KR20230171845A - 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 굴곡형 날개를 통해 흡입된 공기가 회오리를 형성하면서 플라즈마와의 접촉 면적이 증가하여 효과적인 살균작용을 수행할 수 있도록 한 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치는 가정용 및 건물에 사용되는 공기 살균 장치에 적용할 수 있고, 공기 청정을 위해 유속의 저하 없이 최대한 긴 시간동안 플라즈마와 직접 접촉하여 효과적인 살균이 이루어지도록 공기 혼합을 최대화 한 것으로, 1개 이상의 날개를 가지고, 날개 양면의 표면에 플라즈마 면방전이 발생하고, 흡입된 공기 대부분이 플라즈마와 직접 접촉하면서 혼합 될 수 있는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치{AIR STERILIZER WITH PLASMA GENERATING BLADES}

본 발명은 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 굴곡형 날개를 통해 흡입된 공기가 회오리를 형성하면서 플라즈마와의 접촉 면적이 증가하여 효과적인 살균작용을 수행할 수 있는 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치에 관한 것이다.

일반적으로, 공기정화장치는 흡입된 공기를 단순히 물리적인 필터를 통해 공기 청정하는 수준이 대부분이었으며, 최근에는 흡입된 공기의 살균 및 정화가 가능하도록 UV나 플라즈마를 이용하고 있다.

다만 UV는 살균 속도가 빠르지 않아 고속의 유량이 통과하는 공기 청정기에서 효과적인 살균이 쉽지 않으며, 플라즈마를 이용한 경우 대부분이 미량의 이온을 방출하는 수준인 경우가 대부분이다.

최근 벌크 형태의 플라즈마를 이용한 공기청정기 기술이 개발되고 있으나, 플라즈마 발생부가 대부분 넓지 않거나 혹은 넓은 경우 면방전을 이용하여 공기 흐름을 방해하거나 공기와 접촉하는 시간이 매우 짧은 단점이 있다.

한국등록특허 제10-1441740호 "의료용 플라즈마 멸균장치" 한국등록특허 제10-2087619호 "포장 용기 내 국소적 플라즈마 방전을 위한 포장용기 및 이를 이용한 방전 살균 장치"

본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 굴곡형 날개를 통해 흡입된 공기가 회오리를 형성하면서 플라즈마와의 접촉 면적이 증가하여 효과적인 살균작용을 수행할 수 있도록 한 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치는 가정용 및 건물에 사용되는 효과적인 공기 살균 장치에 대한 것으로, 효과적인 공기 청정을 위해 유속의 저하 없이 최대한 긴 시간동안 플라즈마와 직접 접촉하여 효과적인 살균이 이루어지도록 공기 혼합을 최대화 한 것으로, 고정된 굴곡형의 1개 이상의 날개를 가지고, 날개 한 면 이상의 표면에 플라즈마 면방전이 발생하고, 흡입된 공기 대부분이 플라즈마와 직접 접촉하면서 혼합이 될 수 있는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치는 적어도 하나 이상의 날개; 상기 날개에 배치되어 플라즈마를 발생하는 플라즈마발생부; 상기 날개가 설치되는 날개설치부;를 포함하고, 상기 날개는 유입되는 공기의 유속 저하를 최소화하면서 상기 플라즈마발생부에서 생성한 플라즈마와 효과적으로 접촉하여 살균작용을 수행할 수 있도록 굴곡형 날개로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 굴곡형 날개는 복수 개로 구성되고, 각각의 상기 굴곡형 날개는 길이방향을 따라 나선상으로 굴곡되되 평면상에서의 굴곡 각도가 1 내지 180°각도 범위로 형성될 수 있다.

상기 플라즈마발생부는 상기 굴곡형 날개의 외부에 배치되는 전력전극, 및 상기 전력전극과 접하여 배치되는 접지전극을 포함하고, 상기 굴곡형 날개는 상기 접지전극의 기능을 수행하는 전도성부재, 및 상기 전도성부재에 덧씌워지게 형성되는 유전체를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 플라즈마발생부는 상기 굴곡형 날개의 외부에 배치되는 전력전극, 및 상기 전력전극과 접하여 배치되는 접지전극을 포함하고, 상기 굴곡형 날개는 상기 접지전극의 기능을 수행하는 전도성부재, 상기 전도성부재에 덧씌워지게 형성되는 유전체를 포함하되, 상기 전력전극은 상기 굴곡형 날개의 길이방향으로 배치되는 복수의 길이방향전력전극, 상기 굴곡형 날개의 폭방향으로 배치되는 복수의 폭방향전력전극, 상기 굴곡형 날개의 표면에 점 형태로 배치되는 다수의 점형전력전극 중에서 적어도 한 가지 이상이 구성될 수 있다.

상기 날개설치부는 상기 굴곡형 날개가 설치되고 내부에 공기통로가 형성된 중공통체를 포함하고, 상기 굴곡형 날개는 복수 개로 구성되어 상기 중공통체의 내면에 일측이 등각도로 결합되고, 각각의 상기 굴곡형 날개는 길이방향을 따라 나선상으로 굴곡, 형성될 수 있다.

한편, 상기 굴곡형 날개는 길이방향을 따라 나선상으로 굴곡, 형성되어 복수 개가 등 각도로 배치 구성되고, 상기 날개설치부는 상기 굴곡형 날개가 삽입되도록 내부에 공기통로가 형성된 중공통체와, 상기 굴곡형 날개를 고정하도록 상기 중공통체에 설치되는 날개고정부재를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 날개고정부재는 상기 중공통체의 일측에 결합되는 고정부재프랜지부와 상기 굴곡형 날개의 일측이 안착되는 날개안착부를 구비한 제1 날개고정부재, 상기 중공통체의 타측에 결합되는 고정부재프랜지부와 상기 굴곡형 날개의 타측이 안착되는 날개안착부를 갖는 제2 날개고정부재, 및 상기 제1 날개고정부재 및 상기 제2 날개고정부재를 체결하기 위해 구성되는 체결부재를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 중공통체는 상기 체결부재에 의해 상기 고정부재프랜지부에 체결되도록 일측 및 타측에 통체프랜지부가 형성될 수 있다.

한편, 상기 플라즈마발생부는 상기 굴곡형 날개의 외부에 배치되는 전력전극, 및 상기 전력전극과 접하여 배치되는 접지전극을 포함하고, 상기 굴곡형 날개는 상기 접지전극의 기능을 수행하는 전도성부재, 상기 전도성부재에 덧씌워지게 형성되는 유전체를 포함하며, 상기 전력전극은 다수의 통공을 갖는 박판으로 형성될 수 있다.

상기 굴곡형 날개는 상기 통공과 연통되는 공기유동공이 천공될 수 있다.

상기 날개설치부는 상기 굴곡형 날개가 설치되는 중심축을 포함하고, 상기 굴곡형 날개는 복수 개로 구성되어 상기 중심축의 외면에 일측이 등각도로 결합되고, 상기 굴곡형 날개는 길이방향을 따라 나선상으로 굴곡, 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치는 상기 중심축이 접속되도록 통기통로를 갖는 지지링이 더 구성되고, 상기 중심축은 지지바에 의해 상기 지지링의 내면에 고정될 수 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치는 상기 굴곡형 날개로 유입되는 공기를 가온하도록 상기 굴곡형 날개의 공기유입측에 배치되는 가온장치를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치는 상기 플라즈마발생부에 의한 방전과정에서 생성된 오존을 제거하도록 상기 굴곡형 날개의 공기배출측에 배치되는 오존필터를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치에 의하면, 플라즈마발생부를 갖는 굴곡형 날개 구조를 추가 구성하는 방식으로 기존 공조장치 및 공기청정기, 공기정화기의 전체 구조의 큰 변화 없이 중간 삽입이나 내부 삽입을 통해 효과적인 공기 살균 및 정화가 가능한 효과가 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치에 의하면, 플라즈마발생부가 날개 구조에 일체화 되어 있어 표면에서 발생되는 플라즈마와 흡입된 공기가 직접적으로 접촉되어 플라즈마에 발생된 활성종에 의한 빠른 살균이 가능한 효과가 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치를 나타낸 사시도,
도2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치의 굴곡형 날개의 회전각에 따른 형상을 나타낸 정면도,
도2b 및 도2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치의 변형예를 설명하기 위한 도면으로서, 도2b는 사시도, 도2c는 분리사시도이다.
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치를 나타낸 도면으로서, (a)는 굴곡형 날개의 길이가 서로 다르게 형성된 복수의 공기살균장치를 도시한 사시도이고, (b) 120도 굴곡형 날개의 전개도 및 굴곡형 날개의 설치 외형을 설명하기 위한 도면이다.
도4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치의 플라즈마발생부를 설명하기 위한 사시도로서, 확대된 부위는 요부의 확대도 및 확대단면도이다.
도4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치의 플라즈마발생부의 다른 구조를 설명하기 위한 도면으로서, 확대된 부위는 요부의 확대단면도이다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치의 플라즈마발생부를 설명하기 위한 사시도로서, (a)는 굴곡형 날개에 폭방향으로 플라즈마발생부가 배치된 형태를, (b)는 굴곡형 날개에 길이폭방향으로 플라즈마발생부가 배치된 형태를 나타낸 것이고, 확대된 부위는 요부의 확대단면도이다.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치의 살균 특성을 설명하기 위한 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도1 내지 도6에 의거하여 상세히 설명하되, 도1 내지 도6에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호가 부여하여 설명하도록 한다.

한편, 각각의 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 상세한 설명은 간략히 하거나 생략한다. 또한, 본 발명이 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치에 특징을 갖는 것이므로 이와 관련된 부분들을 중심으로 도시 및 설명하고 나머지 부분에 대한 설명은 간략화하거나 생략하도록 한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치를 나타낸 사시도, 도2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치의 굴곡형 날개의 회전각에 따른 형상을 나타낸 정면도로서, 30°의 각도로 굴곡된 3개의 굴곡형 날개가 배치된 형태, 60°의 각도로 굴곡된 3개의 굴곡형 날개가 배치된 형태, 90°의 각도로 굴곡된 3개의 굴곡형 날개가 배치된 형태, 120°의 각도로 굴곡된 3개의 굴곡형 날개가 배치된 형태의 정면에서 도시되는 형상을 나타낸 것이다.

도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치는 코로나 등의 바이러스 창궐과 함께 기존 미세먼지 제거를 위한 공기청정기에 공기 내 부유 세균의 살균 목적이 추가된 장치로 흡입된 공기 내부의 각종 세균, 냄새 및 바이러스 등을 다양한 방법을 통해 살균하는 것을 특징으로 한다. 특히 굴곡형 날개에 플라즈마 발생을 위한 플라즈마발생부가 일체형으로 구성된 공기살균장치로서, 한 개 이상의 굴곡형 날개를 통해 흡입된 공기가 회오리를 형성하고 흡입된 공기가 최대한 큰 면적에서 플라즈마와 접촉하여 효과적인 살균과정이 이루어지고 굴곡형 날개 구조로 인해 흡입된 공기가 유속의 저하 없이 연속적으로 통과되는 것을 특징으로 하는 공조살균장치에 대한 것이다.

이러한 굴곡형 날개 구조를 가지는 플라즈마 공기살균장치는 기존 공조장치 및 공기청정기, 공기정화기의 전체 구조의 큰 변화 없이 중간 삽입이나 내부 삽입을 통해 효과적인 공기 살균 및 정화가 가능한 장점이 있다.

또한 플라즈마 발생부가 날개 구조에 일체화 되어 있어 표면에서 발생되는 플라즈마와 흡입된 공기가 직접적으로 접촉되어 플라즈마에 발생된 활성종에 의한 빠른 살균이 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 굴곡형 날개 구조를 가지는 플라즈마 공기살균장치는 유속의 흐름을 최소화 하면서 흡입된 모든 공기가 가능한 많이 날개 표면에 발생된 플라즈마와 접촉하는 것을 특징으로 한다.

특히 기존 공조시설의 큰 개조 없이 공조통로의 교체만을 통해 손쉽게 적용이 가능하다는 장점을 가지고 있으며, 이를 위해 도 1과 같은 길이 방향에 굴곡형 날개를 가지는 플라즈마 살균장치가 설치된 특징을 갖는다.

본 발명에 따른 굴곡형 날개 구조를 가지는 플라즈마 공기살균장치는 공조통로 내부에 설치가 가능한 구조로 1개 이상의 굴곡형 날개를 가지고 있으며, 1개 이상의 날개가 시작점에서 끝점에 이르는 길이방향으로 회전(굴곡)되면서 단면적을 모두 채우는 것을 특징으로 한다. 예를 들어 1개의 굴곡형 날개를 가지는 경우 굴곡형 날개는 회전(굴곡)의 시작과 끝점이 360도 회전각을 가진다. 바람직하게는 3개의 굴곡형 날개가 각각 120도 틀어진 위치에서 시작하여 각 날개가 120도 회전(굴곡)하는 구조이나, 사용 환경의 유속 및 단면적 등에 따라 4개, 5개로 증가하거나 2개, 1개로 감소할 수 있다.

다만 앞서 언급한 바와 같이 시작점과 끝점의 각 날개의 회전각(굴곡각)은 날개의 개수 n 에 대해서 360/n 으로 회전하는 것이 바람직하나 도2의 정면도와 같이 목적상 흡입된 공기가 많은 면적의 플라즈마와 접촉하고 혼합이 이루어질 수 있다면 이에 국한하지 않고 1도 - 180도의 다양한 회전각의 굴곡형 날개를 사용할 수 있다.

도1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치를 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치는 날개(1), 날개(1)에 형성되는 플라즈마발생부(2) 및 날개가 설치되는 날개설치부(3)를 구비하되, 날개(1)는 굴곡형 날개(1a)로 구성되어 있고 날개설치부(3)는 공기통로(c)를 갖는 중공통체(31)를 구비한다.

굴곡형 날개(1a)는 복수 개로 구성되어 중공통체(31)의 내면에 일측이 등각도로 결합되고, 각각의 굴곡형 날개(1a)는 길이방향을 따라 나선상으로 굴곡, 형성되어 있다.

굴곡형 날개(1a)는 접지전극의 기능을 수행하는 전도성부재(미도시), 전도성부재의 덧씌워지게 형성되는 유전체(미도시)를 구비한다.

플라즈마발생부(2)는 굴곡형 날개(1a)의 외부에 배치되는 전력전극(21)과, 이 전력전극(21)과 접하여 배치되는 접지전극(미도시)을 구비한다.

상기 전력전극(21)은 고전압전극, 전압전극 등으로 호칭되는 것으로 굴곡형 날개(1a)의 폭방향으로 배치되고 대략 일자 형상을 갖는 복수의 폭방향전력전극으로 구성되어 있다.

그리고, 전력전극(21)은 도1에 도시된 바와 같은 폭방향으로 형성되는 폭방향전력전극 외에도 이하의 다른 실시예에 나타난 바와 같이 굴곡형 날개의 길이방향으로 배치되는 복수의 길이방향전력전극이나, 굴곡형 날개의 표면에 점 형태로 배치되는 다수의 점형전력전극 중에서 적어도 한 가지 이상이 구성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치의 작용을 간략하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치는 복수의 굴곡형 날개(1a)가 공기에 와류를 형성할 수 있는 와류구조체로 형성되어 있고, 이 굴곡형 날개(1a)에 플라즈마발생부(2)가 형성됨에 따라 통과하는 공기가 와류를 형성하면서 유동하게 된다. 이러한 공기의 유동과정에서 플라즈마발생부(2)의 작동으로 주지된 플라즈마 살균 메커니즘 발생원리에 의해 플라즈마 방전이 이루어지게 되어 하이드록실 라디컬(OH-), 산소계 활성종 등이 형성되면서 살균작용을 수행할 수 있다.

이때 플라즈마발생부(2)의 전력전극(21) 및 접지전극은 종래와 같이 평판에 침상전극 구조로 설치된 것이 아니라 일정한 이동경로를 갖는 복수의 굴곡형 날개(1a)에 다단 구조로 구성되어 있으므로 비교적 플라즈마 발생 체적이 증가되고, 하이드록실 라디컬(OH-)과 공기와의 접촉시간이 상대적으로 증가될 뿐만 아니라 와류를 형성하면서 이동하는 공기와 하이드록실 라디컬(OH-)이 고르게 혼합하게 되므로 살균효율이 현저하게 상승된다.

첨부도면, 도2b 및 도2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치의 변형예를 설명하기 위한 도면으로서, 도2b는 사시도, 도2c는 분리사시도이다.

본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치는 길이방향을 따라 나선상으로 굴곡되고 복수 개가 등 각도로 배치 구성되는 굴곡형 날개(1a), 굴곡형 날개에 형성되는 플라즈마발생부(2), 및 굴곡형 날개가 설치되는 날개설치부(3)를 구비하고, 날개설치부(3)는 굴곡형 날개(1a)가 설치되고 내부에 공기통로(c)가 형성된 중공통체(31)를 구비하되, 굴곡형 날개(1a)를 고정하도록 중공통체에 설치되는 날개고정부재(32)가 더 구성되어 있다.

상기 날개고정부재(32)는 중공통체(31)의 일측에 결합되는 고정부재프랜지부(321a)와 굴곡형 날개(1a)의 일측이 안착되는 날개안착부(321b)를 구비한 제1 날개고정부재(321), 중공통체(31)의 타측에 결합되는 고정부재프랜지부(322a)와 굴곡형 날개의 타측이 안착되는 날개안착부(322b)를 갖는 제2 날개고정부재(322), 및 제1 날개고정부재(321) 및 제2 날개고정부재(322)를 체결하기 위해 구성되는 체결부재(323)를 구비한다.

그리고, 날개안착부(321b,322b)는 도2c의 확대 부분에 도시된 바와 같이 굴곡형 날개(1a)의 단부가 끼워지도록 끼움홈(322c)이 요입되는 것이 바람직하다.

상기 중공통체(31)는 체결부재(323)에 의해 고정부재프랜지부(321a,322a)에 체결되도록 원통형몸체 일측 및 타측에 통체프랜지부(312)가 형성되어 있다.

전술한 변형예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치는 중공통체(31)의 일측 및 타측에 제1 및 제2 날개고정부재(321,322)가 구비되어 있으므로 굴곡형 날개(1a)를 중공통체(31)에 용접하는 등의 어려운 접합작업 없이 간단하게 조립하는 방식으로 제작할 수 있어서 제작성이 우수하고 보다 안정적인 고정상태를 유지할 수 있는 장점이 있다. 또한 굴곡형 날개(1a)와 중공통체(31)가 서로 다른 이형 소재로 형성되어 접합이 불가능한 경우에도 굴곡형 날개(1a)를 용이하게 조립할 수 있으므로 제품 설계의 편의성과 상품성을 향상시킬 수 있다.

도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치를 나타낸 도면으로서, (a)는 굴곡형 날개의 길이가 서로 다르게 형성된 복수의 공기살균장치를 도시한 사시도이고, (b) 120도 굴곡형 날개의 전개도 및 굴곡형 날개의 설치 외형을 설명하기 위한 도면이다. 도4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치의 플라즈마발생부를 설명하기 위한 사시도로서, 확대된 부위 중 A 부분은 지시된 부분의 확대도이고 B 부분은 지시된 부분의 확대단면도이다. 그리고, 도4a의 A 부분 및 B 부분에서 점으로 해칭된 부분(p)은 플라즈마발생부에 의해 생성한 플라즈마를 도시한 것으로서 플라즈마는 주지된 바와 같이 실제 시각적으로 보이지 않지만 이해를 돕기 위해 의도적으로 표시한 것이다.

본 발명은 흡입된 공기의 유속의 저하 없이 회전하는 공기흐름을 만들면서 최대한 플라즈마와 많이 접촉하여 효과적인 살균이 이루어지는 것을 특징으로 하는 것으로 회전하는 날개의 시작점과 끝점의 길이(도3의 L)는 따로 제한두지 않으나, 회전각에 따라 L이 짧은 경우 급속한 날개의 굴곡으로 공기흐름의 저항이 증가하여 유속 감소가 생길 수 있기 때문에 굴곡 회전각에 따라 공기 흐름의 방해를 최소화 할 수 있는 길이를 선택하는 것이 바람직하다. 이는 따로 국한되지 않고, 공기 통로를 흐르는 유속과, 굴곡형 날개의 회전각에 따라 달리 할 수 있는 것을 특징으로 한다. 예를 들어 도3 (b)와 같이 세 개의 날개를 가지면 120도 회전하는 굴곡형 날개를 가지는 공기청정기의 경우 공기통로의 지름이 D 이고 길이가 L 인 경우, 흡입되는 공기 분자 하나의 평균 이동 경로는 S=√{L²+(πD/3)² }로 길어지게 되고 이는 회전각에 따라 달라지게 되어 공기유속 v 로 나눈 값인 평균 잔류 시간 T=S/v(S:이동경로 거리, T:시간) 동안 플라즈마와 접촉하면서 살균이 이루어질 수 있다. 따라서 실제 사용 환경의 구조 및 유속에 따라 이를 달리하여 최대 효과를 거둘 수 있도록 변형 가능한 것으로 특징으로 한다.

본 발명은 유속의 저하 없이 흡입된 공기가 플라즈마와 최대한 직접적으로 많이 접촉하여 살균하는 것을 특징으로 하기 때문에 도4a와 같이 날개 표면에서 발생되는 플라즈마 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.

이를 위해 바람직하게는 유선형의 날개가 전도성으로 구성되어 접지전극의 역할을 하게 되고 중심축에 삽입되는 전극(미도시)이 전원을 공급하는 역할을 하며 각 날개에 부착된 전력전극에 전원이 인가되어 전력전극의 주변으로 플라즈마라 발생되는 표면유전장벽방전의 특징을 가진다.

굴곡형 날개는 양면에 최대한 넓은 면적의 표면 플라즈마 발생을 위해 사각, 원형, 육각 등의 다양한 구조를 가지는 구멍을 통해 플라즈마가 발생하도록 전극을 구성하는 것이 가능하고, 플라즈마의 특성상 살균이 빠르게 진행되기 때문에 날개 방향에 대해 수직 방향 또는 수평 방향의 bar-type 전극 구조를 가지는 것도 가능하다.

예를 들어 도4a의 경우 플라즈마 발생이 표면에서 최대한 많이 발생될 수 있도록 원형의 구조를 가지는 구멍 사이에서 플라즈마가 발생 되도록 구성할 수 있고 그 구멍의 형상은 제한 두지 않으나 바람직하게는 전극 사이 균일한 플라즈마 발생 및 각 부분에서의 강한 전기장에 의한 전극 손상을 방지하기 위해 원형으로 구성될 수 있다.

도4a를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치를 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치는 굴곡형 날개(1a), 굴곡형 날개(1a)에 형성되는 플라즈마발생부(2), 및 날개가 설치되는 날개설치부(3)를 구비하되, 날개설치부(3)는 굴곡형 날개(1a)가 설치되는 중심축(35)을 구비한다.

그리고 날개설치부(3)는 중심축(35)이 접속되도록 공기통로를 갖는 지지링(36)이 더 구성되어 있고, 이 중심축(35)은 복수의 지지바(37)에 의해 지지링(36)의 내면에 고정되어 있다.

굴곡형 날개(1a)는 복수 개로 구성되어 상기한 중심축(35)의 외면에 일측이 등각도로 결합되고, 각각의 굴곡형 날개(1a)는 길이방향을 따라 나선상으로 굴곡, 형성되어 있다. 이때, 굴곡형 날개(1a)의 굴곡각(회전각)은 전술한 바와 같이 조건에 맞게 다양하게 구성할 수 있다.

그리고, 굴곡형 날개(1a)는 도4a의 B부 단면도에 도시된 바와 같이 날개 형상의 판상 구조로 형성되는 전도성부재(11)와, 이 전도성부재의 일면 및 타면에 형성되는 유전체(12)을 구비한다. 여기서 전도성부재(11)는 후술되는 접지전극의 기능을 수행하게 된다.

플라즈마발생부(2)는 굴곡형 날개(1a)의 외부에 배치되는 전력전극(21)과, 이 전력전극(21)과 접하여 배치되는 접지전극을 구비한다. 이때 접지전극은 전술한 전도성부재(11)가 그 기능을 수행하도록 구성되어 있다.

전력전극(21)은 도4a의 B부 단면도에 도시된 바와 같이 굴곡형 날개를 구성하는 유전체(12)의 표면에 점 형태로 배치되는 다수의 점형전력전극으로 구성된 것으로, 이 전력전극(21)의 외부에 밀봉용 유전체(21b)가 덧씌워지는 형태로 형성되어 있다.

첨부도면 도4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치의 플라즈마발생부의 다른 구조를 설명하기 위한 도면으로서, 확대된 부위는 요부의 확대단면도이다. 그리고, 확대단면도 부분에서 점으로 해칭된 부분(p)은 플라즈마발생부에 의해 생성한 플라즈마를 도시한 것으로서 플라즈마는 주지된 바와 같이 실제 시각적으로 보이지 않지만 이해를 돕기 위해 의도적으로 표시한 것이다.

도4b를 참조하면, 플라즈마발생부(2)는 굴곡형 날개의 외부에 배치되는 전력전극(21)와, 전력전극과 접하여 배치되는 접지전극을 구비하되, 전력전극(21)은 다수의 통공(212a)을 갖는 박판(212)으로 형성되어 있고, 박판(212)의 상면에서는 밀봉용 유전체(213)이 적층되어 있다.

그리고, 굴곡형 날개(1a)는 접지전극의 기능을 수행하는 전도성부재(11)와 전도성부재에 덧씌워지게 형성되는 유전체(12)로 구성되되, 박판(212)의 통공(212a)과 연통되는 공기유동공(19)이 천공된 구조로 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 공기유동공(19)이 천공된 구조의 굴곡형 날개(1a)는 공기 와류를 형성하면서 유동됨에 따라 플라즈마발생부의 방전과정에서 생성된 생성물과 공기와의 혼합 특성을 향상시킬 수 있으므로 살균작용을 더욱 향상시킬 수 있다.

그리고, 도4b에 도시된 바와 같이 전력전극은 굴곡형 날개의 대부분에 덧씌워지는 박판에 다수의 통공(212a)이 천공된 구조로 형성됨에 따라 도4a에 도시된 다수의 점형전력전극과 같이 점형으로 일일이 전력전극을 형성하지 않고 단일의 박판에 통공(212a)을 타공하는 형태로 제작할 수 있어서 공기살균장치의 제조성과 유지보수성이 우수한 장점이 있다.

도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치의 플라즈마발생부를 설명하기 위한 사시도로서, (a)는 굴곡형 날개에 폭방향으로 플라즈마발생부가 배치된 형태를, (b)는 굴곡형 날개에 길이폭방향으로 플라즈마발생부가 배치된 형태를 나타낸 것이고, 확대된 부위는 지지된 요부의 개략적인 확대단면도이다.

도5를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치는 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이 굴곡형 날개(1a)의 길이 방향에 대해 수직(폭방향) 또는 수평 방향(길이방향)으로 플라즈마발생부(2)가 구성되어 플라즈마가 발생하도록 하는 것으로 그 수와 전극 크기의 변화를 통해 플라즈마 면적을 변화시킬 수 있다.

예컨대, 상기 전력전극(21)은 도5의 (a)에 도시된 바와 같이 굴곡형 날개(1a)의 폭방향으로 배치되고 대략 일자 형상을 갖는 복수의 폭방향전력전극으로 구성될 수 있다.

예컨대, 상기 전력전극(21)은 도5의 (b)에 도시된 바와 같이 굴곡형 날개(1a)의 길이방향으로 배치되고 대략 일자 형상을 갖는 복수의 길이방향전력전극으로 구성될 수 있다.

이때 굴곡형 날개(1a)는 플라즈마 발생을 위해 바람직하게 접지전극 역할을 위해 금속 성분으로 구성될 수 있으나 형상 제어 및 비용 절감을 위해 플라스틱과 같은 부도체의 사용이 가능하며 이때 두 개의 서로 다른 전극은 접지와 전원에 따로 연결되는 것을 특징으로 한다.

그리고 전술한 전력전극 및 접지전극에 전압을 인가하는 전압인가수단(미도시)을 구비한다. 전압인가수단은 효과적인 공기 살균을 위해 사용되는 전원의 주파수가 1 kHz ~ 40 MHz 영역의 주파수를 가지는 전력이 인가되는 것을 특징으로 하나 전극의 형태와 주파수 및 파형이 따로 국한되지 않는다. 이는 처리하고자 하는 공기 유속과 공조시스템의 구조에 따라 전극 형태와 주파수를 달리 할 수 있는 것을 특징으로 하기 때문이다. 혼합된 공기의 플라즈마 발생을 위해 0.1~30 kV 전원이 인가되며 이때 오존 발생 억제를 위해 펄스 형태로 전원이 인가되며 펄스 주기는 1Hz - 500 Hz 사이인 것을 특징으로 한다. 추가적인 오존 발생 억제 및 제거를 위해 주입되는 기체를 100도 이상으로 가열하거나 배기부에 오존필터를 설치하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 공기살균장치는 전술한 바와 같이 기체를 100도 이상으로 가열하기 위해서, 굴곡형 날개로 유입되는 공기를 가온하도록 굴곡형 날개의 공기유입측에 배치되는 열선과 같은 가온장치(미도시)를 설치할 수 있다.

그리고, 전술한 오존필터(미도시)는 플라즈마발생부에 의한 방전과정에서 생성된 오존을 제거하여 허용 기준(통상 0.05ppm)로 낮추어 배출하는 작용을 수행한다.

도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치의 살균 특성을 설명하기 위한 그래프로서, 대장균, 황색포도상구균, 폐렴구균에 대한 시간별 살균에 따른 세균 수 감소 변화 결과를 그래프로 작성한 것이다.

도6을 참조하면, 플라즈마 접촉 시간에 따른 공기 내 혼합된 세균의 감소를 보이는 것으로 1 m/s 유속을 기준으로 10초 이내 살균이 완벽히 이루어지는 것을 확인할 수 있다. 단순히 이론적으로 50 cm 길이 (L)와 10 cm (D) 주입구를 가지는 굴곡형 날개에서 플라즈마와 접촉하는 시간이 0.6초로 매우 짧으나 공기 혼합이 효과적으로 이루어지고 직접 플라즈마를 접촉하기 때문에 3초 이내에 99.9% 살균이 이루짐을 확인할 수 있다.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치의 구성 및 동작에 대해서 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서 본 기술분야에 통상의 지식을 가진자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 전술한 실시예의 일부를 치환 및 변형하는 것이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물에 미치는 것으로 이해되어야 할 것이다.

1:날개 1a:굴곡형 날개
11:전도성부재 12:유전체
19:공기유동공 2:플라즈마발생부
21:전력전극 212:박판
3:날개설치부 31:중공통체
32:날개고정부재 321:제1 날개고정부재
322:제2 날개고정부재 323:체결부재
c:공기통로 p:플라즈마

Claims (13)

1. 적어도 하나 이상의 날개;
   상기 날개에 배치되어 플라즈마를 발생하는 플라즈마발생부;
   상기 날개가 설치되는 날개설치부;를 포함하고,
   상기 날개는 유입되는 공기의 유속 저하를 최소화하면서 상기 플라즈마발생부에서 생성한 플라즈마와 효과적으로 접촉하여 살균작용을 수행할 수 있도록 굴곡형 날개로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 굴곡형 날개는 복수 개로 구성되고, 각각의 상기 굴곡형 날개는 길이방향을 따라 나선상으로 굴곡되되 평면상에서의 굴곡 각도가 1 내지 180°각도 범위로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 플라즈마발생부는 상기 굴곡형 날개의 외부에 배치되는 전력전극, 및 상기 전력전극과 접하여 배치되는 접지전극을 포함하고,
   상기 굴곡형 날개는 상기 접지전극의 기능을 수행하는 전도성부재, 및 상기 전도성부재에 덧씌워지게 형성되는 유전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 플라즈마발생부는 상기 굴곡형 날개의 외부에 배치되는 전력전극, 및 상기 전력전극과 접하여 배치되는 접지전극을 포함하고,
   상기 굴곡형 날개는 상기 접지전극의 기능을 수행하는 전도성부재, 상기 전도성부재에 덧씌워지게 형성되는 유전체를 포함하고,
   상기 전력전극은 상기 굴곡형 날개의 길이방향으로 배치되는 복수의 길이방향전력전극, 상기 굴곡형 날개의 폭방향으로 배치되는 복수의 폭방향전력전극, 상기 굴곡형 날개의 표면에 점 형태로 배치되는 다수의 점형전력전극 중에서 적어도 한 가지 이상이 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 날개설치부는 상기 굴곡형 날개가 설치되고 내부에 공기통로가 형성된 중공통체를 포함하고,
   상기 굴곡형 날개는 복수 개로 구성되어 상기 중공통체의 내면에 일측이 등각도로 결합되고, 각각의 상기 굴곡형 날개는 길이방향을 따라 나선상으로 굴곡, 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 굴곡형 날개는 길이방향을 따라 나선상으로 굴곡, 형성되어 복수 개가 등 각도로 배치 구성되고,
   상기 날개설치부는 상기 굴곡형 날개가 삽입되도록 내부에 공기통로가 형성된 중공통체와, 상기 굴곡형 날개를 고정하도록 상기 중공통체에 설치되는 날개고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 날개고정부재는 상기 중공통체의 일측에 결합되는 고정부재프랜지부와 상기 굴곡형 날개의 일측이 안착되는 날개안착부를 구비한 제1 날개고정부재, 상기 중공통체의 타측에 결합되는 고정부재프랜지부와 상기 굴곡형 날개의 타측이 안착되는 날개안착부를 갖는 제2 날개고정부재, 및 상기 제1 날개고정부재 및 상기 제2 날개고정부재를 체결하기 위해 구성되는 체결부재를 포함하고,
   상기 중공통체는 상기 체결부재에 의해 상기 고정부재프랜지부에 체결되도록 일측 및 타측에 통체프랜지부가 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 플라즈마발생부는 상기 굴곡형 날개의 외부에 배치되는 전력전극, 및 상기 전력전극과 접하여 배치되는 접지전극을 포함하고,
   상기 굴곡형 날개는 상기 접지전극의 기능을 수행하는 전도성부재, 상기 전도성부재에 덧씌워지게 형성되는 유전체를 포함하며,
   상기 전력전극은 다수의 통공을 갖는 박판으로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 굴곡형 날개는 상기 통공과 연통되는 공기유동공이 천공된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 날개설치부는 상기 굴곡형 날개가 설치되는 중심축을 포함하고,
    상기 굴곡형 날개는 복수 개로 구성되어 상기 중심축의 외면에 일측이 등각도로 결합되고, 상기 굴곡형 날개는 길이방향을 따라 나선상으로 굴곡, 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 중심축이 접속되도록 통기통로를 갖는 지지링이 더 구성되고,
    상기 중심축은 지지바에 의해 상기 지지링의 내면에 고정되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 굴곡형 날개로 유입되는 공기를 가온하도록 상기 굴곡형 날개의 공기유입측에 배치되는 가온장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마발생부에 의한 방전과정에서 생성된 오존을 제거하도록 상기 굴곡형 날개의 공기배출측에 배치되는 오존필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 굴곡형 날개를 구비한 공기살균장치.

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