KR100591343B1

KR100591343B1 - 살균 모듈 장치

Info

Publication number: KR100591343B1
Application number: KR1020050030000A
Authority: KR
Inventors: 정백영; 최인호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2005-04-11
Publication date: 2006-06-20

Abstract

본 발명에 따른 살균 모듈 장치는, 판체형의 절연성 유전체와; 상기 절연성 유전체의 상면에 일정 면적을 갖는 패턴부로 이루어지되, 상기 패턴부가 형성된 부분의 내부에 전극이 형성되지 않은 적어도 하나 이상의 비패턴부가 형성된 방전 전극과; 상기 절연성 유전체의 저면에서 일정 거리 떨어진 위치에 상기 절연성 유전체에 대하여 직교하는 방향으로 배치된 침형 구조로 이루어진 접지 전극을 포함하여 구성되고, 상기 절연성 유전체와 접지 전극 사이의 공간으로 공기가 통과하면서 정화될 수 있도록 구성됨으로써, 인체에 해로운 오존 발생량은 줄이고 인체에 유익한 음이온 발생량은 증가시켜 공기 청정 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

절연성 유전체, 방전 전극, 접지 전극, 패턴, 플라즈마, 오존, 음이온, 침형

Description

살균 모듈 장치{Sterilization module device}

도 1은 종래 연면 방전형 살균 모듈 장치가 도시된 평면도,

도 2는 도 1의 A-A 선 방향의 단면도,

도 3은 종래 연면 방전형 살균 모듈 장치의 플라즈마 방전 상태를 나타낸 참고도,

도 4는 본 발명에 따른 살균 모듈 장치가 도시된 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 살균 모듈 장치가 도시된 단면 구성도,

도 6은 본 발명에 따른 살균 모듈 장치가 적용된 공기조화기의 실내기가 도시된 종단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 살균 모듈 장치 52 : 절연성 유전체

60 : 방전 전극 61 : 패턴부

63 : 첨단부 65 : 비패턴부

68 : 터미널 단자부 70 : 접지 전극

73 : 침 끝단부 80 : 보호막

85 : 연결 지지대

본 발명은 공기 정화용으로 사용되는 살균 모듈 장치에 관한 것으로서, 특히 오존 발생량을 줄이고 음이온의 발생량은 증가시켜 인체에 보다 유익한 공기 청정 기능을 수행할 수 있는 살균 모듈 장치에 관한 것이다.

일반적으로 연면 방전형 살균 모듈 장치는 연면 방전의 플라즈마 화학 처리 방식을 이용한 것으로서, 세라믹을 이용한 고주파 방전형으로 소자표면에 강력한 플라즈마 영역을 형성하여 다량의 OH 라디칼과 오존을 생성하고 이를 이용하여 유해가스를 처리하는 방식이다.

도 1은 종래 연면 방전형 살균 모듈 장치가 도시된 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A 선 방향의 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 종래 연면 방전형 살균 모듈 장치는 대략 사각 판 형상이면서 2매로 부착된 절연성 유전체(10)의 상면에 방전 전극(12)이 형성되고, 상기 두 매의 절연성 유전체(10) 사이에 접지 전극(14)이 형성된다. 그리고, 상기 유전체(10)의 상면에는 상기 방전 전극(12)이 대기 중에 직접 노출되지 않도록 밀폐시키는 코팅층(16)이 형성된다.

상기 절연성 유전체(10)는 통상 세라믹 재질로 구성되는 것이 일반적이며, 상기 방전 전극(12)과 접지 전극(14)은 전원 공급 장치의 일극과 타극이 각각 연결되어 전원을 공급받도록 구성되며, 전원은 교류 전원이 이용된다.

특히, 상기 방전 전극(12)은 나란히 배치된 3개의 메인 전극(12a)과 이 메인 전극(12a)들에서 첨단 구조로 돌출되는 서브 전극(12b)들로 이루어지고, 상기 접지 전극(14)은 상기 서브 전극(12b)과 대향된 위치에 2개의 가지 전극(14a)이 나란히 배치된 구조로 이루어진다.

이와 같이 구성된 종래 연면 방전형 살균 모듈 장치는 상기 방전 전극(12)과 접지 전극(14)에 개시전압 이상의 전원을 인가하면, 방전 전극(12)과 접지 전극(14) 사이에 절연 파괴가 일어나게 되고, 이에 따라 상기 절연성 유전체(10)의 표면에 도 3에 도시된 바와 같이 방전 현상이 발생되어 강력한 플라즈마 영역이 형성된다.

상기와 같은 플라즈마 방전시에는 절연성 유전체(10) 표면에 스트리머라 불리는 전도성 패스(path)가 형성되고, 이 스트리머를 통하여 많은 양의 고 에너지의 전자가 발생하게 된다. 상기 고 에너지의 전자는 전자 충돌에 의해 주변의 기체와 반응하여 많은 양의 오존 및 다량의 OH 라디칼과 음이온이 발생하게 된다.

이렇게 생성된 상기 오존 및 OH 라디칼과 음이온은 공기 내부에 포함되어 있는 유해 가스 등 오염 물질을 산화 및 분해하여 정화시키게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 연면 방전형 살균 모듈 장치는, 상기 방전 전극(12)이 상기 절연성 유전체(10) 상면에 양각 구조로 전극 패턴이 형성되기 때문에 방전을 일으키기 위한 개시 전압과 입력 에너지를 낮추는데 한계가 있고, 이 에 따라 낮은 전압에서 많이 발생되는 OH 라디칼 및 음이온은 적게 발생되는 반면, 인체에 유해한 오존이 많이 발생하게 되고, 전력 소비도 많아지는 문제점이 있다.

즉, 상기 종래 연면 방전형 살균 모듈 장치는 도 3에 도시된 바와 같이 방전 전극(12)의 끝부분(E)에서 전하 집중이 커지게 되므로 유전체의 전영역에서 스트리머 발생 분포를 고르게 하기 위해서는 개시 전압 및 입력 에너지를 높여야 하고, 이때 방전 전극(12)의 끝부분(E)에서 국부적으로 열응력이 증가하게 되므로 주변 기체를 가열하게 되어 오존 발생량이 많아지는 반면, OH 라디칼 및 음이온은 작아지게 된다. 또한 국부적인 열응력 증가로 전극 일부분의 열화가 빠르게 진행되므로 장치의 수명이 짧아지게 되고, 방전 안전성에도 좋지 않은 영향을 미쳐 공기 정화 성능이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 상기 종래 연면 방전형 살균 모듈 장치는 2매의 절연성 유전체(10)를 구비하고, 그 사이에 접지 전극(14)이 구성되기 때문에 전체적인 구조가 복잡하고 제조 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 방전 전극은 절연성 유전체의 상면에 형성하고, 접지 전극은 절연성 유전체의 저면에서 일정 거리 떨어진 위치에 구성함으로써 오존 발생량은 줄이고 OH 라디칼 및 음이온 발생량은 증가시켜 공기 청정 효율을 향상시킬 수 있는 살균 모듈 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 살균 모듈 장치는, 판체형의 절연성 유전체와; 상기 절연성 유전체의 상면에 형성되는 방전 전극과; 상기 절연성 유전체의 저면에서 일정 거리 떨어진 위치에 배치된 접지 전극을 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 살균 모듈 장치는 상기 절연성 유전체와 접지 전극 사이의 공간으로 공기가 통과하도록 구성된다.

상기 방전 전극은 상기 절연성 유전체의 상면에 일정 면적을 갖는 패턴부로 이루어지되, 상기 패턴부가 형성된 부분의 내부에 전극이 형성되지 않은 적어도 하나 이상의 비패턴부가 형성된다.

상기 방전 전극은 상기 패턴부에서 상기 비패턴부의 영역으로 돌출된 첨단부를 갖도록 구성된다.

상기 첨단부는 삼각 모양으로 형성된다.

상기 접지 전극은 상기 절연성 유전체에 대하여 직교하는 방향으로 배치된 침형 구조로 이루어진다.

상기 절연성 유전체와 상기 접지 전극 사이에는 상기 접지 전극의 위치를 고정하는 연결 지지대가 구비된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음 과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 살균 모듈 장치가 도시된 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 살균 모듈 장치가 도시된 단면 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 살균 모듈 장치는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 절연성 유전체(52)의 상면에 방전 전극(60)이 형성되고, 상기 방전 전극(60)은 상기 절연성 유전체(52)의 표면에 코팅된 보호막(80)에 의해 보호된다. 그리고 상기 절연성 유전체(52)의 저면에서 일정 거리 떨어진 위치에 접지 전극(70)이 설치된다.

이와 같은 본 발명의 살균 모듈 장치는 도 5에서와 같이 공기가 상기 절연성 유전체(52)와 접지 전극(70) 사이를 통과하면서 정화될 수 있도록 이루어진다.

상기 절연성 유전체(52)는 소정 두께를 가진 대략 사각 평판 구조로 형성되며, 전술한 종래 기술과 다르게 하나의 판체로 구성된다. 이 절연성 유전체(52)는 유기물에서 내산화성이 좋은 수지재나, 무기물 중에서 세라믹 등의 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 절연성 유전체(52)는 재질이 수지재나 세라믹으로 형성되거나, 모양이 사각 모양에 한정되지 아니하고 설계 조건에 따라 다양한 재질과 모양으로 형성하는 것이 가능하다.

상기 방전 전극(60)은 금속 재질의 전도성 물질이 상기 절연성 유전체(52)의 상측 표면에 인쇄되는 패턴으로 이루어지는 바, 상기 패턴 형상은 일정 면적을 갖는 대략 직사각 모양의 밀폐된 구조로 형성된다.

여기서 상기 방전 전극(60)은 종래 기술의 방전 전극이 도 1에서와 같이 양 각 구조의 패턴으로 형성된 것과 다르게 입력 에너지가 상대적으로 낮아도 되는 음각 구조의 패턴으로 형성된다.

즉, 상기 방전 전극(60)은 상기 패턴이 형성된 부분(이하 '패턴부'라 함)(61)의 내부에 전극이 형성되지 않은 비패턴부(65)가 형성된다. 이 비패턴부(65)는 상기 방전 전극(60)의 패턴의 길이 방향으로 길게 하나로 형성되어 상기 패턴부(61)에 의해 둘러 쌓인 밀폐된 구조로 형성된다.

특히 상기 비패턴부(65) 내에는 상기 패턴부(61)로부터 돌출되는 첨단부(63)가 형성된다.

상기 비패턴부(65)가 도 4에 도시된 바와 같이 직사각 모양으로 길게 형성될 경우에 상기 첨단부(63)는 상기 비패턴부(65)의 양쪽 장변에 복수개가 일정 간격마다 대칭적으로 형성된다. 물론, 상기 첨단부(63)는 비패턴부(65)의 단변 쪽에 형성되는 것도 가능하다.

여기서 상기 첨단부(63)는 삼각 모양으로 돌출된 것을 예시하였으나, 실시 조건에 따라 사각 또는 원형 등 다양하게 형성하여 구성할 수 있음은 물론이다.

상기 보호막(80)은 비전도성 재질이면서 플라즈마 연면 방전시 쉽게 열화되어 손상되지 않을 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이 보호막(80)은 상기 방전 전극(60)보다 더 크게 형성된 사각 모양으로 상기 절연성 유전체(52)의 상측 표면에 도포되어 구성된다.

상기 보호막(80)은 상기 방전 전극(60)이 외부 회로와 연결되는 터미널 단자부(68)를 갖도록 일부분이 개방된 구조를 갖는다.

상기 접지 전극(70)은 침형(Sharp needle) 구조로 형성되고, 상기 방전 전극(60)과 마찬가지로 금속 재질의 전도성 물질로 이루어져, 상기 절연성 유전체(52)에 대하여 직교하는 방향으로 배치된다.

이와 같은 상기 접지 전극(70)은 침 끝단부(73)가 상기 방전 전극의 비패턴부(65)의 센터를 향하도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기 절연성 유전체(52)와 상기 접지 전극(70) 사이에는 도 5에서와 같이 상기 방전 전극(60)과 접지 전극(70)의 간극이 일정하게 유지되도록 연결 지지대(85)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 연결 지지대(85)는 상기 접지 전극(70)이 고정되는 베이스부(86)와, 상기 베이스부(91)와 상기 절연성 유전체(52)를 연결하는 연결부(87)로 이루어질 수 있다.

이와 같은 연결 지지대(85)는 본 발명의 살균 모듈 장치를 하나의 세트로 구성하기 위한 구조물이나, 살균 모듈 장치의 설치 구조에 따라 생략하고, 절연성 유전체(52)와 접지 전극(70)을 일정한 간극을 갖도록 하는 조건에서 각각 별도로 고정하여 설치하는 것도 가능하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 살균 모듈 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 살균 모듈 장치는 일반적인 코로나 방전이나 종래 DBD(Dielectric Barrier Discharge)에서 볼 수 없는 방전 현상을 이용하게 되는데, 종래에는 많은 양의 OH 라디칼과 음이온을 발생하기 위해서는 오존의 발생량도 동시에 증가를 하 였으나 본 발명의 살균 모듈 장치는 오존의 발생량을 최대한 제한하면서 OH 라디칼과 음이온의 발생량을 최대한으로 증가시키게 된다.

즉, 방전 전극(60)과 접지 전극(70)에 고전압을 인가하게 되면, 방전 전극(60)과 접지 전극(70) 사이에 전위 차에 의하여 전기장을 발생시키게 된다. 일반적으로 절연성 유전체(52)의 유전율이 공기의 유전율보다 크기 때문에 두 전극(60)(70) 사이의 전위차가 절연성 유전체(52)의 절연 내력보다 클 때 플라스마 방전이 개시가 된다.

이때 상기 절연성 유전체(52)의 상면에 구비된 방전 전극(60)에서는 플라스마 방전에 의해 주로 오존 및 OH 라디칼이 많이 발생하게 된다. 반면, 침형 구조로 이루어진 접지 전극(70)에서는 고 에너지 공정(High Energy Process)에 의해 침 끝단부(73)로부터 음전기를 띤 전자(Electron)가 전리(Ionization)를 일으킬 수 있을 정도의 에너지를 가지고 고속으로 방출되어 공기 중의 분자와 충돌하여 음이온을 형성하도록 도와주게 된다.

그리고 상기 절연성 유전체(52)의 전하축적(charge build-up) 현상을 이용하여 교류전원에 의해 인가되는 전압 효율을 극대화시켜서 균일한 방전을 얻을 수 있게 된다. 이와 같은 본 발명의 살균 모듈 장치는 종래 진공 플라스마에 비해 반응활성종(radical)의 농도를 100 ~ 1000 배 이상 많이 생성할 수 있게 된다.

따라서 종래 플라스마 방전을 이용한 살균 모듈의 살균 능력은 주로 오존에 의해 이루어졌으나, 오존은 인체에 유해하므로, 본 발명은 상대적으로 음이온 발생량이 많은 절연성 유전체(52)와 접지 전극(70) 사이의 공간으로 공기가 통과하도록 하여, 공기 청정 기능의 최적화를 실현할 수 있게 된다.

일반적으로 에어컨의 실내기(91)는 실내 공기가 순환되도록 흡입구(92) 및 토출구(93)가 형성되고, 내부에는 공기를 강제 순환시키도록 송풍기(94)가 구비됨과 아울러 통과하는 공기를 열교환시킬 수 있도록 열교환기(95)가 구비된다.

이와 같은 실내기(91)에 설치되는 본 발명에 따른 살균 모듈 장치(50)는 도 7에서와 같이 흡입구(92)의 안쪽에 설치하되, 오존 발생량이 상대적으로 많은 절연성 유전체(52)의 상부로는 가급적 공기가 통과하지 않고 음이온 발생량이 많은 절연성 유전체(52)와 접지 전극(70) 사이로 공기가 통과하도록 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에서는 하나의 살균 모듈 장치(50)가 설치된 것을 예시하였으나, 필요에 따라 다수 개를 설치하는 것도 가능하다.

상기와 같이 실내기(91)에 본 발명에 따른 살균 모듈 장치(50)가 설치된 경우에 그 작용을 설명하면 다음과 같다.

에어컨이 작동됨에 따라, 상기 송풍기(94)가 동작되면, 실내 공기가 흡입구(92)를 통해 실내기(91) 내로 유입되고, 열교환기(95)를 거치면서 냉각된 후, 토출구(93)를 통해 실내로 배출된다. 이때, 실내 공기 정화를 위해 상기 살균 모듈 장치(50)에 전원이 인가되면, 상기 흡입구(92)를 통해 실내기(91) 내로 유입되는 공 기 중 일부는 살균 모듈 장치(50)의 주변을 통과하면서 오염 물질이 살균되거나 분해되어 정화된다.

즉, 에어컨 작동과 함께 상기 방전 전극(60)과 접지 전극(70)에 개시전압 이상의 전원이 인가되면, 방전 전극(60)의 표면의 첨단부(63) 부근에서 플라즈마 방전 영역이 형성되고 접지 전극(70) 주변에 많은 양의 고 에너지의 전자가 발생하면서 전자 충돌에 의해 주변의 기체와 반응하여 소량의 오존 및 다량의 음이온이 발생하게 된다.

따라서 상기 방전 전극(60)이 형성된 절연성 유전체(52)와 접지 전극(70) 사이의 공간에서 발생되는 다량이 음이온이 실내 공기 내부에 포함되어 있는 유해 가스 등 오염 물질을 산화 및 분해하면서 정화시키게 되는 것이다.

상기에서는 본 발명의 살균 모듈 장치가 에어컨의 실내기에 적용된 것을 예시하여 설명하였으나, 이에 한정되지 아니하고, 각종 공기 청정 장치나 유해 가스 정화 장치 등 공기 정화가 필요한 여러 기기에 다양하게 적용 가능하다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 살균 모듈 장치는 방전 전극이 절연성 유전체의 상면에 형성되고, 접지 전극이 절연성 유전체의 저면에서 일정 거리 떨어진 위치에 구성되어 그 사이에 통과하는 공기를 정화시킬 수 있도록 구성되기 때문에 인체에 해로운 오존 발생량은 줄이고 인체에 유익한 음이온 발생량은 증가시켜 공기 청정 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims

판체형의 절연성 유전체와;

상기 절연성 유전체의 상면에 형성되는 방전 전극과;

상기 절연성 유전체의 저면에서 일정 거리 떨어진 위치에 배치된 접지 전극을 포함한 것을 특징으로 하는 살균 모듈 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 살균 모듈 장치는 상기 절연성 유전체와 접지 전극 사이의 공간으로 공기가 통과하도록 구성된 것을 특징으로 하는 살균 모듈 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 방전 전극은 상기 절연성 유전체의 상면에 일정 면적을 갖는 패턴부로 이루어지되, 상기 패턴부가 형성된 부분의 내부에 전극이 형성되지 않은 적어도 하나 이상의 비패턴부가 형성된 것을 특징으로 하는 살균 모듈 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 방전 전극은 상기 패턴부에서 상기 비패턴부의 영역으로 돌출된 첨단부를 갖는 것을 특징으로 하는 살균 모듈 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 첨단부는 삼각 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 살균 모듈 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 접지 전극은 상기 절연성 유전체에 대하여 직교하는 방향으로 배치된 침형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 살균 모듈 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 절연성 유전체와 상기 접지 전극 사이에는 상기 접지 전극의 위치를 고정하는 연결 지지대가 구비된 것을 특징으로 하는 살균 모듈 장치.
판체형의 절연성 유전체와; 상기 절연성 유전체의 상면에 일정 면적을 갖는 패턴부로 이루어지되, 상기 패턴부가 형성된 부분의 내부에 전극이 형성되지 않은 적어도 하나 이상의 비패턴부가 형성된 방전 전극과; 상기 절연성 유전체의 저면에서 일정 거리 떨어진 위치에 상기 절연성 유전체에 대하여 직교하는 방향으로 배치된 침형 구조로 이루어진 접지 전극을 포함하여 구성되고,

상기 절연성 유전체와 접지 전극 사이의 공간으로 공기가 통과하면서 정화될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 살균 모듈 장치.