루, 곰팡이를 제거하고 수분과 산소를 공급하여 실내 공기를 신선화하여 공급하는 공급기에 관한 것이다.
인간이 호흡하는 공기는 조용한 숲속의 공기가 최적이다. 그러나 도시에서는 생산 활동으로 인한 미세먼지와, 건축자재에 의한 휘발성 유기물질과, 오염으로 인한 박테리아와 바이러스 등이 발생하고 있다.
미세먼지 또는 분진은 눈에 보이지 않을 정도로 입자가 작은 먼지로 아황산가스, 질소산화물, 납, 오존, 일산화탄소 등을 포함하는 대기오염 물질이며 자동차, 공장, 조리 과정 등에서 발생한다. 미세먼지는 노인사망율 증가, 태아의 저체중, 기형화 및 사산과 관계가 있고 그밖에 천식, 두통, 아토피를 유발하는 원인으로 작용한다는 것이 알려져 있다. 또한 꽃가루, 곰팡이 및 포자는 알러지 및 질병을 발생시키는 원인이 되고 있다. 이를 제거하기 위하여 기존 기술은 전기적 집진, 필터에 의한 여과, 원심력 집진, 광촉매반응을 사용하고 있다.
휘발성 유기화합물 VOC(Volatile Organic Compounds)는 상온 상압에서 대기중으로 가스형태로 배출되는 탄소와 수소로 이루어진 물질로 인체 및 생태계에 미치는 영향이 커서 일부 특정 대기 유해물질로 분류되고 있으며, 광화학반응을 통하여 오존 등과 같은 2차단계 오염물질인 화학산화물을 생성시켜 생활환경에 막대한 영향을 미치게 된다. VOC의 직접적 영향은 방향족 탄화수소류의 중에는 발암성이 가장 높다고 알려져 있는 화학 VOC 물질이 다수 포함되어 있다. 예컨대 벤젠의 경우에는 백혈병과 중추신경 장애를 일으킨다고 알려져 있으며 매우 낮은 농도의 벤젠에 노출되었던 사람에게도 염색체 이상이 종종 발견된다고 보고되고 있다.
유기용 제류는 그 자체가 독성을 지니고 있거나 그 속에 포함된 이 물질들이 독성이 높아서 문제시되고 있다. 대표적인 유기용제로는 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류가 있다. 또한 유기할로겐화합물은 다른 화학물질에 비해 독성이 높고 대기에 유출되면 장기간 분해되지 않고 남아있는 특성 때문에 특별한 주의가 요망되는 물질로 분류되고 있다.
공기 중의 박테리아, 바이러스는 각종 질병을 일으키고 있다. 이러한 미세먼지, 휘발성 유기화합물, 박테리아, 바이러스 등이 실내공간에 오염되어 있을 수 있어, 이를 제거하여 질병을 예방할 수 있는 장치가 필요한 실정이다.
한편, 자연환경과 냉난방으로 인한 습도 불균형이 발생하여 적정한 습도를 실내에서 유지하기 위하여 초음파 가습기를 사용하고 있다. 이러한 초음파 방식의 가습기는 살균하지 않은 물을 분사하는 것이다 보니 세균으로 인한 질병발생 가능성이높다. 가습기의 수조에는 항상 세균이 존재하며 시간이 지날수록 기하급수적으로 증가한다. 따라서 세균이 물방울과 함께 공기중으로 살포된다. 물방울은 물속에 포함되어 있는 세균, 미네랄 등 수많은 이물질을 포함하게 된다.
또한, 실내공기 중의 산소 부족을 해결하기 위하여 산소공급기를 사용하고 있다. 산소공급기는 주변의 대기를 흡입하여 산소와 질소를 분리하여 사용자가 흡입할 수 있도록 제공하는 장치이다. 산소분리 기술은 첫째 촉매를 이용한 산소발생 또는 표백제를 이용하는 방법으로 촉매와 물을 반응시켜 산소를 발생시키는 원리로 구조가 매우 간단하여 저가형 모델로 사용되며 매번 촉매제를 교환해 주어야 하는 불편함이 있어 휴대용 산소발생기로 사용된다. 둘째 PSA(Pressure Swing Adsorption)방식은 산소발생 흡착제를 이용한 산소발생 원리로 공기중의 질소분자를 흡착제에 의해 흡수하여 산소의 농도를 높이는 방법으로 현재 가장 많이 활용되고 있다. 그러나 흡착제로 쓰이는 원료가 수분에 약해 수분 방지에 심혈을 기울여야 하는 단점이 남아 있다.
대한민국 공개특허 제10-2020-0075798호(2020.06.26) 대한민국 등록특허 제10-0787779호(2007.12.13) 대한민국 공개특허 제10-1995-0031219호(1995.12.18)
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 미세먼지와 휘발성 유기화합물을 제거하고 박테리아와 바이러스를 살균하여 신선한 공기 공급과 적정한 습도를 유지할 수 있는 신선 공기 공급기를 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 몸체와 상기 몸체의 하부에 삽입되는 물통을 포함하는 신선 공기 공급기에 있어서, 상기 몸체의 상부 흡입구를 통해 흡입된 외부 공기를 송풍통으로 흡입시켜 물통의 물에 입사시키는 제1 흡입송풍기; 상기 송풍통을 통과하는 공기에 자외선을 조사하여 공기 중의 휘발성 유기화합물(VOC)을 분해하는 자외선 광원; 상기 송풍통을 통과한 공기 중에 포함된 VOC를 재차 분해하는 이산화티타늄망; 상기 이산화티타늄망을 통과한 공기 중 일부 공기를 통과시켜 대기압 플라즈마를 이용하여 오존을 발생시켜 물통의 물속으로 인입시켜 오존수를 만드는 제1 플라즈마반응기; 상기 물통의 물속에 잠긴 양극과 음극에 전원을 공급하여 전기분해를 일으켜 산소와 수소를 발생시키는 수전해장치; 상기 음극에서 발생한 수소를 수집하는 수소집기; 상기 수소집기와 연결된 제1 연결관을 통해 공급되는 수소를 대기압 플라즈마를 이용하여 수소 이온을 생성시키는 제2 플라즈마반응기; 상기 제2 플라즈마반응기와 연결된 제2 연결관을 통해 수소 이온을 흡입하여 물통의 물속으로 인입시키는 제2 흡입송풍기; 및 상기 신선 공기 공급기를 제어하며, 전원공급, 온도, 습도, 먼지량, 산소량을 표시하는 디스플레이;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 흡입송풍기는 바람을 일으켜 물 표면을 증발시켜 자연 가습하는 것을 특징으로 한다.,
상기 제1 플라즈마반응기에서 발생된 오존을 물통의 물속으로 인입시켜 오존수를 만들어 물에 흡착되거나 물속에서 용해 또는 침전된 박테리아와 바이러스를 살균하는 것을 특징으로 한다.
상기 전해수장치는 양극에서 발생한 산소를 배출하며, 음극의 용액에서 생성된 수산기는 물에 흡착되거나 물속에서 용해 또는 침전된 박테리아와 바이러스를 살균하는 것을 특징으로 한다.
상기 수소집기는 음극을 감싸는 관으로 하부 일측이 개방되어 물속에 잠기는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 흡입송풍기는 제2 플라즈마반응기에서 생성시킨 수소 이온을 흡입하여 물통의 물속으로 인입시켜 물속의 수산기와 반응하여 물로 변하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이, 본 발명의 신선 공기 공급기에 따르면 실내공기 중 미세먼지, 휘발성 유기화합물, 박테리아, 바이러스, 꽃가루, 애완동물의 비듬, 잔털, 연기, 곰팡이, 진균 및 유해가스 등의 이물질을 물속 내 침전 및 살균기능으로 제거하고, 동시에 산소 공급과 가습이 가능한 일체형으로 신선한 공기를 공급하여 질병 예방과 건강한 생활을 영위할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 신선 공기 공급기의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 신선 공기 공급기의 공기 공급과정도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서 본 발명에 따른 신선 공기 공급기의 바람직한 실시예에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 신선 공기 공급기의 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 신선 공기 공급기의 공기 공급과정도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 신선 공기 공급기는 몸체(1000)와 물통(2000)을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 물통(2000)은 몸체(1000) 하부에 삽입하여 설치할 수 있다.
상기 몸체(1000) 상부에는 외부 공기(10)를 흡입하는 흡입구(110) 및 전원공급, 온도, 습도, 먼지량, 산소량을 표시하는 디스플레이(120)를 포함한다.
또한, 상기 몸체(1000) 내부에는 제1 흡입송풍기(130), 송풍통(140), 자외선 광원(150), 이산화티타늄망(160), 제1 플라즈마반응기(170), 수전해장치(180), 제2 플라즈마반응기(210), 제2 흡입송풍기(230), 전원부(미도시)를 포함한다.
상기 제1 흡입송풍기(130)는 몸체(1000) 상부의 흡입구(110)를 통해 흡입된 외부 공기(10)를 송풍통(140)으로 흡입시켜 물통(2000)의 물에 입사시킨다. 이때, 상기 제1 흡입송풍기(130)는 강제 바람을 일으키므로 물 표면을 증발시켜 자연 가습할 수 있다.
상기 자외선 광원(150)은 송풍통(140)을 통과하는 공기에 자외선을 조사하여 공기 중의 휘발성 유기화합물(VOC)을 분해한다.
상기 이산화티타늄망(160)은 송풍통(140) 하단에 위치하며 송풍통(140)을 통과한 공기 중에 포함된 VOC를 재차 분해한다.
여기서, 상기 이산화티타늄망(160)을 통과한 공기는 몸체(1000) 하단에 설치되어 있는 물통(2000)으로 입사된다. 이때, 입사되는 공기 중에 있는 미세먼지, 휘발성 유기화합물, 박테리아, 바이러스, 꽃가루, 애완동물의 비듬, 잔털, 연기, 곰팡이, 진균 및 유해가스 등의 각종 이물질이 물에 흡착되거나 물속에서 용해 또는 침전된다.
상기 제1 플라즈마반응기(170)는 이산화티타늄망(160)을 통과한 공기 중 일부 공기를 통과시켜 유전막 방전에 의해 발생되는 대기압 플라즈마를 이용하여 오존을 발생시켜 물통(2000)의 물속으로 인입시켜 오존수를 만들어 물에 흡착되거나 물속에서 용해 또는 침전된 박테리아와 바이러스를 살균 할 수 있다.
상기 수전해장치(170)는 물통(2000)에 잠긴 양극(181)과 음극(182)에 전원을 공급하여 전해수에서 전기분해가 일어나 산소와 수소가 발생하여 분출하게 된다.
이때, 상기 양극(181)에서 발생한 산소는 밖으로 배출되어 신선한 공기를 방안으로 공급할 수 있으며, 음극(181)의 용액에서 생성된 수산기(OH-)는 물에 흡착되거나 물속에서 용해 또는 침전된 박테리아와 바이러스를 살균 할 수 있다.
한편, 상기 음극(182)에서 발생한 수소는 수소집기(190)에 수집된다. 이때, 상기 수소집기(190)는 음극(182)을 감싸는 관으로 하부 일측이 개방되어 물속에 잠길 수 있다.
상기 제2 플라즈마반응기(210)는 수소집기(190)와 연결된 제1 연결관(200)을 통해 공급되는 수소를 유전막 방전에 의해 발생되는 대기압 플라즈마를 이용하여 수소 이온을 생성하게 된다.
상기 제2 흡입송풍기(230)는 제2 플라즈마반응기(210)와 연결된 제2 연결관(220)을 통해 수소 이온을 흡입하여 제2 흡입송풍기(230) 상단과 연결된 제3 연결관(220)을 통해 물통(2000)의 물속으로 인입시켜 물속의 수산기(OH-)와 반응하여 물로 변하게 된다.
한편, 상기 디스플레이(120)는 공기 공급기를 제어할 수 있다. 일실시예로써, 산소감지기에 의하여 대기중 산소분압 21%를 중심값으로 하기 위하여 전해 전류제어에 의하여 달성하고, 가습 정도는 제1 흡입송풍기(130)의 회전 속도 조정에 의하여 제어가 가능하다.
상기 전원부는 상전원을 제1 흡입송풍기(130)와 직류전원장치에 공급한다.
여기서, 상기 직류전원장치는 전해수장치(180), 제2 흡입송풍기(230) 및 직류고전압발생기에 직류전원을 공급한다. 이때, 상기 전해수장치(180)는 양극(181)과 음극(182)에 전원을 공급하며, 직류고전압발생기는 제1 및 제2 플라즈마반응기(170)(210)의 플라즈마양극과 플라즈마음극에 전원을 공급한다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면 미세먼지 제거는 기존의 필터방식이 아닌 습식필터로 물을 사용하고, 휘발성 유기화합물은 이산화티타늄과 자외선을 이용하여 분해 제거하고, 박테리아, 바이러스는 오존수와 수산기에 접촉시켜 살균하며, 가습은 기존의 초음파 방식이 아닌 자연 가습방식으로 제공하며, 산소공급은 물을 전기분해하여 신선한 공기를 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 청정 공기 공급기를 설명하기 위한 실시예에 불과한 것으로, 본 발명을 상기한 실시예에 한정하지 않고, 이하의 특허청구범위에서는 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 해당발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
110: 흡입구 120: 디스플레이
130,230: 흡입송풍기 140: 송풍통
150: 자외선 광원 160: 이산화티타늄망
170, 230: 플라즈마반응기 180: 수전해장치
190: 수소집기 200,220,240: 연결관
1000: 몸체 2000: 물통

Claims (6)

  1. 몸체와 상기 몸체의 하부에 삽입되는 물통을 포함하는 신선 공기 공급기에 있어서,
    상기 몸체의 상부 흡입구를 통해 흡입된 외부 공기를 송풍통으로 흡입시켜 물통의 물에 입사시키는 제1 흡입송풍기;
    상기 송풍통을 통과하는 공기에 자외선을 조사하여 공기 중의 휘발성 유기화합물(VOC)을 분해하는 자외선 광원;
    상기 송풍통을 통과한 공기 중에 포함된 VOC를 재차 분해하는 이산화티타늄망;
    상기 이산화티타늄망을 통과한 공기 중 일부 공기를 통과시켜 대기압 플라즈마를 이용하여 오존을 발생시켜 물통의 물속으로 인입시켜 오존수를 만드는 제1 플라즈마반응기;
    상기 물통의 물속에 잠긴 양극과 음극에 전원을 공급하여 전기분해를 일으켜 산소와 수소를 발생시키는 수전해장치;
    상기 음극에서 발생한 수소를 수집하는 수소집기;
    상기 수소집기와 연결된 제1 연결관을 통해 공급되는 수소를 대기압 플라즈마를 이용하여 수소 이온을 생성시키는 제2 플라즈마반응기;
    상기 제2 플라즈마반응기와 연결된 제2 연결관을 통해 수소 이온을 흡입하여 물통의 물속으로 인입시키는 제2 흡입송풍기; 및
    상기 신선 공기 공급기를 제어하며, 전원공급, 온도, 습도, 먼지량, 산소량을 표시하는 디스플레이;를 포함하되,
    상기 수소집기는 음극을 감싸는 관으로 하부 일측이 개방되어 물속에 잠기는 것을 특징으로 하는 신선 공기 공급기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 흡입송풍기는 바람을 일으켜 물 표면을 증발시켜 자연 가습하는 것을 특징으로 하는 신선 공기 공급기.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 흡입송풍기는 제2 플라즈마반응기에서 생성시킨 수소 이온을 흡입하여 물통의 물속으로 인입시켜 물속의 수산기와 반응하여 물로 변하는 것을 특징으로 하는 신선 공기 공급기.
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