KR20190065376A

KR20190065376A - 방전 처리 장치 및 그 방전 처리 유닛

Info

Publication number: KR20190065376A
Application number: KR1020197013151A
Authority: KR
Inventors: 히데오 아키모토; 유키히로 노구치
Original assignee: 어드밴스드 서킷 엔지니어링 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2016-10-06
Filing date: 2017-10-04
Publication date: 2019-06-11
Also published as: CN109803690A; WO2018066622A1; KR102369541B1

Abstract

공기가 흐르는 공기 유로(8)에 코로나 방전 처리부(12)가 배치되어 있다. 코로나 방전 처리부(12)는 방전 전극(20)과 그 아래에 간격을 두고 배치된 수조(22)를 구비하며, 수조(22) 중에 물(26)과 제2 전극(24)이 수용되어 있다. 음극의 고전압을 방전 전극(20)에 인가하면, 방전 전극(20)의 선단 주위에 코로나 방전이 발생한다. 제2 전극(24)은 양극의 전압이 인가되고, 이에 따라 수조(22)의 물(26)이 대향전극을 구성한다.

Description

방전 처리 장치 및 그 방전 처리 유닛

본 발명은 공기 중에 부유하는 세균이나 바이러스의 불활성화 및/또는 탈취, PM2.5 대책, 담배 연기 대책에 적합한 방전 처리 장치 및 그 방전 처리 유닛에 관한 것이다.

PM2.5, 담배 연기에 의한 건강 피해가 문제시되고 있다. 또한 요즘 신형 바이러스와 약제 내성균, 약제 내성 바이러스의 유행 가능성이 화제로 되고 있다. 예를 들어 조류 인플루엔자는 감염된 조류가 배설물에 바이러스를 배출하여, 물과 공기를 오염하고 이를 통해 건강한 새가 공기감염, 접촉감염된다. 일단 조류 인플루엔자에 의한 감염이 발견되면 양계업자는 막대한 손해를 입는다.

특허 문헌 1은 차아염소산을 함유한 살균액을 분무화하여(atomization) 실내 공간에 분산하는 살균 장치를 제안하고 있다. 특허 문헌 2는 이산화염소가스 발생용 약제를 특정 재료로 이루어진 필름 내에 저장한 이산화염소가스 발생제를 제안하고 있다.

특허 문헌 3은 공기가 유동하는 공기 유로를 따라 복수의 방전 전극을 배열한 장치를 제안하고 있다. 이 장치는 방전 전극에 고전압을 인가함으로써 공기 유로 내에 이온을 발생시켜, 이 이온으로 부유균 및 부유바이러스를 불활성화시킨다.

특허 문헌 4는 전해수 생성 수단과 공기 세균 제거 수단을 내장한 방전 처리 장치를 제안하고 있다. 전해수 생성 수단은 물을 전기분해하여 전해수를 생성하고, 이 전해수는 활성산소종을 포함한다. 공기 세균 제거 수단은 전해수 생성 수단으로부터 전해수를 받아, 이 활성산소종을 포함한 전해수를 공기와 접촉시켜 부유균 및 부유바이러스를 불활성화시킨다.

특허 문헌 5는 히드록실라디칼(OH 라디칼) 등의 활성산소종을 실내 공간에 방출하여 부유균 및 부유바이러스를 불활성화시킬 것을 제안하고 있다. 구체적으로는, 특허 문헌 5의 장치는 방출구 근처의 방전 챔버 및 그 상류에 배치된 수증기 발생 챔버를 구비하고, 수증기 발생 챔버에서 생성된 수증기를 가열한 후 방전 챔버에 공급한다. 방전 챔버에서는 방전 전극과, 방전 챔버를 규정하는 벽면을 따라 위치된 대향전극과의 사이에서 코로나 방전이 이루어진다. 이 방전 챔버는 외부의 공기보다 높은 수증기압이 유지되고 이 상태에서 코로나 방전을 생성함으로써 오존 및 NOx의 발생을 억제되면서 산소 라디칼, OH 라디칼 등의 활성산소종이 생성된다. 이 활성산소종은 방출구를 통해 공간에 방출된다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 2005-13714호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특허 공개 2016-164106호 공보

특허 문헌 3 : 일본 특허 공개 2016-25054호 공보

특허 문헌 4 : 일본 특허 공개 2008-43634호 공보

특허 문헌 5 : 일본 특허 공개 2013-31827호 공보

PM2.5 대책의 공기 청정기는 PM2.5를 여과하기 위한 필터가 즉시 막히는 문제가 있다. 또한 담배 연기를 필터로 여과하는 공기 청정기는 필터에 타르가 부착되기 때문에 필터가 악취 근원이 되어 버리는 문제가 있다.

공기 중을 부유하는 독성균, 바이러스에 대해서는 대책이 어렵다. 예방 백신 등의 약제는 이를 개발하기까지 시간이 필요하고 그 사이에 대유행할 우려가 있다. 따라서 병실 등 폐쇄 공간에서 공기에 포함된 부유균과 바이러스를 제거 또는 불활성화시키는 제균 장치나 살균 장치가 요구되고 있다.

차아염소산은 비교적 낮은 농도(염소 농도가 10ppm~30ppm)에서 식품의 살균에 사용하여야 한다는 지침을 식품위생법（참고：“일본 식품위생법”을 가리킴.）에서 규정하고 있다. 그러나 차아염소산의 독성이 현재 밝혀져 있지 않기 때문에 식품위생법은 “최종 식품이 완성되기 전에 제거해야 한다.”고 규정하고 있다.

이산화염소는 염소 냄새를 동반하지만, 공간 살균을 목적으로 현재 가장 일반적으로 사용되고 있다. 이산화염소 가스의 질량은 67.45g/mol이며, 공기의 질량(28.966g/mol)보다 무겁다. 이 때문에 실내 공간에 산포된 이산화염소 가스는 확산하지 않고 실내 공간의 하부 영역에 머무르기 쉽다. 이산화염소는 살균 대상에 선택성이 없기 때문에, 균, 바이러스뿐만 아니라 주변의 동식물에 대해서도 작용할 가능성이 있다. 공기가 유동하지 않는 공간에서 이산화염소 가스는 바닥 근처에 머무르기 때문에 인류가 호흡하는 높이 수준의 살균 효과는 크지 않을 가능성이 있다. 이산화염소 가스에 의해 불활성화된 세균이나 바이러스의 잔해가 공기 중에 떠돈다. 또한 차아염소산 이산화염소 등의 약품에 의존한 살균의 실시는 약제 내성균, 약제 내성 바이러스의 발생에 도움 될 가능성이 있다.

활성산소종으로 OH 라디칼이 주목받고 있다. 특허 문헌 5는 상대적으로 높은 수증기압 하에서 방전함으로써 플라스마 상태를 만들어 OH 라디칼 및 산소라디칼을 생성하고 이를 실내 공간에 방출하는 것을 제안하고 있다. 그리고, 특허 문헌 5는 코로나 방전에 의해 OH 라디칼 및 산소 라디칼을 생성하는 메커니즘을 자세히 설명하고 있다.

본 발명의 목적은, 간단한 구성을 가지면서 히드록실라디칼(OH 라디칼)를 안정적으로 생성할 수 있는 방전 처리 장치 및 그 방전 처리 유닛을 제공하는 것이다.

상기의 기술적 과제는 본 발명에 따르면, 기본적으로,

처리 대상 공기를 흡인하는 입구와 상기 입구를 통해 도입된 공기를 처리한 후 방출하는 출구를 구비 한 공기 유로,

상기 입구에서 공기를 강제적으로 흡인하여 상기 출구를 통해 방출시키는 팬부, 및

상기 공기 유로에 마련된 코로나 방전 처리부를 포함하고,

상기 코로나 방전 처리부는 고전압을 공급받아 코로나 방전을 발생시키는 방전 전극과 상기 방전 전극의 아래쪽에 간격을 두고 배치되어 대향전극을 구성하는 물을 포함하는 부재를 구비하며,

상기 방전 전극에서 코로나 방전을 발생시킴으로써 상기 코로나 방전 처리부에서 OH 라디칼을 생성하는 것을 특징으로 하는 방전 처리 장치를 제공하는 것을 통하여 달성된다. 방전 전극에 인가하는 고전압은 직류이다. 방전 전극에는 고전압이 연속적으로 또는 펄스 형태로 인가된다.

본 발명에 따르면, 상기 대향전극을 구성하는 물이 방전에 의해 증발하며, 이 증발한 수분 및 도입한 공기 중의 수증기에 의해 OH 라디칼을 안정적으로 생성하는 환경을 만들 수 있다. 상기 물을 포함한 부재는 모세관 현상을 갖는 부직포와 같은 공기가 통과 가능한 한편 물을 포함할 수 있는 공기통과층으로 구성될 수 있으나, 일반적으로 수조이다. 한랭지나 엄동기에 물의 적당한 증발을 촉진하기 위해 수조 안에 히터를 설치할 수도 있다. 수조의 물은 코로나 방전에 의한 OH 라디칼 생성에 대해 안정된 수원이 된다.

코로나 방전에 의해 생성되는 오존, OH 라디칼에 의해 처리 대상 공기에 포함된 가스 성분, 입자 성분, 일반적으로는 담배 연기, PM2.5(미세입자 물질)가 분해된다. 공기 중에 부유균과 바이러스가 포함되어 있는 경우에는 오존, OH 라디칼에 의해 부유균과 바이러스를 불활성화시킬 수 있다. 수조의 물은 뒤에 상세히 설명하는 것과 같이 필터(“물을 이용한 필터”)로서 기능하고 처리 대상 공기 중의 입자 성분이나 가스 성분, 부유균, 바이러스, 부유균과 바이러스의 사체를 포착한다. 코로나 방전에 의해 대전 된 입자에는 쿨롱힘이 작용한다. 그리고 이 쿨롱힘에 인해 이온풍이 발생한다. 이온풍은 “물을 이용한 필터” 기능을 효과적으로 향상하는데 기여한다. 즉, 코로나 방전에 의해 생성된 오존, OH 라디칼은 이온풍을 타고 그 일부가 수조 안에 밀려 들어간다. 공기 중의 가스 성분, 입자 성분, 부유균, 바이러스, 부유균과 바이러스의 사체도 마찬가지이다. 그리고 수조의 물속에서도 오존, OH 라디칼에 의해 상기 가스 성분과 상기 입자 성분이 분해된다. 또한 수조의 물속에서도 부유균, 바이러스가 불활성화된다.

본 발명의 다른 목적, 본 발명의 작용 효과는 다음의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다.

본 발명은, 병원, 요양 시설 등의 공기 청정기, PM2.5 대책용 공기 청정기, 흡연실의 분연 대책용 공기 청정기, 양계장의 제균 장치, 탈취 장치 등에 적용할 수 있다.

도 1은 실시예의 방전 처리 장치(제균 장치)의 기능 블록도이다.
도 2는 실시예에 포함된 코로나 방전 처리부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 코로나 방전 처리부로 실현 가능한 “물을 이용한 필터” 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 코로나 방전 처리부가 복수의 방전 전극을 구비하며, 이 방전 전극들을 지그재그형으로 배치하는 구체적인 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 방전 전극 주위의 바람직한 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 코로나 방전 처리부에 도입하는 처리 대상 공기의 흐름을 설명하기 위한 도면이며, 도입한 공기를 효과적으로 활성 영역에 유도할 수 있다.
도 7은 도 6에 도시된 구성의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 6, 도 7의 구성에 의해 실현 가능한 “물을 이용한 필터” 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 5에 도시된 구조의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 실시예에 포함된 코로나 방전 처리부의 다른 변형예를 설명하기 위한 도면이며, 코로나 방전 영역에서 처리한 공기가 수조 안의 물을 통과한다.
도 11은 실시예에 포함된 코로나 방전 처리부의 또 다른 변형예를 설명하기 위한 도면이며, 코로나 방전 영역에서 처리한 공기가 통기성의 물을 함유한 층과 그 아래의 메쉬 형상의 방전 전극을 통과한다.
도 12는 코로나 방전 처리부에 포함된 수조에 함수 능력이 높은 물질을 수용하여 수조 안의 물이 흘러넘치는 것을 방지하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다 .
도 13은 실시예의 방전 처리 장치에 설치될 수 있는 방전 처리 유닛의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2에 도시된 코로나 방전 처리부를 유닛화한 예를 나타낸다.
도 14는 실시예의 방전 처리 장치에 설치될 수 있는 방전 처리 유닛의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 7에 도시된 코로나 방전 처리부를 유닛화한 예를 나타낸다.
도 15는 오존 제거 기능을 구비한 방전 처리 유닛의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

다음은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 주로 부유균과 바이러스의 불활성화에 바람직한 실시예의 기능 블록도이다. 도1에 도시된 방전 처리 장치(100)는 케이스(2)를 구비한다. 케이스(2) 안에는 입구(4)에서 출구(6)로 통하는 공기 유로(8)가 형성되어 있다. 도면에서 화살표(A)는 처리 대상 공기의 흐름을 나타낸다.

먼저, 방전 처리 장치(100)의 개요를 설명한다. 뒤에 상세히 설명한 것과 같이 방전 처리 장치(100)는 코로나 방전에 의해 오존, OH 라디칼을 생성하고, 그리고 이 오존, OH 라디칼을 사용하여 공기 유로(8)를 통과하는 공기 중의 가스 성분 및 입자 성분을 분해하는 처리(부유균과 부유바이러스의 불활성화를 포함)를 수행한다. 또한 분해 처리는 물을 이용한 여과 공정을 포함한다. 즉, 분해 처리는 “물을 이용한 필터” 처리를 포함한다. 그리고 이 분해 처리(세균 등의 불활성화를 포함)가 끝난 공기는 필요한 경우 이 공기 중에 가능성으로서 잔존하는 오존을 제거하는 오존 제거 처리를 수행한 후 출구(6)를 통하여 외부에 방출된다.

방전 처리 장치(100)에서 공기 유로(8)에는 그 상류측에서 하류측을 향해 순서대로 필터부(10), 코로나 방전 처리부(12), 오존 제거부(14), 팬부(송풍기)(16)가 배치되어 있다. 필터부(10)에는 코로나 방전 처리부(12)에서 수행되는 처리에 지장이 발생하기 쉬운 예를 들면 면진 등의 비교적 큰 먼지를 제거 가능한 메쉬 또는 부직종이나 부직포로 이루어진 올이 성긴 필터가 설치되어 있다. 필터부(10)를 통과한 공기는 다음의 코로나 방전 처리부(12)에 들어간다.

코로나 방전 처리부(12)는 도 2에 도시된 바와 같이, 방전 전극(20)과 그 아래쪽에 간격을 두고 배치된 수조(22)를 구비한다. 수조(22)는 수지나 유리 등의 절연 재료로 만들어져 있다. 수조(22)에는 제2 전극(24)과 물(26)이 수용되어 있다. 제2 전극(24)은 임의이지만, 바람직하게는 수조(22)의 저면에 배치된 플레이트 전극, 메쉬 전극(다공성의 시트 형상 전극), 빗살모양의 전극일 수 있다. 수조(22) 중에 히터(미도시)를 설치하여, 이 히터로 수조(22) 중의 물을 적당한 온도로 가온할 수도 있다.

도 1을 참조하여 방전 처리 장치(100)는 바람직하게는 케이스(2) 내부에 설치된 고전압 발생부(28), 전원부(30)를 구비하며, 전원부(30)는 상용전원을 공급받아 고전압 발생부(28)에 전력을 공급한다. 고전압 발생부(28)는 직류 고전압을 연속적으로 또는 펄스 형태로 생성한다. 방전 전극(20)에 인가하는 전압은 음극인 것이 바람직하다. 변형예로서 방전 전극(20)에 양극의 전압을 인가할 수도 있다. 방전 전극(20)은 핀 전극이나 링 전극이 바람직하지만, 와이어 형상의 전극, 톱니 모양의 전극일 수도 있다. 핀 전극은 선단을 뾰족하게 한 침 형상의 전극일 수도 있고, 선단을 둥글게 한 전극일 수도 있다. 또한, 고전압 발생부(28) 및/또는 전원부(30)는 케이스(2)의 외부에 배치할 수도 있다.

도 2를 참조하여 제2 전극(24)을 접지할 수도 있지만, 바람직하게는 방전 전극(20)과 반대 극성의 전압을 제2 전극(24)에 인가할 수 있다. 즉, 방전 전극(20)에 음극의 전압을 인가하는 설계인 경우, 바람직하게는 양극의 전압을 제2 전극(24)에 인가할 수 있다. 절연성 재료의 수조(22) 내의 제2 전극(24)에 전압을 인가함으로써 수면(26a)이 실질적으로 대향전극을 구성하게 된다.

방전 전극(20)에는 직류 고전압이 연속적으로 또는 펄스 형태로 공급된다. 방전 전극(20)에 고전압을 인가함으로써 방전 전극(20)의 선단 주위에 코로나 방전이 발생하여 그리고 오존이 생성된다. 또한 코로나 방전에 의해 플라스마 상태가 생성된다.

방전에 의해 수조(22) 내의 물(26)이 증발한다. 이 증발한 수분 및 도입한 공기 중의 수증기에 의해 적당한 수분 환경을 안정적으로 만들 수 있다. 이 적당한 수분의 존재하에서 코로나 방전이 발생하면 OH 라디칼이 안정적으로 생성된다. 또한 플라스마 즉 이온화에 의해 공기 중의 입자 성분이 대전한다. 이 대전 지역을 “활성 영역”이라고 부른다. 도면에서 참조 부호(32)는 활성 영역을 나타낸다.

위의 OH 라디칼의 생성 메커니즘을 화학식으로 표현하면 다음과 같다.

(1) O₃ → O₂ + O

(2) O + H₂O → 2·OH

(3) O₃ + H₂O → H₂O₂ + O₂

(4) H₂O₂ → 2·OH

상기 식(2), 식(4)에서 “·OH”는 히드록실라디칼(OH 라디칼)을 의미한다.

주지하는 바와 같이 오존, OH 라디칼은 산화 작용이 강하고, 그 산화 작용은 OH 라디칼 쪽이 오존보다 강하다. 코로나 방전에 의해 오존, OH 라디칼이 생성되는 활성 영역(32)에서 처리 대상 공기에 포함된 가스 성분 및 입자 성분이 오존, OH 라디칼의 공격을 받아 분해한다. 또한 담배 냄새, 악취를 풍기는 가스 성분과 입자 성분이 분해된다(탈취). 세균과 바이러스에 대해 오존, OH 라디칼이 부유균의 세포막, 바이러스의 조직에서 수소를 빼앗는다. 이로 인해 부유균과 바이러스가 불활성화한다. 또한, 부유균 등과 그 사체도 대전한다.

수조(22)의 물(26)은 OH 라디칼의 생성에 필요한 수분의 안정적인 근원이 된다. 또한 수조(22)는 “물(26)을 이용한 필터” 기능도 발휘한다. 활성 영역(32)에서는 방전 전극(20)의 근방에서 수면(26a)을 향해 흘러내리는 이온풍이 발생한다.

도 3을 참조하여 활성 영역(32)에서 대전 된 입자는 쿨롱힘에 의해 수조(22)의 수면(26a)으로 끌린다. 이것이 상술한 이온풍이다. 대전 된 입자 성분(세균의 사체를 포함)이 이온풍을 타고 수면(26a)과 충돌하면 입자 성분 등의 전하가 전기적으로 중화된다. 입자 성분 등은 수면(26a)에 충돌했을 때의 기세로 수중에 들어간다. 즉, 물(26)은 금속과는 달리 입자 성분을 리바운드 없이 받아들인다. 활성 영역(32)에 접하는 물(26)은 가스 성분, 입자 성분, 부유균과 바이러스, 부유균과 바이러스의 사체, 오존, OH 라디칼의 일부를 받아들인다.

이것이 “물을 이용한 필터” 기능이다. 그리고 수조(22) 중에서도 수중에 들어온 가스 성분과 입자 성분이 오존, OH 라디칼에 의해 분해된다.

코로나 방전 처리(12)에서 생성하는 OH 라디칼은 부유균의 세포막과 바이러스의 조직과 같은 유기물이 없는 경우, 다음의 식으로 표현된 바와 같이 물에 되돌아온다.

(10) ·OH + H → H₂O

(11) ·OH + O → O₂ + H

(12) ·OH + ·OH → H₂O-O

(13) 2H + O → H₂O

또한, 코로나 방전 처리(12)에서 생성하는 OH 라디칼은 새집증후군(Sick House Syndrome)의 원인으로 알려지는 포름알데히드와 암모니아 및 휘발성 유기물의 산화 분해에도 기여할 수 있다.

방전 처리 장치(100)가 빨아들인 공기 중에 예를 들어 포름알데히드, 암모니아를 포함하는 경우에는 코로나 방전 처리(12)에서 다음의 분해가 진행된다.

포름알데히드(CH₂O)의 분해는 다음 식으로 나타낼 수 있다.

(20) CH₂O + 2(·OH) → H₂O + CH₂O₂(포름산)

(21) CH₂O₂ + 2(·OH) → 2H₂O + CO₂

상기 식(20), (21)에서 알 수 있는 바와 같이, 포름알데히드는 OH 라디칼에 의해 물과 탄산 가스로 분해되고, 그 결과 포름알데히드가 무해화된다.

암모니아(NH₃)의 분해는 다음 식으로 나타낼 수 있다.

(30) 2NH₃ + 6(·OH) → N₂ + 6H₂O

상기 식(30)에서 알 수 있는 바와 같이, 암모니아는 OH 라디칼에 의해 질소 가스와 물로 분해되고, 그 결과 암모니아가 탈취 및 무해화된다.

도 1에 돌아가서 공기 유로(8)에는 바람직하게는 코로나 방전 처리(12)에 이어 오존 제거부(14)가 배치된다. 오존 제거부(14)는 필수가 아니다. 즉, 실시예의 방전 처리 장치(100)에서 오존 제거부(14)를 생략할 수도 있다.

오존 제거부(14)는 오존분해 촉매 또는 피크 파장이 254nm에 가까운 자외선램프 42(도 1) 또는 상기 자외선램프(42)와 오존분해 촉매의 조합으로 구성된다. 오존분해 촉매와 함께 또는 대신으로 활성탄과 같은 흡착 재료로 오존 제거부(14)를 구성할 수도 있다. 일반적인 오존분해 촉매 재료로서 닛키 유니버설회사의 망간을 담지한 허니컴 구조체를 예를 들 수 있다. 이 오존분해 촉매에 의해 오존을 산소로 분해할 수 있다. 피크 파장이 254nm의 자외선도 오존을 분해하는 것으로 알려져 있다.

오존 제거부(14)를 설치함으로써 코로나 방전 처리부(12)에서 나온 공기 중에 가능성으로서 잔존하는 오존을 제거할 수 있다. 실시예의 방전 처리 장치(100)는 예를 들어 병원이나 양로원의 개인실에 설치하는 데 적합하다.

마찬가지로, 실시예의 방전 처리 장치(100)를 닭장에 설치했을 때 안전성이 뛰어난 공간 살균이 가능하다. 닭장에 방전 처리 장치(100)를 설치할 때 방전 처리 장치(100)를 통해 외부 공기를 닭장 중에 도입함과 동시에 닭장을 대기압보다도 높은 정압으로 유지할 수 있다. 이에 의해 감염된 조류가 배출한 병원균이 공기를 타고 닭장 중에 침입하는 것을 방지할 수 있다.

코로나 방전 처리(12)에 이어 팬부(16)에는 전동 송풍기가 설치된다. 이 전동 송풍기에 의해 입구(4)에서 출구(6)로 향하는 공기의 흐름이 강제적으로 만들어진다. 팬부(16)는 공기 유로(8)의 상류측에 배치될 수도 있다. 또한, 오존 제거부(14)는 팬부(16)의 하류측에 배치할 수도 있다.

방전 처리 장치(100)는 수조(22)에 물을 보충 공급하는 급수부(40)를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 급수부(40)는 수조(22)의 수면(26a)의 수위를 일정 범위로 유지하는 기구를 포함하는 것이 바람직하다. 급수부(40)는 예를 들면 물을 넣은 탈착 가능한 탱크 또는 예를 들면 페트병으로 구성된다. 수조(22)는 탈착 가능한 것이 바람직하다. 사용자는 수조(22)를 분리하여 청소할 수 있다. 물론, 급수부(40)를 생략하고 사용자가 직접 수조(22)에 때때로 물을 보충할 수도 있다.

도 2는 하나의 방전 전극(20)으로 구성된 코로나 방전 처리부(12)가 도시되어 있지만, 이 도 2는 실시예에 포함된 코로나 방전 처리부(12)를 개념적으로 설명하기 위한 도면이라고 이해되어야 한다. 비교적 대량의 공기를 처리할 때 복수의 방전 전극(20)을 인접하여 설치하여 활성 영역(32)을 실질적으로 확대 및/또는 입구(4)에서 가져온 공기의 모두가 효과적으로 하나 혹은 복수의 활성 영역(32)을 통과하도록 설계할 수 있다. 각 활성 영역(32)은 각 방전 전극(20)마다 생성된다.

방전 처리 장치(100)의 처리 용량을 높이는 목적을 달성할 수 있는 구체적인 구성을 예시적으로 도 4에 도시한다. 도 4는 코로나 방전 처리부(12)의 평면도이다. 도 4에서 코로나 방전 처리부(12)에는 복수의 방전 전극(20)이 설치되고, 이 방전 전극(20)들은 지그재그형으로 배치되어 있다.

도 5는 방전 전극(20) 주위의 바람직한 구성을 도시한다. 도 5에 도시한 코로나 방전 처리부(54)는 방전 전극(20)에 따라 연장되는 가이드 통(56)에 의해 형성된 공기 안내 통로(56a)를 구비한다. 이 공기 안내 통로(56a)에 의해 코로나 방전 처리부(54) 안으로 들어가는 공기의 흐름 방향이 규정된다. 가이드 통(56)은 상하 방향으로 연장되는 길쭉한 방전 전극(20)과 동축이다. 공기 안내 통로(56a)를 통하여 코로나 방전 처리부(54) 안으로 들어가는 공기의 흐름을 참조 부호(B)로 도시하고 있다. 이 공기의 흐름(B)은 방전 전극(20)의 축선 방향 또한 아래 방향을 향하고 있다.

방전 전극(20)의 선단(하단)은 가이드 통(56)의 하단보다도 위쪽에 위치하는 것이 바람직하다. 물론, 방전 전극(20)의 선단(하단)은 가이드 통(56)의 하단과 동일한 수준일 수도 있고, 방전 전극(20)의 선단(하단)이 가이드 통(56)의 하단보다도 아래쪽에 위치할 수도 있다. 가이드 통(56)은 처리 대상 공기의 흐름을 정돈하면서, 이 공기를 방전 전극(20)에 따라 아래쪽에 안내한다. 방전 전극(20)의 선단(하단)은 가이드 통(56)은 하단보다도 위쪽에 위치시킨 경우에는 방전 전극(20)의 선단부는 가이드 통(56)에 둘러싸여 있다. 그런데, 이온풍은 방전 전극(20)의 선단부에서 바로 아래에 흘러내리는 부분이 가장 강하다. 이 이온풍이 가장 강한 부분을 도 5에서 화살표(C)로 도시하고 있다. 가이드 통(56)(공기 안내 통로(56a))의 하단부를 통과하는 공기는 이온풍(C)에 끌린다. 그 결과, 공기 안내 통로(56a)의 하단에서 토출되는 공기가 외부로 확산하는 것을 억제하면서 공기 안내 통로(56a)를 나오는 공기를 효과적으로 활성 영역(32) 중에 유도할 수 있다.

도 6을 참조하여 방전 전극(20)에 고전압을 인가하면, 방전 전극(20)의 선단부 주위에서 코로나 방전이 발생한다. 코로나 방전이 발생하는 지역을 참조 부호(32a)로 도시하고 있다. 그리고 코로나 방전에 의해 오존, OH 라디칼이 생성되고, 또한 활성 영역(32)이 생성된다. 활성 영역(32)은 수면(26a)에 도달한다. 이 활성 영역(32)은 오존, OH 라디칼을 포함하고 있다. 또한, 이 활성 영역(32)에서 오존, OH 라디칼은 공기 중의 가스 성분, 입자 성분을 분해한다. 더 나아가서 이 활성 영역(32)에서 오존, OH 라디칼은 부유하는 세균 등을 불활성화시킨다.

가이드 통(56)(공기 안내 통로(56a))에서 유도되는 공기 흐름(B)을 도 7에 도시한 바와 같이, 방전 전극(20)의 선단부 또는 그 바로 아래에서 방전 전극(20)의 축선과 교차하는 방향으로 보내도록 할 수도 있다. 도 6, 도 7에서 활성 영역(32) 중에서 대전 된 입자 성분에 참조 부호(P)를 붙이고 있다.

도 6, 도 7의 구성을 기반으로 도 8을 참조하여 “물을 이용한 필터” 기능을 설명한다. 우선, 상술한 공기 안내 통로(56a)에 의해 처리 대상 공기를 효과적으로 활성 영역(32)에 유도할 뿐만 아니라 공기 안내 통로(56a)에 의해 유도되는 공기 흐름(B)은 상대적으로 좁은 공기 안내 통로(56a)를 통과함으로써 유속이 상대적으로 빠르고 또한 강한 흐름이 된다. 그리고 이 빠른 공기 흐름(B)은 아래쪽으로 향하고 있다. 이 강한 하강류의 공기 흐름(B)은 부유하는 대전 입자가 수면(26a)을 향해 이동하는 것을 돕는다. 또한 강한 하강류의 공기 흐름(B)은 가스 성분을 수면(26a)과 충돌시킨다. 즉, 공기 안내 통로(56a)에서 아래쪽으로 향해 나온 공기 흐름(B) 및 이온풍에 의해 대전 된 입자 성분, 대전 된 부유균과 그 사체, 가스 성분, 오존, OH 라디칼을 물(26) 안에 유도할 수 있다. 이것이 물(26)을 이용한 “필터” 기능이다.

즉, 도 5의 실시예는 다음과 같은 특징이 있다.

(1) 수조(22)의 물(26)은 대향전극을 구성한다.

(2) 수조(22)의 물(26)은 OH 라디칼을 안정적으로 생산하는 수원이 된다.

(3) 수조(22)의 물(26)은 분해반응 가능한 “물을 이용한 필터” 기능을 발휘한다.

(4) 아래쪽에 향해 개방한 공기 안내 통로(56a)에 의해 생성된 하강류 및 이온풍에 의해 상기 “물을 이용한 필터” 기능을 강화할 수 있다(도 8).

도 9는 도 5의 실시예의 변형예를 설명하기 위한 도면이다. 도 9를 참조하여 하나의 가이드 통(56) 안에 복수의 방전 전극(20)이 설치되어 있다. 복수의 방전 전극(20)은 각 방전 전극(20)이 생성하는 활성 영역(32)이 서로 겹쳐지도록 서로 인접하여 배치되어 있다. 이에 따라 하나의 가이드 통(56)의 아래에 생성되는 활성 영역을 확대할 수 있다. 하나의 가이드 통(56)을 통과하는 공기량을 증가하더라도 가이드 통(56)을 통과하는 공기의 전량이 활성 영역(32)을 통과한다. 이에 따라 방전 처리 장치(100)의 처리 용량을 높일 수 있다.

도 10에 도시된 처리부(60)는 수조(22) 중에 침입한 측벽(62)을 구비하며, 이 측벽(62)에 의해 수조(22)가 2개의 구획(22a, 22b)으로 구분되어 있다. 제1 구획(22a)에 제2 전극(24)이 배치되어 있다. 제2 구획(22b)에서는 마이너스압력에 의해 제1 구획(22a)을 통과한 공기가 흡입되고, 제1, 제2 구획(22a, 22b)을 통과한 공기가 공기 유로(8)의 출구(6)를 통해 장치(100)에서 방출된다.

도 11에 도시된 처리부(66)는 공기가 통과 가능한 다공의 예를 들면 메쉬 형상의 제3 전극(74)을 구비하고, 이 제3 전극(74)의 위에, 즉 제3 전극(74)과 전기적으로 통한 상태에 모세관 현상을 갖는 부직포와 같은 공기가 통과 가능한 층(68)이 배치되어 있다. 이 공기통과층(68)은 급수조(70)에서 물이 항상 보충 공급된다. 즉, 급수조(70)에는 물이 저장되어 있으며, 이 급수조(70)의 물이 파이프(72)를 통해 모세관 현상을 갖는 함수성의 공기통과층(68)에 공급된다. 급수조(70) 대신 물병을 사용하여 공기통과층(68)에 물을 공급하도록 할 수도 있다. 이에 따라 공기통과층(68)은 항상 젖은 상태가 된다. 따라서 제3 전극(74) 위의 공기통과층(68)에 포함된 물이 방전 전극(20)에 대한 대향전극을 구성한다.

이 활성 영역(32)에서 생성한 오존, OH 라디칼에 의해 불활성화한 부유균과 부유바이러스(사체)는 공기통과층(68) 및 이에 포함된 물에 의해 포획된다. 그 결과, 공기통과층(68)에서 효과적으로 여과된 공기가 메쉬 형상의 제3 전극(74)을 통과하여 공기 유로(8)의 출구(6)를 통해 장치(100)에서 방출된다.

도 12는 수조(22) 중의 물이 흘러넘치는 것을 방지하는 대책을 설명하기 위한 도면이다. 채용 가능한 흡수성 물질(76)의 예로서 모세관 현상을 갖는 물질 즉 흡수 능력이 높은 물질, 일반적으로 셀룰로오스 스펀지, 규조토, 다공질 세라믹 등을 예들 수 있다. 흡수성 물질(76)을 수조(22) 중에 배치함으로써, 방전 처리 장치(100)가 어떠한 원인으로 경사지더라도 수조(22)에서 물이 흘러넘치는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어 방전 처리 장치(100)를 운반 가능하게 설계할 때 이 운반 시 수조(22)에서 물이 흘러넘치는 것을 방지할 수 있다.

도 2에 도시된 코로나 방전 처리(12)를 포함한 방전 처리 장치(100)를 프로토타입하여 이 프로토타입의 세균과 바이러스의 제거성능을 실험했다. 이 실험의 결과는 일본 전기 공업회 규격 JEM1467의 부속서 D “부유바이러스에 대한 제거성능 평가 실험”에 기준하여 평가한 결과, 90분 후의 감소율은 99.96%였다. 또한, 아울러 먼지 제거율 실험을 시행한 결과, 90분 후의 먼지 감소율은 99.5%였다. 이는 방전 처리 장치(100)가 PM2.5의 제거에 유효하다는 것을 의미하고 있다. 또한, 도 5에 도시된 실시예를 프로토타입 하여 담배 연기에 대해 실험한 결과, 담배 냄새, 타르 성분을 제거할 수 있음을 확인할 수 있었다.

상술한 코로나 방전 처리부(12) 등을 유닛화한 예를 도 13, 도 14에 도시한다. 도 13, 도 14에 도시된 처리 유닛(80, 82)에 포함된 방전 전극(20)은 하나일 수도 있고, 복수일 수도 있다. 도 15는 처리 유닛(80, 82)에 오존 제거부(14)를 설치할 수 있다는 것을 설명하기 위한 도면이다. 오존 제거 기능을 구비한 처리 유닛(84)에 설치하는 자외선램프(42)는 선택적이다. 이처럼 유닛화함으로써 예를 들면 이미 설치된 에어컨설비에 처리 장치(80, 82, 84)를 설치할 수 있다. 도 4, 도 5, 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한 코로나 방전 처리부에 대해서도 마찬가지로 유닛화할 수 있다. 이 유닛에 오존 제거 기능을 설치할 수도 있다.

100 실시예의 방전 처리 장치, 4 입구
6 출구, 8 공기 유로
12 코로나 방전 처리부, 14 오존 제거부
16 팬부, 20 방전 전극
22 수조, 24 제2 전극
26 물, 26a 수면
32 활성 영역(대전 지역), 40 급수부
56 가이드 통, 56a 공기 안내 통로

Claims

처리 대상 공기를 흡인하는 입구와 상기 입구를 통해 도입된 공기를 처리한 후 방출하는 출구를 구비한 공기 유로,
상기 입구에서 공기를 강제적으로 흡인하여 상기 출구를 통해 방출시키는 팬부, 및
상기 공기 유로에 마련된 코로나 방전 처리부를 포함하고,
상기 코로나 방전 처리부는, 고전압을 공급받아 코로나 방전을 발생시키는 방전 전극과, 상기 방전 전극의 아래쪽에 간격을 두고 배치되어 대향전극을 구성하는 물을 포함하는 부재를 구비하며,
상기 방전 전극에서 코로나 방전을 발생시킴으로써 상기 코로나 방전 처리부에서 OH 라디칼을 생성하는 것을 특징으로 하는 방전 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 대향전극을 구성하는 물을 포함하는 부재가 수조인 것을 특징으로 하는 방전 처리 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 수조에 물을 보충 공급하여 상기 수조의 수위를 일정한 범위로 유지하는 급수부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방전 처리 장치.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 수조 안에 상기 방전 전극에 인가된 전압의 극성과 반대 극성의 전압이 인가되는 제2 전극이 수용되는 것을 특징으로 하는 방전 처리 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 방전 전극에 음극의 전압이 인가되고,
상기 제2 전극에 양극의 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 방전 처리 장치.
청구항 1 내지 청구항 3중 어느 한 항에 있어서,,
상기 코로나 방전 처리부에 들어가는 공기를 아래쪽으로 인도하는 가이드 통을 구비하고, 상기 가이드 통 중에 적어도 하나의 상기 방전 전극이 위치되는 것을 특징으로 하는 방전 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 코로나 방전 처리부보다 하류측에 오존 제거부를 더 구비하며,
상기 오존 제거부에서 공기에 포함된 오존이 제거되는 것을 특징으로 하는 방전 처리 장치.
청구항 6에 따른 방전 처리 장치에 설치되는 코로나 방전 처리 유닛에 있어서,
상기 방전 전극과, 상기 대향전극을 구성하는 물을 수용하기 위한 상기 수조를 구비하는 것을 특징으로 하는 방전 처리 유닛.