KR20120138500A

KR20120138500A - 매립형 플라즈마 공기청정기

Info

Publication number: KR20120138500A
Application number: KR1020110058020A
Authority: KR
Inventors: 권우택; 김석현; 최제호
Original assignee: 세이브기술 (주); 을지대학교 산학협력단
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2012-12-26
Also published as: KR101305762B1

Abstract

본 발명은 천장이나 벽면에 매립되어 실내의 공기를 반복적으로 순환하는 과정에서 공기 중의 오염물질 및 세균을 플라즈마의 살균작용으로 제거하는 매립형 플라즈마 공기청정기에 관한 것으로, 내부에 일정한 크기의 살균공간(111)을 형성하며 실내공기를 안내하는 안내판(115)이 설치된 하부본체(110)와; 상기 안내판(115)과의 사이에 실내공기가 유입되는 유입구(116)를 형성하도록 상기 안내판(115)에 고정되는 하부덮개(120)와; 상기 하부덮개(120)의 상면과 상기 안내판(115) 사이에 개재되어 실내공기에 포함된 먼지를 제거하는 여과망(130)과; 상기 하부본체(110)의 살균공간(111)에 설치되고 플라즈마를 방사하는 플라즈마 발생장치(150)와; 상기 하부본체(110)의 상부에 고정되고 측면에 다수 개의 덕트 연결관(162)이 설치된 상부본체(160)와; 상기 상부본체(160)의 송풍공간(161)에 설치되어 실내공기를 흡입한 후 상기 상부본체(160)의 덕트 연결관(162)으로 이송하는 송풍기(170)와; 상기 하부본체(110)와 상부본체(160) 사이에 설치되어 미세입자를 포집하는 헤파필터(180)와; 상기 상부본체(160)의 덕트 연결관(162)에 연결되고 송풍기(170)에 의해 이송된 청정공기를 안내하여 외부로 토출되도록 하는 하나 이상의 덕트(140)와; 상기 덕트(140)의 선단에 연결되고 상기 천장판(112)에 고정되어 청정공기가 토출되는 토출구(197)를 형성하는 토출본체(195)를 포함하여 이루어진다.

Description

매립형 플라즈마 공기청정기{Reclamated Air Cleaner Using Plasma}

본 발명은 매립형 플라즈마 공기청정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 천장이나 벽면에 매립되어 실내의 공기를 반복적으로 순환하는 과정에서 공기 중의 오염물질 및 세균을 플라즈마의 살균작용으로 제거하여 청정공기로 정화한 후 실내로 공급할 수 있도록 하는 매립형 플라즈마 공기청정기에 관한 것이다.

일반적으로 오염된 실내공기의 정화를 위하여 다양한 종류의 공기청정기가 사용되고 있다. 공기청정기는 오염된 공기를 팬으로 흡입하고 필터에 의해 0.01μm 정도까지의 미세한 먼지나 세균류를 집진(集塵)하여 체취나 담배냄새를 탈취한다.

이러한 공기정화기에 적용되는 필터는 대부분이 탈취를 위하여 활성탄소필터(Activated Carbon Filter)나 또는 캐미칼메디아필터(Chemical Media Filter)와 광촉매필터(TiO₂Filter)가 있으나 최근에는 광촉매필터를 주로 사용하고 있다.

광촉매필터는 자외선 램프에서 방출되는 광에너지가 이산화티탄 등과 같은 광촉매에 조사되면, 전자가 전도대에 전이되어 전자와 정공이 생성되고, 상기 전자와 정공은 강한 산화력과 환원력을 지니고 있으므로, 공기 중의 수분이나 산소 등과 반응하여 활성산소를 발생시킨다. 그리고 상기 활성산소는 다른 성분과 강한 결합력이 있으므로 냄새 물질의 결합을 파괴하게 되어 탈취작용이 이루어지게 될 뿐만 아니라 활성산소 중에 OH라디칼은 미생물을 살균시키는 강한 산화력을 지니고 있으므로 살균작용을 하게 된다. 이와 같이, 최근에는 미생물이나 악취를 단순히 필터로 집진하는 것을 넘어서 강력한 산화력을 이용하여 분해하는 기술이 적용되는 추세이다.

한편, 플라즈마는 전기가 통하는 국부적인 전리상태의 가스로 이온, 전자, 중성입자 및 라디칼로 이루어져 있으며, 기체, 액체 및 고체와는 다른 성질을 갖는 물질상태를 말한다. 이러한 플라즈마는 높은 온도 또는 전기장을 가하여 얻을 수 있으며, 화학적 또는 물리적으로 반응성이 대단히 강하므로 미생물이나 악취를 분해하기 위한 각종 공기정화장치에 사용되고 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 일 실시예에 따른 플라즈마 방전소자(10)는 석영관(11) 내부에 고전압전극(12)이 마련되고, 석영관(11) 외부에 접지전극(13)이 마련되며, 고전압전극(12)과 접지전극(13)에 방전을 위한 고전압이 인가된다. 이러한 종래의 플라즈마 방전소자(10)는 고전압공급부(30)를 통해 고전압전극(12)과 접지전극(13)에 고전압을 인가하면 방전을 일으킴으로써 양/음이온 또는 음이온과 오존을 발생시켜서 전기적 집진은 물론 탈취 및 살균효과를 발휘한다.

그러나 종래의 플라즈마 방전소자(10)는 플라즈마 방전시 필수적으로 오존이 발생한다. 오존은 강한 살균력을 제공하지만 일정량을 넘게 되면 특유의 냄새가 발생할 뿐만 아니라 인체에 해를 끼치므로 상당한 주의가 요망되며 환경법에 의해 규제되고 있어 제어가 용이치 않다는 문제점이 있다.

또한, 종래의 플라즈마 방전소자(10)는 고전압을 장시간 인가하여 사용하다 보면, 그 표면에 휘발성 유기화합물과 악취물질의 산화반응이 활발하게 일어나며, 이에 따라 부산물로서 C,N,O,H의 복합화합물인 폴리머가 표면에 형성되어 고착된다. 이와 같이, 플라즈마 방전소자(10) 표면에 대한 폴리머의 고착현상은 시간이 지남에 따라 더욱 촉진되며, 폴리머에 먼지 등의 이물질이 흡착됨으로써 표면을 오염시키고, 이로 인해 고전압전극(12) 및 전지전극(13)에 고전압을 인가하여도 이온이나 오존의 발생량이 현격하게 줄어들며, 동시에 살균이나 탈취효과가 현저히 감소하게 되는 문제점이 있다.

이러한 문제점으로 인해 종래의 플라즈마 공기청정기는 플라즈마 방전소자의 표면을 자주 클리닝해야 하는 번거로움이 있으며 클리닝을 통해 먼지를 제거하더라도 이온이나 오존의 발생량은 일부 회복하나, 폴리머는 클리닝에 의해 제거되지 않기 때문에 폴리머의 고착으로 인한 이온과 오존의 발생량은 원래와 같이 복원되지 않고 여전히 감소하는 문제점이 있었다.

아울러 종래의 공기청정기는 대부분 스탠드형으로 이루어져 좁은 공간에는 공기청정기를 설치하기 어려워 공간활용이 비효율적이었고, 벽면 모서리에 설치할 경우 실내에 골고루 공기정화가 이루어지지 않아 성능면에서도 효율적이지 못한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 주된 목적은 천장에 매립되어 실내의 공기를 반복적으로 순환하는 과정에서 공기 중의 오염물질 및 세균을 플라즈마의 살균작용으로 제거하여 청정공기로 정화한 후 공급할 수 있으며, 탈취력이 우수하여 실내의 각종 냄새를 제거할 수 있고, 공기와 플라즈마의 접촉을 최대화하여 공기정화력이 우수함은 물론 천장에 매립하는 방식으로 설치되어 공간활용이 용이한 매립형 플라즈마 공기청정기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 가스정화용 DBD(Dielectric Barrier Discharge) 방전을 다용도의 공기정화용 플라즈마 모듈로 사용하기 어려웠던 구조적인 문제를 완전히 해소하여 저렴하면서도 고 효율적인 처리가 가능하고, 오존 발생을 억제시켜 인체에 무해하면서 균일한 플라즈마 발생이 가능하며, 20여 종에 이르는 유해가스를 쉽고 안전하게 산소음이온을 이용하여 정화하고 악취를 완벽하게 제거할 수 있도록 한 매립형 플라즈마 공기청정기를 제공한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 매립형 플라즈마 공기청정기는, 상부와 하부가 개방되고 내부에 일정한 크기의 살균공간을 형성하며 하단 가장자리가 천장판에 고정되며 하부 개방부의 내주 면에 실내공기를 안내하는 안내판이 설치된 하부본체와;

실내공기가 유입되는 유입구를 형성되고 일정 크기의 공간을 형성하는 하부본체와;

상기 하부본체의 내부에 설치되어 실내공기에 플라즈마를 방사하는 플라즈마 발생장치와;

상기 하부본체의 상부에 고정되고 내부에 일정한 크기의 공간을 형성하며 하부가 개방된 상부본체와;

상기 상부본체의 내부에 설치되어 실내공기를 흡입한 후 상기 상부본체의 외주면에 설치된 덕트 연결관으로 이송하는 송풍기와;

상기 하부본체와 상부본체 사이에 설치되어 상기 하부본체의 하부 개방부를 통과하는 실내공기에 포함된 미세입자를 포집하는 헤파필터와;

상기 상부본체의 외주면에 형성된 덕트 연결관에 연결되고 송풍기에 의해 이송된 청정공기를 안내하여 외부로 토출되도록 하는 하나 이상의 덕트와;

상기 덕트의 선단에 연결되고 상기 천장판에 고정되어 청정공기가 토출되는 토출구를 형성하는 토출본체를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 있어서, 상기 플라즈마 발생장치는, 타단은 개방된 구조를 갖고 유전체로 사용되는 원통형상의 유리관과, 상기 유리관 내부에 삽입된 원통형상의 제1전극과; 상기 유리관의 개방단을 밀폐하는 엔드캡과, 상기 엔드캡에 접속볼트로 고정되고, 상기 유리관 내부로 연장되며 +전원이 공급되는 접속로드와, 상기 접속로드의 단부에 고정되고, 상기 제1전극의 내주면과 접촉배치되는 접속단자와, 상기 유리관의 외주면에 고정되며, -전원이 공급되는 제2전극과 상기 제1전극 및 제2전극에 전원을 공급하는 고전압공급부를 포함하여 구성된다.

상기 하부본체는 일정한 크기의 공간을 형성하고 상부와 하부가 개방된 통 형상으로 이루어지고, 하단 가장자리에는 실내공기의 흐름을 안내할 수 있도록 상 방향으로 구부러진 링 형상의 안내판이 일체로 고정되며, 상기 안내판과의 사이에는 실내공기가 유입되는 유입구를 형성하도록 상기 안내판에 고정되는 하부덮개가 설치되고, 상기 하부덮개의 상면과 상기 안내판 사이에는 상기 유입구를 통해 유입되는 실내공기에 포함된 먼지를 제거하는 여과망이 개재되는 것을 특징으로 한다.과;

상기 하부덮개는 상기 안내판에 착탈가능하게 고정되어 상기 여과망과 헤파필터의 교체를 가능하게 하고, 상기 플라즈마 발생장치의 유리관을 세척할 수 있게 한다.

상기 하부본체와 상부본체의 사이에는 흡음 패드가 개재되어 상부본체의 진동을 흡수하여 소음이 실내공간으로 전달되는 것을 차단한다.

상기와 같은 본 발명의 매립형 플라즈마 공기청정기는 천장에 매립되어 실내의 공기를 반복적으로 순환하는 과정에서 공기 중의 오염물질 및 세균을 플라즈마의 살균작용으로 제거하여 청정공기로 정화시킨 후 공급할 수 있으며, 탈취력이 우수하여 실내의 각종 냄새를 제거할 수 있고, 공기와 접하는 필터의 면적을 최대화하여 공기정화력이 우수함은 물론 천장에 매립하는 방식으로 설치되어 공간활용이 용이한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 유리관을 유전체로 사용하여 오존 발생을 억제시켜 인체에 무해하면서 균일한 플라즈마 발생이 가능하며, 20여 종에 이르는 유해가스를 쉽고 안전하게 산소음이온을 이용하여 정화하고 악취를 완벽하게 제거할 수 있도록 한 매립형 플라즈마 공기청정기를 제공한다.

본 발명은 실내 악취 및 오염물질을 제거하여 쾌적한 환경을 제공하는 플라즈마 기술 및 그 장치에 관한 것이다. 특히 일반 주택이나 건물의 적용은 물론 산업분야에 활용할 수 있다는 특징을 가진다. 예를 들어 크린룸, 소각장, 건조실, 연구소, 병원, 화학공장 등 다양한 산업장에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 매립형 플라즈마 공기청정기의 구조를 보여주는 개략적인 구성도,
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치의 일 예를 보여주는 조립도와 분해도,
도 4는 종래 기술에 따른 플라즈마 발생장치를 보여주는 개략적인 구성도이다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 매립형 플라즈마 공기청정기의 바람직한 실시 예에 대해서 상세히 설명한다.

먼저, 도 1에서 보는 바와 같이, 본 실시 예에 따른 매립형 플라즈마 공기청정기(100)는, 공기 중의 오염물질을 플라즈마의 살균작용으로 제거하여 청정공기로 정화시켜 공급하는 천장 매립형 공기청정기에 관한 것이나 벽면 등에도 매립될 수 있다. 이하에서는 천장 매립형을 중심으로 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 천장 매립형 플라즈마 공기청정기(100)는, 상부와 하부가 개방되고 내부에 일정한 크기의 살균공간(111)을 형성하며 하단 가장자리가 천장판(112)에 고정되며 하부 개방부(113)의 내주 면에 실내공기를 안내하는 안내판(115)이 설치된 하부본체(110)와;

상기 하부본체(110)의 하부 개방부(113)에 설치되어 상기 안내판(115)과의 사이에 실내공기가 유입되는 유입구(116)를 형성하도록 상기 안내판(115)에 고정되는 하부덮개(120)와;

상기 하부덮개(120)의 상면과 상기 안내판(115) 사이에 개재되어 상기 유입구(116)를 통해 유입되는 실내공기에 포함된 먼지를 제거하는 여과망(130)과;

상기 하부본체(110)의 살균공간(111)에 설치되고 상기 여과망(130)을 통과한 실내공기에 플라즈마를 방사하는 플라즈마 발생장치(150)와;

상기 하부본체(110)의 상부에 고정되고 내부에 일정한 크기의 송풍공간(161)을 형성하며 하부가 개방되고 측면에 다수 개의 덕트 연결관(162)이 설치된 상부본체(160)와;

상기 상부본체(160)의 송풍공간(161)에 설치되어 실내공기를 흡입한 후 상기 상부본체(160)의 덕트 연결관(162)으로 이송하는 송풍기(170)와;

상기 하부본체(110)와 상부본체(160) 사이에 설치되어 상기 하부본체(160)의 하부 개방부(163)를 통과하는 실내공기에 포함된 미세입자를 포집하는 헤파필터(180)와;

상기 하부본체(110)와 상부본체(160)의 사이에 개재되어 상부본체(160)의 진동을 흡수하여 소음이 실내공간으로 전달되는 것을 차단하는 흡음 패드(190)와;

상기 상부본체(160)의 덕트 연결관(162)에 연결되고 송풍기(170)에 의해 이송된 청정공기를 안내하여 외부로 토출되도록 하는 하나 이상의 덕트(140)와;

상기 덕트(140)의 선단에 연결되고 상기 천장판(112)에 고정되어 청정공기가 토출되는 토출구(197)를 형성하는 토출본체(195)를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 매립형 플라즈마 공기청정기의 제1의 관점은, 크린룸에 적용되는 FFU(FAN FILTER UNIT)와 플라즈마 방전소자를 접목하여 실내공기의 청정도를 높혀주는 것을 특징으로 한다. 여기서, FFU(필터환풍장치)는 크린룸의 내부환기용으로 미세입자를 헤타필터를 이용하여 제거하고 내장된 송풍기를 이용하여 그린룸 내부의 공기를 순환시켜 정화하는 장치이다. 헤파필터는 인조 섬유로 만들어진 고성능 필터로서, 공기를 통한 감염관리에 가장 효과적인 수단으로 인정받아 전세계의 병원공조, 클린룸, 공기청정기 등에서 널리 사용되고 있다. 헤파필터는 직경이 1㎛보다도 작은 유리섬유 등을 사용하여 0.3㎛ 이하의 먼지, 박테리아, 바이러스 등의 입자를 99.97% 이상 포집하는 것으로 규정되어 있다.

그러나 이러한 FFU는 미세입자의 제거 효율은 높으나 유기물을 비롯한 유해성분은 제거되지 않아 실내 공기의 청정도를 높이는데 한계가 있다. 즉, 유기성분 등을 제거하는 방법으로 화학적 필터를 이용하기도 하나 교체주기가 짧아 경제적이지 못하여 오염물질 및 악취의 발생으로 실내공기의 질이 저하되고 있는 실정이다. 따라서 본 발명은 미세입자의 제거 외에도 유기성분 등의 오염물질을 제거하기 위해서 플라즈마 방식을 적용하여 오염물질의 산화반응을 유도하는 것이다.

본 발명에 따른 매립형 플라즈마 공기청정기의 제2의 관점은, 유전체 장벽 코로나방전을 이용하는 것이다. 따라서 기존의 코로나방전을 이용한 음이온공기청정기와는 차이가 있다. 즉, 기존의 코로나방전기술은 공기청정기, 전기집진기 등으로 이미 상용화되어 있으나, 오존의 다량 발생으로 인하여 크린룸 등의 공간에는 적용이 불가하다.

즉, 기존의 코로나 방전은 점 부위와 면부위에 전기를 대전하여 플라즈마를 일으키며, 이로 인하여 안개형태의 플라즈마가 발생한다. 이때, 플라즈마를 지속적으로 발생시키기 위해서 플라즈마 발생전력을 펄스형태로 공급하는데, 이러한 펄스형태의 전원공급으로 인하여 스파크 등의 원치 않는 형태의 플라즈마가 발생하여 음이온 외에 다량의 오존을 생성된다. 생성된 음이온과 오존은 유해물질을 제거하게 되지만, 오존의 농도가 0.03ppm 내지 0.05ppm이상으로 존재하게 되면 2차 오염 물질로 규정되어 사용이 불가하게 된다.

따라서 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전은, 코로나의 오존발생을 최소화하기 위하여 두 개의 전극 사이에 유전체장벽을 삽입하고 기존 유전체장벽에 직접적으로 흐르는 유체를 간접적으로 전극에 대전되도록 구성하여 글로우 방전이 아닌 코로나 방전을 유도하는 것이다. 방전을 위한 플라즈마의 전압은 3,000볼트 내지 4,000볼트로 설정한다. 유전체장벽으로 인하여 스파크를 방지하여 음이온의 발생을 최대화하고 오존을 최소화하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 매립형 플라즈마 공기청정기의 제3의 관점은, 필터환풍장치를 천장이나 벽면에 매립하여 공간효율성을 높이고, 실내공기를 연속적으로 순환시켜 정화하며 여과망과 헤파필터의 교체가 용이하고, 플라즈마 방전소자의 클리닝이 용이한 구조가 되도록 하는 것이다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 하부덮개(120)는 하부본체(110)의 하부 개방부(113)에 설치되는 판(Plate)으로서, 상기 하부본체(110)와의 사이에 일정한 간극을 형성하도록 고정되어 실내공기가 흡입되는 유입구(116)를 형성한다.

그리고 상기 하부덮개(120)의 상면에는 상기 유입구(116)를 통해 내부로 흡입되는 실내공기에 포함된 먼지를 제거하기 위한 여과망(130)이 안착되는 여과망 안착부(125)가 형성된다. 이때, 상기 여과망(130)은 원통형이나 사각통 형상으로 이루어진다.

이와 같이, 본 발명의 하부덮개(120)는 하부본체(110)의 하부 개방부(113)에 설치되어 상기 여과망(130)에서 탈리되는 먼지 등 이물질이 실내공간으로 떨어지는 것을 방지하고, 미관을 좋게 한다.

바람직하게, 상기 하부덮개(120)는 봉 형상의 체결볼트(126)를 통해서 상기 안내판(115)에 고정된다. 따라서 상기 체결볼트(126)를 이용하여 하부덮개(120)는 착탈시킬 수 있다. 그리고 상기 하부덮개(120)를 착탈가능하게 설치함으로써 상기 여과망(130)을 쉽게 교체할 수 있게 된다.

또한, 상기 하부덮개(120)를 분리하면, 상기 하부본체(110)의 내부에 설치된 플라즈마 발생장치(150)가 노출된다. 따라서 플라즈마 발생장치(150)의 유리관(151)이 오염될 경우 쉽게 세척할 수 있을 뿐만 아니라 상기 플라즈마 발생장치(150)의 상부에 설치되는 헤파필터(180)도 쉽게 교체할 수 있게 된다.

한편, 상기 하부덮개(120)의 가운데에는 송풍기(170) 및 플라즈마 발생장치(150) 등의 작동을 제어하는 컨트롤부와 연결된 조작버튼(122) 및 디스플레이부(123)가 형성되어 매립형 플라즈마 공기정청기(100)의 온/오프 제어를 비롯하여 정화되는 공기량 및 세기, 시간 등을 설정하고 입력하며 확인할 수 있도록 한다. 또한, 상기 하부덮개(120)에는 도시되지 않은 조명기를 설치할 수도 있다.

이를 위해 상기 하부몸체(110)는 일정한 크기의 수용공간(111)을 형성하고 상부와 하부가 개방되며, 그 하단의 가장자리가 천장판(112)에 고정되는 통 형상으로 이루어진다. 그리고 상기 하부몸체(111)의 하단 가장자리에는 실내공기의 흐름을 안내할 수 있도록 상 방향으로 구부러진 링 형상의 안내판(115)이 일체로 고정된다.

그리고 상기 하부몸체(110)의 내부에는 실내공기에 포함된 오염물질과 세균을 산화하여 분해하기 위한 플라즈마 발생장치(150)가 설치된다.

상기 플라즈마 발생장치(150)는, 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 일단은 밀폐되고 타단은 개방된 구조를 갖고 유전체로 사용되는 유리관(151)과, 상기 유리관(151) 내부에 삽입된 원통형상의 제1전극(153)과, 상기 유리관(151)의 개방단을 밀폐하는 엔드캡(154)과, 상기 엔드캡(154)에 접속볼트로 고정되고 상기 유리관(151) 내부로 연장되며 +전원이 공급되는 접속로드(157)와, 상기 접속로드(157)의 단부에 고정되고, 상기 제1전극(153)의 내주면과 접촉배치되는 접속단자(158)와, 상기 유리관(151)의 외주면에 고정되며, -전원이 공급되는 제2전극(152)과 상기 제1전극(153) 및 제2전극(152)에 전원을 공급하는 고전압공급부(155)를 포함하여 이루어진다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치(150)는 유리관(151)을 포함한다. 상기 유리관(151)은 유전체로 작용하여 전기용량을 증대시킨다. 유전체(Dielectric Substance)는 전기장을 가할 때 전기분극(Polarization)에 의해 전기장이 줄어들면서 상대적으로 전기용량을 증대시키는 절연물질 중 하나이다. 본 발명에서는 이러한 유리관을 유전체로 사용하여 전기용량을 높이면서 전류의 흐름을 최상으로 유지하여 오존 발생을 최소화시킨다.

그리고 상기 유리관(151)의 내부에는 원형시트 형태의 제1전극(153)이 내장된다. 상기 제1전극(153)은 판상의 도전체로서, 원통형상을 갖도록 형성되며 다수의 구멍이 형성된다. 상기 구멍은 코로나 방전을 극대화시켜 스트리머 플라즈마 발생을 촉진하는 기능을 담당한다. 즉, 대면적은 높이면서 전하(charge)를 부분 집중시켜 전자발생 효율을 높임으로써 코로나 발전 발생은 높이되 아크 방전은 억제하면서 스트리머 플리마를 원활히 유도할 수 있도록 하여 준다.

상기 제1전극(153)의 내부면에는 접속단자(158)가 접속된다. 상기 접속단자(158)는 다수의 단자편(158a)들이 원형으로 배열된 형태를 가지며, 설치시 상기 단자편(158a)들이 인입되는 반대방향으로 폴딩(folding)되면서 대략 원뿔대 형상을 형성하여 상기 제1전극(153)의 내주면과 안정적으로 접촉되어 전기를 공급할 수 있도록 한다. 그리고 상기 접속단자(158)는 접속로드(157)에 고정볼트(156)로 고정된다.

그리고 상기 유리관(151)의 개방단은 엔드캡(end cap)(154)에 의해 밀폐되며, 상기 접속로드(157)의 단부는 상기 엔드캡의 중앙에서 접속볼트(156)로 볼트고정된다. 상기 엔드캡(154)은 불연성/난연성을 갖도록 하여 코로나 방전시 안정성을 확보한다. 상기 엔드캡(154)에 의해 유리관(151)이 밀폐될 때 내부에 불활성 가스나 공기를 채워넣는다.

끝으로, 상기 유리관(151)의 외주면에는 제2전극(152)이 구비된다. 상기 제2전극(152)은 그물(Mesh) 형태를 갖는 망상 전극으로서, 스테인레스 스틸로 형성됨이 바람직하다.

따라서 공급전원이 DC일 경우, 엔드캡(154)의 외측으로 돌출된 접속볼트(156)에 + 전원을 연결하여 변압기를 통해 대략 3000V로 승압된 전압을 단속적으로 인가하고, 망상구조를 갖는 제2전극(152)에는 -전원을 연결한다.

그러면 유전체인 유리관(151)을 사이에 두고 제1전극(153)과 제2전극(152)이 서로 대전되고, 이 상태에서 고전압에 의해 주입된 에너지가 반도체 현상과 같이 방벽인 유리관 내부에서 전자사태를 형성하고, 생성된 전자는 전자가 띄고 있는 열에너지로 인해 유리관 방벽을 뚫고 유리관 외부에 있는 제2전극(152) 쪽으로 방사된다. 이때 스트리머 플라즈마가 형성되게 된다. 다시 말해, 생성된 전자사태의 전자들이 주변에 있는 산소분자를 끌어당기기 위해 방전되며, 이때 생성된 전자는 산소분자가 쉽게 흡수할 수 있는 에너지를 띄게 된다.

따라서 산소분자는 생성된 2개의 전자를 얻어 과산화라디칼인 불안정한 무기성 과산화산소(O^-2 ₂), 또는 O^- ₂로 변형된다. 이들은 오존발생을 억제하면서 라디칼 작용을 통해 병원균, 바이러스 등의 세포막에 침투하여 중화 및 파괴시키고, 휘발성 유기화합물(VOC)을 분해하며, 메탄과 같은 물질은 물과 이산화탄소로 변화시키고, 황화수소의 경우에는 물과 극미량의 황산으로 분해되게 된다. 특히 악취 제거에 탁월한 효과를 발휘하는데, 알려진 20여종 이상의 악취를 분해시켜 소멸함으로써 완전한 제거가 가능하게 된다.

한편, 상기 유입구(116)를 통해 살균공간(111)으로 유입된 실내공기는 상기 여과망(130)에 의하여 유리관(151)의 표면에 오염물을 고착시키는 분진 등이 1차로 제거되어 유리관(151)의 잦은 클리닝을 방지한다. 그리고 상기 여과망(130)을 통과한 실내공기는 상기한 송풍기(170)의 작용으로 상기 플라즈마 발생장치(150)에서 방사되는 플라즈마와 반응하게 된다.

이를 위해서, 상기 송풍기(170)는 실내공기를 0.3m/sec 내지 0.6m/sec으로 순환시킨다. 이러한 송풍 속도는 공기가 플라즈마 영역에서 잔류하는 시간과 연관된다. 즉, 음이온이 생성되기 위한 최적의 시간을 고려하도록 플라즈마 공급에너지를 조정함으로써 효율을 극대화한다. 예를 들어, 실내공기가 플라즈마 영역에서 잔류하는 시간을 0.003초 내지 0.01초로 유지하는 동시에 음이온의 생존시간이 0.1초 내지 5초가 되도록 공급에너지를 조정한다.

이어서 플라즈마 발생장치(150)에서 발생하는 플라즈마에 의해서 유기성 오염물이 제거된 실내공기는 상기 헤파필터(180)를 통과하게 된다. 이때 헤파필터(180)는 유리관(151) 표면에 휘발성 유기화합물과 악취물질의 산화반응이 일어날 때 발생하는 폴리머 부산물을 포함하는 미세입자를 제거한다. 그리고 상기 헤파필터(180)는 상기 송풍기(170)와 플라즈마 발생장치(150) 사이에 개재되어 송풍기의 풍속을 떨어뜨리는 역할을 한다. 즉, 헤파필터(180)를 통과한 청정공기는 비교적 빠른 풍속으로 실내공간으로 토출되는 것이 요구되는 반면에 상기 플라즈마 발생장치(150)를 통과하는 실내공기는 비교적 느린 풍속으로 살균공간 또는 플라즈마역역을 통과하는 것이 요구되므로 상기 헤파필터(180)의 두께 등을 조절함으로써 양 공간에서 적절한 풍속차가 발생하도록 할 수 있다.

상기 송풍기(170)는 상부본체(160)의 송풍공간(161)에 고정되어 실내공기를 흡입하여 덕트(193)로 이송시키는 것으로서, 공기의 유동을 일으키는 임펠러(171)와 모터(172) 및 공기의 흐름을 안내하는 케이싱(173)으로 구성된다.

한편, 송풍기(170)가 설치되는 상부본체(160)는 일정한 송풍공간(161)을 형성하는 원통으로서, 하부에는 하부 개방부(163)가 형성되고 측면에는 다수 개의 덕트 연결관(162)이 설치된다.

그리고 상기 상부본체(160)와 하부본체(110)의 사이에는 상부본체(160)의 진동을 흡수하여 소음이 실내공간으로 전달되는 것을 차단하기 위한 흡음 패드(190)가 개재된다. 이때, 상기 흠음 패드(190)는 일정한 쿠션력을 갖는 고무소재로서, 상기 상부본체(160)의 테두리와 하부본체(110)의 상판을 체결하는 체결볼트(192)를 통해서 고정된다.

그리고 상기 상부본체(160)의 덕트 연결관(162)에는 소정 길이의 덕트(140)가 연결된다. 상기 덕트(140)는 원형이나 사각형의 단면을 갖고 그 단부에는 토출본체(195)가 설치된다. 상기 토출본체(195)는 상기 덕트(140)에 의해 이송된 청정공기를 실내공간으로 토출하기 위해서 상기 천장판(112)에 고정된 것으로, 일정한 토출구(197)를 형성한다.

따라서 상기 헤파필터(180)를 통과한 청정공기는 상기 송풍기(170)의 작용으로 하나 또는 다수 개의 덕트(140)를 통해 실내로 토출된다. 이때, 토출구(197)가 구비된 토출본체(195)는 실내공간으로 토출되는 정화된 공기가 다시 유입구(116)로 빨려들어가지 않고 실내로 원활하게 공급될 수 있도록 하부본체(110)로부터 충분한 거리 이격되게 설치된다.

이와 같이, 본 발명은 천장에 매립되어 실내의 공기를 반복적으로 순환하는 과정에서 공기 중의 오염물질 및 세균을 플라즈마의 살균작용으로 제거하여 청정공기로 정화한 후 공급할 수 있으며, 탈취력이 우수하여 실내의 각종 냄새를 제거할 수 있고, 공기와 접하는 필터의 단면적으로 최대화하여 공기정화력이 우수함을 물로 천장에 매립하는 방식으로 설치되어 공간활용이 용이한 장점이 있다.

100: 매립형 플라즈마 공기청정기 110: 하부본체
111: 살균공간 112: 천장판
113: 하부 개방부 115: 안내판
116: 유입구 120: 하부덮개
130: 여과망 140: 덕트
150: 플라즈마 발생장치 151: 유리관
152: 제2전극 153: 제1전극
154: 엔드캡 155: 고전압공급부
157: 접속로드 158: 접속단자
160: 상부본체 161: 송풍공간
162: 덕트 연결관 170: 송풍기
180: 헤파필터 190: 흡음 패드
195: 토출본체 197: 토출구

Claims

상부와 하부가 개방되고 내부에 일정한 크기의 살균공간을 형성하며 하단 가장자리가 천장판에 고정되며 하부 개방부의 내주 면에 실내공기를 안내하는 안내판이 설치된 하부본체와;
실내공기가 유입되는 유입구를 형성되고 일정 크기의 공간을 형성하는 하부본체와;
상기 하부본체의 내부에 설치되어 실내공기에 플라즈마를 방사하는 플라즈마 발생장치와;
상기 하부본체의 상부에 고정되고 내부에 일정한 크기의 공간을 형성하며 하부가 개방된 상부본체와;
상기 상부본체의 내부에 설치되어 실내공기를 흡입한 후 상기 상부본체의 외주면에 설치된 덕트 연결관으로 이송하는 송풍기와;
상기 하부본체와 상부본체 사이에 설치되어 상기 하부본체의 하부 개방부를 통과하는 실내공기에 포함된 미세입자를 포집하는 헤파필터와;
상기 상부본체의 외주면에 형성된 덕트 연결관에 연결되고 송풍기에 의해 이송된 청정공기를 안내하여 외부로 토출되도록 하는 하나 이상의 덕트와;
상기 덕트의 선단에 연결되고 상기 천장판에 고정되어 청정공기가 토출되는 토출구를 형성하는 토출본체를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 매립형 플라즈마 공기청정기.
제 1항에 있어서,
상기 플라즈마 발생장치는, 타단은 개방된 구조를 갖고 유전체로 사용되는 원통형상의 유리관과, 상기 유리관 내부에 삽입된 원통형상의 제1전극과; 상기 유리관의 개방단을 밀폐하는 엔드캡과, 상기 엔드캡에 접속볼트로 고정되고, 상기 유리관 내부로 연장되며 +전원이 공급되는 접속로드와, 상기 접속로드의 단부에 고정되고, 상기 제1전극의 내주면과 접촉배치되는 접속단자와, 상기 유리관의 외주면에 고정되며, -전원이 공급되는 제2전극과 상기 제1전극 및 제2전극에 전원을 공급하는 고전압공급부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 매립형 플라즈마 공기청정기.
제 2항에 있어서,
상기 하부본체는 일정한 크기의 공간을 형성하고 상부와 하부가 개방된 통 형상으로 이루어지고, 하단 가장자리에는 실내공기의 흐름을 안내할 수 있도록 상 방향으로 구부러진 링 형상의 안내판이 일체로 고정되며, 상기 안내판과의 사이에는 실내공기가 유입되는 유입구를 형성하도록 상기 안내판에 고정되는 하부덮개가 설치되고, 상기 하부덮개의 상면과 상기 안내판 사이에는 상기 유입구를 통해 유입되는 실내공기에 포함된 먼지를 제거하는 여과망이 개재되는 것을 특징으로 하는 매립형 플라즈마 공기청정기.
제 3항에 있어서,
상기 하부덮개는 상기 안내판에 착탈가능하게 고정되어 상기 여과망과 헤파필터의 교체를 가능하게 하고, 상기 플라즈마 발생장치의 유리관을 세척할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 매립형 플라즈마 공기청정기.
제 4항에 있어서,
상기 하부본체와 상부본체의 사이에는 흡음 패드가 개재되어 상부본체의 진동을 흡수하여 소음이 실내공간으로 전달되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 매립형 플라즈마 공기청정기.