KR20210115510A - 제균장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제균장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 제균장치는 공기가 유입되는 제 1면과 공기가 토출되는 제 2면을 형성하는 프레임; 상기 프레임 내에 배치되는 하나 이상의 방전전극; 및 상기 방전전극과 교대로 배열되는 복수의 접지전극을 포함하고, 상기 방전전극은 상기 접지전극과 나란한 방향으로 연장되는 골격과; 상기 골격으로부터 상기 제 1면을 향해 돌출되는 제 1방전침과; 상기 골격으로부터 상기 제 2면을 향해 돌출되는 제 2방전침을 포함하고, 상기 접지전극이 연장된 방향과 나란한 임의의 회전축을 기준으로 소정 각도 기울어짐으로 인해, 유동방향과 나란한 방전전극과 접지전극의 교대배치에 의해 방전처리영역이 유동방향과 수직하게 형성되므로, 제균장치를 통과하는 공기 전체를 살균처리할 수 있고, 넓은 방전처리영역을 갖는 제균장치를 프레임 내에 컴펙트화하여 설계할 수 있는 이점이 있다.

Description

제균장치 {Sterilizing Apparatus}
본 발명은 제균장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방전전극과 접지전극의배치구조에 관한 것이다.
제균장치는 공기조화기의 내부에 배치되어, 유입된 공기에 함유된 세균이나 악취유발분자와 같은 오염물질을 제거하여, 청정한 공기질을 유지하는 기능을 수행한다.
상기 제균장치는 고전압을 인가받아 플라즈마 방전을 발생시키는 방전전극과 접지전극을 포함하고, 발생된 플라즈마 방전에 의해 오염물질을 이온화시켜 제거하는 메커니즘을 통해 살균작용을 수행한다.
하지만, 종래의 제균장치는 방전처리영역이 유동방향과 나란하게 형성되어, 방전처리영역을 넓히는 데 한계가 있었고, 공기조화기로 유입되는 다량의 공기를 전부 제균처리하는 데 어려움이 있었다.
상기한 문제를 해결하고자, 방전처리영역을 유동방향과 수직하게 형성시키고자 하는 시도가 있었으나, 방전전극과 접지전극의 배치로 인하여 유동공기에 작용하는 저항이 커져 공기조화기의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
아울러, 방전처리영역에 형성된 전계가 불균일하게 분포됨에 따라, 특정 영역으로 유입된 공기는 살균처리되지 못하고 토출되게 되어, 낭비되는 전력이 발생하는 바, 제균효율이 저감되는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 방전전극과 접지전극에 의해 형성되는 방전처리영역을 증대시켜, 공기조화기 내에 유동하는 공기 전체를 살균처리할 수 있는 제균장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는 방전처리영역에 형성되는 전계를 균일하게 분포시켜, 살균처리되지 않고 제균장치를 통과하는 공기량을 감소시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 제균장치 구조에 의해 발생하는 유동저항을 최소화하여, 제균장치를 통과한 공기의 유속이 감소됨에 따라 발생할 수 있는 공기조화기 성능저하를 방지하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 제균장치는, 공기가유입되는 제 1면과 공기가 토출되는 제 2면을 형성하는 프레임; 상기 프레임 내에 배치되는 방전 전극; 상기 제 1면으로부터 상기 제 2면을 향하는 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 복수의 접지전극을 포함한다.
상기 방전전극과 상기 접지전극은 교대로 배열된다.
상기 방전전극은, 상기 접지전극과 나란한 방향으로 연장되는 골격; 상기 골격으로부터 상기 제 1면을 향하여 돌출되는 제 1방전침; 및 상기 골격으로부터 상기 제 2면을 향하여 돌출되는 제 2방전침을 포함한다.
상기 방전전극은 상기 접지전극이 연장된 방향과 나란한 임의의 회전축을 기준으로 소정 각도 기울어진다.
상기 골격은 상기 제 1면을 향해 형성된 제 1절곡포인트와, 상기 제 2면을 향해 형성된 제 2절곡포인트를 가질 수 있다.
상기 제 1방전침은 상기 제 2절곡포인트에 형성될 수 있고, 상기 제 2방전침은 상기 제 1절곡포인트에 형성될 수 있다.
상기 제 1방전침의 끝단부와 상기 제 1절곡포인트를 잇는 가상의 선과, 상기 제 2방전침의 끝단부와 상기 제 2절곡포인트를 잇는 가상의 선은 상기 골격이 연장되는 방향과 나란할 수 있다.
상기 골격, 상기 제 1방전침 및 상기 제 2방전침은 동일 평면 상에 위치할 수 있다.
상기 제 1방전침의 끝단부와 상기 접지전극 간의 최소거리와 상기 제 2방전침의 끝단부와 상기 접지전극 간의 최소거리는 동일할 수 있다.
상기 방전전극이 기울어진 각도는 10˚와 20˚ 사이 범위 내일 수 있다.
상기 제 1방전침의 끝단부와 상기 접지전극 간의 최소거리와 상기 제 2방전침의 끝단부와 상기 접지전극 간의 최소거리는 4mm와 9mm 사이 범위 내일 수 있다.
상기 프레임은 상기 프레임이 형성하는 내부 공간을 제 1제균영역과 제 2제균영역으로 양분하는 격벽을 포함할 수 있다.
상기 방전전극과 상기 접지전극은 상기 제 1제균영역과 상기 제 2제균영역에 분배되어 배치될 수 있다.
상기 제 1제균영역과 상기 제 2제균영역은 상기 격벽을 기준으로 대칭될 수 있다.
상기 제 1면과 상기 제 2면의 중심선을 기준으로 상측에 배치된 상기 방전전극은 상기 제 2면을 향하여 하측으로 기울어질 수 있고, 상기 제 1면과 상기 제 2면의 중심선을 기준으로 하측에 배치된 상기 방전전극은 상기 제 2면을 향하여 상측으로 기울어질 수 있다.
상기 방전전극에 고전압을 인가하는 고전압전선과, 상기 접지전극을 연결하는 접지전선 중 어느 하나는 상기 격벽 내에 배치될 수 있다.
상기 프레임은 공기가 유동하는 유로 상에 설치된다.
상기 접지전극은 상기 공기가 유동하는 방향과 교차하는 방향으로 연장될 수 있다.
상기 제 1방전침은 상기 골격으로부터 상기 공기 유동방향의 상류측으로 돌출될 수 있다.
상기 제 2방전침은 상기 골격으로부터 상기 공기 유동방향의 하류측으로 돌출될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 제균장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째,　유동방향과 나란한 방전전극과 접지전극의 교대배치에 의해 방전처리영역이 유동방향과 수직하게 형성되므로, 제균장치를 통과하는 공기 전체를 살균처리할 수 있고, 넓은 방전처리영역을 갖는 제균장치를 프레임 내에 컴펙트화하여 설계할 수 있는 장점이 있다.
둘째,　유동방향에 대하여 소정각도를 이루는 방전전극의 배치를 통해, 방전전극과 접지전극 사이에 발생하는 스트리머 방전을 촉진시켜, 제균장치 내에 형성되는 방전처리영역을 극대화시킴으로써, 낭비되는 소모전력을 줄이고, 제균효율을 향상시킬 수 있는 장점도 있다.
셋째,　방전전극이 유동방향과 이루는 각도범위를 조절함으로 인해, 유동공기에 작용하는 유동저항을 최소화하여, 공기조화기의 송풍성능을 저하시키지 않고, 스트리머 방전만을 선택적으로 촉진시킬 수 있는 장점도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 내부 구성의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제균장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제균장치의 정면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 A영역의 확대도이다.
도 5(a)는 본 발명의 실시예에 따른 방전전극의 상면도이다.
도 5(b)는 본 발명의 실시예에 따른 접지전극의 상면도이다.
도 6은 플라즈마 방전의 종류를 나타내는 개념도로서, (a)는 방전 전극에 양의 전압이 인가된 경우이고, (b)는 방전 전극에 음의 전압이 인가된 경우의 개념도이다.
도 7은 플라즈마 방전 영역을 통과하는 공기의 살균 원리를 나타내는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제균장치를 도 3에 개시된 A-A'방향으로 절개한 B영역의 측면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 제균장치를 도 3에 개시된 A-A'방향으로 절개한 C영역의 측면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 제균장치의 효율을 종래기술과 비교한 것으로, (a)는 종래기술에 따른 제균장치의 방전현상을 나타낸 것이고, (b)는 본 발명의 실시예에 따른 제균장치의 방전현상을 나타낸 것이다.
도 11은 방전전극의 기울기에 따른 송풍저항의 크기를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 제균장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예가 적용되는 공기조화기(10)는, 원통 형상의 본체와, 본체의 하부에 구비되어 공기가 흡입되는 흡입구(12)와, 본체의 상부에 구비되어 흡입구(12)로 흡입된 공기가 토출되는 토출구(13)와, 본체 내부에 구비되어 흡입구(12)측에서 토출구(13)측으로 공기를 유동시키는 송풍팬(11)과, 흡입된 공기를 플라즈마 방전을 이용하여 살균 처리하는 제균장치(S)를 구비할 수 있다.
공기조화기(10)는 공기가 흡입되는 흡입구(12)가 제균장치(S)의 하측에 구비되고, 공기가 외부로 토출되는 토출구(13)가 제균장치(S)의 상측에 구비될 수 있다.
또한, 제균장치(S)의 상측으로 공기를 유동시키는 송풍팬(11)이 배치될 수 있다. 이 경우에, 토출구(13)는 송풍팬(11)의 상측에 형성될 수 있다. 즉, 송풍팬(11)은 제균장치(S)과 토출구(13)의 사이에 배치될 수 있다.
도 1에서 도시된 공기조화기(10)의 형상은 예시적인 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
한편, 공기조화기(10)의 본체 내부에는 송풍팬(11)을 구동시키는 모터(미도시), 각종 회로 부품, 필터 등이 수용될 수 있다. 송풍팬(11)은, 외부의 오염된 공기를 흡입하여, 정화된 공기를 외부로 다시 배출시키는 기능을 수행할 수 있다.
송풍팬(11)은, 제균장치(S)의 하측에서 제균장치(S)의 상측으로 공기가 유동하도록, 제균장치(S)의 상측에 구비될 수 있다. 이에 따라, 공기는 흡입구(12), 제균장치(S), 토출구(13) 순서로 흐를 수 있다. 또한, 흡입구(12)와 송풍팬(11) 사이에는 각종 필터(filter)가 배치될 수도 있다.
제균장치(S)는 본체의 내부에 배치되어 흡입구(12)로 흡입된 공기를 살균 처리하여 정화할 수 있다. 제균장치(S)는 둘레가 본체의 내부 둘레와 같은 형상으로 형성될 수 있다.
공기조화기(10)는 공기 중에 함유된 이물질을 포집하는 집진부(14)와, 열교환기(15)를 포함할 수 있다. 이러한 공기조화기는 흡입구(12)로부터 토출구(13)를 향하는 방향으로 제균장치(S), 집진부(14), 열교환기(15) 및 송풍팬(11)이 순차적으로 설치될 수 있다.
제균장치(S)는 전반적으로 사각루프형일 수 있고(도 2, 도 3참조), 공기조화기(10) 내에서 공기유동방향을 따라, 제균장치(S)로 공기가 유입되는 제 1면(26)과 제균장치(S)로부터 공기가 토출되는 제 2면(27)이 각각 형성될 수 있다.
제 1면(26)은 공기조화기(10) 내에서 본체의 하측과 마주보도록 배치될 수 있고, 제 2면(27)은 공기조화기(10) 내에서 본체의 상측과 마주보도록 배치될 수 있다.
제 1면(26)과 제 2면(27)의 자세한 구조와 배치에 관해서는 후술하도록 한다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 제균장치(S)의 전체적인 구성을 설명한다.
제균장치(S)의 전체적인 형상은 프레임(20)에 의해 형성될 수 있다.
프레임(20)은 사각 폐루프 형상일 수 있고, 내부에 방전전극(30)과 접지전극(40)이 배치될 수 있는 공간을 형성할 수 있다.
프레임(20)은 전면바디(21)와 후면바디(22)의 결합체일 수 있고, 전면바디(21)와 후면바디(22)는 동일한 형태를 가지고, 서로 부착되어 프레임(20)을 형성할 수 있다.
전면바디(21)와 후면바디(22)는 내부에 동일면적의 개구부를 가질 수 있고, 상기 개구부를 통해 공기가 유입 및 토출될 수 있다.
공기는 전면바디(21)의 전방면을 통해 유입되어, 후면바디(22)의 후방면을 통해 토출될 수 있고, 이에 따라, 상기한 전면바디(21)의 전방면에 의해 형성된 개구부를 제 1면(26)으로 정의할 수 있고, 상기한 후면바디(22)의 후방면에 의해 형성된 개구부를 제 2면(27)으로 정의할 수 있을 것이다.
공기는 제 1면(26)으로부터 제 2면(27)을 향하여 유동할 수 있고, 방전전극(30)과 접지전극(40) 사이의 공간을 통해 유동할 수 있다.
프레임(20)은 사각 폐루프 형상일 수 있고, 이에 따라, 프레임(20)의 구성을 상측에 위치한 상측프레임(20a)와, 하측에 위치한 하측프레임(20b)과, 좌우 양측에 위치한 제 1사이드프레임(20c) 및 제 2사이드프레임(20d)으로 분할할 수 있다.
다만, 상기와 같은 프레임(20) 구성을 하위구성(20a, 20b, 20c, 20d)으로 분할한 것은 설명의 편의를 위하여 임의로 구분한 개념일 뿐, 상기 하위구성은 청구범위를 제한하지 않는다.
프레임(20)의 중앙에는 격벽(25)이 형성될 수 있고, 격벽(25)은 상측프레임(20a)으로부터 하측프레임(20b)까지 연장되어 형성될 수 있다.
격벽(25)은 상측프레임(20a)과 하측프레임(20b) 모두에 수직하게 연장될 수 있고, 격벽(25)으로부터 제 1사이드프레임(20c)까지의 거리와 제 2사이드프레임(20d)까지의 거리는 동일할 수 있다.
또한, 격벽(25)은 사이드프레임(20c, 20d)과 평행하게 배치될 수 있다.
격벽(25)에 의해 프레임(20) 내부의 공간은, 도 3기준 좌측에 형성된 제 1제균영역(S1)과, 도 3기준 우측에 형성된 제 2제균영역(S2)으로 구분될 수 있다.
제 1제균영역(S1)과 제 2제균영역(S2)의 부피는 동일할 수 있고, 방전전극(30)과 접지전극(40)은 제 1제균영역(S1)과 제 2제균영역(S2) 각각에 분배되어 배치될 수 있다.
방전전극(30)과 접지전극(40)은 격벽(25)을 기준으로 대칭되도록 배치될 수 있고, 이에 따라, 제 1제균영역(S1)과 제 2제균영역(S2)은 격벽(25)을 기준으로 서로 대칭된다고 달리 표현할 수도 있을 것이다.
접지전극(40)은 사이드패널(20c, 20d) 및 격벽(25)과 수직한 방향으로 연장될 수 있고, 제 1제균영역(S1)에 배치된 접지전극의 양 끝은 각각 제 1사이드패널(20c)과 격벽(25)에 접촉될 수 있고, 제 2제균영역(S2)에 배치된 접지전극의 양 끝은 각각 제 2사이드패널(20d)과 격벽(25)에 접촉될 수 있다.
접지전극(40)은 평판형일 수 있고, 접지전극(40)은 상하측프레임(20a, 20b)과 평행하게 배치될 수 있다.
접지전극(40)은 복수개가 서로 이격되게 배치될 수 있고, 각 접지전극(40) 간의 간격은 모두 동일할 수 있다.
방전전극(30)은 복수개의 접지전극(40) 사이사이에 복수개가 배치될 수 있고, 각 방전전극(30) 간의 거리는 모두 동일할 수 있다.
또한, 방전전극(30)은 평판형일 수 있고, 상하측프레임(20a, 20b)과 평행하게 배치될 수 있다.
방전전극(30)과 접지전극(40)은 서로 나란하게 배치될 수 있고, 제 1면(26)으로부터 제 2면(27)을 향하는 방향과 교차하는 방향으로 연장된 길이를 가진다고 표현할 수 있다.
접지전극(40)은 프레임(20) 내부에 배치된 접지전선(40a)과 연결될 수 있고, 전면바디(21)의 우측하단부에는 접지전선(40a)이 연결되는 접지단자홈(21a)이 형성될 수 있다.
방전전극(30)은 프레임(20) 내부에 배치된 고전압전선(30a)과 연결될 수 있고, 후면바디(22)의 좌측상단부에는 고전압전선(30a)이 연결되는 고전압단자홈(22a)이 형성될 수 있다.
제균장치(S)는 고전압단자홈(22a)을 통해 고전압서플라이어(미도시)로부터 고전압전선(30a)을 통해 방전전극(30)으로 고전압을 인가할 수 있다.
고전압전선(30a)과 접지전선(40a)은 전선의 형태에 국한되지 않고, 전압을 인가시킬 수 있는 통전물질로 구성된 도체일 수 있다.
사이드패널(20c, 20d)에는 전면바디(21)와 후면바디(22)가 결합될 시 발생하는 간극이 형성될 수 있고, 방전전극(30)은 상기 간극을 통해 사이드패널(20c, 20d) 내에 배치된 고전압전선(30a)과 접촉될 수 있다.
접지전선(40a)은 격벽(25) 내에 배치될 수 있고, 접지전극(40)은 격벽(25) 내로 일부 삽입되어 접지전선(40a)과 접촉될 수 있다.
접지전선(40a)은 격벽(25) 내에 상하로 배치될 수 있고, 접지전선(40a)의 하측은 하측프레임(20b) 내부를 통해 연장되어 접지단자홈(21a)을 통해 제균장치(S) 내에 형성된 회로를 그라운딩처리할 수 있다.
고전압전선(30a)은 사이드프레임(20c, 20d) 내에 배치될 수 있고, 상하로 배치되어 제 1제균영역(S1)과 제 2제균영역(S2)에 배치된 방전전극(30) 각각과 모두 연결될 수 있다.
전면바디(21)와 후면바디(22)에는 개구된 영역이 공유된 제 1관통공(23)과 제 2관통공(24)이 형성될 수 있다.
제 1관통공(23)은 제 1제균영역(S1) 및 제 2제균영역(S2)의 상하측에 각각 4개가 형성될 수 있고, 프레임(20)은 제 1관통공(23)을 관통하는 체결부재(미도시)를 통해 공기조화기(10)에 체결될 수 있고, 고전압전선(30a)은 제 1관통공(23)을 통해 프레임(20) 내로 인입될 수 있다.
제 2관통공(24)은 격벽(25)의 상측에 형성될 수 있고, 프레임(20)은 제 2관통공(24)을 관통하는 체결부재(미도시)를 통해 공기조화기(10)에 체결될 수 있고, 접지전선(40a)는 제 2관통공(24)을 통해 프레임(20) 내로 인입될 수 있다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여, 방전전극(30)과 접지전극(40)의 구조와 배치관계를 설명한다.
도 4는 도 2에 도시된 A영역을 확대한 것이고, 도 5는 방전전극(30)과 접지전극(40)을 상측에서 바라본 것을 나타낸 것이다.
방전전극(30)과 접지전극(40)은 복수개가 배치되고, 방전전극(30)과 접지전극(40)은 교대로 배치될 수 있다. 이에 따라, 상하방면으로 방전전극(30)과 접지전극(40)은 번갈아가며 배치될 수 있다.
복수개의 방전전극(30) 간의 간격은 서로 동일할 수 있고, 복수개의 접지전극(40) 간의 간격은 서로 동일할 수 있다.
접지전극(40)은 평판형일 수 있고, 양 측 단부에 접지전선(40a)과 접촉되는 접촉부(41)가 형성될 수 있다.
방전전극(30)은 방전전극(30)의 전체적인 형상을 결정하는 골격(31)을 중심으로 하여, 골격(31)으로부터 전방을 향해 돌출된 제 1방전침(32)과, 골격(31)으로부터 후방을 향해 돌출된 제 2방전침(33)이 형성될 수 있다.
이 때, 방전전극(30)의 전방에는 프레임(20)에 의해 형성된 제 1면(26)이 위치하므로, 제 1방전침(32)은 제 1면(26)을 향하여 돌출되었다고 달리 표현할 수도 있을 것이다.
또한, 방전전극(30)의 후방에는 프레임(20)에 의해 형성된 제 2면(27)이 위치하므로, 제 2방전침(33)은 제 2면(27)을 향하여 돌출되었다고 달리 표현할 수도 있을 것이다.
제 1방전침(32)과 제 2방전침(33)은 골격(31)의 길이방향으로 복수개가 형성될 수 있고, 골격(31)의 길이방향을 따라 제 1방전침(32)과 제 2방전침(33)은 교대로 형성될 수 있다.
골격(31)과 제 1방전침(32)과 제 2방전침(33)은 모두 동일평면 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 방전전극(30)을 측면에서 투시하였을 때, 방전전극(30)은 얇은 판형으로 관찰될 수 있다.
골격(31)의 형상은 지그재그형일 수 있다. 이 때 상기한 지그재그형이란, 골격(31)이 연장되는 길이방향을 따라, 전후방으로 절곡된방향이 교차되는 형상을 의미할 수 있다.
골격(31)에는 골격(31)이 연장되는 방향이 전환되는 복수개의 절곡포인트(P1, P2)가 형성될 수 있다.
절곡포인트(P1, P2)는 전방을 향하여 절곡되는 지점에 형성되는 제 1절곡포인트(P1)와, 후방을 향하여 절곡되는 지점에 형성되는 제 2절곡포인트(P2)로 분류될 수 있다.
이 때, 방전전극(30)의 전방에는 프레임(20)에 의해 형성된 제 1면(26)이 위치하므로, 제 1절곡포인트(P1)는 제 1면(26)을 향하여 돌출되었다고 달리 표현할 수도 있을 것이다.
또한, 방전전극(30)의 후방에는 프레임(20)에 의해 형성된 제 2면(27)이 위치하므로, 제 2절곡포인트(P2)는 제 2면(27)을 향하여 돌출되었다고 달리 표현할 수도 있을 것이다.
제 1절곡포인트(P1)와 제 2절곡포인트(P2)는 골격(31)의 길이방향을 따라 교대로 형성될 수 있고, 이에 따라, 골격(31)은 길이방향으로 지그재그형일 수 있다.
복수개의 제 1절곡포인트(P1)는 골격(31)의 길이방향을 따라 등간격으로 형성될 수 있고, 복수개의 제 2절곡포인트(P2)는 골격(31)의 길이방향을 따라 등간격으로 형성될 수 있다.
제 1방전침(32)은 제 2절곡포인트(P2)로부터 제 1면(26)을 향하여 돌출되어 형성될 수 있고, 제 2방전침(33)은 제 1절곡포인트(P1)로부터 제 2면(27)을 향하여 돌출되어 형성될 수 있다.
이 때, 제 1방전침(32)은 복수개의 제 2절곡포인트(P2) 각각으로부터 제 1면(26)을 향해 돌출되어 형성될 수 있고, 제 2방전침(33)은 복수개의 제 1절곡포인트(P1) 각각으로부터 제 2면(27)을 향해 돌출되어 형성될 수 있다.
복수개의 제 1방전침(32)의 끝단부와 복수개의 제 1절곡포인트(P1)를 잇는 가상의 선(L1)은 일직선일 수 있고, 복수개의 제 2방전침(33)의 끝단부와 복수개의 제 2절곡포인트(P2)를 잇는 가상의 선(L2)은 일직선일 수 있다.
또한, 상기한 두 가상의 선(L1, L2)과, 골격(31)이 연장되는 길이방향은 나란할 수 있다.
제 1방전침(32)이 제 2절곡포인트(P2)로부터 돌출된 길이와, 제 2방전침(33)이 제 1절곡포인트(P1)로부터 돌출된 길이는 동일할 수 있다.
제 1방전침(32)의 끝단부는 인접한 두 개의 제 1절곡포인트(P1)들을 잇는 선분의 중심에 위치할 수 있고, 제 2방전침(33)의 끝단부는 인접한 두 개의 제 2절곡포인트(P2)를 잇는 선분의 중심에 위치할 수 있다.
제 1방전침(32)의 끝단부로부터 대향되는 제 2절곡포인트(P2)까지의 거리는 제 2방전침(33)의 끝단부로부터 대향되는 제 1절곡포인트(P1)까지의 거리와 동일할 수 있고, 상기한 거리는 접지전극(40)의 전후방길이(D)와 동일할 수 있다.
이하에서는 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 제균장치(S)에 의해 오염물질이 살균되는 원리를 설명한다.
도 10 (a)는 방전전극(30)에 양의 전압이 인가된 경우, 도 10(b)는 방전전극(30)에 음의 전압이 인가된 경우 플라즈마 방전의 종류를 나타내는 개념도이고, 도 11은 플라즈마 방전 영역을 통과하는 공기의 살균 원리를 나타내는 개념도이다.
플라즈마 방전(또는, 코로나 방전)의 형태는 방전전극(30)과 접지전극(40) 사이에 걸리는 전위차에 의해 변화한다. 방전전극(30)에 전원의 양극을 연결하고, 인가된 전압의 크기를 증가시키면, 점차 도 10(a)의 a2, a3, a4, a5의 형태로 변화한다. 도 10(a)의 a2는 글로우 방전, a3는 브러쉬 방전, a4는 스트리머 방전, a5는 아크 방전을 나타낸다.
방전전극(30)에 전원의 음극을 연결하고, 인가된 접압의 크기를 증가시키면, 점차 도 10(b)의 b2, b3의 형태로 변화하고, b2는 글로우 방전, b3는 아크 방전을 나타낸다. 방전전극(30)에 전원의 음극을 연결한 경우, 전원의 양극을 연결한 경우와 달리, 스트리머 방전은 발생하지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 제균장치(S)의 방전전극(30)에 전원의 양극을 연결하여 양의 전압을 인가할 수 있다. 방전전극(30)은 양의 고전압이 인가되어 접지전극(40)을 향하여 스트리머 방전을 발생시킬 수 있다. 스트리머 방전은, 글로우 방전에서 전기 에너지를 더 가하게 될 경우 전자 사태가 일어나며, 글로우 방전보다 넓은 방전역역을 형성하고, 살균 처리에 유리하다.
제균장치(S)을 통과하는 공기중의 부유 미생물(m)은 방전전극(30)과 접지전극(40) 사이의 방전 영역을 통과하며 세포벽에 전하가 축적된다. 미생물(m)은, 전하의 쿨롱 힘에 의해 세포벽의 장력이 붕괴되고, 세포벽이 찢어지면서 대사가 불가능하게된다. 이로써 상기 공기는 살균처리된다.
본 발명의 실시예에 따른 제균장치(S)의 살균 성능을 측정하기 위하여, 제균장치(S)에 1m/s의 유속으로 공기를 유동시키고, 제균장치(S)을 통과하기 전 상류 영역의 미생물(m) 농도와 제균장치(S)을 통과한 후 하류 영역의 미생물(m) 농도를 비교하였다. 이와 같이 측정된 원패스(one pass) 살균 성능은 60%이상의 성능이 실험적으로 관찰되었다. 이는 살균처리를 위하여 흔히 쓰이는 UVC LED의 원패스 살균 성능과 유사한 수치이다. 자외선은 파장에 따라 UVA(315~400nm), UVB(280~315nm) 및 UVC(100~280nm)로 나누어지며, UVC LED는 UVC를 이용한 유기발광다이오드를 말한다.
살균 성능은, 공기가 플라즈마 방전 영역을 통과하는데 소요되는 시간과도 연관이 있다. 플라즈마 방전이 발생하는 영역의 유로폭이 다른 유로에 비해 좁아지는 경우, 공기의 유동이 빨라져 미생물에 충분한 전하가 축적되기 어렵다.
본 발명의 실시예에 따른 제균장치(S)의 방전전극(30)과 접지전극(40)은 상하측프레임(20a, 20b)과 나란하게 배치되어 공기 유로 폭의 변화를 최소화하여, 공기 중의 부유 미생물에 전하가 충분히 축적되어 살균 성능이 향상될 수 있다.
이하에서는 도 8을 참조하여, 방전전극(30)과 접지전극(40) 간의 각도를 중점적으로 설명한다.
도 8은 도 3에 개시된 A-A'방향으로 제 2사이드프레임(20d)를 절개한 뒤, B영역을 측면에서 바라본 형태를 나타낸 것이다. 설명의 편의를 위해 도 8기준으로 상하좌우의 방향을 전술한 바와 달리 설정하기로 한다.
제균장치(S)를 유동하는 공기는 도 8기준 좌측으로 유입되어 우측을 통해 토출되며, 이에 따라, 도 8기준 좌측에 제 1면(26)이 배치되고, 우측에 제 2면(27)이 배치됨은 도 1 및 도 2에 따른 설명에 의해 자명하다.
또한, 골격(31)과 제 1방전침(32)과 제 2방전침(33)은 동일평면 상에 배치될 수 있고, 이 경우 측면에서 바라보았을 때, 얇은 판형을 가질 수 있다.
방전전극(30)이 판형을 가짐에 따라, 도 8기준 방전전극(30)의 좌측단부에는 제 1방전침(32)과 제 1절곡포인트(P1)가 위치되어 있다고 할 수 있고, 도 8기준 방전전극(30)의 우측단부에는 제 2방전침(33)과 제 2절곡포인트(P2)가 위치되어 있다고 할 수 있다.
제 2사이드프레임(20d) 내에 배치된 고전압전선(30a)은 상하방향으로 연장되어, 프레임(20) 내에 배치된 복수개의 방전전극(30) 각각에 접속될 수 있다.
복수개의 접지전극(40) 각각은 고전압전선(30a)와 직교하도록 배치될 수 있고, 방전전극(30)은 고전압전극(30a)에 직교하는 방향과 소정각도 기울어지도록 배치될 수 있다.
이는, 접지전극(40)이 연장된 방향과 나란한 임의의 회전축을 기준으로 소정 각도 기울어졌다고 달리 표현할 수 있을 것이다. 여기서 상기한 회전축은 프레임(20) 내에서 방전전극(30) 및 접지전극(40)이 연장되는 길이방향과 동일한 방향으로 형성될 수 있다.
방전전극(30)은 기준선(Y)으로부터 기울기각도(θ)만큼 기울어질 수 있고, 이 때, 방전전극(30)은 우측 하방을 향하여 경사질 수 있을 뿐만 아니라, 우측 상방을 향하여 경사질 수도 있다.
기준선(Y)은 상하에 배치된 접지전극(40)과 나란하게 형성될 수 있고, 방전전극(30)의 우측 단부를 지나도록 형성될 수 있다.
기울기각도(θ)는 10˚와 20˚ 사이 범위 내일 수 있고, 바람직하게는 15˚ 일 수 있다. 이에 따라, 접지전극(40)과 방전전극(30) 사이에 충분한 유동통로를 확보하여, 제균장치(S)를 통과하는 공기가 받는 유동저항을 최소화할 수 있다.
방전전극(30)의 좌측 단부와 상측에 배치된 접지전극(40) 사이의 거리(H1)는 방전전극(30)의 우측 단부와 하측에 배치된 접지전극(40)의 사이의 거리(H2)와 동일할 수 있다(H1=H2). 이에 따라, 방전전극(30)은 양 측 접지전극(40)의 중앙에 배치될 수 있고, 제균장치(S)를 통과하는 유동흐름을 균일하게 형성시킬 수 있다.
상기한 거리(H1, H2)는 4mm와 9mm 범위 내일 수 있고, 이에 따라, 방전전극(30)과 접지전극(40) 사이에 충분한 유동통로를 확보하여, 제균장치(S)를 통과하는 공기가 받는 유동저항을 최소화할 수 있다.
도 9은 도 3에 개시된 A-A'방향으로 제 2사이드프레임(20d)를 절개한 뒤, C영역을 측면에서 바라본 형태를 나타낸 것이다. 설명의 편의를 위해 방향설정은 도 8에서와 동일하게 설명한다.
제균장치(S)를 유동하는 공기는 도 9기준 좌측으로 유입되어 우측을 통해 토출되며, 이에 따라, 도 9기준 좌측에 제 1면(26)이 배치되고, 우측에 제 2면(27)이 배치됨은 도 1 및 도 2에 따른 설명에 의해 자명하다.
또한, 골격(31)과 제 1방전침(32)과 제 2방전침(33)은 동일평면 상에 배치될 수 있고, 이 경우 측면에서 바라보았을 때, 얇은 판형을 가질 수 있다.
방전전극(30)이 판형을 가짐에 따라, 도 9기준 방전전극(30)의 좌측단부에는 제 1방전침(32)과 제 1절곡포인트(P1)가 위치되어 있다고 할 수 있고, 도 9기준 방전전극(30)의 우측단부에는 제 2방전침(33)과 제 2절곡포인트(P2)가 위치되어 있다고 할 수 있다.
제 2사이드프레임(20d) 내에 배치된 고전압전선(30a)은 상하방향으로 연장되어, 프레임(20) 내에 배치된 복수개의 방전전극(30) 각각에 접속될 수 있다.
복수개의 접지전극(40) 각각은 고전압전선(30a)와 직교하도록 배치될 수 있고, 방전전극(30)은 고전압전극(30a)에 직교하는 방향과 소정각도 기울어지도록 배치될 수 있다.
이는, 접지전극(40)이 연장된 방향과 나란한 임의의 회전축을 기준으로 소정 각도 기울어졌다고 달리 표현할 수 있을 것이다. 여기서 상기한 회전축은 프레임(20) 내에서 방전전극(30) 및 접지전극(40)이 연장되는 길이방향과 동일한 방향으로 형성될 수 있다.
방전전극(30)은 기준선(Y)(도 8참조)으로부터 기울기각도(θ1, θ2)만큼 기울어질 수 있고, 이 때, 방전전극(30)이 우측 하방을 향해 경사질 경우 방전전극(30)은 제 1기울기각도(θ1)만큼 기울어질 수 있고, 방전전극(30)이 우측 상방을 향해 경사질 경우 방전전극(30)은 제 2기울기각도(θ2)만큼 기울어질 수 있다.
중심선(X)은 프레임(20)을 상하영역으로 구획할 수 있는 가상의 선으로서 이해될 수 있고, 구획된 상하영역의 면적이 동등 또는 유사하도록 형성될 수 있다.
중심선(X)을 기준으로 프레임(20) 내에 배치된 방전전극(30)은 대칭적으로 배치될 수 있다.
보다 상세히, 중심선(X)을 기준으로 상측에 위치한 방전전극(30)은 제 1기울기각도(θ1)로 기울어질 수 있고, 중심선(X)을 기준으로 하측에 위치한 방전전극(30)은 제 2기울기각도(θ2)로 기울어질 수 있다. 따라서, 중심선(X)을 기준으로 상측에 위치한 방전전극(30)은 우측 하방을 향해 경사질 수 있고, 중심선(X)을 기준으로 하측에 위치한 방전전극(30)은 우측 상방을 향해 경사질 수 있다.
이러한 배치구조에 따라, 방전전극(30)은 제균기능을 수행할 뿐만 아니라, 제 1면(26)을 통해 유입되어 제 2면(27)을 통해 토출되는 공기가 상류에서 하류로 향해감에 따라 중앙으로 집중되도록 하는 유동가이더 기능까지 수행할 수 있다.
제 1기울기각도(θ1)와 제 2기울기각도(θ2)의 크기는 동일할 수 있고, 이 경우 두 각도(θ1, θ2)는 부호는 반대되고 절대적 크기만 같은 개념일 수 있다.
제 1기울기각도(θ1)와 제 2기울기각도(θ2)의 크기는 10˚와 20˚ 사이 범위 내일 수 있고, 바람직하게는 15˚ 일 수 있다.
중심선(X)을 기준으로 상측에 위치한 방전전극(30)의 좌측 단부와 상측에 배치된 접지전극(40) 사이의 거리(H1)는, 중심선(X)을 기준으로 상측에 위치한 방전전극(30)의 우측 단부와 하측에 배치된 접지전극(40)의 사이의 거리(H2)와 동일할 수 있다(H1=H2).
중심선(X)을 기준으로 하측에 위치한 방전전극(30)의 좌측 단부와 하측에 배치된 접지전극(40) 사이의 거리(H3)는, 중심선(X)을 기준으로 하측에 위치한 방전전극(30)의 우측 단부와 상측에 배치된 접지전극(40)의 사이의 거리(H4)와 동일할 수 있다(H3=H4).
이 때, 상기한 거리들은 모두 동일할 수 있고(H1=H2=H3=H4), 4mm와 9mm 범위 내일 수 있다.
이하에서는 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 제균장치(S)의 향상된 작용효과를 설명한다.
도 10 (a)는 종래기술에 따른 제균장치의 스트리머 방전에 의한 발광영역(E)을 나타낸 것이고, 도 10 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 제균장치의 스트리머 방전에 의한 발광영역(E)을 나타낸 것이다.
발광영역(E)은 고전압 침전극과 평판 전극 사이에 직류 전압을 인가하여 점차 증가시키면 침전극 끝부분의 공기가 절연파괴를 일으켜, 가속된 전자량이 급격하게 증가하여 불꽃을 발생시키는 '전자사태' 현상에 의해 발생된다.
이 때, 상기한 전자사태가 발생하여 방전 상태의 전계가 형성되면서, 전자와 양이온의 밀도가 거의 같은 상태로 도달하는 전계 구도가 되는 데, 이러한 방전현상을 '스트리머 방전' 현상이라고 한다.
따라서, 상기한 전자사태 현상에 의해 불꽃이 발생되는 영역인 발광영역(E)이 많아질수록, '스트리머 방전' 현상이 활발하게 일어난다고 할 수 있고, 궁극적으로 제균작용이 활발히 이루어진다는 사실을 반증한다.
도 10을 참조할 때, 본 발명의 실시예에 따른 제균장치가 종래기술에 비해 더 많은 발광영역(E)이 형성된 것으로 보아, 제균작용이 활발히 일어난다고 할 수 있으며, 동일 전압이 인가된 상태에서 양자를 비교한 것이므로, 종래기술에 비해 제균효율이 향상되었다고 할 수 있다.
도 11은 전술한 기울기각도(θ)의 변화에 따른 송풍저항의 변화를 나타낸 그래프이다.
기울기각도(θ)가 10˚와 20˚ 사이 범위 내인 경우, 유속변화에 관계없이 송풍저항은 낮게 측정되는 반면, 기울기각도(θ)가 20˚를 넘는 경우, 유속변화가 증가함에 따라 송풍저항이 급격히 증가하는 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 기울기각도(θ)가 10˚와 20˚ 사이 범위 내로 설정되는 경우, 제균장치(S)를 통과하는 공기에 작용되는 송풍 저항을 최소화하여, 상기한 스트리머 방전 현상은 촉진시키면서, 동시에 공기조화기의 송풍성능에는 영향을 미치지 않게 할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
10: 공기조화기 20: 프레임
30: 방전전극 40: 접지전극
S: 제균장치

Claims (13)

  1. 공기가 유입되는 제 1면 및 상기 제 1면에 대향되고 유입된 공기가 토출되는 제 2면을 형성하는 프레임;
    상기 프레임 내에 배치되는 하나 이상의 방전 전극; 및
    상기 제 1면으로부터 상기 제 2면을 향하는 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 복수의 접지전극을 포함하고,
    상기 방전전극과 상기 접지전극은 교대로 배열되고,
    상기 방전전극은
    상기 접지전극과 나란한 방향으로 연장되는 골격;
    상기 골격으로부터 상기 제 1면을 향하여 돌출되는 제 1방전침; 및
    상기 골격으로부터 상기 제 2면을 향하여 돌출되는 제 2방전침을 포함하고,
    상기 접지전극이 연장된 방향과 나란한 임의의 회전축을 기준으로 소정 각도 기울어진 제균장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 골격은
    상기 제 1면을 향해 형성된 제 1절곡포인트와, 상기 제 2면을 향해 형성된 제 2절곡포인트를 갖는 지그재그형으로 연장되는 제균장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1방전침은 상기 제 2절곡포인트로부터 돌출되어 형성되고,
    상기 제 2방전침은 상기 제 1절곡포인트로부터 돌출되어 형성되는 제균장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1방전침의 끝단부와 상기 제 1절곡포인트를 잇는 가상의 선과,
    상기 제 2방전침의 끝단부와 상기 제 2절곡포인트를 잇는 가상의 선은
    상기 골격이 연장되는 방향과 나란한 제균장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 골격, 상기 제 1방전침 및 상기 제 2방전침은 동일 평면 상에 형성되는 제균장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 방전전극과 인접한 두 개의 상기 접지전극 중 어느 하나와 상기 제 1방전침의 끝단부 간 거리는,
    상기 방전전극과 인접한 두 개의 상기 접지전극 중 다른 하나와 상기 제 2방전침의 끝단부 간 거리와 동일한 제균장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 방전전극이 기울어진 각도는
    10˚와 20˚ 사이 범위 내인 제균장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 방전전극과 인접한 두 개의 상기 접지전극 중 어느 하나와 상기 제 1방전침의 끝단부 간 거리와,
    상기 방전전극과 인접한 두 개의 상기 접지전극 중 다른 하나와, 상기 제 2방전침의 끝단부 간 거리는
    4mm와 9mm 사이 범위 내인 제균장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 프레임은
    상기 프레임 내를 제 1제균영역과 제 2제균영역으로 양분하는 격벽을 포함하고,
    상기 하나 이상의 방전전극과 상기 복수의 접지전극은
    상기 제 1제균영역과 상기 제 2제균영역에 분배되어 배치되는 제균장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1제균영역과 상기 제 2제균영역은 상기 격벽을 기준으로 대칭되는 제균장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 격벽의 중심을 지나고, 상기 격벽과 직교하는 가상의 중심선을 기준으로 상측에 배치된 상기 방전전극은 상기 제 2면을 향하여 하측으로 기울어지고,
    상기 가상의 중심선을 기준으로 하측에 배치된 상기 방전전극은 상기 제 2면을 향하여 상측으로 기울어지는 제균장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 방전전극에 고전압을 인가하는 고전압전선과;
    상기 접지전극을 연결하는 접지전선을 더 포함하고,
    상기 고전압전선과 상기 접지전선 중 어느 하나는
    상기 격벽 내에 배치되는 제균장치.
  13. 공기가 유동하는 유로 상에 설치되는 프레임;
    상기 프레임 내에 배치되는 하나 이상의 방전전극; 및
    상기 공기가 유동하는 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 복수의 접지전극을 포함하고,
    상기 방전전극과 상기 접지전극은 교대로 배열되고,
    상기 방전전극은
    상기 접지전극과 나란한 방향으로 연장되는 골격;
    상기 골격으로부터 상기 공기 유동방향의 상류측으로 돌출되는 제 1방전침; 및
    상기 골격으로부터 상기 공기 유동방향의 하류측으로 돌출되는 제 2방전침을 포함하고,
    상기 접지전극이 연장된 방향과 나란한 임의의 회전축을 기준으로 소정각도 기울어진 제균장치.
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