KR20230167909A - 플라즈마 집진장치 - Google Patents

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KR20230167909A
KR20230167909A KR1020220068139A KR20220068139A KR20230167909A KR 20230167909 A KR20230167909 A KR 20230167909A KR 1020220068139 A KR1020220068139 A KR 1020220068139A KR 20220068139 A KR20220068139 A KR 20220068139A KR 20230167909 A KR20230167909 A KR 20230167909A
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이상대
정재훈
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주식회사 투마이
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Abstract

본 발명은, 개별 터널이 형성된 복수(m×n)의 셀에서, 고전압이 인가되는 침상방전전극을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생모듈이 각 셀의 중심에 배치되고, 행(m)과 열(n)의 상기 플라즈마발생모듈을 포함하고, 공기 흐름의 상류에 배치되는 대전부; 및 공기 흐름의 하류에 배치되고, 상기 터널에 연결되는 입구를 통해 유입되는 상기 플라즈마에 의해 대전된 오염물질을 포집하는 집진부를 포함하는 플라즈마 집진장치를 개시한다. 본 발명에 따르면, 대면적 플라즈마 발생모듈을 이용하여 공기정화를 위해, 높은 대전율로 대전된 입자가 포함된 많은 체적의 공기가 단위 시간당 처리될 수 있다.

Description

플라즈마 집진장치{PLASMA DUST COLLECTOR}
본 발명은 플라즈마 집진장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직하방식의 플라즈마 발생모듈을 이용하는 집진장치에 관한 것이다.
오염된 공기를 깨끗하게 정화하는 용도로 많이 사용되는 헤파필터(high efficiency particulate air filter)는, 필터링 시간이 누적됨에 따라 먼지 등의 오염으로 인해 세척이 어려워서, 교체되야 하는 단점을 갖는다.
헤파필터의 단점을 보완할 수 있는 공기정화 수단으로 이용되는 전기집진장치는 필터를 교체해야 하는 번거로움이 없는 대신에, 대전작용 및 집진작용에 전기 에너지를 소모한다는 단점을 갖는다.
시간대비 정화되는 공기의 양을 나타내는 공기정화율에 있어서, 헤파필터 대비 전기집진장치의 공기정화율이 낮기 때문에, 전기집진장치는 오랜시간 동안 동작시켜야 하는 단점도 갖는다.
이러한 단점은 오염된 공기가 분포하는 넓은 공간 대비 대전부를 구성하는 와이어 형상의 대전전극이 커버할 수 있는 공간이 좁기 때문에 발생한다.
플라즈마 발생장치는 양의 전극과 음의 전극에 수kV에서 수천kV의 고전압을 인가하여 부분적인 방전이 일어나게 하는 장치이다. 플라즈마 발생장치는 일반적으로 공기청정기 또는 에어컨과 같은 전자기기에 장착되어 사용된다. 예를 들어, 공기청정기는 내부에 설치된 플라즈마 발생장치로부터 발생된 양(+)이온 및 음(-)이온을 공기와 함께 송풍하여 실내 공간을 청정하고, 플라즈마 발생 장치가 설치된 에어컨은 실내 공간에 냉기를 송풍할 때 양이온 및 음이온을 함께 송풍하여 냉각과 동시에 실내 공간을 청정한다.
종래 기술에 따른 플라즈마 발생장치도 양의 전극과 음의 전극으로 구성된 플라즈마 발생모듈이 단위 시간당 처리할 수 공기의 체적이 적어서 플라즈마를 이용한 공기 이온화 효율이 낮은 것이 단점이었다.
본 발명과 관련된 기술로서, 대한민국 등록특허 공보에 개시된, 전기집진장치는, 대전부와 집진부를 포함하고, 대전부는 방전선을 포함하고, 집진부는 고전압 전극 및 저전압 전극을 포함한다. 이 관련 기술은, 방전선을 이용하여 공기 중의 먼지를 대전시키는 구조로서, 대면적 플라즈마 발생모듈을 이용하여 공기 중의 먼지를 대전시키는 본 발명의 구성 및 효과가 서로 구별된다.
KR 등록 특허 제10-1827832호 (2018.02.12 공고)
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 플라즈마 발생모듈을 오염된 공기를 대전하는 용도로 사용하는 플라즈마 집진장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 대면적 플라즈마 발생모듈을 이용하여 단위 시간당 넓은 체적의 공기를 대전시킬 수 있는 플라즈마 집진장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 공기의 흐름을 빠르게 순환시킬 수 있는 구조의 플라즈마 집진장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 집진장치는, 개별 터널이 형성된 복수(m×n)의 셀에서, 고전압이 인가되는 침상방전전극을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생모듈이 각 셀의 중심에 배치되고, 행(m)과 열(n)의 상기 플라즈마발생모듈을 포함하고, 공기 흐름의 상류에 배치되는 대전부; 및 공기 흐름의 하류에 배치되고, 상기 터널에 연결되는 입구를 통해 유입되는 상기 플라즈마에 의해 대전된 오염물질을 포집하는 집진부를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 대전부는, 고전압을 이용하여 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 플라즈마 발생모듈은, z축 방향으로 흐르는 공기의 이온화를 위해 xy 평면에 행(m)과 열(n)을 이루며 상기 터널에 대응하여 형성된 복수의 상기 침상방전전극(discharge needle electrode); xy 평면에 평행하게 상기 복수의 침상방전전극의 첨두(peak)와 동일한 높이에서, 상기 첨두로부터 일정 간격 이격된 둘레에 행(m)과 열(n)로 형성된 복수의 접지전극(ground electrode); 및 복수의 접지전극이 상부에 안착하고, 상기 복수의 침상방전전극이 상기 복수의 접지전극에 대응되게 끼워지는 홈이 형성된 가이드블록(guide block); 복수의 침상방전전극에 전기적으로 연결된 제1단자(first terminal)와 상기 복수의 접지전극에 전기적으로 연결된 제2단자(second terminal)를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 복수의 침상방전전극은, 첨두가 공기 흐름의 상류 또는 하류를 향하도록 배치될 수 있다.
또한, 복수의 침상방전전극은, 행(m) 또는 열(n)의 침상방전전극을 전기적으로 서로 연결시키는 복수의 전극연결체(electrode connector); 및 복수의 전극연결체를 서로 연결시키는 크로스연결체(cross connector)를 더 포함하고, 제1단자는 상기 크로스연결체에 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다.
또한, 전극연결체의 일단 및 타단에 끼움홈(fitting groove)이 각각 형성되고, 끼움홈 중에서 어느 하나의 끼움홈에 상기 크로스연결체가 끼워지도록 구성될 수 있다.
또한, 복수의 접지전극은, 침상방전전극의 첨두와 공통 중심을 갖는 원 또는 다각형 형태로 행(m)과 열(n)을 이루는 전극홀(electrode hole)이 형성된 금속 소재의 접지패드(ground pad) 모양으로 구성될 수 있다.
또한, 가이드블록은, 침상방전전극의 첨두와 공통 중심을 갖는 실린더 형태로 복수의 행(m)과 열(n)을 이루며, 상기 터널을 구성하는 공기통로가 형성되도록 구성될 수 있다.
또한, 가이드블록은, 공기통로의 구경이 상기 접지전극의 높이에서 가장 짧고 바닥으로 갈수록 점점 길어지게 형성될 수 있다.
또한, 플라즈마 집진장치는, 가이드블록 상부에서 상기 접지전극을 고정하는 상부블록(top block)을 더 포함하되, 상부블록은 공기통로와 연결되는 배출통로를 포함하되, 상기 배출통로의 구경이 공기 흐름의 방향으로 점점 길어지게 형성될 수 있다.
또한, 상부블록은, 전극홀에 접하는 상기 접지전극의 홀에지(hole edge) 영역이, z축에 평행한 시선 방향에 대해 노출되도록, 상기 접지전극의 높이에서 상기 배출통로의 구경이 상기 전극홀의 구경보다 길게 형성될 수 있다.
또한, 가이드블록은, 상부가이드블록; 및 상부가이드블록 하부에 배치되는 바닥블록(bottom block)을 포함하되, 바닥블록의 공기통로는 공기가 유입되는 유입통로에 해당할 수 있다.
기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시 예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.
본 발명에 따르면, 대면적 플라즈마 발생모듈을 이용하여 공기정화를 위해, 높은 대전율로 대전된 입자가 포함된 많은 체적의 공기가 단위 시간당 처리될 수 있다.
또한, 공기의 흐름을 빠르게 순환시킬 수 있는 구조를 통해 공기정화율이 향상될 수 있다.
또한, 공기의 이온화 과정에서 적체없이 공기를 순환시킴으로써 오존발생이 예방될 수 있다.본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 집진장치의 사시도이다.
도 2는 집진장치와 플라즈마 발생모듈로 표시된 플라즈마 집진장치의 사시도이다.
도 3은 도 2에 묘사된 집진장치의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 집진장치에 포함된 플라즈마 발생모듈의 사시도이다.
도 5는 도 4에 묘사된 플라즈마 발생모듈의 분해사시도이다.
도 6은 도 4에 묘사된 플라즈마 발생모듈의 y축에 평행한 단면을 나타내는 예시도이다.
도 7은 도 4에 묘사된 플라즈마 발생모듈의 x축에 평행한 단면을 나타내는 예시도이다.
도 8은 도 4에 묘사된 플라즈마 발생모듈의 복수의 침상방전전극의 예시도이다.
도 9는 도 4에 묘사된 플라즈마 발생모듈의 접지전극 상의 홀에지를 설명하기 위한 예시도이다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 집진장치(10)는, 공기 중의 먼지를 대전부에 해당하는 플라즈마 발생모듈(100)과 집진장치(200)를 포함하도록 구성된다.
플라즈마 집진장치(10)의 길이 방향을 y축 방향으로, 폭 방향을 x축 방향으로 그리고 높이 방향을 z축 방향으로 각각 정하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 집진장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 플라즈마 집진장치(10)는 공기 흐름의 상류에 배치되는 플라즈마 발생모듈(100) 및 공기 흐름의 하류에 배치되는 집진장치(200)를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 공기 흐름의 방향은 상향의 z축 방향이다.
도 2는 집진장치와 플라즈마 발생모듈로 표시된 플라즈마 집진장치의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 공기 흐름 방향을 기분으로 플라즈마 발생모듈(100)을 통과한 전체 공기가 집진장치(200)에 들어갈 수 있도록, 플라즈마 발생모듈(100)과 집진장치(200)는 서로 밀접하게 배치된 상태에서, 각각이 브라켓을 통해 하우징의 내면에 결합될 수 있도록 구성될 수 있다.
이하 비교적 간단한 구조의 집진장치(200)에 대해 먼저 설명하고, 플라즈마 발생모듈(100)에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 도 2에 묘사된 집진장치의 분해사시도이다.
도 3을 참조하면, 집진장치(200)는 상부케이스(211), 하부케이스(212), 집진판(221), 연결체(223), PCB(230), 브라켓(240) 및 결합수단(250)을 포함하도록 구성될 수 있다. 상부케이스(211)와 하부케이스(212)의 결합에 의해 하우징이 형성되고, 하우징 내에 집진판(221), 연결체(223) 및 PCB(230) 수납될 수 있다.
집진판(221)은, 양극과 음극 사이에 공기가 통할 수 있는 공간을 두고, 양극과 음극이 교대로 배열된 구조를 갖는다.
연결체(223)는 집진판(221)을 구성하는 양극을 서로 연결시키는 제1연결체와 음극을 서로 연결시키는 제2연결체를 포함하도록 구성될 수 있다. 제1연결체와 제2연결체에 각 단자가 연결되고, 각 단자는 PCB의 입력단자와 전기적으로 연결될 수 있다.
PCB(230)는 집진판(221)에 인가되는 전압을 발생하는 기능을 갖는데, 서로 결합된 상부케이스(211)와 하부케이스(212)의 측면에 배치될 수 있다.
상부케이스(211) 및 하부케이스(212)의 측면에 브라켓(240)이 고정될 수 있다. 브라켓(240)은 암브라켓으로, 2차하우징, 예를 들어 공기청정기의 하우징의 내면에 장착된 수브라켓에 결합될 수 있다.
상부케이스(211)와 하부케이스는 결합수단(250), 예를 들어 나사에 의해 결합될 수 있다.
플라즈마 발생모듈(100)은 고전압 발생장치와 함께 플라즈마 발생장치를 구성할 수 있는, 대기압 플라즈마가 발생하는 전극을 포함하는 모듈에 해당한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 집진장치에 포함된 플라즈마 발생모듈의 사시도이다.
도 5는 도 4에 묘사된 플라즈마 발생모듈의 분해사시도이다.
도 4를 참조하면, 플라즈마 발생모듈(100)은 다면적 플라즈마를 발생시키기 위해 복수의 행(m) 및 복수의 열(n), 예를 들어 도 4에서 13개의 행 및 9개의 열을 이루며 배열된 복수의 셀을 포함하도록 구성될 수 있다.
도 4에 셀의 단면의 모양이 원으로 묘사되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 각 셀의 원, 타원, 및 다각형 중에서 적어도 하나의 모양일 수 있다. 도 2를 참조하면, 셀과 마찬가지로 적층된 블록(130, 150) 및 접지전극(120)에 형성된 홀(151, 121, 132, 136)도 원, 타원, 및 다각형 중에서 적어도 하나의 모양일 수 있다.
도 5를 참조하면, 상부블록(150)에 형성된 홀을 배출통로(151)로, 접지전극(120)에 형성된 홀을 전극홀(121)로, 상부가이드블록(131)에 형성된 홀을 터널(132)로, 그리고 바닥블록(135)에 형성된 홀을 유입통로(136)로 지칭한다.
도 4 및 도 5를 다시 참조하면, 플라즈마 발생모듈(100)은, 침상방전전극(discharge needle electrode)(110), 접지전극(ground electrode)(120), 가이드블록(guide block)(130), 단자(terminal)(140), PCB(143), 브라켓(144) 및 상부블록(upper block)(150)을 포함하도록 구성될 수 있다. 접지전극(120), 가이드블록(130) 및 상부블록(150)은 결합수단(160), 예를 들어 나사에 의해 결합될 수 있다.
침상방전전극(110)은 XY 평면에 배열된 복수의 셀(cell)에서, 각 셀의 중심에서 첨두(peak)(111a)가 Z축 방향을 향하도록 배치될 수 있다. 그리고 복수의 침상방전전극(110)은, 공기 흐름의 방향으로 상기 첨두가 향하도록 배치될 수 있다. 즉 침상방전전극(110)은 각 셀의 중심에서 니들(needle) 모양의 첨두가 공기 흐름의 하류를 향하도록 배치될 수 있다. 이러한 배치는 공기 흐름의 저항을 최소화하기 위한 배치에 해당한다. 공기가 원활히 순환되지 않을 경우, 즉 침상방전전극(110) 주위에 공기가 고여 있을 경우, 오존이 발생될 확률이 높아질 수 있다.
복수의 침상방전전극(110)은 제1단자(141)를 통해 고전압발생장치(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 침상방전전극(110) 간의 연결방법은 후술하기로 한다.
접지전극(120)은, 침상방전전극(110)의 첨두와 공통 중심을 갖는 원 또는 다각형 형태로 복수의 행(m)과 열(n)을 이루는 전극홀(electrode hole)(121)이 형성된 전도체의 접지패드(ground pad) 모양으로 구성될 수 있다. 도 2를 다시 참조하면, 복수의 접지전극(120)은 하나로 연결된 접지패드 모양으로 구현될 수 있다. 판형의 전도체에 행과 열을 맞추어 전극홀(121)이 형성되면, 접지전극(120)이 완성될 수 있다. 복수의 전극홀(121)은 원 또는 다각형 중에서 적어도 하나의 모양일 수 있다.
접지전극(ground electrode)(120)은, 침상방전전극(110)의 첨두와 동일한 높이의 XY 평면에, 셀의 둘레에 첨두와 일대일 대응되게 형성될 수 있다. 접지전극(120)의 높이에 대해서는 후술하기로 한다.
가이드블록(guide block)(130)은 침상방전전극(110) 및 접지전극(120)을 고정하는 기능을 갖는다. 즉 가이드블록(130)의 상부에는 접지전극(120)이 안착될 수 있다. 그리고 가이드블록(130)에 형성된 홈에 복수의 침상방전전극(110)이 끼워질 수 있다. 복수의 침상방전전극(110)은 각 개체가 독립적으로 또는 군으로 엮인 후에 가이드블록(130)에 형성된 홈에 고정될 수 있다. 침상방전전극(110)의 형상에 대해서는 후술하기로 한다.
도 5를 참조하면, 가이드블록(130)은, 침상방전전극(110)의 첨두와 공통 중심을 갖는 실린더 형태이고, 셀에 대응되게 배열되는 터널(tunnel)(132)을 포함하도록 구성될 수 있다. 터널(132)에 대해서는 후술하기로 한다.
가이드블록(130)은, 침상방전전극(110)이 끼워지는 방향에 따라 1개의 피스 또는 2개의 피스로 구성될 수 있다. 예를 들어 침상방전전극(110)이 가이드블록(130)의 상부에 형성된 홈에 끼워지는 경우, 가이드블록(130)은 하나의 피스로 구성될 수 있다. 이때 가이드블록(130)의 상부는 상부블록(150)에 의해 마감될 수 있다. 만약에 침상방전전극(110)이 끼워지는 홈이 가이드블록(130)의 하부에 형성된 경우, 하부를 마감하는 바닥블록(135)이 필요하다.
즉 가이드블록(130)은 접지전극(120)의 하부에 배치되는 상부가이드블록(upper guide block)(131) 및 상부가이드블록(131)의 하부에 배치되는 바닥블록(bottom block)(135)을 포함하도록 구성될 수 있다. 바닥블록(135)에 형성된 터널은, 공기 흐름의 상류에서 공기가 유입하는 유입통로(136)에 해당한다.
도 5를 다시 참조하면, 단자(140)는 복수의 침상방전전극(110)에 전기적으로 연결된 제1단자(first terminal)(141)와 접지전극(120)에 전기적으로 연결된 제2단자(second terminal)(142)를 포함하도록 구성될 수 있다. 단자(140)는 복수 개의 전극에 개별적으로 형성되는 것 보다, 도 2와 같이 하나의 쌍으로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 전극과 단자 사이에는 전기적 연결을 돕는 매개체가 존재할 수 있다.
단자(140)들, 즉 제1단자(141) 및 제2단자(142)는 PCB(143)에 형성된 입력단자에 전기적으로 연결될 수 있다.
PCB(143)는 고전압을 발생시키는 고전압발생장치를 구성하는 부품을 실장하도록 구성될 수 있다.
브라켓(144)은 집진장치(200)의 브라켓(240)과 유사하게 플라즈마 발생모듈(100)을 2차하우징, 예를 들어 공기청정기의 하우징의 내면에 고정하는 기능을 갖는다.
도 5를 다시 참조하면, 플라즈마 발생모듈(100)은, 가이드블록(130) 상부에서 접지전극(120)을 고정하는 상부블록(top block)(150)을 포함하도록 구성될 수 있다. 접지전극(120)은 상부블록(150)과 상부가이드블록(131) 사이에 배치될 수 있다.
상부블록(150)은, 공기 흐름의 하류에서 터널(132)과 연결되는 배출통로(151)를 포함하도록 구성될 수 있다. 그리고 배출통로(151)의 구경은 공기 흐름 방향으로 점점 길어지게 형성될 수 있다. 배출통로(151)의 구경에 대해서는 후술하기로 한다.
도 6은 도 4에 묘사된 플라즈마 발생모듈의 y축에 평행한 단면을 나타내는 예시도이다.
도 6을 참조하며, 침상방전전극(111)의 이분에 따라 형성되는, 플라즈마 발생모듈(100)의 길이 방향의 단면이 묘사되어 있다. 복수의 침상방전전극(110)은 개별 침상방전전극(111) 및 전극연결체(112)를 포함하도록 구성될 수 있다.
도 7은 도 4에 묘사된 플라즈마 발생모듈의 x축에 평행한 단면을 나타내는 예시도이다.
도 7을 참조하면, 침상방전전극(111)의 첨두(111a)의 이분에 따라 형성되는, 플라즈마 발생모듈(100)의 폭 방향의 단면이 묘사되어 있다. W1 내지 W3은 공기의 흐름을 나타낸다.
도 6 및 도 7을 참조하면, W1 내지 W3은 공기의 흐름을 나타낸다. Z축 방향을 따라 살펴보면, 상단에 상부블록(150)이 배치되고, 접지전극(120)이 상부블록(150)에 접하도록 배치된다. 접지전극(120) 아래에는 상부가이드블록(131) 및 바닥블록(135)이 차례대로 배치될 수 있다.
W1은 유입통로(136)에서의 공기의 흐름을 묘사하고, W2는 터널(132)에서의 공기의 흐름을 묘사하고, 그리고 W3은 배출통로(151)에서의 공기의 흐름을 묘사한다.
가이드블록(130)은, 터널(126)의 구경이, 바닥에서 가장 길고, 공기 흐름 방향에 따라 접지전극(120)에 가까워질수록 점점 짧게 형성될 수 있다. 베르누이 정리에 따르면 유체의 속력은 단면적에 반비례한다. 따라서, 공기 흐름의 방향을 따라 터널(126)의 구경이 점점 좁아지므로, 터널(126)내의 공기의 흐름의 속도는 점점 증가하게 되므로, 원활한 공기 배출이 가능하다.
도 6 및 도 7을 다시 참조하면, 접지전극(ground electrode)(120)은, 침상방전전극(110)의 첨두와 동일한 높이의 XY 평면에, 셀의 둘레에 첨두(111a)와 일대일 대응되게 형성될 수 있다. 즉 접지전극(120)에 형성된 전극홀(121)이 침상방전전극(110)의 첨두(111a)와 동일한 높이에서 형성될 수 있다. 즉 침상방전전극(111)의 첨두(111a)가 접지전극(120)을 형성하는 패드의 상부면과 하부면 사이에 형성될 수 있다. 침상방전전극(111)과 접지전극(120)의 위치 및 모양은 플라즈마 변수와 관련된다.
도 8은 도 4에 묘사된 플라즈마 발생모듈의 복수의 침상방전전극의 예시도이다.
도 8을 참조하면, 복수의 침상방전전극(110)은, 행(m)과 열(n)의 셀의 배열에 있어서, 행(m) 또는 열(n)의 침상방전전극(111), 즉 개개의 침상방전전극(111)을 전기적으로 서로 연결시키는 복수의 전극연결체(electrode connector)(112) 및 복수의 전극연결체(112)를 서로 연결시키는 크로스연결체(cross connector)(115)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
전극연결체(112)는, 일단 및 타단에 형성된 끼움홈(fitting groove)(113)을 포함하도록 구성될 수 있다. 그리고 끼움홈(113) 중에서 어느 하나의 끼움홈(113)에 크로스연결체(115)가 끼워지도록 구성될 수 있다. 끼움홈(113)은 공정에서 조립의 편의를 위해 양단에 마련될 수 있다.
제1단자(141)는 크로스연결체(115)에 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 그리고 제2단자(142)는 접지전극(120)에 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다.
도 9는 도 4에 묘사된 플라즈마 발생모듈의 접지전극 상의 홀에지를 설명하기 위한 예시도이다.
도 9를 참조하면, 상부블록(150)은, 전극홀(121)에 접하는 접지전극(120)의 홀에지(hole edge)(122) 영역이, z축에 평행한 시선 방향에 대해 노출되기 위해, 접지전극(120)의 높이에서 배출통로(151)의 구경이 전극홀(121)의 구경보다 길게 형성될 수 있다. 즉 상부가이드블록(131)과 상부블록(150)의 배출통로(151), 즉 수직벽면 사이에 접지전극(120)의 홀에지(122)가 드러나 있다. 구체적으로 수평의 홀에지(122)와 수직의 접지전극(120)의 두께에 해당하는 벽면이 공기에 노출되고, 이 영역들이 개별 침상방전전극(111)과의 관계에서 방전과 관련된다.
이와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 대면적 플라즈마 발생모듈을 이용하여 공기정화를 위해, 높은 대전율로 대전된 입자가 포함된 많은 체적의 공기가 단위 시간당 처리될 수 있다.
또한, 공기의 흐름을 빠르게 순환시킬 수 있는 구조를 통해 공기정화율이 향상될 수 있다.
또한, 공기의 이온화 과정에서 적체없이 공기를 순환시킴으로써 오존발생이 예방될 수 있다.이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 실용신안등록청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 플라즈마 집진장치, 100: 플라즈마 발생모듈
110: 복수의 침상방전전극, 111: 침상방전전극
111a: 침상방전전극의 첨두, 112: 전극연결체
113: 끼움홈, 115: 크로스연결체
120: 접지전극, 121: 전극홀
122: 홀에지, 130: 가이드블록
131: 상부가이드블록, 132: 터널
135: 바닥블록, 141: 제1단자
142: 제2단자, 150: 상부블록
151: 배출통로, 160: 결합수단
200: 집진장치

Claims (12)

  1. 개별 터널이 형성된 복수(m×n)의 셀에서, 고전압이 인가되는 침상방전전극(discharge needle electrode)을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생모듈이 각 셀의 중심에 배치되고, 행(m)과 열(n)의 상기 플라즈마발생모듈을 포함하고, 공기 흐름의 상류에 배치되는 대전부; 및
    공기 흐름의 하류에 배치되고, 상기 터널에 연결되는 입구를 통해 유입되는 상기 플라즈마에 의해 대전된 오염물질을 포집하는 집진부를 포함하도록 구성되는,
    플라즈마 집진장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 대전부는,
    고전압을 이용하여 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생모듈을 포함하도록 구성되는,
    플라즈마 집진장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 플라즈마 발생모듈은,
    z축 방향으로 흐르는 공기의 이온화를 위해 xy 평면에 행(m)과 열(n)을 이루며 상기 터널에 대응하여 형성된 복수의 침상방전전극;
    상기 xy 평면에 평행하게 상기 복수의 침상방전전극의 첨두(peak)와 동일한 높이에서, 상기 첨두로부터 일정 간격 이격된 둘레에 행(m)과 열(n)로 형성된 복수의 접지전극(ground electrode); 및
    상기 복수의 접지전극이 상부에 안착하고, 상기 복수의 침상방전전극이 상기 복수의 접지전극에 대응되게 끼워지는 홈이 형성된 가이드블록(guide block);
    상기 복수의 침상방전전극에 전기적으로 연결된 제1단자(first terminal)와 상기 복수의 접지전극에 전기적으로 연결된 제2단자(second terminal)를 포함하도록 구성되는,
    플라즈마 집진장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 복수의 침상방전전극은,
    상기 첨두가 공기 흐름의 상류 또는 하류를 향하도록 배치되는,
    플라즈마 집진장치.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 복수의 침상방전전극은,
    행(m) 또는 열(n)의 침상방전전극을 전기적으로 서로 연결시키는 복수의 전극연결체(electrode connector); 및
    상기 복수의 전극연결체를 서로 연결시키는 크로스연결체(cross connector)를 더 포함하고,
    상기 제1단자는 상기 크로스연결체에 전기적으로 연결되도록 구성되는,
    플라즈마 집진장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 전극연결체의 일단 및 타단에 끼움홈(fitting groove)이 각각 형성되고,
    상기 끼움홈 중에서 어느 하나의 끼움홈에 상기 크로스연결체가 끼워지도록 구성되는,
    플라즈마 집진장치.
  7. 청구항 3에 있어서, 상기 복수의 접지전극은,
    상기 침상방전전극의 첨두와 공통 중심을 갖는 원 또는 다각형 형태로 행(m)과 열(n)을 이루는 전극홀(electrode hole)이 형성된 금속 소재의 접지패드(ground pad) 모양으로 구성되는,
    플라즈마 집진장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 가이드블록은,
    상기 침상방전전극의 첨두와 공통 중심을 갖는 실린더 형태로 복수의 행(m)과 열(n)을 이루며, 상기 터널을 구성하는 공기통로가 형성되도록 구성되는,
    플라즈마 집진장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 가이드블록은,
    상기 공기통로의 구경이 상기 접지전극의 높이에서 가장 짧고 바닥으로 갈수록 점점 길어지게 형성되는,
    플라즈마 집진장치.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 플라즈마 집진장치는,
    상기 가이드블록 상부에서 상기 접지전극을 고정하는 상부블록(top block)을 더 포함하되,
    상기 상부블록은 상기 공기통로와 연결되는 배출통로를 포함하되, 상기 배출통로의 구경이 공기 흐름의 방향으로 점점 길어지게 형성되는,
    플라즈마 집진장치.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 상부블록은,
    상기 전극홀에 접하는 상기 접지전극의 홀에지(hole edge) 영역이, z축에 평행한 시선 방향에 대해 노출되도록, 상기 접지전극의 높이에서 상기 배출통로의 구경이 상기 전극홀의 구경보다 길게 형성되는,
    플라즈마 집진장치.
  12. 청구항 8에 있어서, 상기 가이드블록은,
    상부가이드블록; 및
    상기 상부가이드블록 하부에 배치되는 바닥블록(bottom block)을 포함하되,
    상기 바닥블록의 공기통로는 공기가 유입되는 유입통로에 해당하는,
    플라즈마 집진장치.
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