KR20200030241A - 이온발생기를 이용하는 공기청정기 - Google Patents

이온발생기를 이용하는 공기청정기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이온발생기를 이용하는 공기청정기는 음이온과 양이온을 방출하는 이온발생기, 외부공기가 상기 이온발생기에 제공되며 상기 음이온과 상기 양이온이 외부로 배출되도록 기류를 형성하는 송풍부 및 상기 이온발생기의 이온 방출량을 제어하는 제어부를 포함하고 상기 이온발생기는 다량의 전자를 방사하여 공기 중에 음이온을 발생시키는 음이온 방전부, 상기 음이온 방전부와 일정 간격을 두고 배치되며 다량의 전자를 방사함으로써 공기 중에 양이온을 발생시키는 양이온 방전부, 상기 음이온 방전부에 음극의 고전압을 인가하고 상기 양이온 방전부에 양극의 고전압을 인가하는 고전압 인가부 및 상기 음이온 방전부와 상기 양이온 방전부 사이에 배치되는 격리판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이온발생기를 이용하는 공기청정기{AIR CLEANER USING ION GENERATOR}
본 발명은 공기청정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이온발생기를 이용하여 효율적으로 공기를 정화할 수 있는 공기청정기에 관한 것이다.
일반적으로 각종 산업시설 및 청정환경을 요구하는 시설에는 다양한 공기정화 설비가 적용되고 있으며, 에어컨이나 공기정화기 등과 같은 기기에는 실내 또는 실외로부터 흡입되는 공기 중의 미세먼지 등 이물질을 포집하여 제거하는 집진필터를 갖추고 있다.
종래의 집진필터는 물리적 포집 필터로서, 공기가 통과하는 유로 상에 설치되어 필터 여지의 미세 기공보다 사이즈가 큰 먼지 입자를 물리적으로 걸러주어 포집한다. 이러한 집진필터로는 부직포 형태의 필터 여지를 사용하는 부직포 필터가 널리 사용되고 있으며, 포집 효율을 높이기 위해 복수 개의 필터 여지를 적층하여 사용하기도 한다.
그러나, 포집된 먼지나 이물질 등의 오염물질은 필터를 교환하기 전까지 그대로 남아 있게 되어 곰팡이의 발생 등에 의하여 악취가 실내로 유입될 수 있음은 물론 이러한 악취 및 오염물질로 인한 공기의 오염에 의하여 불쾌감 및 각종 질병이 유발되는 문제점이 있다.
이에 따라 필터를 사용하지 않는 음이온 발생 방식의 공기청정기가 제안되었다.
음이온 발생 방식의 공기정화 원리는 다음과 같다.
부유물질은 양(+)의 대이온으로 대전되어 있는데, 실내에 많은 음이온이 있을 경우에는 내부의 분극화 과정을 거쳐 음의 대이온으로 변한다. 실내에 음이온이 가득 차면 벽과 바닥은 양(+)으로 대전된다. 음의 대이온은 주위의 음이온과 반력 작용하고, 양의 대전된 바닥과는 인력 작용하게 되어 바닥으로 떨어지므로 부유물질이 제거된다. 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이나 기타 공기 중의 화학물질은 양(+)으로 대전되어 있기 때문에, 이런 물질들이 음이온에 의해 중화가 되어 공기 중에 떠있지 못하고 바닥으로 떨어져 공기 중에서 제거되는 바, 음이온은 냄새 제거제로서도 사용 될 수 있다.
음이온 방식의 공기청정기는 침상의 방전전극을 (-)극으로 하고 이에 대향하는 접지전극을 (+)극으로 하여, 상기 방전전극과 접지전극 사이에 직류고전압을 인가하여 양극 사이에 코로나 방전을 발생시킴으로써 공기중에 다량의 전자를 방출시킨다. 그러나 음이온 방식의 경우 고전압을 인가함으로써 양극 사이에 방전이 일어나는 무성방전 (無聲放電)으로 인해, 음이온 생성시 산화성이 높고 인체에 유해한 영향을 끼치는 오존(
Figure pat00001
)도 발생시킨다.
상기 무성방전에 의한 오존 발생에 대한 기본반응식을 나타내면 아래와 같다.
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
이와 같이 산소는 방전을 통해 오존이 생성되고, 생성된 오존을 오염물질과 작용하여 산소로 환원된다. 오존은 산화제로 사용될 때 유해 잔류물을 전혀 남기지 않고, 살균력이 매우 강하여 박테리아와 바이러스 균을 제거하며 강력한 표백작용을 가질 뿐만 아니라, 담배연기 및 기타 악취를 내는 가스, 각종 유해물질 등의 유기물질과 반응하여 무해화시키는 작용을 갖는 이점이 있으나, 인체에 유해한 작용을 일으키기도 한다.
오존은 어린이, 노약자, 심장병환자 등에게 심각한 영향을 미치는데, 오존농도가 0.1ppm 올라가면 사망자 수가 7%나 늘어난다는 연구결과가 나올 정도로 위험한 기체중의 하나이다. 이런 이유로 각국에서는 오존의 허용농도를 지정하여 강력하게 규제하고 있는 실정이다.
종래의 음이온 발생 공기청정기는, 무성방전에 의해 음이온을 발생시킴과 동시에 부산물인 오존을 필연적으로 발생시키는 문제점이 있었고, 특히, 상기와 같은 오존 발생을 줄이기 위해서는 낮은 전압을 사용하여야 하나, 이러한 경우 오히려 음이온이 적게 발생됨으로써, 본래 의도하는 실내의 공기정화 효과를 충분히 발휘할 수 없는 문제점이 있었다.
음이온 발생만으로 공기중의 부유 세균을 효과적으로 제거할 수 없다는 점에 근거하여 음이온 이외에 양이온도 함께 발생시켜 공기를 정화하는 음/양이온 발생기를 구비한 공기청정방식이 사용되고 있다.
종래 기술은 전압 인가수단에 의해 인가전극에 양극과 음극의 전압을 교대로 인가하면, 유전체가 분극을 일으켜서 접지전극에 접해 있는 공기층에 플라즈마 방전을 발생시킨다. 이에 따라 접지전극 근방에 플라즈마 영역이 형성되어 공기 중의 물분자나 산소분자를 전리 또는 해리시킴으로써 음이온(
Figure pat00006
)과 양이온(
Figure pat00007
)을 발생시키고, 이렇게 발생된 음이온과 양이온은 송풍팬에 의해 적정 공간으로 송풍되면서 공기 중에 부유하고 있는 각종 균류, 유해물질 및 악취 등을 클러스터(cluster) 형태로 둘러싸서 무해화시킴으로써 공기를 정화하게 된다.
그러나, 상기 종래기술에 의한 음/양이온 발생기는 세라믹 칩을 유전체로 하여 공기 중에 플라즈마를 직접적으로 방전하도록 하는 플라즈마 방전방식이기 때문에, 방전소음이 발생되는 문제점이 있고, 또한 좁은 지역에서 공기정화효율이 높은 반면 넓은 지역에서 공기정화효율이 낮다는 문제점이 있었다.
특히, 플라즈마 방전에 따라 이온 발생량이 적을 뿐만 아니라, 발생된 이온이 공기중의 활성산소(
Figure pat00008
)와 반응하면서 인체에 유해한 오존(
Figure pat00009
), 질소산화물(
Figure pat00010
) 등의 2차 오염물질을 발생시킴으로써, 역효과를 초래하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 인체에 유해한 2차 오염물질을 발생시킴이 없고, 또한 방전소음을 일으킴이 없이 다량의 이온을 발생시켜 공기를 정화하는 공기청정기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이온발생기를 이용하는 공기청정기는 음이온과 양이온을 방출하는 이온발생기, 외부공기가 상기 이온발생기에 제공되며 상기 음이온과 상기 양이온이 외부로 배출되도록 기류를 형성하는 송풍부 및 상기 이온발생기의 이온 방출량을 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 이온발생기는 다량의 전자를 방사하여 공기 중에 음이온을 발생시키는 음이온 방전부, 상기 음이온 방전부와 일정 간격을 두고 배치되며 다량의 전자를 방사함으로써 공기 중에 양이온을 발생시키는 양이온 방전부, 상기 음이온 방전부에 음극의 고전압을 인가하고 상기 양이온 방전부에 양극의 고전압을 인가하는 고전압 인가부 및 상기 음이온 방전부와 상기 양이온 방전부 사이에 배치되는 격리판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 음이온 방전부와 상기 양이온 방전부는 와이어 형상의 전극으로서, 상기 전극의 표면에는 미세돌기가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 일정 간격은 상기 양이온과 상기 음이온의 간섭을 고려하여 설정된 것을 특징으로 한다.
상기 공기청정기는 상기 이온발생기의 일면과 연결되어 외부공기가 유입되는 흡입부 및 상기 이온발생기의 타면과 연결되어 상기 양이온 및 상기 음이온이 배출되는 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 공기청정기는 상기 이온발생기의 동작여부를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 공기청정기는 상기 흡입부의 일 측면에 배치되어 외부공기의 오염도를 측정하는 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 이온발생기는 상기 음이온 상기 음이온 방전부 및 상기 양이온 방전부를 복수로 구비하며, 상기 격리판은 상기 음이온 방전부와 상기 양이온 방전부 사이마다 배치되고 전기적으로 중성인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 공기청정기는 전자방사 방식을 이용하여 인체에 유해한 2차 오염물질을 발생시킴이 없고 방전소음 없이 이온을 발생시켜 공기를 정화할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 공기청정기는 방전부 간에 격리판을 배치하여 음이온과 양이온의 상호 간섭 및 충돌현상을 방지하여 양이온 및 음이온 방출 효율이 증대되는 바, 보다 효율적으로 공기를 정화할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 공기청정기는 공기의 오염도에 따라 이온발생기를 제어하여 전력 소모 면에서 보다 효율적으로 공기를 정화할 수 있다.
도 1은 이온 발생에 따른 공기 정화 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온발생기의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온발생기에서 격리판의 역할을 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기청정기의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기청정기에서 방전부와 격리판의 배치를 설명하기 위한 정면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 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.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이온발생기를 이용하는 공기청정기를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 이온 발생에 따른 공기 정화 원리를 설명하기 위한 도면이다.
클러스터 이온이란 음이온, 양이온이 수십 개의 물분자에 둘러 쌓여 소이온 상태로 형성된 것을 말한다. 클러스터 이온은 이온에 비해 수명시간이 길고 바람 등에 의해 이동함으로써 이온보다 더욱 멀리 이동할 수 있으며 동시에 그릴(Grill) 등과 같은 장애물에 대해 소멸률이 현저하게 낮아 공간 속 구석구석 도달 할 수 있는 장점이 있다.
도 1을 참조하면, 이온발생기(100)에서 생성된 양이온(
Figure pat00011
)과 음이온(
Figure pat00012
)에 물분자(
Figure pat00013
)가 달라붙어서 클러스터 이온이 된다. 상기 클러스터 이온은 유해물질을 둘러싼다. 상기 유해물질을 둘러싼 상기 클러스터 이온은 주위의 물분자와 반응하여 활성종인 과산화수소(
Figure pat00014
, 인산화수소(
Figure pat00015
또는 히드록시 라디칼(OH)을 생성한다.
이렇게 생성된 과산화수소(
Figure pat00016
, 인산화수소(
Figure pat00017
또는 히드록시 라디칼(OH)은 강력한 활성을 나타내기 때문에, 공기 중의 각종 유해물질(또는 악취)의 세포막에 있는 수소(H)를 빼앗아 물분자(
Figure pat00018
)로 변환되며, 이 때 세포막에서 수소(H)를 제거당한 유해물질 및 악취는 세포막이 파괴되어 비활성화되고 무해한 물질로 전환된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온발생기의 구성을 도시한 도면이다.
본 실시예에 따른 이온발생기(100)는 종래의 코로나방전 방식 또는 플라즈마 방전 방식과는 달리, 양(+)극과 음(-)극을 갖는 한 쌍의 방전전극을 설치하여 대기를 유전체로 하여 상기 방전전극으로부터 전자를 방전시키는 전자방사 방식을 이용한다.
구체적으로 이온발생기(100)는 한 쌍의 방전전극에 고전압 펄스(고전압이지만 에너지량이 작은 펄스)를 인가하여 공기 중에 직접 전자를 방사시킴으로써, 방사소음을 일으키는 일 없이 방사된 전자가 공기 중의 산소 및 수분과 결합되면서 다량의 클러스터(Cluster) 음이온과 양이온을 발생시키면서도 인체에 유해한 오존, 질소 산화물 등의 2차 오염물질을 발생시키지 않는 이온발생기이다.
도 2를 참조하면, 이온발생기(100)는 방전부(110), 고전압 인가부(120) 및 격리판(130)을 포함할 수 있다.
방전부(110)는 다량의 전자를 방전시켜 이온을 발생시킨다. 방전부(110)는 한 쌍의 방전부로서 음이온 방전부(111)와 양이온 방전부(112)를 포함한다.
음이온 방전부(111)는 인가되는 고전압 펄스에 의해 다량의 전자를 방사하여 공기 중에 음이온을 발생시키고 양이온 방전부(112)는 인가되는 고전압 펄스에 의해 다량의 전자를 방사하여 공기 중에 양이온을 발생시킨다.
음이온 방전부(111)와 양이온 방전부(112)는 일정 간격(d)을 두고 배치된다. 상기 일정 간격이란 음이온 방전부(111)에서 방출되는 음이온과 양이온 방전부(112)에서 방출되는 양이온간 상호 간섭이나 충돌을 방지할 수 있는 정도의 간격을 의미한다.
구체적으로 상기 간격(d)은 전기 안전성, 살균성(또는 항균성) 및 이온발생량을 고려하여 2~5cm 범위 내일 수 있다.
상기 간격(d)이 2cm 미만인 경우에는, 음이온 방전부(111)와 양이온 방전부(112)로부터 이온발생시 접촉으로 인한 스파크 등의 위험성이 있다.
또한 상기 간격(d)이 5cm를 초과하는 경우에는, 음이온 방전부(111)와 양이온 방전부(112)로부터 발생되는 이온이 넓게 분산되어 살균성이 저하되는 문제가 있다. 상기한 바를 고려하면 음이온 방전부(111)와 양이온 방전부(112)간의 간격(d)은 3cm일 수 있다.
방전부(110)는 방전 표면적을 넓게 하기 위해 브러쉬(Brush)형상의 전극일 수 있다. 다른 실시예에 의하면 방전부(110)는 와이어 형상의 전극일 수 있으며 방전 표면적을 넓게 하기 위해 그 표면에 미세한 돌기를 구비할 수 있다. 이 경우 방전 표면적이 넓어지는 바 더 많은 이온을 발생시킬 수 있다.
고전압 인가부(120)는 방전부(110)가 클러스터 이온을 발생시키도록 방전부(110)에 연결되며 고전압 펄스를 인가한다.
구체적으로 고전압 인가부(120)는 음이온 방전부(111)와 양이온 방전부(112)에 각각 연결되어 있으며, 음(-)의 고전압과 양(+)의 고전압을 각각 해당 방전부(111, 112)에 출력한다. 고전압 인가부(120)는 제어부(700)의 제어에 따라 출력하는 전압의 크기를 조절함으로써 이온의 발생량을 조절할 수 있다.
격리판(130)은 음이온 방전부(111)에서 방출되는 음이온과 양이온 방전부(112)에서 방출되는 양이온 간에 충돌이나 간섭을 방지하는 역할을 한다.
각 방전부(111, 112)에서 이온의 방출은 방사형으로 이루어지는 바, 음이온 방전부(111)와 양이온 방전부(112)가 마주보는 방향을 향해서도 이온이 방출된다. 이 경우 상기 음이온과 상기 양이온간에 상호 간섭 및 충돌이 일어날 수 있다.
이를 방지하기 위해 격리판(130)은 음이온 방전부(111)와 양이온 방전부(112)의 사이에 배치된다. 격리판(13)은 음이온 방전부(111)와 양이온 방전부(112) 사이의 간격(d)의 2분의 1이 되는 지점에 배치될 수 있다.
격리판(130)은 상기 상호 간섭 및 충돌 현상을 적절히 방지할 수 있도록 전기적으로 중성인 재질로 형성될 수 있다.
격리판(130)의 형상은 판 형일 수 있으나 이에 한정되지 않고 상기 상호 간섭 및 충돌 현상을 막기 위해 각 방전부(111, 112)에서 방출되는 이온들이 적절히 격리될 수 있도록 방전부(110)의 형상을 고려하여 결정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온발생기에서 격리판의 역할을 설명하기 위한 평면도이다.
연결 구조를 설명하면 음이온 방전부(111)와 양이온 방전부(112)는 바닥면에 수직인 방향으로 연결된 와이어 형상 전극이다. 일정 수준의 장력을 유지하도록 각 방전부(111, 112)의 양 끝단은 용수철과 연결될 수 있다. 음이온 방전부(111)와 양이온 방전부(112)의 사이에는 격리판(130)이 배치되어 있다.
도 3은 상기 연결 구조를 위에서 바라본 평면도이다. 각 방전부(111, 112)는 와이어 형상인바 와이어의 실제 굵기는 도시된 것과 다르나 설명의 편의를 위해 강조하여 예시적으로 도시된 것이다.
음이온 방전부(111)와 양이온 방전부(112)는 각각 음이온과 양이온을 방출한다. 그 방향은 방사형이므로 음이온 방전부(111)와 양이온 방전부(112)가 마주 보는 방향으로도 이온이 방출된다. 상기 마주 보는 방향으로 방출되는 양이온과 음이온이 만나면 결국 클러스터 이온이 되기 전에 사라지게 되어 이온 발생량이 낮아지게 된다.
격리판(130)은 음이온 방전부(111)와 양이온 방전부(112)가 마주보는 방향인 그 사이 지점에 배치되어 이러한 간섭 및 충돌 현상을 방지한다. 도 3의 평면도를 기준으로 하측에서 상측으로 향하는 기류가 형성된 경우 방출되는 양이온과 음이온은 간섭을 최소화하면서 방출되어 더 많은 이온이 클러스터화 될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기청정기의 구성을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기청정기(800)는 이온발생기(100), 흡입부(200), 송풍부(300), 센서부(400), 디스플레이부(500), 배출부(600) 및 제어부(700)를 포함할 수 있다.
이온발생기(100)는 도 2 및 도 3에서 설명한 바와 동일하다.
흡입부(200)는 외부 공기를 이온발생기(100)에 제공한다. 이온발생기(100)는 전자방사 방식을 이용하는 바, 유전체에 해당하는 공기를 필요로 사용하기 때문이다.
구체적으로 흡입부(200)는 이온발생기(100)의 일면에 연결되어 흡입부(200)를 통해 유입되는 외부 공기를 이온발생기(100)에 제공한다.
흡입부(200)는 흡입 그릴(미도시)을 구비할 수 있다. 이에 한정되지 않으며 메쉬 형태의 그물망 등 외부 공기만이 유입되도록 하는 형태의 수단을 구비할 수 있다. 또한 흡입부(200)는 먼지보다 큰 부유물질을 걸러낼 수 있는 필터(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 필터에는 헤파필터, 탈취필터 등 다양한 필터가 포함된다.
상기 헤파필터는 공기 중의 먼지 등을 제거하는 에어필터로서 등급에 따라 3
Figure pat00019
의 입자에 대해 85~99.975%의 포집능력을 가진다. 상기 탈취필터의 종류로는 물리적 방식으로 냄새 분자를 흡착하는 활성탄 필터와 화학적 방식으로 유해가스를 분해하는 광촉매 필터가 있다.
송풍부(300)는 외부 공기가 흡입부(200)에서 이온발생기(100)를 향하도록 기류를 형성한다. 송풍부(300)는 팬(미도시)을 구비한다. 송풍부(300)는 제어부(700)와 연결되어 제어부(700)의 제어에 따라 동작한다.
송풍부(300)의 위치는 흡입부(200)와 이온발생기(100) 사이가 될 수 있고, 그 반대편인 이온발생기(100)와 배출부(600)의 사이가 될 수 있다. 다만 상기 위치에 한정되지 않으며 외부 공기가 흡입부(200)를 통해 유입되고 배출부(600)를 통해 배출되는 방향으로 기류를 형성하도록 다양한 위치 및 방향으로 배치될 수 있다. 송풍부(300)는 원활한 기류형성을 위해 복수로 존재할 수 있다.
센서부(400)는 공기청정기(800)가 설치된 실내 공기의 오염도를 측정한다.
센서부(400)는 가스센서(미도시)를 구비할 수 있다. 가스 센서로는 산화주석을 주원료로 하고, 여기에 귀금속 촉매를 넣어 응답속도 및 선택성을 개선한 것을 많이 사용하는데, 실내 공기 중에 가연성 가스, 환원성 가스, 유기용제 가스, 수증기 등이 많으면 그 저항이 작아지는 원리를 이용하여 실내 가스의 양을 감지하게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면 센서부(400)는 먼지 농도 센서(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 먼지 농도 센서는 유입되는 공기 중에 포함되어 있는 먼지의 농도를 측정한다.
센서부(400)는 제어부(700)와 연결되어 측정한 외부 공기의 오염도를 제어부(700)에 전달한다. 여기서 오염도는 양수로서 값이 증가할수록 오염 정도가 심한 것을 의미한다.
센서부(400)는 흡입부(200)의 일 측면에 배치되어 흡입부(200)로 유입되는 외부 공기의 오염도를 측정한다. 다만 상기 위치에 한정되지 않으며 센서부(400)는 흡입부(200)의 외부, 이온발생기(100)의 일 측면 등 유입되는 공기의 오염도를 측정할 수 있는 다양한 위치에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면 센서부(400)는 복수로 존재하며 제1 센서부(401)는 유입되는 공기의 오염정도를 측정하고 제2 센서부(402)는 배출부(600)에서 배출되는 공기의 오염정도를 측정할 수 있다.
이 경우 기 설정된 값에 따른 오염여부(내지 오염정도)가 아니라 실내공기와 정화된 공기간 오염 정도를 고려하여 상대적 오염도를 계산할 수 있으므로 오염도를 더욱 세밀하게 확인할 수 있다는 장점이 있다.
디스플레이부(500)는 센서부(400)가 측정한 오염도, 이온발생기(100)의 동작 여부에 관한 정보 등을 표시한다.
이온발생기(100)는 동작하더라도 동작여부를 육안으로 확인할 수 없는 바, 디스플레이부(500)는 이온발생기(100)의 동작여부를 표시할 수 있다.
디스플레이부(500)는 공기청정기(800)가 다른 실시예에 따라 필터를 구비한 경우 필터 교체(내지 세척)에 관한 정보를 더 표시할 수 있다. 이 경우 디스플레이부(500)는 기 설정된 주기마다 상기 필터를 교체(세척)하도록 알람을 주는 알람부(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 알람은 디스플레이부(500)에 구비된 스피커(미도시)를 통해 소리로 전달되거나 디스플레이부(500)를 통해 시각적으로 전달될 수 있다.
사용자는 디스플레이부(500)를 통해 공기의 오염정도와 이온발생기(100) 동작 여부를 육안으로 확인할 수 있으며, 공기청정기(800)에서 필터를 추가적으로 사용하는 경우에는 필터 관리에 대한 정보를 표시해주므로 유지관리가 용이하게 된다.
배출부(600)는 이온발생기(100)에서 발생한 이온을 배출한다. 구체적으로 배출부(600)는 이온발생기(100)의 타면에 연결되어 흡입부(200)를 통해 유입된 공기와 함께 각 방전부(111, 112)에서 발생한 음이온과 양이온을 배출한다.
배출부(600)의 형태는 흡입부(200)와 유사하게 공기와 이온만을 배출하도록 배출 그릴(미도시)를 구비할 수 있다. 또한 배출부(600)는 부유물질을 걸러내는 필터(미도시)를 더 구비할 수 있다. 상기 필터에는 헤파필터, 탈취필터 등 다양한 필터가 포함된다.
제어부(700)는 센서부(400)가 측정한 오염도를 수신하고 이온발생기(100)와 디스플레이부(500)의 동작을 제어한다.
구체적으로 제어부(700)는 센서부(400)가 측정한 오염도에 따라 고전압 인가부(120)가 출력하는 전압의 크기를 조절하여 이온발생기(100)에서 방출하는 이온량을 제어할 수 있다.
센서부(400)에서 측정된 오염도가 기 설정된 상한 값 이상인 경우 제어부(700)는 고전압 인가부(120)가 전압을 기준 전압보다 높이도록 제어한다. 더 많은 클러스터 이온을 통해 빠르게 공기를 정화하기 위함이다.
센서부(400)에서 측정된 오염도가 기 설정된 하한 값 이하인 경우 제어부(700)는 고전압 인가부(120)가 출력하는 전압을 기준 전압보다 낮추도록 제어한다.
센서부(400)에서 측정된 오염도가 기 설정된 상한 값보다 작고 하한 값보다 큰 경우 제어부(700)는 고전압 인가부(120)가 기준 전압을 출력하도록 제어한다.
상기 기준 전압은 고전압 인가부(120)의 최대 출력과 방전부(110)에서 방출되는 이온의 양을 고려하여 설정될 수 있다. 상기 기준 전압의 값은 5kV이상 11kV이하 일 수 있다.
제어부(700)가 고전압 인가부(120)를 제어함에 있어 상기한 세 가지 경우의 수로 나누는 것은 예시이며, 제어부(700)는 상기 측정된 오염도를 복수의 구획으로 나누어 그에 상응하는 전압을 고전압 인가부(120)가 출력하도록 제어할 수도 있다.
상기와 같이 제어부(700)는 공기의 오염 정도에 따라 고전압 인가부(120)를 제어하는 바, 공기청정기(800)의 전력소모를 줄일 수 있다.
제어부(700)는 이온발생기(100)의 동작 여부를 표시하도록 디스플레이부(500)를 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 공기청정기(800)가 흡입부(200)나 배출부(600)에 필터를 구비하는 경우, 센서부(400)가 복수로 존재하여 제1 센서부(401)가 흡입부(200)쪽에 위치하고 제2 센서부(402)가 배출부(600) 쪽에 위치할 수 있다. 이 경우 제어부(700)는 제2 센서부(402)가 측정한 오염도에서 제1 센서부(401)가 측정한 오염도를 뺀 값인 상대적 오염도를 이용하여 제어 동작을 수행할 수 있다.
상대적 오염도가 음수로서 그 절대값이 클수록 실내 공기의 오염도가 높은 것을 의미하므로 제어부(700)는 고전압 인가부(120)에서 상기 기준전압보다 더 높은 전압을 출력하도록 제어한다.
상대적 오염도가 음수로서 그 절대값이 작을수록 실내 공기 오염도는 높지 않은 것을 의미하므로 제어부(700)는 고전압 인가부(120)에서 기준 전압을 출력하거나 그보다 낮은 전압을 출력하도록 제어한다.
상대적 오염도가 양수인 경우 오히려 실내공기가 공기청정기(800)에 의해 오염되고 있다는 것을 의미한다. 이 경우에는 제어부(700)가 상기 필터의 교체 또는 세척이 필요하다는 알람을 주도록 디스플레이부(500)를 제어한다.
상기와 같이 복수의 센서부(400)를 통해 유입되는 공기와 배출되는 공기의 오염도를 각각 측정하는 경우 상대적 오염도를 이용하여 상기 필터의 정확한 교체(세척)시기를 알 수 있다.
제어부(700)는 디스플레이부(500)의 알람에 따라 상기 필터의 교환(세척)이 이루어진 경우 해당 시점을 저장하고 디스플레이부(500)에는 상기 필터의 교환(세척)이 수행된 것으로 표시하도록 제어한다.
제어부(700)는 공기청정기(800)의 동작 시간을 모니터링하여 상기 세척 시점으로부터 기 설정된 시간이 도과한 경우 디스플레이부(500)가 세척 알람을 주도록 제어할 수 있다. 상기 기 설정된 시간은 공기청정기(800)가 구비하는 필터의 수명을 고려하여 설정될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 공기청정기(800)는 전자방사 방식을 이용하여 오존을 포함한 인체에 유해한 2차 오염물질을 발생시킴이 없고 방전소음 없이 이온을 발생시켜 공기를 정화할 수 있다.
또한 방전부(111, 112) 간에 격리판(130)을 배치하여 음이온과 양이온의 상호 간섭 및 충돌현상을 방지하여 양이온 및 음이온 방출 효율이 증대되는 바, 보다 효율적으로 공기를 정화할 수 있다.
또한 센서부(400)에서 측정된 공기의 오염도에 따라 이온발생기(100)를 제어하여 전력 소모 면에서 보다 효율적으로 공기를 정화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기청정기에서 방전부와 격리판의 배치를 설명하기 위한 정면도이다.
연결구조는 도 3에서 설명한 바와 동일하나, 음이온 방전부(111)와 양이온 방전부(112)를 복수로 구비하며, 각 방전부(111, 112)의 사이마다 격리판(130)이 배치되어 있다.
도 5는 상기한 방식으로 연결된 형태의 이온발생기(100)를 포함한 공기청정기(800)를 정면으로 바라보았을 때의 도면이다.
본 실시예에 따른 공기청정기(800)는 방전부(110)를 복수로 구비하게 되는 바, 클러스터 이온의 발생량이 많아 흡연 부스와 같이 다량의 공기 오염이 발생하게 되는 공간에 설치하기 적합하다.
본 발명은 특정 기능들 및 그의 관계들의 성능을 나타내는 방법 단계들의 목적을 가지고 위에서 설명되었다. 이러한 기능적 구성 요소들 및 방법 단계들의 경계들 및 순서는 설명의 편의를 위해 여기에서 임의로 정의되었다.
상기 특정 기능들 및 관계들이 적절히 수행되는 한 대안적인 경계들 및 순서들이 정의될 수 있다. 임의의 그러한 대안적인 경계들 및 순서들은 그러므로 상기 청구된 발명의 범위 및 사상 내에 있다.
추가로, 이러한 기능적 구성 요소들의 경계들은 설명의 편의를 위해 임의로 정의되었다. 어떠한 중요한 기능들이 적절히 수행되는 한 대안적인 경계들이 정의될 수 있다. 마찬가지로, 흐름도 블록들은 또한 어떠한 중요한 기능성을 나타내기 위해 여기에서 임의로 정의되었을 수 있다.
확장된 사용을 위해, 상기 흐름도 블록 경계들 및 순서는 정의되었을 수 있으며 여전히 어떠한 중요한 기능을 수행한다. 기능적 구성 요소들 및 흐름도 블록들 및 순서들 둘 다의 대안적인 정의들은 그러므로 청구된 본 발명의 범위 및 사상 내에 있다.
본 발명은 또한 하나 이상의 실시 예들의 용어로, 적어도 부분적으로 설명되었을 수 있다. 본 발명의 실시 예는 본 발명, 그 측면, 그 특징, 그 개념, 및/또는 그 예를 나타내기 위해 여기에서 사용된다. 본 발명을 구현하는 장치, 제조의 물건, 머신, 및/또는 프로세스의 물리적인 실시 예는 여기에 설명된 하나 이상의 실시 예들을 참조하여 설명된 하나 이상의 측면들, 특징들, 개념들, 예들 등을 포함할 수 있다.
더구나, 전체 도면에서, 실시 예들은 상기 동일한 또는 상이한 참조 번호들을 사용할 수 있는 상기 동일하게 또는 유사하게 명명된 기능들, 단계들, 모듈들 등을 통합할 수 있으며, 그와 같이, 상기 기능들, 단계들, 모듈들 등은 상기 동일한 또는 유사한 기능들, 단계들, 모듈들 등 또는 다른 것들일 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 이온발생기
110 : 방전부
111 : 음이온 방전부
112 : 양이온 방전부
120 : 고전압 인가부
130 : 격리판
200 : 흡입부:
300 : 송풍부
400 : 센서부
500 : 디스플레이부
600 : 배출부
700 : 제어부
800 : 공기청정기

Claims (7)

  1. 음이온과 양이온을 방출하는 이온발생기;
    외부공기가 상기 이온발생기에 제공되며 상기 음이온과 상기 양이온이 외부로 배출되도록 기류를 형성하는 송풍부 및
    상기 이온발생기의 이온 방출량을 제어하는 제어부를 포함하고
    상기 이온발생기는
    다량의 전자를 방사하여 공기 중에 음이온을 발생시키는 음이온 방전부;
    상기 음이온 방전부와 일정 간격을 두고 배치되며 다량의 전자를 방사함으로써 공기 중에 양이온을 발생시키는 양이온 방전부;
    상기 음이온 방전부에 음극의 고전압을 인가하고 상기 양이온 방전부에 양극의 고전압을 인가하는 고전압 인가부 및
    상기 음이온 방전부와 상기 양이온 방전부 사이에 배치되는 격리판을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기청정기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 음이온 방전부와 상기 양이온 방전부는 와이어 형상의 전극으로서, 상기 전극의 표면에는 미세돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 공기청정기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 일정 간격은 상기 양이온과 상기 음이온의 간섭을 고려하여 설정된 것을 특징으로 하는 하는 공기청정기.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 이온발생기의 일면과 연결되어 외부공기가 유입되는 흡입부; 및
    상기 이온발생기의 타면과 연결되어 상기 양이온 및 상기 음이온이 배출되는 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기청정기.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 이온발생기의 동작여부를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기청정기.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 흡입부의 일 측면에 배치되어 외부공기의 오염도를 측정하는 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기청정기.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 이온발생기는
    상기 음이온 방전부 및 상기 양이온 방전부를 복수로 구비하며,
    상기 격리판은 상기 음이온 방전부와 상기 양이온 방전부 사이마다 배치되고 전기적으로 중성인 것을 특징으로 하는 공기청정기.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113124528A (zh) * 2021-04-09 2021-07-16 青岛海信日立空调系统有限公司 一种空气净化装置及其控制方法、空调器

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