KR200234396Y1 - 오존농도 자동조절센서를 갖는 오존 및 음이온 발생공기청정기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 오존발생부와 음이온발생부를 갖고, 실내 공기중에 오존함유량을 0.05ppm이 넘지못하도록 오존발생기의 오존발생량을 제어하기 위하여 순간 오존량을 체크하여 제어하는 순간오존량 체크센서를 부착하여, 일차적으로 실내 오존량을 체크하여 실내 오존량이 상기 환경기준치를 넘는 경우 자동으로 전원이 차단되어 오존발생기의 작동을 멈추게하고, 상기의 체크센서의 작동과 동시에 이차적으로 논리회로제어칩을 갖는 장치(이하 '콘트롤러'라한다)에 내장된 타이머를 작동시켜, 실내공간의 크기와 실내 오염정도에 따라 설정한 타이머의 작동으로 전원스위치의 접점이 이동되어 오존발생기를 작동시키는 원리를 채택하여 이중으로 안전성을 확보하고, 공기의 오염정도가 심하여 계속 활성산소나 오존의 공급이 필요한 경우에는 실내 공기중의 오존농도가 0.05ppm이 될 때까지 계속 작동을 유지하게 하는 센서와 콘트롤러를 내장한 인쇄회로기판(PCB)을 포함하는 공기청정기에 관한 고안임.

또한 오존발생부와 음이온발생부를 하나의 하우징 기기에 내장하여 공기정화효율을 극대화할 수 있게 하되 오존발생부와 음이온발생부를 각각 격리판으로 격리하여 설치함으로써 오존발생부에서 나오는 산소의 강한 산화력에 의한 음이온발생부의 금속의 부식을 방지하여 음이온발생기의 수명을 연장하도록 한 장치임.

Description

오존농도 자동조절센서를 갖는 오존 및 음이온 발생 공기청정기 {OZONE AND NEGATIVE ION GENERATOR WITH OZONE SENSOR}

본 고안은 오존발생기를 통하여 오존을 생성하여 최고환경기준치 0.05ppm (미국의 경우 0,05ppm, 한국의 경우 0.1ppm) 이하의 미량의 오존을 실내 공기중에 유지시켜서 오염된 실내 공기중에 있는 세균과 악취를 살균 탈취하고, 음이온을 공기중에 살포하여 각종 오염물질로 오염되어 양이온화한 공기중 유기물질을 중화하고, 오존을 음이온화한 산소(O₂ ^-)로 만들어 주어 실내공기를 청정하게 유지하여 주는 장치에 관한 고안임.

오존(O₃)은 산소(O₂)와 동소체로서 저농도에서는 무색이지만 15%이상의 고농도에서는 옅은 푸른 색을 띠는 기체로서 대단히 불안정하여 점차 산소(O₂)로 돌아가려는 경향성을 갖는데 이때 발생되는 산소(O)가 강한 산화력을 갖는다.이 오존의 산화력은 자연계에서 유기물, 무기물을 강력하게 산화하여 박테리아와 바이러스균 등을 살균하고, 담배연기, 기타 악취를 내는 가스, 각종 유해한 유기물질 등과 반응하여 탈취, 표백하는 탁월한 기능을 가지고 있어서 살균, 방충, 표백제 등에 사용되어 왔고, 2차 공해물질이 없고 그 화학적 성질이 잔류하지 않은 장점이 있어서 정수처리, 음료수소독, 식품저장, 공기정화, 폐수처리 등 각 분야에서 특히 산업용으로 널리 사용되어 왔다.

오존은 이러한 강한 산화작용으로 인하여 공기중에 오존농도가 0.1ppm이상에 장시간 노출되는 경우에는 인체에 두통, 마취증상을 가져오는 것으로 알려져 있어서 우리나라는 오존농도 0.1ppm을 환경기준치로 정하여 규제하고 있으며, 미국은 0.05ppm을 환경기준치로 정하고 있다.

종래에 오존발생기의 오존발생을 조절하는 장치는 오존발생을 단위시간당 발생량을 기준으로 한 총량발생방식을 채택하고 있음. 즉 단위시간당 오존발생량을 계산하여 발생시간을 제어, 조절하는 방식을 채택함으로써 실내 공간의 크기나 공기의 오염정도에 관계없이 시간당 일정량의 오존이 생성되면 오존발생장치가 자동 정지되고 다시 얼마후 오존발생기가 재작동하는 방식을 채택하고 있어서 좁은 실내에서는 과다한 오존이 발생되거나, 넓은 실내에서는 오염된 공기를 제대로 정화하지 못하고 공기청정기능을 다하지 못하는 단점이 있었고, 공기의 오염정도가 심한 주방이나, 화장실, 흡연구역 등에서는 오존발생기의 효과가 저감되는 등 문제점이 있었고, 가정이나, 사무실 등 평상적인 업무를 수행하는 곳에서는 실내공간의 넓이에 따라 각기 다른 용량의 공기청정기를 설치해야하는 등 불편과 경제적 부담을 초래함.

또한 음이온은 자연상태에서 실외공기를 기준으로 1cm³당 2,000개 내지 4,000개가 존재하며, 실내에서는 1cm³당 500개내외가 존재하는 것으로 알려짐.

음이온은 주로 산과 계곡, 폭포주위에 많이 분포하는 것으로 알려졌으며, 신선한 공기속에는 음이온이 풍부하여 감정을 매개하는 신경전달물질에 긍정적인 영향을 미쳐서 인체에 알파파를 발산하게 만들어 기분을 좋게 하고, 불안감해소, 지각력증진, 우울증해소, 수면개선 등의 효과가 있다고 알려져 있다.

도시에서는 실외에서도 자동차매연, 공해, 먼지, 전자파 등의 영향으로 산소중 음이온이 1cm³당 500개내외로 측정되었다. 공기중에 존재하는 오염물질 즉 담배연기, 아황산가스(SO₂), 질소산화물(NO_X), 일산화탄소(CO), 오존(O₃) 및 각종 유기물질은 양이온을 형성하는 경향이 많은데, 음이온은 이들 양이온을 경화 침전시켜 제거하므로 공기를 깨끗하고 신선하게 유지하여 준다. 음이온발생기는 실내 오존이 환경기준치 이상으로 존재하는 경우 유해한 오존을 인체에 유익한 음이온 산소(O₂ ^-)로 만들어 주고, 공기중에 떠있는 유해한 오염물질을 중화 제거하는 역할을 한다.

종래 공기 청정기는 오존발생기와 음이온발생기를 하나의 하우징공간에 연속적으로 설치하여 오존발생기에서 발생하는 강한 산소의 산화력으로 음이온발생기의 금속판이 쉽게 부식함으로써 음이온발생기의 수명을 단축시키는 폐단이 있음.

공기청정기에서는 오존발생기에서 발생되는 오존의 농도를 환경허용기준치인 0.05ppm 이하의 수준으로 유지하기 위하여 오존발생기의 오존발생량을 순간오존농도를 측정하여 환경기준치에 달하는 경우 오존발생을 억제하는 내부잠금장치(interlocker)를 가질 것을 필요로 하였음. 종래의 오존발생기는 좁은 공간에서는 오존량 과다발생의 우려가 있고, 넓은 실내나 오염의 정도가 심한 공간에서는 과소발생으로 청정효과가 저감되는 문제점이 있었고, 가정이나 사무실 등 통상적인 업무를 수행하는 곳에서는 실내공간의 크기에 따라 각기 다른 용량의 공기청정기를 설치해야되는 불편과 경제적 부담을 초래하는 문제점이 있었음.

기존의 오존발생기의 문제점을 개선하여 항상 0.05ppm이하의 오존량을 유지하기 위하여 공기를 정화시키는 순간 오존량을 체크하여 오존발생기에 적용, 피드백하는 방식을 필요로 하게됨.

또한 오존발생기에서 나오는 활성산소의 강한 산화력으로부터 음이온발생기의 금속판의 부식을 방지하기 위하여 오존발생기와 음이온발생기를 격리하여 설치함으로써 음이온발생기의 수명을 연장할 필요가 있음.

도1 : 본 고안의 전체모양을 보인 사시도

도2 : 본 고안의 내부모양을 보인 정면도

도3 : 오존발생기의 정면 구조도

도4 : 음이온발생기의 측면 구조도

도5 : 공기청정기 전원 체계도

도6 : 인쇄회로기판(PCB) 회로도

도면의 중요부분의 설명

100 공기청정기하우징, 101 전원스위치, 102 발광다이오드(LED), 103 하우징커버, 107 격리판, 110 오존발생부, 111 오존체크센서, 112 트랜스, 113 콘트롤러(PCB), 114 오존발생기 전원, 115 음이온발생기 전원, 116 오존발생기, 116-1 세라믹재질의 오존발생체, 117 팬, 118 스테인레스전극, 118-1 알루미늄코일플레이트, 119 오존발생체 보호용 에폭시몰드, 120 음이온발생부, 121 알루미늄판, 122 원형공극, 123 스테인레스핀, 124 회수용 손잡이, 125 동판, 126 회수용 손잡이 홈.

본 고안은 오존발생부와 음이온발생부를 갖고, 실내 공기중에 오존함유량을 0.05ppm이 넘지못하도록 오존발생기의 오존발생량을 제어하기 위하여 순간 오존량을 체크하여 제어하는 순간오존량 체크센서를 부착하여, 일차적으로 실내 오존량을 체크하여 실내 오존량이 상기 환경기준치를 넘는 경우 자동으로 전원이 차단되어 오존발생기의 작동을 멈추게 하고, 상기의 오존량 체크센서의 작동과 동시에 이차적으로 논리회로제어칩을 갖는 장치(이하 '콘트롤러'라한다)에 내장된 타이머를 작동시켜, 실내공간의 크기와 실내 오염정도에 따라 설정한 타이머의 작동으로 전원스위치의 접점이 이동되어 오존발생기를 작동시키는 원리를 채택하여 이중으로 안전성을 확보하고, 공기의 오염정도가 심하여 계속 활성산소나 오존의 공급이 필요한 경우에는 실내 공기중의 오존농도가 0.05ppm이 될 때까지 계속 작동을 유지하게 하는 센서와 콘트롤러를 내장한 인쇄회로기판(PCB)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기청정기에 관한 고안임.

또한 본 고안의 공기청정기는 오존발생부와 음이온발생부를 하나의 하우징기기에 내장하여 공기정화효율을 극대화할 수 있게 하되 오존발생부와 음이온발생부를 격리판으로 격리하여 설치함으로써 오존발생부에서 발생하는 산소의 강한 산화력에 의한 음이온발생부의 금속의 부식을 방지하여 음이온발생기의 수명을 연장하도록 한 장치임.

오존발생부에 위치한 오존량 체크센서는 오존발생기의 오존발생량을 제어하기 위하여 실내 공기중에 오존함유량을 0.05ppm이 넘지못하도록 순간 오존량을 체크하고, 인가된 전원하에서 실내 오존량이 상기 환경기준치를 넘는 경우 자동으로 전원이 차단되어 오존발생기의 작동을 멈추게 하는 논리회로제어장치(콘트롤러)에 의하여 제어된다.

본 고안의 특징인 상기 인쇄회로기판(PCB)은 콘트롤러를 내장하여 상기의 체크센서의 작동과 동시에 이차적으로 타이머를 작동시켜 실내공간의 크기와 실내 오염정도에 따라 설정한 타이머의 작동으로 전원스위치의 접점이 이동되어 오존발생기를 작동시키는 원리를 채택하여 이중으로 안전성을 확보하고, 공기의 오염정도가 심하여 계속 활성산소나 오존의 공급이 필요한 경우에는 실내 공기중의 오존농도가 0.05ppm이 될 때까지 계속 작동되게 작동을 유지하게 하는 콘트롤러를 포함한다.

별첨한 도면에 따라 다음과 같은 상세한 실시예를 설명한다.

도2에서 도시한 바와 같이 오존발생부(110)는 오존발생기(116)와 오존을 외부로 토출하는 팬(117)과, 오존농도를 측정하는 센서(111)와 콘트롤러를 내장한 인쇄회로기판(PCB, 113)과 트랜스(112)를 포함한다. 상기 각 장치의 배치는 오존발생부의 내부 구조에 따라 변경이 기능하고, 상기 오존발생부의 구성요소중에서 콘트롤러를 내장한 인쇄회로기판(PCB, 113)과 트랜스(112)를 포함한 전원공급장치는 별도의 격리판을 설치하여 콘트롤부를 따로 설치할 수 있다.

상기 트랜스(112)는 일반가정용 전압을 약 4,500v 내지 8,000v의 전압으로 변환하여 각각 오존발생부(110)와 음이온발생부(120)에 배분하고, 상기 오존발생부와 음이온발생부의 전원과 연계하여 작동상태를 표시하는 발광다이오드(102)가 착설된다.

팬은 오존발생기(116)에서 발생된 오존을 외부로 토출하는 기능을 하며 동시에 오존발생기에서 배출된 강한 활성산소(O)를 외부로 토출하여 오존발생부내의 제품의 산화를막아 제품을 보호하는 기능을 한다.

오존발생기(116)는 아래위 또는 좌우양쪽으로 오존발생기의 용량에 따라 알루미늄코일플레이트(118-1)를 대칭으로 배열하고 중앙에 세라믹재질의 오존발생체(116-1)를 삽입하여 양쪽에서 약 4,500V 내지 8,000V의 전압으로 복변조된 교류를 인가하면 오존발생체(116-1)에서 코로나방전(CORONA DISCHARGE)이 일어나 고도로 이온화된 플라즈마 상태의 오존을 발생시킨다.

오존발생체는 전원이 차단된 상태에서 공기청정기 앞커버(103)를 분리하여 수시로 교환할 수 있도록 배려하였다.

상기 오존발생기(116)에서 발생된 오존은 오존발생기 뒤편에 설치된 팬(117)을 통하여 외부로 토출된다. 이때 오존량을 체크하는 센스(111)와 PCB(113)에서는 미리 설정된 논리에 따라 오존량을 체크하고 타이머의 작동으로 전원을 접점이동시킴으로써 오존발생량을 조절한다.

오존농도를 측정하는 센서(111)는 오존발생기(116)의 오존발생량을 조절하는 장치로서 일차적으로 실내 공기중에 오존함유량을 0.05ppm이 넘지못하도록 조절하는 순간 오존량을 체크하여 제어하는 기능을 갖는다.

인쇄회로기판(PCB, 113)은 인가된 전원하에서 실내 오존량이 상기 환경기준치를 넘는 경우 자동으로 전원이 차단되어 오존발생기(116)의 작동을 멈추게하고, 상기의 체크센서(111)의 작동과 동시에 이차적으로 타이머를 작동시켜, 실내공간의 크기와 실내 오염정도에 따라 설정한 타이머의 작동으로 전원스위치의 접점이 이동되어 오존발생기(116)를 작동시키는 원리를 채택하여 이중으로 안전성을 확보하고, 공기의 오염정도가 심하여 계속 활성산소나 오존의 공급이 필요한 경우에는 실내 공기중의 오존농도가 0.05ppm이 될 때까지 계속 작동되게 작동을 유지하게 하는 원리를 적용한 콘트롤러를 내장하고 있다.

트랜스(112)는 일반가정용 전압을 약 4,500v 내지 8.000v의 전압으로 변환하여 오존발생기에는 복변조 교류방식의 전류와 음이온발생기에는 직렬(DC)방식의 전류를 인가한다.

본 고안의 실시예는 오존발생부(110)와 음이온발생부(120)를 가로형 격리판으로 아래와 위로 격리하여 설치하였으나 공기청정기의 하우징의 형상에 따라 세로형 격리판으로 좌우로 배치할 수도 있다.

음이온발생부(120)는 고정된 동판(125)에 일정한 격자로 끝이 뾰죽한 복수개의 스테인레스핀(123)을 일체로 형성하는데 경우에 따라서는 상기 스테인레스핀의 끝부분에는 동판에 전류를 인가할 때 발생하는 스파크로 인한 그을음의 발생을 억제하기 위하여 티타늄 등 반그을음제재로 도금을 할 수도 있다. 상기 동판(125)에 격자로 형성된 복수개의 스테인레스핀의 갯수와 그 위치에 대응하여 설치되는 알루미늄판(121)에는 원형으로 천공한 복수개의 구멍(이하 '알루미늄공극(122)'이라한다)을 맞은 편의 동판에 일체로 착설된 복수개의 스테인레스핀(123)과 1대1로 대응하여 형성한다.

상기 알루미늄판(121)의 공극(122)과 동판(125)의 복수개의 스테인레스핀(123)을 위치시킴에 있어서 알루미늄판(121)의 복수개의 공극(122)의 중앙에 동판(125)의 복수개의 스테인레스핀(123)을 인근으로 설치하여, 알루미늄판(121)에는 양의 전극을, 동판의 복수개의 스테인레스핀(123)에는 음의 전류를 각각 인가하면 대응하는 복수개의 알루미늄공극(122)과 복수개의 스테인레스핀(123)에서 방전이 일어나 다량의 음이온이 방출된다.

상기 알루미늄판(121)은 수시로 분리하여 청소할 수 있도록 고안되어 있고, 본 실시예에서는 공기청정기의 상부 중앙에 있는 알루미늄판 회수용 손잡이(124) 와 상기 손잡이용 홈(126)을 이용하여 상부로 빼올려서 분리할 수 있도록 고안되었다.

특히 본고안의 실시예에서 음이온발생부(120)는 아래부분에 위치한 오존발생부(110)에서 발생한 오존(O₃)과 활성산소(O)를 상부의 음이온발생부(120)에서 음이온화한 산소(O₂ ^-)로 전환시키는 효과가 있고, 그 외에도 공기중에 있는 양이온화된 물질을 음이온화하는 기능을 한다.

본고안의 공기청정기는 오존발생체크센서와, 상기 센서와 타이머를 제어하는 콘트롤러를 내장한 PCB를 통하여 실내공기의 살균 소독 탈취 기능을 갖고 있어서 오존발생기의 오존발생수준을 선진국 환경기준치인 0.05ppm이하로 유지하면서 안전하게 사용할 수 있고, 오존발생기와 음이온발생기를 하나의 기기에 내장하여 공기정화효율을 극대화할 수 있게 하되 오존발생기와 음이온발생기를 격리판으로 격리하여 설치함으로써 음이온발생기의 금속의 부식을 방지하여 음이온발생기의 수명을 연장하게됨.

Claims (2)

1. 오존발생부 및 음이온발생부를 갖는 공기청정장치에 있어서 인가된 전원하에서 실내 공기중에 있는 오존함유량이 0.05ppm을 넘지못하도록 순간 오존량을 체크하여 제어하는 순간오존량 체크센서와; 실내 오존량이 상기 환경기준치를 넘는 경우 자동으로 전원이 차단되어 오존발생기의 작동을 멈추게하고, 타이머를 작동시켜 실내공간의 크기와 실내 오염정도에 따라 설정한 전원스위치의 접점이 이동되어 오존발생기를 작동시켜서 실내 공기중의 오존농도가 0.05ppm이하에서 오존발생기의 작동을 유지하게 하는 콘트롤러를 내장한 인쇄회로기판(PCB)을 포함하는 공기청정기.
2. 오존발생부 및 음이온발생부를 갖는 공기청정장치에 있어서 오존발생부는 오존발생기와; 오존을 외부로 토출하는 팬과; 오존농도를 측정하는 센서와; 콘트롤러를 내장한 인쇄회로기판(PCB)과; 트랜스를 포함하는 공기청정기.