KR20220121995A - 공기 살균기 - Google Patents

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KR20220121995A
KR20220121995A KR1020210026067A KR20210026067A KR20220121995A KR 20220121995 A KR20220121995 A KR 20220121995A KR 1020210026067 A KR1020210026067 A KR 1020210026067A KR 20210026067 A KR20210026067 A KR 20210026067A KR 20220121995 A KR20220121995 A KR 20220121995A
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sterilizer
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박상주
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주식회사 더미디어랩
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Abstract

본 발명은 공기 살균기에 관한 것으로, 상기 공기 살균기는 공기가 유입되는 메시(mesh) 타입의 제1 전극; 상기 제1 전극과 마주보며 일정 간격으로 이격 형성되는 메시 타입의 제2 전극; 상기 제1 전극 및 제2 전극의 사이에 구비되고, 상기 제1 전극 및 제2 전극이 각각 양 단부에 결합되며 상기 제1 전극 및 제2 전극과 절연되는 고정부; 및 상기 제1 전극 및 제2 전극에 사인파 전압을 공급함으로써 공기를 살균하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기 살균기{APPARATUS FOR AIR STERILIZATION}
본 발명은 공기 살균기에 관한 것으로, 특히 고전압을 이용하여 바이러스 등의 이물질을 살균하는 공기 살균기에 관한 것이다.
종래의 자동차는 단순히 먼지를 걸러주는 필터에 의해 차량 내부의 공기를 쾌적하게 해주는 주요 수단이었다. 그러나, 최근에는 유해한 미세먼지, 바이러스 등을 걸러주는 살균 기능이 탑재된 공조 시스템이 필요한 실정이다.
차량 이외의 기술분야에서는 음식점이나 커피숍 등의 다중이용시설에서 사용되는 공기 살균기에 대한 연구는 활발하나 차량에 적용될 수 있는 공기 살균기에 대한 연구는 미미하다. 특히, 새로운 공기 살균기를 개발하게 되면 기존의 차량에 사용할 수 있어야 하는 문제가 있었다.
이에 새로운 공기 살균기를 기존의 자동차에 장착하여 사용할 수 있는 제품이 필요한 실정이다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 자동차의 공조 시스템에 적용되는 공기 살균기를 제공하는 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 공기가 유입되는 메시(mesh) 타입의 제1 전극; 상기 제1 전극과 마주보며 일정 간격으로 이격 형성되는 메시 타입의 제2 전극; 상기 제1 전극 및 제2 전극의 사이에 구비되고, 상기 제1 전극 및 제2 전극이 각각 양 단부에 결합되며 상기 제1 전극 및 제2 전극과 절연되는 고정부; 및 상기 제1 전극 및 제2 전극에 사인파(sine wave) 전압을 공급함으로써 공기를 살균하는 제어부를 포함하는 공기 살균기가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제1 전극 및 제2 전극은 공기가 통과할 수 있는 유효 면적이 10%~99%인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제1 전극의 외측에 구비되어 상기 제1 전극을 감싸고 다수의 홀이 형성되고, 통전되는 재질의 제1 접지부; 및 상기 제2 전극의 외측에 구비되어 상기 제2 전극을 감싸며 다수의 홀이 형성되는 제2 접지부를 더 포함하고, 상기 제1 전극 및 제2 전극에 형성되어 제1 전극 및 제2 전극에 전원을 공급하는 제1 전원 연결부 및 제2 전원 연결부와 상기 제어부가 전기적으로 연결되어 상기 제1 접지부 및 제2 접지부가 접지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제1 접지부 및 상기 제2 접지부의 외부에 비 통전 재질로 감싸는 구조가 구비되어 제1 전극 및 제2 전극과 절연될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제1 전극 및 제2 전극은 평판 또는 곡률 형상일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에는 상기 제1 전극 및 제2 전극을 지지하는 지지부가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 고정부는 측면에 다수의 통로가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에서의 전압은 2~10kV 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에서의 전압의 주파수는 10~100kHz인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 공기 살균기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 고정부의 측면에 공기 통로를 다수 형성함으로써 메시 타입의 공기 살균기에서도 흡입되는 공기량을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 기존의 자동차 공조 시스템에 삽입하여 장착하여 사용할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 공기 살균기의 양단 접지부를 접지시킴으로써 공기 살균기로부터 발생되는 전자파 노이즈를 억제할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 전극의 형상을 원통형으로 함으로써 자동차 뿐만 아니라 다양한 공기 청정기 또는 공기 살균기에도 사용될 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명과 관련된 공기 살균기가 자동차에 장착된 상태의 사시도이다.
도 2는 본 발명과 관련된 공기 살균기의 사시도이다.
도 3은 도 2의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명과 관련된 전극의 사시도이다.
도 5는 본 발명과 관련된 접지부의 사시도이다.
도 6은 본 발명과 관련된 공기 살균기의 개략적인 배치도이다.
도 7은 본 발명과 관련된 제1 전극 및 제2 전극의 단면도이다.
도 8은 본 발명과 관련된 다른 실시예에서 공기 살균기의 실시예이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에서는 공기 살균기(100)가 개시되는데, 특히 자동차에 장착 가능한 공기 살균기(100)가 제공된다. 도 1은 본 발명과 관련된 공기 살균기(100)가 자동차에 장착된 상태의 사시도이고, 도 2는 본 발명과 관련된 공기 살균기(100)의 사시도이며, 도 3은 도 2의 분해사시도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에서의 공기 살균기(100)는 전극에 고전압이 인가되어 전자의 온도는 높지만 이온 및 중성분자의 온도는 낮은 비평형 플라즈마 상태가 되며, 열용량의 측면에서 볼 때 상기 전자의 에너지가 주변 공기에 미치는 영향은 극히 작다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서의 전자 에너지의 세기는 이온 및 중성입자 등의 에너지 보다 높게 유지되어 플라즈마가 비평형 상태가 된다.
본 발명의 일 실시예에서의 공기 살균기(100)는 한 쌍의 전극(110,120) 사이에 고전압을 인가함으로써 전극(110,120)을 통과하는 공기를 살균하는 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 상기 공기 살균기(100)에 10,000~100,000K의 높은 온도를 갖는 전자를 발생시킬 정도의 고전압을 인가하고, 상기 한 쌍의 전극(110,120)을 통해 발생한 플라즈마를 활용하여 상기 한 쌍의 전극(110,120)을 통과하는 바이러스 및 유해균을 소멸시키는 기술에 관한 것이다.
상기 공기 살균기(100)는 공기가 유입되는 메시(mesh) 타입의 제1 전극(110)과, 상기 제1 전극(110)과 마주보며 일정 간격으로 이격 형성되는 메시 타입의 제2 전극(120)과, 일정한 폭 또는 높이를 가지며 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)의 사이에 구비되고, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)이 각각 양 단부에 결합되며 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)과 절연되는 고정부(130)와, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에 전원을 공급하고 전원 공급을 제어하는 제어부(140)를 포함하여 이루어진다. 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은 메시 타입이어서 본 발명의 일 실시예에서의 공기 살균은 1차적으로 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)이 이루는 각각의 전극 표면에서 이루어지고, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)을 통과한 오염된 공기 또는 바이러스는 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)의 사이를 통과하면서 살균이 이루어진다. 본 발명의 일 실시예에서의 공기 살균은 주로 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)면을 통과하면서 고온의 전자에 의한 직접 살균(direct killing) 방식을 통해 이루어지며, 이때의 바이러스 등은 사멸되어진다. 이후, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)의 사이에 방전에 의해 생성되는 라디컬 이온 등에 의한 살균이 된다. 즉, 상기 제1 전극(110)을 통과하면서 제1 전극면 상에서 1차적으로 살균되고, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)의 사이를 통과하면서 2차적으로 살균되며, 이후 상기 제2 전극(120)을 지나면서 제2 전극면 상에서 마지막으로 살균되는 것이다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 제1 실시예와 관련된 도면이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예와 관련된 도면이다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은 평판(plate) 또는 곡률(curved) 형상일 수 있는데, 제1 실시예는 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)이 평판형인 경우에 대한 것이고, 제2 실시예는 제1 전극(110a) 및 제2 전극(120a)이 곡률형(일예로, 원통형)인 경우에 대한 것이다. 이와 같이 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은 휘어질 수 있는 성질을 가지고 있어 평판형으로 사용하다가 원통형으로 사용될 수도 있는데, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)의 형태를 유지하기 위한 지지구조는 필요하다. 이는 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)이 메시(mesh) 타입 또는 홀(111,121)이 형성되는 타입이어서 가능하다. 이하에서는 주로 제1 실시예를 위주로 설명하나 특별히 저촉되지 않는 이상 제2 실시예에도 그대로 적용될 수 있다.
상기 제1 실시예에서는 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)이 고정부(130)의 상측 및 하측에 연결되고, 제2 실시예에서는 원통형의 제1 전극(110a) 및 제2 전극(120a)의 길이 방향과 원주 방향으로 바(bar) 형상의 고정부(130a)가 형성된다. 또한, 상기 제어부(140)는 상기 고정부(130)에 구비되어 일체로 형성될 수 있고 상기 고정부(130)와는 이격되어 분리 형성될 수도 있다. 상기 제어부(140)가 상기 고정부(130)와 분리 형성되더라도 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)과는 전기적으로 연결된다.
상기 제1 전극(110)은 대전판 또는 접지판 중 하나이고, 상기 제2 전극(120)은 대전판 또는 접지판 중 나머지 하나이다. 즉, 상기 제1 전극(110)이 대전판의 기능을 수행한다면 제2 전극(120)은 접지판의 기능을 수행하고, 상기 제1 전극(110)이 접지판의 기능을 수행한다면 제2 전극(120)은 대전판의 기능을 수행한다. 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에 사인파 전압(펄스(pulse) 전압 또는 교류 전압)을 인가함으로써 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은 서로 대전판 및 접지판의 기능을 서로 번갈아가면서 수행하게 된다. 이때, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)이 대전판 또는 접지판의 기능을 교대하는 회수는 상기 공기 살균기(100)에 인가되는 전압의 주파수와 관련된다. 상기 고정부(130)는 원통형 또는 다각형상일 수 있으며, 측면에 다수의 통로(135)가 형성되어 공기가 유입되도록 한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서의 대부분의 공기는 후술하는 제1 커버(150) 및 제2 커버(160)를 통해 유입되나, 일부의 공기는 상기 통로(135)를 통해 유입될 수 있다. 다만, 본 발명의 제2 실시예에서는 고정부(130a)가 공기의 유동 방향을 따라 형성되므로 상기 고정부(130a)의 측면에 통로가 형성될 필요는 없다.
또한, 상기 고정부(130)의 내부에는 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)의 쳐짐을 방지하기 위해 이를 지지하는 지지부(139)가 구비된다. 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은 메시 타입이어서 많은 부분이 공기가 흐를 수 있는 형태로 되어 있다. 또한, 도 7은 본 발명과 관련된 제1 전극 및 제2 전극의 단면도인데, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)을 통과하는 시간을 늘림으로써 충분한 살균 시간을 확보하기 위해 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에 형성되는 홀(111,121)이 경사지도록 형성할 수 있다.
상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은 공기의 이동 방향과 수직으로 배치될 수 있으므로 공기의 저항을 많이 받게 된다. 공기의 흐름에 의해 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)이 휘어질 수도 있기 때문에 상기 지지부(139)를 형성한다. 만약, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)이 휘어진다면 특정 부분으로만 전자의 밀도가 집중되어 살균 효율이 떨어질 수 있다. 상기 지지부(139)는 대략 '+'형상일 수 있으나 상기 지지부(139)의 형태는 이에 한정되지 않으며, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)이 원통형인 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)의 사이에 막대 또는 바(bar) 형상의 고정부(130a)가 형성된다. 상기 지지부(139)는 고정부(130)에 일체로 형성되거나 고정부(139)로부터 분리될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서의 공기 살균기(100)는 자동차에 장착될 수 있는데, 특히 공조 시스템에 장착될 수 있다. 일예로, 도 6은 본 발명과 관련된 공기 살균기(100)의 개략적인 배치도인데, 도 6을 참조하면 상기 공기 살균기(100)의 상류에는 공기 필터(170)가 구비될 수 있고, 공기 살균기(100)의 상류측 또는 하류측에는 공기를 이동시키는 블로우 모터(180)가 구비된다. 이때, 상기 블로우 모터(180)는 상기 공기 필터(170)의 상류측에 위치할 수도 있고, 공기 살균기(100)의 하류측에 위치할 수도 있다. 이는 본 발명의 제2 실시예에서도 동일하다. 만약, 상기 블로우 모터(180)가 공기 필터(170)의 상류측에 위치하게 되면 상기 블로우 모터(180)에 의해 공기가 공기 필터(170)를 거쳐 공기 살균기(100)로 유입되게 된다. 또한, 상기 블로우 모터(180)가 상기 공기 살균기(100)의 하류측에 위치하게 되면 공기 살균기(100)를 거쳐 정화되는 공기를 배관(190)을 통해 배출하게 된다. 상기에서 '상류측'은 공기 살균기(100)를 기준으로 한 공기의 이동 방향을 고려한 것으로, 공기 살균기(100)에 유입되기 전의 위치로 공기 살균기(100)의 전단의 위치를 의미하고, '하류측'은 상기 공기 살균기(100)를 거쳐서 나온 이후의 위치로 상기 공기 살균기(100)의 후단의 위치를 의미한다.
상기 공기 필터(170)는 프리필터, 미디엄필터 또는 헤파필터일 수 있고, 공기 필터(170)에 의해 대략 10㎛ 보다 큰 이물질을 걸러내고, 10㎛ 보다 작은 이물질을 통과시키게 된다. 본 발명의 일 실시예에서 살균되는 이물질은 대략 10㎛ 이하의 오염된 공기, 바이러스, 유해균, 미세먼지, 초미세먼지, 극초미세먼지 등이 포함된다. 본 발명의 일 실시예에서는 고온의 전자의 열에너지로 오염된 공기를 살균하므로 크기가 큰 이물질을 살균하는데는 바람직하지 않다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 메시 타입의 전극을 사용하는데, 상기 공기 필터(170)를 통과한 미세한 오염된 공기 또는 바이러스 등이 메시 타입의 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)으로 유입된다. 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)을 통해 유입되는 공기는 메시에 의한 공기 유동 저항으로 인해 흡입되는 공기량이 줄어들게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에서는 상기 고정부(130)의 측면에 다수의 통로(135)를 형성한 것이다. 이에 의해 흡입되는 공기량을 증대시킴으로써 자동차 내의 공조 시스템 요구 풍량을 만족시키게 된다. 이때, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에서 고온을 갖는 전자가 발생하게 되며 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)을 통과하는 오염된 공기 또는 바이러스 등은 전자의 고열로 인해 태워져서 제거된다. 본 발명의 일 실시예에서는 주로 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에서 전자의 고에너지를 활용하여 오염된 공기 또는 바이러스를 제거하고, 미세하게는 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)의 사이에서 생성되는 플라스마 이온 클러스터(Plasma ion cluster)를 활용하여 오염된 공기 또는 바이러스 등을 제거하게 된다. 이때, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)의 사이에는 최대 100,000K의 고온의 전자가 발생된다. 고온 전자의 열용량은 매우 작아서 인체에는 거의 느껴지지 않을 정도이나, 아주 미세한 공기, 바이러스, 초미세먼지 등을 태우기에는 충분한 에너지를 갖는다. 따라서 이러한 고온의 미세한 이온의 열에 의해 오염된 공기, 비말 등의 오염물질이 타서 없어지게 된다. 본 발명의 일 실시예에서는 전자의 온도를 100,000K 이하로 한정하였는데, 이는 만약 100,000K를 초과하게 되면 오존을 발생시킬 수 있기 때문이다. 본 발명의 일 실시예에서의 전자의 온도는 직접 측정 방식이 아닌 간접측정 방식을 이용하여 측정할 수 있다. 즉, Boltzmann plot 방법을 이용한 분광학적 측정법을 이용하여 전자의 온도를 계산할 수 있다. 보다 구체적으로, 플라즈마에서 여기되어 상위 에너지 준위로부터 하위 에너지 준위로 전이되어 방출하는 빛의 파장과 세기를 이용한 방법으로 분광학적 측정법으로 전자온도를 계산하기 위한 Boltzmann plot은 아래의 식 (1)을 통해 얻는다.
Figure pat00001
--------------(1)
여기서 λki 와 Iki는 각각 상위 에너지 준위 k에서 하위 에너지 준위 i로 전이될 때 방출되는 빛의 파장과 세기이다. Aki는 에너지 준위 k에서 에너지 준위 i로 전이될 때 전이 확률(transition probability), gk는 에너지 준위 k에서의 통계 가중치(statistical weight)이다. 전이 확률 Aki와 통계 가중치 gk는 미국표준기술연구소(National Institute of Standards and Technology, NIST)에서 제시한 값을 사용한다. Ek는 여기된 상위 에너지 준위, k는 볼츠만 상수(1.38 Х 10-23 J/K), Te는 전자온도, c는 상수이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 메시 타입의 전극을 사용하기 때문에 대전판 또는 접지판을 통과하는데 걸리는 시간과 대전판 또는 접지판과 접촉하는 시간을 늘림으로써 살균가능한 시간을 늘릴 수 있다. 나아가, 본 발명의 일 실시예에서 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은 유입되는 공기를 일정한 비율로 통과시킬 수 있는 크기의 홀(111,121)을 가질 수 있다. 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)의 유효 면적(또는 유체 통과율)은 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)의 사이를 통과하면서 살균되는데 충분한 시간을 갖도록 설정된다. 본 발명의 일 실시예에서의 유효 면적은 상기 제1 전극(110) 또는 제2 전극(120)에 형성되는 빈 공간이 차지하는 분율로 제1 전극(110) 또는 제2 전극(120)의 단면적 대비 홀이 차지하는 비율을 의미한다. 상기 공기가 통과할 수 있는 홀의 단면적은 제1 전극(110) 및 제2 전극(120) 면적 각각에 대해 10% 이상이 되도록 한다. 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은 그물 또는 망사형으로 형성되는데, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)의 형상을 조정하여 유효 면적을 더 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 가는 철사의 그물과 같은 형태라면 유효 면적이 커질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 제1 전극(110) 및 제2 전극(120) 유효 면적을 10~99%로 한정하였다.
나아가, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120) 사이에 고전압을 인가하면 전자파가 발생하게 되는데, 이러한 전자파 노이즈를 제거하기 위하여 본 발명의 일 실시예에서는 제1 전극(110)의 외측에 구비되어 상기 제1 전극(110)을 감싸고 다수의 홀이 형성되는 제1 접지부(155)와, 제2 전극(120)의 외측에 구비되어 상기 제2 전극(120)을 감싸고 다수의 홀이 형성되는 제2 접지부(165)가 접지되도록 한다. 도 4는 본 발명과 관련된 전극의 사시도인데, 도 4를 참조하면 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)의 일측에 형성되어 각각 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에 전원을 공급하는 제1 전원 연결부(113) 및 제2 전원 연결부(123)를 통해 상기 제어부(140)와 전기적으로 연결된다. 도 5는 본 발명과 관련된 접지부의 사시도인데, 도 5를 참조하면 제1 접지부(155)의 일측과 제2 접지부(165)의 일측에는 접지 연결부(167)가 구비되어 있어, 접지 연결부(167)를 통해 제어부(140)에 전기적으로 연결되게 된다. 상기 접지 연결부(167)는 제1 접지 연결부(167a) 및 제2 접지 연결부(167b)로 분기되어 각각 제어부(140)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같이, 상기 제1 접지부(155) 및 제2 접지부(165)는 상기 제어부(140)에 전기적으로 연결되고, 상기 제어부(140)가 차체(200)에 연결됨으로써 상기 제1 접지부(155) 및 제2 접지부(165)가 접지되게 된다. 이에 의해 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에 의해 발생되는 전자파 노이즈가 저감되게 된다.
상기 공기 살균기(100)는 상기 제1 전극(110)의 외측에 구비되고 상기 제1 전극(110) 및 제1 접지부(155)의 사이에 구비되어 제1 전극(110)을 감싸며 다수의 홀이 형성되며 상기 공기 필터(170)를 지지하는 제1 커버(150)와, 상기 제2 전극(120)의 외측에 구비되고 상기 제2 전극(120) 및 제2 접지부(165)의 사이에 구비되어 제2 전극(160)을 감싸며 다수의 홀이 형성되는 제2 커버(160)를 더 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 커버(150) 및 제2 커버(160)의 외측면에는 상기 제1 커버(150) 및 제2 커버(160)의 형상을 따라 홈(151,161)이 형성되고, 상기 홈(151,161)에는 통전되는 재질의 제1 접지부(155) 및 제2 접지부(165)가 각각 구비될 수 있다.
즉, 상기 제1 접지부(155) 및 상기 제2 접지부(165)의 외부에 비 통전 재질로 감싸는 구조가 구비되어 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)과 절연될 수 있다. 일예로, 상기 구조는 상기 제1 커버(150) 및 제2 커버(160)일 수 있고, 상기 제1 커버(150) 및 제2 커버(160)는 비통전되는 재질의 공기가 유동가능한 그물 형상이고, 상기 제1 접지부(155) 및 제2 접지부(165)는 상기 제1 커버(150) 및 제2 커버(160)와 대응되는 그물 형상일 수 있다. 나아가, 상기 제1 커버(150) 및 제2 커버(160)를 통전되는 물질이 첨가된 플라스틱 재질로 할 수도 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서는 전자파를 차단하기 위하여 제1 접지부(155) 및 제2 접지부(165)를 구비하는데, 상기 제1 접지부(155) 및 제2 접지부(165)를 제1 커버(150) 및 제2 커버(160)와 혼합하여 만들 수도 있다.
상기 제1 접지부(155) 및 제2 접지부(165)와 제1 전극(110) 및 제2 전극(120) 사이의 거리가 충분히 이격되어 있을 경우에는 문제되지 않으나, 이들 사이의 거리가 다소 가까운 경우에는 제1 접지부(155) 및 제2 접지부(165)와 제1 전극(110) 및 제2 전극(120) 사이에 제1 커버(150) 및 제2 커버(160)가 구비되어 있어야 한다. 만약, 상기 제1 접지부(155) 및 제2 접지부(165)와 제1 전극(110) 및 제2 전극(120) 사이의 거리가 과도하게 가까운 경우에는 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에 공급되는 전류가 상기 제1 접지부(155) 및 제2 접지부(165)로 흘러 살균 기능이 저하될 수 있기 때문이다.
다만, 후술하는 본 발명의 제2 실시예에서의 제1 전극(110a) 및 제2 전극(120a)은 전자파 차단이 필요없는 경우에 사용될 수 있다.
상기 제1 커버(150) 및 제2 커버(160)는 비통전되는 재질로 이루어지도록 하며 상기 제1 접지부(155) 및 제2 접지부(165)가 제어부(140)를 통해 자동차의 차체에 접지되도록 한다. 상기 제1 커버(150) 또는 제2 커버(160)는 외부의 공기가 유입되므로 다수의 홀이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 제1 커버(150)가 공기 살균기(100)의 상류측에 위치하는 경우 상기 제1 커버(150)는 상기 공기 필터(170)가 쳐지는 것을 방지하고 공기 필터(170)를 고정시키는 기능을 한다. 그리고, 상기 제2 커버(160)가 공기 살균기(100)의 하류측에 위치하는 경우 자동차의 공조 시스템에 고정시킴으로써 상기 공기 살균기(100)를 자동차에 장착하도록 한다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 커버(150) 및 제1 전극(110) 사이에는 제1 전극 고정부(115)가 구비되어 상기 제1 전극(110)을 상기 고정부(130)의 상측에 고정시키고, 상기 제2 커버(160) 및 제2 전극(120) 사이에는 제2 전극 고정부(125)가 구비되어 상기 제2 전극(120)을 상기 고정부(130)의 하측에 고정시키게 된다. 상기 제1 전극 고정부(115) 및 제2 전극 고정부(125)는 상기 고정부(130)의 형상과 대응되는 형상을 갖는다. 즉, 상기 고정부(130)가 원통형이면 상기 제1 전극 고정부(115) 및 제2 전극 고정부(125)는 일정 면적을 갖는 링(ring) 형상일 수 있고, 상기 고정부(130)가 다각형상이면 상기 제1 전극 고정부(115) 및 제2 전극 고정부(125)는 일정 면적을 갖는 다각형일 수 있다. 상기 제1 전극 고정부(115) 및 제2 전극 고정부(125)의 일면에는 상기 고정부(130)에 체결되기 위한 돌기(117,127)가 형성되고, 상기 고정부(130)의 상부면과 하부면에는 상기 돌기(117,127)가 삽입 고정되는 홈(137)이 형성된다. 다만, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은 평판형의 메시 타입이므로 상기 제1 전극 고정부(115) 및 제2 전극 고정부(125)를 생략하고 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)을 직접 상기 고정부(130)에 체결할 수도 있다.
도 6은 본 발명과 관련된 공기 살균기(100)의 개략적인 구성도인데, 상기 공기 살균기(100)가 자동차에 장착된 상태를 설명하기 위한 도면이다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 살균기(100)가 자동차에 한정하여 사용되는 것은 아니고, 공기 살균 또는 공기 청정이 필요한 구역에 공기살균모듈로써 사용될 수도 있다. 상기 공기 살균기(100)로 유입되는 공기 유동은 공기 필터(170)를 거치고 제1 커버(150)의 정면, 제1 전극(110)의 정면을 통해 유입되는 유동(L1)이 있고, 공기 필터(170)를 거치고 고정부(130)의 측면을 통해 유입되는 유동(L2)이 있으며, 공기 필터(170)를 거친 다음 제2 커버(160)의 측면을 통해 유입되는 유동(L3)이 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 주된 공기의 흐름인 공기 살균기(100)를 통해 수직으로 유입되는 유동(L1)에 의해 살균이 이루어지나 공기 살균기(100)의 측면을 통한 유동(L2)에 의해서도 많은 공기가 살균될 수 있으나 제2 커버(160)를 통해 유입되는 유동(L3)에 의한 살균 효과는 거의 없다. 상기 두 가지의 유동(L1,L2)은 상기 제1 전극(110) 및/또는 제2 전극(120)을 통과하므로 이에 의해 공기 살균기(100)로 유입되는 공기, 바이러스 등은 살균되게 되고, L3를 통해 유입되는 공기는 상기 제1 전극(110) 또는 제2 전극(120)을 통과하지 않기 때문에 살균 효과는 미미하지만 이로 인해 유량을 확보할 수 있으며, 정화된 공기가 배관을 통해 외부로 배출되게 된다.
본 발명의 일 실시예에서는 고전압이 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에 인가되면 고온을 갖는 전자가 생성된다. 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은 일예로 알루미늄 재질일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)을 사용하는 경우, 상기 제1 전극(110) 및 제2 전극(120) 사이에서 2~10kV의 사인파(sine wave) 전압이 형성될 수 있고, 상기 사인파 전압의 주파수는 사람의 가청주파수 대역 및 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 살균기(100)의 음압 레벨(Sound Pressure Level)을 고려하여 10~100kHz 의 범위를 가질 수 있다. 이러한 조건을 만족하면 제1 전극(110) 및/또는 제2 전극(120)을 통과하는 미세한 바이러스를 살균시킬 수 있게 된다. 이를 위해서는 상기 공기 필터(170)는 10㎛ 보다 큰 이물질을 걸러내야 한다. 만약, 10㎛보다 큰 바이러스 등을 살균하기 위해서는 보다 큰 전압이 필요하게 되고, 이에 의해 오존이 발생할 수 있기 때문에 본 발명의 일 실시예에서의 공기 필터(170)는 10㎛보다 큰 이물질을 걸러내고 이보다 작은 이물질을 살균한다.
한편, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기 살균기(100)의 전극(110a,120a)의 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 도 8을 참조하면, 제1 실시예와는 달리 제1 전극(110a) 및 제2 전극(120a)가 메시 타입의 원통형이고, 상기 제1 전극(110a)이 외부에 형성되고, 상기 제1 전극(110a)와 일정 간격 이격되어 내부에 제2 전극(120a)이 형성된다. 상기 제1 전극(110a) 및 제2 전극(120a)의 사이에 원주 방향과 원통 길이 방향으로 바(bar) 타입의 고정부(130a)가 일정 간격으로 다수 구비되어 상기 제1 전극(110a) 및 제2 전극(120a)이 변형되는 것을 방지한다. 이때, 외부에서 제1 전극(110a) 및 제2 전극(120a)로 유입되는 공기(L5)는 제1 전극(110a) 및 제2 전극(120a)을 거쳐 제2 전극(120a)의 내부로 유입된다. 상기 제1 전극(110a) 및 제2 전극(120a)의 사이에 형성되는 고전압에 의해 제1 전극(110a)를 통과하는 바이러스 등이 1차적으로 살균되며, 상기 제1 전극(110a) 및 제2 전극(120a)의 사이에서 플라즈마 이온 클러스터에 의해 2차적으로 살균되며, 제2 전극(120a)을 통과하여 제2 전극(120a)의 내부로 유입되면서 3차적으로 살균된 공기(L6)는 배관을 통해 배출된다. 이때, 상기 제2 전극(120a)의 내부에 블로우 모터(미도시)가 구비되어 공기의 유동을 제어하게 되며, 상기 블로우 모터에 의해 상기 제2 전극(120a)의 내부로 유입된 공기가 측면을 통해 외부로 배출되면서 이물질이 살균되도록 할 수도 있다. 상기 제1 전극(110a) 및 제2 전극(120a)의 하부면은 폐쇄되어 공기의 유동을 보다 원활하게 제어할 수 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100: 공기 살균기, 110: 제1 전극, 113: 제1 전원 연결부, 120: 제2 전극, 123: 제2 전원 연결부, 130: 고정부, 135: 통로, 137: 홈, 139: 지지부, 140: 제어부, 150: 제1 커버, 151: 홈, 155: 제1 접지부, 160: 제2 커버, 161: 홈, 165: 제2 접지부, 170: 공기 필터, 180: 블로우 모터, 190: 배관

Claims (10)

  1. 공기가 유입되는 메시(mesh) 타입의 제1 전극;
    상기 제1 전극과 마주보며 일정 간격으로 이격 형성되는 메시 타입의 제2 전극;
    상기 제1 전극 및 제2 전극의 사이에 구비되고, 상기 제1 전극 및 제2 전극이 각각 양 단부에 결합되며 상기 제1 전극 및 제2 전극과 절연되는 고정부; 및
    상기 제1 전극 및 제2 전극에 사인파(sine wave) 전압을 공급함으로써 공기를 살균하는 제어부를 포함하는 공기 살균기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극은 공기가 통과할 수 있는 유효 면적이 10%~99%인 것을 특징으로 하는 공기 살균기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극의 외측에 구비되어 상기 제1 전극을 감싸고 다수의 홀이 형성되고, 통전되는 재질의 제1 접지부; 및
    상기 제2 전극의 외측에 구비되어 상기 제2 전극을 감싸며 다수의 홀이 형성되는 제2 접지부를 더 포함하고,
    상기 제1 전극 및 제2 전극에 형성되어 제1 전극 및 제2 전극에 전원을 공급하는 제1 전원 연결부 및 제2 전원 연결부와 상기 제어부가 전기적으로 연결되어 상기 제1 접지부 및 제2 접지부가 접지되는 것을 특징으로 하는 공기 살균기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 접지부 및 상기 제2 접지부의 외부에 비 통전 재질로 감싸는 구조가 구비되어 제1 전극 및 제2 전극과 절연되는 것을 특징으로 하는 공기 살균기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극은 평판 또는 곡률 형상인 것을 특징으로 하는 공기 살균기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에는 상기 제1 전극 및 제2 전극을 지지하는 지지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 살균기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고정부는 측면에 다수의 통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 살균기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에서의 전압은 2~10kV 것을 특징으로 하는 공기 살균기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에서의 전압의 주파수는 10~100kHz인 것을 특징으로 하는 공기 살균기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극에는 다수의 홀이 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 살균기.
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